DE112017006793T5

DE112017006793T5 - Stator für eine rotierende elektrische maschine und herstellungsverfahren für einen stator für eine rotierende elektrische maschine

Info

Publication number: DE112017006793T5
Application number: DE112017006793.6T
Authority: DE
Inventors: Hiroe Fukuzumi; Takayuki Onihashi; Kazutoshi Yamazoe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2019-10-17
Also published as: JP6685434B2; JPWO2018131205A1; CN110140280B; WO2018131205A1; CN110140280A

Abstract

Ein Statorkern (2), der durch Stapeln mehrerer Flächenkörper (10) in axialer Richtung (Y) gebildet wird, weist mehrere Magnetpolstücke (5) und zumindest ein Jochstück (6) auf und Enden in Umfangsrichtung (Z) der Magnetpolstücke (5) und des Jochstücks (6) sind biegbar zu einer ringförmigen Form verbunden. Jedes Magnetpolstück (5) weist einen ersten hinteren Jochbereich (51) und einen Zahnbereich (52) auf, der zur radial inneren Seite (X1) hin vorsteht. Das Jochstück (6) hat einen zweiten hinteren Jochbereich (61). Der erste hintere Jochbereich (51) und der zweite hintere Jochbereich (61) bilden einen hinteren Jochbereich (7), der als äußerer Umfangsbereich des Statorkerns (2) dient. Die Spule (4) wird durch Wickeln eines Drahtes (41) um den Zahnbereich (52) mit dem Isolator (3) dazwischen gebildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine und ein Herstellungsverfahren für einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine, die eine Verkleinerung der rotierenden elektrischen Maschine ermöglichen, indem sie die Beschränkungen der Form eines Isolators reduzieren.
STAND DER TECHNIK
Um einen hohen Wirkungsgrad und eine Verkleinerung in einer rotierenden elektrischen Maschine zu erreichen, ist es denkbar, dass eine Spule, die um einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine gewickelt ist, mit hoher Dichte ausgebildet wird. Für das Wickeln der Spule mit hoher Dichte ist es erforderlich, einen Wickelraum zu schaffen und dort mit hoher Regelmäßigkeit zu wickeln. Ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine ist mit einem Isolator versehen, der aus einer dünnen Isolationsschicht besteht, um die Isolation zwischen einem Statorkern und der Spule zu gewährleisten.
Beispiele für Verfahren zur Montage des Isolators sind ein Verfahren zur Montage eines Isolators, der durch Spritzgießen mit einem Isolierharzmaterial im Voraus geformt worden ist, und ein Verfahren zum Einsetzen eines Statorkerns in eine Guß-Form und Durchführen eines Gießens in einem Stück mit einem Isolierharzmaterial, so dass ein mit Isolatoren ausgestatteter Statorkern hergestellt wird.
Bei letzterer Methode, insbesondere bei einer kleinen rotierenden elektrischen Maschine, ist es schwierig, Arbeiten zur Montage eines kleinen Isolators durchzuführen, so dass letztere Methode zur Vereinfachung der Montagearbeiten des Isolators geeignet ist. Für die Formung des Isolators in einem Stück ist es notwendig, einen Bereich des Statorkerns in der Form aufzunehmen, um die Positionierung durchzuführen. Da der Statorkern zu diesem Zeitpunkt durch das Stapeln von magnetischen Blechen mit einer Dicke von etwa 0,5 mm gebildet wird, ist es wahrscheinlich, dass der Statorkern durch den Druck beim Einspritzen bricht oder verformt wird. Daher ist es wichtig, den Statorkern in der Form in geeigneter Weise zu unterstützen, um die Positionierung durchzuführen.
Beispielsweise werden in dem Patentdokument 1, wenn der Statorkern in die Form eingesetzt ist, beide Enden (Jochseite und Kernrückseite) eines Zahnbereichs und ein Mittelbereich des Zahnbereichs durch die Form getragen, so dass die Verformung des Kerns vermieden und die Dicke des Isolators einheitlich ist. Im Patentdokument 2 wird von einer oberen Pressform aus ein Druck gegen den Harzinjektionsdruck ausgeübt, so dass das Auftreten von Bruch und Verformung des Statorkerns vermieden werden.
