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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für einen Drehmotor, der mit einem Ankerkern und einem Kommutator ausgestattet ist, der in nächster Nähe zu einem axialen Ende des Ankerkerns angebracht ist.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Anker eines zum Beispiel im Patentdokument 1 beschriebenen Drehmotors ist mit einem Kern, von dem einzelne Magnetzähne mit konzentriert gewickelten Spulen bewickelt sind, und einem Kommutator ausgestattet. Die konzentriert gewickelten Spulen auf den einzelnen Magnetzähnen ermöglichen Verkleinerungen in einer Abmessung in axialer Richtung und eine Senkung des Widerstands der Spulen, wodurch im Vergleich zu einem Anker mit verteilten Wicklungen ein kompakter Drehmotor mit geringer Amperezahl aufgebaut werden kann.
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Ein Verfahren, das eingesetzt wird, um den Leiterverdichtungsfaktor konzentriert gewickelter Spulen zu erhöhen, besteht darin, einen Kern aufzuteilen und Leiter unter Bedingungen aufzuwickeln, in denen eine gegenseitige Behinderung zwischen irgendwelchen aneinander angrenzenden Magnetzähnen vermieden wird. Ein Verfahren, das im oben erwähnten Dokument 1 eingesetzt wird, besteht darin, einen Kern, der mehrere Magnetzähne besitzt, in einen ersten Kernabschnitt und einen zweiten Kernabschnitt aufzuteilen. Im Dokument 2 wird ein Verfahren eingesetzt, bei dem eine Kerneinheit aus separaten Teilen aufgebaut wird, und zwar mehreren Spulenkernen und einem Mittelkern, und die Spulenkerne und der Mittelkern zusammengefügt werden, wobei Ausnehmungen und Vorsprünge von diesen ineinandergepasst werden, nachdem die Spulen auf Spulenwicklungsabschnitte der Spulenkerne aufgewickelt wurden. Zusätzlich erfanden mit Bezug auf Dokument 3 Erfinder eine Kernform, bei der jeder Magnetzahn in einem solchen Ausmaß nach außen gezogen werden kann, dass der Wickelvorgang möglich ist, ohne eine gegenseitige Behinderung zwischen aneinander angrenzenden Magnetzähnen zu bewirken. Der in Dokument 3 dargelegte Aufbau hat insofern einen Vorteil, als aufgeteilte Magnetzähne dadurch vereint werden können, um einen einzelnen Körper zu bilden, dass eine Drehwelle in eine Öffnung in einem hinteren Jochabschnitt jedes der Magnetzähne eingepresst wird, die beim Abschluss einer Leiteraufwicklung auf alle Magnetzähne abwechselnd überlappt sind.
Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung
JP 2004-088 902 A (Abschnitt 0024)
Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung
JP 2004-328 987 A (
4)
Patentdokument 3: japanische Patentanmeldung
JP 2004-208 359 A (
1 bis
8)
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Aus der Druckschrift
DE 10 2004 003 146 A1 ist ein Motor bekannt, der einen Permanentmagneten verwendet, der aus einer Vielzahl von magnetisch sich unterscheidenden Polen geformt ist, die in abwechselnder und umlaufender Weise angeordnet sind. Ein Anker rotiert innerhalb des Permanentmagneten, wobei der Anker Spulen aufweist. Ein Kommutator weist eine Vielzahl von Segmenten auf, die um einen Rotationsweg angeordnet sind und elektrisch mit den um den Anker gewickelten Spulen verbunden sind, wobei die Segmente in Rotationsrichtung zueinander benachbart sind und gegeneinander isoliert sind.
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Die Druckschrift
DE 195 33 029 A1 beschreibt einen Befestigungsaufbau für einen Kommutator und einen Isolator für einen Motorkern. Der Isolator ist an einer Rotorachse befestigt, wobei der Kommutator integral mit dem Isolator verbunden ist. Zur integralen Verbindung wird eine Wicklung zwischen Wicklungsisolierbereichen und dem Kommutator angelegt, um den Kommutator an dem Motorkern zu befestigen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen.
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Im Falle eines Ankers eines Drehmotors, der einen Kommutator besitzt, muss jede Anschlussklemme des Kommutators elektrisch an ein Ende einer Spule angeschlossen werden. Im Beispiel des zuvor erwähnten Dokuments 1 sind Spulenenden fest an einem Isolierkörper gehaltert, sobald eine Spule auf jeden Magnetzahn aufgewickelt wurde, und dann werden die zuvor erwähnten Spulenenden an Anschlussklemmen eines Kommutators angeschlossen, nachdem der erste und zweite Spulenabschnitt miteinander verbunden wurden. Dieses Verfahren weist insofern ein Problem auf, als die fest gehalterten Spulen nicht an feststehenden Positionen sitzen, so dass es schwierig ist, die Spulen an die Anschlussklemmen des Kommutators anzuschließen, vor allem, wenn die Spulen dünn sind.
