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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine drehende bzw. umlaufende elektrische Maschine und insbesondere auf die Struktur für die Verbindung von Spulenleitern des Stators.
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2. Beschreibung von verwandter Technik
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Elektrische Motoren, die elektrische Energie in drehende bzw. umlaufende kinetische Energie umwandeln, elektrische Generatoren, die rotierende bzw. umlaufende kinetische Energie in elektrische Energie umwandeln, und elektrische Vorrichtungen, die sowohl als ein Elektromotor als auch als ein elektrischer Generator fungieren, sind bekannt. Solche elektrischen Vorrichtungen werden im Folgenden als ”drehende bzw. umlaufende elektrische Maschinen” bezeichnet.
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Eine umlaufende elektrische Maschine weist zwei Elemente auf, die koaxial so angeordnet sind, dass sie relativ zueinander rotieren können. Normalerweise ist eines der Elemente fixiert, und es dreht sich das andere Element. Eine Spule ist an dem feststehenden Element (Stator) angeordnet. Die Spule wird mit elektrischer Energie für die Erzeugung eines umlaufenden magnetischen Felds gespeist. Das andere Element (Rotor) wird durch eine Interaktion mit dem magnetischen Feld gedreht. Die Spule, die an dem Stator angeordnet ist, ist beispielsweise dadurch ausgebildet, dass eine Mehrzahl von partiellen Spulen an dem Stator montiert werden und die partiellen Spulen danach verbunden werden. Um die einzelnen Spulen vor ihrer Verbindung von der gesamten Spule nach deren Verbindung zu unterscheiden, werden die ersteren und die letztere im Folgenden als ”partielle Spulen” bzw. als eine ”Spulengruppe” bezeichnet.
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Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP 2009-106 008 A offenbart einen Stator für eine umlaufende elektrische Maschine, in der partielle Spulen, die an jedem von Zähnen des Stators montiert sind, miteinander durch Sammelstäbe bzw. Sammelleitungsstäbe (”bus bars”) verbunden werden, die durch Leiter gebildet sind, die unterschiedlich gegenüber Spulenleitern sind, die die partiellen Spulen bilden. Eine Mehrzahl von Sammelstäben ist in einem Halteelement so untergebracht, dass sie gegenseitig miteinander integriert bzw. zusammengefügt werden, um ein Sammelstangen- bzw. Sammelleitungsstangen-Modul zu bilden. Der Spulenleiter erstreckt sich in der Richtung weg von der partiellen Spule. Ein Teil der Sammelstange ist entlang des Spulenleiters angeordnet. Die jeweiligen distalen Enden des Spulenleiters und der bzw. die Sammelstange sind gegenseitig miteinander verschweißt, um eine Verbindung zwischen den partiellen Spulen zu schaffen. Die europäische Patentanmeldung
EP 2 244 358 A1 zeigt einen Motor mit einer Sammelschieneneinheit, die als eine Verteilereinrichtung vorgesehen ist um Ströme Spulen zuzuführen, in dem ein Sammelschienenhalter vorgesehen ist, um Spulenanschlussschienen und Sensoranschlussschienen zu stützen. Leiterdraht Verbindungsabschnitte sind auf beiden axialen Seiten freigelegt und an einen Leiterdraht geschweißt, der die Spule bildet. Die Sensoranschlussschienen verbinden sich mit einer Vielzahl an elektronischen Komponenten, um einen Hall-IC-Schaltkreis zu bilden, der dazu angepasst ist, elektrische Signale an oder von dem Hall-IC auszugeben oder zu empfangen. Sensoranschlussabschnitte der Sensoranschlussschienen sind an beiden axialen Seiten freigelegt und an die Anschlussklemmen des Hall-ICs geschweißt. Anschlussabschnitte der elektronischen Komponenten der Sensoranschlussschienen sind an beiden axialen Seiten freigelegt und an die elektronischen Komponenten geschweißt. Die amerikanische Patentschrift
US 6 369 473 B1 offenbart einen Stator für eine elektrische Maschine, der ein Statorjoch, eine am Statorjoch angeordnete Anzahl von Statorspulen und eine an einer Stirnseite des Statorjochs angeordnete Verschaltungsanordnung für die Statorspulen aufweist. Die Verschaltungsanordnung weist elektrisch gegeneinander isolierte Verbindungsleiter auf, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und einen jeweils unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Weiter weisen die Verbindungsleiter Anschlüsse für die Enden der Statorspule sowie zur Verbindung mit der elektrischen Maschine auf. Die Verschaltungsanordnung ist innerhalb eines von den Statorspulen begrenzten Raum angeordnet, so dass die Anschlüsse für die Enden der Statorspulen als Anschlussfortsätze ausbildet sind, dass die Anschlussfortsätze zur Befestigung der Statorspulenenden zunächst in einem Winkel zum jeweiligen Verbindungsleiter abragend ausbildet sind und dass eine Anzahl von Aussparungen für die Anschlussfortsätze vorgesehen ist, in die die Anschlussfortsätze hineingebogen werden nachdem die Spulenenden mit diesen verbunden worden sind.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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In der
JP 2009-106008 A ist der Punkt der Verbindung (geschweißter Abschnitt) zwischen dem Spulenleiter und der Sammelstange an den jeweiligen distalen Enden des Spulenleiters und der Sammelstange angeordnet, die sich in der Richtung weg von der partiellen Spule und einem Hauptkörper des Sammelstangen-Moduls erstrecken. Daher konzentriert sich eine Belastung bzw. Beanspruchung (stress) an dem Punkt der Verbindung, wenn der Hauptkörper des Sammelstangen-Moduls vibriert. Ein Grund für die Erstreckung des Spulenleiters und des Teils der Sammelstange in der Richtung weg von der partiellen Spule besteht darin, die Übertragung von Schweißhitze bzw. Schweißwärme zu dem Stator und den integrierten Sammelstangen zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Stator für eine umlaufende elektrische Maschine bereit, die eine Konzentration von Belastungen bzw. Beanspruchungen an dem Punkt der Verbindung zwischen einem Spulenleiter und einer Sammelstange unterdrückt.