STAND DER TECHNIK

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2008-278 684 A
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2000-125 524 A

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Im Falle der konventionellen rotierenden elektrischen Maschinen wird, wenn versucht wird, eine rotierende elektrische Maschine weiter zu verkleinern, die Form des Isolators durch das Vorhandensein eines Form-Aufnahmebereichs der Form für die Formung des Isolators in einem Stück eingeschränkt, was zu dem Problem führt, dass der Platz für die Spulen reduziert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das oben genannte Problem zu lösen, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator für eine rotierende elektrische Maschinen und ein Herstellungsverfahren für einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine anzugeben, die eine Verringerung der Größe der rotierenden elektrischen Maschine ermöglichen, indem sie die Beschränkungen der Form des Isolators verringern.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: einen Statorkern, der durch Stapeln einer Vielzahl von Flächenkörpern in axialer Richtung gebildet wird; eine Spule; und einen Isolator, der den Statorkern und die Spule voneinander isoliert. Der Statorkern weist eine Vielzahl von Magnetpolstücken und zumindest ein Jochstück mit einer Struktur auf, in der das Jochstück zwischen mindestens einem Paar der in Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Magnetpolstücke unter der Vielzahl von Magnetpolstücken gebildet ist und Enden in Umfangsrichtung der Magnetpolstücke und das Jochstück miteinander zu einer ringförmigen Form biegbar verbunden sind.
Jedes Magnetpolstück hat einen ersten hinteren Jochbereich und einen Zahnbereich, der vom ersten hinteren Jochbereich zur radial inneren Seite vorsteht. Das Jochstück hat einen zweiten hinteren Jochbereich. Der erste hintere Jochbereich und der zweite hintere Jochbereich bilden einen hinteren Jochbereich, der als äußerer Umfangsbereich des Statorkerns dient. Die Spule entsteht durch Wickeln eines Drahtes um den Zahnbereich mit dem Isolator dazwischen.
Ein Verfahren zur Herstellung des Stators für eine rotierende elektrische Maschine, der gemäß der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, weist folgende Schritte auf: einen ersten Schritt zum Stapeln einer Vielzahl von Flächenkörpern, die als Statorkern in einer geraden Form gestanzt sind, in der die Umfangsrichtung der ersten hinteren Jochbereiche der Magnetpolstücke und die Umfangsrichtung des zweiten hinteren Jochbereiche des Jochstücks fluchtend ausgerichtet sind; einen zweiten Schritt, in dem zumindest Teile beider Endflächen in der axialen Richtung des Jochstücks als Form-Aufnahmebereiche verwendet werden, der Statorkern in der geraden Form in eine Form gebracht und ein Isoliermaterial in die Form eingespritzt wird, um den Isolator in einem Stück mit dem Statorkern zu bilden; einen dritten Schritt zum Wickeln des Drahtes um jeden Zahnbereich des Statorkerns in gerader Form mit dem Isolator dazwischen, um die Spulen zu bilden; und einen vierten Schritt des Biegens von Enden des ersten hinteren Jochbereichs jedes Magnetpolstücks und des zweiten hinteren Jochbereichs des Jochstücks des Statorkerns in der geraden Form, zu der die Spule geformt worden ist, in Umfangsrichtung, um den Statorkern in eine ringförmige Form zu bringen.
Effekt der Erfindung
Der Stator für eine rotierende elektrische Maschine und das Herstellungsverfahren des Stators für eine rotierende elektrische Maschine nach der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Verkleinerung einer rotierenden elektrischen Maschine durch Reduzierung der Beschränkung der Form eines Isolators.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des in 1 dargestellten Stators;
3 zeigt das in 1 dargestellte Verfahren zur Herstellung des Stators;
4 zeigt das in 1 dargestellte Verfahren zur Herstellung des Stators;
5 zeigt das in 1 dargestellte Verfahren zur Herstellung des Stators;
6 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des in 1 dargestellten Stators zeigt;
7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt das in 7 dargestellte Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine;
9 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des in 11 dargestellten Stators;
13 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
14 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 13 dargestellt;
15 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 13 dargestellt;
16 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
17 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 16 dargestellt;
18 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
19 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 18 dargestellt;
20 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
21 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 20 dargestellt;
22 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 20 dargestellt;
23 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
24 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
26 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
27 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des in 26 dargestellten Stators;
28 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine in einem Vergleichsbeispiel zeigt;
29 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des Stators für eine rotierende elektrische Maschine in dem in 28 dargestellten Vergleichsbeispiel;
30 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine in einem anderen Vergleichsbeispiel zeigt.