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Ein anderes mögliches Verfahren bestünde darin, die Spulen beispielsweise durch ein Schmelzverfahren leitend an Metallklemmen auf einem Isolierkörper anzuschließen und dann die Metallklemmen in separaten Schritten mit Anschlussklemmen eines Kommutators zu verbinden, wie in dem zuvor erwähnten Dokument 2 gezeigt ist. Dieses Verfahren würde jedoch eine Kostensteigerung bewirken, und zwar um den Zunahmebetrag bei der Anzahl von Bauteilen und Prozessen. Da die Spulen für einzelne Magnetzähne in Segmenteinheiten zerteilt werden, nimmt auch die Anzahl an Verbindungsstellen zu, was zu einer Kostenzunahme bei den Anschlussklemmenbauteilen und dem Arbeitsaufwand führt, der für Anschlussprozesse erforderlich ist. Somit nehmen die Kosten zu, die zum Anschließen der Spulen anfallen, was es unmöglich macht, die Gesamtkosten für den Drehmotor zu senken. Zusätzlich weist dieses Verfahren insofern ein Problem auf, als die Abmessung des Ankers in der axialen Richtung zunimmt, und zwar um einen Überstand der Anschlussklemmen.
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Gemäß einem Kernaufbau von Dokument 3, den die Erfinder vorschlagen, erfolgt der Wicklungsvorgang, indem ein Kommutator an eine Position nahe des Kerns in einer Umfangsrichtung von diesem gesetzt wird, wobei ein Leiter auf eine konzentrierte Weise auf einen in einer radialen Richtung nach außen gezogenen Magnetzahn aufgewickelt wird, und wobei, sobald eine Wicklung in eine Anschlussklemme eingehakt ist, der Leiter anschließend auf einen nächsten Magnetzahn aufgewickelt wird, wodurch der Leiter mit einer hohen Dichte ohne Unterbrechung gewickelt werden kann, um konzentriert gewickelte Spulen auf allen Magnetzähnen herzustellen. Nach Abschluss des Wicklungsvorgangs werden Abschnitte der Wicklungen, die in Anschlussklemmen eingehakt sind, durch Schmelzen an diese leitend angeschlossen, wodurch der Kommutator und die Wicklungen elektrisch zusammengeschaltet werden können.
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Dieser Vorgang zum Herausziehen und Rückführen der Magnetzähne in der radialen Richtung bewirkt jedoch eine Lockerung der Wicklungen, und in der Folge würden solche Probleme auftreten, dass die gelockerten Wicklungen beim Drehen aus Schlitzen austreten oder die Wicklungen, die in die Anschlussklemmen eingehakt sind, vor dem Schmelzvorgang ausgehakt werden, was es unmöglich macht, die Wicklungen auf stabile Weise elektrisch an den Kommutator anzuschließen.
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Die vorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe von ihr ist es, stabile elektrische Verbindungen zwischen Spulen und einem Kommutator herzustellen, ohne eine Lockerung der Spulen zu bewirken, die auf einzelne Magnetzähne aufgewickelt sind.
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MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
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Ein Anker eines Drehmotors umfasst einen Ankerkern, der in Magnetzahnelemente aufteilbar aufgebaut ist, die einzeln durch konzentriert gewickelte Spulen bewickelt sind, und einen Kommutator, der dieselbe Anzahl von Segmenten, wie Magnetzahnelemente vorhanden sind, und Anschlussklemmen besitzt, mit denen auf die zuvor erwähnten Magnetzahnelemente aufgewickelten Spulen an die einzelnen Segmente angeschlossen sind. Ein Endabschnitt der Spule, der konzentriert auf eines der Magnetzahnelemente aufgewickelt ist, ist im Allgemeinen in einer geraden Linie an die Anschlussklemme des Segments angeschlossen, das sich an einer Stelle befindet, die in einer Umfangsrichtung um einen bestimmten Winkel vom zuvor erwähnten einen Magnetzahnelement versetzt ist, und eine Schleifleitung, die an die Anschlussklemme des Segments angeschlossen ist, ist konzentriert auf ein anderes Magnetzahnelement angrenzend an das zuvor erwähnte eine Magnetzahnelement aufgewickelt.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach dieser Erfindung umfasst einen Schritt des Aufwickelns einer Schleifleitung auf einen Ankerkern durch sequentielles Wiederholen eines ersten Schritts des Herausziehens eines der Magnetzahnelemente des Ankerkerns in einer radialen Richtung, wobei der Ankerkern in die einzelnen Magnetzahnelemente aufteilbar ist, und des Ausbildens einer konzentriert gewickelten Spule auf dem einen Magnetzahnelement, einen zweiten Schritt des Zurückschiebens des einen Magnetzahnelements an Ort und Stelle und Anschließens eines Endabschnitts der konzentriert gewickelten Spule an einer Anschlussklemme eines Kommutators, der dieselbe Anzahl von Segmenten besitzt wie Magnetzahnelemente vorhanden sind, und einen dritten Schritt des Aufwickelns der Schleifleitung, die an die Anschlussklemme des Segments angeschlossen ist, auf ein anderes Magnetzahnelement angrenzend an das eine Magnetzahnelement, um eine weitere konzentriert gewickelte Spule auszubilden. Dann wird ein Schritt des relativen Drehens des Ankerkerns und des Kommutators um einen bestimmten Winkel, um die Schleifleitung, die den Endabschnitt der konzentriert gewickelten Spule auf jedem der Magnetzahnelemente und die Anschlussklemme des Segments miteinander verbindet, allgemein zu einer geraden Linie zu formen, und des Befestigens einer Drehwelle am Ankerkern und Kommutator durchgeführt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Nach dieser Erfindung lockert sich die Schleifleitung nicht, welche die auf jedes Magnetzahnelement aufgewickelte Spule an die Anschlussklemme jedes Segments des Kommutators anschließt, und die Spule tritt nicht aus Schlitzen aus, wenn der Motor läuft. Auch wird die Schleifleitung, die in jede Anschlussklemme des Kommutators eingehakt ist, nicht ausgehakt, bevor die Schleifleitung befestigt ist, so dass es möglich ist, stabile elektrische Verbindungen zwischen dem Kommutator und Ankerspulen herzustellen.
