DE112012004494T5

DE112012004494T5 - Segmentspule, Verfahren zur Herstellung der Segmentspule und Stator mit der Segmentspule

Info

Publication number: DE112012004494T5
Application number: DE112012004494.0T
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAIS Takizawa Keiji; c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Koshino Naoto; c/o Osaka Works of Sumitomo El Iizuka Shinichi; c/o Osaka Works of Sumitomo El Saka Hironobu; c/o Osaka Works of Sumitomo Ele Ariyoshi Takeshi; c/o Osaka Works of Sumi.Elec.In Hirakushi Takashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-07-17
Also published as: WO2013061902A1; US9293957B2; US20140300236A1; CN103931084B; CN103931084A

Abstract

Jede Segmentspule (12), die in einem Schlitz (11c) eines Statorkerns (11) ausgerichtet angeordnet ist, weist einen mittleren Spulenabschnitt (C), der im Schlitz (11c) aufgenommen ist, und zwei Spulenendabschnitte (E1, E2) auf, die nach außen vorstehen. Der eine Spulenendabschnitt (E1) der zwei Spulenendabschnitte (E1, E2) weist ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung mittlerer Spulenabschnitt (C) ausgebildete Spulenstücke (B1, B2) mit einer dazwischen liegenden Spitze auf. Irgendeines der zwei Spulenstücke (B1, B2) weist in einem Bereich in der Umgebung der Spitze einen vertieften Stufenabschnitt (D) auf, der aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nichtparallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche (11d) des Statorkerns (11) angeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-235979 , 2012-016236 , 2012-020859 , 2012-023874 , 2012-045004 , 2012-063106 und 2012-198557 , die jeweils am 27. Oktober 2011 und am 30. Januar, am 2. und 7. Februar, am 1. und 21. März und am 10. September 2012 eingereicht wurden, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Segmentspule, die dazu imstande ist, eine Größenreduktion und eine wirksame Verhinderung der Verschlechterung einer dünnen Isolierschicht zu erreichen, auf ein Verfahren zur Herstellung der Segmentspule und auf einen Stator mit der Segmentspule.
STAND DER TECHNIK
Mit einer Größenreduktion, einem höheren Leistungsvermögen und einer höheren Ausgangsleistung eines Motors in den letzten Jahren ist als eine Spule, die einen Stator eines Motors bildet, verstärkt nach einer aus einem rechteckigen Draht ausgebildeten Spule verlangt worden, die dazu imstande ist, einen wirksam verbesserten Füllfaktor in einem Schlitz zu erreichen, insbesondere nach dem, was eine Segmentspule genannt wird, die erzielt wird, indem ein rechteckiger Draht im Wesentlichen in einer U-Form ausgebildet wird.
Zum Beispiel veranschaulicht die unten genannte PTD1 die herkömmliche Technik, die eine solche Segmentspule zeigt.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTDOKUMENT

PTD1: Japanisches Patent Nr. 4688003

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die obige PTD1 beschreibt eine Erfindung, die sich auf einen Stator einer drehenden elektrischen Maschine und eine drehende elektrische Maschine, die diesen enthält, bezieht, und sie ist insofern vorteilhaft, als dass eine Größe einer Segmentspule reduziert werden kann, indem eine Höhe eines Spulenendabschnitts einer Statorwicklung verringert wird, der von einem Statorkern vorsteht.
Es ist zu beachten, dass eine ”Höhe eines Spulenendabschnitts” hier eine Länge von einer Endfläche (einer Oberseite) eines Statorkerns bis zu einer Spitze des Spulenendabschnitts bedeutet. Eine ”Spitze” bedeutet hier einen äußersten Punkt eines Spulenendabschnitts in Axialrichtung eines Ringkerns.
In der obigen PTD1 ist in dem Spulenendabschnitt jedoch eine Vielzahl von Stufen vorgesehen, und die Vielzahl von Stufen wird ausgebildet, nachdem auf einer Spulenoberfläche eine dünne Isolierschicht ausgebildet wurde. Daher ist der Schritt, die Spule zu bearbeiten, kompliziert und es ist eine Verschlechterung der dünnen Isolierschicht wahrscheinlich.
Selbst wenn auf der Spulenoberfläche eine dünne Isolierschicht ausgebildet wird, nachdem die Vielzahl von Stufen ausgebildet wurde, ist die Behandlung zur Isolierung des Stufenabschnitts schwierig und es sinkt die Produktivität.
Bislang ist eine Segmentspule verfügbar gewesen, die einen Spulenendabschnitt aufweist, der erzielt wird, indem zwei lineare Spulen im Wesentlichen in einer Bergform ausgebildet werden, ohne in dem Spulenendabschnitt Stufen vorzusehen.
Obwohl eine Behandlung zur Isolierung bei einer solchen Segmentspule einfach ist, kann die Höhe eines Spulenendabschnitts nicht verringert werden und es kann keine Größenreduktion der Segmentspule realisiert werden.
Die Segmentspule weist zwischen der Segmentspule und einer benachbarten Segmentspule und zwischen der Segmentspule und einem Kern zur Isolierung eine Isolierschicht auf. Die Isolierschicht sollte frei von einer Teilentladung zwischen den Bauteilen sein. Eine Teilentladung ist in einem Abschnitt wahrscheinlich, in dem eine Spannungsdifferenz groß ist. Zum Beispiel ist in einem Fall, dass eine Segmentspule in einem Stator eines dreiphasigen Wechselstrommotors eingesetzt wird, eine Spannungsdifferenz zwischen zu verschiedenen Phasen gehörigen Segmentspulen am größten. Daher ist eine Teilentladung in einem Abschnitt wahrscheinlich, in dem sich zu verschiedenen Phasen gehörige Segmentspulen in der Nähe zueinander oder in Kontakt miteinander befinden.
In einer herkömmlichen Segmentspule ist im gesamten Bereich der Segmentspule eine Isolierschicht vorgesehen, die dazu imstande ist, eine Spannungsdifferenz zwischen zu verschiedenen Phasen gehörigen Segmentspulen aufzunehmen, um so eine Teilentladung zu verhindern.
An einer Stelle, an der zur gleichen Schicht gehörige Segmentspulen einander zugewandt sind, oder an einer Stelle, an der ein Kern und eine Segmentspule einander zugewandt sind, ist eine Spannungsdifferenz gering, und daher ist es nicht notwendig, eine Isolierschicht großer Dicke vorzusehen, die eine große Spannungsdifferenz aufnehmen kann. Da im gesamten Bereich der herkömmlichen Segmentspule eine Isolierschicht vorgesehen worden ist, die dazu imstande ist, eine Spannungsdifferenz zwischen zu verschiedenen Phasen gehörigen Spulen aufzunehmen, ist ein Füllfaktor in einem Schlitz gering gewesen, was zu einer Zunahme der Größe eines Motors und zu einer Zunahme der Wärmeerzeugungsmenge geführt hat.
Um einen Füllfaktor zu steigern, ist es möglich, ein teures Isoliermaterial geringer Dielektrizitätskonstante und hoher Isolierungsleistung einzusetzen, um so über die gesamte Segmentspule eine Isolierschicht geringer Dicke auszubilden, doch führt dies zu einer Erhöhung der Herstellungskosten.
Es ist ein überspannungsfester Motor vorgeschlagen worden, der darauf abzielt, eine Potenzialdifferenz zwischen Isolierschichten benachbarter Wicklungen abzuschwächen, indem über einer dünnen Isolierschicht eines elementaren Leiterdrahts eine dünne leitende Schicht ausgebildet wird.
Die dünne leitende Schicht wird jedoch ausgebildet, indem ein leitendes pulverförmiges Material wie Kohlenstoff in einem Harz gemischt wird, und deshalb hat sie einen geringen Expansions- und Kontraktionsgrad. Daher ist während der Bearbeitung einer Spule einen Riss der dünnen Schicht wahrscheinlich. Die Anwendung beim Biegen einer Segmentspule ist somit schwierig gewesen.
Wenn eine dünne leitende Schicht über den gesamten Bereich der Segmentspule vorgesehen wird, sind zum Zeitpunkt der Verbindung durch Freilegen eines elementaren Leiterdrahts an einem Anschluss ein Kontakt mit der dünnen leitenden Schicht und ein sich daraus ergebender Kurzschluss wahrscheinlich und die Bearbeitung eines Anschlusses ist schwierig gewesen.
Um einen Stator aufzubauen, werden Segmentspulen in einer Vielzahl von Arten an Formen angefertigt, diese Segmentspulen werden in einer vorgeschriebenen Reihenfolge an einem vorgeschriebenen Schlitz angebracht und montiert, und danach sollte ein Anschlussabschnitt jeder Segmentspule derart verbunden werden, dass diese Segmentspulen eine integrierte Spule bilden.
Der Vorgang zum Anbringen und Verbinden der Segmentspulen ist jedoch mühsam. Da außerdem eine große Anzahl an Segmentspulen montiert werden sollte, während sie einander nahe sind, ist es schwierig, jede Segmentspule und einen Anschlussabschnitt zu identifizieren, mit dem sie verbunden werden sollte. Daher ist eine fehlerhafte Montage oder eine fehlerhafte Verbindung wahrscheinlich.
Da Segmentspulen außerdem einander nahe sind, ist es auch schwierig, nach der Montage oder der Verbindung eine fehlerhafte Montage oder eine fehlerhafte Verbindung zu überprüfen, und das Überprüfen bereitet äußerste Mühe.
Die Erfindung zielt darauf ab, die herkömmlichen Probleme zu lösen, und stellt eine Segmentspule, die dazu imstande ist, eine Größenreduktion und eine wirksame Verhinderung einer Verschlechterung einer dünnen Isolierschicht zu erreichen, ein Verfahren zur Herstellung der Segmentspule und einen Stator mit der Segmentspule zur Verfügung.
Die Erfindung dieser Anmeldung zielt darauf ab, eine Segmentspule zur Verfügung zu stellen, die dazu imstande ist, einen Fluss eines hohen Stroms zu erlauben, indem eine große Querschnittsfläche einer Spule eingestellt wird, und eine Verhinderung einer Teilentladung und unter Erhöhung eines Füllfaktors ein verbessertes Leistungsvermögen eines Motors zu erreichen.
Die Erfindung dieser Anmeldung zielt darauf ab, die herkömmlichen Probleme zu lösen und einen Stator zur Verfügung zu stellen, der dazu imstande ist, einen Fluss hohen Stroms zu erlauben, indem eine große Querschnittsfläche einer Spule eingestellt wird, und eine Verhinderung einer Teilentladung und unter Erhöhung eines Füllfaktors ein verbessertes Leistungsvermögen eines Motors zu erreichen.
Die Erfindung dieser Anmeldung zielt darauf ab, eine Segmentspule zur Verfügung zu stellen, die dazu imstande ist, eine leichte Identifizierung einer großen Anzahl Segmentspulen, die Anbringung an einem vorgeschriebenen Schlitz, an dem jede Segmentspule angebracht werden sollte, und eine leichte Identifizierung und Verbindung eines Anschlussabschnitts, mit dem eine Segmentspule verbunden werden sollte, zu erlauben.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine erfindungsgemäße Segmentspule hat ein erstes Merkmal, dass in einem Stator einer drehenden elektrischen Maschine, der aus einem Ringkern und Spulen einer Vielzahl von Phasen ausgebildet ist, Segmentspulen in Schlitzen des Ringkerns in Radialrichtung ausgerichtet angeordnet sind und Spulen in benachbarten Schlitzen in Umfangsrichtung ausgerichtet angeordnet sind, die Segmentspule einen im Schlitz aufgenommen geraden Abschnitt und zwei vom Schlitz nach außen vorstehende Spulenendabschnitte aufweist, irgendein Spulenendabschnitt der zwei Spulenendabschnitte ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung des geraden Abschnitts ausgebildete Spulenstücke mit einer dazwischen liegenden Spitze aufweist und in einem Spulenstück des Paars Spulenstücke, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, in einem Bereich in der Umgebung der Spitze ein vertiefter Stufenabschnitt vorgesehen ist, der derart aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche des Ringkerns angeordnet sind, dass die Neigung auf der Spitzenseite größer ist.
Gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung ist die Segmentspule derart gestaltet, dass in einem Stator einer drehenden elektrischen Maschine, der aus einem Ringkern und Spulen einer Vielzahl von Phasen ausgebildet ist, Segmentspulen in Schlitzen des Ringkerns in Radialrichtung ausgerichtet angeordnet sind und Spulen in benachbarten Schlitzen in Umfangsrichtung ausgerichtet angeordnet sind, die Segmentspule einen im Schlitz aufgenommenen geraden Abschnitt und zwei vom Schlitz nach außen vorstehende Spulenendabschnitte aufweist, irgendein Spulenendabschnitt der zwei Spulenendabschnitte ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung des geraden Abschnitts ausgebildete Spulenstücke mit einer dazwischen liegenden Spitze aufweist und in einem Spulenstück des Paars Spulenstücke, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, in einem Bereich in der Umgebung der Spitze ein vertiefter Stufenabschnitt vorgesehen ist, der derart aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche des Ringkerns angeordnet sind, dass die Neigung auf einer Spitzenseite größer ist. Indem ein vertiefter Stufenabschnitts vorgesehen wird, kann daher eine Höhe eines Spulenendabschnitts verringert werden. Somit kann eine Größe einer Segmentspule reduziert werden.
In dem Fall, dass auf der einen Seite einer Spule, die einen vertieften Spulenabschnitt aufweist, eine Vielzahl von Segmentspulen ausgerichtet angeordnet wird, kann zwischen den benachbarten Segmentspulen wirksam ein Spalt ausgebildet werden.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zu dem ersten Merkmal der Erfindung ein zweites Merkmal, dass in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen ist.
Gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zu der Funktionsweise und Wirkung des ersten Merkmals der Erfindung in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen. Daher kann in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks, das keinen vertieften Stufenabschnitt aufweist, eine Dicke einer dünnen Isolierschicht erhöht werden, sodass die Verschlechterung einer dünnen Isolierschicht wirksam verhindert werden kann.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zu dem zweiten Merkmal der Erfindung ein drittes Merkmal, dass die zusätzliche Isolierschicht in einem Abschnitt vorgesehen ist, in dem zu verschiedenen Phasen gehörige Segmentspulen einander zugewandt sind.
Gemäß dem dritten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zu der Funktionsweise und Wirkung des zweiten Merkmals der Erfindung in einem Abschnitt, in dem zu verschiedenen Phasen gehörige Spulen einander zugewandt sind, die zusätzliche Isolierschicht vorgesehen. Daher kann in Übereinstimmung mit einer Spannungsdifferenz zwischen benachbarten Spulen oder zwischen einer Spule und einem Kern eine Dicke einer Isolierschicht verschieden sein. Eine Teilentladung kann somit wirksam verhindert werden, ohne die Zuverlässigkeit zu senken. Da außerdem eine mittlere Dicke einer Isolierschicht verringert werden kann, kann auch eine Gewichtsreduktion erreicht werden. Die Herstellungskosten können ebenfalls verringert werden.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zu dem zweiten oder dritten Merkmal der Erfindung ein viertes Merkmal, dass die zusätzliche Isolierschicht auf einer radial inneren Oberfläche und/oder radial äußeren Oberfläche des Ringkerns der Segmentspule ausgebildet ist.
Gemäß dem vierten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zu der Funktionsweise und Wirkung des zweiten oder dritten Merkmals der Erfindung auf einer radial inneren Oberfläche und/oder einer radial äußeren Oberfläche des Ringkerns der Segmentspule die zusätzliche Isolierschicht ausgebildet. Daher kann ein Bereich, in dem eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen wird, weiter reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zu einem der zweiten bis vierten Merkmale der Erfindung ein fünftes Merkmal, dass der Spulenendabschnitt in einer Bergform ausgebildet ist und die zusätzliche Isolierschicht in einem schrägen Seitenabschnitt mit Ausnahme von einem Abschnitt in der Umgebung eines Spitzenabschnitts der Bergform und Abschnitten in der Umgebung von gegenüberliegenden Bergfußabschnitten und/oder in einem vom Schlitz ausgehenden geraden Abschnitt vorgesehen ist.
Gemäß dem fünften Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zu der Funktionsweise und Wirkung von einem der zweiten bis vierten Merkmale der Erfindung der Spulenendabschnitt in einer Bergform ausgebildet und die zusätzliche Isolierschicht ist in einem schrägen Seitenabschnitt mit Ausnahme von einem Abschnitt in der Umgebung eines Spitzenabschnitts der Bergform und von Abschnitten in der Umgebung von gegenüberliegenden Bergfußabschnitten und/oder in einem vom Schlitz ausgehenden geraden Abschnitt vorgesehen. Daher kann leicht und zuverlässig eine zusätzliche Isolierschicht ausgebildet werden und die Verminderung der Isolierung aufgrund eines Risses oder Ablösens einer zusätzlichen Isolierschicht kann wirksam verhindert werden.
Und zwar wird eine zusätzliche Isolierschicht, um einen Riss oder ein Ablösen der zusätzlichen Isolierschicht zu verhindern, vorzugsweise in einem vorgeschriebenen Bereich eines Abschnitts, der nicht gebogen ist, oder eines Abschnitts, der mit einem großen Krümmungsradius gebogen ist, vorgesehen.
In einem Fall, dass ein Spulenendabschnitt in einer Bergform ausgebildet ist, ist zum Beispiel ein Abschnitt in der Umgebung eines Spitzenabschnitts der Bergform oder ein Abschnitt in der Umgebung eines Bergfußabschnitts der Bergform, der einen Übergang von einer schrägen Seite der Bergform zu einem in einem Schlitzabschnitt aufgenommenen geraden Abschnitt darstellt, mit einem Krümmungsradius gebogen, der 0,5- bis 3-mal so hoch wie der für eine lange Seite in einem rechteckigen Querschnitt einer Spule ist. Ein schräger Seitenabschnitt mit Ausnahme des Abschnitts in der Umgebung des Spitzenabschnitts der Bergform und der Abschnitte in der Umgebung von gegenüberliegenden Bergfußabschnitten ist mit einem Krümmungsradius gebogen, der 20- bis 60-mal so hoch wie der für die lange Seite im rechteckigen Querschnitt der Spule ist. Ein von einem Schlitz ausgehender gerader Abschnitt ist nicht gebogen.