31 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
32 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
33 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des Stators gemäß 32 zeigt;
34 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des in 32 dargestellten Stators zeigt;
35 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
36 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des anderen Stators gemäß 35 zeigt;
37 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und
38 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 bis 5 veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung des in 1 dargestellten Stators. 2 zeigt das Stanzen eines dünnes Blechs zum Bilden eines Blechmaterials, das eine Statorkern bildet.
3 zeigt einen Zustand, nachdem ein Isolator in einem Stück mit dem Statorkern gebildet worden ist. 4 zeigt einen Zustand, in dem ein Draht um den Statorkern gewickelt ist, mit dem der in 3 dargestellte Isolator in einem Stück ausgebildet ist. 5 zeigt einen Zustand, in dem der mit der in 4 dargestellten Spule versehene Statorkern zu einer ringförmigen Form geformt ist.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des in 1 dargestellten Stators zeigt. 7 und 8 veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt einen Zustand, nachdem ein Isolator in einem Stück mit einem Statorkern gebildet worden ist. 8 zeigt die Struktur einer Form zum Bilden des Isolators, wie in 7 dargestellt, und zeigt einen Zustand, in dem der Statorkern in gerader Form angeordnet ist.
9 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 10 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 9 und 10 veranschaulichen jeweils einen Zustand, nachdem ein Isolator in einem Stück mit einem Statorkern ausgebildet worden ist. 31 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der folgenden Beschreibung werden die Richtungen in Bezug auf den Stator 1 der rotierenden elektrischen Maschine als Umfangsrichtung Z, Axialrichtung Y, Radialrichtung X, radial innere Seite bzw. Radialinnenseite X1 und radial äußere Seite bzw. Radialaußenseite X2 bezeichnet. Die axiale Richtung Y ist die gleiche Richtung wie die Drehachse des Stators 1. Die axiale Richtung Y ist in 14 oder 20 in den folgenden Ausführungsformen dargestellt.
Gemäß 1 weist der Stator 1 der rotierenden elektrischen Maschine einen Statorkern 2, einen Isolator 3 und eine Spule 4 auf. Der Statorkern 2 wird durch Stapeln einer Vielzahl von Flächenkörpern 10, die dünne Bleche sind, in der axialen Richtung Y gebildet. Der Statorkern 2 wird durch eine Vielzahl von Magnetpolstücken 5 und eine Vielzahl von Jochstücken 6 gebildet, die abwechselnd ringförmig angeordnet sind. Hier wird ein Beispiel gezeigt, in dem vier Magnetpolstücke 5 und vier Jochstücke 6 verwendet werden.
Obwohl hier ein Beispiel dargestellt ist, in dem der Statorkern 2 aus einer Vielzahl von Magnetpolstücken 5 und einer Vielzahl von Jochstücken 6 gebildet wird, die abwechselnd ringförmig angeordnet sind, ist seine Struktur nicht darauf beschränkt. Der Statorkern kann eine Vielzahl von Magnetpolstücken und zumindest ein Jochstück mit einer Struktur aufweisen, in der das Jochstück zwischen mindestens einem Paar von Magnetpolstücken in der Vielzahl von Magnetpolstücken gebildet wird, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, und Enden der Magnetpolstücke in Umfangsrichtung und die Jochstücke biegsam miteinander zu einer ringförmigen Form verbunden sind. In diesem Fall können die anderen Konfigurationen auf die gleiche Weise vorgenommen werden wie bei der vorliegenden Ausführungsform 1.
