DE112016002316T5

DE112016002316T5 - Elektrische Rotationsmaschine und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE112016002316T5
Application number: DE112016002316.2T
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Hino; Kohei Egashira; Tetsuya Yokogawa; Hiroyuki Akita; Akira Hashimoto; Masashi Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US10819175B2; JPWO2016190161A1; CN107408857B; WO2016190161A1; JP6275336B2; US20180054103A1; CN107408857A

Abstract

Eine Wicklungseinheit weist Folgendes auf: erste, zweite, dritte und vierte Wendebereiche (T1, T2, T3, T4), die sich von ersten, zweiten, dritten und vierten Schlitz-Lagerbereichen (S1, S2, S3, S4) gebogen erstrecken und jeweils die Schlitz-Lagerbereiche verbinden; erste, zweite, dritte und vierte Beinbereiche (L1, L2, L3, L4). Ausnehmungen (PL1, PL2, PL3, PL4) und Ausnehmungen (PT1, PT2, PT3, PT4) sind in Flächen, die einander gegenüberliegend an gebogenen Teilen der Wendebereiche oder gebogenen Teilen des Wendebereichs und des Beinteils ausgebildet, die sich gebogen in Umfangsrichtung zur selben Seite von den in radialer Richtung einander benachbarten Schlitz-Lagerbereichen erstrecken.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Rotationsmaschine und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Rotationsmaschine, insbesondere auf die Struktur eines Ankers, der Teil einer elektrische Rotationsmaschine ist, und ein Herstellungsverfahren für den Anker.
Stand der Technik
Ein herkömmlicher Anker von elektrischen Rotationsmaschinen hat Wicklungen, die Folgendes aufweisen: ein Teil, das in jeden Schlitz eingesetzt und in einer Vielzahl von Schichten gebildet ist, die in radialer Richtung gestapelt sind; ein Teil, bei dem aus Schlitzen nebeneinander in radialer Richtung vorstehende Wicklungsendbereiche in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogen werden; und ein Teil, bei dem solche Wicklungsendbereiche in Umfangsrichtung einander entgegengesetzte Richtungen gebogen werden.
Bei diesem Anker haben die Wicklungen mit in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogenen Wicklungsenden die gleiche Phase der dreiphasigen Spannung, und eine Potentialdifferenz dazwischen ist klein. Daher ist es nicht erforderlich, eine Isolierfläche vorzusehen, um die Isolierung zwischen den Wicklungsenden in radialer Richtung zu gewährleisten. Die Wicklungen mit in Umfangsrichtung gegeneinander gewendelten Wicklungsendbereichen haben jedoch unterschiedliche Phasen der dreiphasigen Spannung und eine Potentialdifferenz dazwischen ist groß. Daher wird zwischen den Wicklungsendteilen in radialer Richtung eine Isolierfläche angebracht, um die Isolierung zwischen den Wicklungsenden zu gewährleisten (siehe z. B. Patentdokument 1).
Literaturverzeichnis

Patentdokument 1: Japanisches Patent JP 4 186 872 B2 (Seite 9, 2, 8–9)

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In den letzten Jahren sind bei elektrischen Rotationsmaschinen eine kleine Baugröße und hohe Leistung erforderlich, und der Platzbedarf, der in einem Anker als Stator ausgebildeten Wicklungen muss verbessert werden.
Bei den im Patentdokument 1 gezeigten Wicklungen des Ankers tritt jedoch bei der Biegung eines Wicklungsendbereiches in Umfangsrichtung eine Auswölbung in radialer Richtung auf der Biegeinnenseite in Bezug auf die Neutralachse des gebogenen Bereichs auf, und ein verdünnter Bereich in radialer Richtung auf der Biegeaußenseite.
In den benachbarten Wicklungen mit in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogenen Wicklungsendbereichen überlappen sich die Auswölbungen in radialer Richtung dieser Wicklungen, und deshalb muss ein Spalt in radialer Richtung zwischen diesen Wicklungen breit sein.
Das bedeutet, da zwischen den nebeneinander liegenden Wicklungen in radialer Richtung ein Spalt entsteht, verringert sich der Raumfaktor der Wicklungen, was zu dem Problem führt, dass der Wirkungsgrad und die Leistung der elektrischen Rotationsmaschine abnehmen.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das oben genannte Problem zu lösen, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Rotationsmaschine und ein Herstellungsverfahren hierfür anzugeben, die das Entstehen eines Spaltes zwischen den nebeneinander stehenden Wicklungen in radialer Richtung verhindern, um den Raumfaktor der Wicklungen zu verbessern und dadurch einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Leistung zu erreichen.
Problemlösung
Eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Rotationsmaschine mit Anker und Rotor, wobei der Anker einen Ankerkern und eine Ankerwicklung aufweist, die durch Anordnung mehrerer Wicklungseinheiten entlang einer Umfangsrichtung gebildet sind. Jede Wicklungseinheit weist Folgendes auf: eine Vielzahl von Schlitz-Lagerbereichen in verschiedenen Schlitzen; einen Wendebereich, der sich gebogen von jedem Schlitz-Lagerbereich aus erstreckt und die Schlitz-Lagerbereiche miteinander verbindet; und einen Beinbereich, der sich gebogen von jedem Schlitz-Lagerbereich aus erstreckt.
Die mehreren Schlitz-Lagerbereiche werden in radialer Richtung in den Schlitzen gestapelt, und Vertiefungen sind in radialer Richtung eingedellt in einander gegenüberliegende Flächen an den Biegeteilen der Wendebereiche bzw. Biegeteilen des Wendebereichs und des Beinbereichs, die sich von den Schlitz-Lagerbereichen nebeneinander in gebogener Richtung zur gleichen Seite in Umfangsrichtung aus den Schlitz-Lagerbereichen in radialer Richtung hin erstrecken.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Rotationsmaschine, die einen Anker und einen Rotor aufweist, wobei der Anker einen Ankerkern und eine Ankerwicklung aufweist, die durch Anordnen mehrerer Wicklungseinheiten entlang einer Umfangsrichtung gebildet werden, wobei die Wicklungseinheit durch Biegen eines leitenden Drahtes mit einer Isolationsschicht gebildet wird. Das Verfahren beinhaltet einen Schritt der Bildung einer Aussparung oder Ausnehmung an einem zu biegenden Teil des leitenden Drahtes.
In dem Schritt der Bildung einer Ausnehmung wird
eine erste Form mit einer L-Form an beiden Endflächen so angeordnet, dass zwei innere Flächen davon an einem zu biegenden Teil des leitenden Drahtes mit zwei nebeneinander liegenden Flächen in Kontakt stehen und eine zweite Form mit einem Vorsprung zur Bildung der Ausnehmung so angeordnet ist, dass sie einer Fläche des leitender Drahtes gegenüberliegt, die nicht mit der ersten Form in Kontakt ist,
dann wird die zweite Form in Richtung der ersten Form bewegt, so dass der leitende Draht zwischen der ersten Form und der zweiten Form eingeklemmt und gedrückt wird, wobei der leitende Draht durch den Vorsprung eingedrückt wird, und
dann wird die zweite Form in eine Richtung weg von der ersten Form bewegt und der leitende Draht, in dem sich die Vertiefung gebildet hat, wird herausgenommen.
Wirkung der Erfindung
Bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der Erfindung werden in radialer Richtung eingedrückte Vertiefungen in einander gegenüberliegenden Flächen an Biegeteilen der Wendebereiche bzw. Biegeteilen des Wendebereichs und des Beinbereichs gebildet, die sich – zur gleichen Seite gebogen – in Umfangsrichtung von den in radialer Richtung benachbarten Schlitz-Lagerbereichen aus erstrecken. Dadurch werden der Platzbedarf der Wicklungen verbessert und ein hoher Wirkungsgrad und eine hohe Leistung erreicht.
Das Verfahren zur Herstellung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Schritt zur Herstellung einer Ausnehmung an einem zu biegenden Teil eines leitenden Drahtes. Daher ist es möglich, eine elektrische Rotationsmaschine mit einem verbesserten Platzbedarf der Wicklungen zu erhalten, die einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Leistung hat.
Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
1 ist ein schematischer halbseitiger Schnitt einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung.
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Ankers und eines Rotors, die einen wesentlichen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellen.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Seitenansicht in 4(a) des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und eine schematische Darstellung in 4(b) eines A-A-Querschnitts in der schematischen Seitenansicht.
5 ist eine schematische Draufsicht auf einen Ankerkern der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Frontansicht einer Wicklungseinheit, die eine Ankerwicklung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet.
7 ist eine schematische Darstellung der Wicklungseinheit in 6, gesehen aus der Richtung des Pfeils Yu.
8 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Wicklungseinheit, die die Ankerwicklung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet.
9 ist eine schematische Grundrissansicht auf die drahtverbindungsfreie Wicklungsendseite, die eine Vielzahl von in Schlitze angeordneten Wicklungseinheiten des Ankerkerns im Anker gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine schematische Darstellung eines C-C-Querschnitts des Ankers in 9.
11 ist eine schematische Darstellung in 11(a) von Beinbereichen aus der Richtung des Pfeils Yo und eine schematische Darstellung in 11(b) von Wendebereichen aus der Richtung des Pfeils Yu in 10.
12 ist eine schematische Schnittansicht, die in Schlitzen in einem Anker eines vergleichenden Beispiels angeordnete Wicklungseinheiten veranschaulicht.
13 ist eine schematische Darstellung in 13(a) von Beinbereichen aus der Richtung des Pfeils Yo und eine schematische Darstellung in 13(b) von Wendebereichen aus der Richtung des Pfeils Yu in 12.
14 ist eine vergrößerte Ansicht in 14(a) eines gebogenen Teiles F1 eines S1-seitigen Beinbereichs L1 und eine vergrößerte Ansicht eines gebogenen Teiles F2 eines S2-seitigen Beinbereichs L2 in 11(a).
15 ist eine schematische Seitenansicht in 15(a), die die Vorgehensweise zur Ausformung einer Ausnehmung an einem zu biegenden Teil eines für den Anker verwendeten leitenden Drahtes gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und eine schematische Darstellung in 15(b) eines D-D-Querschnitts in der schematischen Seitenansicht.
16 ist eine schematische Frontansicht in 16(a) und eine schematische Seitenansicht in 16(b), die den für den Anker verwendeten leitenden Draht gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn an den jeweiligen zu biegenden Teilen Ausnehmungen gebildet werden, und eine schematische Schnittansicht in 16(c) des leitenden Drahtes an jedem Teil.
17 ist eine schematische Frontansicht in 17(a), die einen leitenden Draht für eine andere Teilwicklung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn der leitende Draht an einem zu biegenden Teil eines Wendebereichs gebogen ist und eine schematische Seitenansicht in 17(b), wie sie aus der Richtung des Pfeils Xs in der schematischen Frontansicht zu sehen ist.
18 ist eine schematische Frontansicht in 18(a) der hergestellten anderen Teilwicklung der Wicklungseinheit in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und eine schematische Seitenansicht in 18(b) aus der Richtung des Pfeils Xs in der schematischen Frontansicht.
19 ist eine schematische Frontansicht in 19(a) mit einem leitenden Draht zur Bildung einer Teilwicklung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wenn an den zu biegenden Teilen davon Ausnehmungen gebildet werden und ein schematischer Schnitt in 19(b) des leitenden Drahtes an jedem Teil.
20 ist eine schematische Schnittansicht in Umfangsrichtung der in einem Schlitz in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung montierten Wicklungseinheiten.
21 ist eine schematische Schnittansicht in Umfangsrichtung der an einem Schlitz in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung montierten Wicklungseinheiten.
22 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Ankers und eines Rotors, die einen wesentlichen Teil einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellen.
23 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Kernblocks, der einen Ankerkern des Ankers gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet.
24 ist eine schematische Frontansicht der Wicklungseinheit, die eine Ankerwicklung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet.
25 ist eine schematische Darstellung der Wicklungseinheit in 24 aus der Richtung des Pfeils Yo.
26 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Wicklungseinheit, die die Ankerwicklung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet.
27 ist eine schematische Grundrissansicht auf die drahtverbindungs-Wicklungsendseite, die eine Vielzahl der in Schlitzen angeordneten Wicklungseinheiten des Ankerkerns im Anker gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
28 ist eine schematische Darstellung eines E-E-Querschnitts des Ankers in 27.
29 ist eine schematische Darstellung in 29(a) auf die drahtverbindungs-Wicklungsendseite aus der Richtung des Pfeils Yo und eine schematische Darstellung in 29(b) auf die drahtverbindungsfreie Wicklungsendseite aus der Richtung des Pfeils Yu in 28.
30 ist eine schematische Schnittansicht in Umfangsrichtung der an einem Schlitz in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung montierten Wicklungseinheiten.
31 ist eine schematische Schnittansicht in Umfangsrichtung der an einem Schlitz in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung montierten Wicklungseinheiten.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Eine Umfangsrichtung, eine radiale Richtung und eine axiale Richtung in der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Umfangsrichtung, eine radiale Richtung und eine axiale Richtung in einem Anker oder einer elektrischen Rotationsmaschine, sofern nicht anders angegeben.
Ausführungsform 1
1 ist ein schematischer einseitiger Schnitt einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Ankers und eines Rotors, die einen wesentlichen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellen.