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Ein Stator für eine umlaufende elektrische Maschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Statorkern; eine Mehrzahl von partiellen Spulen, die aus Spulenleitern gebildet sind; und eine Mehrzahl von Sammelstangen (”bus bars”), die die Spulenleiter der partiellen Spulen zur Bildung einer Spulengruppe verbinden. Die Mehrzahl von partiellen Spulen ist an dem Statorkern montiert. Die Mehrzahl von Sammelstangen sind miteinander integriert bzw. zusammengefasst, um einen Modul-Hauptkörper zu bilden. Die Mehrzahl von Sammelstangen enthält Endabschnitte, die sich von einer Seitenoberfläche des Modul-Hauptkörpers und einer Seitenoberfläche des Modul-Hauptkörpers entgegengesetzt zu der einen Seitenoberfläche erstrecken. Der Modul-Hauptkörper ist benachbart zu der Spulengruppe in einer Umlaufachsenrichtung bzw. Drehachsenrichtung der umlaufenden elektrischen Maschine angeordnet. Die Spulenleiter enthalten einen verlängerten bzw. verbreiterten Leiterabschnitt, der an Endabschnitten der Spulenleiter so vorgesehen ist, dass er sich in der Richtung der Drehachse und in einer Richtung weg von der Spulengruppe erstreckt. Die Sammelstangen enthalten einen verlängerten bzw. verbreiterten Abschnitt der Sammelstange, der an den Endabschnitten der Sammelstangen so vorgesehen ist, dass er sich in der Richtung der Drehachse und in der Richtung weg von der Spulengruppe erstreckt. Der verlängerte bzw. verbreiterte Leiterabschnitt und der verlängerte bzw. verbreiterte Sammelstangenabschnitt sind benachbart zueinander angeordnet. Der verlängerte bzw. verbreiterte Leiterabschnitt und der verlängerte bzw. verbreiterte Sammelstangenabschnitt enthalten eine Schweißung bzw. einen Schweißbereich, die bzw. der zwischen dem verbreiterten Abschnitt des Leiters und dem verbreiterten bzw. verlängerten Abschnitt der Sammelstange vorgesehen ist. Der verlängerte bzw. verbreiterte Abschnitt des Leiters und der verlängerte bzw. verbreiterte Abschnitt der Sammelstange sind miteinander mittels eines Harzes an einer Position entfernt von der Schweißung bzw. dem Schweißbereich haftend verbunden, oder sind in gegenseitigen engen Kontakt mittels eines Harzes gebracht, das in Übereinstimmung bzw. Formanpassung mit einer Oberfläche des verlängerten bzw. verbreiterten Abschnitts der Sammelstange an einer Position weg bzw. entfernt von dem Schweißbereich verfestigt ist, um den Hauptkörper des Moduls durch den verlängerten bzw. verbreiterten Abschnitt des Leiters zu tragen bzw. abzustützen.
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In dem Stator kann das Harz ein Harz sein, das die Spulenleiter beschichtet bzw. abdeckt. In dem Stator kann das Harz für eine haftende Verbindung bzw. Adhäsion an einer Position entfernt von der Schweißung bzw. dem Schweißbereich verwendet werden.
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In dem Stator kann sich eine Position in der Richtung der Drehachse, an der der verlängerte bzw. verbreiterte Abschnitt des Leiters und der verlängerte bzw. verbreiterte Abschnitt der Sammelstange bzw. Sammelschiene miteinander durch Adhäsion verbunden bzw. verklebt sind, oder eine Position in der Richtung der Drehachse, an der der Hauptkörper des Moduls durch den verlängerten bzw. verbreiterten Abschnitt des Leiters unterstützt bzw. gehalten ist, mit einer Position des Hauptkörpers des Moduls in der Richtung der Drehachse überlappen.