Jedes Magnetpolstück 5 hat einen ersten hinteren Jochbereich 51 und einen Zahnbereich 52. Der erste hintere Jochbereich 51 ist so ausgebildet, dass er sich in Umfangsrichtung Z erstreckt. Daher entspricht die Längsseitenrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 der Umfangsrichtung Z. Der Zahnbereich 52 ist so ausgebildet, dass er aus der Mittelstellung in Umfangsrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 zur radial inneren Seite X1 ragt. Daher ist die Längsseitenrichtung X des Zahnbereichs 52 die gleiche Richtung wie die Radialrichtung X.
Die vorliegende Ausführungsform 1 zeigt ein Beispiel, in dem die Längsseitenrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 die gleiche Richtung wie die Umfangsrichtung Z und die Längsseitenrichtung X des Zahnbereichs 52 die gleiche Richtung wie die Radialrichtung X ist. Denkbar ist jedoch ohne Weiteres eine Konfiguration, in der die Längsseitenrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 die gleiche Richtung wie die Radialrichtung X ist und die Längsseitenrichtung X des Zahnbereichs 52 die gleiche Richtung wie die Umfangsrichtung Z. In diesem Fall können die anderen Konfigurationen auf die gleiche Weise vorgenommen werden wie bei der vorliegenden Ausführungsform 1.
Jedes Jochstück 6 hat einen zweiten hinteren Jochbereich 61. Der zweite hintere Jochbereich 61 ist so ausgebildet, dass er sich in Umfangsrichtung Z erstreckt, wie im ersten hinteren Jochbereich 51. Daher ist die Längsseitenrichtung Z des zweiten hinteren Jochbereichs 61 die gleiche Richtung wie die Umfangsrichtung Z. Ein Rückenjochbereich 7, der der äußere Umfangsbereich des Statorkerns 2 ist, wird durch den ersten hinteren Jochbereich 51 und den zweiten hinteren Jochbereich 61 gebildet.
Von den Jochstücken 6 hat zumindest ein Jochstück 6 einen Teilungsbereich 60. Der Teilungsbereich 60 kann an einem Ende in Umfangsrichtung Z des einen Jochstücks 6 oder an jeder beliebigen Stelle im Umfangsrichtungs-Z-Bereich des Jochstücks 6 gebildet werden. Der Teilungsbereich 60 ist nicht auf diese Position beschränkt, sondern kann auch an einer anderen Position vorgesehen werden, z.B. wie in 31 dargestellt. Der Teilungsbereich 60 kann am Grenzteil zwischen dem Jochstück 6 und dem Magnetpolstück 5 gebildet werden, d.h. einem Ende in Umfangsrichtung Z des Jochstücks 6.
Hier ist ein Beispiel dargestellt, in dem der Teilungsbereich 60 an einem Jochstück 6 vorgesehen ist. Ohne Weiteres darauf können die Teilungsbereiche 60 jedoch in jeweils zwei Jochstücken 6 gebildet werden. Am Teilungsbereich 60 wird auf der einen Seite ein Verbindungsvorsprung 68 und auf der anderen Seite eine Verbindungsausnehmung 69 gebildet. Die Verbindung erfolgt durch den Verbindungsvorsprung 68 und die Verbindungsausnehmung 69, die miteinander verbunden werden.
Im Statorkern 2 sind Enden in Umfangsrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 des Magnetpolstücks 5 und des zweiten hinteren Jochbereichs 61 des Jochstücks 6, die in Umfangsrichtung Z aneinander angrenzen, über einen biegbaren dünnen Bereich 21 miteinander verbunden. Somit befindet sich der erste hintere Jochbereich 51 auf der einen Seite in Bezug auf die Mitte in Umfangsrichtung Z des dünneren Bereichs 21 und der zweite hintere Jochbereich 61 auf der anderen Seite.
