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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischenphasenisolationselement
und eine elektrische rotierende Maschine, die dieses umfasst, und
genauer gesagt ein Zwischenphasenisolationselement, das eine Vielzahl
von Spulenenden voneinander isoliert, und eine elektrische rotierende
Maschine, die dieses umfasst.
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Hintergrund der Erfindung
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Herkömmliche
elektrische rotierende Maschinen sind beispielsweise in den
japanischen Patentoffenlegungsschriften
Nummer 2005-218255 (Druckschrift 1) und
2005-20942 (Druckschrift 2) offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Druckschrift 1 gemäß dem Stand der Technik offenbart
eine Verstärkung einer Zwischenphasenisolationsplatte,
wobei der zu verstärkende Abschnitt dick gemacht wird oder
aus einem unterschiedlichen Material ausgebildet wird. Gemäß diesem
Verfahren wird eine Stärke gegen ein Brechen vergrößert,
wohingegen eine Stärke gegen ein Pressformen ebenso vergrößert
wird. Folglich gibt es Raum für eine Verbesserung im Hinblick
auf eine Motorgrößenverringerung durch ein Pressformen
einer Statorkernendoberfläche.
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehend beschriebene
Schwierigkeit zu beheben, wobei es eine zugehörige Aufgabe
ist, ein Zwischenphasenisolationselement bereitzustellen, das eine
Verringerung der Größe der elektrischen rotierenden
Maschine ermöglicht.
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Gemäß einer
Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein flexibles Zwischenphasenisolationselement
zum Isolieren zweier benachbarter Phasen von Spulenenden, die durch
eine Vielzahl von Statorspulen bei einer Endoberfläche
eines Statorkerns in einer Richtung einer Drehwelle ausgebildet
sind, bereit, das umfasst: einen flachen Abschnitt, der zwischen
den Spulenenden zweier benachbarter Phasen angeordnet ist und diese
von einander isoliert, einen dreidimensionalen Abschnitt, der eine dreidimensionale
Form aufweist, die aus dem flachen Abschnitt herausragt und eine
Spule führt, und ein Verstärkungselement, das
auf einer Oberfläche des flachen Abschnitts bereitgestellt
ist.
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Das
Zwischenphasenisolationselement, das wie vorstehend beschrieben
aufgebaut ist, kann eine Stärke gegen ein Brechen vergrößern,
während eine Stärke gegen ein Pressformen nicht
mehr als nötig vergrößert ist. Dies ermöglicht
eine Verringerung der Größe der elektrischen rotierenden
Maschine.
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Vorzugsweise
umfasst das Zwischenphasenisolationselement ferner einen Beinabschnitt,
der eine Vielzahl von flachen Abschnitten verbindet, wobei der flache
Abschnitt und der Beinabschnitt aus dem gleichen Material gebildet
sind. Hierbei sind der Beinabschnitt und der flache Abschnitt aus
dem gleichen Material ausgebildet, wobei folglich im Vergleich zu
einem Fall, bei dem ein Verstärkungsabschnitt aus einem
unterschiedlichen Material auf einer Oberfläche des zu
verstärkenden Abschnitts ausgebildet wird, die Kosten verringert
werden können und die Produktivität verbessert
werden kann.
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Vorzugsweise
weist das Verstärkungselement eine höhere Zähigkeit
als der flache Abschnitt auf. Folglich wird die Stärke
gegen ein Brechen sicher verbessert, während die Stärke
gegen ein Pressformen nicht mehr als nötig vergrößert
wird, was zu einer Verringerung der Größe der
elektrischen rotierenden Maschine beiträgt.
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Vorzugsweise
ist das Verstärkungselement eine Schicht, die ein Epoxidmaterial
beinhaltet. Hierbei verbessert eine Verwendung von Epoxidmaterial Haltbarkeits-
und Formstabilitätseigenschaften des Zwischenphasenisolationselements,
wobei ein Zusammenbau der elektrischen rotierenden Maschine vereinfacht
wird.
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Das
Zwischenphasenisolationselement gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein flexibles Interphasenisolationselement, das zwischen
Mehrphasenspulenwindungen angeordnet ist, die um einen Statorkern
gewickelt sind, und diese voneinander isoliert, wobei es eine Vliesstoffschicht
und eine Epoxidharzschicht umfasst, die bereitgestellt ist, um mit der
Vliesstoffschicht in Kontakt zu sein.
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In
dem wie vorstehend beschriebenen Zwischenphasenisolationselementaufbau
weist die Epoxidharzschicht eine hohe Zähigkeit auf, wobei sich,
auch wenn das Zwischenphasenisolationselement gebogen wird, die
auf der Oberfläche bereitgestellte Epoxidharzschicht dehnt
und ein Brechen des Zwischenphasenisolationselements verhindert
werden kann. Als Ergebnis kann eine Stärke gegen ein Brechen
verbessert werden. Ferner kann, da die Epoxidharzschicht dünn
ausgebildet ist, eine Vergrößerung der Dicke des
Zwischenphasenisolationselements als Ganzes verhindert werden. Ferner
biegt sich die Epoxidharzschicht einfach, wobei es folglich möglich
ist, die Größe der elektrischen rotierenden Maschine,
die diese verwendet, zu verringern.
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Die
elektrische rotierende Maschine gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das vorstehend beschriebene Zwischenphasenisolationselement
sowie ein Bindeelement, das in Kontakt mit der Epoxidharzschicht
ist und Epoxidharz zur Sicherung der Spulenwindungen beinhaltet.