Wie in 1 und 2 gezeigt, besteht die elektrische Rotationsmaschine 100 der vorliegenden Ausführung aus: einem Gehäuse1 mit einem zylindrischen Rahmen 2 mit Boden und einer Endplatte 3, die die Öffnung des Rahmens 2 verschließt; einem Anker 10, der ein Stator ist und durch Einpassen in den Zylinderteil des Rahmens 2 fixiert wird; und einem Rotor 5, der auf der inneren Umfangsseite des Ankers 10 mit einem dazwischen ausgebildeten Spalt versehen ist.
Der Rotor 5 ist ein Permanentmagnetrotor, der Folgendes aufweist: einen Rotorkern 7, der an einer Drehwelle 6 befestigt ist, die an der Achsposition eingesetzt ist; und Permanentmagnete 8, die auf der äußeren Umfangsseite des Rotorkerns 7 eingebettet sind, die in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung angeordnet sind und magnetische Pole bilden. Die Drehwelle 6 ist drehbar gelagert über Lager 4 am unteren Teil des Rahmens 2 und der Endplatte 3.
Der Rotor 5 bei der vorliegenden Ausführung ist ein Permanentmagnetrotor. Der Rotor 5 kann jedoch ohne Beschränkung darauf auch ein Kurzschlussrotor sein, in dem nichtisolierte Rotorleiter in Schlitze eines Rotorkerns untergebracht sind und von beiden Seiten durch Kurzschlussringe kurzgeschlossen sind, oder ein gewickelter Rotor, in dem isolierte leitende Drähte in Schlitzen eines Rotorkerns montiert sind.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Seitenansicht in 4(a) des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und eine schematische Darstellung in 4(b) eines A-A-Querschnitts in der schematischen Seitenansicht.
Wie in 3 und 4 gezeigt, besitzt der Anker 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: einen Ankerkern 11; eine Wicklungseinheit 21, die eine Ankerwicklung 20 auf dem Ankerkern 11 bildet bzw. aus einer Ankerwicklung aufgebaut ist;
und eine Schlitzzelle 14, die Ankerwicklung 20 und Ankerkern 11 physisch voneinander trennt und elektrisch voneinander isoliert.
Wie weiter unten ausführlich beschrieben, wird die Ankerwicklung 20 durch Aufwickeln eines leitenden Drahtes gebildet und erzeugt beim Anlegen von Strom ein Magnetfeld. Der magnetische Fluss des erzeugten Magnetfeldes durchdringt den Ankerkern 11.
Bei der gegenwärtigen Ausführungsform wird zum besseren Verständnis davon ausgegangen, dass die Polzahl acht ist, der Ankerkern 11 achtundvierzig Schlitze aufweist und die Ankerwicklung 20 eine dreiphasige Wicklung ist. Im Ankerkern 11 werden für jede Phase zwei Schlitze pro Pol gebildet.
5 ist eine schematische Draufsicht auf den Ankerkern bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 dargestellt, wird der Ankerkern 11 bei der vorliegenden Ausführung durch Stapeln und Integrieren einer vorgegebenen Anzahl von Ankerkernstücken aus elektromagnetischen Stahlblechen hergestellt und hat einen zylindrischen Kern-Rückenbereich 12a and Zähne 12b, die von der inneren Umfangswandfläche des Kern-Rückenbereichs 12a in radialer Richtung nach innen ragen.
Die Lücke zwischen den benachbarten Zähne 12b ist ein Schlitz 12c.
Die Schlitze 12c sind nach innen geöffnet und in Umfangsrichtung mit einer gleichen Teilung angeordnet. Jeder Zahn 12b hat eine so verjüngte Form, dass die Breite in Umfangsrichtung in radialer Richtung allmählich nach innen abnimmt. Jeder Schlitz 12c hat daher eine rechteckige Form in einem Querschnitt aus axialer Sicht.
6 ist eine schematische Frontansicht einer Wicklungseinheit, die die Ankerwicklung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet.
In 6 ist eine weitere, auf einer Seite in Umfangsrichtung der Wicklungseinheit 21 benachbarte Wicklungseinheit 21 durch eine gestrichelte Linie mit zwei Punkten dargestellt.
7 ist eine schematische Darstellung der Wicklungseinheit in 6 aus der Richtung des Pfeils Yu.
8 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Wicklungseinheit, die die Ankerwicklung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet.
Wie in 6 bis 8 gezeigt, besteht die Wicklungseinheit 21 bei der vorliegenden Ausführungsform aus zwei Teilwicklungen 23, 24 als Paar, wobei sich die Teilwicklung 23 und die andere Teilwicklung 24 in radialer Richtung überlappen.
Die Ankerwicklung 20 wird gebildet, indem entlang der Umfangsrichtung des Ankerkerns kontinuierlich eine Runde der Wicklungseinheiten 21, jeweils bestehend aus einem Paar einer Teilwicklung 23 und der anderen Teilwicklung 24, miteinander verbunden werden.
Jede Teilwicklung 23, 24 besteht aus einem leitender Draht mit rechteckiger Querschnittsform, der ohne Anschlussteile durchgehend aus einem Kupferdraht oder einem Aluminiumdraht besteht, der z. B. mit einem Lackharz zur Isolierung beschichtet ist.
Eine Teilwicklung 23 besitzt: zwei erste und vierte Schlitz-Lagerbereiche S1, S4 mit einer geraden Stabform, die in den Schlitzen 12c des Ankerkerns 11 unterzubringen sind; einen durchgehenden Wendebereich, der ohne Verbindungsteile den ersten Schlitz-Lagerbereich S1 und den vierten Schlitz-Lagerbereich S4 integral verbindet; und zwei Beinbereiche, die jeweils aus den ersten und vierten Schlitz-Lagerbereichen S1, S4 hervorstehen und die in einander in Umfangsrichtung entgegengesetzte Richtungen nach außen gebogen sind.
Das heißt, bei einer Teilwicklung 23 ist der Wendebereich gebildet aus einem Wendebereich T1 auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-S1-Seite (S1-Seiten-Wendebereich) und einem Wendebereich T4 auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-S4-Seite (S4-Seiten Wendebereich), und die Beinbereiche beinhalten einen Beinbereich L1 auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-S1-Seite (S1-Seiten-Beinbereich) und einen Beinbereich L4 auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-S4-Seite (S4-Seiten-Beinbereich).
Der erste Schlitz-Lagerbereich S1 ist vom vierten Schlitz-Lagerbereich S4 um drei Lagen radial nach innen verschoben.
Die andere Teilwicklung 24 hat: zwei zweite und dritte Schlitz-Lagerbereiche S2, S3 mit einer geraden Stabform, die in den Schlitzen 12c des Ankerkerns 11 unterzubringen sind; einen durchgehenden Wendebereich, der ohne Verbindungsbereiche den zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 und den dritten Schlitz-Lagerbereich S3 integral verbindet; und zwei Beinbereiche, die jeweils aus dem zweiten und dritten Schlitz-Lagerbereich S2, S3 hervorstehen und einander entgegengesetzt nach außen in Umfangsrichtung gebogen sind.
Das heißt, in der anderen Teilwicklung 24 besteht der Wendebereich aus einem Wendebereich T2 (S2-Seite-Wendebereich) auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich S2-Seite und einem Wendebereich T3 (S3-Seite-Wendebereich) auf der dritten Schlitz-Lagerbereich S3-Seite, und die Beinbereiche L enthalten einen Beinbereich L2 (S2-Seite-Beinbereich) auf dem zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 und einen Beinbereich L3 (S3-Seite-Beinbereich) auf dem dritten Schlitz-Lagerbereich S3.
Der zweite Schlitz-Lagerbereich S2 wird in radialer Richtung aus dem dritten Schlitz-Lagerbereich S3 um eine Lage nach innen geschoben.
Bei der Wicklungseinheit 21 werden die in radialer Richtung neben einander liegenden S1-seitigen Beinbereiche L1 und S2-seitigen Beinbereiche L2 in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogen, und auch der S4-seitige Beinbereich L4 und der S3-seitige Beinbereich L3 sind in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogen.
Der Abstand zwischen dem Paar von Schlitz-Lagerbereichen S1, S4 einer Teilwicklung 23 und dem Paar von Schlitz-Lagerbereichen S2, S3 der anderen Teilwicklung 24 ist jeweils als Sechs-Schlitz-Winkelintervall in Umfangsrichtung ausgelegt. Das Sechs-Schlitz-Winkelintervall ist das Intervall zwischen den Zentren der Schlitze 12c, das durch sechs aufeinanderfolgende Zähne 12b voneinander getrennt ist und einer Magnetpolteilung P entspricht.
Die Anschlussteile des S1-seitigen Beinbereichs L1 und des S2-seitigen Beinbereichs L2 auf einer Seite der Wicklungseinheit 21 sind von den Schlitz-Lagerbereichen S1, S2 um einen Abstand entsprechend einer halben Magnetpolteilung (= P/2) getrennt. Ebenso sind die Anschlussteile des S4-Seite Beinbereichs L4 und des S3-Seite Beinbereichs L3 auf der anderen Seite der Wicklungseinheit 21 von den Schlitz-Lagerbereichen S4, S3 um einen Abstand entsprechend einer halben Magnetpolteilung (= P/2) getrennt. Die Anschlussteile der Beinbereiche L1, L2, L3, L4 auf den jeweiligen Seiten werden jeweils durch Verbindungsmittel miteinander verbunden, die mit einer anderen Teilwicklung, einem Einspeiseteil, einem Neutralpunkt oder dergleichen verbunden sind und so die Ankerwicklung bilden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Beinbereich-Seite das drahtverbindungsseitige Wicklungsende der Wicklungseinheit 21, und die Wendebereich-Seite ist das Wicklungsende an der drahtverbindungsfreien Seite der Wicklungseinheit 21.
9 ist eine schematische Grundrissansicht auf die drahtverbindungsfreie Wicklungsendseite der Wicklungsseite, die eine Vielzahl der in den Schlitzen des Ankerkerns im Anker angeordneten Wicklungseinheiten gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 9 sind zum besseren Verständnis die Zähne 12b und die im Ankerkern 11 ringförmig angeordneten Schlitze 12c geradlinig dargestellt. Außerdem sind die Schlitze 12c von links nach rechts in der Zeichnung fortlaufend nummeriert.
9 ist eine Ansicht der im Ankerkern 11 angeordneten Wicklungseinheiten 21, wie von der Wendebereichseite aus gesehen und mit dem Pfeil Yu in 6, d. h. von der drahtverbindungsfreien Wicklungsendseiteaus, angedeutet.
In 9 sind die von den Schlitz-Lagerbereichen ausgehenden Wendebereiche auf der Vorderseite der Zeichnung und die von den Schlitz-Lagerbereichen ausgehenden Beinbereiche auf der Rückseite der Zeichnung.
Wie in 9 gezeigt, ist im Anker 10 bei der vorliegenden Ausführungsform z. B. die Wicklungseinheit 21, von der sich der vierte Schlitz-Lagerbereich S4 einer Teilwicklung 23 und der dritte Schlitz-Lagerbereich S3 der anderen Teilwicklung 24 in dem ersten Schlitz 12c befinden, so ausgebildet, dass der erste Schlitz-Lagerbereich S1 der einen Teilwicklung 23 und der zweite Schlitz-Lagerbereich S2 der anderen Teilwicklung 23 im siebten Schlitz 12c getrennt vom ersten Schlitz 12c durch einen sechs-Schlitz-Winkelabstand angeordnet sind.
Zusätzlich ist die Wicklungseinheit 21, von der der vierte Schlitz-Lagerbereich S4 einer Teilwicklung 23 und der dritte Schlitz-Lagerbereich S3 der anderen Teilwicklung 24 im siebten Schlitz 12c angeordnet sind, so ausgebildet, dass der erste Schlitz-Lagerbereich S1 der einen Teilwicklung 23 und der zweite Schlitz-Lagerbereich S2 der anderen Teilwicklung 24 in dem dreizehnten Schlitz 12c liegen, und zwar getrennt vom siebten Schlitz 12c durch einen sechs-Schlitz Winkelabstand.
In 9 befinden sich der dritte und vierte Schlitz-Lagerbereich S3, S4 der Wicklungseinheit 21, die durch eine durchgezogene Linie in 6 gekennzeichnet sind, sowie der erste und zweite Schlitz-Lagerbereich S1, S2 der Wicklungseinheit 21, die durch eine gestrichelte Linie mit zwei Punkten in 6 gekennzeichnet sind, im siebten Schlitz 12c.
Wie in 9 gezeigt, befinden sich in jedem Schlitz 12c, der vierte Schlitz-Lagerbereich S4 an der Kern-Rückenbereichsseite 12a des Ankerkerns 11, und der Schlitz-Lagerbereich S1 ist an der Öffnungsseite angeordnet.
Das heißt, in jedem Schlitz 12c sind die Schlitz-Lagerbereiche in der Reihenfolge vom vierten Schlitz-Lagerbereich S4, dritten Schlitz-Lagerbereich S3, zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 und dann ersten Schlitz-Lagerbereich S1 von der Kernrückenbereichsseite 12a zur Innenseite in radialer Richtung angeordnet.
In jedem Schlitz 12c befinden sich der erste Schlitz-Lagerbereich S1, der zweite Schlitz-Lagerbereich S2, der dritte Schlitz-Lagerbereich S3 und der vierte Schlitz-Lagerbereich S4 jeweils in der ersten Schicht, die zweite Schicht, die dritte Schicht und die vierte Schicht von der Schlitzöffnungsseite.
10 ist eine schematische Darstellung eines C-C-Querschnitts des Ankers in 9.