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Ein Stator für eine umlaufende elektrische Maschine gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Statorkern; eine Mehrzahl von partiellen Spulen, die aus Spulenleitern gebildet sind; und eine Mehrzahl von Sammelstangen bzw. Sammelschienen, die die Spulenleiter der partiellen Spulen verbinden, um eine Spulengruppe zu bilden. Die Mehrzahl von partiellen Spulen sind an dem Statorkern montiert. Die Mehrzahl von Sammelstangen sind miteinander integriert bzw. zusammengefasst, um einen Hauptkörper des Moduls zu bilden. Die Mehrzahl von Sammelstangen schließen Endabschnitte ein, die sich von dem Hauptkörper des Moduls ausgehend erstrecken. Der Hauptkörper des Moduls ist benachbart zu der Spulengruppe angeordnet. Die Spulenleiter enthalten einen verlängerten bzw. verbreiterten Leiterabschnitt, der an Endbereichen der Spulenleiter so vorgesehen ist, dass er sich in einer Richtung weg von der Spulengruppe erstreckt. Die Sammelstangen enthalten einen verlängerten bzw. verbreiterten Sammelstangen-Abschnitt, der an den Endbereichen der Sammelstangen vorgesehen ist. Der verlängerte bzw. verbreiterte Sammelstangen-Abschnitt erstreckt sich entlang des verlängerten bzw. verbreiterten Leiterabschnitts bzw. Leiterbereichs in der gleichen Richtung wie die Richtung des verlängerten bzw. verbreiterten Leiterbereichs bzw. Leiterabschnitts. Der verlängerte bzw. verbreiterte Leiterbereich und der verlängerte bzw. verbreiterte Sammelstangenbereich weisen eine Schweißung bzw. einen Schweißbereich auf, der zwischen dem verlängerten bzw. verbreiterten Leiterabschnitt und dem verlängerten bzw. verbreiterten Sammelstangen-Abschnitt vorgesehen ist. Der verlängerte bzw. verbreiterte Leiterabschnitt und der verlängerte Sammelstangen-Abschnitt sind gegenseitig an einer Position miteinander fixiert, die sich entfernt von der Schweißung bzw. dem Schweißbereich befindet.
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In dem Stator können der verlängerte bzw. verbreiterte Abschnitt des Spulenleiters und der verlängerte bzw. verbreiterte Sammelstangen-Abschnitt aneinander mithilfe eines Harzes an einer Position entfernt von dem Schweißbereich gegenseitig fixiert bzw. fest verbunden sein. In dem Stator kann der verlängerte bzw. verbreiterte Leiterabschnitt und der verlängerte bzw. verbreiterte Sammelstangen-Abschnitt gegenseitig durch Adhäsion mittels eines Harzes fixiert bzw. miteinander verbunden sein, das die Spulenleiter beschichtet.
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In dem Stator kann sich eine Position, an der der verlängerte bzw. verbreiterte Leiterabschnitt und der verlängerte bzw. verbreiterte Sammelstangen-Abschnitt gegenseitig fest verbunden sind, und zwar in einer Richtung des verlängerten bzw. verbreiterten Leiterabschnitts, mit einer Position des Hauptkörpers des Moduls in der Erstreckungsrichtung des verlängerten Leiterabschnitts überlappen.
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In dem Stator können ein Endabschnitt bzw. Endbereich des verlängerten Leiterabschnitts und ein Endbereich des verlängerten Sammelstangen-Abschnitts miteinander an der Schweißung bzw. in dem Schweißbereich verschweißt sein.
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Bei einer haftenden Verbindung oder gegenseitigen Fixierung des verlängerten Abschnitts des Spulenleiters und eines verlängerten Sammelstangen-Abschnitts an einer Position entfernt von einer Position, an der der verlängerte Abschnitt des Spulenleiters und der verlängerte Abschnitt der Sammelstange miteinander verschweißt sind, kann eine Konzentration von Stress bzw. Belastungen bzw. Materialbeanspruchungen unterdrückt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Signifikanz von als Beispiel dienenden Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleichartige Bezugszahlen gleichartige Elemente bezeichnen, und bei denen gilt:
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Stator für eine umlaufende elektrische Maschine veranschaulicht;
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2 zeigt einen Zustand, in dem ein Sammelstangen-Modul an dem Stator montiert ist;
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die das Sammelstangen-Modul als ein einzelnes Element veranschaulicht;
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4 zeigt eine Querschnittsansicht des Sammelstangen-Moduls, die entlang der Linie A-A in 3 aufgenommen ist;
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5 illustriert Unterteilungen bzw. Abteilungen 38, die Sammelstangen aufnehmen;
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6A und 6B zeigen die Gestalt der Sammelstangen und die Anordnung der Sammelstangen in dem Sammelstangen-Modul; und
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7 veranschaulicht, wie verlängerte Endabschnitte von einem Spulenleiter bzw. von Spulenleitern und verlängerte Endabschnitte von Sammelstangen gemäß einem Ausführungsform der vorliegenden Erfindung miteinander verbunden sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die das Erscheinungsbild eines Stators 10 für eine umlaufende bzw. rotierende elektrische Maschine veranschaulicht. Der Stator 10 enthält einen Statorkern 12, der eine im Wesentlichen ringförmige oder zylindrische Gestalt aufweist. Zähne 14, die als magnetische Pole bzw. Magnetpole dienen, sind in der Umfangsrichtung entlang des inneren Umfangs bzw. Innenumfangs des Statorkerns 12 angeordnet. Eine Spulengruppe 18 ist an dem Statorkern montiert, wobei Spulenleiter 16 um die Zähne 14 gewickelt sind. In dem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Spulenleitern 16, die mit einer vorbestimmten Gestalt ausgebildet sind, in Schlitze eingeführt, die Räume zwischen den Zähnen 14 sind, und es sind die Spulenleiter 16 miteinander verschweißt, um eine vorbestimmte Anzahl von partiellen Spulen zu bilden. Danach sind jeweilige Enden der Spulenleiter 16, die die partiellen Spulen bilden, miteinander über ”bus bars” bzw. Sammelstangen oder Sammelleitungsstangen, die im nachfolgenden Text erläutert werden, verbunden, um die Spulengruppe 18 zu bilden.
