DE112016005607T5

DE112016005607T5 - Anker für eine elektrische Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE112016005607T5
Application number: DE112016005607.9T
Authority: DE
Inventors: Hironori TSUIKI; Sachiko KAWASAKI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-09-06
Also published as: CN108370187A; CN108370187B; WO2017098917A1; JP6513219B2; JPWO2017098917A1; US20180358858A1

Abstract

Ein Anker (105) für eine elektrische Rotationsmaschine weist Folgendes auf: einen hinteren Jochbereich (11), der in einer Ringform ausgebildet ist; eine Mehrzahl von Zahnbereichen (12), die in einem Intervall in einer Umfangsrichtung (Z) des hinteren Jochbereichs (11) ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Zahnbereichen (12) in einer Radialrichtung (X) vorstehen; und eine Spule (14), die in einer Mehrzahl von Nuten (13) angeordnet sind, die jeweils zwischen den Zahnbereichen (12) ausgebildet sind, die aneinander angrenzen, und einen Isolierbereich (15) aufweist, der so angeordnet ist, dass er die Spule (14) zwischen der jeweiligen Nut (13) und der Spule (14) umgibt und aus einem Flächenkörperelement (5) ausgebildet ist, wobei der Isolierbereich (15) Laminierungsbereiche (150) aufweist, bei welchen Kanten (5A, 5B) des Flächenkörperelements (5) einander überlappen, und Verbindungsbereiche (160, 161) aufweist, wobei die Laminierungsbereiche (150) zu beiden Seiten in der Axialrichtung (Y) vorstehen, die verbunden werden sollen

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anker für eine elektrische Rotationsmaschine, der einen regelmäßig ausgerichteten Zustand einer Spule beibehält, und der eine ausgezeichnete Produktivität ermöglicht.
Stand der Technik
Seit jüngstem ist es notwendig, dass elektrische Rotationsmaschinen, wie z. B. Elektromotoren und Elektrogeneratoren eine kleine Größe eine hohe Ausgangsleistung und eine hohe Effizienz haben. Um kleine Abmessungen und hohe Ausgangsleistungen bei solchen elektrischen Rotationsmaschinen zu verwirklichen, gibt es ein Verfahren, bei welchem ein Leiterdraht eines Stators dicht in Nuten eingeführt ist, die an einem Eisenkern ausgebildet sind. Um den Leiterdraht dicht einzuführen, ist es notwendig, den Zustand beizubehalten, bei welchem der Leiterdraht regelmäßig ausgerichtet ist.
Folglich hat man ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem eine regelmäßig ausgerichtete Spule mittels eines Isolierelements aufgewickelt wird, um den regelmäßig ausgerichteten Zustand beizubehalten (siehe beispielsweise das Patentdokument 1), oder eine Struktur, bei welcher eine regelmäßig ausgerichtete Spule mit einem Flächenkörper bedeckt ist (siehe beispielsweise das Patentdokument 2).
Außerdem hat man eine elektrische Rotationsmaschine vorgeschlagen, bei welcher Folgendes gilt: Ein Überlappungsbereich, in welchem Isolierelemente laminiert sind, ist an einer radial inneren Seite ausgebildet, und er wird gegen ein anderes Element angedrückt, so dass die Isolierelemente fixiert werden (siehe beispielsweise das Patentdokument 3).
Literaturverzeichnis
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2008-312313 A
Patentdokument 2: Japanische offengelegte Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2010-263764 A
Patentdokument 3: Japanische offengelegte Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2012-239322 A

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Die herkömmliche elektrische Rotationsmaschine gemäß dem Patentdokument 1 hat das Problem, dass die Einrichtung zum Aufwickeln kompliziert ist, was zu einer verringerten Produktivität führt. In dem Fall der herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschine gemäß dem Patentdokument 2 gilt Folgendes: Obwohl beschrieben wird, dass ein Klebstoff aufgebracht wird, um eine Fixierung auszubilden, wird ein Aufbringverfahren für den Klebstoff nicht beschrieben, und außerdem muss der Klebstoff in einem breiten Bereich aufgebracht werden, was das Problem mit sich bringt, dass die Produktivität verringert ist.
Im Fall der herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschine gemäß dem Patentdokument 3 kann der regelmäßig ausgerichtete Zustand der Spule nicht beibehalten werden, bevor die Spule in die Nuten eingeführt wird, und selbst wenn der Überlappungsbereich befestigt werden soll, ist es notwendig, den Überlappungsbereich einmal zu öffnen, den Klebstoff aufzubringen und dann den Überlappungsbereich anzudrücken. Daher ergibt sich das Problem, dass der Klebstoff an der Ausrüstung anhaftet, und es ist schwierig, eine Automatisierung zu verwirklichen. Außerdem besteht das Problem, dass ein Durchführen eines Schweißvorgangs durch Andrücken eines erwärmten Werkzeugs die Spule beschädigen könnte und daher nicht eingesetzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Anker für eine elektrische Rotationsmaschine anzugeben, der den regelmäßig ausgerichteten Zustand einer Spule beibehält, und der eine ausgezeichnete Produktivität ermöglicht.