11 zeigt ist eine schematische Darstellung in 11(a) von Beinbereichen aus der Richtung des Pfeils Yo und eine schematische Darstellung in 11(b) von Wendebereichen aus der Richtung des Pfeils Yu in 10.
10 zeigt auch den Ankerkern 11, in dem die Wicklungseinheiten 21 angeordnet sind. Die vom Ankerkern 11 ausgehenden oberen Teile sind die Beinbereiche der Teilwicklungen 23, 24 und die vom Ankerkern 11 ausgehenden unteren Teile sind die Wendebereiche der Teilwicklungen 23, 24.
10 ist eine Ansicht, wenn die Wicklungseinheit in 6 von rechts in der Zeichnung gesehen wird. In 10 sind daher in der Zeichnung der S1-seitige Beinbereich L1 und der S2-seitige Beinbereich L2 nach vorn gebogen, die S3-seitige Beinbereich L3 und der S4-seitige Beinbereich L4 sind nach hinten gebogen.
Zusätzlich werden in der Zeichnung der S1-Seite Wendebereich T1 und der S2-Seite Wendebereich T2 nach hinten gebogen, der S3-Seite Wendebereich T3 und der S4-Seite Wendebereich T4 nach vorn gebogen.
Wie in 10 und 11 gezeigt, weisen der S1-seitige Beinbereich L1 bzw. der S2-seitige Beinbereich L2 an den Biegeteilen Ausnehmungen PL1, PL2 in ihren einander gegenüberliegenden Beinbereichsflächen und der S3-seitige Beinbereich L3 bzw. der S4-seitige Beinbereich L4 die Ausnehmungen PL3, PL4 in ihren einander gegenüberliegenden Beinbereichsflächen an den Biegeteilen auf.
Die Ausnehmung PL1 und die Ausnehmung PL2 sind in radialer Richtung einander gegenüberliegend, die Ausnehmung PL3 und die Ausnehmung PL4 in radialer Richtung einander gegenüberliegend.
D. h. der S4-Seite Beinbereich L4 und der S2-Seite Beinbereich L2 haben die Ausnehmungen in ihrer radialen Richtung nach innen gerichteten Flächen und der S3-Seite Beinbereich L3 und der S1-Seite Beinbereich L1 die Ausnehmungen in ihrer radialen Richtung nach außen gerichteten Flächen.
Wie in 10 und 11 gezeigt, weisen der S1-Seite Wendebereich T1 bzw. der S2-Seite Wendebereich T2 jeweils Ausnehmungen PT1, PT2 in ihren einander gegenüberstehenden Oberflächen an den Biegeteilen gegenüber den Wendebereichen der jeweils anderen Seite auf, und der S3-Seite Wendebereich T3 und der S4-Seite Wendebereich T4 haben in ihren einander gegenüberstehenden Oberflächen an den Biegeteilen Ausnehmungen PT3, PT4.
Die Ausnehmung PT1 und die Ausnehmung PT2 sind in radialer Richtung einander gegenüberliegend die Ausnehmung PT3 und die Ausnehmung PT4 in radialer Richtung einander gegenüberliegend.
D. h. der S4-Seite Wendebereich T4 und der S2-Seite Wendebereich T2 haben die Ausnehmungen in ihren Flächen radial nach innen gerichtet, der S3-Seite Wendebereich T3 und der S1-Seite Wendebereich T1 haben die Ausnehmungen in ihren Flächen radial nach außen gerichtet.
Als nächstes werden die Effekte des Ankers bei der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu einem Anker mit ähnlicher Wicklungsstruktur in einem vergleichenden Beispiel beschrieben.
12 ist ein schematischer Schnitt durch die in Schlitzen im Anker im Vergleichsbeispiel angeordneten Wicklungseinheiten.
13 ist eine schematische Darstellung in 13(a) von Beinbereichen aus der Richtung des Pfeils Yo und eine schematische Darstellung in 13(b) von Wendebereichen aus der Richtung des Pfeils Yu in 12.
12 entspricht der schematischen Ansicht in 10 mit dem Anker bei der gegenwärtigen Ausführungsform und 13 der schematischen Darstellung in 11 mit dem Anker bei der gegenwärtigen Ausführungsform.
12 zeigt keine anderen Auswölbungsbereiche außer den Auswölbungsbereichen BLo1, BTo1, BLo2, BTo2 auf einander gegenüberliegenden Flächen eines ersten Schlitz-Lagerbereichs So1 für eine erste Schicht und eines zweiten Schlitz-Lagerbereichs So2 für eine zweite Schicht und Auswölbungsbereiche BLo3, BTo3, BLo4, BTo4 auf einander gegenüber liegenden Flächen eines dritten Schlitz-Lagerbereichs So3 für eine dritte Schicht und einen vierten Schlitzlagerbereich So4 für eine vierte Schicht.
Wie in 12 und 13 dargestellt, sind an den radial gerichteten Flächen der Biegeteile eines Beinbereichs Lo1 und eines Wendebereiches To1, die sich vom ersten Schlitz-Lagerbereich So1 im Schlitz 12c erstrecken, die Auswölbungen BLo1, BTo1 durch Biegen gebildet.
Zusätzlich werden an den Biegeteilen eines Beinbereiches Lo2 und eines Wendebereichs To2, der sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich So2 erstreckt, die Auswölbungen-BLo2, BTo2 durch Biegung auf den radial gerichteten Flächen gebildet.
Zusätzlich werden an den Biegeteilen eines Beinbereiches Lo3 und eines Wendebereichs To3, der sich vom dritten Schlitz-Lagerbereich So3 erstreckt, die durch Biegung gebildeten Auswölbungen-BLo3, BTo3 auf den radialen Richtungsflächen gebildet.
Zusätzlich werden an den Biegeteilen eines Beinbereiches Lo4 und eines Wendebereichs To4, der sich vom vierten Schlitz-Lagerbereich So4 erstreckt, die Auswölbungen-BLo4, BTo4 durch Biegung auf den radial gerichteten Flächen gebildet.
Der Beinbereich Lo2 und der Beinbereich Lo3 erstrecken sich in Umfangsrichtung zu einander gegenüberliegenden Seiten und sind einander nicht entgegengesetzt. Daher sind die Auswölbung BLo2 und die Auswölbung BLo3 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Der Wendebereich To2 und der Wendebereich To3 erstrecken sich in Umfangsrichtung zu einander gegenüberliegenden Seiten und sind einander nicht entgegengesetzt. Daher sind die Auswölbung BTo2 und die Auswölbung BTo3 in Umfangsrichtung zueinander versetzt.
Das heißt, zwischen dem zweiten Schlitz-Lagerbereich So2 und dem dritten Schlitz-Lagerbereich So3 muss so gut wie kein Spalt vorhanden sein, und wenn nötig, kann ein Spalt ausgebildet werden, der das Einlegen einer Isolationsplatte ermöglicht.
Der Beinbereich Lo1 und der Beinbereich Lo2 erstrecken sich jedoch in Umfangsrichtung zur gleichen Seite und sind einander gegenüberliegend. Daher stehen sich die Auswölbung BLo1 und die Auswölbung BLo2 gegenüber. Zusätzlich erstrecken sich der Wendebereich To1 und der Wendebereich To2 in Umfangsrichtung zur gleichen Seite und stehen sich gegenüber. Daher stehen sich die Auswölbung BTo1 und die Auswölbung BTo2 gegenüber.
Das heißt, da die Auswölbung BLo1 und die Auswölbung BLo2 einander gegenüberliegen und die Auswölbung BTo1 und die Auswölbung BTo2 einander gegenüberliegen, ist es notwendig, im Schlitz 12c den ersten Schlitz-Lagerbereich So1 und den zweiten Schlitz-Lagerbereich So2 mit einem dazwischen in radialer Richtung ausgebildeten Spalt zu versehen.
Der Beinbereich Lo3 und der Beinbereich Lo4 erstrecken sich in Umfangsrichtung zur gleichen Seite und sind einander gegenüberliegend. Daher stehen sich die Auswölbung BLo3 und die Auswölbung BLo4 gegenüber. Zusätzlich erstrecken sich der Wendebereich To3 und der Wendebereich To4 in Umfangsrichtung zur gleichen Seite und stehen sich gegenüber. Daher stehen sich die Auswölbung BTo3 und die Auswölbung BTo4 gegenüber.
Das heißt, da die Auswölbung BLo3 und die Auswölbung BLo4 einander gegenüberstehen und die Auswölbung BTo3 und die Auswölbung BTo4 einander gegenüberstehen, ist es notwendig, im Schlitz 12c den dritten Schlitz-Lagerbereich So3 und den vierten Schlitz-Lagerbereich So4 mit einem dazwischen ausgebildeten Spalt zu versehen, um ein Berühren ihrer Auswölbungen (in radialer Richtung) untereinander zu verhindern
Bei dem Anker im Vergleichsbeispiel muss die Wicklungseinheit also einen Spalt zwischen den Schlitz-Lagerbereichen in jedem Schlitz aufweisen, so dass sich der Platzbedarf der Wicklungen nicht verbessern lässt und es schwierig ist, eine Verkleinerung der Anordnung und eine Leistungssteigerung der elektrischen Rotationsmaschine zu erreichen.
14 ist eine vergrößerte Ansicht in 14(a) eines gebogenen Teiles F1 des S1-seitigen Beinbereichs L1 und eine vergrößerte Ansicht eines gebogenen Teiles F2 des S2-seitigen Beinbereichs L2 in 11(a).
Wie in 14(a) dargestellt, wird die Ausnehmung PL1 in der Fläche (als L1 gegenüberliegende Fläche bezeichnet), im Gegensatz zu einem anderen Beinbereich (S2seitiger Beinbereich L2) am gebogenen Teil des S1-seitigen Beinbereichs L1 ausgebildet, und die Auswölbung BL1 an der L1 gegenüber liegenden Fläche erfolgt in der Ausnehmung PL1. Die Auswölbung BL1 ragt daher nicht aus der L1-Gegenfläche heraus.
Wie in 14(b) dargestellt, wird die Ausnehmung PL2 in der Fläche (als L2-Gegenfläche bezeichnet), im Gegensatz zu einem anderen Beinbereich (S1-Seite Beinbereich L1) am gebogenen Teil des S2-Seite Beinbereichs L2 ausgebildet, und die Auswölbung BL2 an der L2-Gegenfläche erfolgt in der Ausnehmung PL2. Die Auswölbung BL2 ragt daher nicht aus der L2-Gegenfläche heraus.
Wie in 10 und 11 dargestellt, wird die Ausnehmung PT1 in der Fläche (als T1-Gegenfläche bezeichnet), gegenüber zu einem anderen Wendebereich (S2-Seite Wendebereich T2) am gebogenen Teil des S1-Seite Wendebereichs T1 ausgebildet. Die Auswölbung BT1, die zur S2-Seite des Wendebereichs vorwölbt, ragt also nicht aus der T1-Gegenfläche heraus.
Die Ausnehmung PT2 wird in der Fläche (als T2 Gegenfläche bezeichnet) gebildet, gegenüber einem anderen Wendebereich (S1-Seite Wendebereich T1) am gebogenen Teil des S2-Seite Wendebereichs T2. Die Auswölbung BT2, die zur S1-Seite der Wendebereichseite hin gewölbt ist, ragt also nicht aus der T2-Gegenfläche heraus.
Wie in 10 und 11 dargestellt, ist die Ausnehmung PL3 in der Fläche (als L3-Gegenfläche bezeichnet) ausgebildet, gegenüber einem anderen Beinbereich (S4-Seite Beinbereich L4), am gebogenen Teil des S3-Seite Beinbereichs L3. Die Auswölbung BL3, die zur Seite des S4-Seite Beinbereichs hin gewölbt ist, ragt daher ebenfalls nicht aus der L3-Gegenfläche heraus.
Die Ausnehmung PL4 wird in der Fläche (als L4 Gegenfläche bezeichnet) gegenüber einem anderen Beinbereich (S3-seitiger Beinbereich L3) am gebogenen Teil des S4-seitigen Beinbereichs L4 ausgebildet. Die Auswölbung BL4, die zur S3-seitigen Beinbereich-Seite hin gewölbt ist, ragt daher nicht aus der L4-Gegenfläche heraus.
Wie in 10 und 11 dargestellt, ist die Ausnehmung PT3 in der Fläche (als T3-Gegenfläche bezeichnet) gegenüber einem anderen Wendebereich (S4-Seite Wendebereich T4) am gebogenen Teil der S3-Seite Wendebereich T3 ausgebildet. Die Auswölbung BT3, die zur Seite des Wendebereichs auf der S4-Seite hin gewölbt ist, ragt daher nicht aus der T3-Gegenfläche heraus.
Die Ausnehmung PT4 wird in der Fläche (als T4 Gegenfläche bezeichnet) gegenüber einem anderen Wendebereich (S3-Seite Wendebereich T3) am gebogenen Teil des S4-Seite Wendebereichs T4 ausgebildet. Die Auswölbung BT4, die zur S3-Seite Wendebereichseite hin vorgewölbt ist, ragt daher nicht aus der T4-Gegenfläche heraus.
Wie nachstehend im Detail beschrieben, ist die in der Oberfläche gebildete Vertiefung an jedem gebogenen Teil des Beinbereichs und des Wendebereichs, der mit einem anderen Beinbereich oder Wendebereich in Berührung kommt, z. B. an einem Eckbereich zwischen der biegeseitigen Fläche und der Oberfläche gegenüber dem anderen Beinbereich oder Wendebereich ausgebildet.
