DE112016000809B4

DE112016000809B4 - Verfahren zur Herstellung eines Ankers für eine elektromechanische Vorrichtung, die elektrische Energie und mechanische Energie umwandelt

Info

Publication number: DE112016000809B4
Application number: DE112016000809.0T
Authority: DE
Inventors: Ko Kajita; Takahiko Hobo
Original assignee: HAYASHI INDUSTRY Co Ltd; Hayashi Ind Co Ltd
Current assignee: HAYASHI INDUSTRY Co Ltd; Hayashi Ind Co Ltd
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2036-03-03
Also published as: WO2016143153A1; US20180166955A1; US10170963B2; US10447125B2; JP6002358B1; KR101829295B1; KR20170122266A; DE112016001296T5; DE112016000809T5; JP6114894B1; KR20170134977A; JPWO2016203794A1; WO2016203794A1; WO2016147863A1; US20180166957A1; JPWO2016147863A1; KR101838129B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Ankers 100, der eine elektromechanische Vorrichtung bildet, die elektrische und mechanische Energie umwandelt, wobei der Anker aufweist:mehrere verteilt gewickelte Spulen 10, wobei jede Spule 10 einen ersten Lagerabschnitt 11a, einen zweiten Lagerabschnitt 11b und einen ersten Spulenkopf 12a und einen zweiten Spulenkopf 12b, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b elektrisch verbinden, aufweist; undein Ständerblechpaket 20 mit mehreren Schlitzen 22, in denen die Spulen 10 gelagert sind,wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:(1) Wickeln der Wicklungen 10A, die jede Spule 10 bilden, derart, dass sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise verändern;(2) Halten des ersten Lagerabschnitts 11a mit einem ersten Haltemittel 30 und halten des zweiten Lagerabschnitts 11b mit einem zweiten Haltemittel 30;(3) relatives Drehen des ersten Haltemittels 30 und des zweiten Haltemittels 30 mit Hilfe einer Spulenmontagevorrichtung 50, welche einen ersten Hilfsarm 53a und einen zweiten Hilfsarm 53b aufweist, so dass ein verdrehter Abschnitt 10d in jedem von dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet wird;(4) Ausrichten eines ersten Führungskanals 54a des ersten Hilfsarms 53a mit einem ersten Schlitz 22, Einführen des ersten Haltemittels 30 in den ersten Führungskanal 54a, Ausrichten eines Auslasses 31 des ersten Haltemittels 30 mit einer axialen Öffnung 23 des ersten Schlitzes 22, und Drücken des ersten Lagerabschnitts 11a in den ersten Schlitz 22;(5) Ausrichten eines zweiten Führungskanals 54b des zweiten Hilfsarms 53b mit einem zweiten Schlitz 22, Einführen des zweiten Haltemittels 30 in den zweiten Führungskanal 54b, Ausrichten eines Auslasses 31 des zweiten Haltemittels 30 mit einer axialen Öffnung 23 des zweiten Schlitzes 22, und Drücken der zweiten Lagerabschnitts 11b in den zweiten Schlitz 22; und(6) Einführen einer folgenden Spule 10 in die nächsten Schlitze 22 nach den Schlitzen 22, in denen die vorherige Spule 10 montiert ist, während die in Schritt (3) gebildeten verdrehten Abschnitte 10d mit den verdrehten Abschnitten 10d der vorherigen Spule 10 schleifengewickelt werden, und Wiederholen dieser Schritte.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Anker für elektromechanische Vorrichtungen wie Motoren und Generatoren, die elektrische Energie und mechanische Energie umwandeln.
Anker für elektromechanische Vorrichtungen, die elektrische Energie und mechanische Energie umwandeln, werden beispielsweise durch Wickeln mehrerer Spulen um eine Vielzahl von Zähnen eines Ständerblechpakets, das einen zentralen Läufer umschließt, gefertigt. Der Wickelprozess ist sehr schwierig, da der Raum (Schlitz) zwischen jedem der Zähne sehr eng und tief ist. Es sind daher hervorragende Fähigkeiten zum Wickeln einer Anzahl von Spulen, die für den Erhalt einer ausreichenden magnetischen Flussdichte notwendig sind, erforderlich.
Typische automatisierbare Verfahren, die Spulen bei einer hohen Dichte um ein Ständerblechpaket wickeln können, was eine Art Anker in solchen elektromechanischen Vorrichtungen ist, sind allgemein bekannt. Beispielsweise schlägt die JP H11 - 312 621 A ein Verfahren einer „konzentrierten Wicklung“ vor, in dem Spulen konzentriert um jeden Zahn gewickelt werden, und die JP 2009 - 195 005 A schlägt ein Verfahren der „verteilten Wicklung“ vor, in dem Spulen um mehrere Schlitze gewickelt werden und Spulen, die in Phase oder außer Phase miteinander sind, an den Spulenköpfen überlappt sind.
Wie in 20 (a) gezeigt ist, sind die Spulen, die in der JP H11 - 312 621 A offenbart sind, einzeln um jeden der mehreren Kerne 72 gewickelt, die in multiple Abschnitte getrennt sind, so dass eine Spule um einen Zahn 104 jedes Kerns 72 gewickelt ist. 20 (b) zeigt eine einzelne derartige Spule, in der die Wicklung (Rechteckdraht) in drei Schichten gewickelt ist. Die Kerne 72, um die die Spulen gewickelt sind, sind kreisförmig angeordnet und unter Bildung eines Ständers integriert, wie in 20 (a) gezeigt. Zum Wickeln der Rechteckdrahtwicklungen zu dem in 20 (b) gezeigten Zustand muss der Rechteckdraht rechtwinklig an den Ecken der Spule gebogen werden, wodurch ein Verformen der gebogenen Abschnitte des Rechteckdrahtes verursacht wird. Die in der JP 2009 - 195 005 A offenbarten Spulen, die verteilt gewickelt werden, werden in den Schlitzen des Kerns gelagert, wie in 21 (a) gezeigt. Dieser Kern besteht beispielsweise aus 48 Schlitzen 411, die mit Zähnen 414 dazwischen versehen sind, wobei die Zähne 414 in die zylindrische Kernrückseite 430 integriert sind, in der die Spulen zwischen den Zähnen 414 (in den Schlitzen) gelagert sind, wobei jede Spule um und über mehrere Zähne 414 gewickelt ist.
Eine einzelne derartige Spule ist in 21 (b) gezeigt und besteht aus einem Rechteckdraht, der in mehreren Schichten gewickelt ist. Gemäß der Zusammenfassung der JP 2009 - 195 005 A : „werden die zwei Spulen, die durch α-Wicklung eines Leitungsdrahtes gebildet werden, dessen Querschnitt rechteckig ist, kontinuierlich hergestellt. Die zwei kontinuierlich schleifengewickelten Spulen wurde durch Formen der zwei kontinuierlich α-gewickelten Spulen zu einer ovalen Münzform gebildet, und die Spule wurde durch Einführen in einen Schlitz des Ständers gebildet. Die zwei kontinuierlichen α-gewickelten Spulen wurden so gebildet, dass die Mitte eines Eckdrahtes gegen den Wickelrahmen gedrückt wird und zwei Rollen an dem Eckdraht, der an dem Wickelrahmen befestigt ist, anstoßen, so dass sie wechselseitig umgekehrt gedreht werden“. Die in der JP 2009 - 195 005 A offenbarten Spulen werden in die Schlitze mittels einer in 22 gezeigten Einführvorrichtung eingeführt.
Bei dem in der JP 2009 - 195 005 A , vorgeschlagenen mit der Spule ausgestatteten Kern stehen, wie in 21 (a) gezeigt, die „Spulenkopfabschnitte“ im Wesentlichen nach oben und nach unten von dem „Schlitzabschnitt (Kernabschnitt)“ hervor. Diesem Aussehen nach zu urteilen tritt wahrscheinlich ein signifikanter Kupferverlust an den Spulenkopfabschnitten auf. Das starke Hervorstehen der Spulenkopfabschnitte aus dem Schlitz- (Kern-) -abschnitt bedeutet nicht nur, dass der Kupferverlust, d. h. der Energieverlust, hoch ist, sondern auch, dass viel Raum zum Lagern dieser Art von Kern erforderlich ist.
Übrigens müssen, was Spulen für elektromechanische Vorrichtungen betrifft, die Spulen selbst, die Zähne, um die die Spulen gewickelt werden sollen, und die Schlitze, in denen die Spulen gelagert werden sollen, im Allgemeinen einheitlich und bei gleichen Abständen zueinander gebildet sein. Dies ist erforderlich, weil die Drehung des elektrischen Motors glatt erfolgen muss, um eine stabile Funktionalität zu erreichen, indem verursacht wird, dass jede Spule eine konstante magnetische Flussdichte pro Zeiteinheit erzeugt oder beschneidet.
Während der beste Weg zum Erhöhen der Energiedichte das Füllen jedes Schlitzes mit möglichst vielen Leitungsdrähten ist, ist das Wickeln der Leitungsdrähte (Spulen) ohne Lücken in den engen, tiefen Schlitzen nicht so einfach.
In Bezug auf Spulen im Allgemeinen ist, ob es sich um die auf der Seite des Läufers, welcher ein Anker ist, oder auf der Seite des Kerns handelt, zutreffend, dass in einem Fall, wo eine herkömmliche Spule über zwei Schlitze gelagert wird, sich die Wicklungen in derselben Position der Spule in derselben Position beider Schlitze befinden werden. Da die Schlitze, sowohl auf der Läuferseite als auch auf der Kernseite, radial in Bezug auf die Mitte des Ankers gebildet sind, unterscheiden sich die Maße ihrer Innenseiten und Maße ihrer Außenseiten. Somit werden, wenn eine gewöhnliche Spule innerhalb zweier Schlitze gelagert wird, die Wicklungen in derselben Position gelagert, was eine ungleichmäßige Induktivität in den inneren und äußeren Wicklungen (Drähten) in Bezug auf einen Magneten, der außerhalb des Ankers vorgesehen ist, verursacht, was zu einem Gesamtabfall der Effizienz der Spule führt. Der Grund dafür ist, dass, wenn gleichzeitig eine identische Spannung an die Drähte angelegt wird, ein größerer Strom in den Drähten bei geringerer Induktivität fließen wird und diese ungleichmäßige Induktivität auf eine Verringerung der Gesamteffizienz der Spule hinarbeiten wird. Es besteht daher Bedarf an einer Spule, die so ausgebildet ist, dass sie die ungleichmäßige Induktivität in den Wicklungen ausgleichen kann, damit die Effizienz des Ankers verbessert werden kann, was zu einer verbesserten Effizienz der elektromechanischen Vorrichtung führt, bei der es sich um einen Motor oder einen Generator handelt.
Zu diesem Zweck weist ein in der JP 5 394 058 B2 vorgeschlagener Anker die folgende Ausgestaltung auf, wie in dessen Anspruch 1 beschrieben:

„Anker für einen Elektromotor, aufweisend:
- einen Kern mit mehreren Schlitzen und mehreren Zähnen, die zwischen den Schlitzen gebildet sind; und
- eine Wicklung aus mehreren gebündelten Drähten, wobei die Wicklung mehrere Spulenteile und mehrere Verbindungsabschnitte aufweist, die Spulenteile in die Schlitze eingeführt und um und über die mehreren Zähne mittels verteilter Wicklung eingeführt werden, die Verbindungsabschnitte die Spulenteile miteinander verbinden, die Wicklung eine verdrehte Form in den Verbindungsabschnitten hat‟.

Diese Ausgestaltung erfolgte im Hinblick auf das Problem herkömmlicher Anker, dass ungleichmäßige Induktivität in jedem Draht die Ursache einer niedrigeren Spuleneffizienz und verringerten Motoreffizienz ist, und sorgte für Verbesserungen zum Zwecke der Bereitstellung eines Ankers und Elektromotors, die die Motoreffizienz verbessern können.
Ferner offenbart Absatz [0013] der JP 5 394 058 B2 das Folgende: „Die Wicklung weist Spulenteile und Verbindungsabschnitte auf. Die Spulenteile werden in die Schlitze eingeführt und um und über die mehreren Zähne mittels verteilter Wicklung gewickelt. Die Verbindungsabschnitte verbinden die Spulenteile miteinander. Die Wicklung hat eine verdrehte Form in dem Verbindungsabschnitt“.
Somit wurde basierend auf Anspruch 1 der JP 5 394 058 B2 festgestellt, dass der darin vorgeschlagene Anker dadurch gekennzeichnet ist, dass:

• die Spulen mehrmals um und über die mehreren Zähne mittels verteilter Wicklung gewickelt sind
• die Spulen miteinander mittels der Verbindungsabschnitte verbunden sind
• die Wicklungen in den Verbindungsabschnitten eine verdrehte Form haben.

Wie oben erwähnt, dienen diese in der JP 5 394 058 B2 offenbarten „Verbindungsabschnitte“ dem „Verbinden der Spulenteile miteinander“ und entsprechen somit den „Verbindungsleitungen, die die Spulen elektrisch miteinander verbinden,“ der nachstehend beschriebenen Erfindung und nicht den „Spulenköpfen“ (den Abschnitten, die die Abschnitte der verteilt gewickelten Wicklungen elektrisch verbinden, die in die Schlitze auf beiden Seiten des Kerns eingeführt sind), die die Spulen selbst bilden. Mit anderen Worten, das bloße Verdrehen dieser in der JP 5 394 058 B2 offenbarten „Verbindungsabschnitte“ ermöglicht keine Erhöhung der Dichte der Wicklungen an den Spulenköpfen, um das Auftreten von Kupferverlust zu unterbinden, und kann somit die Effizienz der elektromechanischen Vorrichtung an den Spulenköpfen nicht verbessern.
Somit sind bei dieser Art von Anker und der Spulen, die einen solchen Anker bilden, typische Probleme, die umfassend und gleichzeitig gelöst werden müssen, die folgenden:

(A) Das Herstellen und die Handhabung der Spulen selbst sollten leicht sein.
(B) Das Einführen der Spulen in die Schlitze sollte erleichtert werden.
(C) Der Füllfaktor der Spulen in den Schlitzen sollte erhöht sein.
(D) Die Spulenköpfe sollten verkleinert werden, wenn sie als Teil eines Ankers verwendet werden.
(E) Die ungleichmäßige Induktivität in jeder Wicklung zum Erhöhen der Effizienz bei Verwendung als Teil eines Ankers sollte ausgeglichen werden können.
(F) Bei Verwendung als Teil eines Ankers sollten alle Spulen, einschließlich der Spulenköpfe, mit einer dichten Ausgestaltung mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt werden, wodurch ein Anker mit hoher Wärmeableitung erhalten wird.
(G) Im Ergebnis sollte die elektromechanische Vorrichtung kompakt und effizient gemacht und auch die Herstellung der elektromechanischen Vorrichtung selbst vereinfacht werden können.