Lösung der Probleme
Ein Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf:

einen hinteren Jochbereich in einer Ringform;
eine Mehrzahl von Zahnbereichen, die in einer Radialrichtung mit Intervallen in der Umfangsrichtung des hinteren Jochbereichs vorstehen; und
eine Spule, die in einer Mehrzahl von Nuten angeordnet sind, die jeweils zwischen den Zahnbereichen ausgebildet sind, die aneinander angrenzen, wobei
der Anker einen Isolierbereich hat, der aus einem Flächenkörperelement gebildet ist, das die Spule umgibt, und zwar zwischen den jeweiligen Nuten und der Spule, und
der Isolierbereich einen Laminierungsbereich aufweist, bei welchem Kanten des Flächenkörperelements einander überlappen, und Verbindungsbereiche aufweist, die zu beiden Seiten in der Axialrichtung des Laminierungsbereichs vorstehen.

Wirkung der Erfindung
Bei dem Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird der regelmäßig ausgerichtete Zustand der Spule beibehalten, und es wird eine ausgezeichnete Produktivität erzielt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Stators für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht, die eine Konfiguration einer elektrischen Rotationsmaschine unter Verwendung des in 1 gezeigten Stators zeigt.
3 ist eine transversale Querschnittsansicht, die einen Querschnitt in der Radialrichtung des Stators zeigt, der in 1 gezeigt ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration nur eines Isolierbereichs zeigt, der in 1 gezeigt ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bevor Laminierungsbereiche des in 4 gezeigten Isolierbereichs miteinander überlappt werden.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Montageverfahren zum Anbringen des Isolierbereichs an der Spule in dem in 1 gezeigten Stator zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Montageverfahren zum Anbringen des Isolierbereichs an der Spule in dem in 1 gezeigten Stator zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Montageverfahren zum Anbringen des Isolierbereichs an der Spule in dem in 1 gezeigten Stator zeigt.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Isolierbereich an der in 8 gezeigten Spule angebracht wird.
10 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung der Relation zwischen dem Isolierbereich und der in 9 gezeigten Spule.
11 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 9 gezeigten Isolierbereichs.
12 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines weiteren Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 9 gezeigten Isolierbereichs.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, nachdem die Isolierbereiche an der in 8 gezeigten Spule angebracht und die jeweiligen Verbindungsbereiche verbunden worden sind.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt zeigt, in welchem Zahnbereiche und ein hinterer Jochbereich in die in 13 gezeigte Spule eingeführt werden.
15 ist eine transversale Querschnittsansicht, die einen Querschnitt in der Radialrichtung des Stators gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bevor die Laminierungsbereiche des Isolierbereichs des in 15 gezeigten Stators miteinander überlappt werden.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Montageverfahren zum Anbringen des Isolierbereichs an der Spule des Stators zeigt, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
18 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Montageverfahren zum Anbringen des Isolierbereichs an der Spule des Stators zeigt, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
19 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung der Relation zwischen dem Isolierbereich und der in 18 gezeigten Spule.
20 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbindungs-verfahrens für den Verbindungsbereich des in 19 gezeigten Isolierbereichs.
21 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines weiteren Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 19 gezeigten Isolierbereichs.
22 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für den Isolierbereich und die Spule für den Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
23 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für den Isolierbereich und die Spule für den Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
24 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für den Isolierbereich und die Spule für den Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
25 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für den Isolierbereich und die Spule für den Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
26 ist eine Draufsicht zur Erläuterung eines nachfolgenden Herstellungsverfahrens für den Isolierbereich und die Spule für den in 25 gezeigten Anker.
27 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die in 26 gezeigte Spule mit einem Haltewerkzeug gehalten wird.
28 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung der Relation zwischen dem Isolierbereich und der in 27 gezeigten Spule.
29 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 28 gezeigten Isolierbereichs.
30 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines weiteren Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 28 gezeigten Isolierbereichs.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Nachfolgend werden diverse Ausführungsformen der Erfindung der vorliegenden Anmeldung im Einzelnen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Stators für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Seitenansicht, die eine Konfiguration einer elektrischen Rotationsmaschine unter Verwendung des in 1 gezeigten Stators zeigt. 3 ist eine transversale Querschnittsansicht, die einen Querschnitt in der Radialrichtung des Stators zeigt, der in 1 gezeigt ist. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration nur eines Isolierbereichs zeigt, der in 1 gezeigt ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bevor Laminierungsbereiche des in 4 gezeigten Isolierbereichs miteinander überlappt werden. 6 bis 8 sind perspektivische Ansichten, die ein Montageverfahren zum Anbringen des Isolierbereichs an der Spule in dem in 1 gezeigten Stators zeigen. 9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Isolierbereich an die in 8 gezeigte Spule gesetzt wird.