Das heißt, in den Wicklungseinheiten 21 bei der vorliegenden Ausführungsform ragen die Auswölbungen BL1, BT1, BL2, BT2, ausgebildet auf dem S1-Seite Beinbereich L1, dem S1-Seite Wendebereich T1, dem S2-Seite Beinbereich L2 und dem S2-Seite Wendebereich T2 nicht aus der L1 gegenüberliegenden Fläche, der T1 gegenüberliegenden Fläche, der L2 gegenüberliegenden Fläche bzw. der T2 gegenüberliegende Fläche heraus. Die L1 gegenüberliegende Fläche und die L2 gegenüberliegende Fläche stehen in Kontakt zueinander, und die T1 gegenüberliegende Fläche und die T2 gegenüberliegende Fläche stehen in Kontakt zueinander.
Außerdem ragen die auf dem S3-Seite Beinbereich L3, S3-Seite Wendebereich T3, S4-Seite Beinbereich L4 und S4-Seite Wendebereich T4 gebildeten Auswölbungsbereiche BL3, BT3, BL4, BT4, nicht aus der L3-Gegenfläche, der T3-Gegenfläche, der L4-Gegenfläche bzw. der T4-Gegenfläche heraus. Die L3-Gegenfläche und die L4-Gegenfläche stehen in Kontakt zueinander, und die T3-Gegenfläche und die T4-Gegenfläche stehen in Kontakt zueinander.
10 zeigt keine anderen Auswölbungen als die Auswölbungen BL1, BT1, BL2, BT2, BL3, BT3, BL4, BT4.
Wie in 11 gezeigt, werden an den Flächen auch eine Auswölbung BLr2 und eine Auswölbung BTr2 gebildet, an den Biegeteilen des S2-seitigen Beinbereichs L2 und des S2seitigen Wendebereichs T2, die jeweils gegenüber dem S3-seitigen Beinbereich L3 und dem S3-seitigen Wendebereich T3 stehen, und es werden an den Flächen auch eine Auswölbung BLr3 und eine Auswölbung BTr3 gebildet, an den Biegeteilen des S3-seitigen Beinbereichs L3 und des S3-seitigen Wendebereichs T3, die jeweils gegenüber dem S2-seitigen Beinbereich L2 und dem S2-seitigen Wendebereich T3 stehen.
Die Seite, zu der sich der S2-Seite Beinbereich L2 in Umfangsrichtungerstreckt, und die Seite, zu der sich der S3-Seite Beinbereich L3 in Umfangsrichtung erstreckt, sind jedoch einander gegenüberliegend. Die Auswölbung BLr2 und die Auswölbung BLr3 überschneiden sich daher nicht.
Außerdem sind die Seite, zu der sich der S2-Seite Wendebereich T2 in Umfangsrichtung und die Seite, zu der sich der S3-Seite Wendebereich T3 in Umfangsrichtung erstreckt, einander gegenüberliegend. Die Auswölbung BTr2 und die Auswölbung BTr3 überschneiden sich daher nicht.
D. h. der S2-seitige Beinbereich L2 und der S3-seitige Beinbereich L3 können spaltfrei in radialer Richtung und der S2-seitige Wendebereich T2 und der S3-seitige Wendebereich T3 spaltfrei in radialer Richtung angeordnet werden.
In 10 sind zwischen dem S2-seitigen Beinbereich L2 und dem S3-seitigen Beinbereich L3 sowie zwischen dem S2-seitigen Wendebereich T2 und dem S3-seitigen Wendebereich T3 keine Isolierelemente ausgebildet. Es können jedoch auch Isolierkörper angebracht werden. So kann z. B. bei Isolierelementen, wie etwa Isolierflächen ein Isolationsabstand zwischen den Wicklungen für verschiedene Phasen gewährleistet werden, so dass sich das Isolationsverhalten am Wicklungsendteil weiter verbessert.
Wie in 11 gezeigt, werden Auswölbungen auch auf Flächen an den in radialer Richtung nach innen gerichteten Biegeteilen des S1-seitigen Beinbereichs L1 und der S1-Seite Wendebereich T1, und Auswölbungen auch auf Flächen an den in radialer Richtung nach außen gerichteten Biegeteilen des S4-seitigen Beinbereichs L4 und des S4-seitigen Wendebereichs T4 gebildet. Diese Auswölbungen behindern jedoch keinen anderen Beinbereich oder Wendebereich.
In den Wicklungseinheiten 21 des Ankers bei der vorliegenden Ausführungsform ragen die Auswölbungen der L1-Gegenfläche, der T1-Gegenfläche, der L2-Gegenfläche und der T2-Gegenfläche nicht nach außen vor, L1-Gegenfläche und L2-Gegenfläche stehen in Kontakt zueinander, und die T1-Gegenfläche und die T2-Gegenfläche stehen in Kontakt zueinander. Außerdem treten die Auswölbungen nicht aus der L3-Gegenfläche, der T3-Gegenfläche, der L4-Gegenfläche und der T4-Gegenfläche hervor, bzw. die L3-Gegenfläche und die L4-Gegenfläche stehen in Kontakt zueinander, und die T3-Gegenfläche und die T4-Gegenfläche stehen in Kontakt miteinander.
Darüber hinaus erstrecken sich die in Kontakt miteinander stehenden Beinbereiche einer Teilwicklung 23 und der anderen Teilwicklung 24 in Umfangsrichtung zur gleichen Seite, und die in Kontakt zueinanderstehenden Wendebereiche erstrecken sich in Umfangsrichtung ebenfalls zur gleichen Seite. Daher ist es natürlich nicht erforderlich, Isolierelemente zwischen den Beinbereichen, die miteinander in Kontakt stehen und zwischen den Wendebereichen, die miteinander in Kontakt stehen, dieser Teilwicklungen vorzusehen.
Das heißt, im Anker 10 der vorliegenden Ausführungsform sind in der Wicklungseinheit 21, der Beinbereich und der Wendebereich, die sich vom ersten Schlitz-Lagerbereich S1 erstrecken, in radialer Richtung jeweils in Kontakt, wobei sich der Beinbereich und der Wendebereich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 aus erstrecken.
Zusätzlich sind der Beinbereich und der Wendebereich, der sich vom dritten Schlitz-Lagerbereich S3 aus erstreckt, in radialer Richtung jeweils in Kontakt mit dem Beinbereich und dem Wendebereich, der sich vom vierten Schlitz-Lagerbereich S4 aus erstreckt.
Zusätzlich sind der Beinbereich und der Wendebereich, die sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 aus erstrecken, ohne Spalt in radialer Richtung vom Beinbereich und Wendebereich, der sich vom dritten Schlitz-Lagerbereich S3 aus erstreckt, angeordnet.
Bei dem Anker 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können daher die Wicklungseinheiten 21 so angeordnet werden, dass im Schlitz 12c der erste Schlitz-Lagerbereich S1, der zweite Schlitz-Lagerbereich S2, der dritte Schlitz-Lagerbereich S3 und der vierte Schlitz-Lagerbereich S4 in radialer Richtung jeweils miteinander in Kontakt stehen. Dadurch kann der Platzbedarf der Wicklungen verbessert werden, und eine Verkleinerung und eine Leistungssteigerung der elektrischen Rotationsmaschine wird erreicht.
Darüber hinaus ist es bei dem Anker 10 gemäß der vorliegenden Ausführung nicht erforderlich, zwischen den Beinbereichen und zwischen den Wendebereichen Isolierteile vorzusehen. Dadurch wird die Produktivität der elektrischen Rotationsmaschine verbessert.
Zusätzlich ist im Anker 10 bei der vorliegenden Ausführungsform an jedem gebogenen Teil der Wicklungseinheit entsprechend zu Auswölbungen, die beidseitig in radialer Richtung vorstehen, an einer Seite eine Ausnehmung ausgebildet. Dadurch können Beschädigungen an der Isolationsschicht des die Wicklung bildenden leitender Drahtes reduziert und somit eine Beeinträchtigung der Isolationswirkung der Ankerwicklung verhindert werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Wicklungseinheit 21 für den Anker 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Zuerst wird ein leitender Draht 30 mit einer isolierenden Schicht vorbereitet.
Anschließend wird an einem zu biegenden Teil des leitender Drahtes 30 eine Ausnehmung gebildet.
15 zeigt eine schematische Seitenansicht in 15(a), die die Vorgehensweise zur Ausbildung der Ausnehmung am zu biegenden Teil des für den Anker verwendeten leitenden Drahtes gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, und eine schematische Darstellung in 15(b) eines D-D-Querschnitts der schematischen Seitenansicht zeigt.
Wie in 15 gezeigt, ist in einem ersten Schritt eine erste Form 31 mit einer L-Form an beiden Endflächen so angeordnet, dass zwei Innenseitenflächen davon mit dem zu biegenden Teil des leitenden Drahtes 30 in Kontakt sind mit einer Fläche f3 (als entgegengesetzte Biegeseitenfläche bezeichnet) gegenüber einer Biegeseitenfläche f1 und einer Fläche f4 (als entgegengesetzte Vorwölbungsrichtungsfläche bezeichnet) gegenüber einer Fläche f2 (als Vorwölbungsrichtungsfläche bezeichnet), die zu einer Richtung gewandt ist, in der die Auswölbung hervorsteht. Zusätzlich ist eine zweite Form 32 mit einem Vorsprung 32a zur Herstellung der Ausnehmung so angeordnet, dass sie der Vorwölbungsrichtungsfläche f2 gegenüberliegend angeordnet ist.
Als nächstes wird in einem zweiten Schritt z. B. die zweite Form 32 in Richtung der ersten Form 31 bewegt, so dass der leitende Draht 30 zwischen der ersten Form 31 und der zweiten Form 32 eingeklemmt und gepresst wird, so dass der Eckabschnitt zwischen der Biegeseitenfläche f1 und der Vorwölbungsrichtungsfläche f2 durch den Vorsprung 32a eingedrückt wird.
In einem dritten Schritt wird nun die zweite Form 32 von der ersten Form 31 getrennt, um den leitender Draht 30 herzustellen, bei dem im Eckbereich zwischen der Biegeseitenfläche f1 und der Vorwölbungsrichtungsfläche f2 am gebogenen Teil des leitender Drahtes 30 eine Ausnehmung P gebildet wurde.
Wie in 15(b) dargestellt, ist ein Abstand W2 zwischen der Biegeseitenfläche f1 und der entgegengesetzten Biegeseitenfläche f3 am zu biegenden Teil nach der Ausformung der Ausnehmung größer als ein Abstand W1 zwischen ihnen vor der Ausformung der Ausnehmung.
16 zeigt eine schematische Frontansicht in 16(a) und eine schematische Seitenansicht in 16(b), die den für den Anker verwendeten leitender Draht gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn die Ausnehmungen an den jeweiligen zu biegenden Teilen gebildet werden, und eine schematische Schnittansicht in 16(c) des leitenden Drahtes an jedem Teil.
16 zeigt einen leitenden Draht zur Bildung der anderen Teilwicklung 24. 16(b) ist eine schematische Seitenansicht des leitenden Drahtes in 16(a) aus der Richtung des Pfeils Xt und 16(c) ist ein schematischer Schnitt an jeder Position b1, b2, b3, b4, b5 in 16(b).
Wie in 16 dargestellt, werden die Ausnehmung PL2, die Ausnehmung PT2, die Ausnehmung PT3 und die Ausnehmung PL3 an den jeweiligen zu biegenden Teilen des S2seitigen Beinbereichs L2, des S2-seitigen Wendebereichs T2, des S3-seitigen Wendebereichs T3 und des S3-seitigen Beinbereichs L3, von der Oberseite des leitenden Drahtes 30 gebildet.
Als nächstes wird der leitende Draht 30 an dem zu biegenden Teil des Wendebereichs gebogen, an dem die Ausnehmung PT2 bzw. die Ausnehmung PT3 gebildet wurden. Die Biegerichtung ist zu der Seite hin, auf der die Ausnehmung links in der Zeichnung von 16(a) gebildet ist.
17 zeigt eine schematische Frontansicht in 17(a) des leitenden Drahtes zur Bildung der anderen Teilwicklung bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wenn der leitende Draht an den zu biegenden Teilen der Wendebereiche gebogen ist, und eine schematische Seitenansicht in 17(b) aus der Richtung des Pfeils Xs in der schematischen Frontansicht.
Wie in 17(b) dargestellt, wird die Auswölbung BT2 in der Ausnehmung PT2 und die Auswölbung BT3 in der Ausnehmung PT3 ausgebildet. Die Auswölbungen BT2, BT3 ragen jedoch nicht aus der Vorwölbungsrichtungsfläche f2 des leitenden Drahtes heraus.
Als nächstes wird der leitende Draht an dem zu biegenden Teil des Beinbereichs gebogen, an dem die Ausnehmung PL2 bzw. die Ausnehmung PL3 gebildet wurden, so dass die andere Teilwicklung 24 hergestellt wird.
Die Biegerichtung des zu biegenden Teils der Ausnehmung PL2 weist zur Seite hin, auf der die Ausnehmung rechts in 17(a) gebildet ist, und die Biegerichtung des zu biegenden Teils der Ausnehmung PL3 weist zur Seite hin, auf der die Ausnehmung links in der Zeichnung von 17(a) gebildet ist. 18 zeigt eine schematische Frontansicht in 18(a) der hergestellten anderen Teilwicklung der Wicklungseinheit bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und eine schematische Seitenansicht in 18(b) aus der Richtung des Pfeils Xs in der schematischen Frontansicht.