Betrachtet man jedoch beispielsweise Motoren, die in den letzten Jahren in Automobilen installiert wurden, ergeben sich viele drängende Fragen, beispielsweise wie der Motor kompakt in einem begrenzten Raum installiert werden soll, wie die Leistung verbessert werden soll, während der Motor kompakter gestaltet wird, wie die Induktivität stabilisiert werden soll, um ein stabiles Fahren bei sowohl niedrigen als auch hohen Geschwindigkeiten zu ermöglichen, und wie die Massenproduktion in einer kurzen Zeit erleichtert werden soll.
Bekannte Ausgestaltungen für geeignete Anker für entsprechende Motoren sind beispielsweise aus der US 5 926 940 A und der US 2007/0 284 962 A1 bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung besonders geeigneter Anker.
Im Hinblick auf das Vorstehende haben die Erfinder darüber nachgedacht, wie ein Anker erhalten werden kann, der die oben genannten Gegenstände (A) bis (G) in einer umfassenden und gleichzeitigen Weise erreicht und auch eine kompaktere Ausgestaltung, gesteigerte Leistung und stabilere Induktivität bei Verwendung in einer elektromechanischen Vorrichtung und erweiterte Möglichkeiten für eine automatisierte Massenproduktion ermöglicht. Im Ergebnis haben die Erfinder entdeckt, dass, wenn mehrere durch verteilte Wicklung gewickelte Spulen in jeden Schlitz eines Kerns eingeführt werden sollen, die Spulenkopfabschnitte natürlich adäquat gehandhabt werden müssen. Mit anderen Worten, die Art, wie die Schleifenwicklung mehrerer Spulenköpfe durchgeführt wird, muss verbessert werden. Die vorliegende Erfindung erfolgte basierend auf dieser Entdeckung.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Ankers, bei dem die Spulen leicht in die Schlitze eingeführt werden können und einen hohen Füllfaktor haben, die Spulenköpfe jeder Spule verkleinert werden können und der Anker die Ausgestaltung einer hocheffizienten elektromechanischen Vorrichtung ermöglichen kann.
Ferner ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Ankers, der eine kompaktere Ausgestaltung einer elektromechanischen Vorrichtung gestattet, wodurch die Produktion der elektromechanischen Vorrichtung selbst vereinfacht wird.
Gelöst werden diese Aufgaben durch das Herstellungsverfahren nach dem einzigen Anspruch 1.
Mit dem beanspruchten Herstellungsverfahren soll vorteilhafter Weise ein Anker gemäß den folgenden Merkmalen erhalten werden:

„Anker 100, der eine elektromechanische Vorrichtung bildet, die elektrische und mechanische Energie umwandelt, wobei der Anker aufweist:
- mehrere verteilt gewickelte Spulen 10, wobei jede Spule 10 einen ersten Lagerabschnitt 11a, einen zweiten Lagerabschnitt 11b und einen ersten Spulenkopf 12a und einen zweiten Spulenkopf 12b, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b elektrisch verbinden, aufweist; und
- ein(en) Ständerblechpaket oder Läufer 20 mit mehreren Schlitzen 22, in denen die Spulen 10 gelagert sind,
- wobei sich in jeder Spule 10, zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A, die die Spule 10 bilden, gebildet wird, die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise verändern,
- eine erste Spule 10, deren erster Lagerabschnitt 11a und zweiter Lagerabschnitt 11b in zwei Schlitzen 22 gelagert sind, einen verdrehten Abschnitt 10d aufweist, der in jedem von ihrem ersten Spulenkopf 12a und zweiten Spulenkopf 12b gebildet ist, wodurch die Folgen innerhalb der zwei Schlitze 22 der Wicklungen 10A, die die erste Spule 10 bilden, in Bezug aufeinander umgekehrt sind,
- eine zweite Spule 10, die in den nächsten zwei Schlitzen 22 nach den Schlitzen 22 gelagert ist, in denen die erste Spule 10 gelagert ist, verdrehte Abschnitte 10d aufweist, die in Bezug auf die verdrehten Abschnitte 10d der ersten Spule 10 um ein Schrittausmaß zwischen den jeweiligen Schlitzen 22 versetzt sind, wodurch die verdrehten Abschnitte 10d der ersten Spule 10 und der zweiten Spule 10 dreidimensional in einer Schleifenwicklung verschlungen werden, und
- sich die Schleifenwicklungen der verdrehten Abschnitte 10d für eine dritte Spule 10 und folgende Spulen 10 fortsetzen, so dass die ersten Spulenköpfe 12a und die zweiten Spulenköpfe 12b der Spulen 10 kontinuierlich ohne Räume an der Endfläche des Ständerblechpakets oder Läufers 20 sind‟.

Zunächst besteht, wie in den 2 bis 7 gezeigt, die Spule 10, die in dem Anker 100 verwendet wird, aus mehreren Wicklungen 10A, die mittels verteilter Wicklung gewickelt sind. Mit anderen Worten sind, wie in 6 gezeigt, Verbindungsdrähte 10C vorgesehen, die an einer Endflächenseite (einer vorbestimmten Seite) des Ständerblechpakets oder des Läufers 20 (hierin nachstehend manchmal einfach als „Kern 20“ bezeichnet) des Ankers 100 hervorstehen. Durch diese Verbindungsdrähte 10C sind die Spulen 10 elektrisch kontinuierlich miteinander verbunden. Ferner werden in den elektrisch über die Verbindungsdrähte 10C verbundenen Spulen 10 die Verbindungsleitungen 10C der Spulen 10 an jedem Ende jeweils als eine Energieversorgungsleitung und ein Erdungsseil verwendet. Selbstverständlich werden die Wicklungen 10A, die neben den Verbindungsdrähten 10C die Spulen 10 bilden, als ein erster Lagerabschnitt 11a und ein zweiter Lagerabschnitt 11b und ein erster Spulenkopf 12a und ein zweiter Spulenkopf 12b verwendet, die nachstehend beschrieben sind, und die Wicklungen 10A, die jeden dieser Teile bilden, sind elektrisch kontinuierlich verbunden.
Mit anderen Worten, diese Spulen 10 werden durch verteilte Wicklung gewickelt, bei denen die Spulen um mehrere Schlitze gewickelt sind und Spulen, die in Phase oder außer Phase miteinander sind, an den Spulenköpfen überlappt sind, wie die in der JP 2009 - 195 005 A vorgeschlagenen, und haben erste und zweite Lagerabschnitte 11a und 11b, die jeweils in einem der zwei Schlitze 22 gelagert werden. Zwischen diesen ersten und zweiten Lagerabschnitten 11a und 11b ist, wie in 4 (a) gezeigt, der erste Spulenkopf 12a an der oberen Seite der Zeichnung freigelegt und ist der zweite Spulenkopf 12b an der unteren Seite der Zeichnung freigelegt. Ferner werden, wie in 2 (a) und 6 gezeigt, in dieser Spule 10 beide Enden der Wicklungen 10A in einem Zustand belassen, in dem sie von der Spule 10 als Verbindungsdrähte 10C zum elektrischen Verbinden der Spule 10 mit einer weiteren Spule 10 oder einer Energieversorgung hervorstehen.
Jede Spule 10, die den Anker 100 bildet, wird gemäß dem später beschriebenen Verfahren hergestellt und hat einen Grundaufbau, bei dem mehrere Wicklungen 10A um einen Spulenkörper 40 gewickelt sind, wie beispielsweise in 2 oder 3 gezeigt, wodurch der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b, die in den Schlitzen 22 gelagert werden sollen, die von den Zähnen 21 definiert werden, wie oben beschrieben, und der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich und an der Außenseite des Kerns 20 angeordnet sind, gebildet werden, wobei der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b der Spule 10 von zwei Roboterhänden oder Haltemitteln 30, die später beschrieben werden, so gehalten werden, dass die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird. Demgemäß ist mit der Spule 10, die in dem Anker verwendet wird, das Folgende möglich:

(A) Sowohl Runddrähte als auch Rechteckdrähte können als die Leitungsdrähte verwendet werden, die die Spulen bilden, ohne dass es Einschränkungen hinsichtlich der Querschnittsform der Drähte gibt.

Insbesondere verändern sich in jeder oben genannten Spule 10, wie in 4 (a) gezeigt, zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A, die die Spule bilden, gebildet wird, die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise.
In diesem Beispiel einer in 4 (a) gezeigten Spule greifen zwei später beschriebene Haltemittel 30 den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b, während die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird, und wenn die Haltemittel 30 in Bezug aufeinander in einen im Wesentlichen parallelen Zustand gedreht werden, wie in 5 (a) gezeigt, werden der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b vertikal von der Spule 10 in 5 (a) hervorstehen. Bei dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b verursacht, da sich die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, verändern und da die Ausrichtung der Fußabschnitte der Spulenköpfe durch die Haltemittel 30 aufrechterhalten wird, das Verdrehen des ersten und zweiten Spulenkopfes 12a und 12b, dass sich die Wicklungen 10A mit kürzeren Umfangslängen im Inneren (näher an der Endfläche jedes Haltemittels 30) der Wicklungen 10A mit längeren Umfangslängen befinden.
Betrachten man die in 5 (a) gezeigte Spule 10 von oben, befinden sich die Wicklungen 10A im Inneren gemäß der Kürze der Umfangslänge, und die Wicklungen 10A überschneiden sich in der Mitte zwischen den Haltemitteln 30, wie in 5 (b) gezeigt. Diese Überschneidung der Wicklungen 10A bildet den verdrehten Abschnitt 10d, der später beschrieben wird. Wie in den 6 und 7 gezeigt, sind bei diesem verdrehten Abschnitt 10d die Wicklungen 10A miteinander verschlungen, ohne dass sie in der Halterichtung der Haltemittel 30 gestapelt werden, und erstrecken sich in Richtung des Abschnitts der von den Haltemitteln 30 gehaltenen Wicklungen 10A, wodurch der nächste Spulenaufnehmer 10e zur Aufnahme des verdrehten Abschnitts 10d der nächsten zu platzierenden Spule 10 gebildet wird, wie in 7 gezeigt.
Die Umfangslängen der von den Wicklungen 10A gebildeten Schleifenwicklungsabschnitte müssen sich kontinuierlich oder stufenweise verändern, was unter Einsatz des folgenden Verfahrens erreicht wird, in dem ein Spulenkörper 40, wie in 2 (b) gezeigt, für eine kontinuierliche Veränderung, und ein Spulenkörper 40, wie in 3 gezeigt, für eine stufenweise Veränderung verwendet wird. Ein Verfahren zur Herstellung einer Spule 10, die in einem Schlitz 22 zwischen Zähnen 21 eines Ständerblechpakets oder Läufers 20 installiert werden soll, für eine elektromechanische Vorrichtung, die elektrische Energie und mechanische Energie umwandelt, umfasst die folgenden Schritte:

(α) Wickeln mehrerer Wicklungen 10A um den Umfang eines zylindrischen oder rahmenförmigen Spulenkörpers 40 mit zwei Einführungsnuten 41 unter Bildung eines ersten Lagerabschnitts 11a und eines zweiten Lagerabschnitts 11b, die in den Schlitzen 22 gelagert werden sollen, und eines ersten Spulenkopfes 12a und eines zweiten Spulenkopfes 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind;
(β) Einführen einer Roboterhand oder eines Haltemittels 30 in jede Einführungsnut 41 zum Halten der Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, während die Ausrichtung der Wicklungen 10A nacheinander aufrechterhalten wird; und
(y) Entfernen der Spule 10 aus dem Spulenkörper 40, während der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b mit den Roboterhänden oder Haltemitteln 30 gehalten werden‟.