Indem in einem schrägen Seitenabschnitt mit Ausnahme des Abschnitts in der Umgebung des Spitzenabschnitts der Bergform und der Abschnitte in der Umgebung der gegenüberliegenden Bergfußabschnitten und/oder in dem geraden Abschnitt eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen wird, kann daher leicht und zuverlässig eine zusätzliche Isolierschicht ausgebildet werden, und es kann eine Verminderung der Isolierung aufgrund eines Risses oder Ablösens der zusätzlichen Isolierschicht wirksam verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass der schräge Seitenabschnitt entlang einer Umfangsrichtung des Stators einem vorgeschriebenen Biegen unterworfen werden kann. Als Biegen entlang der Umfangsrichtung kann zum Beispiel ein solches Biegen wie ein Biegen des schrägen Seitenabschnitts an einer oder zwei oder mehr Stelle(n), um eine im Wesentlichen mehreckige Form auszubilden, oder ein solches Biegen wie ein Verändern einer Mitte eines Krümmungsradius oder einer Krümmung erfolgen.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zu dem ersten Merkmal der Erfindung ein sechstes Merkmal, dass in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, eine halbleitende Schicht vorgesehen ist und sich die halbleitende Schicht einer in der Nähe angeordneten und zu einer verschiedenen Phase gehörigen Segmentspule an mindestens einem Punkt in Kontakt befindet.
Gemäß dem sechsten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung des ersten Merkmals der Erfindung in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, eine halbleitende Schicht vorgesehen und die halbleitende Schicht einer in der Nähe angeordneten und zu einer verschiedenen Phase gehörigen Segmentspule befindet sich an mindestens einem Punkt in Kontakt. Indem in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks eine halbleitende Schicht vorgesehen wird, werden daher Ladungen an der Oberfläche der Spule verteilt und wird die elektrische Felddichte gesenkt. Wenn die elektrische Felddichte gesenkt wird, wird eine Teilentladung auch dann unterdrückt, wenn eine Spannung erzeugt wird, die höher als eine Teilentladungseinsetzspannung in einem Fall ist, dass keine halbleitende Schicht vorgesehen wird. Und zwar nimmt, obwohl zu verschiedenen Phasen gehörige Segmentspulen nebeneinander angeordnet werden, eine Potenzialdifferenz aufgrund einer Ansammlung von Ladungen zwischen diesen Segmentspulen nicht zu und es kann wirksam eine Teilentladung an einer solchen Stelle verhindert werden.
Und zwar befinden sich gemäß der Erfindung dieser Anmeldung halbleitende Schichten, die in zu verschiedenen Phasen gehörigen Segmentspulen vorgesehen sind, miteinander an mindestens einem Punkt in Kontakt, sodass eine Teilentladung zwischen diesen Segmentspulen wirksam verhindert werden kann. Solange an mindestens einem Punkt ein Kontakt erreicht wird, ist die Form des Kontakts am Kontaktpunkt nicht beschränkt. Zum Beispiel ist nicht nur ein Punktkontakt, sondern auch ein Linienkontakt oder ein Flächenkontakt akzeptabel. Auch wenn die Dicke einer halbleitenden Schicht gering ist, kann sie eine Wirkung zeigen. Verglichen mit der herkömmlichen Technik, die Dicke einer Isolierschicht zu erhöhen, kann daher das Gewicht eines Stators reduziert werden und es können die Herstellungskosten reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zu einem der ersten bis sechsten Merkmale der Erfindung ein siebtes Merkmal, dass auf einer Oberfläche in einem vorgeschriebenen Bereich der Segmentspule ein farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen ist.
Gemäß dem siebten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung von einem der ersten bis sechsten Merkmale der Erfindung auf einer Oberfläche in einem vorgeschriebenen Bereich der Segmentspule ein farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen. Daher kann in einem Schritt, in dem ein Stator montiert wird, Farbidentifizierung als eine Identifizierungsmarke verwendet werden, und eine Segmentspule kann eine hohe Herstellungseffizienz haben.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zum siebten Merkmal der Erfindung ein achtes Merkmal, dass ein Spulenendabschnitt der zwei Spulenendabschnitte der Segmentspule, der den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, einen Anschlussabschnitt zur Verbindung einer benachbarten Segmentspule aufweist und in dem Anschlussabschnitt oder in einem Abschnitt in der Nähe des Anschlussabschnitts ein erster farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen ist, der die Identifizierung eines zu verbindenden Anschlussabschnitts einer Segmentspule erlaubt.
Gemäß dem achten Merkmal der Erfindung weist zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung eines der ersten bis siebten Merkmale der Erfindung ein Spulenendabschnitt der zwei Spulenendabschnitte der Segmentspule, der den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, einen Anschlussabschnitt zur Verbindung einer benachbarten Segmentspule auf und in dem Anschlussabschnitt oder in der Nähe des Anschlussabschnitts ist ein erster farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen, der die Identifizierung eines zu verbindenden Anschlussabschnitts einer Segmentspule erlaubt. Daher kann in einem Schritt, in dem ein Verbindungsabschnitt jeder an einem vorgeschriebenen Schlitz des Ringkerns angebrachten Segmentspule verbunden wird, ein zu verbindender Verbindungsabschnitt identifiziert werden und es kann wirksam eine fehlerhafte Verbindung verhindert werden.
Der Aufbau oder die Form des ersten farbigen Identifizierungsabschnitts ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel können in den miteinander zu verbindenden Verbindungsabschnitten der Segmentspulen oder in deren Umgebung farbige Identifizierungsabschnitte der gleichen Farbe vorgesehen werden. Die Stelle, an der ein farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen wird, ist ebenfalls nicht besonders beschränkt, und ein farbiger Identifizierungsabschnitt kann in einem Verbindungsabschnitt oder in dessen Umgebung vorgesehen werden, um so während eines Verbindungsvorgangs die Identifizierung eines Verbindungsabschnitts zu erlauben.
Indem ein erster farbiger Identifizierungsabschnitt an einer Stelle ausgebildet wird, die nach dem Ende der Montage eine externe Identifizierung erlaubt, wird eine Bilderkennung des ersten farbigen Identifizierungsabschnitts erlaubt, sodass überprüft werden kann, ob die Verbindung fehlerhaft ist oder nicht.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zum siebten oder achten Merkmal der Erfindung ein neuntes Merkmal, dass ein zweiter farbiger Identifizierungsabschnitt vorhanden ist, der auf einer anderen Oberfläche als dem Anschlussabschnitt vorgesehen ist und so ausgebildet ist, dass er die Identifizierung eines Schlitzes, an dem jede Segmentspule angebracht wird, und/oder einer Anordnungsposition in dem Schlitz erlaubt.
Gemäß dem neunten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung des siebten oder achten Merkmals der Erfindung ein zweiter farbiger Identifizierungsabschnitt vorhanden, der auf einer anderen Oberfläche als dem Anschlussabschnitt vorgesehen ist und so ausgebildet ist, dass er eine Identifizierung eines Schlitzes, an dem jede Segmentspule angebracht wird, und/oder einer Anordnungsposition in dem Schlitz erlaubt. Daher kann eine vorgeschriebene Segmentspule leicht an einem vorgeschriebenen Schlitz angebracht werden. Außerdem kann leicht eine Anordnungsreihenfolge in jedem Schlitz überprüft werden. Es ist zu beachten, dass ein zweiter farbiger Identifizierungsabschnitt, der zur Anbringung einer vorgeschriebenen Segmentspule an einem vorgeschriebenen Schlitz vorgesehen ist, und ein zweiter farbiger Identifizierungsabschnitt zur Identifizierung einer Anordnungsreihenfolge in jedem Schlitz derart ausgebildet werden können, dass ihre Rollen kombiniert sind, oder sie können auch an verschiedenen Stellen als unabhängige farbige Identifizierungsabschnitte vorgesehen werden.
Der zweite farbige Identifizierungsabschnitt, der zur Anbringung einer vorgeschriebenen Segmentspule an einem vorgeschriebenen Schlitz vorgesehen ist, kann zum Beispiel so ausgebildet werden, dass er für jeden Schlitz die gleiche Farbe hat. Um eine Anordnungsposition der an jedem Schlitz angebrachten Segmentspulen zu erkennen, können zum Beispiel zweite farbige Identifizierungsabschnitte vorgesehen werden, die in der gleichen Farbe derart gefärbt sind, dass die Dichte in der Anordnungsreihenfolge variiert.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zum neunten Merkmal der Erfindung ein zehntes Merkmal, dass der zweite farbige Identifizierungsabschnitt durch Aufbringen eines Farbanstrichs, Aufkleben eines Farbbandmaterials oder Anbringen eines Farbschlauchmaterials an einem vorgeschriebenen Bereich der Segmentspule vorgesehen ist.
Gemäß dem zehnten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung des neunten Merkmals der Erfindung der zweite farbige Identifizierungsabschnitt durch Aufbringen eines Farbanstrichs, Aufkleben eines Farbbandmaterials oder Anbringen eines Farbschlauchmaterials an einem vorgeschriebenen Bereich der Segmentspule vorgesehen. Daher kann der zweite farbige Identifizierungsabschnitt leicht ausgebildet werden.
Der zweite farbige Identifizierungsabschnitt kann durch Färben des Gesamt- oder eines Teilbereichs des Spulenendabschnitts vorgesehen werden. Der zweite farbige Identifizierungsabschnitt sollte lediglich in zumindest dem Spulenendabschnitt vorgesehen werden. Der zweite farbige Identifizierungsabschnitt kann auch durch Färben der gesamten Isolierschicht jeder Segmentspule vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Segmentspule hat zusätzlich zu dem neunten oder zehnten Merkmal der Erfindung ein elftes Merkmal, dass der zweite farbige Identifizierungsabschnitt als eine zusätzliche Isolierschicht dient.
Gemäß dem elften Merkmal der Erfindung dient zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung des neunten oder zehnten Merkmals der Erfindung der zweite farbige Identifizierungsabschnitt als eine zusätzliche Isolierschicht. Daher kann nicht nur ein Vorgang zur Montage eines Stators erleichtert werden, sondern es kann auch eine Segmentspule erzielt werden, die dazu imstande ist, eine effiziente Verhinderung einer Teilentladung und eine verbesserte Zuverlässigkeit eines Stators zu erreichen.
Der Aufbau oder die Form des zweiten farbigen Identifizierungsabschnitts ist nicht besonders beschränkt. Um eine Teilentladung wirksam zu verhindern, kann zum Beispiel eine erforderliche Teilentladungsspannung sichergestellt werden, indem ein aus einem isolierenden Harz bestehender Anstrich in einer Dicke von 20 bis 200 μm aufgebracht wird. Wenn die Dicke nicht größer als 20 μm ist, ist zwischen nahen Spulen eine Teilentladung wahrscheinlich und die erforderliche Festigkeit einer dünnen Schicht kann nicht sichergestellt werden. Wenn die Dicke größer oder gleich 200 μm ist, fällt es schwer, einen Raum zum Anbringen einer Spule sicherzustellen.
Ein zweiter farbiger Identifizierungsabschnitt, der auch als eine zusätzliche Isolierschicht dient, kann ausgebildet werden, indem ein isolierendes Bandmaterial oder ein isolierendes Schlauchmaterial eingesetzt wird. Als ein farbiges Bandmaterial mit einer Teilentladungsverhinderungswirkung kann ein isolierendes Harzbandmaterial eingesetzt werden, das von Permacel (Markenname: Kapton-Band) hergestellt wird. Als farbiges Schlauchmaterial kann ein isolierender Harzschlauch eingesetzt werden, der von Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Markenname: Sumitube) hergestellt wird.
Ein erfindungsgemäßer Stator hat ein zwölftes Merkmal, dass er die Segmentspulen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in Schlitzen eines Ringkerns ausgerichtet angeordnet hat.
Gemäß dem zwölften Merkmal der Erfindung ist der Stator derart gestaltet, dass die Segmentspulen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in Schlitzen eines Ringkerns ausgerichtet angeordnet sind. Daher kann die Größe einer Segmentspule reduziert werden und es kann die Verschlechterung einer dünnen Isolierschicht wirksam verhindert werden.
Der erfindungsgemäße Stator hat zusätzlich zum zwölften Merkmal der Erfindung ein dreizehntes Merkmal, dass durch Neigen mindestens eines Satzes benachbarter, im gleichen Schlitz angeordneter Segmentspulen unter den Segmentspulen, die in den Schlitzen des Ringkerns ausgerichtet angeordnet sind, in Radialrichtung in einem Bereich, der sich von dem Schlitz bis zu einem Abschnitt erstreckt, wo er in Umfangsrichtung in Richtung einer Spitze des Spulenendabschnitts gebogen ist, eine in dem Spulenendabschnitt der Segmentspule vorgesehene Isolierschicht derart ausgebildet ist, dass die Isolierschicht in der Radialrichtung des Stators in Kontakt gebracht ist und ein Abstand zwischen Spulen in der Radialrichtung des Stators an einem in Kontakt befindlichen Abschnitt größer als ein Abstand zwischen Spulen innerhalb des Schlitzes ist.
Gemäß dem dreizehnten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung des zwölften Merkmals der Erfindung durch Neigung mindestens eines Satzes benachbarter, im gleichen Schlitz angeordneter Segmentspulen unter Segmentspulen, die in den Schlitzen des Ringkerns ausgerichtet angeordnet sind, in Radialrichtung in einem Bereich, der sich von dem Schlitz bis zu einem Abschnitt erstreckt, wo er in Umfangsrichtung in Richtung einer Spitze des Spulenendabschnitts gebogen ist, eine in dem Spulenendabschnitt der Segmentspule vorgesehene Isolierschicht derart ausgebildet, dass die Isolierschicht in der Radialrichtung des Stators in Kontakt gebracht ist und ein Abstand zwischen Spulen in der Radialrichtung des Stators an einem in Kontakt befindlichen Abschnitt größer als ein Abstand zwischen Spulen innerhalb des Schlitzes ist. Daher kann weiter ein hoher Füllfaktor in einem Schlitz realisiert werden und es kann in dem Schlitz wirksam die Anzahl an Wicklungen einer Spule erhöht werden.
Die Verschlechterung einer dünnen Isolierschicht in dem mindestens einen Satz benachbarter, im gleichen Schlitz angeordneter Segmentspulen kann weiter wirksam verhindert werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule ist ein Verfahren zur Herstellung der Segmentspule gemäß Anspruch 1, und es hat ein vierzehntes Merkmal eines Spulenelementausbildungsschritts, in dem ein Spulenelement ausgebildet wird, indem ein elementarer Draht, der aus einem rechteckigen Draht ausgebildet ist, gebogen wird, und der Spulenelementausbildungsschritt hat einen Spulenstückausbildungsschritt, in dem in irgendeinem Spulenendabschnitt von zwei in dem Spulenelement vorgesehenen Spulenendabschnitten ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung eines geraden Abschnitts ausgebildeter Spulenstücke mit einer dazwischen liegenden Spitze ausgebildet wird, und einen Schritt zum Ausbilden eines vertieften Stufenabschnitts, in dem in einem Spulenstück des Paars Spulenstücke, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, in einem Bereich in der Umgebung der Spitze ein vertiefter Stufenabschnitt ausgebildet wird, der aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nichtparallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche des Ringkerns angeordnet sind.
Gemäß dem vierzehnten Merkmal der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule ein Verfahren zur Herstellung der Segmentspule gemäß Anspruch 1, und es weist einen Spulenelementausbildungsschritt auf, in dem ein Spulenelement ausgebildet wird, indem ein aus einem rechtwinkligen Draht ausgebildeter elementarer Draht gebogen wird, und der Spulenelementausbildungsschritt hat einen Spulenstückausbildungsschritt, in dem in irgendeinem Spulenendabschnitt von zwei in dem Spulenelement vorgesehenen Spulenendabschnitten ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung eines geraden Abschnitts ausgebildeter Spulenstücke mit einer dazwischen liegenden Spitze ausgebildet wird, und einen Schritt zum Ausbilden eines vertieften Stufenabschnitts, in dem in einem Spulenstück des Paars Spulenstücke, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, in einem Bereich in der Umgebung der Spitze ein vertiefter Stufenabschnitt ausgebildet wird, der aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nichtparallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche des Ringkerns angeordnet sind. Indem ein vertiefter Stufenabschnitt vorgesehen wird, kann daher eine Höhe eines Spulenendabschnitts verringert werden. Daher kann eine Segmentspule hergestellt werden, die dazu imstande ist, eine Größenreduktion zu erreichen.
Wenn eine Vielzahl von Segmentspulen ausgerichtet angeordnet wird, kann zwischen benachbarten Segmentspulen auf einer Seite eines Spulenstücks, das einen Stufenabschnitt aufweist, wirksam ein Spalt ausgebildet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Segmentspule hat zusätzlich zum vierzehnten Merkmal der Erfindung ein fünfzehntes Merkmal eines Isolierschichtausbildungsschritts, in dem eine Isolierschicht ausgebildet wird, indem eine Oberfläche des Spulenelements mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird, und der Isolierschichtausbildungsschritt weist einen Isoliergrundschichtausbildungsschritt, in dem eine Isoliergrundschicht ausgebildet wird, indem das Spulenelement als Einheit mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird, und einen zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt auf, in dem eine zusätzliche Isolierschicht ausgebildet wird, indem ein vorgeschriebener Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das nicht mit dem vertieften Stufenabschnitt ausgebildet ist, nach dem Isoliergrundschichtausbildungsschritt zusätzlich mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird.
Gemäß dem fünfzehnten Merkmal der Erfindung weist das Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung des vierzehnten Merkmals der Erfindung einen Isolierschichtausbildungsschritt auf, in dem eine Isolierschicht ausgebildet wird, indem eine Oberfläche des Spulenelements mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird, und der Isolierschichtausbildungsschritt weist einen Isoliergrundschichtausbildungsschritt, in dem eine Isoliergrundschicht ausgebildet wird, indem das Spulenelement als Einheit mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird, und einen zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt auf, in dem eine zusätzliche Isolierschicht ausgebildet wird, indem ein vorgeschriebener Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das nicht mit dem vertieften Stufenabschnitt ausgebildet ist, nach dem Isoliergrundschichtausbildungsschritt zusätzlich mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird. Daher kann eine Dicke einer dünnen Isolierschicht in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks auf der Seite eines Spulenstücks, das keinen Stufenabschnitt aufweist, erhöht werden, sodass eine Segmentspule hergestellt werden kann, die dazu imstande ist, eine wirksame Verhinderung der Verschlechterung einer dünnen Isolierschicht zu erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Segmentspule hat zusätzlich zum fünfzehnten Merkmal der Erfindung ein sechzehntes Merkmal, dass ein Schritt zum Ausbilden eines farbigen Identifizierungsabschnitts vorhanden ist, in dem ein vorgeschriebener Bereich der Oberfläche des Spulenelements gleichzeitig mit dem oder im Anschluss an den zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt mit einer vorgeschriebenen Färbung versehen wird.