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In
dem wie vorstehend beschriebenen Zwischenphasenisolationselementaufbau
beinhaltet das Bindeelement Epoxidharz, wobei folglich das Bindeelement
fest mit dem Zwischenschichtisolationselement verbunden ist, was
eine enge Windung und somit eine verringerte Größe
der elektrischen rotierenden Maschine ermöglicht.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann ein Zwischenphasenisolationselement
bereitgestellt werden, das eine Größenverringerung
der elektrischen rotierenden Maschine ermöglicht und ein
Brechen verhindert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
eine schematische Veranschaulichung, die einen Querschnitt, der
eine Drehwelle einer elektrischen rotierenden Maschine 100 umfasst, gemäß einem
Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 zeigt
eine Draufsicht des Statorkerns, der aus einer Richtung eines Pfeils
II gemäß 1 betrachtet
wird.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Zwischenphasenisolationselements 60, 64,
das zwischen einem Spulenende einer U-Phasen-Spule und einem Spulenende
einer V-Phasen-Spule eingefügt ist.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Zwischenphasenisolationselements 62, 66,
das zwischen einem Spulenende einer V-Phase-Spule und einem Spulenende
einer W-Phasen-Spule eingefügt ist.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Art und Weise
zeigt, wie das in 3 gezeigte Zwischenphasenisolationselement 60 an
einen in 2 gezeigten Statorkern 40 angebracht
ist.
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6 zeigt
eine Draufsicht entsprechend 5, die von
einer Endoberfläche 42A des Statorkerns 40 betrachtet
wird.
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7 zeigt
ein Beispiel einer Art und Weise, wie ein in 4 gezeigtes
Zwischenphasenisolationselement 62 an dem in 2 gezeigten
Statorkern 40 angebracht ist.
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8 veranschaulicht
ein Verfahren zur Herstellung des in 3 gezeigten
Zwischenphasenisolationselements 60, 64.
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9 veranschaulicht
ein Verfahren zur Herstellung des in 3 gezeigten
Zwischenphasenisolationselements 60, 64.
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10 veranschaulicht
ein Verfahren zur Herstellung des in 3 gezeigten
Zwischenphasenisolationselements 60, 64.
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11 veranschaulicht
ein Verfahren zur Herstellung des in 3 gezeigten
Zwischenphasenisolationselements 60, 64.
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12 veranschaulicht
ein Verfahren zur Herstellung des in 3 gezeigten
Zwischenphasenisolationselements 60, 64.
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13 zeigt
eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XIII-XIII in 12 entnommen
ist.
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14 zeigt
einen Querschnitt eines flachen Abschnitts gemäß einer
weiteren Ausgestaltung.
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15 zeigt
einen Querschnitt einer Spule in Kontakt mit dem flachen Abschnitt.
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16 zeigt
einen Querschnitt eines Verbindungsabschnitts zwischen dem flachen
Abschnitt und einem Nasenabschnitt.
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17 zeigt
einen Querschnitt eines Verbindungsabschnitts zwischen dem flachen
Abschnitt und dem Nasenabschnitt gemäß einer weiteren
Ausgestaltung.
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18 zeigt
eine Draufsicht einer Vliesstoffschicht.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Nachstehend
sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In den nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen sind gleiche oder entsprechende Abschnitte
durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei eine Beschreibung
hiervon nicht wiederholt wird.
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(Ausführungsbeispiel 1)
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In 1 ist
schematisch ein Querschnitt gezeigt, der eine Drehwelle einer elektrischen
rotierenden Maschine 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel 1
der vorliegenden Erfindung umfasst. Unter Bezugnahme auf 1 umfasst
die elektrische rotierende Maschine 100 eine Rotorwelle 10,
einen Rotorkern 20, Magnete 30 und 32,
einen Statorkern 40, Spulen 50 und 52 sowie
Zwischenphasenisolationselemente 60 bis 66. Die
Spule 50 umfasst eine U-Phasen-Spule 51A, eine
V-Phasen-Spule 51B und eine W-Phasen-Spule 51C,
und die Spule 52 umfasst eine U-Phasen-Spule 53A,
eine V-Phasen-Spule 53B und eine W-Phasen-Spule 53C.
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Der
Rotorkern 20 wird durch Stapeln und Zusammenpressen elektromagnetischer
Stahlbleche mit Löchern zum Aufnehmen von Magneten 30 und 32,
die Rotormagnetpole bei Außenumfangsabschnitten bilden,
ausgebildet. Ein Rotorkern 20 ist um eine Rotorwelle befestigt
und dreht sich zusammen mit der Drehwelle 10 um die Drehwelle.
Die Magnete 30 und 32 sind in die vorstehend genannten
Löcher, die bei den Außenumfangsabschnitten des
Rotorkerns 20 ausgebildet sind, eingefügt und
bilden den Rotormagnetpole.
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Der
Statorkern 40 wird durch Stapeln und Zusammenpressen elektromagnetischer
Stahlbleche in der Richtung der Drehwelle ausgebildet. Der Statorkern 40 ist
bei dem Außenumfang des Rotorkerns 20 mit einem
Abstand zu dem Rotorkern 20 bereitgestellt und an einem
(nicht gezeigten) Gehäuse der elektrischen rotierenden
Maschine 100 befestigt. Die U-Phasen-Spulen 51A und 53A,
die V-Phasen-Spulen 51B und 53B und die W-Phasen-Spulen 51C und 53C sind
jeweils um den Statorkern 40 gewickelt und bilden Statormagnetpole.
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Das
Zwischenphasenisolationselement 60 ist zwischen ein Spulenende 50E der
U-Phasen-Spule 51A und ein Spulenende 50E der
V-Phasen-Spule 51B bei Endoberflächen 42A und 42B des
Statorkerns 40 eingefügt und isoliert die V-Phasen-Spule 51B von
der U-Phasen-Spule 51A. Das Zwischenphasenisolationselement 62 ist
zwischen ein Spulenende 50E der V-Phasen-Spule 51B und
ein Spulenende 50E der W-Phasen-Spule 51C eingefügt
und isoliert die W-Phasen-Spule 51C von der V-Phasen-Spule 51B.