In einer Ausführungsform, wo die Umfangslängen der Wicklungen 10A zwischen den Wicklungs-Startabschnitten 10a und den Wicklungs-Endabschnitten 10b in Schritt (α) dieses Verfahrens kontinuierlich verändert wurden, wird ein Spulenkörper 40, wie in 2 (b) gezeigt, eingesetzt. Dieser Spulenkörper 40 kann beispielsweise ein konischer Zylinder sein, dessen Durchmesser am linken Ende, wie gezeigt, der kleinste ist und dessen Durchmesser am rechten Ende, wie gezeigt, der größte ist. Selbstverständlich kann dieser Spulenkörper 40 auch ein einfacher Zylinder mit demselben Durchmesser entlang seiner gesamten Länge oder ein Rahmen sein. Ist der Spulenkörper 40 ein Rahmen, kann er derart konisch sein, dass die Größe eines Endes die größte und die Größe des anderen Endes die kleinste ist.
Außerdem sind, wie in 2 (b) gezeigt, zwei Einführungsnuten 41, in die eine von zwei Patten, die ein Haltemittel 30 bilden, eingeführt werden soll, in dem Spulenkörper 40 gebildet. Bei der Herstellung der Spulen 10 werden mehrere solche Spulenkörper 40 verwendet, wobei, wenn eine Veränderung stufenweise erreicht werden soll, wie in 3 gezeigt, die Spulenkörper beispielsweise in der Achsenrichtung integriert werden können, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden und die Enden mit kleinem Durchmesser Paare bilden.
Im vorstehenden Schritt (α) werden die Wicklungen 10A, bei denen es sich um das Wesentliche der Spule 10 handelt, um den Umfang des zylindrischen oder rahmenförmigen Spulenkörpers 40 gewickelt. Das Wickeln der Wicklungen 10A erfolgt in der Praxis durch Zuführen der Wicklungen 10A, die einer vorbestimmten Zugbelastung unterliegen, dem vorstehend genannten Spulenkörper 40, während der Spulenkörper 40 gedreht wird. Etwa 4 Wicklungen 10A werden dem Spulenkörper 40 gleichzeitig zugeführt.
Ferner können, wenn mehrere Spulenkörper 40 in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden und die Enden mit kleinem Durchmesser Paare bilden, mehrere Spulen 10 gleichzeitig gebildet werden. In einem solchen Fall können, da die Wicklungen 10A kontinuierlich zugeführt werden, Verbindungen der Wicklungen 10A an den Wicklungs-Startabschnitten 10a und Wicklungs-Endabschnitten 10b, mit anderen Worten Verbindungsdrähte 10C, wie in 6 gezeigt, zwischen benachbarten Spulen 10 gebildet werden.
Auf diese Weise wird eine Spule 10 mit einem ersten Lagerabschnitt 11a und einem zweiten Lagerabschnitt 11b und einem ersten Spulenkopf 12a und einem zweiten Spulenkopf 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind, auf dem Spulenkörper 40 gebildet.
Als nächstes werden in Schritt (ß), nach dem Einführen eines Teils der Roboterhände oder Haltemittel 30 in die Einführungsnuten 41, wie fiktiv in 2 (b) gezeigt, die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, von den Haltemitteln 30 eingeklemmt. Die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, werden so von den Haltemitteln 30 parallel zueinander gehalten.
Dann halten in Schritt (γ) die Haltemittel 30 den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b der Wicklungen 10A, während die Haltemittel 30 und der Spulenkörper 40 in Bezug aufeinander bewegt werden, so dass die Spule 10 mit den Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, die von den Haltemitteln 30 parallel zueinander gehalten werden, von dem Spulenkörper 40 entfernt und getrennt wird.
Ferner kann in diesem Schritt (y), wenn mehrere Spulenkörper 40 in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden und die Enden mit kleinem Durchmesser Paare bilden, eine erforderliche Anzahl von Spulen 10, in denen die Wicklungs-Startabschnitte 10a und Wicklungs-Endabschnitte 10b verbunden sind, gebildet werden, indem die Wicklungs-Startabschnitte 10a und Wicklungs-Endabschnitte 10b verbunden bleiben. In einem solchen Fall wird der Verbindungsabschnitt der Wicklungs-Startabschnitte 10a und der Wicklungs-Endabschnitte 10b der in 6 gezeigte Verbindungsdraht 10C sein.
Außerdem wird in einem Beispiel, in dem die Wicklungen 10A zwischen den Wicklungs-Startabschnitten 10a und den Wicklungs-Endabschnitten 10b in Schritt (α) dieses Verfahrens stufenweise verändert wurden, ein Spulenkörper 40, wie in 3 gezeigt, eingesetzt. 3 zeigt zwei Spulenkörper 40, die in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden, wobei jeder kontinuierlich aus einem Zylinder gebildete Spulenkörper 40 einen Außendurchmesser hat, der sich in drei Stufen verändert. Selbstverständlich ist die Oberfläche des Zylinders, der jede Stufe bildet, parallel zur Achse des Spulenkörpers 40, so dass die um diese Zylinderoberflächen gewickelten Wicklungen 10A nicht verschoben werden können. Die Ausgestaltung aller anderen Teil dieses Spulenkörpers 40, der sich stufenweise verändert, ist ähnlich derer des in 2 (b) gezeigten Spulenkörpers.
Der Spulenkörper 40, wie in 3 gezeigt, kann ein einfacher Zylinder mit demselben Durchmesser in jeder Stufe sein, oder er kann ein Rahmen sein, wobei sich seine Größe in diesem Fall stufenweise verändern kann, wobei die Größe eines Endes die kleinste und die Größe des anderen Endes die größte ist, ähnlich dem in 2 (b) gezeigten Spulenkörper 40.
Ein verdrehter Abschnitt 10d, wie in den 5, 6 und 7 gezeigt, wird in dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b durch Verdrehen des Haltemittels 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 hält, in Bezug auf das Haltemittel 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a hält, gebildet. Dieser verdrehte Abschnitt 10d wird durch relative Drehung der Haltemittel 30 in dem in 2 (a) gezeigten Zustand um 180 Grad (zu dem in 5 gezeigten Zustand) gebildet.
Wird dieser verdrehte Abschnitt lOd gebildet, verändern sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, stufenweise. Daher werden in dem verdrehten Abschnitt 10d die Wicklungsabschnitte, in aufsteigender Reihenfolge, von dem Wicklungsabschnitt mit dem kleinsten Radius zu dem Wicklungsabschnitt mit dem größten Radius verdreht, wie in den 6 und 7 gezeigt, und um den ersten Spulenkopf 12a und zweiten Spulenkopf 12b der ersten Spule 10 wird ein Raum gebildet, mit anderen Worten, der nächste Spulenaufnehmer 10e, in dem ein verdrehter Abschnitt 10d einer zweiten Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand angeordnet sein kann, wie in den 5, 16 (b) und 17 gezeigt.
Es ist wichtig, dass ein verdrehter Abschnitt 10d in dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b in jeder der vorstehend genannten Spulen 10 gebildet wird. Der Grund dafür ist, dass, wenn der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b der Spule 10 in zwei jeweilige Schlitze 22 eingeführt werden, die Bildung dieses verdrehten Abschnitts 10d in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der Spule 10 verursachen wird, dass die Folgen innerhalb der zwei Schlitze 22 der Wicklungen 10A, die die Spule 10 bilden, in Bezug aufeinander umgekehrt werden, wie beispielsweise in 17 gezeigt.
Das in 17 gezeigte Beispiel veranschaulicht einen Fall, wo zwei Spulen 10 in einen Schlitz 22 eingeführt werden. In diesem Beispiel werden der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b der ersten Spule 10 jeweils in die Außenseite und Innenseite zweier Schlitze 22, die um einen vorbestimmten Abstand getrennt sind, eingeführt (beispielsweise werden sie bei einem Kern 20 mit 48 Schlitzen 22 in den ersten und siebenten Schlitz 22 eingeführt). In 17 sind die mehreren Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b der Spule 10 bilden, in drei Teile getrennt gezeigt, und es ist erkennbar, dass zwischen dem ersten Schlitz 22 und dem siebenten Schlitz 22 der verdrehte Abschnitt 10d verursacht, dass sich die Position dieser Teile innerhalb der Schlitze 22 vollständig umkehrt.
Werden der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der ersten Spule 10 in zwei Schlitze 22 eingeführt, wenn die mehreren Wicklungen 10A, die die Spule 10 bilden, in Bezug auf die Schlitze 22 vollständig umgekehrt sind, werden die Wicklungen 10A der Spule 10 in den zwei Schlitzen 22 umgekehrt zueinander positioniert. In diesem Fall werden die Induktivitäten, die in den Wicklungen 10A in der Innen- und Außenseite der Schlitze 22 auftreten, in Bezug auf einen Magneten, der neben dem Anker 100 vorgesehen ist, ausgeglichen, wodurch die Gesamtverringerung der Spuleneffizienz ausgeräumt wird. Das liegt daran, dass, wenn eine identische Spannung an alle Wicklungen 10A angelegt wird, ein nahezu identischer Strom durch die Spule fließen wird, wodurch es keine ungleichmäßige Induktivität gibt, und die Gesamteffizienz der Spule wird erhöht. Demgemäß kann durch Bereitstellen des verdrehten Abschnitts 10d an der Spule 10 die ungleichmäßige Induktivität in den Wicklungen 10A ausgeglichen und somit die Effizienz des Ankers 100 verbessert werden, was zu einer verbesserten Effizienz der elektromechanischen Vorrichtung führt, bei des es sich um einen Motor oder Generator handelt.
Ferner ist wichtig, dass ein verdrehter Abschnitt 10d in dem ersten Spulenkopf 12a und in dem zweiten Spulenkopf 12b in jeder Spule 10 gebildet wird, da, wie später beschrieben, bezüglich eines Verfahrens zur Montage der Spule 10 auf den Zähnen 21 und, wie in 17 gezeigt, wenn mehrere Spulen 10 auf mehreren Zähnen 21 montiert werden, indem die verdrehten Abschnitte 10d in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b so gebildet werden, dass sie einander überlappen, die verdrehten Abschnitte 10d so positioniert werden, dass sie sich zwischen dem ersten und siebenten Schlitz 22 sammeln, wodurch der nächste Spulenaufnehmer 10e, wie in den 6 und 7 gezeigt, um die versammelten verdrehten Abschnitte 10d gebildet wird.
In diesem nächsten Spulenaufnehmer 10e verändern sich die Umfangslängen der Wicklungsabschnitte zwischen dem ersten radialen Abschnitt, der von dem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und dem zweiten radialen Abschnitt, der von dem Wicklungs-Endabschnitt 10b gebildet wird, kontinuierlich oder stufenweise. Daher werden, wie in den 5 und 7 gezeigt, die mehreren Wicklungen 10A nacheinander von dem Wicklungs-Startabschnitt 10a, der den kleinsten Radius hat, zu dem Wicklungs-Endabschnitt 10b, der den größten Radius hat, eintreten. Mit anderen Worten, der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b der ersten Spule 10 werden, wie in 7 gezeigt, natürlich und dreidimensional mit dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der nächsten Spule 10 verschlungen, um die verdrehten Abschnitte 10d zentriert und werden einander kontinuierlich überlappen, ohne dass Räume um die verdrehten Abschnitte 10d und die nächsten Spulenaufnehmer 10e gebildet werden.
Der wie oben beschrieben ausgebildete Anker wird nun in einem Beispiel beschrieben, in dem zwei Spulen in einem Schlitz gelagert sind. In diesem Fall sind, wie in den 16 (a) und 17 gezeigt, der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b der ersten Spule 10 jeweils in einem ersten Schlitz 22 und einem zweiten Schlitz 22, der von dem ersten Schlitz 22 durch einen bestimmen Abstand getrennt ist, gelagert. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, in einem aufgezogenen Zustand innerhalb der Schlitze 22, wodurch Raum für das Einführen des ersten und zweiten Lagerabschnitts 11a und 11b folgender zu lagernder Spulen 10 bleibt.
Speziell erfolgt das Einführen von Spulen 10 in das Ständerblechpaket 20 durch Ausüben einer Druckkraft auf die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b der Spule 10 bilden, in einer Richtung orthogonal zur Drahtrichtung der Wicklungen 10A. Außerdem sind am Eingang jeder axialen Öffnung 23 des Ständerblechpakets 20 Vorsprünge gebildet, um zu verhindern, dass die eingeführten Wicklungen 10A wieder herausspringen. Mit anderen Worten, betrachtet man das Ständerblechpaket 20 von oben, wie beispielsweise in 12 (a) gezeigt, sind die Außenseiten der Schlitze breiter als die Eingänge.
Werden der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der Spule 10, die in den Haltemitteln 30 gehalten werden, in die engen Eingänge (axiale Öffnungen 23) des Ständerblechpakets 20 eingeführt, müssen sie gleichzeitig ein kleines Stück in einer Richtung orthogonal zur Drahtrichtung der Wicklungen 10A eingeführt werden. Werden Runddrähte als die Wicklungen 10A verwendet, können sie reibungsarm ohne irgendeinen Widerstand gelagert werden. Außerdem werden sich, da die Spulen 10 durch verteilte Wicklung gewickelt werden, die Wicklungen 10A, die in Richtung der Außenseite eingeführt wurden, die breiter als der Eingang des Ständerblechpakets 20 ist, natürlich in einer Richtung orthogonal zur Drahtrichtung aufziehen. Im Ergebnis werden die Wicklungen 10A in dem Ständerblechpaket 20 bei einer hohen Dichte selbst in der breiteren Außenseite eingeführt, so dass die Verwendung von Runddrähten einen größeren Vorteil hat.
In dem in 16 (a) gezeigten Zustand der Spule 10 wird ein verdrehter Abschnitt 10d, wie in 5 (a) und (b) gezeigt, in dem ersten Spulenkopf 12a und in dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet. Dieser verdrehte Abschnitt 10d wird durch relative Drehung der Haltemittel 30 in dem in 2 (a) gezeigten Zustand um 180 Grad (zu dem in 5 (b) gezeigten Zustand) gebildet. Zu diesem Zeitpunkt werden die Wicklungsabschnitte so nach oben gedreht, dass, wie in den 5, 6 und 16 (b) gezeigt, um den ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der ersten Spule 10 ein Raum gebildet wird, in dem der verdrehte Abschnitt 10d einer zweiten Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand angeordnet werden kann. Mit anderen Worten, es wird der nächste Spulenaufnehmer 10e gebildet.
Durch anschließende Montage der Spulen 10 auf dieselbe Weise werden die Wicklungen 10A der Spulen auf dem Ständerblechpaket 20 ohne Räume montiert, was zur Fertigstellung eines Ständers, wie in 1 (a) und (b) gezeigt, führt, mit dem das Folgende erreicht werden kann:

(D) Der Füllfaktor der Spulen in den Schlitzen kann erhöht werden.
(E) Die Spulenköpfe können für die Verwendung in einer elektromechanischen Vorrichtung verkleinert werden.

Sowohl in dem Fall, wo eine Spule in einem Schlitz gelagert ist, als auch in dem Fall, wo zwei Spulen in einem Schlitz gelagert sind, werden die verteilt gewickelten Spulen 10 gelagert, nachdem sie in den in 5 (b) gezeigten Zustand gebracht wurden. Mit anderen Worten, betrachtet man eine Spule 10, liegt die Position des ersten Lagerabschnitts 11a, der in dem ersten Schlitz 22 gelagert ist, auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf den zweiten Lagerabschnitt 11b, der in dem zweiten von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennten Schlitz 22 gelagert ist, aufgrund des verdrehten Abschnitts 10d der Spule 10.
In diesem Zustand, das heißt, wenn der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b aufgrund des verdrehten Abschnitts 10d der Spule 10 auf gegenüberliegenden Seiten liegen, wenn der erste Abschnitt der Wicklungen 10A des ersten Lagerabschnitts 11a, der in dem ersten Schlitz 22 gelagert ist, auf der Innenseite liegt, wie in den 16 (a) und 17 gezeigt, wird sich der letzte Abschnitt der Wicklungen 10A des zweiten Lagerabschnitts 11b, der in dem zweiten von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennten Schlitz 22 gelagert ist, auf der Außenseite des zweiten Schlitzes 22 befinden.
Im Allgemeinen wird sich, wenn eine verteilt gewickelte Spule ohne verdrehten Abschnitt in zwei Schlitzen gelagert ist, der erste Abschnitt der Wicklungen des ersten Lagerabschnitts, der in einem ersten Schlitz gelagert ist, und der erste Abschnitt der Wicklungen des zweiten Lagerabschnitts, der in einem zweiten von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennten Schlitz gelagert ist, in derselben Position jedes Schlitzes befinden. Da die Schlitze, sowohl auf der Läuferseite als auch auf der Kernseite, in Bezug auf die Mitte des Ankers radial gebildet sind, unterscheiden sich die Maße ihrer Innen- und Außenseiten. Somit werden, wenn eine verteilt gewickelte Spule ohne verdrehten Abschnitt in zwei Schlitzen gelagert ist, die Wicklungen in derselben Position gelagert, wodurch eine ungleichmäßige Induktivität in den inneren und äußeren Wicklungen (Drähten) verursacht wird, was zu einem Gesamtabfall der Effizienz der Spule führt. Der Grund dafür ist, dass, wenn gleichzeitig eine identische Spannung an die Drähte angelegt wird, ein größerer Strom in den Drähten bei geringerer Induktivität fließen wird und diese ungleichmäßige Induktivität auf eine Verringerung der Gesamteffizienz der Spule hinarbeiten wird.
In der in dem Anker 100 eingesetzten Spule 10 ist unter dem Vorliegen des verdrehten Abschnitts 10d zu verstehen, dass, wie beispielhaft in 5 (b) oder 16 (a) gezeigt, wenn sich der erste Abschnitt der Wicklungen 10A des ersten Lagerabschnitts 11a, der in einem ersten Schlitz 22 gelagert ist, auf der Innenseite befindet, sich der letzte Abschnitt der Wicklungen 10A des zweiten Lagerabschnitts 11b, der in dem zweiten von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennten Schlitz 22 gelagert ist, auf der Außenseite des zweiten Schlitzes 22 befinden wird, wodurch die ungleichmäßige Induktivität in jedem Teil (Draht) der Spule 10 verringert oder unterbunden wird, so dass mehr Magnetfluss erzeugt wird.
Die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Lagerabschnitt 11a und dem zweiten Lagerabschnitt 11b, wenn sie in Schlitzen 22 des Kerns 20 gelagert sind, wird nun im Hinblick auf eine in 17 gezeigte Spule 10 beschrieben. Betrachtet man die Wicklungen 10A, die diese Spule 10 bilden, als in drei Gruppen eingeteilt, wobei angenommen wird, dass die Wicklungen der Reihe nach in den ersten Schlitz 22 eingeführt werden, wie in 17 gezeigt, wird der verdrehte Abschnitt 10d durch Verdrehen des ersten Spulenkopfes 12a oder des zweiten Spulenkopfes 12b um 180 Grad gebildet, so dass die drei Gruppen von Wicklungen 10A, die in den siebenten Schlitz 22 eingeführt werden, in Bezug auf die drei Gruppen von Wicklungen, die in den ersten Schlitz 22 eingeführt werden, in umgekehrter Reihenfolge vorliegen.
Dann wird der nächste Spulenaufnehmer 10e, wie in den 5 und 6 gezeigt, in der Nähe des verdrehten Abschnitts 10d der Spule 10 gebildet, so dass, wenn zwei Spulen 10 in unmittelbarer Nähe angeordnet sind (Schleifenwicklung), die verdrehten Abschnitte 10d dreidimensional verschlungen und über den nächsten Spulenaufnehmer 10e eng miteinander verbunden sein werden, wie in 7 gezeigt. Daher sind die Spulen 10 des Ankers 100, gezeigt in 1, sehr dicht beieinander, und die Längen des ersten und zweiten Spulenkopfes 12a und 12b sind verkürzt.
Wird die ungleichmäßige Induktivität in jedem Teil (Draht) der Spule 10 verringert oder unterdrückt, und werden die benachbarten Spulen 10 in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet (Schleifenwicklung), so dass sie dreidimensional verschlungen und eng miteinander verbunden sind, wird der Gesamtabfall der Effizienz der Spulen 10 unterdrückt. Außerdem wird, wenn die Längen des ersten und zweiten Spulenkopfes 12a und 12b der Spulen 10 verkürzt sind, der gesamte Anker 100 kompakter sein und beinahe keinen Kupferverlust aufweisen, verglichen mit einem herkömmlichen Anker. Im Ergebnis kann die Effizienz einer elektromechanischen Vorrichtung, die diese Spulen 10 nutzt, verbessert werden, die elektromechanische Vorrichtung selbst wird eine hohe Ausgangsleistung aufweisen und kann kleiner und leichter gemacht werden.
Demgemäß ist mit einem Anker 100, der diese Spulen 10 einsetzt, das Folgende möglich:

(C) Der Füllfaktor der Spulen in den Schlitzen kann erhöht werden.
(D) Die Spulenköpfe können verkleinert werden.
(E) Die ungleichmäßige Induktivität in jeder Wicklung kann ausgeglichen werden, um die Effizienz zu erhöhen.
(F) Alle Spulen, einschließlich der Spulenköpfe, können mit einer dichten Ausgestaltung mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt werden, wodurch die Wärmeableitung erhöht wird.

Da der Anker 100 die vorstehend genannten verdrehten Abschnitte 10d und nächsten Spulenaufnehmer 10e aufweist, ist damit auch das Folgende möglich:

(A) Die Herstellung und Handhabung der Spulen selbst ist leicht.
(B) Das Einführen der Spulen in die Schlitze kann leicht erfolgen.
(G) Im Ergebnis kann der Anker kompakt und effizient gemacht und die elektromechanische Vorrichtung mit einem solchen Anker 100 leicht hergestellt werden.