10 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung der Relation zwischen dem Isolierbereich und der in 9. gezeigten Spule. 11 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 9. gezeigten Isolierbereichs. 12 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines weiteren Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 9. gezeigten Isolierbereichs.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, nachdem die Isolierbereiche an der in 8 gezeigten Spule angebracht und der jeweilige Verbindungsbereich verbunden worden ist. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt zeigt, in welchem Zahnbereiche und ein hinterer Jochbereich in die in 13 gezeigte Spule eingeführt werden.
In 2 weist eine elektrische Rotationsmaschine 100 Folgendes auf: einen Stator 101; und einen Rotor 105, der im Ring des Stators 101 ausgebildet ist, nachstehend auch als Anker bezeichnet. Die elektrische Rotationsmaschine 100 ist in einem Gehäuse 109 aufgenommen, das Folgendes aufweist: einen Rahmen 102, der eine zylindrische Form mit einer Unterseite aufweist; und eine Endplatte 103, die die Öffnung des Rahmens 102 schließt. Der Stator 101 ist in einem eingepassten Zustand an der Innenseite des zylindrischen Bereichs des Rahmens 102 fixiert. Der Rotor 105 ist an einer Drehwelle 106 fixiert, die mittels Lagern 104 drehbar an der Unterseite des Rahmens 102 und der Endplatte 103 gehalten ist.
Der Rotor 105 ist aus Folgendem gebildet: einem Eisenkern 107, der an der Drehwelle 106 befestigt ist und in einer Axialposition eingeführt ist; Permanentmagneten 108, die in die äußere Umfangsflächenseite des Rotor-Eisenkerns 107 und mit einem vorbestimmten Abstandsmaß in der Umfangsrichtung eingebettet sind und Magnetpole bilden. Hier ist der Rotor 105 als Rotor vom Permanentmagnet-Typ gezeigt, aber er ist darauf nicht beschränkt. Ein Käfigläufer-Rotor, in welchem Leiterdrähte, die keine Isolierungsbeschichtungen haben, in Nuten aufgenommen sind und an beiden Seiten mittels Kurzschlussringen kurzgeschlossen sind, oder ein gewickelter Rotor, bei welchem Leiterdrähte, die Isolierungsbeschichtungen haben, an den Nuten eines Rotor-Eisenkerns montiert sind, können ebenfalls verwendet werden.
Gemäß 1 und 3 weist der Stator 101 Folgendes auf: einen hinteren Jochbereich 11, der in einer Ringform ausgebildet ist; eine Mehrzahl von Zahnbereichen 12, die in gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung Z an der inneren Peripherie des hinteren Jochbereichs 11 ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Zahnbereichen 12 zur Innenseite in einer Radialrichtung X vorstehen; und eine Spule 14, die in einer Mehrzahl von Nuten 13 angeordnet ist, die jeweils zwischen den Zahnbereichen 12 ausgebildet sind, die aneinander angrenzen.
Zur Vereinfachung der Erläuterung ist hier ein Beispiel gezeigt, bei welchem die Polzahl acht beträgt, die Nutzahl 13 des Stators 101 einen Wert von 48 hat und die Spule 14 eine dreiphasige Wicklung ist. Daher sind zwei Nuten 13 pro Pol und pro Phase im Stator 101 ausgebildet. Der Stator 101 ist mittels der Zahnbereiche 12 geteilt, die die Magnetpole bilden, so dass die Nuten 13 ausgebildet werden, in welche die Spule 14 eingeführt ist. Der hintere Jochbereich 11 verbindet jeden Zahnbereich 12 magnetisch. Der hintere Jochbereich 11 (inklusive der Zahnbereiche 12) ist aus 24 geteilten Eisenkernen 110 gebildet, die erhalten werden, indem der hintere Jochbereich 11 in 24 Teile in der Umfangsrichtung Z geteilt wird.
Die Spule 14 ist als eine Wellenwicklungsspule gebildet, wobei 12 Leiterdrähte, die Isolierungsbeschichtungen haben, in mäanderförmiger Weise gewickelt sind. Die Spule 14 ist aus zwei solchen Wellenwicklungsspulen gebildet, d. h. einer inneren Wellenwicklungsspule und einer äußeren Wellenwicklungsspule, die auf konzentrische Weise angeordnet sind. In der Spule 14 sind linear geformte Bereiche zum Einführen in eine Nut 13 in einer Reihe in der Radialrichtung X angeordnet und in die Nut 13 eingeführt. In der Nut 13 sind die Leiterdrähte, die die Spule 14 bilden, regelmäßig in einer Reihe ausgerichtet (siehe 3).