Ferner ist das Zwischenphasenisolationselement 64 zwischen
ein Spulenende 52E der U-Phasen-Spule 53A und
ein Spulenende 52E der V-Phasen-Spule 53B eingefügt
und isoliert die V-Phasen-Spule 53B von der U-Phasen-Spule 53A. Das
Zwischenphasenisolationselement 66 ist zwischen ein Spulenende 52E der
V-Phasen-Spule 53B und ein Spulenende 52E der
W-Phasen-Spule 53C eingefügt und isoliert die
W-Phasen-Spule 53C von der V-Phasen-Spule 53B.
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Die
U-Phasen-Spulen 51A und 53A, die V-Phasen-Spulen 51B und 53B und
die W-Phasen-Spulen 51C und 53C sind jeweils um
den Statorkern 40 gewickelt und, nachdem die Zwischenphasenisolationselemente 60 bis 66 eingefügt
sind, an den Endoberflächen 42A und 42B des
Statorkerns 40 derart pressgeformt, dass die Spulenenden 50E und 52E sich
zu dem Außenumfang des Statorkerns 40 erstrecken.
Hierbei verformen sich, wenn jedes der Spulenenden 50E und 52E der
U-Phasen-Spulen 51A und 53A, der V-Phasen-Spulen 51B und 53B und
der W-Phasen-Spulen 51C und 53C pressgeformt wird,
die Zwischenphasenisolationselemente 60 bis 66 ebenso.
Jedes der Zwischenphasenisolationselemente 60 bis 66 biegt
sich jedoch einfach und weist eine hohe Zähigkeit auf,
wie es nachstehend beschrieben ist, wobei folglich, auch wenn die
Spulenenden 50E und 52E pressgeformt werden, die
Zwischenphasenisolationselemente 60 bis 66 frei
von einer Plattenabweichung oder Beschädigung sind. Somit
kann die elektrische rotierende Maschine 100 aufgrund des
Pressformes der Spulenenden 50E und 52E kleiner
gemacht werden, während die Isolationsleistung zwischen
allen Spulen aufrecht erhalten wird.
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In 2 ist
eine Draufsicht des Statorkerns gezeigt, die aus einer Richtung
eines Pfeils II in 1 betrachtet wird. Unter Bezugnahme
auf 2 bilden Spulen 511 bis 518 die
U-Phasen-Spulen 51A und 53A, Spulen 521 bis 528 bilden
die V-Phasen-Spulen 51B und 53B, und Spulen 531 bis 538 bilden
W-Phasen-Spulen 51C und 53C. Die Spulen 511 bis 518 sind
an dem äußersten Umfang angeordnet und die Spulen 521 bis 528 sind
weiter innen als die Spulen 511 bis 518 angeordnet
und um eine vorgeschriebene Position in der Umfangsrichtung zu den
Spulen 511 bis 518 verschoben. Ferner sind die Spulen 531 bis 538 weiter
innen als die Spulen 521 bis 528 angeordnet und
um eine vorgeschriebene Position in der Umfangsrichtung zu den Spulen 521 bis 528 verschoben.
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Die
Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64 sind
zwischen den Spulen 511 bis 518 und den Spulen 521 bis 528 eingefügt.
In 2 sind zur Vereinfachung der Zeichnung die Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64 kontinuierlich
in der Umfangsrichtung gezeigt. Tatsächlich sind die Elemente
in eine Vielzahl von Zwischenphasenisolationselementen aufgeteilt,
die die Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64 umfassen.
Die Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66 sind
zwischen den Spulen 521 bis 528 und 531 bis 538 eingefügt. Zur
Vereinfachung der Zeichnung sind die Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66 ebenso
kontinuierlich in der Umfangsrichtung gezeigt. Tatsächlich sind
die Elemente jedoch in eine Vielzahl von Zwischenphasenisolationselementen
aufgeteilt, die die Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66 umfassen.
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Jede
der Spulen 511 bis 518, 521 bis 528 und 531 bis 538 ist
um eine Vielzahl entsprechender Zähne gewickelt. Beispielsweise
entspricht die Spule 537 Zähnen 2 bis 6,
wobei sie eine vorgeschriebene Anzahl von Malen um die Zähne 2 bis 6 als
ein Ganzes gewickelt ist. Andere Spulen sind ebenso eine vorgeschriebene
Anzahl von Malen um die entsprechenden Zähne als ein Ganzes
in ähnlicher Art und Weise wie die Spule 537 gewickelt.
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Die
Spulen 511 bis 514 sind in Reihe geschaltet, wobei
ein Ende ein Anschluss U1 ist und das andere Ende ein neutraler
Punkt UN1 ist. Die Spulen 515 bis 518 sind in
Reihe geschaltet, wobei ein Ende ein Anschluss U2 ist und das andere
Ende ein neutraler Punkt UN2 ist. Die Spulen 521 bis 524 sind
in Reihe geschaltet, wobei ein Ende ein Anschluss V1 ist und das
andere Ende ein neutraler Punkt VN1 ist. Die Spulen 525 bis 528 sind
in Reihe geschaltet, wobei ein Ende ein Anschluss V2 ist und das
andere Ende ein neutraler Punkt VN2 ist. Die Spulen 531 bis 534 sind
in Reihe geschaltet, wobei ein Ende ein Anschluss W1 ist und das
andere Ende ein neutraler Punkt WN1 ist. Die Spulen 535 bis 538 sind
in Reihe geschaltet, wobei ein Ende ein Anschluss W2 ist und das
andere Ende ein neutraler Punkt WN2 ist.
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In 3 ist
eine perspektivische Ansicht des Zwischenphasenisolationselements 60, 64 gezeigt, das
zwischen das Spulenende der U-Phasen-Spule und das Spulenende der
V-Phasen-Spule eingefügt ist. Unter Bezugnahme auf 3 umfassen
alle Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64 flache Abschnitte 601 und 602,
Nasenabschnitte 603 und 604 und Beinabschnitte 605 und 606.
Die flachen Abschnitte 601 und 602 sind bei Abschnitten
ausgeschnitten, die den Nasenabschnitten 603 und 604 entsprechen.