Demgemäß ermöglicht der Anker das leichte Einführen der Spulen 10 in die Schlitze 22 bei einem hohen Füllfaktor und gestattet das Verkleinern der Spulenköpfe 12a und 12b der Spulen 10, wodurch die Konstruktion einer effizienten elektromechanischen Vorrichtung gestattet wird.
Um einen entsprechenden Anker besonders vorteilhaft zu bilden und die oben genannten Probleme zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren gemäß des einzigen Anspruchs 1 für einen entsprechenden Anker vor. Dabei klingt das beanspruchte Verfahren wie folgt:

„Verfahren zur Herstellung eines Ankers 100, der eine elektromechanische Vorrichtung bildet, die elektrische und mechanische Energie umwandelt, wobei der Anker aufweist:
- mehrere verteilt gewickelte Spulen 10, wobei jede Spule 10 einen ersten Lagerabschnitt 11a, einen zweiten Lagerabschnitt 11b und einen ersten Spulenkopf 12a und einen zweiten Spulenkopf 12b, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b elektrisch verbinden, aufweist; und
- ein Ständerblechpaket 20 mit mehreren Schlitzen 22, in denen die Spulen 10 gelagert sind,
- wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
  1. (1) Wickeln der Wicklungen 10A, die jede Spule 10 bilden, derart, dass sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise verändern;
  2. (2) Halten des ersten Lagerabschnitts 11a mit einem ersten Haltemittel 30 und halten des zweiten Lagerabschnitts 11b mit einem zweiten Haltemittel 30;
  3. (3) relatives Drehen des ersten Haltemittels 30 und des zweiten Haltemittels 30 mit Hilfe einer Spulenmontagevorrichtung 50, welche einen ersten Hilfsarm 53a und einen zweiten Hilfsarm 53b aufweist, so dass ein verdrehter Abschnitt 10d in jedem von dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet wird;
  4. (4) Ausrichten eines ersten Führungskanals 54a des ersten Hilfsarms 53a mit einem ersten Schlitz 22, Einführen des ersten Haltemittels 30 in den ersten Führungskanal 54a, Ausrichten eines Auslasses 31 des ersten Haltemittels 30 mit einer axialen Öffnung 23 des ersten Schlitzes 22, und Drücken des ersten Lagerabschnitts 11a in den ersten Schlitz 22;
  5. (5) Ausrichten eines zweiten Führungskanals 54b des zweiten Hilfsarms 53b mit einem zweiten Schlitz 22, Einführen des zweiten Haltemittels 30 in den zweiten Führungskanal 54b, Ausrichten eines Auslasses 31 des zweiten Haltemittels 30 mit einer axialen Öffnung 23 des zweiten Schlitzes 22, und Drücken der zweiten Lagerabschnitts 11b in den zweiten Schlitz 22; und
  6. (6) Einführen einer folgenden Spule 10 in die nächsten Schlitze 22 nach den Schlitzen 22, in denen die vorherige Spule 10 montiert ist, während die in Schritt (3) gebildeten verdrehten Abschnitte 10d mit den verdrehten Abschnitten 10d der vorherigen Spule 10 schleifengewickelt werden, und Wiederholen dieser Schritte.‟

Die einzige beanspruchte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers 100 mit mehreren verteilt gewickelten Spulen 10 und einem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b und einem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b verbinden, und einem Läufer 20, in dem die Spulen gelagert sind.
Mit anderen Worten, die in dem Anker 100 verwendeten Spulen 10 müssen die folgenden drei wichtigen Bedingungen erfüllen:

* Zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A, die die Spule bilden, gebildet wird, verändern sich die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise.
* In dem ersten Spulenkopf 12a und in dem zweiten Spulenkopf 12b sind ein verdrehter Abschnitt 10d und der nächste Spulenaufnehmer 10e gebildet.
* Der Schleifenwicklungszustand der verdrehten Abschnitte lOd und der nächsten Spulenaufnehmer 10e setzt sich für die benachbarten Spulen 10 fort.

Um diese Bedingungen zu erfüllen, müssen zuerst die Wicklungen 10A so gewickelt werden, dass sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A, die die Spule bilden, gebildet wird, die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise verändern. Dies wird durch den Einsatz eines Spulenkörpers 40, wie in 2 (b) gezeigt (für eine kontinuierliche Veränderung), oder einen Spulenkörper 40, wie in 3 gezeigt (für eine stufenweise Veränderung), erreicht, wie in der obigen Beschreibung des Ankers 100 erwähnt.
Durch Wickeln der Wicklungen 10A, bei denen es sich um das Wesentliche der Spule 10 handelt, um den Umfang eines zylindrischen oder rahmenförmigen Spulenkörpers 40 wird eine Spule 10 mit einem ersten Lagerabschnitt 11a und einem zweiten Lagerabschnitt 11b und einem ersten Spulenkopf 12a und einem zweiten Spulenkopf 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind, auf dem Spulenkörper 40 gebildet, wie in 2 (a) gezeigt.
Als nächstes werden, nach dem Einführen eines Teils der Roboterhände oder Haltemittel 30 in die Einführungsnuten 41, wie fiktiv in 2 (b) gezeigt, die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, von den Haltemitteln 30 eingeklemmt. Die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, werden so von den Haltemitteln 30 parallel zueinander gehalten, d. h. der ausgerichtete Zustand wird aufrechterhalten.
Dann werden, durch Bewegen der Haltemittel 30 und des Spulenkörpers 40 in Bezug aufeinander, während die Haltemittel 30 den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b der Wicklungen 10A halten, die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, von den Haltemitteln 30 parallel zueinander gehalten, wenn die Spule 10, bei der sich die Umfangslängen der Wicklungsabschnitte kontinuierlich oder stufenweise verändern, von dem Spulenkörper 40 entfernt und getrennt wird.
Verändern sich die Umfangslängen des Wicklungs-Startabschnitts 10a und des Wicklungs-Endabschnitts 10b der Spule 10 kontinuierlich oder stufenweise, wie oben beschrieben, dann werden sich die Wicklungen 10A mit kürzeren Umfangslängen im Inneren (näher an den Endfläche jedes Haltemittels 30) der Wicklungen 10A mit längeren Umfangslängen befinden. Dadurch wird die Bildung des verdrehten Abschnitts lOd in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der Spule 10 vereinfacht und automatisch der nächste Spulenaufnehmer 10e in der Nähe des verdrehten Abschnitts 10d gebildet, wobei das Schleifenwickeln mit einem anderen verdrehten Abschnitt 10d erfolgt.
Es werden, wie in 5 (a) gezeigt, wenn die zwei Haltemittel 30 den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b halten, während die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird, und die Haltemittel 30 in Bezug aufeinander gedreht werden, der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b nach oben und nach unten von der Spule in 5 (a) hervorstehen. Dann wird, wenn der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b verdreht werden, der verdrehte Abschnitt 10d leicht in den Spulenköpfen gebildet, und in der Nähe dieses verdrehten Abschnitts 10d wird der nächste Spulenaufnehmer 10e für die Schleifenwicklung mit einem anderen verdrehten Abschnitt 10d automatisch gebildet.
Dann werden, wie beispielhaft in 9 gezeigt, Auslässe 31 von zwei Roboterhänden oder Haltemitteln 30, die eine Spule 10 halten, nach den jeweiligen axialen Öffnungen 23 der zwei Schlitze 22, die um einen bestimmten Abstand voneinander getrennt sind, ausgerichtet, und, wie beispielhaft in den 12 bis 15 gezeigt, der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b, die von den Roboterhänden oder Haltemitteln 30 gehalten werden, in die Schlitze 22 durch die Auslässe 31 gedrückt.
Dann wird der zuvor gebildete verdrehte Abschnitt 10d der nächsten Spule 10 mit dem verdrehten Abschnitt 10d der vorherigen Spule 10 schleifengewickelt, wie beispielhaft in 7 gezeigt. Aufgrund dessen werden sich die verdrehten Abschnitte 10d, wie beispielhaft in 18 gezeigt, in einem gesammelten Zustand in der Mitte zwischen dem ersten und siebenten Schlitz 22 befinden, und um diesen gesammelten verdrehten Abschnitt 10d wird der nächste Spulenaufnehmer 10e gebildet, wie in den 6 und 7 gezeigt.
Außerdem wird hier, wie in 18 gezeigt, die nächste Spule 10 in den Schlitz 22 neben dem Schlitz 22, in dem die vorherige Spule 10 montiert ist, eingeführt, und dieser Prozess wird in dieser Reihenfolge wiederholt. Sobald die Wiederholungen beendet sind, ist der erzielte Anker 100 komplett.
Demgemäß gestattet das Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 das Herstellen eines Ankers 100, der eine kompakte elektromechanische Vorrichtung ermöglicht, und vereinfacht die Herstellung der elektromechanischen Vorrichtung selbst. Im Lichte des beanspruchten Herstellungsverfahrens kann die Spule 10 leicht in die Schlitze 22 eingeführt werden und kann einen hohen Füllfaktor in den Schlitzen aufweisen, und hat kleine Spulenköpfe 12a, 12b, die die Bereitstellung eines Ankers 100 ermöglichen, der eine hoch effiziente elektromechanische Vorrichtung bilden kann. Außerdem ermöglicht das beanspruchte Herstellungsverfahren die Herstellung eines Ankers 100, durch den die elektromechanische Vorrichtung kompakt sein kann, wodurch die Herstellung der elektromechanischen Vorrichtung selbst vereinfacht wird.
Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren beschrieben, wobei:

1 einen Kern für die Konstruktion eines Ankers 100, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde und bei dem zwei Spulen 10 in einem Schlitz montiert sind zeigt, wobei (a) eine Draufsicht und (b) eine Vorderansicht ist;
2 schematisch eine in dem Anker 100 verwendete Spule 10 zeigt, wobei (a) eine perspektivische Ansicht ist und (b) eine Querschnittsansicht ist, die das Herstellungsverfahren unter Verwendung eines Spulenkörpers 40 mit einem sich kontinuierlich verändernden Durchmesser für die Spule 10 veranschaulichen;
3 eine Querschnittsansicht eines Spulenkörpers 40 ist, der bei der Herstellung einer Spule 10 mit einem Radius, der sich stufenweise verändert, verwendet wird, die in dem Anker 100 verwendet wird;
4 die Spule 10 zeigt, wobei (a) eine Vorderansicht zweier Haltemittel 30 ist, die die Wicklungen 10A halten, platziert in einer Ebene, und (b) eine repräsentative Draufsicht von sieben Wicklungen 10A ist;
5 die Spule 10 zeigt, wobei (a) eine Vorderansicht zweier Haltemittel 30 ist, die die Wicklungen 10A halten, angeordnet parallel zueinander, und (b) eine repräsentative Draufsicht von sechs Wicklungen 10A ist;
6 eine Seitenansicht zweier Spulen 10 ist, wobei die Spulen 10 elektrisch durch einen Verbindungsdraht IOC verbunden sind;
7 eine Draufsicht einer Schleifenwicklung eines verdrehten Abschnitts lOd und des nächsten Spulenaufnehmers 10e, gebildet in jeder der in 6 gezeigten zwei Spulen 10, ist;
8 eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Spulenmontagevorrichtung 50 zur Montage der Spulen 10 in den Schlitzen 22 ist;
9 einen ersten von sieben Schritten eines Verfahrens zeigt, bei dem eine Spule 10 in zwei Schlitze 22 mit einer Spulenmontagevorrichtung 50 eingeführt wird ist, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist und (b) eine vergrößerte Draufsicht der Spule 10 und der Haltemittel 30 zu diesem Zeitpunkt ist;
10 einen zweiten Schritt zeigt, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist und (b) eine vergrößerte Draufsicht der Spule 10 und der Haltemittel 30 zu diesem Zeitpunkt ist;
11 einen dritten Schritt zeigt, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist und (b) eine vergrößerte Draufsicht der Spule 10 und der Haltemittel 30 zu diesem Zeitpunkt ist;
12 einen vierten Schritt zeigt, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist und (b) eine vergrößerte Draufsicht der Spule 10 und der Haltemittel 30 zu diesem Zeitpunkt ist;
13 einen fünften Schritt zeigt, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist und (b) eine vergrößerte Draufsicht der Spule 10 und der Haltemittel 30 zu diesem Zeitpunkt ist;
14 einen sechsten Schritt zeigt, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist und (b) eine vergrößerte Draufsicht der Spule 10 und der Haltemittel 30 zu diesem Zeitpunkt ist;
15 einen siebenten und letzten Schritt zeigt, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist und (b) eine vergrößerte Draufsicht der Spule 10 und der Haltemittel 30 zu diesem Zeitpunkt ist;
16 die Positionsbeziehung, wenn zwei Spulen 10 in den Schlitzen 22 gelagert sind, veranschaulicht, wobei (a) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist, wenn die erste Spule 10 eingeführt ist, und (b) eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist, wenn die zweite Spule 10 eingeführt ist;
17 eine teilweise vergrößerte Draufsicht des Kerns 20 ist, die veranschaulicht, wie, wenn die Lagerabschnitte 11a und 11b jeweils in dem ersten und siebenten Schlitz 22 gelagert sind, wenn ein verdrehter Abschnitt 10d und der nächste Spulenaufnehmer 10e beispielsweise an dem ersten Spulenkopf 12a gebildet werden, die Reihenfolge der drei Abschnitte der mehreren Wicklungen 10A umgekehrt wird;
18 eine vergrößerte Teildraufsicht des Kerns 20 ist, die veranschaulicht, wie die Lagerabschnitte 11a und 11b einer zweiten Spule 10 jeweils in dem zweiten und achten Schlitz 22 gelagert sind;
19 eine teilweise Draufsicht des Kerns 20 ist, die zeigt, wie sieben Spulen 10 gleichzeitig der Reihe nach in den Schlitzen 22 gelagert sind;
20 den in der JP H11 - 312 621 A vorgeschlagen Stand der Technik zeigt, wobei (a) eine Draufsicht eines Ständers ist und (b) eine perspektivische Ansicht einer Spule ist;
21 den in der JP 2009 - 195 005 A vorgeschlagenen Stand der Technik zeigt, wobei (a) eine perspektivische Ansicht eines Ständers ist und (b) eine perspektivische Ansicht einer Spule ist; und
22 eine perspektivische Ansicht einer in der JP 5 394 058 B2 vorgeschlagenen Spuleneinführvorrichtung ist.