Zwischen der jeweiligen Nut 13 und der Spule 14 ist ein Isolierbereich 15 ausgebildet, der so angeordnet ist, dass er die Spule 14 umgibt und aus einem einzigen Flächenkörperelement 5 gebildet ist. Für das Flächenkörperelement 5, das den Isolier-bereich 15 bildet, ist beispielsweise die Verwendung eines Harzmaterials, wie z. B. Polyphenylensulfid oder Polyethylenterephthalat oder eines Isolierpapier denkbar, das aus einem Aramid- (vollständig aromatischen Polyamid-) Polymer gebildet ist.
Wie in 4 und 5 gezeigt, weist jeder Isolierbereich 15 Folgendes auf: Laminierungsbereiche 150, in welchen Kanten 15A, 15B, die jeweils in einer Axialrichtung Y des Flächenkörperelements 5 verlaufen, einander überlappen; und Verbindungsbereiche 160, 161, in welchen die Laminierungsbereiche 150 von der Nut 13 an beiden Seiten vorstehen, d. h. an den oberen und unteren Seiten, und zwar in der Axialrichtung Y, die verbunden werden sollen. 5 zeigt einen Zustand der Laminierungsbereiche 150 des Isolierbereichs 15, bevor die Kanten 15A, 15B einander überlappen.
Der Isolierbereich 15 hat eine Dicke, die einen notwendigen Isolierabstand gemäß der an die Spule 14 angelegten Spannung gewährleistet. Wie in 3 gezeigt, sind im Isolierbereich 15 die Laminierungsbereiche 150, in welchen zwei Bereiche des Flächenkörperelements 5 einander überlappen, an der äußersten Position in der Radialrichtung X in der Nut 13 ausgebildet, so dass ein notwendiger Kriechabstand gewährleistet ist. Die Verbindungsbereiche 160, 161 werden in einer Richtung gebogen, die von der Richtung verschieden ist, in welcher die Nut 13 verläuft, d. h. hier zur Außenseite in der Radialrichtung X.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den Stator für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 beschrieben, die wie oben beschrieben konfiguriert ist. Zunächst wird die Spule 14 ausgebildet, wie in 6 gezeigt. Dann wird in einem Zustand, in welchem beide Kanten 15A, 15B des Isolierbereichs 15 geöffnet (getrennt) sind, die an dem Flächenkörperelement 5 ausgebildet sind, der Isolierbereich 15 von der Innenseite in der Radialrichtung X eingeführt, so dass die regelmäßig ausgerichteten linearen Bereiche der Spule 14 (nachfolgend als „linear geformter Bereich“ bezeichnet) bedeckt werden, d. h. der Teil, der später in die Nut 13 eingeführt werden soll.
Als nächstes wird dafür gesorgt, dass beide Kanten 15A, 15B des Isolierbereichs 15 einander in der Axialrichtung Y überlappen, wie in 7 gezeigt, so dass die Laminierungsbereiche 150 ausgebildet werden, wie in 8, 9 und 10 gezeigt, und der Isolierbereich 15 den linear geformten Bereich der Spule 14 bedeckt. Wie in 11 gezeigt, wird als nächstes ein Schweißwerkzeug 51, dessen Temperatur die Schmelztemperatur des Isoliermaterials des Flächenkörperelements 5 erreicht hat, gegen die Verbindungsbereiche 160, 161 von oben und von unten in der Axialrichtung Y angedrückt.
Dann werden die Verbindungsbereiche 160, 161 geschweißt, die durch Schmelzbonden verbunden werden sollen. Danach wird der linear geformte Bereich der Spule 14 vom Isolierbereich 15 gehalten. Bei einem anderen Verbindungsverfahren wird, wie in 12 gezeigt, ein Klebstoff 60 zwischen den Verbindungsbereichen 160, 161 von einer Düse 52 aufgebracht, so dass die Verbindungsbereiche 160, 161 durch Klebbonden verbunden werden.
Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Da das Verbinden an den Verbindungsbereichen 160, 161 erfolgt, die eine Positionsrelation haben, bei welchem die Verbindungsbereiche 160, 161 in Bezug auf die Axialrichtung Y von der Nut 13 aus vorstehen, kann das Schweißwerkzeug 51 einfach eingestellt werden. Indessen kann der Klebstoff bei einer begrenzten Verbindungsreichweite aufgebracht werden. Wenn die Verbindungsbereiche 160, 161 durch Schmelzbonden verbunden werden, so wird eine Fixierung mittels Schweißens ermöglicht, indem Wärme und Druck mittels des Schweißwerkzeugs 51 aufgebracht wird, und folglich wird die Produktivität verbessert.