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Der Stator 10 weist eine ringförmige oder zylindrische Gestalt auf, selbst wenn die Spulengruppe 18 an dem ringförmigen oder zylindrischen Statorkern 12 montiert ist. Die ringförmige oder zylindrische Gestalt des Stators 10 usw. wird im Folgenden als ”ringförmig” aus Gründen der Einfachheit bezeichnet. Ein Rotor (nicht gezeigt) ist innerhalb des ringförmigen Stators 10 angeordnet. Wenn elektrische Energie zu der Spulengruppe 18 gespeist wird, wird ein rotierendes bzw. umlaufendes magnetisches Feld in einem Raum innerhalb des ringförmigen Stators 10 generiert, und es wird der Rotor durch die Interaktion mit dem Magnetfeld gedreht. Die Achse der Drehung des Rotors dient als die Drehachse der umlaufenden elektrischen Maschine und stimmt mit der Mittelachse des ringförmigen Stators 10 überein. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Drehachse der umlaufenden elektrischen Maschine, d. h. diejenige Richtung, in die die Mittelachse des ringförmigen Stators 10 verläuft, als eine ”Drehachsenrichtung” bzw. ”Richtung der Drehachse” bezeichnet.
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Wie in 1 gezeigt ist, stehen die Enden der Spulenleiter 16 nach oben gemäß 1 vor, d. h. in der Richtung der Drehachse, und zwar von der Spulengruppe 18. Die Endbereiche bzw. Endabschnitte der Spulenleiter 16, die sich von der Spulengruppe 18 ausgehend erstrecken, werden als ”verlängerte bzw. verbreiterte Endabschnitte der Spulenleiter (verlängerte Leiterabschnitte) 20” bezeichnet. In dem Stator 10 sind zwei Sätze von partiellen Spulen für jede der Phase U, der Phase V und der Phase W vorgesehen, was zu einer Gesamtheit von zwölf verlängerten Endabschnitten 20 der Spulenleiter führt, die die Endabschnitte bzw. Endbereiche jeder partiellen Spule sind. Für jede Phase sind die jeweiligen Enden der verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter elektrisch miteinander verbunden. Die jeweiligen Enden von verlängerten bzw. verbreiterten Endabschnitten 20 der Spulenleiter sind an der Seite des neutralen Punkts elektrisch miteinander verbunden. Eine Energieleitung bzw. Spannungs- oder Stromleitung 22, die Wechselenergie mit drei Phasen zuführt, ist mit einem der verlängerten Endbereiche 20 der Spulenleiter für jede der Phase U, der Phase V und der Phase W verbunden. Die Energieleitung 22 hat auch eine Funktion der Zuführung von elektrischer Energie, die durch die umlaufende elektrische Maschine generiert wird, zu der Außenseite, wenn die umlaufende elektrische Maschine Elektrizität generiert.
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Die 2 und 3 zeigen ein Sammelstangen-Modul 26, das dadurch gebildet ist, dass eine Mehrzahl von Sammelstangen (bus bars), die die Spulenleiter 16 für jede Phase verbinden, integriert bzw. zusammengefasst sind. 2 zeigt das Sammelstangen-Modul 26 in dem an dem Stator 10 montierten Zustand. 3 zeigt eine schematische Ansicht, die das Sammelstangen-Modul 26 als ein einzelnes Element veranschaulicht.