Die wie oben beschrieben in dem einzigen Anspruch 1 angeführte Erfindung wird nun im Hinblick auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht eines Ankers 100 unter Einsatz der vorstehend genannten Spulen 10, der durch Einführen zweier verteilt gewickelter Spulen 10 in einen Schlitz 22 gebildet wird. Diese Anker 100 bilden elektromechanische Vorrichtungen, die elektrische Energie und mechanische Energie umwandeln, wie ein Motor oder ein Generator, und weisen einen hier nicht gezeigten Läufer auf, der in ihrer Mitte gelagert ist.
Obgleich die Spulen 10 auf beispielsweise dem Kern 20 des in 1 gezeigten Ankers 100 gemäß einem später beschriebenen Herstellungsverfahren und Montageverfahren hergestellt und montiert werden, ist selbstverständlich, dass sie auch auf den Läufer einer elektromechanischen Vorrichtung angewandt werden können. Überdies kann, solange der Kern 20 oder Läufer mehrere Zähne 21, an denen die Spulen 10 montiert werden, und Schlitze 22 zwischen den Zähnen 21 aufweist, der Kern 20 oder Läufer entweder vom geteilten oder Blocktyp sein.
Jede Spule 10 weist, wie in den 2 und 4 (a) gezeigt, erste und zweite in den später beschriebenen Schlitzen 22 zu lagernde Lagerabschnitte 11a und 11b und erste und zweite Spulenköpfe 12a und 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind und an der Außenseite des Kerns 20 angeordnet werden sollen, auf, wobei die Abschnitte der Spule 10, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, von zwei später beschriebenen Roboterhänden oder Haltemitteln 30 gehalten werden. Außerdem verändern sich, wie in 2 (b) gezeigt, zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A, die die Spule 10 bilden, gebildet wird, die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich (wie in 2) oder stufenweise (wie in 3).
Die Spule 10 wird ohne Weiteres, wie in den 2 (b) und 3 gezeigt, durch Wickeln einer oder mehrerer Wicklungen 10A um einen Spulenkörper 40 hergestellt (2 zeigt zwei Wicklungen 10A, die gleichzeitig gewickelt werden). Speziell wird, wie in 2 (b) gezeigt, die Spule 10 durch Wickeln der Wicklungen 10A um einen zylinder- oder rahmenförmigen Spulenkörper 40 gebildet, so dass sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise verändern.
Wie oben beschrieben, werden die Spulen 10 durch Wickeln um einen Spulenkörper 40 gebildet, und können somit hergestellt werden, ohne dass ein kompliziertes Herstellungsverfahren oder Vorrichtung, wie die in 21 gezeigte, notwendig ist.
Wie in 2 (b) gezeigt, sind zwei Einführungsnuten 41 in der Achsenrichtung der Spulenkörper 40 gebildet, wodurch verursacht wird, dass sich die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich verändern. Daher werden, durch Einführen der Haltemittel 30 in diese Einführungsnuten, die um diesen Spulenkörper 40 gewickelten Wicklungen 10A gehalten, wobei die Abschnitte, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, parallel zueinander sind.
Jedes in dieser Ausführungsform verwendete Haltemittel 30 besteht aus zwei rechteckigen Platten, die an einer Seite gekoppelt sind, so dass sie geöffnet und geschlossen werden können. Nach dem Einführen einer der Platten in die Einführungsnut 41 wird die zweite Platte auf den Wicklungen 10A geschlossen, so dass die Wicklungen 10A gehalten werden. Demgemäß wird ein Auslass 31 zwischen diesen zwei Platten gebildet, und die gehaltenen Wicklungen 10A können durch diesen Auslass 31 ausgeworfen werden. Roboterhände können als diese Haltemittel 30 verwendet werden.
Werden diese Haltemittel 30 dann in Bezug auf den Spulenkörper 40 entfernt, während der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der Wicklungen 10A gehalten werden, wird die Spule 10 von dem Spulenkörper 40 entfernt und getrennt. Mit anderen Worten, durch Bewegen der Haltemittel 30 und des Spulenkörpers 40 in Bezug aufeinander werden die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b der Spule 10 bilden, von den Haltemitteln 30 parallel zueinander gehalten.
Das Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform setzt mehrere Spulenkörper 40 ein, die in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden und die Enden mit kleinem Durchmesser Paare bilden. In diesem Fall können die Wicklungen 10A an anderen Stellen als zwischen benachbarten Spulen 10 abgeschnitten werden, so dass eine Kette aus zwei Spulen 10 oder eine Kette aus vier Spulen 10 gebildet wird, wie in 21 (b) gezeigt, in der die Spulen 10 an den Wicklungs-Startabschnitten 10a und Wicklungs-Endabschnitten 10b elektrisch verbunden sind.
Ferner wird in einer Ausführungsform, wo sich die Wicklungen 10A stufenweise zwischen dem Wicklungs-Startabschnitt 10a und dem Wicklungs-Endabschnitt 10b verändern, ein Spulenkörper, wie in 3 gezeigt, eingesetzt. 3 zeigt zwei Spulenkörper 40, die in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser zu Paaren zusammengefasst sind und die Enden mit kleinem Durchmesser zu Paaren zusammengefasst sind, so dass die Spulenkörper 40 kontinuierlich zylindrische Abschnitte bilden, deren Außenradien sich in drei Stufen verändern. Selbstverständlich sind die Oberflächen der Zylinder, die die Stufen bilden, parallel zur Achsenrichtung der Spulenkörper 40, so dass die Wicklungen 10A, die um die zylindrischen Oberflächen gewickelt werden, nicht verschoben werden können. Bei diesem Spulenkörper 40, der sich stufenweise verändert, ist die Ausgestaltung an anderen Abschnitten der Spulenkörper 40 ähnlich der der in 2 (b) gezeigten Spulenkörper 40.
Die Haltemittel 30 halten zwei Abschnitte der neu fertiggestellten Spule 10, wie in 2 (a) gezeigt, so dass sich die Wicklungen 10A, die die Spule 10 bilden, nicht aufziehen. Wie zuvor beschrieben, werden die von den Haltemitteln 30 gehaltenen Abschnitte als der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b bezeichnet. Die Abschnitte, die von den Haltemitteln 30 hervorstehen, sind der erste Spulenkopf 12a und der zweite Spulenkopf 12b. Ein verdrehter Abschnitt 10d soll dann in dem ersten Spulenkopf 12a und in dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet werden.
In dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b der fertigen Spule 10 verändern sich die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise zwischen einem ersten radialen Abschnitt (der kleiner ist), der von dem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt (der größer ist), der von dem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, wie in den 2 und 4 (a) gezeigt.
Daher wird, wenn die Haltemittel 30 relativ gedreht werden, während der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b gehalten werden, ein verdrehter Abschnitt lOd in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b gebildet, wie beispielhaft in den 5 bis 7 gezeigt. In diesem verdrehten Abschnitt 10d werden, wenn sich der Drehwinkel der Haltemittel 30 erhöht, unter der Annahme, dass der Wicklungs-Startabschnitt 10a den kleinsten Radius hat, die Wicklungen zu dem verdrehten Abschnitt 10d verdreht, beginnend mit dem Wicklungs-Startabschnitt 10a, wodurch ein Raum um den verdrehten Abschnitt 10d gebildet wird, in dem ein verdrehter Abschnitt 10d einer weiteren Spule 10 angeordnet werden kann.
Dann wird bei der Montage der Spule 10 der verdrehte Abschnitt 10d einer weiteren Spule 10 nahtlos an den verdrehten Abschnitt 10d der ersten Spule 10 passen, so dass die Wicklungen 10A mit möglichst kurzen Spulenköpfen angeordnet werden, wie in den 1 (a) und 20 (a) gezeigt. Dadurch wird nicht nur der Kupferverlust oder Eisenverlust in den Spulenköpfen verringert, sondern, wie in den 1 (b) und 20 (b) gezeigt, auch die Höhe der Spulenköpfe kann in Bezug auf das in 21 (a) gezeigte Beispiel signifikant verringert werden, wodurch das Gesamtvolumen einer elektromechanischen Vorrichtung (z. B. eines Motors) verkleinert werden kann.
Die wie oben beschrieben hergestellten Spulen 10 werden in die Schlitze 22 eingeführt, die zwischen den Zähnen 21 des Kerns 20 gebildet sind. Es gibt verschiedene Arten von Einführungsverfahren oder Montageverfahren. Im Folgenden wird eine „Ein-Schlitz-zwei-Spulen-Art“ beschrieben.
Wie in 16 gezeigt, werden hierbei der erste Lagerabschnitt 11a einer ersten Spule 10 und der zweite Lagerabschnitt 11b einer zweiten Spule 10 in jeden der mehreren Schlitze 22 eines Läufers 20 eingeführt oder montiert, mit dem Ziel, einen Anker 100 herzustellen, wie in 1 gezeigt. In diesem Montageverfahren sind, wie in 16 (a) gezeigt, der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der ersten Spulen 10 jeweils in einem ersten Schlitz 22 und einem weiteren Schlitz 22, der von dem ersten Schlitz 22 um einen speziellen Abstand getrennt ist, gelagert. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, in einem aufgezogenen Zustand innerhalb der Schlitze 22, so dass Raum für das Einführen des ersten und zweiten Lagerabschnitts 11a und 11b der folgenden Spulen 10 bleibt.
In diesem Montageverfahren wird der Auslass 31 des Haltemittels 30, der den ersten Lagerabschnitt 11a der Spule 10 hält, nach der axialen Öffnung 23 eines Schlitzes 22 ausgerichtet und der erste Lagerabschnitt 11a in den Schlitz 22 eingeführt. Wurde der zweite Lagerabschnitt 11b einer weiteren Spule 10 noch nicht in den Schlitz 22 eingeführt, werden die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a bilden, in einem aufgezogenen Zustand in dem Schlitz 22 gelagert, so dass, wenn der zweite Lagerabschnitt 11b einer folgenden Spule 10 zwangsweise in den Schlitz 22 eingeführt wird, der erste Lagerabschnitt 11a der ersten Spule 10 und der zweite Lagerabschnitt 11b der folgenden Spule 10 eng miteinander gepackt werden. Das Einführen erfolgt mittels einer Auswurfplatte, die die Wicklungen 10A aus dem Haltemittel 30 herausdrückt, es kann jedoch auch automatisch mittels der den Wicklungen 10A inhärenten elastischen Kraft durchgeführt werden.
Als nächstes wird, durch Verdrehen des Haltemittels 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 hält, in Bezug auf das Haltemittel 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a hält, ein verdrehter Abschnitt 10d, wie beispielhaft in 5 gezeigt, in dem ersten Spulenkopf 12a und in dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet. Dieser verdrehte Abschnitt 10d wird durch relative Drehung zweier Haltemittel 30 in dem in 2 (a) gezeigten Zustand gebildet.
Wird dieser verdrehte Abschnitt 10d gebildet, verändern sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, stufenweise. Daher werden in dem verdrehten Abschnitt 10d die Wicklungsabschnitte, in aufsteigender Reihenfolge, von dem Wicklungsabschnitt mit dem kleinsten Radius zu dem Wicklungsabschnitt mit dem größten Radius verdreht, und um den ersten Spulenkopf 12a und zweiten Spulenkopf 12b der ersten Spule 10 wird ein Raum gebildet, mit anderen Worten, ein nächster Spulenaufnehmer 10e, bei dem ein verdrehter Abschnitt 10d einer zweiten Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand angeordnet werden kann, wie in den 5 und 16 (b) gezeigt.
Als nächstes wird der Auslass 31 des Haltemittels 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 hält, nach der axialen Öffnung 23 eines weiteren Schlitzes 22, der von dem vorstehend genannten Schlitz 22 getrennt ist, ausgerichtet, und der zweite Lagerabschnitt 11b wird von der Auswurfplatte des Haltemittels 30 in diesen Schlitz 22 gedrückt.
Die nächste Spule 10 wird dann in den anderen Schlitz 22, der von dem Schlitz 22 getrennt ist, in dem die vorherige Spule 10 montiert ist, eingeführt, während der verdrehte Abschnitt 10d und der nächste Spulenaufnehmer 10e, die durch das vorstehend genannte Verfahren gebildet werden, mit dem verdrehten Abschnitt 10d und dem nächsten Spulenaufnehmer 10e der vorherigen Spule 10 überlagert werden. Dieser Prozess wird dann wiederholt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Mitte des verdrehten Abschnitts 10d der vorherigen Spule 10 aufgrund des Verdrehens stärker eingeschnürt als die Umfangsabschnitte, so dass sich die Umfangsabschnitte des verdrehten Abschnitts 10d in einem erweiterten Zustand befinden. Daher wird in der Nähe des verdrehten Abschnitts 10d der Spule 10 ein Raum gebildet, mit anderen Worten, ein nächster Spulenaufnehmer 10e. Der verdrehte Abschnitt 10d der nächsten Spule 10, die in den nächsten Schlitz 22 eingeführt werden soll, der von dem ersten Schlitz 22 um den Abstand zwischen den Schlitzen 22 getrennt ist, soll in diesem nächsten Spulenaufnehmer 10e in einem eng verbundenen Zustand gelagert werden. Mit anderen Worten, der verdrehte Abschnitt 10d der nächsten Spule 10 wird so angeordnet, dass er mit dem verdrehten Abschnitt 10d der vorherigen Spule 10 verschlungen ist, und wenn das Einführen der vorherigen Spule 10 und der benachbarten nächsten Spule 10 beendet ist, befinden sich die verdrehten Abschnitte 10d und nächsten Spulenaufnehmer lOe in einem eng verbundenen Zustand.
Im letzten Schritt des Einführungsprozesses, wo zwei verteilt gewickelte Spulen 10 in mehrere Schlitze 22 in der „Ein-Schlitz-zwei-Spulen“-Ausgestaltung eingeführt werden, wird es natürlich Fälle geben, wo die zuvor eingeführten Spulen 10 zu Behinderungen werden. Unter dem letzten Schritt ist ein Schritt zu verstehen, bei dem, wenn die ersten Lagerabschnitte 11a der ersten bis siebenten Spule 10 in dieser Reihenfolge jeweils in den ersten bis siebenten Schlitz 22 eingeführt wurden, die zweiten Lagerabschnitte 11b der letzten n^ten bis n-6^ten Spule 10 in den letzten n^ten bis n-6^ten Schlitz 22 eingeführt werden.
Somit wird, in dem letzten Schritt des Einführungsprozesses, in Bezug auf einen Schlitz 22, in den der zweite Lagerabschnitt 11b eingeführt werden soll, ein erster Lagerabschnitt 11a der vorherigen Spule 10 jedoch bereits eingeführt worden ist, der erste Lagerabschnitt 11a vorübergehend herausgenommen, und der zweite Lagerabschnitt 11b der nächsten Spule 10 wird eingeführt und in die Außenseite des Schlitzes 22 gedrückt, während der erste Lagerabschnitt 11a wieder eingeführt wird, so dass er sich an der Innenseite befindet.
Ein Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass natürlich sind auch Varianten möglich sind, in welchen in jedem Schlitz mehr als zwei Spulen vorgesehen sind. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren gegebenenfalls auch auf Varianten mit nur einem Schlitz pro Spule übertragbar.
Eine Spulenmontagevorrichtung 50, wie in 8 gezeigt, wird für das Einführen der Spulen 10 in die Schlitze 22 verwendet. Diese Spulenmontagevorrichtung 50 weist ein Spulenregal 51, das mehrere Spulen 10 aufnehmen kann, die in Haltemitteln 30 gehalten werden, und eine Kerndrehvorrichtung 52, die den Kern 20 nacheinander dreht und positioniert, auf und ist für den Transport der in den Haltemitteln 30 gehaltenen Spulen 10 von dem Spulenregal 51 zu dem Kern 20, der von der Kerndrehvorrichtung 52 gelagert wird, ausgebildet. Die Spulen 10 sind in dem Spulenregal 51 in einer in 4 gezeigten Weise gelagert.
Die Spulenmontagevorrichtung 50 weist außerdem einen ersten Hilfsarm 53a und einen zweiten Hilfsarm 53b auf, die einzeln gedreht und in den und aus dem Kern 20 auf der Kerndrehvorrichtung 52 bewegt werden und so ausgebildet sind, dass sie in Abhängigkeit des Zustandes der Spulen 10 so arbeiten, dass sie beispielsweise den zweiten Lagerabschnitt 11b jeder Spule 10 unter Bildung des verdrehten Abschnitts 10d verdrehen.
Das Einführen der Spulen 10 in die Schlitze 20 unter Verwendung der Spulenmontagevorrichtung 50 wird nun unter Bezug auf die 9 bis 20 beschrieben.
Diese Ausführungsform zeigt ein Beispiel eines „Ein-Schlitz-zwei-Spulen-Einfiihrungsprozesses“, in dem ein erster Lagerabschnitt 11a einer Spule 10 und ein zweiter Lagerabschnitt 11b einer anderen Spule 10 in jedem von 48 Schlitzen 22 eines Kerns 20 gelagert sind. Wie beispielhaft in 12 (a) gezeigt, wird der erste Lagerabschnitt 11a der ersten Spule 10 in dem ersten Schlitz 22 gelagert, und der zweite Lagerabschnitt 11b der Spule 10 wird in dem 43. Schlitz 22 im Uhrzeigersinn gelagert. Mit anderen Worten, ein Prozess der verteilten Wicklung wird durchgeführt, in dem der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b einer Spule 10 in zwei Schlitzen 22 über fünf andere Schlitze 22 gelagert sind.
Zunächst wird eine erforderliche Anzahl an Spulen 10 auf dem Spulenregal 51 der Spulenmontagevorrichtung 50, gezeigt in 8, gelagert. Die Spulen 10 befinden sich in dem in 9 (b) gezeigten Zustand, indem eines der Haltemittel 30 in Bezug auf das andere so gedreht wird, dass der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b in einer geraden Linie ausgerichtet werden. Die erforderliche Anzahl an Spulen 10 wird in dem Spulenregal 51 durch Lagern zweier Haltemittel 30, die eine Spule 10 in diesem Zustand in jeder Lücke des Spulenregals 51 halten, festgelegt.
Als nächstes wird, wie beispielsweise in 9 (a) gezeigt, die Spulenmontagevorrichtung 50 in Bezug auf den Kern 20 mit dem ersten bis 48. Schlitz 22 betrieben, so dass das Haltemittel 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a der ersten Spule 10 hält, dem ersten Schlitz 22 zugewandt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in 9 (a) gezeigt, die Spitze des ersten Hilfsarms 53a in den Kern 20 bewegt, so dass ein erster Führungskanal 54a, der an der Spitze des ersten Hilfsarms 53a gebildet ist, dem ersten Schlitz 22 zugewandt ist und der zweite Lagerabschnitt 11b der Spule 10 außerhalb des Führungskanals 54a (an der Oberseite von 9) bereitsteht.
In dem in 9 gezeigten Zustand werden die zwei Haltemittel 30, die horizontal in dem Spulenregal 51 gelagert wurden, 90 Grad in eine vertikale Position gedreht. Mit anderen Worten, die zwei in einer vertikalen Linie ausgerichteten Haltemittel 30 sind orthogonal zur axialen Öffnung 23 des Schlitzes 22. In dem in 9, insbesondere in 9 (a) gezeigten Zustand ist die Spitze des zweiten Hilfsarms 53b mit einem zweiten Führungskanal 54b auf der rechten Seite des ersten Hilfsarms 53a angeordnet, so dass der zweite Führungskanal 54b dem 43. Schlitz 22 zugewandt ist und für das Lagern des zweiten Lagerabschnitts 11b der ersten Spule 10 bereitsteht.
Besieht man sich den Zustand der ersten Spule 10, wie in 9 (b) gezeigt, genauer, ist der erste Lagerabschnitt 11a zwischen einer Grundplatte 32 und einer Schwenkplatte 33 an der Unterseite der Zeichnung eingeschoben. Das untere Ende des ersten Lagerabschnitts 11a wird von der Spitze der geschlossenen Schwenkplatte 33 gehalten, so dass der erste Lagerabschnitt 11a nicht durch den Auslass 31 austreten kann. Ferner hat das Haltemittel 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 auf der Oberseite der Zeichnung hält, seinen Auslass 31 am oberen Ende, wobei dieser Auslass 31 ebenfalls von einer geschlossenen Schwenkplatte 33 geschlossen wird. Die Abschnitte, die nicht der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b sind, die von den Haltemitteln 30 gehalten werden, sind der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b, in denen bereits ein verdrehter Abschnitt 10d durch relative Drehung der Haltemittel 30 gebildet wurde.
Als nächstes wird die Spulenmontagevorrichtung 50 so betrieben, dass, wie in 10 (a) gezeigt, das Haltemittel 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a hält, in den ersten Führungskanal 54a des ersten Hilfsarms 53a eingeführt wird. Da dieser erste Führungskanal 54a eine lange, gerade Rille ist, wird die Schwenkplatte 33 gegen die Vorspannkraft des ersten Eingriffstiftes 34 gedrückt, so dass die Schwenkplatte 33 parallel zur Grundplatte 32 wird, die den Auslass 31 des unteren Haltemittels 30 öffnet, wie in 10(b) gezeigt.
Sobald das gesamte untere Haltemittel 30 in dem ersten Führungskanal 54a gelagert ist, schließt ein erster Anschlag 55a, der an dem ersten Hilfsarm 53a vorgesehen ist, den oberen Abschnitt des ersten Führungskanals 54a, so dass der erste Lagerabschnitt 11a der Spule 10 nicht versehentlich aus dem ersten Führungskanal 54a herausspringen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das obere Haltemittel 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b hält, näher zu dem Ende des ersten Hilfsarms 53a gebracht.
Nun beginnt, da das untere Haltemittel 30 im Uhrzeigersinn gedreht wird, der erste Lagerabschnitt 11a, der im Inneren des unteren Haltemittels 30 gehalten wurde, mit dem Eintritt in den ersten Schlitz 22, und der Auslass 31 des oberen Haltemittels 30 wird so gedreht, dass er dem zweiten Führungskanal 54b zugewandt ist, wie in den 11 bis 13 gezeigt. Der erste Lagerabschnitt 11a der Spule 10 beginnt mit dem Eintritt in den ersten Schlitz 22 aufgrund der Kraft von dem zweiten Lagerabschnitt 11b, der über den ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b verbunden ist, da das obere Haltemittel 30 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Selbstverständlich kann der erste Lagerabschnitt 11a mit anderen Mitteln in den Schlitz 22 gedrückt werden.
Wie in 13 gezeigt, wird, wenn das Haltemittel 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b hält, zur Öffnung des zweiten Führungskanals 54b mit der Spulenmontagevorrichtung 50 gebracht wird, es weiter in den zweiten Führungskanal 54b gedrückt, während es von dem zweiten Eingriffstift 35 geführt wird. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der erste Lagerabschnitt 11a beinahe vollständig in der Außenseite des jeweiligen Schlitzes 22. Wird der zweite Lagerabschnitt 11b in den Schlitz 22 gedrückt, wie in 14 gezeigt, wird der geschlossene Zustand der Schwenkplatte 33 des Haltemittels 30 gelöst, wodurch sich der Auslass 31 öffnet, so dass der zweite Lagerabschnitt 11b in den 43. Schlitz 22 eintritt. Ein zweiter Anschlag 55b schließt dann die Öffnung des zweiten Führungskanals 54b.
Erfolgt das Einführen des zweiten Lagerabschnitts 11b bis zum letzten Schritt, tritt der zweite Lagerabschnitt 11b vollständig in den Schlitz 22 ein, und der verdrehte Abschnitt 10d zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b wird sich über fünf Schlitze 22 erstrecken, wie in 15 (a) gezeigt. Durch Wiederholen des oben beschriebenen Prozesses, wie in 16 (a) und (b) gezeigt, wird der erste Lagerabschnitt 11a der ersten Spule 10 an der Außenseite des ersten Schlitzes 22 gelagert, während der zweite Lagerabschnitt 11b der sechsten Spule 10 an der Innenseite des ersten Schlitzes 22 gelagert wird, wie in 19 gezeigt.
Durch Wiederholen dieses Prozesses werden die meisten der ersten und zweite Lagerabschnitte 11a und 11b der Spulen 10 in den Schlitzen 22 gelagert, wie jedoch in 19 gezeigt, behindern die zweiten Lagerabschnitte 11b, die bereits in der Innenseiten des 43. Schlitzes 22 bis 48. Schlitzes 22 gelagert sind, die ersten Lagerabschnitte 11a, die an den Außenseiten dieser Schlitze 22 gelagert werden sollen. Diese zweiten Lagerabschnitte 11b werden daher vorübergehend aus den Schlitzen 22 entfernt, so dass die ersten Lagerabschnitte 11a eingeführt werden können, und werden dann wieder in die Schlitze 22 eingeführt.
Obgleich dieser letzte Vorgang eine Begrenzungslinie 10B zwischen den mehreren Spulen 10 bildet, wie in 1 (a) gezeigt, wird diese Begrenzungslinie 10B durch die unterschiedlichen Verschlingungsweisen zwischen den Spulen 10 verursacht und steht in keinerlei Verbindung mit den vorstehend genannten Problemen des Kupferverlusts oder der hervorstehenden Spulenköpfe und ist nicht Ursache dieser Probleme.
Der Anker 100, die Spulen 10, die den Anker 100 bilden, und das Verfahren zur Montage dieser Spulen 10 in den Schlitzen 22 des Kerns 20 können im Hinblick auf die folgenden Figuren verstanden werden.
Wie in den 2 bis 5 gezeigt, besteht die Spule 10 aus einer oder mehreren Wicklungen 10A, die durch verteilte Wicklung gewickelt werden, und wird an zwei Abschnitten von zwei Haltemitteln 30 gehalten. Ab der Fertigstellung der Spule 10 und bis sie in einem speziellen Schlitz 22 gelagert wurde, halten diese Haltemittel 30 die Ausrichtung der verteilt gewickelten Wicklungen 10A aufrecht, mit anderen Worten, verhindern deren Aufziehen, wodurch eine Verformung des ersten und zweiten Spulenkopfes 12a und 12b der Spule 10 bis zu deren Lagerung ermöglicht wird, ohne dass die Form des ersten und zweiten Lagerabschnitts 11a und 11b verändert wird.
Die Spule 10 wird durch verteilte Wicklung gewickelt, wie in der JP 2009 - 195 005 A , vorgeschlagen, in der Spulen über mehrere Schlitze gewickelt werden und Spulen, die in Phase oder außer Phase miteinander sind, an den Spulenköpfen überlappen, und hat erste und zweite Lagerabschnitte 11a und 11b, die in zwei jeweiligen Schlitzen 22 gelagert sind. Wie in 4 (a) gezeigt, sind zwischen diesem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b jeweils an der oberen und unteren Seite der Zeichnung freigelegt. Ferner werden, wie in den 2 (a) und 6 gezeigt, beide Enden der Wicklungen 10A von der Spule 10 als Verbindungsleitungen 10C zum elektrischen Verbinden der Spule 10 mit einer anderen Spule 10 oder einer Energiequelle hervorstehen gelassen.
Die Spule 10 wird gemäß dem später beschriebenen Herstellungsverfahren mit einem Grundaufbau hergestellt, bei dem eine oder mehrere Wicklungen 10A um einen Zylinder oder Rahmen gewickelt werden, wodurch der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b, die in den von den Zähnen 21 definierten Schlitzen 22 gelagert werden sollen, und der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind und auf der Außenseite des Kerns 20 angeordnet sind, gebildet werden, und wobei der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b der Spule 10 von zwei Haltemitteln 30 in einem Zustand, in dem die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird, gehalten werden. Demgemäß ermöglichen diese Spulen 10 das Folgende:

Es ist wichtig, dass die Abschnitte der Spule 10, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, von den Haltemitteln 30 gehalten werden, so dass die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird. Das liegt daran, dass, wie später in der Beschreibung des Verfahrens zur Montage der Spule 10 auf den Zähnen 21 angegeben wird, wenn mehrere Spulen 10 auf den Zähnen 21 montiert werden, in einem Fall, wo ein verdrehter Abschnitt 10d in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b gebildet wird und die verdrehten Abschnitte 10d jeder Spule 10 miteinander überlappen (d. h., wenn zwei Spulen in einem Schlitz gelagert sind), sich der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b der ersten Spule selbst natürlich verformen wird, so dass der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b der nächsten Spule 10 ohne Räume überlappen können. Demgemäß ermöglichen diese Spulen das Folgende:

(D) Der Füllfaktor der Spulen in den Schlitzen kann erhöht werden.

In dem Fall, dass beispielsweise zwei Spulen in einem Schlitz gelagert werden, wie in 16 (a) gezeigt, der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der ersten Spule 10 jeweils in einem ersten Schlitz 22 und einem zweiten Schlitz 22, der von dem ersten Schlitz 22 um einen bestimmten Abstand getrennt ist, gelagert, wobei sich die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, zu diesem Zeitpunkt in einem aufgezogenen Zustand in den Schlitzen 22 befinden, wodurch Raum für das Einführen des ersten und zweiten Lagerabschnitts 11a und 11b der folgenden zu lagernden Spulen 10 gelassen wird.
Das tatsächliche Einführen der Spulen 10 in das Ständerblechpaket 20 erfolgt durch Ausüben einer Auswurfkraft auf die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b der Spulen 10 bilden, in einer Richtung orthogonal zur Drahtrichtung der Wicklungen 10A. Ferner ist an jeder axialen Öffnung 23 des Ständerblechpakets 20 ein Vorsprung gebildet, um zu verhindern, dass eingeführte Wicklungen 10A herausspringen. Mit anderen Worten, betrachtet man das Ständerblechpaket 20 von oben, wie beispielhaft in 9 (a) gezeigt, sind die Außenseiten der Schlitze breiter als die Öffnungen.
Werden der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der Spule 10, die von den Haltemitteln 30 gehalten werden, durch die engen Öffnungen (axiale Öffnungen 23) eines solchen Ständerblechpakets 20 eingeführt, müssen die Wicklungen 10A Stück für Stück in einer Richtung orthogonal zu den Drahtrichtungen der Wicklungen 10A eingeführt werden. Wird Runddraht als die Wicklungen 10A eingesetzt, können sie reibungsarm ohne Wiederstand gelagert werden. Außerdem werden sich, da die Spulen 10 durch verteilte Wicklung gewickelt werden, beim Eintreten in die Außenseite, die breiter als die Öffnung des Ständerblechpakets 20 ist, die Wicklungen 10A natürlich in einer Richtung orthogonal zur Drahtrichtung aufziehen. Im Ergebnis werden die Wicklungen 10A in dem Ständerblechpaket 20 in die Außenseite bei einer hohen Dichte eingeführt, was die Verwendung von Runddrähten vorteilhafter macht.
Ferner wird, in dem in 16 (a) gezeigten Zustand, ein verdrehter Abschnitt 10d, wie in 5 (a) und (b) gezeigt, in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der Spule 10 gebildet, wobei dieser verdrehte Abschnitt 10d durch relative Drehung der Haltemittel 30 in dem in 2 (a) gezeigten Zustand um 180 Grad (zu dem in 5 (b) gezeigten Zustand) gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Wicklungsabschnitte in aufsteigender Reihenfolge verdreht, so dass, wie in den 5 und 16 (b) gezeigt, um den ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der ersten Spule 10 ein Raum gebildet wird, in dem der verdrehte Abschnitt 10d einer zweiten Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand angeordnet werden kann. Mit anderen Worten, es wird ein nächster Spulenaufnehmer 10e gebildet.
Durch die anschließende Montage der Spulen 10 auf dieselbe Weise werden die Wicklungen 10A der Spulen auf dem Ständerblechpaket 20 ohne Räume montiert, was zur Fertigstellung eines Ständers, wie in 1 (a) und (b) gezeigt, führt, mit dem das Folgende erreicht werden kann:

Die verteilt gewickelten Spulen 10 werden gelagert, nachdem sie in den in 5 (b) gezeigten Zustand gebracht wurden. Mit anderen Worten, betrachtet man eine Spule 10, liegt die Position des ersten Lagerabschnitts 11a, der in dem ersten Schlitz 22 gelagert ist, auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf den zweiten Lagerabschnitt 11b, der in dem zweiten von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennten Schlitz 22 gelagert ist, aufgrund des verdrehten Abschnitts 10d der Spule 10.
In diesem Zustand, das heißt, wenn der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b aufgrund des verdrehten Abschnitts 10d der Spule 10 auf gegenüberliegenden Seiten liegen, wenn der erste Abschnitt der Wicklungen 10A des ersten Lagerabschnitts 11a, der in dem ersten Schlitz 22 gelagert ist, auf der Innenseite liegt, wie in den 16 (a) und 17 gezeigt, wird sich der letzte Abschnitt der Wicklungen 10A des zweiten Lagerabschnitts 11b, der in dem zweiten von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennten Schlitz 22 gelagert ist, auf der Außenseite des zweiten Schlitzes 22 befinden.
Im Allgemeinen wird sich, wenn eine verteilt gewickelte Spule ohne verdrehten Abschnitt in zwei Schlitzen gelagert ist, der erste Abschnitt der Wicklungen des ersten Lagerabschnitts, der in einem ersten Schlitz gelagert ist, und der letzte Abschnitt der Wicklungen des zweiten Lagerabschnitts, der in einem zweiten von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennten Schlitz gelagert ist, in derselben Position jedes Schlitzes befinden. Da die Schlitze, sowohl auf der Läuferseite als auch auf der Kernseite, in Bezug auf die Mitte des Ankers radial gebildet sind, unterscheiden sich die Maße ihrer Innenseiten und die Maße ihrer Außenseiten. Somit werden, wenn eine verteilt gewickelte Spule ohne verdrehten Abschnitt in zwei Schlitzen gelagert ist, die Wicklungen in derselben Position gelagert, wodurch eine ungleichmäßige Induktivität in den inneren und äußeren Wicklungen (Drähten) verursacht wird, was zu einem Gesamtabfall der Effizienz der Spule führt. Der Grund dafür ist, dass, wenn gleichzeitig eine identische Spannung an die Drähte angelegt wird, ein größerer Strom in den Drähten bei geringerer Induktivität fließen wird und diese ungleichmäßige Induktivität auf eine Verringerung der Gesamteffizienz der Spule hinarbeiten wird.
Bei der Spule 10 im Lichte der vorliegenden Erfindung bedeutet das Vorliegen des verdrehten Abschnitts 10d, dass, wie beispielhaft in 5 (b) oder 16 (a) gezeigt, wenn sich der erste Abschnitt der Wicklungen 10A des ersten Lagerabschnitts 11a, der in einem ersten Schlitz 22 gelagert ist, auf der Innenseite befindet, sich der letzte Abschnitt der Wicklungen 10A des zweiten Lagerabschnitts 11b, der in dem zweiten Schlitz 22 gelagert ist, der von dem ersten Schlitz um einen bestimmten Abstand getrennt ist, auf der Außenseite des zweiten Schlitzes 22 befinden wird, wodurch die ungleichmäßige Induktivität in den Teilen (Drähten) der Spule 10 verringert oder unterbunden wird, so dass mehr Magnetfluss erzeugt wird.
Wird die ungleichmäßige Induktivität in den Teilen (Drähten) der Spule 10 verringert oder unterbunden, wird der Gesamtabfall der Effizienz der Spulen 10 unterbunden. Im Ergebnis kann die Effizienz einer elektromechanischen Vorrichtung unter Verwendung dieser Spulen 10 verbessert werden, und die elektromechanische Vorrichtung selbst wird eine hohe Ausgangsleistung aufweisen und kann kleiner und leichter gemacht werden.
Wie oben beschrieben, verringert oder unterbindet in der Spule 10 das Vorliegen des verdrehten Abschnitts 10d ungleichmäßige Induktivität in den Teilen (Drähten), was zu einer elektromechanischen Vorrichtung führt, in der die Spule 10 gewöhnlich eine hohe Ausgangsleistung hat und kleiner und leichter gemacht werden kann. Im Ergebnis ermöglicht die Spule 10 das Folgende:

(F) Ungleichmäßige Induktivität in jeder Wicklung kann ausgeglichen werden, um die Spuleneffizienz zu erhöhen.