18(a) zeigt auch den Ankerkern 11.
Wie in 18(b) dargestellt, wird die Auswölbung BL3 in der Ausnehmung PL3 und die Auswölbung BL2 in der Ausnehmung PL2 ausgebildet. Die Auswölbungen BL3, BL2 ragen aber auch nicht aus der Vorwölbungsrichtungsfläche f2 des leitenden Drahtes heraus.
19 zeigt eine schematische Frontansicht in 19(a), die den leitenden Draht zur Bildung einer Teilwicklung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn die Ausnehmungen an den zu biegenden Teilen davon gebildet wurden, und eine schematische Schnittansicht in 19(b) des leitenden Drahtes an jedem Teil.
Gemäß dem Vergleich von 19(a) mit 16(a) verlaufen in einer Teilwicklung 23 die Eckbereiche, in denen die Ausnehmungen an den zu biegenden Teilen des leitenden Drahtes gebildet werden, von denen des leitenden Drahtes der anderen Teilwicklung 24 in der der Zeichnung von vorn nach hinten umgekehrt.
Das heißt, eine Teilwicklung 23 wird wie die andere Teilwicklung 24 hergestellt, mit Ausnahme von Unterschieden in den Eckbereichen, wo die Ausnehmungen im leitender Draht gebildet werden.
Bei dem Herstellungsverfahren für die Wicklungseinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Wicklungseinheit so hergestellt werden, dass die auf dem Beinbereich und dem Wendebereich gebildeten Auswölbungen nicht mit den Auswölbungen des Beinbereichs und dem Wendebereich einer in radialer Richtung benachbarten anderen Schicht in Berührung kommen. Daher ist es möglich, eine elektrische Rotationsmaschine mit kleiner Baugröße und hoher Leistung mit einem verbesserten Platzfaktor der Wicklungen herzustellen.
Zusätzlich ist im Eckbereich des leitenden Drahtes, der die Wicklungseinheit bildet, die Auswölbung in der Ausnehmung, die mit einer anderen benachbarten Schicht in Berührung kommt, ausgebildet. Dadurch ist es möglich, Schäden an der Isolationsbeschichtung zu reduzieren und eine Verschlechterung der Isoliersicherheit der Ankerwicklung zu verhindern.
Wenn die Ausnehmung am Eckbereich des leitenden Drahtes gebildet wird, wird der Abstand W2 zwischen der Biegeseitenfläche f1 und der entgegengesetzten Biegeseitenfläche f3 am zu biegenden Teil nach der Ausbildung der Ausnehmung größer als der Abstand W1 zwischen ihnen vor der Ausnehmung. Dadurch kann die Reduzierung des Querschnitts des leitenden Drahtes in einer Richtung senkrecht zur Stromrichtung, in der Stromflüsse unterdrückt werden können, und damit der Kupferverlust reduziert werden.
Dieser Abstand zwischen der Biegeseitenfläche f1 und der entgegengesetzten Biegeseitenfläche f3 ist die Breite der Wicklungseinheit in Umfangsrichtung. Da das Biegeteil jedoch außerhalb des Schlitzes liegt, hat dies keinen Einfluss auf die Befestigung der Wicklungseinheit im Schlitz.
Ausführungsform 2
20 ist ein schematischer Schnitt in Umfangsrichtung einer Wicklungseinheit, die in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung in einem Schlitz montiert ist.
20 entspricht 10, die den Anker gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
In 20 sind die Wicklungseinheit für den ersten Schlitz-Lagerbereich S1 und den zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 sowie die Wicklungseinheit für den dritten Schlitz-Lagerbereich S3 und den vierten Schlitz-Lagerbereich S4 getrennte Wicklungseinheiten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform der elektrischen Rotationsmaschine unterscheidet sich insbesondere die Struktur der Wicklungseinheiten, insbesondere die Struktur des S2-seitigen Wendebereichs T2 und des S3-seitigen Wendebereichs T3 am Wicklungsende der drahtverbindungsfreien Seite, aber die Seiten, zu denen sich die Wendebereiche und die Beinbereiche in Umfangsrichtung erstrecken, und die Positionen der Ausnehmungen sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1, und die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 wird erzielt.
Wie in 20 gezeigt, ist in der Wicklungseinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Breite Wt2 in radialer Richtung des S2-seitigen Wendebereichs T2, die sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 erstreckt, kleiner als die Breite Ws2 in radialer Richtung des zweiten Schlitz-Lagerbereichs S2. Zusätzlich ist die Breite Wt3 in radialer Richtung des S3-Seite Wendebereichs T3, die sich vom dritten Schlitz-Lagerbereich S3 erstreckt, kleiner als die Breite Ws3 in radialer Richtung des dritten Schlitz-Lagerbereichs S3.
D. h. zwischen dem S2-seitigen Wendebereich T2 und dem S3-seitigen Wendebereich T3 ist ein Spalt Gt2 in radialer Richtung ausgebildet, der sich in Umfangsrichtung zu verschiedenen Seiten hin erstreckt.
Bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführung sind die Wicklungseinheiten so konfiguriert, dass zwischen dem S2-seitigen Wendebereich T2 und dem S3-seitigen Wendebereich T3, die sich in Umfangsrichtung zu verschiedenen Seiten hin erstrecken, der Spalt Gt2 in radialer Richtung ausgebildet ist. Somit ist es möglich, zwischen dem S2-Seite Wendebereich T2 und der S3-Seite Wendebereich T3, die unterschiedliche Phasen aufweisen, ein Isolierstück vorzusehen, ohne dass ein Spalt zwischen dem zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 und dem dritten Schlitz-Lagerbereich S3 entsteht. Dadurch wird die Isolierleistung der Wendebereiche verbessert und die Isolationssicherheit des Wicklungsendteils auf der anschlussfreien Seite verbessert.
Ausführungsform 3
21 ist ein schematischer Schnitt in Umfangsrichtung von Wicklungseinheiten, die in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung in einem Schlitz montiert sind.
21 entspricht 10, die den Anker gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
In 21 sind die Wicklungseinheit für den ersten Schlitz-Lagerbereich S1 und den zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 sowie die Wicklungseinheit für den dritten Schlitz-Lagerbereich S3 und den vierten Schlitz-Lagerbereich S4 getrennte Wicklungseinheiten.
Bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Struktur der Wicklungseinheiten, insbesondere die Struktur des Wicklungsendes an der drahtverbindungsfreien Seite unterschiedlich, aber die Seiten, zu denen sich die Wendebereiche und die Beinbereiche in Umfangsrichtung erstrecken, und die Positionen der Ausnehmungen, sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1, und die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 und die gleiche Wirkung wie bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 sind gegeben.
Wie in 21 gezeigt, sind in den Wicklungseinheiten bei der vorliegenden Ausführungsform der S1-seitige Wendebereich T1, der sich vom ersten Schlitz-Lagerbereich S1 und der S2-seitige Wendebereich T2, der sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 erstreckt, in radialer Richtung nach innen zu den jeweiligen Schlitz-Lagerbereichen S1, S2 positioniert.
Zusätzlich sind der vom vierten Schlitz-Lagerbereich S4 ausgehende S4-Seite Wendebereich T4 und der vom dritten Schlitz-Lagerbereich S3 ausgehende S3-seitige Wendebereich T3 in radialer Richtung nach außen in Bezug auf die jeweiligen Schlitz-Lagerbereiche S3, S4 positioniert.
Das heißt, der Abstand Wat zwischen der radialen inneren Fläche des S1-Seite Wendebereichs T1 und der radialen äußeren Fläche des S4-Seite Wendebereichs T4 ist größer als die Breite Was in radialer Richtung aller Schlitz-Lagerbereiche.
D. h. es ist ein Spalt Gt3 in radialer Richtung zwischen dem S2-seitigen Wendebereich T2 und dem S3-seitigen Wendebereich T3 ausgebildet, ohne dass die Breite Wt in radialer Richtung jedes Wendebereichs kleiner als die Breite Ws in radialer Richtung des entsprechenden Schlitz-Lagerbereichs S eingestellt wird.
Zusätzlich sind ein Spalt in radialer Richtung zwischen dem S1-Seite Wendebereich T1 und dem S2-Seite Wendebereich T2 und ein Spalt in radialer Richtung zwischen dem S3-Seite Wendebereich T3 und dem S4-Seite Wendebereich T4 ausgebildet.
In den Wicklungseinheiten bei der vorliegenden Ausführungsform wird daher, obwohl der Spalt Gt3 in radialer Richtung zwischen dem S2-seitigen Wendebereich T2 und dem S3-seitigen Wendebereich T3 ausgebildet ist, der Querschnitt in einer zur Stromrichtung senkrechten Richtung jedes Wendebereichs nicht kleiner als der Querschnitt (in einer zur Stromrichtung senkrechten Richtung) des entsprechenden Schlitz-Lagerbereichs.
Bei der vorliegenden Ausführung ist in radialer Richtung ein Spalt zwischen dem S1-Seite Wendebereich T1 und dem S2-Seite Wendebereich T2 ausgebildet, und ein Spalt ausgebildet in radialer Richtung zwischen dem S3-Seite Wendebereich T3 und dem S4-Seite Wendebereich T4. Diese Spalte müssen aber nicht vorgesehen sein.
Bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführung sind die Wicklungseinheiten so konfiguriert, dass der Spalt Gt3 in radialer Richtung zwischen dem S2-seitigen Wendebereich T2 und dem S3-seitigen Wendebereich T3, die sich in Umfangsrichtung zu verschiedenen Seiten hin erstrecken, ausgebildet ist, und zwischen dem S2seitigen Wendebereich T2 und dem S3-seitigen Wendebereich T3, die verschiedene Phasen aufweisen, kann ein Isolierelement angebracht sein, ohne dass ein Spalt zwischen dem zweiten Schlitz-Lagerbereich S2 und dem dritten Schlitz-Lagerbereich S3gebildet wird.
Dadurch werden die Isolierleistung der Wendebereiche und die Isolationssicherheit des Wicklungsendteils auf der drahtverbindungsfreien Seite verbessert.
Zusätzlich wird die Querschnittsfläche in einer Richtung senkrecht zur Stromrichtung jedes Wendebereichs nicht kleiner als die Querschnittsfläche des entsprechenden Schlitz-Lagerbereichs. Dadurch kann eine Leistungsreduzierung der elektrischen Rotationsmaschine durch Kupferverlust verhindert werden.
Ausführungsform 4
22 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Ankers und eines Rotors, die einen wesentlichen Teil einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellen.
Die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführung ist die gleiche wie die elektrische Rotationsmaschine 100 gemäß Ausführungsform 1, außer bezüglich der Unterschiede in der Struktur eines Ankers 60.
Wie in 22 gezeigt, enthält der Anker 60 bei der vorliegenden Ausführung auch einen Ankerkern 61 und eine Ankerwicklung 70.
Der Anker-Kern 61 wird aus den Kernblöcken 61a gebildet, die durch Aufteilen des Ankerkerns 61 in vierundzwanzig Teile in Umfangsrichtung erhalten werden.
23 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Kernblocks, der den Ankerkern des Ankers gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet.
Wie in 23 gezeigt, wird der Kernblock 61a durch integrales Stapeln einer vorgegebenen Anzahl von Kernblockteilen aus elektromagnetischen Stahlblechen hergestellt und weist Folgendes auf: einen Kernrückenbildungsbereich 62d mit einer bogenförmigen Axialrichtungsfläche und zwei Zähne 62b, die in radialer Richtung von der Innenumfangswandoberfläche des Kernrückenbildungsbereichs 62d nach innen vorstehen.
Der Ankerkern 61a wird also gebildet, indem die Kernblöcke 61a ringförmig mit den Endflächen der Kernrückenbildungsbereiche 62d in Kontakt zueinander gebracht werden. So sind die Kernrückenbildungsbereiche 62d fortlaufend zum Kern-Rückenbereich des Ankerkerns 61 angeordnet.
Zusätzlich werden Schlitze 62c zwischen zwei Zähne 62b je Kernblock 61a und zwischen den jeweiligen Zähnen 62b der Kernblocks 61a nebeneinander in Umfangsrichtung gebildet.
Jeder Zahn 62b hat eine so verjüngte Form, dass die Breite in Umfangsrichtung in radialer Richtung allmählich nach innen abnimmt. Jeder Schlitz 62c hat daher eine rechteckige Form in einem Querschnitt aus axialer Sicht.
24 ist eine schematische Frontansicht einer Wicklungseinheit, aus der die Ankerwicklung bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
25 ist eine schematische Darstellung der Wicklungseinheit in 24 aus der Richtung des Pfeils Yo.
26 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Wicklungseinheit, die die Ankerwicklung bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet.
Wie in 24 bis 26 gezeigt, hat eine Wicklungseinheit 71 bei der vorliegenden Ausführungsform eine solche Form, dass zwei hexagonale Teile nebeneinander in Breitenrichtung angeordnet sind und durch Biegen eines quadratischen und ohne Verbindungsbereiche durchgehenden leitenden, mit Lackharz isolierten Drahtes aus Kupferdraht oder Aluminium gebildet werden.
Die Ankerwicklung 70 wird gebildet, indem achtundvierzig Wicklungseinheiten 71 in Reihe entlang der Umfangsrichtung kontinuierlich angeordnet werden.
Der Anker 60 wird gebildet, indem die Kernblöcke 61a von der Außenseite her in radialer Richtung in die Ankerwicklung 70 eingeschoben werden.