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BESTE ARTEN UND WEISEN ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG
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Nun werden im Folgenden beste Arten und Weisen zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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1 ist ein Schema, das einen Anker eines Drehmotors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 1(a) eine Vorderansicht im Querschnitt ist, 1(b) eine Ansicht der linken Seite ist, 1(c) eine Ansicht der rechten Seite ist, und 1(d) eine Querschnittsansicht entlang der Linien d-d von 1(a) ist.
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Ein Ständer, der um den Außenumfang des Ankers angeordnet ist, ist nur in 1(d) gezeigt.
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Der Drehmotor dieser Ausführungsform ist mit einem Ankerkern 10, der an einer Drehwelle 30 befestigt ist, und einem Flachkommutator 20 versehen, der auch an der Drehwelle 30 befestigt ist, und zwar in nächster Nähe zu einem axialen Ende des Ankerkerns 10. Wie später noch im Einzelnen erörtert wird, ist der Ankerkern 10 aus Magnetzahnelementen 2 aufgebaut, die in Magnetzahneinheiten aufteilbar sind, wobei konzentriert gewickelte Spulen 12 um die einzelnen Magnetzahnelemente 2 gewickelt sind. Der Flachkommutator 20 hat dieselbe Anzahl von Segmenten 21 (sechs in der vorliegenden Ausführungsform), die aus Stromleiterstücken, die z. B. aus Kupfer bestehen, wie Magnetzähne des Ankerkerns 10 vorhanden sind. Die einzelnen Segmente 21 sind durch Auskehlungen 22 voneinander getrennt, und (nicht gezeigte) Bürsten kommen aus einer axialen Richtung her mit den Segmenten 21 in Kontakt. Auch ist jedes der Segmente 21 in einer äußeren radialen Richtung mit einer Anschlussklemme 25 versehen, um eine Verbindung mit den auf das Magnetzahnelement 2 gewickelten Spulen 12 herzustellen. Darüber hinaus ist der Kommutator 20 mit einem aus Harz bestehenden Erhebungsabschnitt 26 zum Fixieren der einzelnen Segmente 21 versehen, wobei der Erhebungsabschnitt 26 eine Öffnung besitzt, in welche die Drehwelle 30 eingepasst ist. Wie in 1(d) gezeigt ist, ist auch ein Ständer 40 am Außenumfang des Ankerkerns 10 vorgesehen, wobei Permanentmagnete 41 an spezifischen Positionen entlang einer Umfangsrichtung des Ankerkerns 10 angeordnet sind.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Ankerkern von 1 zeigt, 3 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, die den Ankerkern von 2 zeigt, 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eines der Magnetzahnelemente des Ankerkerns von 2 herausgezogen ist, 5 ist eine Draufsicht, die den Ankerkern von 2 zeigt, und 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang einer Linie VI-VI von 5 zeigt.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist der Ankerkern 10 der ersten Ausführungsform durch Kombination mehrerer (sechs in der vorliegenden Ausführungsform) Magnetzahnelemente 2 aufgebaut, die radial um einen hinteren Jochabschnitt 11 zentriert sind, der eine Durchgangsöffnung 7 besitzt. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst jedes der Magnetzahnelemente 2 erste Flächenkörperelemente 6 und mindestens ein zweites Flächenkörperelement 8, das jeweils zwischen zwei aneinander angrenzende erste Flächenkörperelemente 6 in einer Schichtbildungsrichtung von diesen an einer Stelle eingesetzt ist, die sich von den Stellen der anderen Magnetzahnelemente 2 unterscheidet. Die ersten Flächenkörperelemente 6 besitzen jeweils einen Magnetzahn 3, der an einem Ende ausgebildet ist, und ein Grundflächenteil 5, das am anderen Ende ausgebildet ist, wobei eine Stirnfläche 4 des Grundflächenteils 5 eine vorgeschriebene äußere Form (eine wie dargestellte Bogenform) besitzt. Das zweite Flächenkörperelement 8 besitzt einen an einem Ende ausgebildeten Magnetzahn 3 und ein überlappendes Teil 9, das am anderen Ende ausgebildet ist, wobei die Durchgangsöffnung 7 an einer festgelegten Position in den überlappenden Teilen 9 ausgebildet ist, wobei das überlappende Teil 9 zusammen mit den Grundflächenteilen 5 der ersten Flächenkörperelemente 6 den hinteren Jochabschnitt 11 bildet.