Damit ermöglicht der Einsatz der oben beschriebenen Spule 10 das Folgende:

(A) Sowohl Runddrähte als auch Rechteckdrähte können als die Leitungsdrähte verwendet werden, die die Spulen bilden, ohne dass es Einschränkungen hinsichtlich der Querschnittsform der Drähte gibt.
(B) Die Herstellung und Handhabung der Spulen ist leicht.
(C) Das Einführen der Spulen in die Schlitze kann leicht erfolgen.
(D) Der Füllfaktor der Spulen in den Schlitzen kann erhöht werden.
(E) Die Spulenköpfe können für die Verwendung in einer elektromechanischen Vorrichtung verkleinert werden.
(F) Die ungleichmäßige Induktivität in jeder Wicklung kann ausgeglichen werden, um die Effizienz zu erhöhen.
(G) Im Ergebnis kann der Anker kompakt und effizient gemacht werden, und die elektromechanische Vorrichtung kann leicht hergestellt werden.

Demgemäß hat die Spule 10 keine Einschränkung hinsichtlich der Querschnittsformen der Leitungsdrähte, die für die Konstruktion der Spule verwendet werden, ist leicht herstell- und handhabbar, kann leicht in die Schlitze eingeführt werden und kann einen hohen Füllfaktor in den Schlitzen aufweisen und hat kleine Spulenköpfe, die bei der Verwendung in einer elektromechanischen Vorrichtung eine hohe Effizienz gestatten.
Ferner verändern sich in der Spule 10 für elektromechanische Vorrichtungen gemäß der vorstehenden Ausführungsform zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A, die die Spule bilden, gebildet wird, die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, stufenweise.
Wie in 2 oder 3 gezeigt, besteht die Spule 10 gemäß einer anderen Ausführungsform aus einer oder mehreren Wicklungen 10A, die verteilt auf einen konischen Zylinder oder einen konischen Rahmen gewickelt sind, und werden zwei Abschnitte der Spule von den Haltemitteln 30 gehalten. Während der Zeit von der Fertigstellung der Spule 10 bis sie in einen bestimmten Schlitz des Kerns 20 eingeführt wurde, verhindern diese Haltemittel 30, dass sich die verteilt gewickelten Wicklungen 10A aufziehen, und gestatten die Verformung des ersten und zweiten Spulenkopfes 12a und 12b vor deren Lagerung, ohne dass eine Verformung des ersten und zweiten Lagerabschnitts 11a und 11b verursacht wird. Dies ist ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform.
In dieser Spule 10, wie in 4 (a) gezeigt, verändern sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A, die die Spule bilden, gebildet wird, die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise, wie in den 2 (b) oder 3 gezeigt. Ferner werden in dieser Spule 10 die Abschnitte der Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, von zwei Haltemitteln 30 gehalten, so dass die Schleifenwicklungsabschnitte nacheinander ausgerichtet gehalten werden. Der Ausdruck „Schleifenwicklungsabschnitt“ bedeutet hier eine „Schleife“ um den Spulenkörper einer Wicklung 10A. Demgemäß ermöglicht diese Spule 10 das Folgende:

(B) Das Herstellen und die Handhabung der Spulen sind leicht.
(C) Das Einführen der Spulen in die Schlitze kann leicht erfolgen.

Die Spule 10 gemäß dieser Ausführungsform wird gemäß dem später beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt, in dem eine oder mehrere Wicklungen 10A verteilt um einen konischen Zylinder oder einen konischen Rahmen gewickelt sind, wodurch erste und zweite Lagerabschnitte 11a und 11b, die in den Schlitzen 22 gelagert werden sollen, die von den Zähnen 21 definiert werden, und erste und zweite Spulenköpfe 12a und 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind und auf der Außenseite eines Kerns 20 angeordnet sind, gebildet werden und der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der Spule 10 von zwei Haltemitteln 30 in einem Zustand, in dem die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird, gehalten werden. Demgemäß ermöglich diese Spule 10 das folgende:

In dieser Spule 10 ist es wichtig, dass sich die Radien stufenweise zwischen dem Wicklungs-Startabschnitt 10a und dem Wicklungs-Endabschnitt 10b verändern und dass, um diesen Zustand aufrechtzuerhalten, der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b von den Haltemitteln 30 in einem Zustand gehalten werden, in dem die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird, wie oben beschrieben. Das liegt daran, dass, wie bezüglich des Montageverfahrens zur Montage der Spulen 10 auf den Zähnen 21 beschrieben, wenn mehrere Spulen 10 auf mehreren Zähnen 21 montiert werden und ein gekrümmter Abschnitt 10c in dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet wird, oder wenn ein verdrehter Abschnitt 10d in dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet wird, so dass die verdrehten Abschnitte 10d der Spulen 10 miteinander überlappen können, sich der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b der ersten Spule selbst natürlich verformen wird, so dass der erste und zweite Spulenkopf 12a und 12b der nächsten Spule 10 ohne Räume überlappen können. Demgemäß ermöglicht diese Spule 10 das Folgende:

(D) Der Füllfaktor der Spulen in den Schlitzen kann erhöht werden. Solche Spulen 10 werden dann in Schlitzen 22 auf die nachstehend beschriebene Weise gelagert.

In dem Fall, dass jeweils zwei Spulen in einem Schlitz gelagert werden, werden, wie in 16 (a) gezeigt, der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der ersten Spule 10 jeweils in einem ersten Schlitz 22 und einem zweiten Schlitz 22, der von dem ersten Schlitz 22 um einen bestimmten Abstand getrennt ist, gelagert, wobei sich zu dieser Zeit die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, in einem aufgezogenen Zustand in den Schlitzen 22 befinden, wodurch Raum für das Einführen des ersten und zweiten Lagerabschnitts 11a und 11b der folgenden zu lagernden Spulen 10 gelassen wird.
Das tatsächliche Einführen der Spulen 10 in das Ständerblechpaket 20 erfolgt durch Ausüben einer Auswurfkraft auf die Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b der Spulen 10 bilden, in einer Richtung orthogonal zur Drahtrichtung der Wicklungen 10A. Ferner ist an jeder axialen Öffnung 23 des Ständerblechpakets 20 ein Vorsprung gebildet, um zu verhindern, dass eingeführte Wicklungen 10A herausspringen. Mit anderen Worten, betrachtet man das Ständerblechpaket 20 von oben, wie beispielhaft in 9 (a) gezeigt, sind die Außenseiten der Schlitze breiter als die Öffnungen.
Werden der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der Spule 10, die von den Haltemitteln 30 gehalten werden, durch die engen Öffnungen (axiale Öffnungen 23) eines solchen Ständerblechpakets 20 eingeführt, müssen die Wicklungen 10A Stück für Stück in einer Richtung orthogonal zu den Drahtrichtungen der Wicklungen 10A eingeführt werden. Wird Runddraht als die Wicklungen 10A eingesetzt, können sie reibungsarm ohne Widerstand gelagert werden. Außerdem werden sich, da die Spulen 10 durch verteilte Wicklung gewickelt werden, beim Eintreten in die Außenseite, die breiter als die Öffnung des Ständerblechpakets 20 ist, die Wicklungen 10A natürlich in einer Richtung orthogonal zur Drahtrichtung aufziehen. Im Ergebnis werden die Wicklungen 10A in dem Ständerblechpaket 20 in die Außenseite bei einer hohen Dichte eingeführt, was die Verwendung von Runddrähten vorteilhafter macht.
Ferner wird, in dem in 16 (a) gezeigten Zustand, ein verdrehter Abschnitt 10d, wie in 5 (a) und (b) gezeigt, in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der Spule 10 gebildet, wobei dieser verdrehte Abschnitt 10d durch relative Drehung der Haltemittel 30 in dem in 2 (a) gezeigten Zustand um 180 Grad (zu dem in 5 (b) gezeigten Zustand) gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt werden, da sich die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, stufenweise zwischen dem ersten radialen Abschnitt, der von dem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und dem zweiten radialen Abschnitt, der von dem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, verändern, in dem verdrehten Abschnitt 10d die Wicklungsabschnitte in aufsteigender Reihenfolge von dem Wicklungsabschnitt mit dem kleinsten Radius zu dem Wicklungsabschnitt mit dem größten Radius verdreht, und um den ersten Spulenkopf 12a und zweiten Spulenkopf 12b der ersten Spule 10 wird ein Raum gebildet, in dem ein verdrehter Abschnitt 10d einer zweiten Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand angeordnet werden kann, wie in den 5 und 16 (b) gezeigt.
Durch die anschließende Montage der Spulen 10 auf dieselbe Weise werden die Wicklungen 10A der Spulen auf dem Ständerblechpaket 20 ohne Räume montiert, was zur Fertigstellung eines Ständers, wie in 1 (a) und (b) gezeigt, führt, mit dem das Folgende erreicht werden kann:

Ferner wird, in dem in 16 (a) gezeigten Zustand, ein verdrehter Abschnitt 10d, wie in 5 (a) und (b) gezeigt, in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b der Spule 10 gebildet, wobei der verdrehte Abschnitt 10d durch relative Drehung der Haltemittel 30 in dem in 2 (a) gezeigten Zustand um 180 Grad (zu dem in 5 (b) gezeigten Zustand) gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt werden, da sich die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, stufenweise zwischen dem ersten radialen Abschnitt, der von dem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und dem zweiten radialen Abschnitt, der von dem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, verändern, in dem verdrehten Abschnitt 10d die Wicklungsabschnitte in aufsteigender Reihenfolge von dem Wicklungsabschnitt mit dem kleinsten Radius zu dem Wicklungsabschnitt mit dem größten Radius verdreht, und um den ersten Spulenkopf 12a und zweiten Spulenkopf 12b der ersten Spule 10 wird ein Raum gebildet, in dem ein verdrehter Abschnitt 10d einer zweiten Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand angeordnet werden kann, wie in den 5 und 16 (b) gezeigt.
Damit ermöglicht der Einsatz der Spule 10 gemäß der zweiten Ausführungsform das Folgende:

(A) Sowohl Runddrähte als auch Rechteckdrähte können als die Leitungsdrähte verwendet werden, die die Spulen bilden, ohne dass es Einschränkungen hinsichtlich der Querschnittsform der Drähte gibt.
(B) Das Herstellen und die Handhabung der Spulen sind leicht.
(C) Das Einführen der Spulen in die Schlitze kann leicht erfolgen.
(D) Der Füllfaktor der Spulen in den Schlitzen kann erhöht werden.
(E) Die Spulenköpfe können für die Verwendung in einer elektromechanischen Vorrichtung verkleinert werden.
(F) Die ungleichmäßige Induktivität in jeder Wicklung kann ausgeglichen werden, um die Effizienz zu erhöhen.
(G) Im Ergebnis kann der Anker kompakt und effizient gemacht werden, und die elektromechanische Vorrichtung kann leicht hergestellt werden.

Demgemäß hat die Spule 10 gemäß der zweiten Ausführungsform keine Einschränkung hinsichtlich der Querschnittsformen der Leitungsdrähte, die für die Konstruktion der Spule verwendet werden, ist leicht herstell- und handhabbar, kann leicht in die Schlitze eingeführt werden und kann einen hohen Füllfaktor in den Schlitzen aufweisen und hat kleine Spulenköpfe, die bei der Verwendung in einer elektromechanischen Vorrichtung eine hohe Effizienz gestatten.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung einer Spule 10, die in Schlitzen 22 zwischen mehreren Zähnen 21 eines Kerns montiert werden soll, für eine elektromechanische Vorrichtung, die elektrische und mechanische Energie umwandelt beschrieben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

(α) Wickeln einer oder mehrerer Wicklungen 10A um den Umfang eines Spulenkörpers 40 mit der Form eines Zylinders oder Rahmens mit zwei Einführungsnuten 41 unter Bildung eines ersten und zweiten Lagerabschnitts 11a und 11b, die in den Schlitzen 22 gelagert werden sollen, und eines ersten und zweiten Spulenkopfes 12a und 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind;
(ß) Einführen eines Haltemittels 30 in jede Einführungsnut 41 zum Halten der Wicklungen 10A, die den ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b bilden, während die Ausrichtung der Wicklungen 10A aufrechterhalten wird; und
(γ) Entfernen der Spule 10 aus dem Spulenkörper 40, während der erste Lagerabschnitt 11a und der zweite Lagerabschnitt 11b der Spule 10 mit den Haltemitteln 30 gehalten werden.