Gemäß dem sechzehnten Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zur Funktionsweise und Wirkung des fünfzehnten Merkmals der Erfindung ein Schritt zum Ausbilden eines farbigen Identifizierungsabschnitts vorhanden, in dem ein vorgeschriebener Bereich der Oberfläche des Spulenelements gleichzeitig zu dem oder im Anschluss an den zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt mit einer vorgeschriebenen Färbung versehen wird. Daher kann wirksam ein farbiger Identifizierungsabschnitt ausgebildet werden.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die Größe einer Segmentspule kann reduziert werden. Die Verschlechterung einer dünnen Isolierschicht in einem Spulenendabschnitt kann in einem Fall, dass eine Vielzahl von Segmentspulen in Schlitzen eines Statorkerns ausgerichtet angeordnet wird, wirksam verhindert werden.
Die Größe eines Stators kann reduziert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Schaltbild eines Motors mit Segmentspulen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung, die ein System zur Verteilung zum Motor zeigt.
3 ist eine Draufsicht, die einen Stator mit den Segmentspulen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
4 ist eine Perspektivansicht, die eine Segmentspule gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
5 ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise von einer Rotorseite aus betrachtet einen Hauptabschnitt in einem Zustand zeigt, dass die Segmentspulen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einen Ringkern montiert sind.
6A ist eine Vorderansicht, die einen Hauptabschnitt eines Spulenendabschnitts der Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
6B ist eine Vorderansicht, die den Hauptabschnitt des Spulenendabschnitts der Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
7A ist eine Darstellung, die die Segmentspulen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und eine Perspektivansicht, die auf vereinfachte Weise eine Vielzahl von Segmentspulen zeigt, die in dem Ringkern ausgerichtet angeordnet werden.
7B ist eine Darstellung, die die Segmentspulen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und eine teilweise vergrößerte Ansicht der Spulenendabschnitte in 7A.
7C ist eine Darstellung, die die Segmentspulen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und eine Draufsicht von 7A.
8 ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise einen Zustand zeigt, dass die Vielzahl von Segmentspulen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im gleichen Schlitzabschnitt ausgerichtet angeordnet ist, und eine Darstellung, die schematisch einen Hauptabschnitt einer Seitenfläche der Segmentspule zeigt.
9A ist eine Darstellung, die einen Querschnitt der Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und eine Schnittansicht eines geraden Abschnitts.
9B ist eine Darstellung, die einen Querschnitt der Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und eine Schnittansicht eines vorgeschriebenen Bereichs des Spulenendabschnitts.
10A ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise ein Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
10B ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise das Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
10C ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise das Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
10D ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise das Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
11A ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise einen Teil eines Spulenelementausbildungsschritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
11B ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise einen Teil des Spulenelementausbildungsschritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
11C ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise einen Teil des Spulenelementausbildungsschritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
12A ist eine Perspektivansicht, die einen Hauptabschnitt einer herkömmlichen Segmentspule zeigt.
12B ist eine Perspektivansicht, die einen Hauptabschnitt einer herkömmlichen Segmentspule zeigt.
13A ist eine Darstellung, die eine herkömmliche Segmentspule zeigt, und eine Darstellung, die schematisch einen Hauptabschnitt einer Seitenfläche einer Vielzahl von Segmentspulen zeigt, die im gleichen Schlitzabschnitt ausgerichtet angeordnet sind.
13B ist eine Darstellung, die die herkömmliche Segmentspule zeigt, und eine Schnittansicht eines geraden Abschnitts und eines Spulenendabschnitts.
14 ist eine Vorderansicht, die eine Segmentspule gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
15 ist eine Vorderansicht eines Hauptabschnitts, die einen Zustand des Zugewandt-Seins zwischen einer Segmentspule und einer daneben angeordneten Segmentspule zeigt.
16 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 15.
17 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 16.
18 ist eine Darstellung, die ein zweites Beispiel einer zusätzlichen Isolierschicht zeigt, und eine Schnittansicht, die 17 entspricht.
19 ist eine Schnittansicht, die eine Segmentspule gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
20 ist eine Darstellung, die einen Zusammenhang zwischen einer Teilentladungseinsetzspannung und dem spezifischen Oberflächenwiderstand zeigt.
21 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Kontaktzustand einer in einer Spule vorgesehenen halbleitenden Schicht zeigt.
22 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Anschlussabschnitts einer Segmentspule eines Stators, der die Segmentspule gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist.
23 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der Anschlussabschnitte der in 22 gezeigten Segmentspulen.
24 ist eine Vorderansicht, die eine Variante der Segmentspule gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
25 ist eine rechte Seitenansicht entlang der Linie XIV-XIV in 24.
26 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XV-XV in 24.
27A ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise einen Zustand zeigt, dass Segmentspulen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung im gleichen Schlitzabschnitt ausgerichtet angeordnet sind, und eine Perspektivansicht, die die Segmentspulen zeigt.
27B ist eine Darstellung, die auf vereinfachte Weise einen Zustand zeigt, dass die Segmentspulen gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung im gleichen Schlitzabschnitt ausgerichtet angeordnet sind, und eine Darstellung, die schematisch einen Hauptabschnitt einer Seitenfläche der Segmentspulen zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gezielt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Zunächst werden zum Verständnis der Erfindung unten unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Segmentspule 12, ein Stator 10 mit der Segmentspule 12, ein Motor 1 mit dem Stator 10 und ein Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Beschreibung unten ist jedoch nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und beschränkt nicht den Offenbarungsgehalt der Patentansprüche.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 der Motor 1 (eine drehende elektrische Maschine) mit der Segmentspule 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Der Motor 1 mit den Segmentspulen 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aus einem Stator 10, der später beschrieben wird, und einem nicht gezeigten Rotor ausgebildet.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist dieser Motor 1 ein dreiphasiger Motor mit PWM-Ansteuerung (PWM: Pulsweitenmodulation), der mit in Wechselrichtersteuerung geschaltetem elektrischen Strom versorgt wird. Und zwar wird, wie in 2 gezeigt ist, eine Spannung elektrischen Stroms von einer Batterie 2 durch ein Relais 3 und einen Aufwärtswandler 4 angehoben, und dem Motor 1 wird elektrischer Strom über eine Wechselrichtersteuerungseinheit 5 zugeführt, die ein Schaltelement und Eingangsanschlüsse einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase aufweist, die mit einem Hochspannungskabel 6 verbunden sind. Wie in 1 gezeigt ist, sind die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase derart gestaltet, dass ein Paar von vier gewickelten Spulen 12a bis 12d in Reihe geschaltet oder parallel geschaltet ist.
Als das Schaltelement kann ein beliebiges Schaltelement wie ein vertikaler MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), ein laterales Bauelement, ein Thyristor, ein GTO-Thyristor (englisch: Gate Turn-Off Thyristor), ein Bipolartransistor und ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (englisch kurz: IGBT) eingesetzt werden.
Im Folgenden werden auch unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 ausführlicher die Segmentspule 12, der Stator 10 mit den Segmentspulen 12 und der Motor 1 mit dem Stator 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Der Stator 10 ist ein Stator des Motors 1 und wird von einem Ringkern 11 und den Segmentspulen 12 gebildet, die ausgebildet sind, indem ein umhüllter Leitungsdraht, der aus einem rechteckigen Draht ausgebildet ist, im Wesentlichen in einer wie in 5 gezeigten U-Form geformt wurde.
Wie in den 3 und 5 gezeigt ist, wird der Ringkern 11 von einem Ringkernhauptkörper 11a und einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Zahnabschnitten 11b gebildet. Auf entgegengesetzten Seiten der Zahnabschnitte 11b ist eine Vielzahl von Schlitzabschnitten 11c ausgebildet, und die Segmentspulen 12 sind in den Ringkern 11 montiert, da die Segmentspulen 12 in diesen Schlitzabschnitten 11c aufgenommen sind.
Die Segmentspule 12 ist das, was ein aus einem rechteckigen Draht ausgebildeter, umhüllter Leitungsdraht genannt wird, der in den Ringkern 11 montiert werden soll. Wie später beschrieben wird, wird diese Segmentspule 12 von einem elementaren Draht R, der aus einem Leiter ausgebildet ist, der in den 9A und 9B gezeigt ist, und einer Isolierschicht Z gebildet, die eine dünne Isolierschicht ist, die den elementaren Draht R bedeckt.
Wie in 5 gezeigt ist, weist diese Segmentspule 12 hauptsächlich ein Paar linearer gerader Abschnitte C, die im Schlitzabschnitt 11c aufgenommen sind, und zwei (ein Paar) Spulenendabschnitte E1 und E2 auf, die vom Schlitzabschnitt 11c auswärts vorstehend einen Endabschnitt der Segmentspule 12 bilden.
Wie in 4 gezeigt ist, weisen die zwei (das Paar) Spulenendabschnitte E1 und E2 ein Spulenstück B1 bis Spulenstück B4 auf, die schräge, durch Neigen einer Spule in Richtung des geraden Abschnitts C ausgebildete Seitenabschnitte mit einer dazwischen liegenden Spitze sind. Genauer gesagt weist, wie in 4 gezeigt ist, der obere Spulenendabschnitt E1 ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung des geraden Abschnitts C ausgebildeter Spulenstücke B1 und B2 mit einer dazwischen liegenden Spitze auf, und der untere Spulenendabschnitt E2 weist ein Paar durch Neigen einer Spule unter dem gleichen Winkel in Richtung des geraden Abschnitts C ausgebildeter Spulenstücke B3 und B4 mit einer dazwischen liegenden Spitze auf.
Es ist zu beachten, dass die ”Spitze” hier einen äußersten Punkt der Spulenendabschnitte E1 und E2 in Axialrichtung des Ringkerns 11 bedeutet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in den 4 bis 7 gezeigt ist, in dem Spulenstück B1, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, in einem Bereich in der Umgebung der Spitze genau ein konkav vertiefter Stufenabschnitt D vorgesehen, der ausgebildet ist, indem eine Spule in Vorderansicht einwärts von der Segmentspule 12 gebogen wurde. Genauer gesagt ist, wie in 6A gezeigt ist, in dem Spulenstück B1 in dem Bereich in der Umgebung der Spitze der eine vertiefte Stufenabschnitt D vorgesehen, der derart aus zwei Seiten, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche 11d des Ringkerns 11 angeordnet sind, ausgebildet ist, dass die Neigung auf der Spitzenseite größer ist.
Wie später beschrieben wird, wird dieser vertiefte Stufenabschnitt D in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, indem ein Winkel G (in 6A gezeigt), der zwischen dem Spulenstück B1 in dem Bereich in der Umgebung der Spitze und einer horizontalen Linie, die durch die Spitze des Endabschnitts E1 geht, ausgebildet ist, größer als ein Winkel H (in 6A gezeigt) eingestellt wird, der zwischen dem Spulenstück B1 mit Ausnahme des Bereichs in der Umgebung der Spitze und einer Tangentiallinie, die durch die Spitze des Spulenendabschnitts E1 geht, ausgebildet ist. Wie später beschrieben wird, wird der vertiefte Stufenabschnitt D in diesem Ausführungsbeispiel außerdem ausgebildet, indem eine Spule in einem Zustand des elementaren Drahts R gebogen wird, bevor die Isolierschicht Z ausgebildet wird.
Es ist zu beachten, dass der ”Bereich in der Umgebung der Spitze” ein Gebiet in dem in 6A gezeigten Spulenstück B1 bedeutet, das von der Spitze aus in einer Vorderansicht nicht mehr als 3-mal so groß wie die Länge (Breite) in Richtung einer kurzen Seite einer Spule ist.
Die in 6B gezeigte Länge I des vertieften Stufenabschnitts D ist in der Vorderansicht zumindest kürzer als die Länge (Breite) in der Richtung der kurzen Seite der Spule und ist vorzugsweise eine Mindestlänge, die die Ausbildung eines Spalts zwischen benachbarten Segmentspulen 12 (zwischen Spulenstücken B1) erlaubt. Das liegt daran, dass, wenn die Länge I des vertieften Stufenabschnitts D in der Vorderansicht größer oder gleich der Länge (Breite) in der Richtung der kurzen Seite der Spule ist, der in 6A gezeigte Winkel G größer wird und sich die Größe der Spule erhöht.
Wie in 4 gezeigt ist, dienen in diesem Ausführungsbeispiel außerdem die Spitzenendabschnitte der Spulenstücke B3 und B4 als Anschlussabschnitte T zur Verbindung zwischen den Segmentspulen 12 der gleichen Phase.
Es ist zu beachten, dass der Biegewinkel des vertieften Stufenabschnitts D in den 6A und 68 aus Darstellungsgründen größer als in den anderen Figuren gezeigt ist.
Wie in den 4, 7A, 7B und 7C gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel an einem Spitzenabschnitt des Spulenendabschnitts E, der zum Anschlussabschnitt T entgegengesetzt ist, um einen Kontakt zwischen den in benachbarten Schlitzabschnitten 11c aufgenommenen Segmentspulen 12 zu vermeiden, ein gebogener Abschnitt K ausgebildet, der in Draufsicht durch Biegen einer Spule radial einwärts vom Ringkern 11 ausgebildet ist.
Wie später beschrieben wird, wird dieser gebogene Abschnitt K in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, indem eine Spule in einem Zustand des elementaren Drahts R gebogen wird, bevor die Isolierschicht Z ausgebildet wird.
Wie in den 4, 7A, 7B, 7C und 8 gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel in einem Bereich der zwei (des Paars) Spulenendabschnitte E1 und E2 mit Ausnahme von einem dicken Bereich A, der später beschrieben wird, ein geneigter Abschnitt F vorgesehen, der durch Neigen einer Spule radial auswärts vom Ringkern 11 ausgebildet ist. In 8 gibt die mit dem leeren Pfeil angegebene Richtung die radial auswärtige Richtung an.
Während der Montage der Segmentspulen 12 in den Ringkern 11 wird der geneigte Abschnitt F, der durch Neigen (Biegen) einer Spule radial auswärts vom Ringkern 11 ausgebildet ist, genauer gesagt in dem Bereich der Spulenendabschnitte E1 und E2 in der Umgebung des Ringkerns 11 und an einer in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Position des Ringkerns 11 vorgesehen.
Es ist zu beachten, dass der ”Bereich der Spulenendabschnitte E1 und E2 in der Umgebung des Ringkerns 11” ein Gebiet in den Spulenendabschnitten E1 und E2 ungefähr 500 μm bis 5 mm von der Endfläche 11d des Ringkerns 11 in der Axialrichtung des Ringkerns 11 bedeutet, wie teilweise in 8 gezeigt ist.
Wie in 8 auf vereinfachte Weise gezeigt ist, sind in benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordnet sind, die Neigungswinkel der Spulen in dem geneigten Abschnitt F derart gestaltet, dass ein Neigungswinkel der Segmentspule 12, die auf einer Außenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist, größer als ein Neigungswinkel der Segmentspule 12 ist, die auf einer Innenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist.
Außerdem sind die Längen in dem geneigten Abschnitt F der benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordnet sind, derart gestaltet, dass eine Länge der Segmentspule 12, die auf der Außenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist, länger als eine Länge der Segmentspule 12 ist, die auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist.
Dabei bedeutet der ”Neigungswinkel der Spule in dem geneigten Abschnitt F” einen Winkel M, der zwischen der den geneigten Abschnitt F bildenden Segmentspule 12 und einer Endfläche 11d des Ringkerns 11 ausgebildet ist, wie teilweise in 8 gezeigt ist.
Dabei bedeutet die ”Länge der Spule in dem geneigten Abschnitt F” eine Länge der Spule in Radialrichtung des Ringkerns 11 in einem Abschnitt, in dem die Segmentspule 12 geneigt ist.
Verglichen mit dem geneigten Abschnitt F einer Segmentspule von im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordneten benachbarten Segmentspulen 12, die auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist, ist der Biegewinkel der Spule des geneigten Abschnitts F einer Segmentspule, die auf der Außenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist, radial auswärts vom Ringkern 11 größer und verläuft (erstreckt sich) weiter radial auswärts vom Ringkern 11.
Obwohl dies in diesem Ausführungsbeispiel nicht gezeigt ist, ist in dem Paar Spulenendabschnitte E, das in genau einer Segmentspule 12 enthalten ist, ein Neigungswinkel der Spule im geneigten Abschnitt F derart gestaltet, dass ein Neigungswinkel in dem Spulenendabschnitt E, der den Anschlussabschnitt T aufweist, größer als ein Neigungswinkel in dem Spulenendabschnitt E ist, der den Anschlussabschnitt T nicht aufweist.
Obwohl dies in diesem Ausführungsbeispiel nicht in Einzelheiten dargestellt ist, sind für jedes Paar Spulenendabschnitte E1 und E2, die in genau einer Segmentspule 12 enthalten sind, die Neigungswinkel und Längen der Spulen in dem geneigten Abschnitt F, der in der Umfangsrichtung des Ringkerns 11 an entgegengesetzten Positionen vorgesehen ist, die gleichen.
Wie später beschrieben wird, wird in diesem Ausführungsbeispiel dieser geneigte Abschnitt F ausgebildet, indem die Spule in dem Zustand des elementaren Drahts R gebogen wird, bevor die Isolierschicht Z ausgebildet wird.
Wie in den 3 und 7C gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel die Form der Segmentspule 12 in Draufsicht ringförmig so gekrümmt, dass sie sich entlang des ringförmig im Ringkern 11 angeordneten Schlitzabschnitts 11c erstreckt.
Wie später beschrieben wird, wird in diesem Ausführungsbeispiel die Spule im Zustand des Elementsdrahts R ringförmig gekrümmt ausgebildet, bevor die Isolierschicht Z ausgebildet wird.
Erwünschtermaßen beträgt die in 9A gezeigte Länge P in Längsrichtung des elementaren Draht R ungefähr 2,5 mm bis 5,0 mm und besser noch 3,0 mm bis 4,0 mm. Erwünschtermaßen beträgt die in 9A gezeigte Länge Q in Richtung der kurzen Seite des elementaren Drahts R ungefähr 1,0 mm bis 2,0 mm und besser noch ungefähr 1,5 mm bis 2,0 mm.
Wie in den 9A, 9B und 9C gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel der Aufbau der Isolierschicht Z, die die Segmentspule 12 bildet, zwischen dem geraden Abschnitt C und den Spulenendabschnitten E1 und E2 verschieden.