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Die
Nasenabschnitte 603 und 604 sind aus demselben
Element wie die flachen Abschnitte 601 und 602 ausgebildet,
wobei die Nasenabschnitte 603 und 604 jeweils
an die entsprechenden ausgeschnittenen Abschnitte der flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet
sind. Beispielsweise sind die Nasenabschnitte 603 und 604 jeweils
an die flachen Abschnitte 601 und 602 durch Blatt
für thermisches Kompressionsverbinden oder ein Klebeband
fest angeheftet. Die Nasenabschnitte 603 und 604 sind
bei den Spulenenden 50E und 52E angebracht, um
diesen Abschnitt der Spule, der sich von dem Statorkern 40 abhebt,
von der Innenumfangsoberfläche des Statorkerns 40 abzudecken.
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Die
Beinabschnitte 605 und 606 sind aus demselben
Material wie die flachen Abschnitte 601 und 602 ausgebildet.
Entgegengesetzte Enden der Beinabschnitte 605 und 606 sind
jeweils an die flachen Abschnitte 601 und 602 bei
den entgegengesetzten Enden der flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet.
Die Beinabschnitte 605 und 606 werden in Schlitze
des Statorkerns 40 eingefügt. Eine Entfernung
H1 zwischen den flachen Abschnitten 601 und 602,
die durch die Beinabschnitte 605 und 606 definiert
wird, entspricht der Länge des Statorkerns 40 in der
Richtung der Drehwelle.
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In
jedem Zwischenphasenisolationselement 60 und 64 werden
die Beinabschnitte 605 und 606 in den Schlitz
des Statorkerns 40 eingefügt, wobei der flache
Abschnitt 601 und der Nasenabschnitt 603 zwischen
die Spulenenden der U-Phasen- und der V-Phasen-Spulen auf der Seite
der Endoberfläche 42A des Statorkerns 40 eingefügt
werden. Ferner werden der flache Abschnitt 602 und der
Nasenabschnitt 604 zwischen die Spulenenden der U-Phasen-
und der V-Phasen-Spulen auf der Seite der Endoberfläche 42B des
Statorkerns 40 eingefügt. Hierbei wird jedes der
Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64 derart
angebracht, dass die Nasenabschnitte 603 und 604 den
Abschnitten entsprechen, bei denen sich die U-Phasen-Spule von dem Statorkern 40 abhebt,
und dass herausragende Seiten der Naseabschnitte 603 und 604 der
Innenumfangsseite des Statorkerns 40 gegenüberliegen.
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In 4 ist
eine perspektivische Ansicht des Zwischenphasenisolationselements 62, 66 gezeigt, das
zwischen das Spulenende der V-Phasen-Spule und das Spulenende der
W-Phasen-Spule eingefügt wird. Jedes der Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66 umfasst
flache Abschnitte 621 und 622, Nasenabschnitte 623 und 624 und
Beinabschnitte 625 und 626. Der Grundaufbau des
Zwischenphasenisolationselements 62 und 66 ist
der gleiche wie der des Zwischenphasenisolationselements 60 und 64, der
in 3 gezeigt ist. Genauer gesagt ist jeder der flachen
Abschnitte 621 und 622, der Nasenabschnitte 623 und 624 und
der Beinabschnitte 625 und 626 ausgebildet, indem
ein Vliesstoff auf entgegengesetzte Oberflächen eines PET-Harzes
angeheftet wird. Die Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66 unterscheiden
sich von den Zwischenphasenisolationselementen 60 und 64,
die in 3 gezeigt sind, in der Breite des Nasenabschnitts.
Spezifisch ist die Breite der Nasenabschnitte 623 und 624 der
Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66, die
zwischen dem Spulenende der V-Phasen-Spule und dem Spulenende der
W-Phasen-Spule angeordnet sind, breiter als die Breite der Nasenabschnitte 603 und 604 der
Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64, die
zwischen dem Spulenende der U-Phasen-Spule und dem Spulenende der
V-Phasen-Spule angeordnet sind. Der Grund hierfür ist nachstehend beschrieben.
Wenn das Spulenende gepresst wird, wird zuerst die U-Phasen-Spule
bei dem äußersten Umfang ausgebildet, wobei die
V-Phasen- und W-Phasen-Spulen nachfolgend zu der inneren Umfangsseite
ausgebildet werden. Folglich wird bei dem Abschnitt, bei dem die
Spule von dem Schlitz entspringt, die innere Spule früher
in der Umfangsrichtung verformt.
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Die
Entfernung H2 zwischen den flachen Abschnitten 621 und 622,
die durch die Beinabschnitte 625 und 626 definiert
wird, ist so ausgelegt, dass sie ein wenig länger ist als
die Entfernung H1 der Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64.
Der Grund hierfür ist, dass an den Endoberflächen 42A und 42B des
Statorkerns 40 die Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66 auf
der oberen Schichtseite der Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64 angeordnet
sind, wobei die V-Phasen-Spule dazwischen angeordnet ist.
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In 5 ist
eine perspektivische Ansicht gezeigt, die ein Beispiel der Art und
Weise zeigt, wie das in 3 gezeigte Zwischenphasenisolationselement 60 an
den in 2 gezeigten Statorkern 40 angebracht
ist, und in 6 ist eine der 5 entsprechende
Draufsicht gezeigt, die von der Seite der Endoberfläche 42A des
Statorkerns 40 betrachtet wird. In 6 sind vergrößert
Abschnitte um Zähne 1 bis 6 des Statorkerns 40 gemäß 2 gezeigt, wobei
die Statorspule nicht gezeigt ist. Ferner ist, obwohl in den 5 und 6 ein
Zwischenphasenisolationselement 60 gezeigt ist, das einen
Teil eines Spulenendes abdeckt, tatsächlich eine Vielzahl
von Zwischenphasenisolationselementen 60 dicht in der Umfangsrichtung
des Statorkerns 40 bereitgestellt.