Die Wicklungseinheit 71 hat sechs Schlitz-Lagerbereiche mit gerader Stabform, die in Schlitzen 12c unterzubringen sind, d. h. einen ersten Schlitz-Lagerbereich S71 für eine erste Lage, einen zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 für eine zweite Lage, einen dritten Schlitz-Lagerbereich S73 für eine dritte Lage, einen vierten Schlitz-Lagerbereich S74 für eine vierte Lage, einen fünften Schlitz-Lagerbereich S75 für eine fünfte Lage und einen sechsten Schlitz-Lagerbereich S76 für eine sechste Lage
Der erste Schlitz-Lagerbereich S71, der dritte Schlitz-Lagerbereich S73 und der fünfte Schlitz-Lagerbereich S75 befinden sich in Umfangsrichtung an der gleichen Stelle. Der zweite Schlitz-Lagerbereich S72 wird in Umfangsrichtung zur einen Seite vom ersten Schlitz-Lagerbereich S71 durch ein Winkelintervall von sechs Schlitz entsprechend einer Magnetpolteilung P und der sechste Schlitz-Lagerbereich S76 in Umfangsrichtung vom fünften Schlitz-Lagerbereich S75 durch ein Winkelintervall von sechs Schlitzen entsprechend einer Magnetpolteilung P zu einer Seite getrennt.
Der vierte Schlitz-Lagerbereich S74 ist in Umfangsrichtung zur anderen Seite gegenüber dem dritten Schlitz-Lagerbereich S73 durch ein sechs-Schlitz-Winkelintervall entsprechend einer Magnetpolteilung P getrennt.
Die Wicklungseinheit 71 hat durchgehende Wendebereiche, die ohne Anschlussteile integral miteinander verbinden: den ersten Schlitz-Lagerbereich S71 und den zweiten Schlitz-Lagerbereich S72; den zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 und den dritten Schlitz-Lagerbereich S73; den dritten Schlitz-Lagerbereich S73 und den vierten Schlitz-Lagerbereich S74; den vierten Schlitz-Lagerbereich S74 und den fünften Schlitz-Lagerbereich S75; und den fünften Schlitz-Lagerbereich S75 und den sechsten Schlitz-Lagerbereich S76.
Die Wicklungseinheit 71 hat zwei Beinbereiche L (S71-seitiger Beinbereich L71, S76seitiger Beinbereich L76) die jeweils aus den ersten und sechsten Schlitz-Lagerbereichen S71, S76 hervorstehen und in Umfangsrichtung nach außen gegeneinander gebogen sind.
Ein aus dem ersten Schlitz-Lagerbereich S71 vorstehendes Anschlussteil des S71seitigen Beinbereichs L71 ist in Umfangsrichtung gegenüber dem ersten Schlitz-Lagerbereich S71 um einen Abstand entsprechend einer halben Magnetpolteilung (= P/2) getrennt. Ein aus dem sechsten Schlitz-Lagerbereich S76 herausragendes Anschlussteil des S76-seitigen Beinbereichs L76 ist in Umfangsrichtung zur einen Seite vom sechsten Schlitz-Lagerbereich S76 um einen Abstand entsprechend einer halben Magnetpolteilung (= P/2) getrennt.
Das Anschlussteil des S71-seitigen Beinbereichs L71 und das Anschlussteil des S76seitigen Beinbereichs L76 werden mit einer anderen Wicklungseinheit, einem Neutralpunkt oder einem Einspeiseteil durch Verbindungsmittel wie Schweißen verbunden.
Der Wendebereich zwischen dem ersten Schlitz-Lagerbereich S71 und dem zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 wird gebildet aus einem S71-seitigen ersten Wendebereich T71a auf der ersten Schlitz-Lagerbereich S71 Seite und einem S72-seitigen ersten Wendebereich T72a auf dem zweiten Schlitz-Lagerbereich S72, die sich in den Zeichnungen der 24 und 26 auf der unteren Seite befinden.
Der Wendebereich zwischen dem zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 und dem dritten Schlitz-Lagerbereich S73 wird gebildet aus einem S72-seitigen zweiten Wendebereich T72b auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 Seite und einem S73-seitigen zweiten Wendebereich T73a auf dem dritten Schlitz-Lagerbereich S72 (Seite), die sich in den Zeichnungen der 24 und 26 auf der oberen Seite befinden.
Der Wendebereich zwischen dem dritten Schlitz-Lagerbereich S73 und dem vierten Schlitz-Lagerbereich S74 wird gebildet aus einem S73-seitigen ersten Wendebereich T73a auf der dritten Schlitz-Lagerbereich S73 Seite und einem S74-seitigen ersten Wendebereich T74a auf der vierten Schlitz-Lagerbereich S74 Seite, die sich in den Zeichnungen der 24 und 26 auf der unteren Seite befinden.
Der Wendebereich zwischen dem vierten Schlitz-Lagerbereich S74 und dem fünften Schlitz-Lagerbereich S75 wird gebildet aus einem S74-seitigen zweiten Wendebereich T74b auf der vierten Schlitz-Lagerbereich S74 Seite und einem S75-seitigen zweiten Wendebereich T75b auf der fünften Schlitz-Lagerbereich S75 Seite, die sich in den Zeichnungen der 24 und 26 auf der oberen Seite befinden.
Der Wendebereich zwischen dem fünften Schlitz-Lagerbereich S75 und dem sechsten Schlitz-Lagerbereich S76 wird gebildet aus einem S75-seitigen ersten Wendebereich T75a auf der fünften Schlitz-Lagerbereich S75 Seite und einem S76-seitigen ersten Wendebereich T76a auf der sechsten Schlitz-Lagerbereich S76 Seite, die sich in den Zeichnungen der 24 und 26 auf der unteren Seite befinden.
Der S72-seitige zweite Wendebereich T72b, der S73-seitige zweite Wendebereich T73b, der S74-seitige zweite Wendebereich T74b und der S75-seitige zweite Wendebereich T75b, die in den Zeichnungen 24 und 26 oben angeordnet sind, befinden sich auf einer Seite, auf der sich der S71-seitige Beinbereich L71 und der S76-seitige Beinbereich L76 befinden. Diese Wendebereiche bilden somit zusammen mit dem S71-seitigen Beinbereich L71 und dem S76-seitigen Beinbereich L76 eine Wicklungsverbindungsseite der Wicklungseinheit 71.
Der erste Wendebereich T71a auf der S71-Seite, der erste Wendebereich T72a auf der S72-Seite, der erste Wendebereich T73a auf der S73-Seite, der erste Wendebereich T74a auf der S74-Seite, der erste Wendebereich T75a auf der S75-Seite und der erste Wendebereich T76a auf der S76-Seite, die in den Zeichnungen 24 und 26 unten liegen, bilden ein Ende der Wicklung der Wicklungseinheit 71 auf der drahtverbindungsfreien Seite.
27 ist eine schematische Grundrissansicht auf die drahtverbindungs-Wicklungsendseite, die eine Vielzahl von in den Schlitzen des Ankerkerns angeordneten Wicklungseinheiten im Anker gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 27 sind zum besseren Verständnis die Zähne 62b und die Schlitze 62c, die in ringförmiger Anordnung im Ankerkern 61 sitzen, geradlinig angeordnet. Außerdem sind die Schlitze 62c von links nach rechts in der Zeichnung fortlaufend nummeriert.
27 ist eine Ansicht der im Ankerkern 61 angeordneten Wicklungseinheiten 71, von der drahtverbindungs- Wicklungsendseite her gesehen, wie durch den Pfeil Yo in 24 angedeutet.
In 27 sind die Beinbereiche und die Wendebereiche an der Drahtverbindungs Wicklungsendseite, die sich von den jeweiligen Schlitz-Lagerbereichen wie durch durchgezogene Linien gekennzeichnet erstrecken, auf der Vorderseite der Zeichnung und die Wendebereiche an der drahtverbindungsfreien Wicklungsendseite, die sich von den jeweiligen Schlitz-Lagerbereichen, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet, auf der Rückseite der Zeichnung angeordnet.
Wie in 27 gezeigt, ist im Anker 60 bei der vorliegenden Ausführungsform z. B. die Wicklungseinheit 71, von der sich der erste Schlitz-Lagerbereich S71, der dritte Schlitz-Lagerbereich S73 und der fünfte Schlitz-Lagerbereich S75 im siebten Schlitz 62c befinden, so ausgebildet, dass sich der zweite Schlitz-Lagerbereich S72 und der sechste Schlitz-Lagerbereich S76 im ersten Schlitz 62c befinden, und zwar in Richtung auf eine Seite in Umfangsrichtung vom siebten Schlitz 62c getrennt durch einen sechs Schlitze Abstand entsprechend einer Magnetpolteilung P, und der vierte Schlitz-Lagerbereich S74 ist im dreizehnten Schlitz 62c angeordnet zwar in der anderen Umfangsrichtung vom siebten Schlitz 62c getrennt durch einen sechs Schlitze Intervall entsprechend einer Magnetpolteilung P.
Weiterhin befinden sich im siebten Schlitz 62c der zweite Schlitz-Lagerbereich S72 und der sechste Schlitz-Lagerbereich S76 einer weiteren Wicklungseinheit 71 auf der anderen Seite in Umfangsrichtung und der vierte Schlitz-Lagerbereich S74 einer weiteren Wicklungseinheit 71 auf der einen Seite in Umfangsrichtung.
Das bedeutet Folgendes: im siebten Schlitz 62c lautet die Reihenfolge der Schlitz-Lagerbereiche: sechster Schlitz-Lagerbereich S76, fünfter Schlitz-Lagerbereich S75, vierter Schlitz-Lagerbereich S74, dritter Schlitz-Lagerbereich S73, zweiter Schlitz-Lagerbereich S72 und dann erster Schlitz-Lagerbereich S71, von der Kern-Rückenbereich-Seite zur Öffnungsseite des Ankerkerns 61 gesehen.
Auch in den anderen Schlitzen 62c sind die Schlitz-Lagerbereiche in gleicher Weise angeordnet.
28 ist eine schematische Darstellung eines E-E-Querschnitts des Ankers in 27.
29 zeigt eine schematische Darstellung in 29(a) auf die drahtverbindungs-Wicklungsendseite aus der Richtung des Pfeils Yo und eine schematische Darstellung in 29(b) auf die drahtverbindungsfreie Wicklungsendseite aus der Richtung des Pfeils Yu, in 28.
28 zeigt auch den Ankerkern 61, in dem die Wicklungseinheiten 71 angeordnet sind. Die vom Ankerkern 61 ausgehenden oberen Teile sind die Beinbereiche und die Wendebereiche auf der drahtverbindungs-Wicklungsendseite der Wicklungseinheiten, die unteren Teile vom Ankerkern 61 ausgehenden die Wendebereiche auf der drahtverbindungsfreien Wicklungsendseite der Wicklungseinheiten.
28 zeigt keine anderen Auswölbungen als Auswölbungen, die sich in den später beschriebenen Vertiefungen befinden.
28 ist eine Ansicht von rechts in 27. In 28 sind daher der S71-Seite Beinbereich L71, der S72-Seite zweite Wendebereich T72b, der S75-Seite zweite Wendebereich T75b, der S72-Seite erste Wendebereich T72a, der S73-Seite erste Wendebereich T73a und der S76-Seite erste Wendebereich T76a nach vorn gebogen.
Zusätzlich sind in der Zeichnung der S73-Seite zweite Wendebereich T73b, der S74-Seite zweite Wendebereich T74b, der S76-Seite Beinbereich L76, der S71-Seite erste Wendebereich T71a, der S74-Seite erste Wendebereich T74a und der S75-Seite erste Wendebereich T75a nach hinten gebogen.
Das heißt, dass am drahtverbindungsseitigen Wicklungsende, wie in 28 und 29(a) dargestellt, der S71-Seite Beinbereich L71 und der S72-Seite zweite Wendebereich T72b die nebeneinander liegen, der S71-Seite Beinbereich L71 und der S72-Seite zweite Wendebereich T72b die nebeneinander liegen in der gleichen Vorwärtsrichtung und der S73-Seite zweite Wendebereich T73b und der S74-Seite zweite Wendebereich T74b in der gleichen Rückwärtsrichtung in der Zeichnung gebogen sind.
Eine Ausnehmung PL71 und eine Ausnehmung PT72b, wobei die Ausnehmung PL71 und die Ausnehmung PT72b in radialer Richtung einander gegenüberliegend ausgebildet sind, sitzen in entgegengesetzten Oberflächen der Biegeteile des S71-seitigen Beinbereichs L71 und des S72-seitigen zweiten Wendebereichs T72b, die in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogen sind und sich in radialer Richtung überlappen. An den Biegeteilen des S73-seitigen zweiten Wendebereichs T73b und des S74-seitigen zweiten Wendebereichs T74b, die in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogen sind und sich in radialer Richtung überlappen, sind eine Ausnehmung PT73b und eine Ausnehmung PT74b in gegenüberliegenden Flächen ausgebildet, wobei die Ausnehmung PT73b und die Ausnehmung PT74b in radialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Wie in 28 und 29(b) dargestellt, sind an der drahtverbindungsfreien Wicklungsendseite der S72-seitige erste Wendebereich T72a und daneben der S73-seitige erste Wendebereiche T73a in der Zeichnung in gleicher Vorwärtsrichtung gebogen, und der S74-seitige erste Wendebereich T74a und der S75-seitige erste Wendebereich T75a sind in der Zeichnung in der gleichen Rückwärtsrichtung gebogen.