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Die einzelnen wie vorstehend aufgebauten Magnetzahnelemente 2 werden durch Kröpfen der Magnetzahnelemente 2 an festgelegten Stellen, die in den 5 und 6 durch Sternchen (*) markiert sind, fest zu einem einzigen Körper zusammengefasst. Als Nächstes werden die Magnetzahnelemente 2 so zu einer radialen Form zusammengefasst, dass die Durchgangsöffnungen 7 in den einzelnen überlappenden Teilen 9 miteinander fluchten und sich Stirnflächen der einzelnen überlappenden Teile 9 passend an die Stirnflächen 4 der Grundflächenteile 5 der anderen Magnetzahnelemente 2 anlegen, wie in den 3 und 4 gezeigt ist.
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Der Ankerkern 10 der vorliegenden Ausführungsform wird durch Zusammenfassen der einzelnen Magnetzahnelemente 2 zu einer radialen Form aufgebaut, die sich auf einer Seite von diesen zentriert, wo die überlappenden Teile 9 ausgebildet sind, und zwar so, dass die einzelnen Durchgangsöffnungen 7 in den überlappenden Teilen 9 wie vorstehend erwähnt miteinander fluchten, und die Drehwelle 30 in die einzelnen Durchgangsöffnungen 7 eingepresst wird, um die Magnetzahnelemente 2 fest zu einem einzigen Körper zu verbinden. Dann werden Isolierkörper 13 zur Isolierung zwischen den Spulen und dem Kern in die einzelnen Magnetzähne 3 auf eine Weise eingebaut, die es möglich macht, beim Zusammenbau des Ankerkerns 10 jedes Magnetzahnelement 2 zusammen mit dem Isolierkörper 13 in einer radialen Richtung herauszuziehen.
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Als Nächstes werden Wicklungs- und Zusammenbauprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung nacheinander mit Bezug auf die 7 bis 15 beschrieben. In den 7 bis 15 bezeichnet (a) Vorderansichten im Querschnitt und (b) Seitenansichten.
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Wie in den 7 bis 15 gezeigt ist, erfolgt der Arbeitsablauf zum Aufwickeln eines Leiters auf den Ankerkern 10 unter Bedingungen, bei denen der Kommutator 20 in nächster Nähe zum Ankerkern 10 in einer axialen Richtung von diesem positioniert ist, wobei die Mittelachse des Ankerkerns 10 und diejenige des Kommutators 20 übereinstimmend angeordnet wird. Zuerst wird ein Magnetzahnelement 2A in seiner radialen Richtung unter Bedingungen herausgezogen, in denen sich das überlappende Teil 9 des Magnetzahnelements 2A mit den anderen überlappenden Teilen 9 in der Schichtbildungsrichtung überlappt, wie in 7 gezeigt ist. Dann wird der Leiter mittels einer Wickelmaschine 60 auf das Magnetzahnelement 2A aufgewickelt. Da der von der Wickelmaschine 60 durchgeführte Wicklungsvorgang keine gegenseitige Behinderung mit den angrenzenden Magnetzahnelementen 2 hervorruft, wird das Magnetzahnelement 2A mit hoher Dichte mit einer konzentriert gewickelten Spule 12A umwickelt.
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Als Nächstes wird das Magnetzahnelement 2A, das herausgezogen wurde, in der radialen Richtung zurückgeschoben, wie in 8 gezeigt ist. Da sich das überlappende Teil 9 des Magnetzahnelements 2A mit den anderen überlappenden Teilen 9 überlappt, ist es möglich, das Magnetzahnelement 2A sanft zurückzuschieben. Dann wird ein Wicklungsendabschnitt der Spule 12A, die konzentriert auf das Magnetzahnelement 2A aufgewickelt wurde, in eine Anschlussklemme 25a des Kommutators 20 eingehakt, der sich an einer vom Magnetzahnelement 2A in einer axialen Richtung separaten Position befindet, wie in 9 gezeigt ist.
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Anschließend werden der Ankerkern 10 und der Kommutator 20 um 60 Grad um ihre Mittelachse gedreht, wie in 10 gezeigt ist. Dann wird ein anderes Magnetzahnelement 2B, das an das Magnetzahnelement 2A angrenzt, in seiner radialen Richtung unter Bedingungen nach außen gezogen, in denen sich das überlappende Teil 9 des Magnetzahnelements 2B mit den anderen überlappenden Teilen 9 in der Schichtbildungsrichtung überlappt. Darüber hinaus wird der in die Anschlussklemme 25a eingehakte Wicklungsleiter zu einer Wicklungsbeginnposition des Magnetzahnelements 2B geführt, und der Leiter wird durch die Wickelmaschine 60 auf das Magnetzahnelement 2B aufgewickelt, wie in 11 gezeigt ist. Da der durch die Wickelmaschine 60 durchgeführte Wicklungsvorgang keine gegenseitige Behinderung mit den angrenzenden Magnetzahnelementen 2 hervorruft, wird das Magnetzahnelement 2B mit hoher Dichte mit einer konzentriert gewickelten Spule 12B umwickelt.