Der Isolator 3 ist so ausgebildet, dass er das jeweilige Magnetpolstück 5 abdeckt und kein Jochstück 6 abdeckt. Der Isolator 3 deckt die umlaufenden Seitenflächen 56 in Umfangsrichtung Z des Zahnbereichs 52 des Magnetpolstücks 5 und sowohl Endflächen 53 an der Ober- als auch an der Unterseite in Axialrichtung Y des Magnetpolstücks 5 ab. Der Isolator 3 ist nicht am Verbindungsbereich zwischen dem ersten hinteren Jochbereich 51 des Magnetpolstücks 5 und dem zweiten hinteren Jochbereich 61 des Jochstücks 6 und in der Nähe des Verbindungsbereichs ausgebildet.
Außerdem ist der Isolator 3 nicht auf einer äußeren Seitenfläche 54 auf der radial äußeren Seite X2 des ersten hinteren Jochbereichs 51 und einer inneren Seitenfläche 55 auf der radial inneren Seite X1 des Zahnbereichs 52 ausgebildet. Darüber hinaus deckt der Isolator 3 nicht die beiden Endflächen 63 an der Oberseite und der Unterseite in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 ab.
Da der Isolator 3 durch Gießen mit dem Statorkern 2 in einem Stück gebildet wird, besteht der Isolator 3 aus einem Isoliermaterialharz, das für die Einsatzformung verwendet wird. Insbesondere kann jedes Harz verwendet werden, das ein Spritzgießen ermöglicht, und kann auf der Grundlage von Hitzebeständigkeit, Harzschrumpfrate, Harzfluiditätseigenschaften und dergleichen ausgewählt werden, um mit einer erforderlichen Maßgenauigkeit sicherzustellen, dass der Isolator 3 der Belastung standhält, wenn der Draht gewickelt wird, und die Spule 4 halten kann.
So sind beispielsweise sogenannte technische Kunststoffe wie Polyphenylensulfidharz (PPS-Harz), Flüssigkristallpolymerharz (LCP-Harz) oder Polyacetalharz (POM-Harz) wünschenswert. Die Spule 4 wird durch Wickeln des Drahtes um den Zahnbereich 52 mit dem Isolator 3 dazwischen gebildet.
In der folgenden Beschreibung entspricht die Längsrichtung des ersten hinteren Jochbereichs 51 und des zweiten hinteren Jochbereichs 61 in der Draufsicht in 1 der Umfangsrichtung Z und kann daher als Längsrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 und des zweiten hinteren Jochbereichs 61 bezeichnet werden. Darüber hinaus entspricht die Längsseitenrichtung des Zahnbereichs 52 in der Draufsicht in 1 der radialen Richtung X und kann daher als Längsseitenrichtung X des Zahnbereichs 52 bezeichnet werden. In den anderen Zeichnungen, die kein Formteil zeigen, in dem die Isolatoren gebildet werden, werden diese durch Schraffuren gekennzeichnet.
Ein Verfahren zur Herstellung des Stators 1 für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird mit Bezug auf das Flussdiagramm in 6 beschrieben. Zunächst werden, wie in 2 dargestellt, Flächenkörper 10 (hier zwei Flächenkörper 10) zum Bilden des Statorkerns 2 durch Stanzen aus einem dünnes Blech 11, das beispielsweise aus einem elektromagnetischen Stahlblech besteht, gestanzt.
Jedes Blechmaterial 10 ist in gerader Form ausgebildet, wobei die Längsrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 eines jeden Magnetpolstücks 5 und die Längsrichtung Z des zweiten hinteren Jochbereichs 61 eines jeden Jochstücks 6 übereinstimmen und die Magnetpolstücke 5 und die Jochstücke 6 abwechselnd angeordnet sind. Um keine Verschwendung an dünnen Blechen 11 zu verursachen, sind die beiden Flächenkörper 10 zu diesem Zeitpunkt parallel so angeordnet, dass ihre Zahnbereiche 52 in entgegengesetzte Richtungen versetzt sind und sich jeder Zahnbereich 52 eines Blechmaterials 10 zwischen den Zahnbereichen 52 des anderen Blechmaterials 10 befindet.