Genauer gesagt ist die Isolierschicht Z, wie in 9A gezeigt ist, im geraden Abschnitt C durch Bedecken einer Oberfläche des elementaren Drahts R mit nur einer Isoliergrundschicht Z1 ausgebildet.
Im Gegensatz dazu ist die Isolierschicht Z, wie in 9B gezeigt ist, im Spulenendabschnitt E in einem vorgeschriebenen Bereich der Spulenstücke B2 bis B4, die aus linearen Spulen ausgebildet sind, die nicht den vertieften Stufenabschnitt D aufweisen, durch Bedecken der Oberfläche des elementaren Drahts R mit der Isoliergrundschicht Z1 und zudem durch Bedecken einer Oberfläche der Isoliergrundschicht Z1 mit einer zusätzlichen Isolierschicht Z2 ausgebildet.
Und zwar ist die zusätzliche Isolierschicht Z2 in einem vorgeschriebenen Bereich eines schrägen Seitenabschnitts vorgesehen, der nicht gebogen worden ist.
Somit ist in den Spulenstücken B2 bis B4, die schräge Seitenabschnitte verwirklichen, wie sie in 8 gezeigt sind, der dicke Bereich A vorgesehen, der durch Erhöhen einer Dicke der Isolierschicht Z ausgebildet ist.
Der ”vorgeschriebene Bereich” bedeutet hier ”einen Bereich des Spulenendabschnitts E, in dem die benachbarten Segmentspulen 12 verschiedener Phase einander nahe sind, und genauer gesagt einen Bereich, in dem ein Abstand zwischen benachbarten elementaren Drähten R verschiedener Phase in einem Zustand des elementaren Drahts R ungefähr mehrere μm bis mehrere Hundert μm beträgt”.
Wie später beschrieben wird, wird die Isolierschicht Z in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, nachdem durch Biegen des elementaren Drahts R ein Spulenelement B ausgebildet wurde.
8 stellt den dicken Bereich A aus Darstellungsgründen übertrieben dar. Es kann ein beliebiger elementarer Draht R eingesetzt werden, solange er ein normalerweise verwendeter elementarer Draht ist, der eine Spule aus zum Beispiel Kupfer bildet.
Als Material für die Isoliergrundschicht Z1 kann Polyamidimid oder Polyimid eingesetzt werden. Die Dicke der Isoliergrundschicht Z1 sollte sich nur nach einer Bemessungsspannung zwischen den Spulenwicklungen richten. Wenn eine Bemessungsspannung zum Beispiel 500 V beträgt, beträgt die Dicke erwünschtermaßen ungefähr 15 μm bis 30 μm und noch geeigneter etwa 15 μm bis 25 μm. Wenn die Dicke kleiner als 15 μm ist, nimmt die Wahrscheinlichkeit der Verschlechterung einer dünnen Schicht aufgrund einer Teilentladung oder des Auftretens von Stiftlöchern während der Herstellung zu. Wenn die Dicke mehr als 30 μm beträgt, kommt es zu einer Verminderung der Montageleistung aufgrund einer Zunahme der Wärmeerzeugung oder einer Zunahme des Außendurchmessers, die durch eine Verminderung des Füllfaktors im Schlitzabschnitt 11c hervorgerufen wird. Als Ausbildungsverfahren kann das Ziehen durch eine Düse, oder Elektrotauchbeschichten eingesetzt werden. Es ist zu beachten, dass die Isoliergrundschicht Z1 für den geraden Abschnitt C und die Spulenendabschnitte E1 und E2 im gleichen Schritt als Einheit ausgebildet werden kann.
Als Material für die zusätzliche Isolierschicht Z2 kann ein Hochleistungskunststoffmaterial, wie es Polyamidimid oder Polyimid darstellt, oder ein Material verwendet werden, in dem ein anorganischer Füllstoff in technischem Kunststoff eingemischt ist. Als Ausbildungsverfahren kann das Ziehen durch eine Düse, Elektrotauchbeschichten, Pulverbeschichten, Aufkleben eines Bands, Eintauchen, Sprühbeschichten, Umspritzen oder Extrudieren eingesetzt werden.
Da aufgrund des Einflusses durch eine Wechselrichterüberspannung als Spannung zwischen den Motorphasen eine Spitzenspannung aufgebracht wird, die ungefähr zweimal so hoch wie eine Eingangsspannung ist, beträgt die Dicke der zusätzlichen Isolierschicht Z2 zum Beispiel ungefähr 40 μm bis 200 μm und besser noch ungefähr 80 μm bis 120 μm, wenn eine Bemessungsspannung 1000 V beträgt. Wenn die Dicke kleiner als 40 μm ist, verschlechtert sich eine dünne Schicht aufgrund von Teilentladung. Wenn die Dicke mehr als 200 μm beträgt, nimmt eine Abmessung aufgrund der Zunahme des Leiterabstands am Spulenende zu.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird ein schräger Seitenabschnitt einem vorgeschriebenen Biegen entlang der Umfangsfläche des Stators unterzogen. Die Form des vorgeschriebenen Biegens entlang der Umfangsrichtung des Stators ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann ein solches Biegen als Biegen des schrägen Seitenabschnitts an einer oder zwei oder mehr Stelle(n), um im Wesentlichen eine mehreckige Form auszubilden, oder als Verändern einer Mitte eines Krümmungsradius oder einer Krümmung erfolgen.
Wie später beschrieben wird, werden in diesem Ausführungsbeispiel die so aufgebauten Segmentspulen 12 in den Ringkern 11 montiert.
Und zwar wird, wie in 1 auf vereinfachte Weise dargestellt ist, eine vorgeschriebene Anzahl von (vier in diesem Ausführungsbeispiel) Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c aufgenommen sind, an den Anschlussabschnitten T durch Schweißen verbunden, sodass eine erste gewickelte Spule 12a ausgebildet wird, die aus vier Segmentspulen 12 ausgebildet ist. Wie in 1 gezeigt ist, wird die U-Phase auf eine solche Weise ausgebildet, dass die erste gewickelte Spule 12a bis vierte gewickelte Spule 12d, die jeweils aus vier Segmentspulen 12 ausgebildet sind, an den Anschlussabschnitten T in Reihe geschaltet werden und ein Paar der in Reihe geschalteten ersten gewickelten Spule 12a bis vierten gewickelten Spule 12d parallel geschaltet wird. Obwohl dies nicht in Einzelheiten dargestellt ist, werden die V-Phase und die W-Phase ähnlich wie die U-Phase ausgebildet. Wenn die auf diese Weise aufgebauten Segmentspulen 12, die die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase bilden, in den vorgeschriebenen Schlitzabschnitten 11c vorläufig montiert aufgenommen werden, werden die Segmentspulen 12, während sie ausgerichtet angeordnet sind, in den Ringkern 11 montiert.
Der in 3 und teilweise in 5 gezeigte Stator 10 wird wie oben ausgebildet. Der Motor 1 wird ausgebildet, indem dieser Stator 10 mit einem nicht gezeigten Rotor kombiniert wird.
Wie in 1 gezeigt ist, dienen die einen Enden der Segmentspulen 12 (die ersten gewickelten Spulen 12a in diesem Ausführungsbeispiel), die die jeweiligen Phasen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase bilden, als Eingangsanschlüsse 12U, 12V und 12W, die mit dem Hochspannungskabel 6 verbunden werden, und die anderen Enden (die vierten gewickelten Spulen 12d in diesem Ausführungsbeispiel) dienen jeweils als neutrale Punkte 12UN, 12VN und 12WN.
Die Segmentspule 12, der Stator 10 mit den Segmentspulen 12 und der Motor 1 mit dem Stator 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die so aufgebaut sind, erreichen die folgende Wirkung.
Indem als Spule die aus einem rechteckigen Draht ausgebildete Segmentspule 12 eingesetzt wird und indem die Form der Segmentspule 12 in Draufsicht ringförmig gekrümmt wird, können die Spulen leicht in den Schlitzabschnitten 11c des Ringkerns 11 ausgerichtet angeordnet werden. Daher kann ein Vorgang zum Montieren des Stators 10 effizienter sein. Daher können der Stator 10 und der Motor 1 eine hohe Herstellungseffizienz haben.
In dem geraden Abschnitt C wird auf der Oberfläche des elementaren Drahts R nur die Isoliergrundschicht Z1 ausgebildet, und die Dicke der Isolierschicht Z1 wird auf ungefähr 15 μm bis 30 μm eingestellt, wenn eine Bemessungsspannung 500 V beträgt. Somit kann die Segmentspule 12 einen wirksam verbesserten Füllfaktor im Schlitzabschnitt 11c erreichen. Daher können der Stator 10 und der Motor 1 eine hohe Effizienz haben.
In dem Bereich in der Umgebung der Spitze in dem Spulenstück B1, das ein Spulenstück ist, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule versenkt wird, ist der konkav vertiefte Stufenabschnitt D vorgesehen, der derart aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche 11d des Ringkerns 11 angeordnet sind, dass die Neigung auf der Spitzenseite größer ist. Somit kann die Höhe des zum Anschlussabschnitt T entgegengesetzten Spulenendabschnitts E wirksam verringert werden. Daher kann die Größe der Segmentspule 12 reduziert werden und es können die Größe des Stators 10 und des Motors 1 reduziert werden. Indem der Bereich in der Umgebung der Spitze, in dem der vertiefte Stufenabschnitt D vorzusehen ist, so eingestellt wird, dass er in einer Vorderansicht ein Bereich innerhalb eines Bereichs von der Spitze ist, der nicht mehr als 3-mal so groß wie die Länge (Breite) in der Richtung der kurzen Seite der Spule ist, kann die Höhe des Spulenendabschnitts E1 noch effizienter verringert werden.
Indem in benachbarten Segmentspulen 12, die in benachbarten Schlitzabschnitten 11c angeordnet werden, in dem Spulenstück B1, wie in 6B gezeigt ist, genau ein vertiefter Stufenabschnitt D vorgesehen wird, kann ein Spalt L zwischen den Spulenstücken B1, die jeweils den vertieften Stufenabschnitt D aufweisen, größer als ein Spalt J zwischen den Spulenstücken B2 sein, die keinen vertieften Stufenabschnitt D aufweisen. Daher können die benachbarten Segmentspulen 12 auf der Seite des Spulenstücks B wirksam daran gehindert werden, einander nahe zu kommen. Daher kann auf der Seite des Spulenstücks B1 lediglich eine dünne Isolierschicht, die von der Isoliergrundschicht Z1 gebildet wird, wirksam eine Koronaentladung verhindern, die mit einem geringeren Abstand zwischen benachbarten elementaren Drähten R einhergeht, und die mit der Koronaentladung einhergehende Verschlechterung der Isolierschicht Z (der dünnen Isolierschicht) kann wirksam verhindert werden.
Außerdem werden, wenn eine Bemessungsspannung 500 V beträgt, in dem Spulenstück B2 bis Spulenstück B4, die keinen vertieften Stufenabschnitt D aufweisen, in einem vorgeschriebenen Bereich von ihnen auf der Oberfläche des elementaren Drahts R eine Isoliergrundschicht Z mit einer Dicke von ungefähr 15 μm bis 30 μm und auf der Oberfläche der Isoliergrundschicht Z1 zudem eine zusätzliche Isolierschicht Z2 mit einer Dicke von ungefähr 40 μm bis 200 μm ausgebildet, sodass die Segmentspule 12 erzielt werden kann, die dazu imstande ist, in einem Bereich, in dem die benachbarten Segmentspulen 12 einander nahe sind, insbesondere in einem Bereich, in dem aufgrund eines Abstands zwischen den benachbarten elementaren Drähten R, der auf ungefähr mehrere μm bis mehrere 100 μm eingestellt ist, eine Koronaentladung und eine Verschlechterung der Isolierschicht Z wahrscheinlich sind, eine wirksame Verhinderung der Verschlechterung der Isolierschicht Z zu erreichen. Daher können die Segmentspule 12, der Stator 10 und der Motor 1 eine gute Isolierung bewahren.
Die Dicke der Isolierschicht Z kann variieren, wenn die Isolierschicht Z aus der Isoliergrundschicht Z1 und der zusätzlichen Isolierschicht Z2 ausgebildet wird. Genauer gesagt kann die Dicke der Isolierschicht Z in dem geraden Abschnitt C, in dem eine Verbesserung des Füllfaktors gewünscht ist, verringert werden, während die Dicke der Isolierschicht Z in einem Bereich in dem Spulenendabschnitt E, in dem eine Verhinderung der Verschlechterung der Isolierung, die mit der Koronaentladung einhergeht, gewünscht ist, erhöht werden kann. Verglichen mit einem Fall, dass die Isolierschicht Z auf der Oberfläche des elementaren Drahts R in Übereinstimmung mit der Dicke in einem vorgeschriebenen Bereich in dem Spulenendabschnitt E, dessen Dicke groß sein sollte, als Einheit ausgebildet wird, können mit einem solchen Aufbau die Herstellungskosten wirksam unterdrückt werden.
Indem die zusätzliche Isolierschicht Z2 nur in den Spulenstücken B2 bis B4 ausgebildet wird, die aus linearen Spulen ausgebildet sind, die nicht gebogen worden sind, kann die zusätzliche Isolierschicht Z2 leicht und zuverlässig ausgebildet werden und die Segmentspule 12 kann eine hohe Herstellungseffizienz haben. Selbst in einem Fall, dass die zusätzliche Isolierschicht Z2 vorgesehen wird, bevor die Spule gebogen wird, kann wirksam eine Verminderung der Isolierung aufgrund des Risses oder Ablösens der zusätzlichen Isolierschicht Z2 verhindert werden.
Indem, wie in den 7A, 7B und 7C gezeigt ist, an einem Spitzenabschnitt des Spulenendabschnitts E1 auf der Seite, auf der kein Anschlussabschnitt T vorgesehen ist, der gebogene Abschnitt K vorgesehen wird, kann wirksam ein Kontakt mit der benachbarten Segmentspule 12 im benachbarten Schlitzabschnitt 11c verhindert werden, wenn eine Vielzahl von Segmentspulen 12 in den Schlitzabschnitten 11c des Ringkerns 11 ausgerichtet angeordnet wird.
In einem Bereich des Spulenendabschnitts E mit Ausnahme des dicken Bereichs A ist der geneigte Abschnitts F vorgesehen, und ein Neigungswinkel einer Spule im geneigten Abschnitt F der im gleichen Schlitz angeordneten benachbarten Segmentspulen 12 ist auf der Außenumfangsseite größer als auf der Innenumfangsseite des Kerns, und eine Länge der Spule im geneigten Abschnitt F ist auf der Außenumfangsseite länger als auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11. Selbst wenn der Spulenendabschnitt E eine größere Dicke als der gerade Abschnitt C hat, können somit gerade Abschnitte C in den benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordnet sind, im Schlitzabschnitt 11c noch wirksamer einander nahe sind.
Und zwar kann die Beschränkung eines in 8 auf vereinfachte Weise gezeigten Abstands zwischen den benachbarten geraden Abschnitten C in dem Ringkern 11 (im gleichen Schlitzabschnitt, der nicht gezeigt ist) auf die Dicke des dicken Bereichs A im Spulenendabschnitt E verhindert werden. Ungeachtet der Dicke des dicken Bereichs A können daher die benachbarten geraden Abschnitte C im gleichen Schlitzabschnitt 11c einander nahe sein, und es kann noch wirksamer ein hoher Füllfaktor im Schlitzabschnitt 11c erreicht werden.
Wie in 8 gezeigt ist, kann außerhalb des Schlitzabschnitts 11c zwischen den Spulenendabschnitten E der benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt angeordnet sind, wirksam ein Spalt N vorgesehen werden. Daher wird außerhalb des Schlitzabschnitts 11c ein kleiner Spaltabschnitt reduziert, in dem ein Abstand zwischen den Leitern dazu tendiert zuzunehmen oder Elektrolyse dazu tendiert sich zu konzentrieren, und das elektrische Verhältnis kann wirksam gesenkt werden. Somit kann im Spulenendabschnitt E eine Koronaentladung wirksam unterdrückt werden. Daher kann eine Verschlechterung der Isolierschicht Z im Spulenendabschnitt E aufgrund einer Koronaentladung wirksam verhindert werden, und die Segmentspule 12 und der Stator 10 können eine bessere Isolierung bewahren. Daher können die Segmentspule 12, der Stator 10 und der Motor 1 gleichzeitig eine Verbesserung des Füllfaktors im Schlitzabschnitt 11c und eine Verhinderung der Verschlechterung der Isolierschicht Z insbesondere im Spulenendabschnitt E erreichen.
In dem Paar Spulenendabschnitte E1 und E2, die in genau einer Segmentspule 12 vorgesehen sind, ist ein Neigungswinkel einer Spule im geneigten Abschnitt F derart gestaltet, dass ein Neigungswinkel in dem Spulenendabschnitt E2, der den Anschlussabschnitt T aufweist, größer als ein Neigungswinkel in dem Spulenendabschnitt E1 ist, der keinen Anschlussabschnitt T aufweist. Dann kann ein großer Raum für eine Verbindung des Anschlussabschnitts T sichergestellt werden, und die Durchführbarkeit während der Verbindung kann verbessert werden.
Und zwar ist, wie in 12A gezeigt ist, herkömmlicher Weise eine Segmentspule 32 verfügbar gewesen, in der im Spulenendabschnitt E eine Vielzahl von Stufenabschnitten D1 vorgesehen ist.
Eine solche Segmentspule 32 ist insofern vorteilhaft gewesen, als die Höhe des Spulenendabschnitts E verringert werden konnte und somit die Größe der Segmentspule 32 reduziert werden konnte.
Eine solche Segmentspule 32 ist jedoch insofern nachteilig gewesen, als dass der Schritt zum Ausbilden der Vielzahl von Stufenabschnitten D1 kompliziert ist und der Herstellungsprozess nicht effizient sein kann. Da es üblich gewesen ist, die Vielzahl von Stufenabschnitten D1 auszubilden, nachdem auf der Spulenoberfläche eine dünne Isolierschicht ausgebildet worden war, ist eine Verschlechterung der dünnen Isolierschicht wahrscheinlich gewesen. Selbst wenn die dünne Isolierschicht auf der Spulenoberfläche ausgebildet wird, nachdem die Vielzahl von Stufenabschnitten D1 ausgebildet wurde, ist die Behandlung zur Isolierung des Stufenabschnitts schwierig und die Produktivität wäre gering.
Wie in 12B gezeigt ist, ist herkömmlicher Weise eine Segmentspule 42 verfügbar gewesen, die erzielt wird, indem zwei lineare Spulen im Wesentlichen in einer Bergform ausgebildet werden, ohne im Spulenendabschnitt E1 eine Stufe vorzusehen.