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Nachdem die konzentriert gewickelte Spule 12B auf das Magnetzahnelement 2B aufgewickelt wurde, wird das Magnetzahnelement 2B in der radialen Richtung zurückgeschoben. Da sich das überlappende Teil 9 des Magnetzahnelements 2B mit den anderen überlappenden Teilen 9 überlappt, ist es möglich, das Magnetzahnelement 2B sanft zurückzuschieben. Dann wird ein Wicklungsendabschnitt der Spule 12B, die konzentriert auf das Magnetzahnelement 2B aufgewickelt wurde, in eine Anschlussklemme 25b des Kommutators 20 eingehakt, der sich an einer vom Magnetzahnelement 2B in einer axialen Richtung separaten Position befindet.
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Danach werden die konzentriert gewickelten Spulen 12 nacheinander auf die angrenzenden Magnetzahnelemente 2 aufgewickelt, während Wicklungsendabschnitte der Spulen 12 auf entsprechende Weise in Anschlussklemmen 25 des Kommutators 20 eingehakt werden, wodurch der Wicklungsvorgang an allen Magnetzahnelementen 2 wie in 12 gezeigt abgeschlossen wird.
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Nach dem Abschluss des Wicklungsvorgangs an allen Magnetzahnelementen 2 wird der Kommutator 20 so um seine Achse gedreht, dass die Position des Kommutators 20 und diejenige der Magnetzahnelemente 2 in einer Umfangsrichtung voneinander versetzt sind. Zum Beispiel wird der Kommutator 20 so um seine Achse gedreht, dass die Anschlussklemme 25b des Kommutators 20 sich in der axialen Richtung des Magnetzahnelements 2A befindet, wie in 13 gezeigt ist. Den Kommutator 20 so zu drehen macht es möglich, eine Schleifleitung, die sich im zuvor beschriebenen Prozess des Aufwickelns eines Leiters auf die Magnetzahnelemente 2 gelockert hat, zu einer geraden Form zu spannen.
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Anschließend wird die Drehwelle 30 in die Durchgangsöffnungen 7 in den Magnetzahnelementen 2 und den Erhebungsabschnitt 26 des Kommutators 20 eingepresst und dort befestigt, wie in 14 gezeigt ist. Dann werden die Anschlussklemmen 25 des Kommutators 20, wie in 15 gezeigt, leitend an die Spulen angeschlossen, indem ein Schmelzvorgang (Schmelzschweißgerät) an den Anschlussklemmen 25 des Kommutators 20 durchgeführt wird.
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16 ist ein Anschlussplan der Spulen, die an den Ankerkern 10 und den Kommutator 20 nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung angeschlossen sind. In dieser sind mit 2A bis 2F die einzelnen Magnetzahnelemente gezeigt, mit 12A bis 12F sind die konzentriert gewickelten Spulen gezeigt, die auf die einzelnen Magnetzahnelemente aufgewickelt sind, mit 21a bis 21f sind die einzelnen Segmente des Kommutators gezeigt, und mit 50 sind die Bürsten gezeigt. Wenn Verdrahtungen, die entgegengesetzt angeordnete Segmente 21b und 21e, 21c und 21f, und 21d und 21a elektrisch miteinander verbinden, im Inneren des Kommutators 20 hergestellt werden, beträgt die Anzahl der Bürsten zwei, und dann ist im Anschlussplan dieser Ausführungsform eine Parallel-Dreiecksschaltung gezeigt, in der die entgegengesetzt angeordneten konzentriert gewickelten Spulen 12A und 12D, 12B und 12E, und 12C und 12F jeweils wie in 17 gezeigt parallel geschaltet sind.