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Das Sammelstangen-Modul 26 ist an einer Seite des Stators 10, die nicht die Innenumfangsseite oder die Außenumfangsseite ist, und insbesondere benachbart zu der Spulengruppe 18 in der Drehachsenrichtung angeordnet ist. Das Sammelstangen-Modul 26 enthält einen Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls (Modul-Hauptkörper 28), der sich mit einer gebogenen Gestalt entlang der ringförmigen Form des Stators 10 erstreckt, und enthält Anschlüsse 30, die von dem Hauptkörper 28 vorstehen, um mit den verbreiterten bzw. verlängerten Endabschnitten 20 des Spulenleiters verbunden zu werden. Eine Mehrzahl von Sammelstangen, die sich entlang der gekrümmten bzw. gebogenen Form des Hauptkörpers 28 erstrecken, sind in dem Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls angeordnet. Die Endbereiche bzw. Endabschnitte der Sammelstangen stehen von dem Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls vor, um die Anschlüsse 30 zu bilden. Die Anschlüsse 30 werden als ”verlängerte bzw. verbreiterte Endbereiche bzw. Endabschnitte 30 der Sammelstangen” bezeichnet. Die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen stehen von seitlichen Oberflächen des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls, d. h. von den Oberflächen vor, die in die Richtung zugewandt sind, die sich mit der Länge bzw. Längserstreckung des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls kreuzt bzw. schneidet. In dem Stator 10 stehen die verbreiterten bzw. verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen von seitlichen Oberflächen des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls, die einander entgegengesetzt sind, und insbesondere von einer seitlichen Oberfläche der äußeren Umfangsseite des gebogenen Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls sowie von einer seitlichen Oberfläche der Innenumfangsseite des gebogenen Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls vor.
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Weiterhin sind Haltebereiche bzw. Halteabschnitte 34, die Verbindungsplatten 32 halten, die mit der Energieleitung bzw. Spannungsleitung 22 beispielsweise durch Verschweißen zu verbinden sind, so vorgesehen, dass sie von dem Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls vorstehen (siehe 3). Drei Verbindungsplatten 32 sind vorgesehen, so dass sie der Anzahl der Phasen entsprechen. Die Abmessung in der radialen Richtung, d. h. die Breite, des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls ist gleich groß wie oder kleiner als die Breite der Spulengruppe 18 in der radialen Richtung. Die Breite des gesamten Sammelstangen-Moduls 26, das bzw. die die Halteabschnitte 34 enthält, liegt ebenfalls innerhalb der Breite des Statorkerns 12.
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Die Spulengruppe 18 des Stators 10 ist dadurch gebildet, dass zwei partielle Spulen für jede Phase unter Verwendung einer Sammelstange bzw. Verbindungsleitung (”bus bar”) verbunden sind oder werden. Ein Ende jedes Spulenleiters von den zwei partiellen Spulen ist mit der Sammelstange verbunden. Das andere Ende des Spulenleiters von einer der partiellen Spulen ist mit dem neutralen Punkt verbunden. Das andere Ende des Spulenleiters von der anderen partiellen Spule ist mit der Energie- bzw. Spannungsleitung 22 verbunden.
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Eine noch genauere Beschreibung wird unter Bezugnahme auf 3 vorgenommen. Die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen, die mit den Spulenleitern 16 für die Phase U zu verbinden sind, sind durch Symbole 30U1 und 30U2 angezeigt. Die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen, die mit den Spulenleitern 16 für die Phase V zu verbinden sind, sind mit den Symbolen 30V1 und 30V2 bezeichnet. Die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen, die mit den Spulenleitern 16 für die Phase W zu verbinden sind, sind mit Symbolen 30W1 und 30W2 bezeichnet. Die Anschlüsse, die mit den neutralen Punktenden bzw. Neutralpunktenden der Spulenleiter 16 für jede Phase zu verbinden sind, sind mit Symbolen 30N1, 30N2 und 30N3 bezeichnet. Für eine von den zwei partiellen Spulen für die Phase U ist ein Ende des Spulenleiters der partiellen Spule mit dem verlängerten Endabschnitt 30U1 der Sammelstange verbunden, und es ist das andere Ende des Spulenleiters der gleichen partiellen Spule mit dem verlängerten Endabschnitt 30N1 der Sammelstange an der Seite des neutralen Punkts verbunden. Für die andere partielle Spule für die Phase U ist ein Ende des Spulenleiters der partiellen Spule mit dem verlängerten Endabschnitt 30U2 der Sammelstange verbunden, und es ist das andere Ende des Spulenleiters der gleichen partiellen Spule mit der Verbindungsplatte 32 verbunden. Das Gleiche trifft auch auf die partiellen Spulen für die Phase V und die Phase W zu.