Obwohl die Isolierbehandlung in einer solchen Segmentspule 42 einfach gewesen ist, ist im Spulenendabschnitt E mehr toter Raum erzeugt worden, die Höhe des Spulenendabschnitts E1 konnte nicht verringert werden, und die Größe der Segmentspule 42 konnte nicht reduziert werden.
Wie in den 13A und 13B gezeigt ist, haben die bereits beschriebenen herkömmlichen Segmentspulen 32 und 42 infolge der Ausbildung einer Isolierschicht Z mit gleichmäßiger Dicke über die gesamte Oberfläche des elementaren Drahts R in dem geraden Abschnitt C und den Spulenendabschnitten E1 und E2 (nicht gezeigt) im Allgemeinen keine Änderung der Dicke gehabt. Und zwar ist auf der Oberfläche des elementaren Drahts R die Isolierschicht Z gleichmäßiger Dicke in Übereinstimmung mit der Dicke der Spulenendabschnitte E1 und E2 (nicht gezeigt), in denen die Dicke der Isolierschicht dick sein sollte, als Einheit ausgebildet worden, um eine Verschlechterung der Isolierschicht Z zu verhindern, die mit einer Koronaentladung einhergeht.
Da die Dicke der Isolierschicht Z auch in dem geraden Abschnitt C, in dem die Dicke der Isolierschicht Z nicht groß sein muss, groß ist, konnte daher ein Füllfaktor in einem Schlitzabschnitt nicht verbessert werden und die Herstellungskosten konnten nicht unterdrückt werden.
Daher können die Segmentspule 12, der Stator 10 mit den Segmentspulen 12 und der Motor 1 mit dem Stator 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Größenreduktion der Segmentspule 12 realisieren, und die Segmentspule 12, der Stator 10 und der Motor 1 können eine wirksame Verhinderung der Verschlechterung der Isolierschicht Z erreichen. Die Segmentspule 12, der Stator 10 und der Motor 1 können eine wirksame Verbesserung des Füllfaktors im Schlitzabschnitt 11c erreichen.
Unter Bezugnahme auf die 10A bis 10D und 11A bis 11C werden nun ein Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und ein Verfahren zur Herstellung des Stators 10 mit den Segmentspulen 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie in 10A zu erkennen ist, wird zunächst in einem Zustand, dass keine Isolierschicht ausgebildet ist, ein elementarer Draht R angefertigt, der aus einem rechteckigen Draht ausgebildet ist.
Wie in 10B zu erkennen ist, wird der aus einem rechteckigen Draht ausgebildete elementare Draht R dann, indem der elementare Draht R in einem Spulenelementausbildungsschritt mit einem nicht gezeigten Werkzeug im Wesentlichen in einer U-Form gebogen wird, zu einem Spulenelement B gearbeitet, das die Form von etwas bildet, das eine Segmentspule genannt wird.
Genauer gesagt wird, wie in den 11A, 11B und 11C gezeigt ist, in dem Spulenelementausbildungsschritt in einem Spulenstückausbildungsschritt und in einem Stufenabschnittausbildungsschritt ein erstes Presswerkzeug 22a in der Form eines Paars Kreise, das als Presseinrichtung 22 dient, oberhalb des elementaren Drahts R angeordnet, während der elementare Draht R auf einem ersten Fixierstift 21a in Form eines Paars Kreise platziert wird, der als Presseinrichtung 21 dient.
Wie in 11A gezeigt ist, sollte dabei in dem Paar erster Fixierstifte 21a der Durchmesser des ersten Fixierstifts 21a auf der Seite, auf der anschließend der konkav vertiefte Stufenabschnitt D ausgebildet wird (auf der linken Seite in der Zeichnung), kleiner als der Durchmesser des anderen ersten Fixierstifts 21a (auf der rechten Seite in der Zeichnung) sein. Und zwar sollte in dem Spulenstück B1 ein solches Paar Fixierstifte 21a (ein Stiftdurchmesser) eingesetzt werden, dass der Winkel G (in 6A gezeigt), der zwischen dem Spulenstück B1 in dem Bereich in der Umgebung der Spitze und der durch die Spitze des Spulenendabschnitts E1 gehenden horizontalen Linie ausgebildet wird, größer als ein Winkel H (in 6A gezeigt) wird, der zwischen dem Spulenstück B1 mit Ausnahme des Bereichs in der Umgebung der Spitze und der durch die Spitze des Spulenendabschnitts E gehenden horizontalen Linie ausgebildet wird. Außerdem sollte ein solches Paar Fixierstifte 21a (ein Stiftdurchmesser) eingesetzt werden, dass es die Ausbildung eines vertieften Stufenabschnitts D erlaubt, der aus zwei Seiten ausgebildet ist, die, wie in 6A gezeigt ist, nichtparallel zu und unter einem Winkel bezüglich der Endfläche 11d des Ringkerns 11 angeordnet sind.
Wie in 11B gezeigt ist, wird das erste Presswerkzeug 22a derart nach unten bewegt, dass der elementare Draht R gepresst und entlang des ersten Fixierstifts 21a gebogen wird.
Wie in den 11B und 11C gezeigt ist, werden dann ein zweiter Fixierstift 21b in Form eines Paars Kreise und ein zweites Presswerkzeug 22b in der Form eines Paars Kreise verwendet, um den elementaren Draht R erneut zu pressen und zu biegen.
Somit wird, wie in 11C gezeigt ist, ein Spulenendabschnitt E3 ausgebildet, das ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung eines geraden Abschnitts C ausgebildeter Spulenstücke B1 und B2 mit einer dazwischen liegenden Spitze aufweist. Im Spulenstück B1 ist in dem Bereich in der Umgebung der Spitze der konkav vertiefte Stufenabschnitt D ausgebildet, der in Vorderansicht durch Biegen einer Spule einwärts vom Spulenelement B ausgebildet ist und der aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich der Endfläche 11b des Ringkerns 11 angeordnet sind. Und zwar werden die Spulenstücke B1 und B2 bezüglich der Spitze asymmetrisch ausgebildet.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird danach unter Verwendung eines Presswerkzeugs und eines Fixierstifts ein Spulenendabschnitt E4 ausgebildet, der die Spulenstücke B3 und B4 aufweist.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird dann in dem Spulenelementausbildungsschritt in einem Schritt zum Ausbilden eines gebogenen Abschnitts im Spulenendabschnitt E des Spulenelements B am Spitzenabschnitt des Spulenendabschnitts E3 auf der Seite, auf der kein Anschlussabschnitt T vorgesehen ist, unter Verwendung eines Biegewerkzeugs der gebogene Abschnitt K ausgebildet, der in Draufsicht durch Biegen einer Spule radial einwärts von einem Statorkern ausgebildet wird.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird dann in dem Spulenelementausbildungsschritt in einem Schritt zum Ausbilden eines geneigten Bereichs in einem vorgeschriebenen Bereich in den Spulenendabschnitten E3 und E4 des Spulenelements B unter Verwendung eines Biegewerkzeugs der geneigte Abschnitt F ausgebildet, der durch Neigen einer Spule radial auswärts vom Ringkern 11 ausgebildet wird.
In diesem Schritt zum Ausbilden des geneigten Bereichs wird der geneigte Abschnitt F der benachbarten Segmentspulen 12, die anschließend im gleichen Schlitz anzuordnen sind, derart ausgebildet, dass der geneigte Abschnitt F einer Spule, die auf der Außenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet wird, einen größeren Neigungswinkel und eine größere Länge als die Segmentspule 12 hat, die auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet wird.
Außerdem wird der geneigte Abschnitt F derart ausgebildet, dass ein Neigungswinkel einer Spule im geneigten Abschnitt F der zwei (des Paars) Spulenendabschnitte E3 und E4, die in genau einem Spulenelement B enthalten sind, in dem Spulenendabschnitt E4, der den Anschlussabschnitt T aufweist, größer als in dem Spulenendabschnitt E3 ist, der keinen Anschlussabschnitt T aufweist.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird das Spulenelement B dann unter Verwendung eines Werkzeugs in Draufsicht ringförmig gekrümmt, sodass es sich entlang der Form des ringförmig im Stator 10 angeordneten Schlitzabschnitts 11c erstreckt.
Das in 10B gezeigte Spulenelement B wird wie oben angegeben ausgebildet.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird dann in dem Isolierschichtausbildungsschritt in einem Isoliergrundschichtausbildungsschritt im Spulenelement B die gesamte Oberfläche mit Ausnahme von einem Bereich, der als ein Anschlussabschnitt T dienen soll, mit einer isolierenden Substanz in einer gleichmäßigen Dicke bedeckt, um so auf der Oberfläche des Spulenelements B als Einheit eine Isoliergrundschicht Z1 gleichmäßiger Dicke auszubilden. Wenn eine Bemessungsspannung 500 V beträgt, hat die Isoliergrundschicht Z1 dabei erwünschtermaßen eine Dicke von ungefähr 15 μm bis 30 μm und besser noch von ungefähr 15 μm bis 25 μm.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird dann in dem Isolierschichtausbildungsschritt in einem zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt eine zusätzliche Isolierschicht Z2 ausgebildet, indem im Spulenendabschnitt E1 des Spulenelements B ein vorgeschriebener Bereich des Spulenstücks B2 bis Spulenstücks B4 in einer gleichmäßigen Dicke mit der gleichen isolierenden Substanz wie die für die Isoliergrundschicht Z1 bedeckt wird. Auf diese Weise wird somit in einem vorgeschriebenen Bereich des Spulenstücks B2 bis Spulenstücks B4 der dicke Bereich A (nicht gezeigt) ausgebildet.
Wenn eine Bemessungsspannung 1000 V beträgt, hat die zusätzliche Isolierschicht Z2 dabei erwünschtermaßen eine Dicke von ungefähr 40 μm bis 200 μm und besser noch von ungefähr 80 μm bis 120 μm.
Mittels der obigen Schritte wird auf der Oberfläche des Spulenelements B die Isolierschicht Z ausgebildet. Auf diese Weise wird die Segmentspule 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet.
Wie in 10C auf vereinfachte Weise gezeigt ist, werden die Segmentspulen 12, die die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase bilden, dann vorläufig montiert.
Wie in 10D auf vereinfachte Weise gezeigt ist, werden die Segmentspulen 12 dann im vorläufig montierten Zustand in die Schlitzabschnitte 11c des Ringkerns 11 montiert.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, werden dann die Anschlussabschnitte T der Segmentspulen 12, die jeweils die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase bilden und im gleichen Schlitzabschnitt 11c montiert sind, durch Schweißen verbunden, um somit die erste gewickelte Spule 12a bis vierte gewickelte Spule 12d in den jeweiligen Phasen zu bilden.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird dann ein Paar der ersten gewickelten Spule 12a bis vierten gewickelten Spule 12d parallel geschaltet, indem eine Reihe der ersten gewickelten Spule 12a bis vierten gewickelten Spule 12d in jeder Phase mit einer Schaltleitung verbunden wird.
Mittels der obigen Schritte wird der Stator 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet.
Das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und das Verfahren zur Herstellung des Stators 10 mit den Segmentspulen 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung können als solches die folgende Wirkung erreichen.
Indem als Spule die aus einem rechteckigen Draht ausgebildete Segmentspule 12 eingesetzt wird, kann das Verfahren zur Herstellung des Stators 10 einen wirksam verbesserten Füllfaktor im Schlitzabschnitt 11c des Ringkerns 11 erreichen.
Im geraden Abschnitt C ist auf der Oberfläche des elementaren Drahts R nur die Isoliergrundschicht Z1 ausgebildet, und die Isolierschicht Z1 hat eine Dicke von ungefähr 15 μm bis 30 μm, wenn eine Bemessungsspannung 500 V beträgt. Somit kann die Segmentspule 12 einen wirksam verbesserten Füllfaktor im Schlitzabschnitt 11c erreichen. Daher können der Stator 10 und der Motor 1 eine hohe Effizienz haben.
Indem der Isolierschichtausbildungsschritt nach dem Spulenelementausbildungsschritt durchgeführt wird, wird auf die Isolierschicht Z von der Bearbeitung, etwa vom Biegen, keine Spannung aufgebracht. Daher kann eine Verschlechterung der Isolierschicht Z, insbesondere in der Herstellungsphase der Segmentspule 12, wirksam verhindert werden. Daher kann das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 eine gute Isolierung bewahren und eine gute Ausbeute erreichen. Außerdem kann das Verfahren zur Herstellung des Stators 10 eine gute Isolierung bewahren. Da das Bearbeiten des Spulenendabschnitts E erleichtert wird, erlaubt das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und des Stators 10 leicht eine Erhöhung der Anzahl an Wicklungen einer Spule im gleichen Schlitzabschnitt 11c.
In dem Spulenstück B1, das ein Spulenstück ist, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, ist in dem Bereich in der Umgebung der Spitze der konkav vertiefte Stufenabschnitt D vorgesehen, der derart aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich der Endfläche 11d des Ringkerns 11 angeordnet sind, dass die Neigung auf der Spitzenseite größer ist. Somit kann die Höhe des zum Anschlussabschnitt T entgegengesetzten Spitzenendabschnitts E1 wirksam verringert werden. Daher kann das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und des Stators 10 eine Größenreduktion erreichen.
In dem Spulenstück B1 ist der vertiefte Stufenabschnitt D vorgesehen. Wie in 6B gezeigt ist, kann somit in benachbarten Segmentspulen 12, die in benachbarten Spitzabschnitten 11c angeordnet sind, ein Spalt L zwischen den Spulenstücken B1, die jeweils den vertieften Stufenabschnitt D aufweisen, größer als ein Spalt J zwischen den Spulenstücken B2 sein, die keinen vertieften Stufenabschnitt D aufweisen. Daher kann wirksam verhindert werden, dass die nebeneinander liegenden Segmentspulen 12 auf der Seite des Spulenstücks B1 einander nahe sind. Daher kann auf der Seite des Spulenstücks B1 selbst eine dünne Isolierschicht, die nur von der Isoliergrundschicht Z1 gebildet wird, eine wirksame Verhinderung der mit einer Verringerung des Abstands zwischen den nebeneinander liegenden elementaren Drähten R einhergehenden Koronaentladung und der mit der Koronaentladung einhergehenden Verschlechterung der Isolierschicht Z erreicht werden.
Außerdem werden, wenn eine Bemessungsspannung 1000 V beträgt, in einem vorgeschriebenen Bereich der Spulenstücke B2 bis B4, die keinen vertieften Stufenabschnitt D aufweisen, auf der Oberfläche des elementaren Drahts R eine Isoliergrundschicht Z1 mit einer Dicke von ungefähr 15 μm bis 30 μm und auf der Oberfläche der Isoliergrundschicht Z1 zudem eine zusätzliche Isolierschicht Z2 mit einer Dicke von ungefähr 80 μm bis 120 μm ausgebildet. Somit kann die Segmentspule 12 in einem Bereich, in dem die benachbarten Segmentspulen 12 einander nahe sind, genauer gesagt in einem Bereich, in dem es aufgrund eines Abstands zwischen den benachbarten elementaren Drähten R, der auf ungefähr mehrere μm bis mehrere Hundert μm eingestellt ist, eine Koronaentladung und eine Verschlechterung der Isolierschicht Z wahrscheinlich sind, eine wirksame Verhinderung der Verschlechterung der Isolierschicht Z erreichen. Daher kann das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und des Stators 10 eine gute Isolierung bewahren.
Die Dicke der Isolierschicht Z kann durch Ausbilden der Isolierschicht Z aus der Isoliergrundschicht Z1 und der zusätzlichen Isolierschicht Z2 variabel sein. Genauer gesagt kann die Dicke der Isolierschicht Z im geraden Abschnitt C, in dem eine Verbesserung des Füllfaktors erwünscht ist, verringert werden, während die Dicke der Isolierschicht Z in einem Bereich im Spulenendabschnitt E, in dem die Verhinderung einer mit einer Koronaentladung einhergehenden Verschlechterung der Isolierung erwünscht ist, erhöht werden kann. Verglichen mit einem Fall, dass die Isolierschicht Z auf der Oberfläche des elementaren Drahts R in Übereinstimmung mit einer Dicke in einem vorbestimmten Bereich im Spulenendabschnitt E, dessen Dicke groß sein sollte, als Einheit ausgebildet wird, können die Herstellungskosten mit einem solchen Aufbau wirksam unterdrückt werden.
Indem die zusätzliche Isolierschicht Z2 nur in den Spulenstücken B2 bis B4 ausgebildet wird, die aus linearen Spulen ohne vertieften Stufenabschnitt D ausgebildet sind, kann die Ausbildung der zusätzlichen Isolierschicht Z2 erleichtert werden, und das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und des Stators 10 kann eine hohe Herstellungseffizienz haben.
Indem, wie in den 7A, 7B und 7C gezeigt ist, an einem Spitzenabschnitt des Spulenendabschnitts E1 auf der Seite, auf der kein Anschlussabschnitt T vorgesehen ist, der gebogene Abschnitt K vorgesehen wird, kann wirksam ein Kontakt mit der benachbarten Segmentspule 12, die im benachbarten Schlitzabschnitt 11c angeordnet ist, verhindert werden, wenn eine Vielzahl der Segmentspulen 12 in den Schlitzabschnitten 11c des Ringkerns 11 ausgerichtet angeordnet wird.
Außerdem wird in einem Bereich des Spulenendabschnitts E mit Ausnahme des dicken Bereichs A der geneigte Abschnitt F vorgesehen, und ein Neigungswinkel einer Spule im geneigten Abschnitt F in den benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordnet sind, ist auf der Außenumfangsseite größer als auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11, und eine Länge der Spule im geneigten Abschnitt F ist auf der Außenumfangsseite länger als auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11. Selbst wenn der Spulenendabschnitt E eine größere Dicke als der gerade Abschnitt C hat, können somit im Schlitzabschnitt 11c die geraden Abschnitte C in den benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordnet sind, noch wirksamer einander nahe sein.
Und zwar kann eine Beschränkung eines in 8 auf vereinfachte Weise gezeigten Abstands zwischen den benachbarten geraden Abschnitten C im Stator 10 (im gleichen Schlitzabschnitt, der nicht gezeigt ist) auf die Dicke des dicken Bereichs A in den Spulenendabschnitten E1 und E2 verhindert werden. Ungeachtet der Dicke des dicken Bereichs A können daher die benachbarten geraden Abschnitte C im gleichen Schlitzabschnitt 11c einander nahe sein, und es kann noch wirksamer ein hoher Füllfaktor im Schlitzabschnitt 11c erreicht werden.