An den Biegeteilen des ersten Wendebereichs T72a auf der S72-Seite und des ersten Wendebereichs T73a auf der S73-Seite, die in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogen sind und sich in radialer Richtung überlappen, sind eine Ausnehmung PT72a und eine Ausnehmung PT73a in radialer Richtung einander gegenüberliegend ausgebildet, und die Ausnehmung PT72a und die Ausnehmung PT73a sind in radialer Richtung einander gegenüberliegend ausgebildet.
In Oberflächen auf den Biegeteilen des S74-seitigen ersten Wendebereichs T74a und des S75-seitigen ersten Wendebereichs T75a, die in Umfangsrichtung zur gleichen Seite gebogen sind und sich in radialer Richtung überlappen, sind eine Ausnehmung PT74a und eine Ausnehmung PT75a gegenüberliegend angeordnet, und die Ausnehmung PT74a und die Ausnehmung PT75a liegen einander in radialer Richtung gegenüber.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die in jeder gegenüberliegenden Fläche gebildete Vertiefung eine Vertiefung, die z. B. an einem Eckbereich zwischen einer biegeseitigen Fläche und der gegenüberliegenden Fläche am gebogenen Teil des Beinbereichs oder Wendebereichs ausgebildet ist.
In den Wicklungseinheiten 71 im Anker bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Ausnehmungen in zueinander entgegengesetzten Flächen an den Biegeteilen eines Paares des Beinbereichs und des Wendebereichs und eines Paares der Wendebereiche ausgebildet, die sich jeweils vom Wicklungslagerbereich her hin zur drahtverbindungs-Wicklungsendseite ausdehnen und sich in radialer Richtung überlappen.
Zusätzlich sind die Ausnehmungen an den Biegeteilen eines Paares der Wendebereiche in gegenüberliegenden Flächen ausgebildet, die sich von den jeweiligen Wicklungsaufnahmebereichen zu den drahtverbindungsfreien Wicklungsendseiten hin ausdehnen und sich in radialer Richtung überlappen.
D. h. die Vertiefungen werden in den radial äußeren Flächen an den Biegeteilen des S71-seitigen Beinbereichs L71, des S72-seitigen ersten Wendebereichs T72a, des S73-seitigen zweiten Wendebereichs T73b und des S74-seitigen ersten Wendebereichs T74a ausgebildet.
Zusätzlich werden an den radial inneren Flächen der Biegeteile des S72-seitigen zweiten Wendebereichs T72b, des S73-seitigen ersten Wendebereichs T73a, des S74-seitigen zweiten Wendebereichs T74b und des S75-seitigen ersten Wendebereichs T75a die Ausnehmungen ausgebildet.
Von den Auswölbungen in radialer Richtung, die auf den radialen gerichteten Flächen an den Biegeteilen angeordnet sind, treten daher die Auswölbungen BL71, BT72b, BT73b, BT74b, BT72a, BT73a, BT74a, BT75a in einander gegenüberliegender, einander überlappenden Flächen in den jeweiligen Ausnehmungen PL71, PT72b, PT73b, PT74b, PT72a, PT73a, PT74a, PT75a auf und ragen nicht über entsprechende gegenüberliegende Fläche hervor.
Wie in 29 gezeigt, sind die Auswölbungen in radialer Richtung, die an den Biegeteilen von einem Paar des Beinbereichs und des Wendebereichs und einem Paar der nebeneinander liegenden Wendebereiche auftreten, die sich in Umfangsrichtung von den Wicklungsaufnahmebereichen aus zu verschiedenen Seiten hin erstrecken, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt und überschneiden sich somit in radialer Richtung nicht.
Das heißt, in dem Anker gemäß der vorliegenden Ausführungsform können Spalte in radialer Richtung nicht nur für ein Paar des Beinbereichs und des Wendebereichs und ein Paar der Wendebereiche, die sich jeweils in Umfangsrichtung aus dem Wicklungsaufnahmebereich nach verschiedenen Seiten erstrecken, sondern auch für ein Paar des Beinbereichs und des Wendebereichs und ein Paar der Wendebereiche, die sich jeweils in Umfangsrichtung aus dem Wicklungsaufnahmebereich zur gleichen Seite hin erstrecken, verringert werden. Dadurch können Spalte in radialer Richtung zwischen den Schlitz-Lagerbereichen in jedem Schlitz verringert und der Platzbedarf von Wicklungen verbessert werden, so dass eine Reduzierung der Baugröße und Leistungssteigerung der elektrischen Rotationsmaschine erreicht werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in der Wicklungseinheit die Vertiefung an einem Eckbereich zwischen der biegeseitigen Fläche und der gegenüberliegenden Fläche ausgebildet, und es ist nicht erforderlich, die Dicke des gesamten Biegeteils zu reduzieren oder das Auftreten einer Auswölbung von außen zum Zeitpunkt des Biegens einzuschränken. Dadurch können Schäden an der Isolationsschicht reduziert und eine Beeinträchtigung der Isolierungsleistung der Ankerwicklung verhindert werden.
Die Wicklungseinheit bei der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einem leitender Draht und hat zwei hexagonale Anteile. Dadurch kann die Anzahl der Schweißteile verringert werden, so dass die Produktivität verbessert wird.
Zusätzlich ist die Anzahl der Schichten von Wendebereichen in axialer Richtung eins. Dadurch kann die Höhe der Wicklungsenden reduziert werden und die elektrische Rotationsmaschine kann verkleinert werden.
Ausführungsform 5
30 ist ein schematischer Schnitt in Umfangsrichtung von Wicklungseinheiten, die in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung an einem Schlitz montiert sind.
30 entspricht 28, die den Anker gemäß der Ausführungsform 4 zeigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform unterscheiden sich bei der elektrischen Rotationsmaschine die Struktur der Wicklungseinheiten, insbesondere die Strukturen der Drahtverbindungsseite und der drahtverbindungsfreien Seite des Wicklungsendes von der Ausführungsform. Aber die Seiten, zu denen sich die Wendebereiche und die Beinbereiche in Umfangsrichtung erstrecken, und die Positionen der Ausnehmungen sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 4 und haben die gleiche Wirkung, wie bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der Ausführungsform 4.
Wie in 30 gezeigt, ist in den Wicklungseinheiten bei der vorliegenden Ausführungsform die Breite W11 in radialer Richtung der S71-Seite des ersten Wendebereichs T71a, der sich vom ersten Schlitz-Lagerbereich in der ersten Lage erstreckt, kleiner als die Breite Wb1 in radialer Richtung des ersten Schlitz-Lagerbereichs S71.
Außerdem sind die Breite W12 in radialer Richtung des S72-seitigen ersten Wendebereichs T72a und die Breite W13 in radialer Richtung des S72-seitigen zweiten Wendebereichs T72b, die sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 in der zweiten Lage erstreckt, kleiner als die Breite Wb2 in radialer Richtung des zweiten Schlitz-Lagerbereichs S72.
Außerdem sind die Breite W14 in radialer Richtung des S73 seitigen ersten Wendebereichs T73a und die Breite W15 in radialer Richtung des S73 seitigen zweiten Wendebereichs T73b, der sich vom dritten Schlitz-Lagerbereich S73 in der dritten Schicht erstreckt, kleiner als die Breite Wb3 in radialer Richtung des dritten Schlitz-Lagerbereichs S73.
Außerdem sind die Breite W16 in radialer Richtung des S74-seitigen ersten Wendebereichs T74a und die Breite W17 in radialer Richtung des S74-seitigen zweiten Wendebereichs T74b, die sich vom vierten Schlitz-Lagerbereich S74 in der vierten Lage erstreckt, kleiner als die Breite Wb4 in radialer Richtung des vierten Schlitz-Lagerbereichs S74.
Außerdem sind die Breite W18 in radialer Richtung des S75-seitigen ersten Wendebereichs T75a und die Breite W19 in radialer Richtung des S75-seitigen zweiten Wendebereichs T75b, die sich vom fünften Schlitz-Lagerbereich S75 in der fünften Lage erstreckt, kleiner als die Breite Wb5 in radialer Richtung des fünften Schlitz-Lagerbereichs S75.
Zusätzlich sind die Breite W20 in radialer Richtung des S76-seitigen ersten Wendebereichs T76a und die Breite W21 in radialer Richtung des S76-seitigen Beinbereichs L76, die sich vom sechsten Schlitz-Lagerbereich S76 in der sechsten Lage erstreckt, kleiner als die Breite Wb6 in radialer Richtung des sechsten Schlitz-Lagerbereichs S76.
Das heißt, in den Wicklungseinheiten bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Breite in radialer Richtung der einzelnen Beinbereiche und Wendebereiche kleiner eingestellt als die Breite in radialer Richtung des entsprechenden Schlitz-Lagerbereichs, von dem aus sich der Beinbereich oder Wendebereich erstreckt.
Am Wicklungsende der drahtverbindungsfreien Seite sind somit Spalte Gt5 zwischen: dem S71-Seite des ersten Wendebereichs T71a und der S72-Seite des ersten Wendebereichs T72a; der S73-Seite des ersten Wendebereichs T73a und der S74-Seite des ersten Wendebereichs T74a; und der S75-Seite des ersten Wendebereichs T75a und der S76-Seite des ersten Wendebereichs T76a, die sich jeweils in Umfangsrichtung gegen verschiedene Seiten erstrecken und radial benachbart liegen, wenn sie in einem Schlitz angeordnet sind.
Zusätzlich sind auch am drahtverbindungsseitigen Wicklungsende Spalte Gt5 zwischen: dem S72-seitigen zweiten Wendebereich T72b und dem S73-seitigen zweiten Wendebereich T73b; dem S74-seitigen zweiten Wendebereich T74b und dem S75-seitigen zweiten Wendebereich T75b; und dem S75-seitigen zweiten Wendebereich T75b und dem S76-seitigen Beinbereich L76 ausgebildet, die sich jeweils in verschiedene Umfangsrichtungen erstrecken und radial benachbart liegen, wenn sie in einem Schlitz angeordnet sind.
Da die Wicklungseinheiten die oben beschriebene Struktur haben, können bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführung in den Spalten Gt5 Isolierelemente angebracht werden, so dass die Isolationseigenschaften an den Wicklungsenden weiter verbessert werden.
Ausführungsform 6
31 ist ein schematischer Schnitt in Umfangsrichtung von Wicklungseinheiten, die in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung in einem Schlitz montiert sind.
31 entspricht 28, die den Anker gemäß der Ausführungsform 4 zeigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform unterscheiden sich bei der elektrischen Rotationsmaschine die Struktur der Wicklungseinheiten, insbesondere die Strukturen der Drahtverbindungsseite und der drahtverbindungsfreien Seite des Wicklungsendes von denjenigen der Ausführungsform. Aber die Seiten, zu denen sich die Wendebereiche und die Beinbereiche in Umfangsrichtung erstrecken und die Positionen der Ausnehmungen sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 4, und die gleiche Wirkung der elektrischen Rotationsmaschine wird erreicht.
Wie in 31 gezeigt, sind in den Wicklungseinheiten bei der vorliegenden Ausführungsform der S71-seitige Beinbereich L71 und der vom ersten Schlitz-Lagerbereich S71 in der ersten Schicht ausgehende S71-seitige Wendebereich T71a in radialer Richtung in Bezug auf den ersten Schlitz-Lagerbereich S71 nach innen positioniert und der S72-seitige zweite Wendebereich T72b, der sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 in der zweiten Schicht erstreckt, ist in radialer Richtung nach innen in Bezug auf den zweiten Schlitz-Lagerbereich S72 positioniert.
Weiterhin sind der S76-seitige Beinbereich L76 und der S76-seitige erste Wendebereich T76a, die sich vom sechsten Schlitz-Lagerbereich S76 in der sechsten Schicht erstrecken, nach außen in radialer Richtung zum sechsten Schlitz-Lagerbereich S76positioniert. Und der vom fünften Schlitz-Lagerbereich S75 in der fünften Schicht ausgehende S75-seitige zweite Wendebereich T75b ist in radialer Richtung zum fünften Schlitz-Lagerbereich S75 nach außen positioniert.
Zusätzlich ist ein Spalt zwischen dem dritten Schlitz-Lagerbereich S73 in der dritten Schicht und dem vierten Schlitz-Lagerbereich S74 in der vierten Schicht ausgebildet.
Das heißt, der Abstand We in radialer Richtung zwischen den Beinbereichen L71 und L76 an der drahtverbindungs-Wicklungsendseite und der Abstand Wf in radialer Richtung zwischen den Wendebereichen T71a und T76a an der drahtverbindungsfreien-Wicklungsendseite sind größer als die Breite Wbs in radialer Richtung des Teils, in dem alle Schlitz-Lagerbereiche gestapelt sind.
So sind bei der vorliegenden Ausführungsform an der drahtverbindungs-Wicklungsendseite Spalte Gt6 in radialer Richtung zwischen: dem S72-seitigen zweiten Wendebereich T72b und dem S73-seitigen zweiten Wendebereich T73b; dem S74-seitigen zweiten Wendebereich T74b und dem S75-seitigen zweiten Wendebereich T75b; dem S75-seitigen zweiten Wendebereich T75b und dem S76-seitigen Beinbereich L76 vorhanden; und dem S75-seitigen zweiten Wendebereich T75b und dem S76-seitigen Beinbereich L76; und dem S73-seitigen zweiten Wendebereich T73b und dem S74-seitigen zweiten Wendebereich T74b, aber der Querschnitt (senkrecht zur Stromflussrichtung) aller Wendebereiche ist nicht geringer als der Querschnitt aller Schlitz-Lagerbereiche.