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Unter
Bezugnahme auf die 5 und 6 sind die
U-Phasen-Spulen 511 und 518 (die U-Phasen-Spule 511 ist
nicht gezeigt) jeweils in Schlitze 16 und 15 eingefügt,
wobei sie den Schlitzen 16 und 15 entspringen
und sich auf dem äußersten Umfang der Endoberfläche 42A des
Statorkerns 40 erstrecken bzw. dort pressgeformt sind.
Die Beinabschnitte 605 und 606 des Zwischenphasenisolationselementes 60 sind
jeweils in Schlitze 12 und 18 eingefügt,
so dass der Nasenabschnitt 603 entsprechend den Schlitzen 16 und 15 angeordnet
sind, in die die U-Phasen-Spulen 511 und 518 eingefügt
sind.
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Danach
wird, wenn die nicht gezeigten V-Phasen-Spulen 527 und 528,
die auf der Umfangsseite weiter innen liegend als das Zwischenphasenisolationselement 60 bereitgestellt
sind, sich erstrecken bzw. pressgeformt werden, das Zwischenphasenisolationselement 60 zusammen
mit den V-Phasen-Spulen 527 und 528 geformt und
zwischen den U-Phasen-Spulen 511, 518 und den
V-Phasen-Spulen 527, 528 in einer derartigen Form
zusammengedrückt, wie sie gezeigt ist. Der flache Abschnitt 601 ist entlang
der Linie A des Nasenabschnitts 603 geknickt bzw. eingeklappt,
um eine nach außen gewölbte Faltung zu bilden.
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Das
Spulenende 50E der U-Phasen-Spule 518 ist bei
dem Abschnitt entlang der Umfangsrichtung des Statorkerns 40 näherungsweise
flach geformt, während es bei dem Entspringungsabschnitt von
dem Schlitz 15 deutlich dreidimensional verformt ist. Unter
Berücksichtigung der Form des Spulenentspringungsabschnitts
nach einer derartigen dreidimensionalen Verformung sind die Nasenabschnitte 603 und 604 bei
dem Zwischenphasenisolationselement 60 bereitgestellt.
Folglich tritt, wenn das Spulenende 50E pressgeformt wird,
eine Plattenabweichung oder Beschädigung bei den Nasenabschnitten 603 und 604 nicht
auf.
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In
dem Zwischenphasenisolationselement 60 sind die Nasenabschnitte 603 und 604 sowie
die flachen Abschnitte 601 und 603 aus getrennten
Elementen ausgebildet, wobei die Steifigkeit der flachen Abschnitte 601 und 603,
die den Abschnitten entsprechen, bei denen das Spulenende 50E flach
ausgeformt ist, nicht viel vergrößert ist. Der
Grund hierfür ist, dass eine höhere Steifigkeit
einer Zwischenphasenisolationsschicht bei einer Verhinderung einer Plattenabweichung
von Nachteil ist, wobei, wenn die flachen Abschnitte 601 und 602 eine übermäßig
hohe Steifigkeit aufweisen, das Zwischenphasenisolationselement
von dem Spulenende 50E sehr herausragt, was eine Verringerung
der Größe der elektrischen rotierenden Maschine
behindert. Folglich tritt keine signifikante Plattenabweichung bei
den flachen Abschnitten 601 und 602 zu der Zeit
eines Pressformens auf, und die flachen Abschnitte 601 und 602 behindern
nicht eine Verringerung der Größe der elektrischen
rotierenden Maschine 100.
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Ferner
sind in dem Zwischenphasenisolationselement 60 die Beinabschnitte 605 und 606 sowie die
flachen Abschnitte 601 und 602 aus getrennten Elementen
ausgebildet, wobei die Beinabschnitte 605 und 606,
die in die Schlitze eingefügt werden, so ausgelegt sind,
dass sie so dünn wie möglich sind. Folglich verkleinern
die Beinabschnitte 605 und 606 ein Belegungsverhältnis
der Spule in dem Schlitz nicht, wobei somit die Leistungsfähigkeit
der elektrischen rotierenden Maschine 100 nicht verschlechtert wird.
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In 7 ist
ein Beispiel einer Art und Weise gezeigt, wie das in 4 gezeigte
Zwischenphasenisolationselement 62 an den in 2 gezeigten
Statorkern 40 angebracht ist. In 7 ist ein
Beispiel gezeigt, bei dem das Zwischenphasenisolationselement 62 nach
einer Anbringung des Zwischenphasenisolationselements 60 angebracht
wird. In 7 ist ebenso ein Zwischenphasenisolationselement 62 gezeigt,
das einen Teil eines Spulenendes abdeckt. Tatsächlich ist
jedoch eine Vielzahl von Zwischenphasenisolationselementen 62 dicht
in der Umfangsrichtung des Statorkerns 40 bereitgestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 7 sind nicht gezeigte V-Phasen-Spulen 527 und 528 jeweils
in Schlitze 13 und 14 eingefügt, wobei
sie aus Schlitzen 13 und 14 zu der Vorderseite
der Figur entspringen und sich weiter zu der Innenumfangsseite als
die U-Phasen-Spulen 511 und 518 bei der Endoberfläche 42A des
Statorkerns 40 erstrecken und dort pressgeformt sind. Das
Zwischenphasenisolationselement 62 weist Beinabschnitte 625 und 626 auf,
die jeweils in Schlitze 11 und 17 eingefügt
sind, so dass ein Nasenabschnitt 623 entsprechend den Schlitzen 13 und 14,
in die die V-Phasen-Spulen 527 und 528 eingefügt
sind, und entsprechend dem Nasenabschnitt 603 des Zwischenphasenisolationselements 60 angeordnet
ist.
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Danach
wird, wenn nicht gezeigte W-Phasen-Spulen 536 und 537,
die auf der Umfangseite weiter innen liegend als das Zwischenphasenisolationselement 62 bereitgestellt
sind, sich erstrecken/pressgeformt sind, das Zwischenphasenisolationselement 62 zusammen
mit den W-Phasen-Spulen 536 und 537 geformt und
zwischen den V- Phasen-Spulen 527 und 528 sowie
den W-Phasen-Spulen 536 und 537 zusammengedrückt.