Wie in 8 gezeigt ist, kann außerhalb des Schlitzabschnitts 11c zwischen den Spulenendabschnitten E1, E2 (nicht gezeigt) der benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordnet sind, wirksam ein Spalt N vorgesehen werden. Daher verringert sich außerhalb des Schlitzabschnitts 11c ein kleiner Spaltabschnitt, in dem ein Abstand zwischen Leitern dazu tendiert zuzunehmen und eine Elektrolyse dazu tendiert sich zu konzentrieren, und eine Dielektrizitätskonstante kann wirksam gesenkt werden. Somit kann eine Koronaentladung in den Spulenendabschnitten E1 und E2 (nicht gezeigt) wirksam unterdrückt werden. Daher kann eine Verschlechterung der Isolierschicht Z im Spulenendabschnitt E aufgrund der Koronaentladung wirksam verhindert werden, und das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und des Stators 10 kann eine bessere Isolierung bewahren. Daher kann das Verfahren zur Herstellung der Segmentspule 12 und des Stators 10 gleichzeitig eine Verbesserung des Füllfaktors im Schlitzabschnitt 11c und eine Verhinderung der Verschlechterung der Isolierschicht Z insbesondere im Spulenendabschnitt E erreichen.
In den zwei (dem Paar) Spulenendabschnitten E1 und E2, die in genau einer Segmentspule 12 vorgesehen sind, ist ein Neigungswinkel einer Spule im geneigten Abschnitt F derart gestaltet, dass ein Neigungswinkel im Spulenendabschnitt E2, der den Anschlussabschnitt T aufweist, größer als ein Neigungswinkel im Spulenendabschnitt E1 ist, der keinen Anschlussabschnitt T aufweist. Dann kann ein großer Raum für die Verbindung des Anschlussabschnitts T sichergestellt werden und die Durchführbarkeit während des Verbindens kann verbessert werden.
Obwohl die Isoliergrundschicht Z1 und die zusätzliche Isolierschicht Z2 in diesem Ausführungsbeispiel aus der gleichen isolierenden Substanz ausgebildet werden, ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt, und die Isoliergrundschicht Z1 und die zusätzliche Isolierschicht Z2 können aus verschiedenen isolierenden Substanzen ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die Isoliergrundschicht Z1 aus einer isolierenden Substanz ausgebildet werden, die preiswerter als die zusätzliche Isolierschicht Z2 ist. Somit kann die Segmentspule 12 weiter unterdrückte Herstellungskosten erreichen.
Wie in 9B gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel die zusätzliche Isolierschicht Z2 zwar in einem vorgeschriebenen Bereich der Segmentspule 12 um den gesamten Umfang der Segmentspule 12 herum vorgesehen, doch ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt, und die zusätzliche Isolierschicht Z2 kann auch nur auf einem Teil des Außenumfangs der Segmentspule 12 vorgesehen werden, solange die zusätzliche Isolierschicht Z2 in einem Bereich eines Paars Spulenendabschnitte E1 und E2, in dem die benachbarten Spulen 12 einander nahe sind, insbesondere in einem Abschnitt, in dem ein Abstand zwischen dem benachbarten elementaren Drähten R im Zustand des elementaren Drahts R ungefähr mehrere μm bis mehrere Hundert μm beträgt, vorgesehen wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die zusätzliche Isolierschicht Z2 zwar nur in den aus den linearen Spulen ausgebildeten Spulenstücken B2 bis B4 vorgesehen, wovon das Spulenstück B1, das den vertieften Stufenabschnitt D aufweist, ausgenommen ist, doch ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt, und die Position, an der die zusätzliche Isolierschicht Z2 vorgesehen werden soll, kann passend in Übereinstimmung mit einem Bereich geändert werden, in dem benachbarte Segmentspulen 12 verschiedener Phase einander nahe sind.
Es ist zu beachten, dass die zusätzliche Isolierschicht Z2 erwünschtermaßen in einem schrägen Seitenabschnitt mit Ausnahme von einem Abschnitt in der Umgebung des Spitzenabschnitts der Bergform und den Abschnitten in der Umgebung der gegenüberliegenden Bergfußabschnitte und/oder in dem vom Schlitz ausgehenden geraden Abschnitt vorgesehen wird. Im Einzelnen wird sie erwünschtermaßen in den Spulenstücken B2 bis B4, die den schrägen Seitenabschnitt darstellen, und/oder in dem geraden Abschnitt, der vom Schlitzabschnitt 11c ausgeht, vorgesehen.
Und zwar wird die zusätzliche Isolierschicht Z2 vorzugsweise in einem vorgeschriebenen Bereich eines Abschnitts, der nicht gebogen worden ist, oder eines Abschnitts, der mit einem großen Krümmungsradius gebogen ist, vorgesehen, um einen Riss oder ein Ablösen in der zusätzlichen Isolierschicht Z2 zu verhindern.
In einem Fall, dass die Spulenendabschnitte E1 und E2 in einer Bergform ausgebildet werden, werden zum Beispiel drei seitlich gebogene Abschnitte, die eine Bergform bilden, ein seitlich gebogener Abschnitt, der den in der Umgebung des Spitzenabschnitts der Bergform vorgesehenen Stufenabschnitt D bildet, und senkrecht gebogene Abschnitte in der Nähe der Bergfußabschnitte der Bergform (untere gebogene Abschnitte in den geneigten Abschnitten F), die einen Übergang von den schrägen Seitenabschnitten der Bergform (Spulenstücken B1 bis B4) zu den im Schlitzabschnitt 11c aufgenommenen geraden Abschnitten C darstellen, mit einem Krümmungsradius gebogen, der 0,5- bis 3-mal so groß wie der für eine lange Seite in einem rechtwinkligen Querschnitt jeder Spule ist. Die schrägen Seitenabschnitte (Abschnitte in den Spulenstücken B1 bis B4) mit Ausnahme der gebogenen Abschnitte werden einem senkrechten Biegen mit einem Krümmungsradius unterzogen, der 20- bis 60-mal so groß wie der für eine lange Seite im rechtwinkligen Querschnitt jeder Spule ist. Daher wird die zusätzliche Isolierschicht Z2 erwünschtermaßen in den die schrägen Seitenabschnitte darstellenden Spulenstücken B2 bis B4 mit Ausnahme des Abschnitts in der Umgebung des Spitzenabschnitts der Bergform und der Abschnitte in der Umgebung der gegenüberliegenden Bergfußabschnitte und/oder in dem vom Schlitzabschnitt 11c ausgehenden geraden Abschnitt ausgebildet.
Die zusätzliche Isolierschicht Z2 kann somit leicht und zuverlässig ausgebildet werden, und eine Verminderung der Isolierung aufgrund eines Risses oder Ablösens der zusätzlichen Isolierschicht Z2 kann wirksam verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass ”seitliches Biegen” hier ein solches Biegen wie ein Biegen einer kurzen Seite in einem rechtwinkligen Querschnitt einer Spule bedeutet und ”senkrechtes Biegen” ein solches Biegen wie ein Biegen einer langen Seite in einem rechtwinkligen Querschnitt einer Spule bedeutet.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die geneigten Abschnitte F zwar an den jeweiligen in der Umfangsrichtung des Ringkerns 11 entgegengesetzten Positionen in den zwei (dem Paar) Spulenendabschnitten E1, E2 vorgesehen, doch ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt. Die vier geneigten Abschnitte F, die in genau einer Segmentspule 12 ausgebildet sind, haben zwar in diesem Ausführungsbeispiel den gleichen Neigungswinkel und die gleiche Länge der Segmentspule 12, doch ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt, und der Neigungswinkel und die Länge der Segmentspule 12 können auch verschieden sein.
Es ist zu beachten, dass beim Ausbilden des Stators 10 ein Neigungswinkel einer Spule im geneigten Abschnitt F in den benachbarten Segmentspulen 12, die im gleichen Schlitzabschnitt 11c angeordnet sind, derart gestaltet sein sollte, dass ein Neigungswinkel der Segmentspule 12, die auf der Außenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist, größer als ein Neigungswinkel der Segmentspule 12 ist, die auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist, und dass die Länge des geneigten Abschnitts F derart gestaltet sein sollte, dass eine Länge der Segmentspule 12, die auf der Außenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist, länger als eine Länge der Segmentspule 12 ist, die auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 11 angeordnet ist.
Der Spulenendabschnitt E kann ohne den geneigten Abschnitt F vorgesehen werden.
Die Anzahl der Segmentspulen 12, die die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase bilden, die Form der Segmentspule 12, die Position, an der der dicke Bereich A ausgebildet ist, die Form des Ringkerns 11 oder die Form des Motors 1 ist nicht auf die des Ausführungsbeispiels beschränkt und kann passend geändert werden.
Der vertiefte Stufenabschnitt D wird in diesem Ausführungsbeispiel zwar nur in dem Spulenendabschnitt E1 auf der Seite ausgebildet, auf der kein Anschlussabschnitt T vorgesehen ist, doch ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt, und der vertiefte Stufenabschnitt D kann auch in dem Spulenendabschnitt E2 auf der Seite vorgesehen werden, auf der der Anschlussabschnitt T vorgesehen ist.
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt der Isolierschichtausbildungsschritt zwar nach dem Spulenelementausbildungsschritt, doch ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt. Zum Beispiel wird der elementare Draht R angefertigt, anfangs wird der Isoliergrundschichtausbildungsschritt durchgeführt, danach wird der Spulenelementausbildungsschritt durchgeführt, und der zusätzliche Isolierschichtausbildungsschritt kann weiter anschließend durchgeführt werden. Somit kann ein Isoliermaterial gewählt werden, das ein gutes Gleichgewicht zwischen Isoliervermögen und Kosten bietet.
Unter Bezugnahme auf die 14 bis 18 wird nun eine Segmentspule gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Da die Segmentspule gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Ausnahme vom Aufbau einer unten beschriebenen zusätzlichen Isolierschicht einen ähnlichen Aufbau wie die bereits beschriebene Segmentspule hat, erfolgt keine ausführliche Beschreibung des Grundaufbaus der Segmentspule.
Wie in 14 gezeigt ist, ist eine Segmentspule 201 repräsentativer Form, die an jedem Schlitzabschnitt 11c des in 3 gezeigten Stators 10 angebracht wird, im Wesentlichen in einer achteckigen Form ausgebildet, die ein Paar gerader Abschnitte C, die im Schlitzabschnitt 11c aufgenommen werden, und ein Paar Spulenendabschnitte E1 und E2 aufweist, die von entgegengesetzten Endabschnitten in Axialrichtung des Schlitzabschnitts 11c ausgehen und eine Bergform haben. Im Spulenendabschnitt E2 werden benachbarte Segmentspulen, die am gleichen Schlitzabschnitt 11c angebracht werden, verbunden, und außerdem erfolgt eine Verbindung mit einer Segmentspule, die in einem anderen Schlitz angebracht wird. Zur Verbindung mit einer Segmentspule, die in einem anderen Schlitz angebracht wird, werden Segmentspulen, die in Radialrichtung des Stators am weitesten innen und am weitesten außen angebracht werden, in Übereinstimmung mit einem Verbindungsmuster mit Spulenendabschnitten in einer Vielzahl von Formen versehen. Die Beschreibung unten erfolgt für die Segmentspule 201 mit der in 14 gezeigten Form, um das Verständnis zu erleichtern.
Ein Endabschnitt E1 ist in einer Bergform ausgebildet, die auf eine überbrückende Weise ein Paar gerader Abschnitte C verbindet, die im vorgeschriebenen Schlitzabschnitt 11c aufgenommen werden. Der andere Spulenendabschnitt E2 ist mit Anschlussabschnitten 205a und 205b zur Verbindung mit einer Segmentspule versehen, die im Schlitzabschnitt 11c daneben aufgenommen wird, und in Zusammenarbeit mit einem Spulenendabschnitt einer verbundenen Segmentspule wird eine Bergform ausgebildet.
Wie in den 15 und 17 gezeigt ist, ist in den Segmentspulen 201A bis 201E mit Ausnahme von Anschlussabschnitten 205a und 205b eines leitenden elementaren Drahts 206 mit einem rechteckigen Querschnitt um den gesamten Außenumfang herum eine Isoliergrundschicht 207 ausgebildet. Die Isoliergrundschicht 207 ist unter Verwendung eines biegefesten Materials wie Polyimid über den gesamten Außendurchmesser eines Spulenmaterials 206 in einer gleichmäßigen Dicke von 5 bis 25 μm ausgebildet.
Wie in 14 gezeigt ist, sind in der Segmentspule 201 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in genau einem schrägen Seitenabschnitt 210a, 211a des in der Bergform ausgebildeten Spulenendabschnitts E1, E2 zusätzliche Isolierschichten 212a, 212b, 212c, 212d, 214a, 214b, 214c und 214d ausgebildet. Es ist zu beachten, dass ein schräger Seitenabschnitt, in dem eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen werden soll, die schrägen Seitenabschnitte 210b und 211b auf der gegenüberliegenden Seite sein kann. Eine zusätzliche Isolierschicht kann in den oberen und unteren Spulenendabschnitten E1 und E2 in verschiedenen schrägen Seitenabschnitten vorgesehen werden. Es ist zu beachten, dass eine zusätzliche Isolierschicht in genau einem Spulenendabschnitt in einem schrägen Seitenabschnitt auf der gleichen Seite jeder Segmentspule vorgesehen wird.
Wie in 17 gezeigt ist, sind die zusätzlichen Isolierschichten 212a, 212b, 212c, 212d, 214a, 214b, 214c und 214d gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, indem auf einer Isoliergrundschicht 207 um den gesamten Umfang mit einer vorbestimmten Breite in einer vorgeschriebenen Dicke im Stapel ein isolierendes Polyamidimid-Harzanstrichmaterial aufgebracht wird. Die Dicke der zusätzlichen Isolierschichten 212a, 212b, 212c, 212d, 214a, 214b, 214c und 214d ist zwar nicht besonders beschränkt, doch kann diese abhängig von einer Spannungsdifferenz zwischen einander zugewandten Segmentspulen in einer Dicke von 50 bis 200 μm ausgebildet werden.
Unter den Spulen, die die Phasen eines dreiphasigen Wechselstrommotors bilden, sind in diesem Ausführungsbeispiel vier Spulen in einem Zustand angeordnet, dass sich die in der Bergform vorliegenden schrägen Seitenabschnitte 210a und 210b in dem Spulenendabschnitt E1 der Segmentspulen 201A bis 201E einschließlich der Segmentspulen, die auf der radial am weitesten inneren Seite und der auf der radial am weitesten äußeren Seite des in 3 gezeigten Stators 10 angeordnet sind, berühren oder ihnen nahe sind.
15 ist eine Vorderansicht, die schematisch auseinandergezogen genau eine Segmentspule 201A und Segmentspulen 201B, 201C, 201D und 201E darstellt, die dem einen schrägen Seitenabschnitt 210a dieser Segmentspule 201A zugewandt sind.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind die jeweiligen rechten schrägen Seitenabschnitte 210b der vier benachbarten Segmentspulen 201B, 201C, 201D und 201E dem in der Figur linken schrägen Seitenabschnitt 210a der einen Segmentspule 201A zugewandt, wobei sie ihn in vorgeschriebenen Abständen kreuzen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind in dem linken schrägen Seitenabschnitt 210a der einen Segmentspule 201A in einem Abschnitt, dem die anderen Segmentspulen 201B, 201C, 201D und 201E zugewandt sind, die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d ausgebildet.
16 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 15. Wie in 16 gezeigt ist, sind die zusätzlichen Isolierschichten 212a, 212b, 212c und 212d in diesem Ausführungsbeispiel in dem linken schrägen Seitenabschnitt 210a des in der Bergform vorliegenden Spulenendabschnitts E1, E2 jeder Segmentspule vorgesehen. Die zusätzlichen Isolierschichten 212a, 212b, 212c und 212d vergrößern einen Spalt zu den zugewandten Segmentspulen 201B, 201C, 201D und 201E, sodass eine Teilentladung zwischen den einander im Spulenendabschnitt E1 zugewandten Segmentspulen verhindert werden kann.
Darüber hinaus sind die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d nur in der Segmentspule 201A auf genau einer Stirnseite vorgesehen. Daher kann in einer gesamten, einen Stator bildenden Spule ein Bereich, in dem die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d vorgesehen sind, klein sein. Eine Teilentladung kann wirksam verhindert werden, und ein Material, das zum Vorsehen der zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d benötigt wird, kann verringert werden, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden. Außerdem kann auch das Gewicht eines Motors reduziert werden.
Da in einem Abschnitt, der im Schlitzabschnitt 11c aufgenommen wird, keine zusätzliche Isolierschicht ausgebildet ist, kann eine große Querschnittsfläche eines Leiters im Schlitzabschnitt 11c eingestellt werden. Daher kann ein Füllfaktor im Schlitzabschnitt 11c verbessert werden, und die Effizienz eines Motors kann gesteigert werden.
In den Segmentspulen 201B und 201E, die jeweils auf der radial äußersten Seite und auf der radial innersten Seite des Stators angeordnet sind, ist eine benachbarte Segmentspule nur auf genau einer Seite in der Radialrichtung angeordnet und mit einer Segmentspule der gleichen Phase gekoppelt, die an einem anderen Schlitz angebracht ist. Abhängig von der Gestaltung ist daher ein Abschnitt, der einer benachbarten Segmentspule zugewandt sein soll, verschieden. Daher sollte abhängig vom Aufbau der Segmentspule im Stator 10 eine zusätzliche Isolierschicht nur in einem Abschnitt vorgesehen werden, der einer anderen Segmentspule zugewandt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die zusätzlichen Isolierschichten zwar in den Spulenendabschnitten E1 und E2 unter allen zugewandten Segmentspulen vorgesehen, doch können die zusätzlichen Isolierschichten auch nur in einem Abschnitt vorgesehen werden, in dem zu verschiedenen Phasen gehörige Segmentspulen mit großer Spannungsdifferenz einander zugewandt sind. Somit kann ein Bereich, in dem eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen wird, weiter reduziert werden. Da zwischen den zu verschiedenen Phasen gehörigen Segmentspulen, zwischen denen eine Teilentladung wahrscheinlich ist, eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen wird, kann die Teilentladung wirksamer verhindert werden.