Wie in 13 gezeigt, wird danach der Isolierbereich 15 an jedem von allen linear geformten Bereichen der Spule 14 montiert. Da das Verbinden an den Verbindungsbereichen 160, 161 erfolgt, kann der Isolierbereich 15 den regelmäßig ausgerichteten Zustand des linear geformten Bereichs der Spule 14 beibehalten. Wie in 14 gezeigt, werden als nächstes die geteilten Eisenkerne 110 von der Außenseite in der Radialrichtung X in die Spule 14 eingeführt, die mit den Isolierbereichen 15 versehen ist, so dass die Isolierbereiche 15 jeweils in den Nuten 13 angeordnet sind, so dass der Stator 101 ausgebildet wird.
Auf diese Weise kann die Spule 14 in die Nuten 13 zwischen den Zahnbereichen 12 der geteilten Eisenkerne 110 in einem Zustand eingeführt werden, in welchem die Spule 14 regelmäßig ausgerichtet ist und mittels der Isolierbereiche 15 fixiert ist. Daher werden die linear geformten Bereiche der Spule 14 jeweils auf stabile Weise in die Nuten 13 eingeführt. Demzufolge kann eine Verschlechterung der Isolierbereiche 15 infolge von Reibung zwischen der Spule 14 und den Zahnbereichen 12 verhindert werden, und es kann eine elektrische Rotationsmaschine 100 erhalten werden, die eine hohe Isolierqualität hat und die eine hohe Produktivität ermöglicht.
Bei dem Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird der Isolierbereich zum Gewährleisten der Isolierung zwischen der Nut und der Spule so konfiguriert, dass der Isolierbereich so angeordnet ist, dass er die Spule in der Nut umgibt; und in den Laminierungsbereichen, bei welchen die Kanten einander überlappen, ein Verbinden an den Verbindungsbereichen erfolgt, die zu beiden Seiten in der Axialrichtung von der Nut vorstehen. Demzufolge kann das Verbinden an den Verbindungsbereichen, die so ausgebildet sind, dass sie von der Nut nach außen verlaufen, und in welchen Bereiche des Flächenkörperelements einander überlappen, ermöglicht werden, und die Ausbildung der Verbindungsbereiche wird vereinfacht. Demzufolge kann die Spule gehalten werden, während der regelmäßig ausgerichtete Zustand der Spule in den Nuten gewährleistet wird, und die Produktivität ist verbessert.
Da die Verbindungsbereiche in einer Richtung gebogen werden, die von der Richtung verschieden ist, in welcher die Nut verläuft, kann der Verbindungsschritt der Verbindungsbereiche einfach durchgeführt werden, ohne von der in die Nut eingeführten Spule behindert zu werden, und die Verbindungsbereiche können angeordnet werden, ohne die Spule zu beeinflussen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem die Verbindungsbereiche in der Radialrichtung ausgebildet sind und die Verbindungsbereiche in der Radialrichtung gebogen werden, die verschieden ist von der Richtung, in welcher die Nut verläuft. Ohne Einschränkung darauf ist es jedoch auch möglich, die Verbindungsbereiche in der Umfangsrichtung derart auszubilden, dass sie die Spule nicht beeinflussen; die Verbindungsbereiche in der Umfangsrichtung zu biegen; und den Verbindungsschritt durchzuführen. Wenn die Verbindungsbereiche in der Radialrichtung oder der Umfangsrichtung gebogen werden, wie oben beschrieben, kann der Verbindungsschritt auf einfache Weise durchgeführt werden.
In der obigen Beschreibung ist ein Beispiel beschrieben, bei welchem die Verbindungsbereiche so beibehalten werden, dass sie in der Radialrichtung oder der Umfangsrichtung gebogen werden, und zwar auch, nachdem sie dem Verbindungsschritt unterzogen worden sind. Ohne Einschränkung darauf ist jedoch beispielsweise auch Folgendes möglich: Nachdem die Verbindungsbereiche in einem Verbindungsschritt verbunden worden sind, können die Verbindungsbereiche wiederhergestellt werden, so dass sie in der Axialrichtung verlaufen, d. h. es kann dafür gesorgt werden, dass die Verbindungsbereiche in der Axialrichtung von den Laminierungsbereichen verlaufen.
Da die Verbindungsbereiche durch Schmelzbonden verbunden werden, wird die Ausbildung der Verbindungsbereiche vereinfacht, und eine zuverlässiger verbundene Konstruktion kann ausgebildet werden.
Da die Verbindungsbereiche alternativ durch Klebbonden verbunden werden, kann die Verwendbarkeit des Materials des Flächenkörperelements vergrößert werden.
Ausführungsform 2
15 ist eine transversale Querschnittsansicht, die einen Querschnitt in der Radialrichtung des Stators gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. 16 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bevor die Laminierungsbereiche des in 15 gezeigten Isolierbereichs miteinander überlappt werden. 17 und 18 sind perspektivische Ansichten, die jeweils einen Schritt zeigen, in welchem der Isolierbereich an der Spule des Stators angebracht werden, und zwar gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
19 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung der Relation zwischen dem Isolierbereich und der in 18 gezeigten Spule. 20 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 19 gezeigten Isolierbereichs. 21 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines weiteren Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 19 gezeigten Isolierbereichs.