Der flache Abschnitt 621 wird entlang einer Linie B des
Nasenabschnitts 623 gefaltet bzw. eingeklappt, um eine
nach außen gewölbte Faltung zu bilden.
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Die
Spulenenden der V-Phasen-Spulen 527 und 528 sind
näherungsweise flach bei dem Abschnitt entlang der Umfangsrichtung
des Statorkerns 40 geformt, während sie bei den
Entspringungsabschnitten aus den Schlitzen 13 und 14 deutlich
dreidimensional verformt sind. Unter Berücksichtigung der
Form des Spulenentspringungsabschnitts nach einer derartigen dreidimensionalen
Verformung sind die Nasenabschnitte 623 und 624 bei
dem Zwischenphasenisolationselement 62 ähnlich
zu dem Zwischenphasenisolationselement 60 bereitgestellt. Folglich
tritt, wenn die Spulenenden pressgeformt werden, eine Plattenabweichung
oder Beschädigung bei den Nasenabschnitten 623 und 624 nicht
auf.
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Ferner
ist, wie es vorstehend beschrieben ist, die V-Phasen-Spule nach
der Formgebung auf der Umfangsseite weiter innen liegend als die
U-Phasen-Spule, wobei sie folglich früher bei dem Entspringungsabschnitt
aus dem Schlitz zu der Umfangsrichtung des Statorkerns 40 als
die U-Phasen-Spule verformt wird. Folglich erstreckt sich die V-Phasen-Spule über
den Nasenabschnitt 603 des Zwischenphasenisolationselements 60.
Ferner ist die W-Phasen-Spule nach der Formgebung auf der Umfangsseite
weiter innen liegend als die V-Phasen-Spule, wobei sie folglich
früher bei dem Entspringungsabschnitt aus dem Schlitz zu
der Umfangsrichtung des Statorkerns 40 als die V-Phasen-Spule
verformt wird.
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Hierbei
wird in dem Zwischenphasenisolationselement 62 unter Berücksichtigung
der Form bei dem Entspringungsabschnitt der V-Phasen-Spule und des
Anordnungszustands der W-Phasen-Spule auf dem innersten Umfang der
Nasenabschnitt 623 breit genug bereitgestellt, um auch
den Nasenabschnitt 603 des Zwischenphasenisolationselements 60 abzudecken.
Folglich kann das Spulenende der W-Phasen-Spule von dem Spulenende
der V-Phasen-Spule sicher isoliert werden.
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In
den 8 bis 12 ist ein Verfahren zur Herstellung
des in 3 gezeigten Zwischenphasenisolationselements 60, 64 veranschaulicht.
In 8 ist eine Draufsicht der flachen Abschnitte 601 und 602 gemäß 3 während
einer Herstellung gezeigt. In 9 ist eine
Draufsicht der Nasenabschnitte 603 und 604 gemäß 3 während
einer Herstellung gezeigt, und in 10 ist
eine Draufsicht der Beinabschnitte 605 und 606 während
einer Herstellung gezeigt. In den 11 und 12 sind
erste und zweite Veranschaulichungen gezeigt, die Schritte zur Herstellung
des Zwischenphasenisolationselements 60 zeigen, das durch
die flachen Abschnitte 601 und 602, die Nasenabschnitte 603 und 604 und die
Beinabschnitte 605 und 606, die in den 8 bis 10 gezeigt
sind, jeweils ausgebildet wird.
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Unter
Bezugnahme auf die 8 bis 10 sind
die flachen Abschnitte 601 und 602 durch Ausstanzen
eines Plattenmaterials 651 gebildet. Jeder flache Abschnitt 601 und 602 weißt
einen teilweise ausgeschnittenen rechteckigen Abschnitt auf. Die
flachen Abschnitte 601 und 602 und die Nasenabschnitte 603 und 604 können
durch Ausstanzen einer Harzschicht ausgebildet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 11 werden, nachdem die flachen
Abschnitte 601 und 602 sowie die Beinabschnitte 605 und 606 jeweils
aus den Plattenmaterialien 651 und 653 ausgebildet
sind, entgegengesetzte Enden der Beinabschnitte 605 und 606 an
die flachen Abschnitte 601 und 602 bei entgegengesetzten
Enden der flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet.
Hierbei sind die flachen Abschnitte 601 und 602 derart
angeordnet, dass jeweilige ausgeschnittene Abschnitte einander mit
einer Entfernung H1 dazwischen gegenüber liegen, wobei
diese Entfernung der Länge des Statorkerns 40 in
der Richtung der Drehwelle entspricht. Zur Befestigung wird eine
Platte für thermisches Kompressionsverbinden oder ein Klebeband
mit ausreichender Haftkraft verwendet.
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Unter
Bezugnahme auf 12 werden, nachdem die Beinabschnitte 605 und 606 an
die flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet
sind, die Nasenabschnitte 603 und 604 an die jeweiligen
ausgeschnittenen Abschnitte der flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet. Ähnlich
zu der Befestigung der Beinabschnitte 605 und 606 an
die Abschnitte 601 und 602 wird zur Befestigung
eine Platte für thermisches Kompressionsverbinden oder
ein Klebeband mit ausreichender Haftkraft verwendet.
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Hierbei
können, wenn die Dicke der Beinabschnitte 605 und 606 das
Spulenbelegungsverhältnis in dem Schlitz nicht sehr verkleinert,
die flachen Abschnitte 601 und 602 und die Beinabschnitte 605 und 606 integral
ausgebildet werden. In diesem Fall verbleibt ein nicht verwendeter
Bereich, der durch die flachen Abschnitte 601 und 602 sowie
die Beinabschnitte 605 und 606 umgeben ist, wobei,
wenn die Nasenabschnitte 603 und 604 aus diesem
Bereich ausgebildet werden, eine Produktionsausbeute verbessert
werden kann.