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Wie bislang beschrieben wurde, ist der Endabschnitt der Spule 12A, die konzentriert auf das Magnetzahnelement 2A aufgewickelt ist, allgemein in einer geraden Linie an die Anschlussklemme 25A des Segments 21A angeschlossen, das sich an einer Stelle befindet, die um einen bestimmten Winkel vom Magnetzahnelement 2A versetzt ist, und die Schleifleitung, die an die Anschlussklemme 25A des Segments 21A angeschlossen ist, ist konzentriert auf das Magnetzahnelement 2B aufgewickelt, das an das Segment 21A angrenzt. Es ist deshalb nach der vorliegenden Ausführungsform möglich, stabile elektrische Verbindungen zwischen dem Kommutator 20 und den Ankerspulen herzustellen, ohne ein Austreten der Spulen aus Schlitzen zu bewirken, während der Drehmotor läuft, oder dass die Schleifleitung, die in die Anschlussklemmen 25 des Kommutators 20 eingehakt ist, sich vor dem Schmelzvorgang aushakt.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform sind auch mehrere Schritte vorgesehen, und zwar ein Schritt des Aufwickelns einer Schleifleitung auf den Ankerkern 10 durch sequentielles Wiederholen eines ersten Schritts des Herausziehens eines der Magnetzahnelemente 2A des Ankerkerns 10 in der radialen Richtung, wobei der Ankerkern 10 in die einzelnen Magnetzahnelemente 2 aufteilbar ist, und des Ausbildens der konzentriert gewickelten Spule 12A auf dem einen Magnetzahnelement 2A, ein zweiter Schritt des Zurückschiebens des einen Magnetzahnelements 2A an Ort und Stelle und des Anschließens des Endabschnitts der konzentriert gewickelten Spule 12A an die Anschlussklemme 25A eines Segments 21A des Kommutators 20, und ein dritter Schritt des konzentrierten Aufwickelns der Schleifleitung, die an die Anschlussklemme 25A des Segments 21A angeschlossen ist, auf das Magnetzahnelement 2B angrenzend an das eine Magnetzahnelement 2A, und ein Schritt des relativen Drehens des Ankerkerns 10 und des Kommutators 20 um einen bestimmten Winkel, um die Schleileitung, die den Endabschnitt der konzentriert gewickelten Spule 12 auf jedem Magnetzahnelement 2 und die Anschlussklemme 25 jedes Segments 21 miteinander verbindet, allgemein zu einer geraden Linie zu formen, und des Befestigens der Drehwelle am Ankerkern 10 und Kommutator 20. Es ist deshalb möglich, die Schleifleitung, die sich während des Wicklungsprozesses auf halbem Wege gelockert hat, zu spannen und stabile elektrische Verbindungen zwischen dem Kommutator 20 und den Ankerspulen herzustellen, ohne ein Austreten der Spulen aus Schlitzen zu bewirken, während der Drehmotor läuft, oder dass die Schleifleitung, die in die Anschlussklemmen 25 des Kommutators 20 eingehakt ist, sich vor dem Schmelzvorgang aushakt.
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Auch ist es nach der vorliegenden Erfindung, weil die auf die Magnetzahnelemente 2 aufgewickelten konzentriert gewickelten Spulen 12 so angeschlossen sind, dass sie eine Delta- oder Dreiecksschaltung bilden, unnötig, die Spulen auf halbem Wege durchzuschneiden und Verbindungen mit einem neutralen Punkt herzustellen, die bei einer Sternschaltung notwendig sind. Dies bedeutet, dass Klemmen, die für die Anschlüsse am neutralen Punkt notwendig sind, und ein zusätzlicher Prozess des Durchschneidens und Anschließens der Spulen entfallen können, was es möglich macht, einen kostengünstigen, kompakten Drehmotor zu erhalten.
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Auch wird die Schleifleitung unter Bedingungen auf den Ankerkern 10 aufgewickelt, in denen die Mittelachse des Ankerkerns 10 und diejenige des Kommutators 20 übereinstimmend angeordnet sind, wodurch eine reibungslose Ausführung des Arbeitsablaufs zum Aufwickeln des Leiters auf den Ankerkern 10 und des Arbeitsablaufs zum Anschließen des Leiters an den Anschlussklemmen 25 des Kommutators 20 ermöglicht wird.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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In dem vorstehend beschriebenen Prozess der ersten Ausführungsform zum Aufwickeln eines Leiters auf den Ankerkern, vollzieht die Wickelmaschine 60 einen Arbeitsablauf, um den Wicklungsleiter, der in die Anschlussklemme 25a eingehakt ist, an die Wicklungsbeginnposition des Magnetzahnelements 2B zu führen.
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Was wesentlich ist, um einen stabilen, hohen Leiterverdichtungsfaktor ohne Unregelmäßigkeit in der konzentrierten Wicklung zu erzielen, ist, eine erste Windung des Wicklungsleiters auf zuverlässige Weise zur Wicklungsbeginnposition an einem Rand eines Wicklungsbereichs des Magnetzahnelements zu führen.
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Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass bei einem Aufbau eines Isolierkörpers 13, der an jedem Magnetzahnelement 2 angebracht wird, eine Führungskehle 15 vorgesehen ist, um den Leiter auf einer kommutatorseitigen Stirnfläche des Isolierkörpers 13 an einer Innenseite jedes Magnetzahnelements 2 zu führen.
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18 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der Isolierkörper, die am Ankerkern angebracht werden sollen, und den Wicklungsleiterführungsvorgang nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Isolierkörper 13 werden in die einzelnen Magnetzahnelemente 2 eingebaut, bei denen zwei vorspringende Teile 14 in der radialen Richtung an einem kommutatorseitigen Ende jedes Isolierkörpers 13 an einer Innenseite von diesem ausgebildet sind, und eine Führungskehle 15 zwischen den zu einem Paar zusammengefassten vorspringenden Teilen 14 ausgebildet ist. Es wird möglich, den Wicklungsleiter auf zuverlässige Weise zur Wicklungsbeginnposition am Rand des Wicklungsbereichs jedes Magnetzahnelements 2 zu führen, indem man die Wickelmaschine 60 den wie in den 18(b) und (c) gezeigten Arbeitsablauf durchführen lässt, um den Wicklungsleiter durch die Führungskehle 15 verlaufen zu lassen, so dass ein stabiler hoher Leiterverdichtungsfaktor ohne Unregelmäßigkeit in der konzentrierten Wicklung erzielt werden kann. Da der Aufbau und Funktionsablauf dieser Ausführungsform ansonsten gleich den in der ersten Ausführungsform beschriebenen sind, wird dieser Teil der Ausführungsform hier nicht erläutert.