Dann werden die beiden im dünnen Blech 11 angeordneten Flächenkörper 10 ausgestanzt, und eine vorgegebene Anzahl der geradlinigen Flächenkörper 10 wird gestapelt und durch Verpressen fixiert (nicht dargestellt). Dann wird der Statorkern 2 in gerader Form durch die Vielzahl der Magnetpolstücke 5 und die Vielzahl der Jochstücke 6 gebildet. Somit wird als erster Schritt ein Stanzschritt durchgeführt (Schritt ST1 in 6).
Als Nächstes wird der Statorkern 2 in gerader Form in eine Form 8 eingebracht unter Verwendung zumindest von Teilen beider Endflächen 63 in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 als Form-Aufnahmebereiche. Hier werden die ganzen Endflächen 63 verwendet. Der Platzierungsschritt für die Form 8 wird später beschrieben. Anschließend wird ein Isoliermaterial in den Hohlraum der Form 8 eingespritzt, um die Isolatoren 3 in einem Stück mit dem Statorkern 2 zu bilden. Somit wird in einem zweiten Schritt ein Isolator-In einem Stück-Formungsschritt durchgeführt (Schritt ST2 in 6). Dann wird der geradlinige Statorkern 2 gebildet, mit dem die Isolatoren 3 in einem Stück geformt sind, wie in 3 dargestellt.
Zu diesem Zeitpunkt ist kein Isolator 3 an beiden Endflächen 63 in axialer Richtung Y des als Form-Aufnahmebereiche dienenden Jochstücks 6 ausgebildet. Vielmehr ist der Isolator 3 an beiden Endflächen 53 an der Ober- und Unterseite in axialer Richtung Y des Magnetpolstücks 5 ausgebildet. Zusätzlich wird der Isolator 3 auf den umlaufenden Seitenflächen 56 in Umfangsrichtung Z des Zahnbereichs 52 gebildet. Andererseits wird der Isolator 3 nicht auf der äußeren Seitenfläche 54 auf der radial äußeren Seite X2 des ersten hinteren Jochbereichs 51 und der inneren Seitenfläche 55 auf der radial inneren Seite X1 des Zahnbereich 52 gebildet.
Als Nächstes wird der Statorkern 2 in gerader/gestreckter Form auf eine Wickelmaschine in einem Zustand gesetzt, in dem die Längsrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 jedes Magnetpolstücks 5 mit der Längsrichtung Z des zweiten hinteren Jochbereichs 61 jedes Jochstücks 6 übereinstimmt. Das heißt, es werden Wickelarbeiten für den Statorkern 2 in gerader (gestreckter) Form durchgeführt, der sich in einem Zustand befinden, in dem der Statorkern 2 von der Pressmaschine geprägt worden ist. Die Wickelmaschine verfügt über einen Flyer 45 zum Zuführen und Wickeln des Drahtes. Der Flyer 45 wird so platziert, dass seine Drehachse F mit der Längsrichtung X des Zahnbereichs 52 des jeweiligen Magnetpolstücks 5 übereinstimmt.
Während dann der Vorschubvorgang in einer Richtung durchgeführt wird, die mit der Längsrichtung X des Zahnbereichs 52 des Magnetpolstücks 5 übereinstimmt, wird der Draht um den Zahnbereich 52 gewickelt, um die Spule 4 zu bilden. Nach der Bildung der Spule 4 auf dem Zahnbereich 52 eines Magnetpolstücks 5 wird dann der Flyer 45 in Längsrichtung Z des ersten hinteren Jochbereichs 51 geschoben, und bewegt, bis die Drehachse F des Flyers 45 dem Zahnbereich 52 eines anderen benachbarten Magnetpolstücks 5 gegenüberliegt, und dann wird der Drahtwickelvorgang erneut durchgeführt.
Zu diesem Zeitpunkt wird der vorgenannte Vorgang durchgeführt, ohne das Wicklungsende-Teil der Spule 4 im Zahnbereich 52 des zuvor gebildeten Magnetpolstücks 5 abzuschneiden. Der zwischen den Zahnbereichen 52 verlaufende Draht dient daher als Überbrückungsdraht 42. Dieser Drahtwickelvorgang wird wiederholt, um die Spulen 4 um die Zahnbereiche 52 aller Magnetpolstücke 5 zu bilden, wie in 4 dargestellt. Damit ist der Wickelschritt als dritter Schritt abgeschlossen (Schritt ST3 in 6).