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In
der vorstehenden Beschreibung werden die Beinabschnitte 605 und 606 an
die flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet,
und danach werden die Nasenabschnitte 603 und 604 an
die flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet.
Die Reihenfolge der Befestigung der Beinabschnitte 605 und 606 sowie der
Nasenabschnitte 603 und 604 an die flachen Abschnitte 601 und 602 kann
umgedreht werden. Genauer gesagt können die Nasenabschnitte 603 und 604 zuerst
an die flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet
werden, und dann können die Beinabschnitte 605 und 606 an
die flachen Abschnitte 601 und 602 angeheftet
werden.
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Obwohl
es nicht im Einzelnen gezeigt ist, ist das Verfahren zur Herstellung
der Zwischenphasenisolationselemente 62 und 66,
die in 4 gezeigt sind, das gleiche wie das Verfahren
zur Herstellung der Zwischenphasenisolationselemente 60 und 64, wie
es vorstehend beschrieben ist.
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In 13 ist
eine Querschnittsansicht gezeigt, die entlang einer Linie XIII-XIII
gemäß 12 entnommen
ist. Unter Bezugnahme auf 13 ist der
flache Abschnitt 601 aus einer Vliesstoffschicht 1601,
einer Polyethylennaphthalat-(PEN-)Schicht 601 und einer
Vliesstoffschicht 3601 ausgebildet, wobei auf der Vliesstoffschicht 3601 eine
Epoxidharzschicht 4601 bereitgestellt ist. Die Dicke der
Epoxidharzschicht 4601 ist dünner als der flache
Abschnitt 601. Ferner weist die Epoxidharzschicht 4601 eine höhere
Zähigkeit als der flache Abschnitt 601 auf und weist
eine ausreichende Verformbarkeit auf, um einem Brechen zu widerstehen,
auch wenn es gezogen wird. Vorzugsweise ist die Epoxidharzschicht 4601 dünner
als die Vliesstoffschicht 3601. Die Vliesstoffschichten 1601 und 3601 werden
beispielsweise durch NOMEX (eingetragenes Warenzeichen) verwirklicht.
Bezüglich des Verfahrens zum Anheften der Epoxidharzschicht 4601 an
die Vliesstoffschicht 3601 kann die vorgeformte Epoxidharzschicht 4601 in Kontakt
mit der Vliesstoffschicht 3601 gebracht werden, wobei dann
die Epoxidharzschicht 4601 erwärmt werden kann.
Alternativ hierzu kann das Epoxidharz erwärmt werden, um
ein Fließvermögen aufzuweisen, und das halbflüssige
Epoxidharz kann auf die Oberfläche der Vliesstoffschicht 3601 aufgebracht
und abgekühlt werden, um die Epoxidharzschicht 4601 auszubilden.
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Die
Epoxidharzschicht 4601 mit der hohen Zähigkeit
dient dazu, ein Brechen zu der Zeit eines Faltens und Biegens zu
verhindern. Ferner ist die innere PEN-Schicht 2601 geschützt,
da das Epoxidharz 4601 ein Brechen verhindert.
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In 14 ist
ein Querschnitt des flachen Abschnitts gemäß einer
weiteren Ausgestaltung gezeigt. Unter Bezugnahme auf 14 können
Epoxidharzschichten 4601 und 5601 sowohl auf der
vorderen als auch der hinteren Oberfläche des flachen Abschnitts 601 bereitgestellt
sein. Die Epoxidharzschichten 4601 und 5601 sind
beide dünner als der flache Abschnitt 601 ausgebildet.
Wenn die Epoxidharzschichten 4601 und 5601 auf
beiden Oberflächen ausgebildet werden, kann das gleiche
Verfahren zur Ausbildung wie das zur Ausbildung der Epoxidharzschicht
lediglich auf einer Oberfläche, wie es in 13 gezeigt
ist, angewendet werden.
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In 15 ist
eine Querschnittsansicht von Spulen in Kontakt mit dem flachen Abschnitt
gezeigt. Unter Bezugnahme auf 15 sind
die Spulen 518 und 528 aus Leitern 1518 bzw. 1528 ausgebildet.
Um die Spulen 518 und 528 zu sichern, sind die
Leiter 1518 und 1528 durch ein Harzmaterial (einen
Lack) 2518 fixiert, das Epoxidharz beinhaltet. Der Leiter 1518 als
das Leitungselement ist durch den Lack 2518 fixiert, wobei
der Lack 2518 als Hauptbestandteil den gleichen Bestandteil
wie das Epoxidharz aufweist, das die Epoxidharzschichten 4601 und 5601 bildet.
Folglich haftet der Lack 2518 eng an den Epoxidharzschichten 4601 und 5601 an,
wobei die Leiter 1518 und 1528, die die Spulen 1518 und 1528 bilden, sicher
durch den Lack 2518 fixiert werden können.
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In 16 ist
ein Querschnitt eines Verbindungsabschnitts zwischen dem flachen
Abschnitt und dem Nasenabschnitt gezeigt. Unter Bezugnahme auf 16 weisen
sowohl der flache Abschnitt 601 als auch der Nasenabschnitt 603 den
geschichteten Aufbau aus der Epoxidharzschicht 5601, der Vliesstoffschicht 1601,
der PEN-Schicht 2601, der Vliesstoffschicht 3601 und
der Epoxidharzschicht 4601 auf. Bei der Verbindungsfläche
zwischen dem flachen Abschnitt 601 und dem Nasenabschnitt 603 sind
die Epoxidharzschichten 4601 und 5601 in Kontakt
miteinander. Somit ist eine starke Haftung der Epoxidharzschichten
miteinander verwirklicht.