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Die Halteabschnitte 34, die die Verbindungsplatten 33 halten, sind an der äußeren Umfangsseite des Sammelstangen-Moduls 26 vorgesehen. Ein Ende des Spulenleiters 16 ist mit der Verbindungsplatte 32 verbunden. Die Verbindungsplatte 32 weist eine generell bzw. im Wesentlichen J-Gestalt als Beispiel auf und ist mit ihrem kürzeren Abschnitt von der nach außen in Richtung zu dem Umfang zugewandten Biegung der J-Gestalt gehalten. Die Energie- bzw. Spannungsleitung 22 ist mit dem kürzeren Abschnitt der Verbindungsplatte 32 verbunden. Der andere Spulenleiter 16 für jede Phase ist mit dem längeren Abschnitt der Verbindungsplatte 32 verbunden.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht des Sammelstangen-Moduls 26, die an einer Position aufgenommen ist, an der vier Sammelstangen 36, die der Phase U, der Phase V, der Phase W und dem neutralen Punkt entsprechen, jeweils Seite an Seite miteinander angeordnet. Als Beispiel stellt dies eine Querschnittsansicht dar, die entlang der Linie A-A in 3 gesehen ist. Die vier Sammelstangen 36 sind in einer 2-zu-2-Konfiguration angeordnet, mit zwei (obere und untere) Lagen und zwei (linke und rechte) Reihen. Hierbei ist die Aufwärts-Abwärts-Richtung als die Richtung der Drehachse der umlaufenden elektrischen Maschine definiert, wobei diejenige Seite, die sich näher bei dem Stator befindet, als die untere Seite definiert ist, und die Seite, die sich weiter entfernt von dem Stator befindet, als die obere Seite definiert ist. Zusätzlich ist die Links-Rechts-Richtung als diejenige Richtung definiert, die orthogonal bzw. rechtwinklig zu der Drehachse verläuft, d. h. als die radiale Richtung der umlaufenden elektrischen Maschine, wobei die linke Seite als die innere Seite bzw. Innenseite der umlaufenden elektrischen Maschine definiert ist und die rechte Seite als die äußere Seite bzw. Außenseite der umlaufenden elektrischen Maschine definiert ist. Die vorstehend erwähnten Richtungen sind für die Zwecke der Beschreibung definiert und stehen nicht in Beziehung mit den Richtungen und Orientierungen, die bei einer aktuellen Installation der Vorrichtung benutzt werden. In dem Fall, bei dem es notwendig ist, die vier Sammelstangen 36 zu unterscheiden, sind die Sammelstangen 36 für die Phase U, die Phase V, die Phase W und den Neutralpunkt jeweils durch Symbole 36U, 36V, 36W und 36N bezeichnet. Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, ist die Sammelstange 36U für die Phase U in der unteren Schicht der linken Reihe bzw. Zeile angeordnet, wohingegen die Sammelstange 36V für die Phase V in der oberen Lage der rechten Reihe bzw. Zeile angeordnet ist, die Sammelstange 36W für die Phase W in der oberen Lage der linken Reihe angeordnet ist, und die Sammelstange 36N für den neutralen Punkt in der unteren Lage der rechten Reihe angeordnet ist. Weiterhin ist jede der vier Regionen in der 2-zu-2-Konfiguration als eine ”Partition 38” bzw. ”Abteilung 38” bezeichnet. Wie in 5 gezeigt ist, ist von den vier Partitionen bzw. Abteilungen 38 die Abteilung in der oberen Lage der linken Reihe mit 38-1 bezeichnet, die Abteilung in der oberen Lage der rechten Reihe mit 38-2 bezeichnet, die Abteilung in der unteren Lage der linken Reihe mit 38-3 bezeichnet, und die Abteilung in der unteren Lage der rechten Reihe mit 38-4 bezeichnet.
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Das Sammelstangen-Modul 26 weist ein isolierendes Element 40 auf, das die Sammelstangen 36 voneinander bzw. gegenseitig isoliert und das die Sammelstangen 36 bedeckt, um die Sammelstangen 36 gegenüber der Außenseite zu isolieren. Das isolierende Element 40 kann beispielsweise ein Artikel bzw. Teil aus geschmolzenem Harz sein, und integriert die Sammelstangen 36U, 36V, 36W und 36N durch Vergießen miteinander bzw. fasst diese Sammelstangen durch Vergießen zusammen. In der Zeichnung ist das isolierende Element 40 als ein einzelnes Element dargestellt. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit bzw. Einfachheit des Gießprozesses kann das isolierende Element 40 allerdings auch in zwei oder mehr Teile bzw. Elemente unterteilt sein. Beispielsweise kann ein mittlerer Abschnitt des isolierenden Elements 40, der einen kreuzförmigen Querschnitt besitzt, zuerst gegossen werden, wonach dann die Sammelstangen 36 an dem kreuzförmigen Teil montiert werden können, und die resultierende Zusammenstellung bzw. Baugruppe weiter mit einem Harz vergossen werden kann.