In 15 und 16 sind die gleichen Bestandteile wie diejenigen in der obigen Ausführungsform 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen. Bei der vorliegenden Ausführungsform 2 ist jeder Isolierbereich 15 aus zwei Flächenkörperelementen 5A, 5B gebildet, die in der Axialrichtung Y geteilt sind. Folglich hat der Isolierbereich 15 Kanten 15C und 15D zusätzlich zu den Kanten 15Aund 15B, die in der Axialrichtung Y verlaufen.
Dann werden im Isolierbereich 15 Laminierungsbereiche 150, 151 an zwei Positionen ausgebildet, d. h. die Laminierungsbereiche 150, bei welchen die Kanten 15A und 15B einander überlappen, und die Laminierungsbereiche 151, bei welchen die Kanten 15C und 15D einander überlappen.
Die Verbindungsbereiche 160, 161 sind in den Laminierungsbereichen 150 ausgebildet, und die Verbindungsbereiche 162, 163 sind in den Laminierungsbereichen 151 ausgebildet. In den Verbindungsbereichen 162, 163 stehen die Laminierungsbereiche 151 von der Nut 13 an beiden Seiten vor, d. h. an den oberen und unteren Seiten in der zu verbindenden Axialrichtung Y. Die Verbindungsbereiche 162, 163 werden in einer Richtung gebogen, die von der Richtung verschieden ist, in welcher die Nut 13 verläuft, d. h. hier zur Innenseite in der Radialrichtung X.
Wie in 15 gezeigt, sind im Isolierbereich 15 die Laminierungsbereiche 150 ausgebildet, bei welchen die zwei Flächenkörperelemente 5A, 5B einander überlappen, und zwar an der äußersten Position in der Radialrichtung X in der Nut 13, und ferner sind die Laminierungsbereiche 151, bei welchen die zwei Flächenkörperelemente 5A, 5B einander überlappen, an der innersten Position in der Radialrichtung X in der Nut 13 ausgebildet, so dass ein notwendiger Kriechabstand gewährleistet ist.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den Stator für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 beschrieben, die wie oben beschrieben konfiguriert ist. Ähnlich wie bei der obigen Ausführungsform 1 wird zunächst die Spule 14 ausgebildet, wie in 17 gezeigt. Dann wird in einem Zustand, in welchem beide Kanten 15A, 15B der Flächenkörperelemente 5A, 5B des Isolierbereichs 15 voneinander getrennt sind und beide Kanten 15C, 15D voneinander getrennt sind, der Isolierbereich 15 von der Innenseite oder der Außenseite in der Radialrichtung X eingeführt, so dass er den linear geformten Bereich der Spule 14 bedeckt, d. h. den Teil, der später in die Nut 13 eingeführt werden soll.
Wie in 18 und 19 gezeigt, werden als nächstes beide Kanten 15A, 15B und beide Kanten 15C, 15D der Flächenkörperelemente 5A, 5B des Isolierbereichs 15 relativ zueinander von der Umfangsrichtung Z bewegt, so dass sie einander in der Axialrichtung überlappen Y und die Laminierungsbereiche 150, 151 ausbilden, so dass der Isolierbereich 15 den linear geformten Bereich der Spule 14 überlappt.
Wie in 20 gezeigt, wird dann das Schweißwerkzeug 51, dessen Temperatur die Schmelztemperatur des Isoliermaterials der Flächenkörperelemente 5A, 5B erreicht hat, gegen die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 von oben und von unten in der Axialrichtung Y angedrückt. Dann werden die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 geschweißt, die durch Schmelzbonden verbunden werden sollen. Dann wird der linear geformte Bereich der Spule 14 vom Isolierbereich 15 gehalten. Bei einem anderen Verbindungsverfahren wird, wie in 21 gezeigt, der Klebstoff 60 zwischen den Verbindungsbereichen 160, 161, 162, 163 von der Düse 52 aufgebracht, so dass die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 durch Klebbonden verbunden werden.
Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Da das Verbinden an den Verbindungsbereichen 160, 161, 162, 163 erfolgt, die eine Positionsrelation haben, bei welcher die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 in Bezug auf die Axialrichtung Y von der Nut 13 aus vorstehen, kann das Schweißwerkzeug 51 einfach eingestellt werden.
Indessen kann der Klebstoff bei einer begrenzten Verbindungsreichweite aufgebracht werden. Wenn die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 durch Schmelzbonden verbunden werden, wird eine Fixierung durch Schweißen ermöglicht, indem Wärme und Druck mittels des Schweißwerkzeugs 51 aufgebracht wird, und folglich wird die Produktivität verbessert. Danach wird mit den gleichen Schritten wie denjenigen bei der obigen Ausführungsform 1 der Stator 101 hergestellt.