Die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d sind zwar in dem in 17 gezeigten Ausführungsbeispiel so vorgesehen, dass sie einen Umfang der einen Segmentspule 201A mit einer vorgeschriebenen Breite umgeben, doch können sie nur in einer Oberfläche vorgesehen werden, in der die anderen Segmentspulen 201B bis 201E der Segmentspule 201A zugewandt sind. Wie in 18 gezeigt ist, kann in der einen Segmentspule 201A zum Beispiel eine zusätzliche Isolierschicht 112a nur in radial inneren und äußeren Oberflächen des Stators 10 ausgebildet werden, in der der Segmentspule 201A die anderen Segmentspulen 201B bis 201E zugewandt sind. Wird dieser Aufbau eingesetzt, kann ein Bereich, in dem eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen werden soll, weiter reduziert werden.
Die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d werden in diesem Ausführungsbeispiel zwar aus einem isolierenden Harzanstrichmaterial ausgebildet, doch ist eine Beschränkung darauf nicht beabsichtigt. Zum Beispiel können die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d aus einem isolierenden Harzschlauchmaterial ausgebildet sein. Zum Beispiel kann als das isolierende Schlauchmaterial ein Schrumpfschlauchmaterial eingesetzt werden, etwa ein isolierendes Harzschlauchmaterial (Markenname: Sumitube), das von Sumitomo Electric Industries, Ltd. hergestellt wird.
Alternativ können die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d aus einem isolierenden Harzbandmaterial ausgebildet werden. Zum Beispiel kann ein isolierendes Harzbandmaterial (Markenname: Kapton-Band) eingesetzt werden, das von Permacel hergestellt wird.
Das Gebiet, in dem keine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen wird, ist auch nicht besonders beschränkt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die zusätzlichen Isolierschichten 212a bis 212d zwar in einem Abschnitt in dem einen schrägen Seitenabschnitt 210a der einen Segmentspule 201A ausgebildet, dem die anderen Segmentspulen 201B bis 201D zugewandt sind, doch können sie auch in dem gesamten einen schrägen Seitenabschnitt 210a ausgebildet werden.
Jede der Segmentspulen 201A bis 201E wird ausgebildet, indem zuvor ein Leiter mit einer großen Querschnittsfläche gebogen wird. Wenn vor dem Biegen an einer Biegestelle eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen wird, tritt in der zusätzlichen Isolierschicht ein Riss oder Ablösen auf und die Isolierung kann abnehmen. Auch nach dem Biegen kann es schwierig sein, an einer gebogenen Stelle eine zusätzliche Isolierschicht vorzusehen. Es ist zum Beispiel schwierig, in einem gebogenen Abschnitt eine zusätzliche Isolierschicht unter Verwendung eines Bandmaterials oder eines Schlauchmaterials auszubilden. Beim Ausbilden einer zusätzlichen Isolierschicht aus einem dünnen Schichtmaterial oder einem Schlauchmaterial wird eine zusätzliche Isolierschicht vorzugsweise in einem Abschnitt vorgesehen, der nicht gebogen ist.
Unter Bezugnahme auf die 19 bis 21 wird nun eine Segmentspule gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Da die Segmentspule gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Ausnahme des Aufbaus einer Isolierschicht und einer unten beschriebenen halbleitenden Schicht einen ähnlichen Aufbau wie die bereits beschriebene Segmentspule hat, erfolgt keine ausführliche Beschreibung des Grundaufbaus der Segmentspule.
Wie in 19 gezeigt ist, ist in den Segmentspulen 304 und 305 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf einer Außenumfangsfläche eines leitenden elementaren Drahts 308 mit einem rechteckigen Querschnitt eine Isolierschicht 309 vorgesehen.
Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel in einem vorgeschriebenen, vom Schlitzabschnitt 11c ausgehenden Bereich der Spulenendabschnitte E1 und E2 der mit der Isolierschicht 309 versehenen Segmentspulen 304 und 305 eine halbleitende Schicht 306 vorgesehen, und die halbleitenden Schichten 306 und 306 der in der Nähe angeordneten und zu verschiedenen Phasen gehörigen Segmentspulen 304 und 305 befinden sich an mindestens einem Punkt P in Kontakt.
Wie in 21 gezeigt ist, ist die halbleitende Schicht 306 in entgegengesetzten Richtungen entlang einer Axiallinie einer Segmentspule zumindest in einem Bereich, der nicht kleiner als die größte Querschnittsbreite der Segmentspule ist, vorgesehen, wobei ein Kontaktpunkt als die Mitte definiert wird. In dem Fall, dass eine Spule mit einem rechteckigen Querschnitt eingesetzt wird, ist die halbleitende Schicht 306 zum Beispiel vorzugsweise in einem Bereich vorgesehen, der nicht kürzer als die Länge einer diagonalen Linie des rechteckigen Querschnitts ist, wobei der obige Kontaktpunkt als die Mitte definiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die halbleitende Schicht 306 in einem Gebiet vorgesehen, das nicht kleiner als die größte Querschnittsbreite der Segmentspule und nicht größer als 100 mm ist. Die Dicke der halbleitenden Schicht 306 ist nicht besonders beschränkt, und die halbleitende Schicht 306 kann zum Beispiel in einer Dicke von 5 bis 100 μm ausgebildet werden.
Wie in 20 gezeigt ist, ist der spezifische Oberflächenwiderstand der halbleitenden Schicht 306 auf 1 × 10³ bis 1 × 10⁹ Ω/☐ eingestellt, und auf einem Gebiet von 200 mm wird ein Schrumpfschlauch angebracht, in dem ein leitendes Material mit einem Harz auf Fluorbasis, etwa mit PFA oder FEP, vermengt ist, wobei der obige Kontaktpunkt V als die Mitte definiert wird. Es kann ein Bandmaterial mit Halbleitereigenschaft wie ein Kapton-Klebeband (eingetragener Markenname von DuPont USA) oder ein Aramidvlies (Nikkan Industries Co., Ltd., #5183, 65 μm) eingesetzt werden.
Wie in 20 gezeigt ist, kann eine Teilentladungseinsetzspannung auf 1000 V oder mehr erhöht werden, da die halbleitende Schicht 306 einen Oberflächenwiderstand von 1 × 10³ bis 1 × 10⁹ Ω/☐ hat. In diesem Ausführungsbeispiel liegen sich die halbleitenden Schichten 306 und 306 der Segmentspulen 304 und 305 in einem sich in jeder entgegengesetzten Richtung erstreckenden Gebiet von 100 mm gegenüber, wobei der Kontaktpunkt V dazwischen liegt, und eine Teilentladungsstartspannung über diese halbleitenden Schichten 306 und 306 hinweg ist auf 1000 V oder mehr eingestellt. Daher kann in der Nähe des Kontaktpunkts V ein Teilentladungsverhinderungseffekt erzielt werden.
In einem Fall, dass eine halbleitende Schicht in einem Bereich von 200 mm oder mehr vorgesehen wird, wird der Kontaktpunkt V vorzugsweise alle 200 mm eingestellt, um eine zuverlässige Wirkung zu erreichen. Indem die halbleitende Schicht 306 wie oben eingestellt wird, kann eine Teilentladungseinsetzspannung über die Segmentspulen 304 und 305, die in diesem Bereich einander nahe sind, auf 1000 V oder mehr angehoben werden.
Die halbleitende Schicht 306 kann verglichen mit einer herkömmlichen Isolierschicht, die zur Verhinderung einer Teilentladung vorgesehen wird, sehr dünn eingestellt werden. Daher kann eine Teilentladung wirksam ohne eine Erhöhung des Gewichts oder der Kosten eines Stators verhindert werden.
Unter Bezugnahme auf die 22 bis 26 wird nun eine Segmentspule gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Da die Segmentspule gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Ausnahme des Aufbaus eines unten beschriebenen farbigen Identifizierungsabschnitts einen ähnlichen Aufbau wie die bereits beschriebene Segmentspule hat, erfolgt keine ausführliche Beschreibung des Grundaufbaus der Segmentspule.
Wie in 22 gezeigt ist, sind erste farbige Identifizierungsabschnitte 451b, 452a, 452b, 453a, 453b, 454a, 454b und 455a vorgesehen, die eine Identifizierung der Anschlussabschnitte 505a und 505b einer Reihe verbundener Segmentspulen A10 bis A50 erlauben. In den Segmentspulen A20 bis A40, die sich in einem mittleren Abschnitt befinden, sind die in 24 gezeigten geraden Abschnitte C grundsätzlich am gleichen Schlitz angebracht. Zumindest eine der auf der radial innersten Seite des Stators angeordneten Segmentspule A10 und der auf der radial äußersten Seite des Stators angeordneten Segmentspule A50 ist mit einem Spulenendabschnitt verbunden, der von einem geraden Abschnitt ausgeht, der an einem anderen Schlitz angebracht ist.
Die ersten farbigen Identifizierungsabschnitte 451b, 452a, 452b, 453a, 453b, 454a, 454b und 455a gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden ausgebildet, indem die Spulenendflächen der Anschlussabschnitte 505a und 505b der Segmentspulen A10 bis A50 flach ausgebildet werden und auf diese flachen Oberflächen Farbanstriche aufgebracht werden.
Die farbigen Identifizierungsabschnitte 451b, 452a, 452b, 453a, 453b, 454a, 454b und 455a werden erzielt, indem auf Anschlussabschnitte, die miteinander verbunden werden, ein Anstrich der gleichen Farbe aufgebracht wird. In diesem Ausführungsbeispiel hat das gleiche Muster die gleiche Farbe. Und zwar haben, wie in 22 gezeigt ist, der in der Segmentspule A20 ausgebildete farbige Identifizierungsabschnitt 452b und der in der Segmentspule A30 ausgebildete farbige Identifizierungsabschnitt 453a die gleiche Farbe. Entsprechend haben, wie in 22 gezeigt ist, der farbige Identifizierungsabschnitt 451b und der farbige Identifizierungsabschnitt 452a, der farbige Identifizierungsabschnitt 453b und der farbige Identifizierungsabschnitt 454a sowie der farbige Identifizierungsabschnitt 454b und der farbige Identifizierungsabschnitt 455a jeweils eine verschiedene Farbe für jeden Satz. Indem die Anschlussabschnitte, die den farbigen Identifizierungsabschnitt in der gleichen Farbe ausgebildet haben, durch Schweißen oder Ultraschall verbunden werden, wird daher eine Vielzahl von zur gleichen Phase gehörigen Segmentspulen A10 bis A50 verbunden, um dadurch eine Reihe von Spulen auszubilden.
Die Endflächen der Anschlussabschnitte 505a und 505b der Segmentspulen sind Stellen, die zuverlässig optisch von außerhalb des Stators erkennbar sind. Indem auf einer Spulenendfläche ein erster farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen wird, kann ein Verbindungsvorgang unter zuverlässiger Identifizierung der Anschlussabschnitte 505a und 505b der miteinander zu verbindenden Segmentspulen erfolgen.
Da die farbigen Identifizierungsabschnitte der miteinander verbundenen Segmentspulen die gleiche Farbe haben, kann auch automatisch festgestellt werden, ob die Segmentspulen der gleichen Farbe miteinander verbunden sind oder nicht, indem die Endflächen der Anschlussabschnitte nach der Verbindung mit einem Bilderkennungsgerät betrachtet werden. Daher kann nicht nur ein Vorgang zur Montage eines Stators, sondern auch ein Überprüfungsvorgang äußerst effizient durchgeführt werden.
Die Technik zum Ausbilden eines farbigen Identifizierungsabschnitts ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel können die farbigen Identifizierungsabschnitte 451b, 452a, 452b, 453a, 453b, 454a, 454b und 455a durch Aufbringen von Farbanstrichen ausgebildet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel sind in genau einem schrägen Seitenabschnitt des Spulenendabschnitts E2 jeder Segmentspule A10 bis A50 zweite farbige Identifizierungsabschnitte 465A1, 465B1, 465C1, 465D1 zum Identifizieren einer Segmentspule vorgesehen, die in jedem Schlitzabschnitt 11c montiert wird. Die zweiten farbigen Identifizierungsabschnitte 465A1, 465B1, 465C1 und 465D1 werden erzielt, indem bei den Segmentspulen A10 bis A40, die im gleichen Schlitz aufgenommen werden, farbige Schichten mit der gleichen Farbe vorgesehen werden.
Indem die zweiten farbigen Identifizierungsabschnitte 465A1, 465B1, 465C1 und 465D1 vorgesehen werden, kann eine vorgeschriebene Segmentspule leicht an einem vorgeschriebenen Schlitz angebracht werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in 24 gezeigt ist, ein zweiter farbiger Identifizierungsabschnitt 570 zur Anordnungsidentifizierung vorgesehen, der die Identifizierung einer Anordnungsreihenfolge der Segmentspulen erlaubt, die im gleichen Schlitz aufgenommen werden.
Der zweite farbige Identifizierungsabschnitt 570 zur Anordnungsidentifizierung ist in dem Spulenendabschnitt E1, der zum Spulenendabschnitt E2 entgegengesetzt ist, in dem der farbige Identifizierungsabschnitt 465A1, 465B1, 465C1, 465D1 zur Schlitzidentifizierung vorgesehen ist, unabhängig vorgesehen. Der zweite Farbidentifizierungsabschnitt 570 zur Anordnungsidentifizierung kann zum Beispiel ausgebildet werden, indem in Übereinstimmung mit der Anordnungsreihenfolge eine Färbung der gleichen Farbe und verschiedener Dichte vorgesehen wird. In Segmentspulen, die am gleichen Schlitz angebracht werden, können abwechselnd farbige Identifizierungsabschnitte verschiedener Farbe auftauchen.
Indem der zweite farbige Identifizierungsabschnitt 570 zur Anordnungsidentifizierung vorgesehen wird, kann eine Montage unter leichter Identifizierung der Reihenfolge der Montage (Anordnung) der Segmentspulen, die in jeden Schlitz montiert werden, erfolgen.
Der Aufbau und die Form der zweiten farbigen Identifizierungsabschnitte 465A1, 465B1, 465C1 und 465D1 sind nicht besonders beschränkt. Wie in 26 gezeigt ist, kann der zweite farbige Identifizierungsabschnitt 465A1 zum Beispiel ähnlich wie der erste farbige Identifizierungsabschnitt ausgebildet werden, indem auf einer Isolierschicht 408, die in einem elementaren Draht 407 vorgesehen ist, auf einen vorgeschriebenen Bereich ein Aufstrich mit einer entsprechenden Farbe aufgebracht wird.
Der zweite farbige Identifizierungsabschnitt kann erzielt werden, indem an einem vorbestimmten Bereich in einer Segmentspule ein Farbbandmaterial aufgeklebt oder ein Farbschlauchmaterial angebracht wird. Als das Farbbandmaterial kann zum Beispiel ein isolierendes Harzbandmaterial (Markenname: Kapton-Band), hergestellt von Permacel, eingesetzt werden. Als das Farbschlauchmaterial kann ein Schrumpfschlauchmaterial, etwa ein isolierendes Harzschlauchmaterial (Markenname: Sumitube), hergestellt von Sumitomo Electric Industries, Ltd., eingesetzt werden. Indem ein isolierender Anstrich oder ein isolierendes Bandmaterial oder Schlauchmaterial eingesetzt wird, kann der zweite farbige Identifizierungsabschnitt als eine zusätzliche Isolierschicht fungieren. Somit kann nicht nur ein Vorgang zur Montage oder ein Vorgang zur Verbindung der Segmentspulen leicht durchgeführt werden, sondern es kann auch eine Teilentladung zwischen benachbarten Segmentspulen wirksam verhindert werden.
24 zeigt in Verbindung mit dem ersten farbigen Identifizierungsabschnitt eine zweite Variante. Bei der zweiten Variante wird der erste farbige Identifizierungsabschnitt realisiert, indem in den Anschlussabschnitten 505a und 505b eine Farbkappe vorgesehen wird.
Da die Anschlussabschnitte 505a und 505b ausgebildet werden, indem eine Isolierschicht entfernt wird, ist während der Handhabung oder Lagerung eine Oxidation einer Leiteroberfläche oder eine Anhaftung von Fett daran wahrscheinlich. Indem eine Farbkappe vorgesehen wird, kann die freiliegende Leiteroberfläche geschützt werden.
Wie in 25 gezeigt ist, ist die Farbkappe gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem Harzformprodukt einer Form ausgebildet, die eine Oberfläche mit Ausnahme von einer Verbindungsfläche 506c bedeckt. Indem ein solcher Aufbau eingesetzt wird, kann eine Verbindung erfolgen, während die farbigen Kappen 562a und 562b angebracht bleiben.
Das Material zum Ausbilden der farbigen Kappe ist nicht besonders beschränkt, und es kann eine Farbkappe, die aus einem farbigen Harzmaterial geformt wird, oder eine Farbkappe eingesetzt werden, die aus einem Metallmaterial ausgebildet wird, gefolgt von Färben.
Der bereits beschriebene farbige Identifizierungsabschnitt kann ausgebildet werden, indem ein Schritt zum Ausbilden eines farbigen Identifizierungsabschnitts erfolgt, in dem ein vorgeschriebener Bereich einer Oberfläche eines Spulenelements gleichzeitig mit dem oder im Anschluss an den zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt mit einer vorgeschriebenen Färbung versehen wird.
Unter Bezugnahme auf die 27A und 27B wird nun eine Segmentspule gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Da die Segmentspule gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Ausnahme von einem unten beschriebenen geneigten Bereich K einen ähnlichen Aufbau wie die bereits beschriebene Segmentspule hat, erfolgt keine ausführliche Beschreibung des Grundaufbaus der Segmentspule.
Wie in 27A gezeigt ist, ist in einem Bereich eines Paars der Spulenendabschnitte E1 und E2 mit Ausnahme des dicken Bereichs A, der später beschrieben wird, ein geneigter Bereich K vorgesehen, der radial auswärts von einem Ringkern 711 geneigt ist. Es ist zu beachten, dass die mit einem leeren Pfeil angegebene Richtung in den 27A und 27B nach radial außen weist.
Im Einzelnen sind die Segmentspulen, die nebeneinander im gleichen Schlitz eines Stators angeordnet werden, radial in einem Bereich geneigt, der sich vom Schlitz bis zu einem Abschnitt erstreckt, in dem sie in Umfangsrichtung zum Spitzenabschnitt des Spulenendabschnitts hin gebogen sind, sodass eine im Spulenendabschnitt der Segmentspule vorgesehene Isolierschicht in Radialrichtung des Stators in Kontakt gebracht wird. Die Isolierschicht ist derart ausgebildet, dass ein Abstand zwischen den Spulen in der Radialrichtung des Stators an einem Kontaktabschnitt größer als ein Abstand zwischen den Spulen im Schlitz ist.