Zusätzlich sind an der drahtverbindungsfreien-Wicklungsendseite Spalte Gt6 in radialer Richtung zwischen: dem S71-Seite ersten Wendebereich T71a und dem S72-Seite ersten Wendebereich T72a; dem S75-Seite ersten Wendebereich T75a und dem S76-Seite ersten Wendebereich T76a; und dem S73-Seite ersten Wendebereich T73a und dem S74-Seite ersten Wendebereich T74a. aber der Querschnitt (senkrecht zur Stromflussrichtung) aller Wende- und Beinbereiche ist nicht geringer als der Querschnitt aller Schlitz-Lagerbereiche.
Bei der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Wicklungseinheiten so konfiguriert, dass die Spalte Gt6 zumindest zwischen dem Beinbereich und dem Wendebereich bzw. zwischen den Wendebereichen, die sich jeweils in Umfangsrichtung nach verschiedenen Seiten erstrecken, vorhanden sind. In den Spalten Gt6 können deshalb Isolierelemente angebracht werden, so dass die Isolationswirkung der Wicklungsenden weiter verbessert wird.
Darüber hinaus unterscheiden sich die Schnittflächen der Beinbereiche und Wendebereiche nicht von den Schnittflächen der Schlitz-Lagerbereiche. Dadurch kann eine Leistungsreduzierung der elektrischen Rotationsmaschine durch Kupferverlust verhindert werden.
Außerdem sind in den Wicklungseinheiten an den gleichen Biegeteilen die gleichen Ausnehmungen ausgebildet wie bei der Ausführungsform 4 in den Wicklungseinheiten, und die Breite Wbs in radialer Richtung des Teils, in dem alle Schlitz-Lagerbereiche gestapelt sind, kann reduziert werden. Dadurch kann der Platzbedarf von Wicklungen verbessert werden, so dass eine Verkleinerung und Leistungssteigerung der elektrischen Rotationsmaschine erreicht werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben genannten Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden können oder dass jede der oben genannten Ausführungsformen gegebenenfalls geändert oder vereinfacht werden kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die elektrische Rotationsmaschine der vorliegenden Erfindung kann eine Verkleinerung der Abmessungen und eine Leistungssteigerung erreichen und ist daher bei Industriegeräten verwendbar, die eine Leistungssteigerung erfordern.

Claims

Elektrische Rotationsmaschine, die einen Anker und einen Rotor besitzt, wobei der Anker einen Ankerkern und eine Ankerwicklung aufweist, die durch Anordnen einer Vielzahl von Wicklungseinheiten entlang einer Umfangsrichtung gebildet ist, wobei jede Wicklungseinheit Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Schlitz-Lagerbereichen in verschiedenen Schlitzen; einen Wendebereich, der sich gebogen von jedem Schlitz-Lagerbereich aus erstreckt und die Schlitz-Lagerbereiche miteinander verbindet; und einen Beinbereich, der sich gebogen von jedem Schlitz-Lagerbereich aus erstreckt; wobei die Vielzahl von Schlitz-Lagerbereichen in radialer Richtung in den Schlitzen gestapelt ist und in radialer Richtung eingedrückte Ausnehmungen in einander gegenüberstehenden Flächen an Biegeteilen der Wendebereiche oder Biegeteilen des Wendebereichs und des Beinbereichs ausgebildet sind, die sich zur gleichen Seite hin in Umfangsrichtung gebogen von den Schlitz-Lagerbereichen zueinander benachbart in radialer Richtung erstrecken.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei jede Wicklungseinheit eine Teilspule und eine andere Teilspule aufweist, die sich in radialer Richtung überlappen, die eine Teilspule einen ersten Schlitz-Lagerbereich für eine erste Schicht auf einer Innenseite in radialer Richtung und einen vierten Schlitz-Lagerbereich für eine vierte Schicht auf einer Außenseite in radialer Richtung aufweist, wobei der vierte Schlitz-Lagerbereich über den Wendebereich mit dem ersten Schlitz-Lagerbereich verbunden ist, die andere Teilspule einen zweiten Schlitz-Lagerbereich für eine zweite Schicht und einen dritten Schlitz-Lagerbereich für eine dritte Schicht aufweist, wobei der dritte Schlitz-Lagerbereich über den Wendebereich mit dem zweiten Schlitz-Lagerbereich verbunden ist, eine Seite, zu der der Wendebereich auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen verläuft, gleich einer Seite ist, zu der sich der Wendebereich auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen erstreckt, und der Wendebereich auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-Seite und der Wendebereich auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite in radialer Richtung nebeneinander liegen, eine Seite, zu der sich der Wendebereich auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen erstreckt, ist gleich einer Seite, zu der sich der Wendebereich auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen erstreckt, und der Wendebereich auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-Seite und der Wendebereich auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite in radialer Richtung nebeneinander liegen, in radialer Richtung eingedellte Vertiefungen werden in einander gegenüberliegenden Flächen an Biegeteilen des Wendebereichs auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-Seite und des Wendebereichs auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite ausgebildet, in radialer Richtung eingedellte Vertiefungen werden in einander gegenüberliegenden Flächen an den Biegeteilen des Wendebereichs auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-Seite und des Wendebereichs auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite ausgebildet, eine Seite, zu der sich der Beinbereich auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen erstreckt, ist gleich einer Seite, zu der sich der Beinbereich auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen erstreckt, und der Beinbereich auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-Seite und der Beinbereich auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite liegen in radialer Richtung nebeneinander, eine Seite, zu der sich der Beinbereich auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen erstreckt, ist gleich einer Seite, zu der sich der Beinbereich auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite gebogen erstreckt, und der Beinbereich auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-Seite und der Beinbereich auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite liegen in radialer Richtung nebeneinander, in radialer Richtung eingedrückte Vertiefungen sind an den Biegeteilen des Beinbereichs auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-Seite und des Beinbereichs auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite in einander gegenüberliegenden Flächen ausgebildet und in radialer Richtung eingedellte Vertiefungen sind an den Biegeteilen des Beinbereichs auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-Seite und des Beinbereichs auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite in einander gegenüberliegenden Flächen ausgebildet.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Breite in radialer Richtung des Wendebereichs auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite kleiner ist als die Breite in radialer Richtung des zweiten Schlitz-Lagerbereichs und die Breite in radialer Richtung des Wendebereichs auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite kleiner ist als die Breite in radialer Richtung des dritten Schlitz-Lagerbereichs.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 2, wobei der Wendebereich auf der ersten Schlitz-Lagerbereich-Seite in radialer Richtung nach innen zum ersten Schlitz-Lagerbereich positioniert ist, der Wendebereich auf der zweiten Schlitz-Lagerbereich-Seite in radialer Richtung nach innen zum zweiten Schlitz-Lagerbereich positioniert ist, der Wendebereich auf der vierten Schlitz-Lagerbereich-Seite nach außen in radialer Richtung zum vierten Schlitz-Lagerbereich positioniert ist, und der Wendebereich auf der dritten Schlitz-Lagerbereich-Seite nach außen in radialer Richtung zum dritten Schlitz-Lagerbereich positioniert ist.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei jede Wicklungseinheit einen ersten Schlitz-Lagerbereich für eine erste Schicht, einen zweiten Schlitz-Lagerbereich für eine zweite Schicht, einen dritten Schlitz-Lagerbereich für eine dritte Schicht, einen vierten Schlitz-Lagerbereich für eine vierte Schicht, einen fünften Schlitz-Lagerbereich für eine fünfte Schicht und einen sechsten Schlitz-Lagerbereich für eine sechste Schicht aufweist, jeder Schlitz-Lagerbereich des ersten bis sechsten Schlitz-Lagerbereichs über den Wendebereich mit einem anderen Schlitz-Lagerbereich für eine Schicht einlagig über dem Schlitz-Lagerbereich verbunden ist, der erste Schlitz-Lagerbereich und der sechste Schlitz-Lagerbereich mit den jeweiligen Beinbereichen verbunden sind, der erste Schlitz-Lagerbereich, der dritte Schlitz-Lagerbereich und der fünfte Schlitz-Lagerbereich an gleicher Stelle in Umfangsrichtung angeordnet sind, der zweite Schlitz-Lagerbereich und der sechste Schlitz-Lagerbereich an Positionen angeordnet sind, die in Umfangsrichtung zu einer Seite von den Positionen des ersten und fünften Schlitz-Lagerbereichs durch eine Magnetpolteilung getrennt sind, und der vierte Schlitz-Lagerbereich an einer zu einer anderen Seite in Umfangsrichtung von der Position des dritten Schlitzlagerbereichs durch eine Magnetpolteilung getrennt ist, an einem drahtverbindungsseitigen Wicklungsende, wo ein erster-Schlitz-Lagerbereich-seitiger Beinbereich sich vom ersten Schlitz-Lagerbereich und ein sechster-Schlitz-Lagerbereich-seitiger Beinbereich sich vom sechsten Schlitz-Lagerbereich erstrecken, in jeder der radial äußeren Flächen eine Aussparung gebildet ist an einem gebogenen Teil des erster-Schlitz-Lagerbereich-seitigen Beinbereichs und einem gebogenen Teil des Wendebereichs, der sich vom dritten Schlitz-Lagerbereich erstreckt, wobei in den radial inneren Flächen eine Aussparung gebildet ist an einem gebogenen Teil des Wendebereichs, der sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich erstreckt und einem gebogenen Teil des Wendebereichs der sich vom vierten Schlitz-Lagerbereich erstreckt, an einem drahtverbindungsfreien Wicklungsende in axialer Richtung gegenüber dem drahtverbindungsseitigen Wicklungsende in jeder der radial äußeren Flächen eine Aussparung gebildet ist an einem gebogenen Teil des Wendebereichs, der sich vom zweiten Schlitz-Lagerbereich erstreckt und einem gebogenen Teil des Wendebereichs der sich vom vierten Schlitz-Lagerbereich erstreckt, und wobei in den radial inneren Flächen eine Aussparung gebildet ist an einem gebogenen Teil des Wendebereichs, der sich vom dritten Schlitz-Lagerbereich erstreckt und einem gebogenen Teil des Wendebereichs der sich vom fünften Schlitz-Lagerbereich erstreckt.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 5, wobei am drahtverbindungsseitigen Wicklungsende die Breiten der Wendebereiche in radialer Richtung, die sich vom zweiten bis zum fünften Schlitz-Lagerbereich erstrecken, kleiner als die Breiten in radialer Richtung der jeweiligen zweiten bis fünften Schlitz-Lagerbereiche ist und wobei am drahtverbindungsfreien Wicklungsende die Breiten in radialer Richtung der Wendebereiche von den ersten bis sechsten Schlitz-Lagerbereichen kleiner als die Breiten in radialer Richtung des jeweiligen ersten bis sechsten Schlitz-Lagerbereichs sind.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 5, wobei am drahtverbindungsseitigen Wicklungsende der vom ersten Schlitz-Lagerbereich ausgehende Schlitz-Lagerbereich-seitige Beinbereich in radialer Richtung einwärts zum ersten Schlitz-Lagerbereich angeordnet ist, der vom zweiten Schlitz-Lagerbereich ausgehende Wendebereich in radialer Richtung einwärts zum zweiten Schlitz-Lagerbereich angeordnet ist, der vom fünften Schlitz-Lagerbereich ausgehende Wendebereich in radialer Richtung nach außen zum fünften Schlitz-Lagerbereich angeordnet ist, der vom sechsten Schlitz-Lagerbereich ausgehende Beinbereich in radialer Richtung nach außen zum sechsten Schlitz-Lagerbereich angeordnet ist, am drahtverbindungsfreien Wicklungsende ist der Wendebereich, der sich vom ersten Schlitz-Lagerbereich aus erstreckt, in radialer Richtung einwärts zum ersten Schlitz-Lagerbereich positioniert und der Wendebereich, der vom sechsten Schlitz-Lagerbereich aus erstreckt, ist gesehen in radialer Richtung zum sechsten Schlitz-Lagerbereich außen positioniert.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Rotationsmaschine mit Anker und Rotor, wobei der Anker einen Ankerkern und eine Ankerwicklung aufweist, die durch Anordnen einer Vielzahl von Wicklungseinheiten entlang einer Umfangsrichtung gebildet wird, wobei die Wicklungseinheit durch Biegen eines leitenden Drahtes mit einer Isolationsschicht gebildet wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Schritt zur Bildung einer Aussparung an einem zu biegenden Teil des leitenden Drahtes, wobei im Schritt des Bildens der Aussparung, eine erste Form mit einer L-Form an ihren beiden Endflächen derart angeordnet wird, dass zwei innere Flächen von ihr an einem zu biegenden Teil des leitenden Drahtes mit zwei beieinander liegenden Flächen in Kontakt stehen, und eine zweite Form mit einem Vorsprung zur Bildung der Aussparung so angeordnet ist, dass sie einer Fläche des leitenden Drahtes gegenüberliegt, die nicht mit der ersten Form in Kontakt ist, dann die zweite Form in Richtung der ersten Form bewegt wird, so dass der leitende Draht zwischen der ersten Form und der zweiten Form eingeklemmt und gedrückt wird, wobei der leitende Draht durch den Vorsprung eingedrückt wird, und dann die zweite Form in eine Richtung weg von der ersten Form bewegt wird und der leitende Draht, in dem die Vertiefung gebildet wurde, herausgenommen wird.