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Die 6A und 6B zeigen die jeweiligen Formen der Sammelstangen 36U, 36V, 36W und 36N. 6A zeigt die obere Lage, d. h. diejenige Lage, zu der die Abteilungen 38-1 und 38-2 gehören. 6B zeigt die untere Lage, d. h. diejenige Lage, zu der die Abteilungen 38-3 und 38-4 gehören. Jede der Sammelstangen 36U, 36V, 36W und 36N sind jeweils ein Plattenelement, das so hergestellt ist, dass es im Wesentlichen die Form eines Bogens aufweist, wobei seine Plattenoberfläche innerhalb einer Ebene positioniert ist, die durch den Bogen definiert ist. Die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen sind an beiden Enden des Bogens, oder an beiden Enden und einer mittleren Position des Bogens, vorgesehen. Die Sammelstange 36U für die Phase U ist in der Abteilung 38-3 in der unteren Lage der linken Reihe angeordnet. Die Sammelstange 36V für die Phase V ist in der oberen Lage angeordnet und erstreckt sich von dem Anschluss 30V1 über die Abteilung 38-1 in der linken Reihe, verläuft durch die Abteilung 38-2 in der rechten Reihe, und erstreckt sich über die Abteilung 38-1 in der linken Reihe erneut hinweg, um den Anschluss 30V2 zu erreichen. Die Sammelstange 36W für die Phase W erstreckt sich von dem Anschluss 30W1 entlang der Abteilung 38-1, bewegt sich von der oberen Lage zu der unteren Lage an einer Position jenseits des Anschlusses 30U2, und verläuft durch die Abteilung 38-3, um den Anschluss 30W2 zu erreichen. Die Sammelstange 36N für den neutralen Punkt erstreckt sich durch die Abteilung 38-4 in der unteren Lage der rechten Reihe. Auf diese Weise sind die vier Sammelstangen 36 in dem Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls in zwei Lagen, nämlich eine obere und eine untere Lage, die jeweils zwei Sammelstangen 36 enthalten, und in zwei parallelen Reihen, nämlich einer linken und rechten Reihe, die jeweils zwei Sammelstangen 36 enthalten, angeordnet.
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7 veranschaulicht, wie die verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter und die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen miteinander verbunden sind. Aus Gründen der Einfachheit ist lediglich eine Sammelstange 36 in dem Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls gezeigt. Der Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls weist im Wesentlichen bzw. im Allgemeinen die Form eines Bogens auf, der einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist (siehe 3). 7 zeigt einen Querschnitt des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls, der rechtwinklig zu der Richtung verläuft, in die sich der Bogen erstreckt. Auch bei der Beschreibung der 7 haben die Ausdrücke ”obere”, ”untere”, ”linke” und ”rechte” die gleiche Bedeutung wie diejenigen bei der Beschreibung der 4 und 5. Die Spulengruppe 18 ist unterhalb der Darstellung gemäß 7 positioniert. Die Sammelstangen 36 stehen von einer seitlichen Oberfläche des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls nach links und rechts vor und sind danach nach oben gebogen. Abschnitte der Sammelstangen 36, die sich nach oben erstrecken, entsprechen den verlängerten Endabschnitten 30 der Sammelstangen. Die nach oben und unten zeigende Richtung gemäß 7 ist als diejenige Richtung definiert, in die sich die Drehachse der umlaufenden elektrischen Maschine erstreckt. Folglich erstrecken sich die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen in der Richtung der Drehachse. Wie vorstehend beschrieben, ist die Spulengruppe 18 unterhalb des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls gemäß 7 angeordnet. Folglich erstrecken sich die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen in der Richtung weg von der Spulengruppe 18.
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Die linken und rechten Sammelstangen 36 des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls erstrecken sich in der gleichen Richtung, d. h. in der Richtung der Drehachse oder der in der von der Spulengruppe 18 wegführenden Richtung. Als ein Ergebnis weist das Sammelstangen-Modul 26 eine U-förmige Gestaltung bei einer Betrachtung in der Längsrichtung auf.
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Die verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter erstrecken sich in 7 ebenfalls nach oben, d. h. in der Richtung der Drehachse, und sind benachbart entlang der verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen, mit denen die verlängerten Endbereiche bzw. Endabschnitte 20 der Spulenleiter zu verbinden sind, angeordnet. Wie auch bei den verlängerten Endabschnitten 30 der Sammelstangen erstrecken sich die verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter ebenfalls in der von der Spulengruppe 18 wegführenden Richtung. Elementdrahtabschnitte bzw. Elementdrahtbereiche 44 ohne eine Beschichtung 42 sind an den jeweiligen distalen bzw. entfernten Enden der verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter vorgesehen. Im Unterschied zu den Elementverdrahtungsabschnitten 44 sind beschichtete Abschnitte der verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter als ”beschichtete Abschnitte 46” bzw. ”beschichtete Bereiche 46” bezeichnet.
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Die jeweiligen distalen Enden der verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter und die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen sind miteinander durch Verschweißen verbunden. In der Zeichnung sind die verschweißten Bereiche (Schweißungen bzw. Schweißbereiche), die mit dem Bezugszeichen 48 versehen sind, so dargestellt, dass sich der verlängerte Endabschnitt 20 des Spulenleiters und der verlängerte Endbereich 30 der Sammelstange über eine Grenzfläche kontaktieren. In der Praxis sind allerdings die Elemente miteinander verschmolzen und es gibt somit keine klare Grenze zwischen den Elementen. Das Sammelstangen-Modul 26 weist eine U-förmige Gestalt auf und ist mit den verlängerten Endabschnitten 20 der Spulenleiter an beiden Enden der U-förmigen Gestalt verbunden und wird durch diese verlängerten Endabschnitte 20 abgestützt. In demjenigen Fall, bei dem das Sammelstangen-Modul 26 lediglich durch die verschweißten Bereiche 48 gehalten bzw. abgestützt ist, konzentriert sich eine Belastung bzw. Beanspruchung (Stress) an den verschweißten Bereichen 48, wenn der Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls, der an dem Boden bzw. der Unterseite der U-förmigen Gestalt positioniert ist, aufgrund einer externen Erregung vibriert bzw. in Vibration gebracht ist. Eine Stress- bzw. Belastungskonzentration an den verschweißten Abschnitten 48 kann dadurch unterdrückt werden, dass die Vibrationsamplitude des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls und insbesondere die Vibrationsamplitude des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls mit Bezug zu den verlängerten Endabschnitten 20 der Spulenleiter verringert wird bzw. ist.