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In 17 ist
ein Querschnitt eines Verbindungsabschnitts zwischen dem flachen
Abschnitt und dem Nasenabschnitt gemäß einer weiteren
Ausgestaltung gezeigt. Unter Bezugnahme auf 17 unterscheidet
sich dieses Beispiel von 16 darin, dass
die Epoxidharzschicht 5601 nicht auf der Seite des Nasenabschnitts 603 bereitgestellt
ist. Wie es gezeigt ist, kann die Epoxidharzschicht nicht auf einer
Oberfläche oder beiden Oberflächen der Verbindungsfläche
ausgebildet sein. Ein Aufbau wird bevorzugt, bei dem die Epoxidharzschichten
sowohl auf dem Nasenabschnitt 603 als auch dem flachen
Abschnitt 601 bereitgestellt sind und die Epoxidharzschichten
in Kontakt miteinander sind, da ein engerer Kontakt dazwischen erreicht
werden kann.
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In 18 ist
eine Draufsicht der Vliesstoffschicht gezeigt. Unter Bezugnahme
auf 18 ist die Vliesstoffschicht 1601 eine
Ansammlung von Fasern 2602, wobei die Vielzahl von Fasern 2602 nicht verwoben
ist. Die Faser 2602 kann organisch oder anorganisch sein
und muss eine ausreichende Stärke aufweisen, wie sie durch
den flachen Abschnitt 601 und den Nasenabschnitt 603 erforderlich
ist.
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Spezifisch
ist das Zwischenphasenisolationselement gemäß der
vorliegenden Erfindung ein flexibles Zwischenphasenisolationselement 60, 62, 64, 66,
das zwei benachbarte Phasen von Spulenenden 50E und 52E,
die durch U-Phasen-Spulen 51A und 53A, V-Phasen-Spulen 51B und 53B und W-Phasen-Spulen 51C und 53C als
eine Vielzahl von Statorspulen bei Endoberflächen 42a, 42b eines
Statorkerns 40 in der Richtung einer Rotorwelle 10 als die
Drehwelle isoliert, das einen flachen Abschnitt 601, der
zwischen benachbarten Spulenenden zweier Phasen angeordnet ist und
diese isoliert, und einen Nasenabschnitt 603 als einen
dreidimensionalen Abschnitt umfasst, der aus dem flachen Abschnitt 601 herausragt
und die Spule führt, und das Epoxidharzschichten 4601 und 5601 als
Verstärkungselemente aufweist, die auf einer Oberfläche
des flachen Abschnitts 601 ausgebildet sind. Das Isolationselement
umfasst ferner Beinabschnitte 605, 606, die eine
Vielzahl der flachen Abschnitte 601 und 602 verbinden,
wobei die flachen Abschnitte 601 und 602 und die
Beinabschnitte 605 und 606 aus dem gleichen Material
ausgebildet sind. Die Epoxidharzschichten 4601 und 5601 als
Verstärkungselemente weisen eine höhere Zähigkeit
als die flachen Abschnitte 601 und 602 auf. Das
Zwischenphasenisolationselement 60 umfasst eine Vliesstoffschicht 3601 und
Epoxidharzschichten 4601 und 5601.
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Die
Zwischenphasenisolationselemente 60, 62, 64 und 66 gemäß der
vorliegenden Erfindung sind flexible Zwischenphasenisolationselemente,
die zwischen den U-Phasen-Spulen 51A und 53A,
den V-Phasen-Spulen 51B und 53B und den W-Phasen-Spulen 51C und 53C als
Mehrphasenspulenwindungen, die um den Statorkern herum gewickelt
sind, angeordnet sind und diese voneinander isolieren, wobei das
Isolationselement Vliesstoffschichten 1603 und 3603 und
die Epoxidharzschichten 4603 und 5603 umfasst,
die bereitgestellt sind, um mit den Vliesstoffschichten 1603 und 3603 in
Kontakt zu sein.
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Die
elektrische rotierende Maschine gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Zwischenphasenisolationselemente 60, 62, 64 und 66 sowie einen
Lack 2518 als Bindeelement, das Epoxidharz beinhaltet,
zur Sicherung der Spulenwindungen.
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Die
Zwischenphasenisolationselemente 60, 62, 64 und 66,
die wie vorstehend beschrieben aufgebaut sind, sind mit den Epoxidharzschichten 4601 und 5601 versehen,
wobei folglich ein Brechen verhindert werden kann, auch wenn die
Zwischenphasenisolationselemente 60, 62, 64 und 66 gezogen
werden. Ferner kann, auch wenn jede Spule gegen das Zwischenphasenisolationselement 60 gepresst
wird, ein Brechen des Zwischenphasenisolationselements 60, 62, 64 und 66 verhindert
werden, da das Zwischenphasenisolationselement 60, 62, 64 und 66 eine
hohe Zähigkeit aufweist. Ferner sind die Epoxidharzschichten 4601 und 5601 flexibel,
wobei sie folglich eine Verformung des Zwischenphasenisolationselements 60, 62, 64 und 66 nicht
behindern. Als Ergebnis wird die Größe der elektrischen
rotierenden Maschine nicht vergrößert.
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Die
Ausführungsbeispiele sind hier als reine Beispiele beschrieben
worden und sollen nicht als Einschränkung interpretiert
werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Patentansprüche
unter geeigneter Berücksichtigung der Beschreibung der
Ausführungsbeispiele bestimmt und umfasst Modifikationen
innerhalb der Bedeutung des Anspruchswortlauts sowie von zugehörigen Äquivalenten.
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Zusammenfassung
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Es
ist ein Zwischenphasenisolationselement bereitgestellt, das eine
Verringerung der Größe einer elektrischen rotierenden
Maschine ermöglicht. Das Zwischenphasenisolationselement
umfasst einen flachen Abschnitt (601), der zwischen zwei
benachbarten Phasen von Spulenenden angeordnet ist und diese isoliert,
und einen dreidimensionalen Abschnitt (603), der von dem
flachen Abschnitt (601) herausragt und die Spule führt.
Auf einer Oberfläche des flachen Abschnitts (601)
ist eine Epoxidharzschicht (4601, 5601) als ein
Verstärkungselement bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-218255 [0002]
- - JP 2005-20942 [0002]