Es versteht sich, dass der Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, ähnliche Wirkungen wie diejenigen bei der obigen Ausführungsform 1 zeigt. Da außerdem der Isolierbereich von zwei Flächenkörperelementen gebildet ist, die in der Axialrichtung geteilt sind, werden die Laminierungsbereiche an zwei Positionen ausgebildet, und die Verbindungsbereiche werden an den Laminierungsbereichen an jeder der zwei Positionen ausgebildet; der Isolierbereich kann an der Spule angebracht werden, ohne verformt zu werden, und zwar im Vergleich mit der obigen Ausführungsform 1.
Demzufolge werden die Freiheitsgrade beim Anbringen des Isolierbereichs an der Spule vergrößert, und folglich kann das Anbringen einfach durchgeführt werden. Ohne jeglichen komplizierten Zusammenbau-Schritt kann somit die Automatisierung in einfacher Weise durchgeführt werden, und die Produktivität wird verbessert.
Ausführungsform 3
22 bis 25 sind perspektivische Ansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für den Isolierbereich und die Spule für einen Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. 26 ist eine Draufsicht zur Erläuterung eines nachfolgenden Herstellungsverfahrens für den Isolierbereich und die Spule für den in 25 gezeigten Anker. 27 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die in 26 gezeigte Spule mit einem Haltewerkzeug gehalten wird.
28 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung der Relation zwischen dem Isolierbereich und der in 27 gezeigten Spule. 29 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 28 gezeigten Isolierbereichs. 30 ist eine longitudinale Querschnittsansicht zur Erläuterung eines weiteren Verbindungsverfahrens für den Verbindungsbereich des in 28 gezeigten Isolierbereichs.
In der Zeichnung sind die gleichen Bestandteile wie diejenigen bei den obigen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen. Bei der vorliegenden Ausführungsform 3 wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem eine Ringspule als die Spule 14 verwendet wird, die hergestellt wird, indem mehrere Male ein Leiterdraht koaxial gewickelt wird, der mit einer Isolierungsbeschichtung versehen ist.
Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen bei der obigen Ausführungsform 2, und demzufolge wird deren Beschreibung weggelassen. In 22 dient ein Wicklungsrahmen 6 zum Ausbilden der Spule 14. In dem Wicklungsrahmen 6 sind lineare Bereiche 61 an zwei Position auf der linken Seite und der rechten Seite auf dem Zeichnungsblatt ausgebildet, Endbereiche 62 sind an zwei Positionen auf der oberen Seite und der unteren Seite auf dem Zeichnungsblatt ausgebildet, eine Einführungsnut 63 ist an einer Position ausgebildet, und Fixierungsnuten 64 sind an acht Positionen ausgebildet.
Die linearen Bereiche 61 bilden jeweils einen Bereich zum Ausbilden des linear geformten Bereichs der Spule 14, die in die Nut 13 eingeführt werden soll, und sie sind an zwei Positionen im Wicklungsrahmen 6 ausgebildet. Das heißt, die linear geformten Bereiche an zwei Positionen der Spule 14, die jeweils in die Nuten 13 an zwei Positionen eingeführt werden, werden ausgebildet. Die Endbereiche 62 sind Bereiche zum Ausbilden von Spulen-Endbereichen, bei welchen, wenn die Spule 14 an den Eisenkern gesetzt wird, die Leiterdrähte, die in die Nuten 13 eingeführt sind, elektrisch miteinander am oberen Ende und am unteren Ende in der Axialrichtung des Eisenkerns verbunden werden.
Die Einführungsnut 63 ist ein Bereich zum Einführen des Anfangs der Wicklung des Leiterdrahts. Die Fixierungsnuten 64 sind Bereiche, die an der oberen Seite und der unteren Seite in der Axialrichtung Y von jedem linearen Bereich 61 ausgebildet sind, um an dem Wicklungsrahmen 6 die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 von jedem der Flächenkörperelemente 5A, 5B zu halten und zu fixieren, die den Isolierbereich 15 bilden.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für einen Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 beschrieben, die wie oben beschrieben konfiguriert ist. Wie in 22 gezeigt, werden zunächst die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 der Flächenkörperelemente 5A, 5B der Isolierbereiche 15 jeweils in die Fixierungsnuten 64 des Wicklungsrahmens 6 eingeführt.
Wie in 23 gezeigt, werden dann die Flächenkörperelemente 5A, 5B der Isolierbereiche 15 jeweils am Wicklungsrahmen 6 fixiert und von diesem gehalten. Wie in 24 gezeigt, wird dann der Leiterdraht, der mit einer Isolierungsbeschichtung bedeckt ist, von der Einführungsnut 63 eingeführt, und der Leiterdraht wird gewickelt oder der Wicklungsrahmen 6 wird gedreht, so dass der Leiterdraht auf dem Wicklungsrahmen 6 aufgewickelt wird und die Spule 14 hergestellt wird.