In Schritt (α) dieses Herstellungsverfahrens wird, in einem nachstehend beschriebenen Beispiel, ein Spulenkörper 40, wie in 2 (b) oder 3 gezeigt, eingesetzt, wobei der Spulenkörper 40 beispielsweise ein konischer Zylinder, wie in 2 (b) gezeigt, ist, wo der Durchmesser am linken Ende der kleinste ist und der Durchmesser am rechten Ende der größte ist. Selbstverständlich kann dieser Spulenkörper 40 ein einfacher Zylinder mit einem einheitlichen Durchmesser oder ein Rahmen sein, wobei der Rahmen in diesem Fall konisch sein kann, wobei ein Ende das kleinste und das andere Ende das größte ist.
Außerdem sind, wie in 2 (b) oder 3 gezeigt, in dem Spulenkörper 40 zwei Einführungsnuten 41 gebildet, wobei in jede davon eine der zwei Platten, die ein Haltemittel 30 bilden, eingeführt wird. Mehrere dieser Spulenkörper 40 werden bei der tatsächlichen Herstellung der Spulen 10 verwendet, wobei in diesem Fall die Spulenkörper 40 in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden und die Enden mit kleinem Durchmesser Paare bilden.
In diesem Schritt α werden eine oder mehrere Wicklungen 10A, bei denen es sich um das Wesentliche der Spule 10 handelt, um den Umfang des zylindrischen oder rahmenförmigen Spulenkörpers 40 gewickelt. Das Wickeln der Wicklungen 10A erfolgt in der Praxis durch Zuführen der Wicklungen 10A, die einer vorbestimmten Zugbelastung unterliegen, den vorstehend genannten integrierten Spulenkörpern 40, während die Spulenkörper 40 gedreht werden. Etwa 4 Wicklungen 10A werden auf einmal zugeführt.
Ferner können, wenn mehrere Spulenkörper 40 in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden und die Enden mit kleinem Durchmesser Paare bilden, mehrere Spulen 10 gleichzeitig gebildet werden. In einem solchen Fall können, da die Wicklungen 10A kontinuierlich zugeführt werden, Verbindungen der Wicklungen 10A an den Wicklungs-Startabschnitten 10a und Wicklungs-Endabschnitten 10b, mit anderen Worten Verbindungsdrähte 10C, zwischen benachbarten Spulen 10 gebildet werden.
Auf diese Weise wird eine Spule 10 mit einem ersten Lagerabschnitt 11a und einem zweiten Lagerabschnitt 11b und einem ersten Spulenkopf 12a und einem zweiten Spulenkopf 12b, die zwischen dem ersten und zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b kontinuierlich sind, auf dem Spulenkörper 40 gebildet.
Als nächstes werden in Schritt (β), nach dem Einführen eines Teils der Haltemittel 30 in die Einführungsnuten 41, wie fiktiv in 2 (b) gezeigt, die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, von den Haltemitteln 30 eingeklemmt. Die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, werden so von den Haltemitteln 30 parallel zueinander gehalten.
Dann halten in Schritt (γ) die Haltemittel 30 den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b der Wicklungen 10A, während die Haltemittel 30 und der Spulenkörper 40 in Bezug aufeinander bewegt werden, so dass die Spule 10 mit den Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b bilden, die von den Haltemitteln 30 parallel zueinander gehalten werden, von dem Spulenkörper 40 entfernt und getrennt wird.
Ferner kann in diesem Schritt (y), wenn mehrere Spulenkörper 40 in der Achsenrichtung integriert sind, wobei die Enden mit großem Durchmesser Paare bilden und die Enden mit kleinem Durchmesser Paare bilden, eine erforderliche Anzahl von Spulen 10, in denen die Wicklungs-Startabschnitte 10a und Wicklungs-Endabschnitte 10b verbunden sind, gebildet werden, indem die Wicklungen 10A an anderen Stellen als denen zwischen benachbarten Spulen 10, die an den Wicklungs-Startabschnitten 10a und Wicklungs-Endabschnitten 10b verbunden werden sollen, geschnitten werden.
Demgemäß ermöglicht das beschriebene Herstellungsverfahren für eine Spule eine sehr leichte Herstellung einer Spule 10, die leicht herstell- und handhabbar ist, leicht in die Schlitze eingeführt werden und einen hohen Füllfaktor in den Schlitzen aufweisen kann und kleine Spulenköpfe hat, die bei der Verwendung in einer elektromechanischen Vorrichtung eine hohe Effizienz gestatten.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Spule 10, wie sie oben anhand von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, in Schlitzen 22 zwischen mehreren Zähnen 21 eines Kerns für eine elektromechanische Vorrichtung, die elektrische und mechanische Energie umwandelt. Dabei umfasst das beanspruchte Verfahren im Kern die folgenden Schritte:

(i) Ausrichten des Auslasses 31 des Haltemittels 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a der Spule 10 hält, nach der axialen Öffnung 23 eines Schlitzes 22, und Einführen des ersten Lagerabschnitts 11a in den Schlitz 22;
(ii) Verdrehen des Haltemittels 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 hält, in Bezug auf das Haltemittel 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a hält, so dass ein verdrehter Abschnitt 10d in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b gebildet wird;
(iii) Ausrichten des Auslasses 31 des anderen Haltemittels 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 hält, nach der axialen Öffnung 23 eines weiteren Schlitzes 22, der von dem vorstehend genannten Schlitz 22 getrennt ist, und Einführen des zweiten Lagerabschnitts 11b in den Schlitz 22; und
(iv) Einführen einer folgenden Spule 10 in einen anderen Schlitz 22 als den, in dem die vorherige Spule 10 montiert ist, während ein verdrehter Abschnitt 10d der in den Schritten (i) bis (ii) gebildeten folgenden Spule mit dem verdrehten Abschnitt 10d der vorherigen Spule 10 überlappt, und Wiederholen dieser Schritte.

Für den konkreten Anspruchswortlaut, welcher sich von der hier gewählten Beschreibung in seinem konkreten Wortlaut etwas unterscheidet, sei hier der Einfachheit halber auf den einzigen Anspruch 1 verwiesen. Im Kern ist das hier beschriebene Verfahren aber identisch zu dem beanspruchten Verfahren.
Das hier beschriebene Montageverfahren ist beispielsweise, wie in 6 gezeigt, für das Einführen oder die Montage des ersten Lagerabschnitts 11a einer ersten Spule 10 und des zweiten Lagerabschnitts 11b einer zweiten Spule 10 in mehrere(n) Schlitze(n) 22 eines Läufers 20 gedacht, wodurch ein Ständer, wie in 1 gezeigt, fertiggestellt wird. In einem Ausgangsschritt dieses Einführens oder Montierens der Spulen 10 werden, wie in 16 (a) gezeigt, der erste und zweite Lagerabschnitt 11a und 11b der ersten Spule 10 verteilt und jeweils in einem ersten Schlitz 22 und einem anderen Schlitz 22, der von dem ersten Schlitz 22 um einen bestimmten Abstand getrennt ist, gelagert. Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Volumen der Wicklungen 10A von sowohl dem ersten als auch zweiten Lagerabschnitt 11a und 11b die Hälfte des Volumens jedes Schlitzes 22, so dass sich die Wicklungen 10A in einem nicht aufgezogenen Zustand innerhalb der Schlitze 22 befinden. Es bleibt genug freier Raum in jedem Schlitz mit dem darin gelagerten ersten Lagerabschnitt 11a oder zweiten Lagerabschnitt 11b zur Aufnahme des ersten Lagerabschnitts 11a oder des zweiten Lagerabschnitts 11b einer weiteren Spule 10, die anschließend gelagert werden soll.
In Schritt (i) wird der Auslass 31 des Haltemittels 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a der Spule 10 hält, nach der axialen Öffnung 23 eines Schlitzes 22 ausgerichtet, und der Lagerabschnitt 11a wird dann in den Schlitz 22 eingeführt. Wurde der zweite Lagerabschnitt 11b einer weiteren Spule 10 noch nicht in den Schlitz 22, in den dieser erste Lagerabschnitt 11a eingeführt werden soll, eingeführt, werden die Wicklungen 10A, die den ersten Lagerabschnitt 11a bilden, in dem Schlitz 22 in einem aufgezogenen Zustand gelagert, und durch zwangsweises Packen des zweiten Lagerabschnitts 11b einer anderen Spule 10 in den Schlitz 22 werden der erste Lagerabschnitt 11a der ersten Spule 10 und der zweite Lagerabschnitt 11b der folgenden Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand gelagert. Dieses Einführen erfolgt mit dem Haltemittel 30 und der Auswurfplatte, die die Wicklungen 10A von dem Haltemittel 30 in Schritt (iii) auswirft.
In Schritt (ii) wird das Haltemittel 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 hält, in Bezug auf das Haltemittel 30, das den ersten Lagerabschnitt 11a hält, verdreht, so dass ein verdrehter Abschnitt 10d, wie beispielhaft in 5 gezeigt, in dem ersten und zweiten Spulenkopf 12a und 12b gebildet wird. Dieser verdrehte Abschnitt 10d wird durch relative Drehung der Haltemittel 30 in dem in 2 (a) gezeigten Zustand um 180 Grad (zu dem in 5 (b) gezeigten Zustand) gebildet.
Wird dieser verdrehte Abschnitt 10d gebildet, verändern sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, die Radien der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, stufenweise. Daher werden in dem verdrehten Abschnitt 10d die Wicklungsabschnitte in aufsteigender Reihenfolge von dem Wicklungsabschnitt mit dem kleinsten Radius zu dem Wicklungsabschnitt mit dem größten Radius verdreht, und um den ersten Spulenkopf 12a und zweiten Spulenkopf 12b der ersten Spule 10 wird ein Raum gebildet, in dem ein verdrehter Abschnitt 10d einer zweiten Spule 10 in einem eng verbundenen Zustand angeordnet werden kann, wie in den 5 und 16 (b) gezeigt.
Als nächstes wird, in Schritt (iii), der Auslass 31 des anderen Haltemittels 30, das den zweiten Lagerabschnitt 11b der Spule 10 hält, nach der axialen Öffnung 23 eines weiteren Schlitzes 22, der von dem vorstehend genannten Schlitz 22 getrennt ist, ausgerichtet, und der zweite Lagerabschnitt 11b wird von dem Haltemittel 30 durch die Auswurfplatte ausgeworfen und in den Schlitz 22 eingeführt.
In Schritt (iv) wird eine folgende Spule 10 in einen anderen Schlitz 22 als den, in dem die vorherige Spule 10 montiert ist, eingeführt, während ein verdrehter Abschnitt 10d der folgenden Spule, gebildet in den Schritten (i) bis (ii), mit dem verdrehten Abschnitt 10d der vorherigen Spule 10 überlappt. Dieser Prozess wird dann wiederholt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Mitte des verdrehten Abschnitts 10d der vorherigen Spule 10 aufgrund des Verdrehens stärker eingeschnürt als die Umfangsabschnitte, so dass sich die Umfangsabschnitte des verdrehten Abschnitts 10d in einem erweiterten Zustand befinden, so dass ein Raum in der Nähe des verdrehten Abschnitts 10d gebildet wird, in dem der verdrehte Abschnitt 10d einer folgenden Spule 10, die in einen folgenden Schlitz 22 eingeführt werden soll, der von dem ersten Schlitz 22 um einen bestimmen Abstand getrennt ist, in einem eng verbundenen Zustand gelagert werden kann. Mit anderen Worten, der verdrehte Abschnitt 10d der folgenden Spule 10 wird so angeordnet, dass er mit dem verdrehten Abschnitt 10d der vorherigen Spule 10 verschlungen ist, und sobald das Einführen der vorherigen Spule 10 und der benachbarten folgenden Spule 10 beendet ist, werden sich diese verdrehten Abschnitte 10d in einem eng verbundenen Zustand befinden.
In dem Ständerblechpaket 20, das die elektromechanische Vorrichtung bildet, wobei es sich um einen Motor oder einen Generator oder dergleichen handelt, werden die mehreren Schlitze 22 mit axialen Öffnungen 23 kreisförmig gebildet, wobei die axialen Öffnungen 23 mit der kreisförmigen Öffnung, in der der Läufer gelagert werden soll, in Verbindung stehen. Umgekehrt werden auf der Außenfläche eines Läufers, der in der kreisförmigen Öffnung eines Ständerblechpakets 20 gelagert werden soll, mehrere Schlitze 22 kreisförmig gebildet, wobei die axialen Öffnungen 23 nach außen zeigen.
Sollen zwei verteilt gewickelte Spulen 10 in derartige mehrere Schlitze 22 in einem Zustand eingeführt werden, wo zwei Spulen in einem Schlitz gelagert werden, wird es natürlich Fälle geben, wo zuvor eingeführte Spulen 10 in dem letzten Schritt zu Behinderungen werden. Unter dem letzten Schritt ist ein Schritt zu verstehen, bei dem, wenn die ersten Lagerabschnitte 11a der ersten bis siebenten Spule 10 in dieser Reihenfolge jeweils in den ersten bis siebenten Schlitz 22 eingeführt werden, die zweiten Lagerabschnitte 11b der letzten n^ten bis n-6^ten Spule 10 in den letzten n^ten bis n-6^ten Schlitz 22 eingeführt werden.
Somit wird, in dem letzten Schritt des Einführungsprozesses, in Bezug auf einen Schlitz 22, in den der zweite Lagerabschnitt 11b eingeführt werden soll, ein erster Lagerabschnitt 11a der vorherigen Spule 10 jedoch bereits eingeführt worden ist, der erste Lagerabschnitt 11a vorübergehend herausgenommen, und der zweite Lagerabschnitt 11b der nächsten Spule 10 wird eingeführt und in die Außenseite des Schlitzes 22 gedrückt, während der erste Lagerabschnitt 11a wieder eingeführt wird, so dass er sich an der Innenseite befindet.
Auf diese Weise werden, wenn Spulen 10 anschließend montiert werden, die Wicklungen 10A der Spulen auf dem Ständerblechpaket 20 ohne Räume montiert, was zur Fertigstellung eines Ständers, wie in 1 (a) und (b) gezeigt, führt, mit dem das Folgende erreicht werden kann:

Daher kann, gemäß diesem Verfahren, wenn zwei Spulen in einem Schlitz gelagert werden, die Montage der Spulen auf den Zähnen des Ständerblechpakets oder Läufers leicht durchgeführt werden, und die elektromechanische Vorrichtung kann kompakt gemacht werden, wodurch die Herstellung der elektromechanischen Vorrichtung selbst vereinfacht wird.
Bezugszeichenliste

100: Anker
10: Spule
10A: Wicklung
10B: Begrenzungslinie
10C: Verbindungsdraht
10a: Wicklungs-Startabschnitt
10b: Wicklungs-Endabschnitt
10c: gekrümmter Abschnitt
10d: verdrehter Abschnitt
10e: nächster Spulenaufnehmer
11a: erster Lagerabschnitt
11b: zweiter Lagerabschnitt
12a: erster Spulenkopf
12b: zweiter Spulenkopf
20: Kern
21: Zähne
22: Schlitz
22a: Innenseite Lagerabschnitt
22b: Außenseite Lagerabschnitt
23: axiale Öffnung
30: Haltemittel
31: Auslass
32: Grundplatte
33: Schwenkplatte
34: erster Eingriffstift
35: zweiter Eingriffstift
40: Spulenkörper
41: Einführungsnut
50: Spulenmontagevorrichtung
51: Spulenregal
52: Kerndrehvorrichtung
53a: erster Hilfsarm
53b: zweiter Hilfsarm
54a: erster Führungskanal
54b: zweiter Führungskanal
55a: erster Anschlag
55b: zweiter Anschlag

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Ankers 100, der eine elektromechanische Vorrichtung bildet, die elektrische und mechanische Energie umwandelt, wobei der Anker aufweist: mehrere verteilt gewickelte Spulen 10, wobei jede Spule 10 einen ersten Lagerabschnitt 11a, einen zweiten Lagerabschnitt 11b und einen ersten Spulenkopf 12a und einen zweiten Spulenkopf 12b, die den ersten Lagerabschnitt 11a und den zweiten Lagerabschnitt 11b elektrisch verbinden, aufweist; und ein Ständerblechpaket 20 mit mehreren Schlitzen 22, in denen die Spulen 10 gelagert sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (1) Wickeln der Wicklungen 10A, die jede Spule 10 bilden, derart, dass sich zwischen einem ersten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Startabschnitt 10a gebildet wird, und einem zweiten radialen Abschnitt, der von einem Wicklungs-Endabschnitt 10b der Wicklungen 10A gebildet wird, die Umfangslängen der Schleifenwicklungsabschnitte, die von den Wicklungen 10A gebildet werden, kontinuierlich oder stufenweise verändern; (2) Halten des ersten Lagerabschnitts 11a mit einem ersten Haltemittel 30 und halten des zweiten Lagerabschnitts 11b mit einem zweiten Haltemittel 30; (3) relatives Drehen des ersten Haltemittels 30 und des zweiten Haltemittels 30 mit Hilfe einer Spulenmontagevorrichtung 50, welche einen ersten Hilfsarm 53a und einen zweiten Hilfsarm 53b aufweist, so dass ein verdrehter Abschnitt 10d in jedem von dem ersten Spulenkopf 12a und dem zweiten Spulenkopf 12b gebildet wird; (4) Ausrichten eines ersten Führungskanals 54a des ersten Hilfsarms 53a mit einem ersten Schlitz 22, Einführen des ersten Haltemittels 30 in den ersten Führungskanal 54a, Ausrichten eines Auslasses 31 des ersten Haltemittels 30 mit einer axialen Öffnung 23 des ersten Schlitzes 22, und Drücken des ersten Lagerabschnitts 11a in den ersten Schlitz 22; (5) Ausrichten eines zweiten Führungskanals 54b des zweiten Hilfsarms 53b mit einem zweiten Schlitz 22, Einführen des zweiten Haltemittels 30 in den zweiten Führungskanal 54b, Ausrichten eines Auslasses 31 des zweiten Haltemittels 30 mit einer axialen Öffnung 23 des zweiten Schlitzes 22, und Drücken der zweiten Lagerabschnitts 11b in den zweiten Schlitz 22; und (6) Einführen einer folgenden Spule 10 in die nächsten Schlitze 22 nach den Schlitzen 22, in denen die vorherige Spule 10 montiert ist, während die in Schritt (3) gebildeten verdrehten Abschnitte 10d mit den verdrehten Abschnitten 10d der vorherigen Spule 10 schleifengewickelt werden, und Wiederholen dieser Schritte.