Der ”Abstand zwischen den Spulen” bedeutet hier einen Abstand zwischen den Mitten benachbarter Segmentspulen 712 in Radialrichtung eines Ringkerns.
Wie teilweise in 27B gezeigt ist, ist der geneigte Bereich K von einer Endfläche 711d des Ringkerns 711 aus in Axialrichtung des Ringkerns 711 innerhalb eines Gebiets in den Spulenendabschnitten E1 und E2 von ungefähr 500 μm bis 5 mm eingestellt.
Wie in 27B gezeigt ist, ist zwischen der Segmentspule 712, die den geneigten Bereich K bildet, und der Endfläche 711d des Ringkerns 711 ein Neigungswinkel H ausgebildet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Dicke einer Isolierschicht in der Segmentspule 712 zwischen dem geraden Abschnitt C und den Spulenendabschnitten E1 und E2 verschieden.
Genauer gesagt ist in dem geraden Abschnitt C eine Isolierschicht durch Bedecken der Oberfläche des elementaren Drahts R mit nur der Isoliergrundschicht Z1 ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist in den Spulenendabschnitten E1 und E2 in einem vorgeschriebenen Bereich in einem Bereich mit Ausnahme des geneigten Bereichs K der dicke Bereich A durch Bedecken der Oberfläche des elementaren Drahts R mit der Isoliergrundschicht Z1 und Bedecken der Oberfläche der Isoliergrundschicht Z1 mit zudem der zusätzlichen Isolierschicht Z2 ausgebildet.
Es ist zu beachten, dass der ”vorgeschriebene Bereich” hier einen Bereich der Spulenendabschnitte E1 und E2 einschließlich der Stelle bedeutet, an der die Isolierschichten der benachbarten Segmentspulen 712 miteinander in Kontakt gebracht werden.
27B stellt den dicken Bereich A aus Darstellungsgründen übertrieben dar.
Es kann ein beliebiger elementarer Draht R eingesetzt werden, solange er normalerweise als elementarer Draht zum Ausbilden einer Spule aus zum Beispiel Kupfer verwendet wird.
Als Material für die Isoliergrundschicht Z1 kann Polyamidimid oder Polyimid eingesetzt werden. Die Dicke der Isoliergrundschicht Z1 sollte sich nach einer Bemessungsspannung zwischen den Spulenwicklungen richten. Wenn eine Bemessungsspannung 500 V beträgt, beträgt die Dicke zum Beispiel erwünschtermaßen ungefähr 15 μm bis 30 μm und noch geeigneter ungefähr 15 μm bis 25 μm. Wenn die Dicke kleiner als 15 μm ist, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung einer dünnen Schicht aufgrund einer Teilentladung oder des Auftretens von Stiftlöchern während der Herstellung. Wenn die Dicke mehr als 25 μm beträgt, kommt es zu einer Verminderung der Montageleistung aufgrund einer Zunahme der Wärmeerzeugung oder einer Zunahme des Außendurchmessers, die durch eine Verminderung des Füllfaktors im Schlitzabschnitt 11c hervorgerufen wird. Als Ausbildungsverfahren kann das Ziehen durch eine Düse oder Elektrotauchbeschichten eingesetzt werden. Es ist zu beachten, dass die Isoliergrundschicht Z1 für den geraden Abschnitt C und die Spulenendabschnitte E1 und E2 im gleichen Schritt als Einheit ausgebildet werden kann.
Als Material für die zusätzliche Isolierschicht Z2 kann ein Hochleistungskunststoffmaterial, wie es Polyamidimid oder Polyimid darstellt, oder ein Material verwendet werden, in dem ein anorganischer Füllstoff in technischem Kunststoff eingemischt ist. Als Ausbildungsverfahren kann das Ziehen durch eine Düse, Elektrotauchbeschichten, Pulverbeschichten, Aufkleben eines Bands, Eintauchen, Sprühbeschichten, Umspritzen oder Extrudieren eingesetzt werden.
Da aufgrund des Einflusses durch eine Wechselrichterüberspannung als Spannung zwischen den Motorphasen eine Spitzenspannung aufgebracht wird, die ungefähr zweimal so hoch wie eine Eingangsspannung ist, beträgt die Dicke der zusätzlichen Isolierschicht Z2 erwünschtermaßen ungefähr 40 μm bis 200 μm und besser noch ungefähr 80 μm bis 120 μm, wenn eine Bemessungsspannung 1000 V beträgt. Wenn die Dicke kleiner als 40 μm ist, verschlechtert sich eine dünne Schicht aufgrund von Teilentladung. Wenn die Dicke mehr als 200 μm beträgt, nimmt eine Abmessung aufgrund der Zunahme des Leiterabstands am Spulenende zu.
Indem der obige Aufbau eingesetzt wird, können die Segmentspulen 712, die nebeneinander im gleichen Schlitz angeordnet werden, zwischen den geraden Abschnitten C und zwischen den Spulenendabschnitten E1, E2 wirksam in engen Kontakt gebracht werden.
In diesen Ausführungsbeispielen werden in den benachbarten Segmentspulen 712, die im gleichen Schlitz angeordnet werden, insbesondere die Isoliergrundschicht Z1 für den geraden Abschnitt C und die zusätzliche Isolierschicht Z2, die den dicken Bereich A der Spulenendabschnitte E1 und E2 bildet, ohne einen Spalt in engen Kontakt gebracht. Somit kann ein hoher Füllfaktor in einem Schlitz erreicht werden und es kann die Anzahl an Wicklungen einer Spule in dem Schlitz erhöht werden.
Die bereits beschriebene Koronaentladung ist in einem Bereich wahrscheinlich, in dem ein Spalt zwischen benachbarten Segmentspulen gering ist. In diesem Ausführungsbeispiel kann insbesondere eine Koronaentladung zwischen den benachbarten Segmentspulen 712 der gleichen Phase wirksam verhindert werden.
Somit kann ein Stator erzielt werden, der dazu imstande ist, eine gute Isolierung zu bewahren, und der eine wirksame Verhinderung einer Verschlechterung der Isoliergrundschicht Z1 und der zusätzlichen Isolierschicht Z2 erlaubt, die mit einer Koronaentladung zwischen den benachbarten Segmentspulen 712 der gleichen Phase einhergeht.
Der Neigungswinkel H der Segmentspule 712 und die Länge der Segmentspule 712 können jeweils verschieden sein. Beim Ausbilden eines Stators sollte in benachbarten Segmentspulen 712, die im gleichen Schlitz 711c angeordnet werden, der Neigungswinkel H einer Spule im Bereich K derart gestaltet sein, dass ein Neigungswinkel einer Segmentspule 712, die auf der Außenumfangsseite des Ringkerns 711 angeordnet ist, größer als ein Neigungswinkel einer Segmentspule 712 ist, die auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 711 angeordnet ist, und die Länge des Bereichs K sollte derart gestaltet sein, dass eine Länge der Segmentspule 712, die auf der Außenumfangsseite des Ringkerns 711 angeordnet ist, länger als eine Läge der Segmentspule 712 ist, die auf der Innenumfangsseite des Ringkerns 711 angeordnet ist.
Bei dieser Variante befinden sich zwar alle benachbarten Segmentspulen 712 im gleichen Schlitz in der Radialrichtung des Ringkerns im geraden Abschnitt C und im dicken Bereich A der Spulenendabschnitte E1 und E2 in Kontakt, doch ist eine Beschränkung darauf nicht unbedingt beabsichtigt, und der Aufbau kann passend geändert werden, solange sich zumindest ein Satz im gleichen Schlitz angeordneter, benachbarter Segmentspulen 712 in der Radialrichtung des Ringkerns im geraden Abschnitt C und im dicken Bereich A der Spulenendabschnitte E1 und E2 in Kontakt befindet.
Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sollte verstanden werden, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele in jeder Hinsicht darstellend und nicht beschränkend sind. Der Schutzumfang der Erfindung dieser Anmeldung wird durch den Wortlaut der Ansprüche definiert, nicht durch die oben beschriebene Bedeutung, und soll alle Abwandlungen enthalten, die unter den Schutzumfang und die äquivalente Bedeutung des Wortlauts der Ansprüche fallen.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die Erfindung kann in einem Motor genutzt werden, in dem durch eine Wechselrichtersteuerung geschalteter elektrischer Strom einer Spule zugeführt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE

1 Motor; 2 Batterie; 3 Relais; 4 Aufwärtswandler; 5 Wechselrichtersteuerungseinheit; 6 Hochspannungskabel; 10 Stator; 11 Ringkern; 11a Kernhauptkörper; 11b Zahnabschnitt; 11c Schlitzabschnitt; 11d Endfläche; 12 Segmentspule; 11a erste gewickelte Spule; 11b zweite gewickelte Spule; 11c dritte gewickelte Spule; 11d vierte gewickelte Spule; 11U Anschluss U-Phase; 11UN neutraler Punkt U-Phase; 12V Anschluss V-Phase; 12VN neutraler Punkt V-Phase; 12W Anschluss W-Phase; 12WN neutraler Punkt W-Phase; 21 Fixiereinrichtung; 21a erster Fixierstift; 21b zweiter Fixierstift; 22 Presseinrichtung; 22a erstes Presswerkzeug; 22b zweites Presswerkzeug; 31 Ringkern; 32 Segmentspule; 41 Ringkern; 42 Segmentspule; 201 Segmentspule; 201A Segmentspule; 201B Segmentspule; 201C Segmentspule; 201D Segmentspule; 201E Segmentspule; 205a Spitzenendabschnitt für Verbindung; 205b Spitzenendabschnitt für Verbindung; 206 elementarer Draht; 207 Isoliergrundschicht; 210a schräger Seitenabschnitt; 211a schräger Seitenabschnitt; 212a zusätzliche Isolierschicht; 212b zusätzliche Isolierschicht; 212c zusätzliche Isolierschicht; 212d zusätzliche Isolierschicht; 214a zusätzliche Isolierschicht; 214b zusätzliche Isolierschicht; 214c zusätzliche Isolierschicht; 214d zusätzliche Isolierschicht; 212a zusätzliche Isolierschicht; 304 Segmentspule; 305 Segmentspule; 306 halbleitende Schicht; 308 elementarer Draht; 309 Isolierschicht; 407 elementarer Draht; 408 Isolierschicht; 451b erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 452a erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 452b erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 453a erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 453b erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 454a erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 454b erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 455a erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 465A1 erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 465B1 erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 465C1 erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 465D1 erster farbiger Identifizierungsabschnitt; 505a Spitzenendabschnitt für Verbindung; 505b Spitzenendabschnitt für Verbindung; 562a Farbkappe; 562b Farbkappe; 570 zweiter farbiger Identifizierungsabschnitt; 711 Ringkern; 711c Schlitzabschnitt; 711d Endfläche; 712 Segmentspule; A dicker Bereich; A10 Segmentspule; A20 Segmentspule; A30 Segmentspule; A40 Segmentspule; A50 Segmentspule; B Spulenelement; B1 Spulenstück; B2 Spulenstück; B3 Spulenstück; B4 Spulenstück; C gerader Abschnitt; D vertiefter Stufenabschnitt; D1 Stufenabschnitt; E1 Spulenendabschnitt; E2 Spulenendabschnitt; E3 Spulenendabschnitt; E4 Spulenendabschnitt; F geneigter Abschnitt; G Winkel; H Winkel; I Länge; J Spalt; K gebogener Abschnitt; L Spalt; M Winkel; N Spalt; P Länge; Q Länge; R elementarer Draht; T Anschlussabschnitt; V Kontaktpunkt; Z Isolierschicht; Z1 Isoliergrundschicht; und Z2 zusätzliche Isolierschicht.

Claims

Segmentspule in einem Stator einer drehenden elektrischen Maschine, der aus einem Ringkern und Spulen einer Vielzahl von Phasen ausgebildet ist, wobei Segmentspulen in Schlitzen des Ringkerns in Radialrichtung ausgerichtet angeordnet sind und Spulen in benachbarten Schlitzen in Umfangsrichtung ausgerichtet angeordnet sind, mit: einem im Schlitz aufgenommen geraden Abschnitt; und zwei vom Schlitz nach außen vorstehenden Spulenendabschnitten, wobei irgendein Spulenendabschnitt der zwei Spulenendabschnitte ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung des geraden Abschnitts ausgebildete Spulenstücke mit einer dazwischen liegenden Spitze aufweist und in einem Spulenstück des Paars Spulenstücke, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, in einem Bereich nahe der Spitze ein vertiefter Stufenabschnitt vorgesehen ist, der derart aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche des Ringkerns angeordnet sind, dass die Neigung auf der Spitzenseite größer ist.
Segmentspule nach Anspruch 1, wobei in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, eine zusätzliche Isolierschicht vorgesehen ist.
Segmentspule nach Anspruch 2, wobei die zusätzliche Isolierschicht in einem Abschnitt vorgesehen ist, in dem zu verschiedenen Phasen gehörige Segmentspulen einander zugewandt sind.
Segmentspule nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zusätzliche Isolierschicht auf einer radial inneren Oberfläche und/oder radial äußeren Oberfläche des Ringkerns der Segmentspule ausgebildet ist.
Segmentspule nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Spulenendabschnitt in einer Bergform ausgebildet ist und die zusätzliche Isolierschicht in einem schrägen Seitenabschnitt mit Ausnahme von einem Abschnitt nahe eines Spitzenabschnitts der Bergform und Abschnitten nahe gegenüberliegender Bergfußabschnitte und/oder in einem vom Schlitz ausgehenden geraden Abschnitt vorgesehen ist.
Segmentspule nach Anspruch 1, wobei in einem vorgeschriebenen Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, eine halbleitende Schicht vorgesehen ist und sich die halbleitende Schicht einer in der Nähe angeordneten und zu einer verschiedenen Phase gehörigen Segmentspule an mindestens einem Punkt in Kontakt befindet.
Segmentspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei auf einer Oberfläche in einem vorgeschriebenen Bereich der Segmentspule ein farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen ist.
Segmentspule nach Anspruch 7, wobei ein Spulenendabschnitt der zwei Spulenendabschnitte der Segmentspule, der den vertieften Stufenabschnitt nicht aufweist, einen Anschlussabschnitt zur Verbindung einer benachbarten Segmentspule aufweist und in dem Anschlussabschnitt oder in einem Abschnitt nahe des Anschlussabschnitts ein erster farbiger Identifizierungsabschnitt vorgesehen ist, der die Identifizierung eines zu verbindenden Anschlussabschnitts einer Segmentspule erlaubt.
Segmentspule nach Anspruch 7 oder 8, mit einem zweiten farbigen Identifizierungsabschnitt, der auf einer anderen Oberfläche als dem Anschlussabschnitt vorgesehen ist und so ausgebildet ist, dass er die Identifizierung eines Schlitzes, an dem jede Segmentspule angebracht wird, und/oder einer Anordnungsposition in dem Schlitz erlaubt.
Segmentspule nach Anspruch 9, wobei der zweite farbige Identifizierungsabschnitt durch Aufbringen eines Farbanstrichs, Aufkleben eines Farbbandmaterials oder Anbringen eines Farbschlauchmaterials an einem vorgeschriebenen Bereich der Segmentspule vorgesehen ist.
Segmentspule nach Anspruch 9 oder 10, wobei der zweite farbige Identifizierungsabschnitt als eine zusätzliche Isolierschicht dient.
Stator, der ausgebildet ist, indem die Segmentspulen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in Schlitzen eines Ringkerns ausgerichtet angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 12, wobei durch Neigen mindestens eines Satzes benachbarter, in einem gemeinsamen Schlitz angeordneter Segmentspulen unter den Segmentspulen, die in den Schlitzen des Ringkerns ausgerichtet angeordnet sind, in Radialrichtung in einem Bereich, der sich von dem Schlitz bis zu einem Abschnitt erstreckt, wo er in Umfangsrichtung in Richtung einer Spitze des Spulenendabschnitts gebogen ist, eine in dem Spulenendabschnitt der Segmentspule vorgesehene Isolierschicht derart ausgebildet ist, dass die Isolierschicht in der Radialrichtung des Stators in Kontakt gebracht ist und ein Abstand zwischen Spulen in der Radialrichtung des Stators an einem in Kontakt befindlichen Abschnitt größer als ein Abstand zwischen Spulen innerhalb des Schlitzes ist.
Verfahren zur Herstellung der Segmentspule gemäß Anspruch 1, mit: einem Spulenelementausbildungsschritt, in dem ein Spulenelement ausgebildet wird, indem ein elementarer Draht, der aus einem rechteckigen Draht ausgebildet ist, gebogen wird, wobei der Spulenelementausbildungsschritt Folgendes hat: einen Spulenstückausbildungsschritt, in dem in irgendeinem Spulenendabschnitt von zwei in dem Spulenelement vorgesehenen Spulenendabschnitten ein Paar durch Neigen einer Spule unter verschiedenen Winkeln in Richtung eines geraden Abschnitts ausgebildeter Spulenstücke mit einer dazwischen liegenden Spitze ausgebildet wird, und einen Schritt zum Ausbilden eines vertieften Stufenabschnitts, in dem in einem Spulenstück des Paars Spulenstücke, das radial einwärts von einer benachbarten Segmentspule zu versenken ist, in einem Bereich nahe der Spitze ein vertiefter Stufenabschnitt ausgebildet wird, der aus zwei Seiten ausgebildet ist, die nicht-parallel zu und unter einem Winkel bezüglich einer Endfläche des Ringkerns angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung der Segmentspule nach Anspruch 14, mit einem Isolierschichtausbildungsschritt, in dem eine Isolierschicht ausgebildet wird, indem eine Oberfläche des Spulenelements mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird, wobei der Isolierschichtausbildungsschritt einen Isoliergrundschichtausbildungsschritt, in dem eine Isoliergrundschicht ausgebildet wird, indem das Spulenelement als Einheit mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird, und einen zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt aufweist, in dem eine zusätzliche Isolierschicht ausgebildet wird, indem ein vorgeschriebener Bereich eines Spulenstücks des Paars Spulenstücke, das nicht mit dem vertieften Stufenabschnitt ausgebildet ist, nach dem Isoliergrundschichtausbildungsschritt zusätzlich mit einer isolierenden Substanz bedeckt wird.
Verfahren zur Herstellung der Segmentspule nach Anspruch 15, mit einem Schritt zum Ausbilden eines farbigen Identifizierungsabschnitts, in dem ein vorgeschriebener Bereich auf der Oberfläche des Spulenelements gleichzeitig mit dem oder im Anschluss an den zusätzlichen Isolierschichtausbildungsschritt mit einer vorgeschriebenen Färbung versehen wird.