Wenn die Spule 14 aufgewickelt wurde, wird als nächstes - wie in 25 gezeigt - der Wicklungsrahmen 6 von der Spule 14 entfernt, wobei die Flächenkörperelemente 5A, 5B der Isolierbereiche 15 auf Seiten der Spule 14 belassen werden. Dann werden beide Kanten 15B, 15A und beide Kanten 15D, 15C des anderen von den Flächenkörperelementen 5B, 5A der Isolierbereiche 15 relativ zueinander bewegt, so dass sie einander in der Axialrichtung Y überlappen, so dass die Laminierungsbereiche 150, 151 ausgebildet werden, so dass jeder Isolierbereich 15 den linear geformten Bereich der Spule 14 überlappt (26).
Da die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 in diesem Zustand nicht verbunden sind, wird als nächstes ein Haltewerkzeug 70 angesetzt, so dass der regelmäßig ausgerichtete Zustand der Spule 14 beibehalten wird, und dass der regelmäßig ausgerichtete Zustand - wie in 27 und 28 gezeigt - zeitweise beibehalten wird. Ähnlich wie bei der obigen Ausführungsform 2 gilt dann Folgendes, wie in 29 gezeigt:
Das Schweißwerkzeug 51, dessen Temperatur die Schmelztemperatur des Isoliermaterials der Flächenkörperelemente 5A, 5B erreicht hat, wird gegen die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 von oben und von unten in der Axialrichtung Y angedrückt. Dann werden die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 geschweißt, die durch Schmelzbonden verbunden werden sollen. Anschließend wird der linear geformte Bereich der Spule 14 vom Isolierbereich 15 gehalten.
Bei einem anderen Verbindungsverfahren wird, wie in 30 gezeigt, der Klebstoff 60 zwischen den Verbindungsbereichen 160, 161, 162, 163 von der Düse 52 aufgebracht, so dass die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 durch Klebbonden verbunden werden. Dann wird das Haltewerkzeug 70 entfernt. Da die Verbindungsbereiche 160, 161, 162, 163 zu diesem Zeitpunkt verbunden worden sind, kann die Form des linear geformten Bereichs der Spule 14 durch den Isolierbereich 15 beibehalten werden. Danach wird mit den gleichen Schritten wie denjenigen bei den obigen Ausführungsformen der Stator 101 hergestellt.
Der Anker für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann ähnliche Wirkungen wie diejenigen in den obigen Ausführungsformen zeigen, selbst wenn die Form der Spule verschieden ist.
Da die Flächenkörperelemente im Voraus geteilt werden und an dem Wicklungsrahmen befestigt werden, kann außerdem die Wicklungsarbeit durchgeführt werden, ohne dass die Flächenkörperelemente die Spule behindern, und demzufolge wird die Produktivität verbessert.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem geteilte Eisenkerne verwendet werden, die in der Umfangsrichtung geteilt sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform 3 kann jedoch auch die bei der vorliegenden Ausführungsform 3 beschrieben Spule in die Nuten eingeführt werden, die aus einem einzelnen Eisenkern ausgebildet sind, der in der Umfangsrichtung nicht geteilt ist.
Es sei angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die obigen Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können, und dass jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen passend modifiziert oder auch vereinfacht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008312313 A [0004]
JP 2010263764 A [0004]
JP 2012239322 A [0004]

Claims

Anker für eine elektrische Rotationsmaschine, der Folgendes aufweist: - einen hinteren Jochbereich in einer Ringform; - eine Mehrzahl von Zahnbereichen, die in einer Radialrichtung mit einem Intervall in einer Umfangsrichtung des hinteren Jochbereichs vorstehen; und - eine Spule, die in einer Mehrzahl von Nuten angeordnet sind, die jeweils zwischen den Zahnbereichen ausgebildet sind, die aneinander angrenzen, wobei der Anker einen Isolierbereich hat, der aus einem Flächenkörperelement gebildet ist, das die Spule umgibt, und zwar zwischen jedem der Nuten und der Spule, und der Isolierbereich einen Laminierungsbereich aufweist, bei welchem Kanten des Flächenkörperelements einander überlappen, und Verbindungsbereiche aufweist, die zu beiden Seiten in der Axialrichtung des Laminierungsbereichs vorstehen.
Anker für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei der jeweilige Verbindungsbereich in der Umfangsrichtung oder der Radialrichtung gebogen ist.
Anker für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolierbereich aus zwei Flächenkörperelementen gebildet ist, die geteilt sind, der Laminierungsbereich an zwei Positionen ausgebildet ist, und die Verbindungsbereiche an jedem der Laminierungsbereiche an zwei Positionen ausgebildet sind.
Anker für eine elektrische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der jeweilige Verbindungsbereich durch Schmelzbonden ausgebildet ist.
Anker für eine elektrische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der jeweiige Verbindungsbereich durch Klebbonden ausgebildet ist.