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Auch kann bei einem Prozess des Zurückschiebens des Magnetzahnelements 2 nach dem Ausbilden der konzentriert gewickelten Spule 12 am Magnetzahnelement 2, wie in 8 gezeigt, insofern ein Problem auftauchen, als der durch die Führungskehle 15 des Isolierkörpers 13 hindurchgeführte Wicklungsleiter sich lockert und in Kontakt mit einem freiliegenden Abschnitt des Kerns gerät, von dem eines der Magnetzahnelemente 2 herausgezogen worden ist, was zu einem Beschichtungsbruch am Wicklungsleiter und einer sich daraus ergebenden Unmöglichkeit führen kann, eine Isolierung zum Kern aufrechtzuerhalten (siehe 19(a) und 19(b)). Um dieses Problem zu vermeiden, ist, wie in 20 gezeigt, eine Neigung gebildet, die in einer Führungskehle 16 jedes Isolierkörpers 13 von außen nach innen ansteigt. Mit der Vorkehrung dieser Neigung ist es möglich, zu verhindern, dass der Wicklungsleiterverlauf zwischen einer Anschlussklemme 25 des Kommutators 20 und der Wicklungsbeginnposition sich in eine Richtung bewegt, in welcher der Wicklungsleiter mit einem Stirnflächenabschnitt des Kerns in Kontakt kommt, wenn das Magnetzahnelement 2 in seine ursprüngliche Stellung zurückgeschoben wird.
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Darüber hinaus ist es möglich, vollständig zu verhindern, dass der Wicklungsleiterverlauf zwischen der Anschlussklemme des Kommutators und der Wicklungsbeginnposition in Kontakt mit dem Stirnflächenabschnitt des Kerns kommt, indem ein Aufbau verwendet wird, bei dem eine gekrümmte Innenfläche 17 jedes Isolierkörpers 13 sich passend an einen Außenumfang des Erhebungsabschnitts 26 des Kommutators 20 unter Bedingungen anlegt, in denen alle Magnetzahnelemente 2 wie in 21 gezeigt an Ort und Stelle zurückgeschoben worden sind.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Wenn die Mittelachse des Kommutators 20 und diejenige der Ankerkerns 10, wie in den vorstehenden Ausführungsformen gezeigt, übereinstimmend angeordnet sind, wenn der Leiter auf einen Ankerkern eines Drehmotors aufgewickelt wird, der einen Kommutator mit einem größeren Durchmesser besitzt, kann ein Fall auftreten, bei dem der Kommutator 20 den Wicklungsvorgang aufgrund von Einschränkungen beim Betrag des Herausziehens der Magnetzahnelemente 2 behindert, wenn der Leiter auf konzentrierte Weise nach unten zum Grund der Schlitze gewickelt wird.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform wird die Schleifleitung auf den Ankerkern 10 gewickelt, wobei die Mittelachse des Kommutators 20 von derjenigen des Ankerkerns 10 in einer entgegengesetzten Richtung zu dem einen Magnetzahnelement 2 versetzt ist, auf das die Schleifleitung gegenwärtig aufgewickelt wird, wie in 22 gezeigt ist, so dass die Schleifleitung ohne Behinderung auf konzentrierte Weise nach unten zu einem gekrümmten inneren Teil eines Schlitzes im herausgezogenen Magnetzahnelement 2 aufgewickelt werden kann. Dann wird beim Ausrichten der Mittelachse des Kommutators 20 mit derjenigen des Ankerkerns 10 bei Abschluss des Leiterwicklungsvorgangs der Kommutator 20 um einen bestimmten Winkel gedreht, um, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen erörtert, eine Lockerung in der Schleifleitung zu beseitigen, und die Drehwelle 30 wird kraftschlüssig eingepresst und an Ort und Stelle befestigt. Im Ergebnis ist es möglich, den Leiter auch auf den Ankerkern eines Drehmotors auf eine konzentrierte Weise aufzuwickeln, der einen Kommutator mit einem größeren Durchmesser besitzt.