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In dem Stator 10 wird die Vibrationsamplitude des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls dadurch unterdrückt, dass die verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter und die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen an Positionen miteinander fest verbunden werden, die sich entfernt von den geschweißten Bereichen bzw. Verschweißungsbereichen 48 befinden. Bereiche, an denen die verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter und die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen fest miteinander verbunden sind, sind als ”fixierte Abschnitte 50” bzw. ”fest verbundene Abschnitte 50” bezeichnet. Die verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter und die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen können miteinander mithilfe von Adhäsion bzw. Verklebung mittels eines Harzes fest verbunden werden. Ein Harzmaterial wird bzw. ist zwischen dem verlängerten Endabschnitt 20 des Spulenleiters und dem verlängerten Endabschnitt 30 der Sammelstange angeordnet, zeitweilig geschmolzen, und verfestigt, um den verlängerten Endabschnitt 20 des Spulenleiters und den verlängerten Endabschnitt 30 der Sammelstange fest miteinander zu verbinden. Das Harz, das zeitweilig geschmolzen worden ist, wird in formmäßiger Anpassung an die Oberfläche eines passenden Elements verfestigt bzw. erstarren, was zu einem engen Kontakt mit dem passenden Element bzw. Gegenelement führt. Nach dem Schmelzvorgang befindet sich das Harz in engem Kontakt mit dem passenden Element bzw. Gegenelement und kontaktiert demzufolge das passende Element bzw. Gegenelement über eine erheblich größere Fläche im Vergleich mit einem Fall, bei dem das Harz lediglich in das passende Element bzw. Gegenelement kontaktiert. Selbst wenn die Kontaktoberflächen zeitweilig sich voneinander ablösen, können die breiteren Kontaktoberflächen dennoch beibehalten werden, wodurch das Sammelstangen-Modul 26 effektiv gehalten bzw. abgestützt wird. Die Position der Befestigung oder der Unterstützung kann beabstandet zu den verschweißten Bereichen 48 sein. Dies erlaubt es, dass die verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter und die verlängerten Endabschnitte 30 der Sammelstangen zwischen den verschweißten Bereichen 48 und den fest verbundenen Abschnitten 50 nicht in gegenseitiger fester Verbindung oder in gegenseitigem engen Kontakt stehen. Insbesondere in der nach oben und unten weisenden Richtung gemäß 7 kann die Position der Fixierung bzw. festen Verbindung usw. in der gleichen Position (gleiche Höhe) wie der Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls liegen, d. h. an einer Seite des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls. Auch in der Richtung der Drehachse oder in der Erstreckungsrichtung der verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter kann die Position der festen Verbindung usw. bei der gleichen Position wie der Hauptkörper 28 des Sammelstangen-Moduls liegen.
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Weiterhin kann das Harz der Beschichtung 42 der verlängerten Endabschnitte 20 der Spulenleiter als das Harz für die Adhäsion bzw. Verklebung verwendet werden. Im Allgemeinen wird ein Email- bzw. Decklackharz als ein Beschichtungsharz für Spulenleiter verwendet. Wie in 7 gezeigt ist, ist der beschichtete Abschnitt 46 so angeordnet, dass er einen Teil von jeweiligen Abschnitten des verlängerten Endabschnitts 20 des Spulenleiters und des verlängerten Endabschnitts 30 der Sammelstange, an dem sich diese Seite an Seite beispielsweise an einer Seite des Hauptkörpers 28 des Sammelstangen-Moduls erstrecken, überlappt (benachbart zu diesem ist). Eine Adhäsion bzw. Verklebung kann durchgeführt werden, indem das beschichtende Harz unter Verwendung von Hitze geschmolzen wird, die erzeugt wird, wenn der verlängerte Endabschnitt 20 des Spulenleiters und der verlängerte Endabschnitt 30 der Sammelstange jeweils miteinander verschweißt werden. Beispiele von Harzen umfassen technische Kunststoffe (”engineering plastics”) und technische Superkunststoffe (”super engineering plastics”).
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Vorsprünge und Vertiefungen oder Löcher können in der Oberfläche des verlängerten Endabschnitts 30 der Sammelstange für eine noch stabilere Kopplung bzw. Verbindung mit dem Harz ausgebildet sein.