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VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
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In den vorhergehenden Ausführungsformen sind die Magnetzahnelemente 2 des Ankerkerns 10 Jeweils dadurch ausgebildet, dass die ersten Flächenkörperelemente 6, wovon jedes den an einem Ende ausgebildeten Magnetzahn 3 und das Grundflächenteil 5 mit einer spezifischen Form am anderen Ende besitzt, und die zweiten Flächenkörperelemente 8 schichtweise angeordnet sind, wovon jedes den an einem Ende ausgebildeten Magnetzahn 3 und das überlappende Teil 9 besitzt, das am anderen Ende ausgebildet ist, in dem die Durchgangsoffnung 7 ausgebildet ist, wobei das überlappende Teil 9 zusammen mit den Grundflächenteilen 5 der ersten Flächenkörperelemente 6, wie in 2 und 3 gezeigt, den hinteren Jochabschnitt 11 bildet. Das Magnetzahnelement 2 des Ankerkerns 10 ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Form beschränkt, sondern kann in einer beliebigen Form aufgebaut sein, die sich in einzelne Magnetzahnelemente aufteilen lässt. Zum Beispiel kann der Ankerkern durch Kombination von Magnetzahnelementen 80 aufgebaut werden, die durch schichtweises Anordnen mehrerer Flächenkörperelemente ausgebildet sind, wovon jedes ein Paar bestehend aus einer Ausnehmung 81 und eines Vorsprungs 82 besitzt, die ineinandergreifen können und auf einer Grundflächenseite eines Magnetzahns ausgebildet sind, wie in 23(a) gezeigt ist. Auch kann der Ankerkern 10 durch Kombination mehrerer Magnetzahnelemente 90 aufgebaut werden, wovon jedes einen Vorsprung 91 an einer am weitesten innenliegenden Seite und einen hinteren Jochabschnitt 95 mit Ausnehmungen 96 besitzt, wovon sich jede passend auf den vorstehend erwähnten Vorsprung 91 legt. Wenn ein Leiter jeweils auf die einzelnen Magnetzahnelemente 80 und 90 von 23(a) bzw. (b) aufgewickelt wird, werden die Magnetzahnelemente 80 und 90 mit einer nicht dargestellten Vorrichtung in einer radialen Richtung herausgezogen und, während die Magnetzahnelemente 80 und 90 in diesem Zustand gehalten werden, wird der Leiter auf eine konzentrierte Weise auf sie aufgewickelt. Dann werden beim Abschluss des Leiterwicklungsvorgangs die betreffenden Magnetzahnelemente 80 und 90 in der radialen Richtung zurückgeschoben und mit den auf die Vorsprünge 82 passend aufgesetzten Ausnehmungen 81 und den auf die Vorsprünge 91 passend aufgesetzten Ausnehmungen 96 verbunden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung lässt sich im Allgemeinen auf einen Drehmotor anwenden, der mit einem Ankerkern, der an einer Drehwelle angebracht ist, und einen Kommutator besitzt, der in nächster Nähe zu einem axialen Ende des Ankerkerns angebracht ist. Im Spezielleren lässt sich die Erfindung auf einen Aufbau eines Ankers, von dem einzelne Magnetzahnelemente durch konzentriert gewickelte Spulen umwickelt sind, wie auch auf diese Art eines Leiterwicklungsverfahrens und Montageverfahrens anwenden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, das den Anker eines Drehmotors nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Ankerkerns nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist eine in ihrer Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, die den Ankerkern nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eines der Magnetzahnelemente des Ankerkerns der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung herausgezogen ist;
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5 ist eine Draufsicht, die den Ankerkern der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang einer Linie V-V von 5 zeigt;
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7 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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8 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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9 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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10 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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11 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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12 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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13 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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14 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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15 ist eine Vorderansicht (a) im Querschnitt in Verbindung mit einer Seitenansicht (b), welche die Wicklungs- und Montageprozesse für den Anker des Drehmotors nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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16 ist ein Anschlussschema von Spulen, die an den Ankerkern und einen Kommutator nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung angeschlossen sind;
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17 ist ein Anschlussschema von Spulen, die an den Ankerkern und Kommutator nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung angeschlossen sind;
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18 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau von Isolierkörpern zeigt, die an einem Ankerkern nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzubringen sind;
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19 ist ein Schema, das einen Zustand zeigt, in dem ein Wicklungsleiter, der durch eine Führungskehle des Isolierkörpers hindurchgeführt ist, sich lockert und mit einem freiliegenden Abschnitt des Kerns in Kontakt kommt, von dem eines der Magnetzahnelemente herausgezogen wurde;
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20 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Isolierkörpers zeigt, der in den Ankerkern nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut wurde;
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21 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die einen zusammenpassenden Aufbau des Ankerkerns und eines Kommutators nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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22 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die einen Leiterwicklungsprozess für einen Ankerkern nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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23 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Ankerkerns nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Magnetzahnelement
- 3
- Magnetzahn
- 4
- Stirnfläche
- 5
- Grundflächenteil
- 6
- Erstes Flächenkörperelement
- 7
- Durchgangsöffnung
- 8
- Zweites Flächenkörperelement
- 9
- Überlappendes Teil
- 10
- Ankerkern
- 12
- konzentriert gewickelte Spule
- 13
- Isolierkörper
- 14
- Vorstehendes Teil
- 15
- Führungskehle
- 16
- Neigung
- 17
- Gekrümmte Innenfläche
- 20
- Kommutator
- 21
- Segment
- 25
- Anschlussklemme
- 26
- Erhebungsabschnitt
- 30
- Drehwelle
- 40
- Ständer
- 41
- Permanentmagnet
- 50
- Bürste
- 60
- Wickelmaschine
- 80, 90
- Magnetzahnelemente