Nachdem die Spulen 4 um die Zahnbereiche 52 aller Magnetpolstücke 5 gebildet worden sind, werden, wie in 5 dargestellt, als Nächstes die inneren Seitenflächen 55 der Zahnbereiche 52 der Magnetpolstücke 5 nacheinander gegen eine Kernmetallsäule 88 gedrückt, so dass der Statorkern 2 von der geraden Form zu einer ringförmigen Form gebogen und geschlossen wird. Anschließend werden der Verbindungsvorsprung 68 und die Verbindungsausnehmung 69 des Jochstücks 6 miteinander verbunden. Nach der Montage werden die Einbauteile zu einem Stück verbunden, indem sie mit Schweißmaßnahmen, wie z.B. Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen von der radial äußeren Seite X2 verbunden werden. Damit ist der Kernschließschritt als vierter Schritt abgeschlossen (Schritt ST4 in 6). Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Verbindung der Verbindungsausnehmung 69 mit dem Verbindungsvorsprung 68, die aneinanderstoßen, so dass eine Positionsverschiebung in radialer Richtung X zum Zeitpunkt des Anschlags vermieden und damit die Rundheit des Stators 1 verbessert werden kann.
Als Nächstes wird der Schritt zur Platzierung des geradlinig gestreckten Statorkerns 2 in der oben dargestellten Form 8 beschrieben. Der oben gezeigte Statorkern 2 besteht aus vier Magnetpolstücken 5 und vier Jochstücken 6, wobei die Anzahlen der Magnetpolstücke 5 und der Jochstücke 6 nicht auf diese Anzahl beschränkt sind. Hier wird, wie in 7 dargestellt, der Fall beschrieben, dass der Statorkern 2 aus sechs Magnetpolstücken 5 und sechs Jochstücken 6 besteht. Es wird darauf hingewiesen, dass, da die Anzahl der Zahnbereiche 52 auf sechs erhöht wird, die in der rotierenden elektrischen Maschine auftretende Drehmomentpulsation im Vergleich zu dem oben dargestellten Fall der Anbringung von vier Zahnbereiche 52 verringert werden kann. Die gleichen Teile wie bei der oben gezeigten Ausführungsform 1 werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung wird fortgelassen.
Im Falle der Bildung des Statorkerns 2, mit dem zusammen der Isolator 3 in einem Stück geformt ist, wie in 7 dargestellt, wird der Statorkern 2 in gerader, gestreckter Form in die Form 8 eingebracht, wie dies in 8 dargestellt ist. In 8 werden aus Gründen der Übersichtlichkeit die Teile, in denen die Magnetpolstücke 5 platziert sind, durch gestrichelte Linien und die Teile, in denen die Jochstücke 6 platziert sind, durch durchgehende Linien gekennzeichnet. Die Form 8 besteht aus einer festen Matrize 81, einer beweglichen Matrize 82 und Kernmatrizen 83.
Wie in 8 dargestellt, dienen die gesamten Bereiche beider Endflächen 63 in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 als Form-Aufnahmebereiche in Bezug auf die Kernmatrizen 83 und sind zwischen den Kernmatrizen 83 sandwichartig eingeklemmt, wobei der Statorkern 2 in axialer Richtung Y in der Form 8 abgestützt werden kann. Daher gibt es an den Teilen, an denen die Jochstücke 6 in der Form 8 platziert sind, keinen Hohlraum und damit auch keinen Isolator 3. Die Form 8 ist nicht auf die Konfiguration mit der festen Matrize 81, der beweglichen Matrize 82 und den Kernmatrizen 83, wie vorstehend beschrieben, beschränkt, sondern kann jede Konfiguration aufweisen, die es ermöglicht, den Isolator 3 auf die gleiche Weise zu bilden.
Zusätzlich werden die inneren Seitenflächen 55 auf der radial inneren Seite X1 der Magnetpolstücke 5 in Kontakt mit der festen Matrize 81 gehalten. Die äußeren Seitenflächen 54 auf der radial äußeren Seite X2 der Magnetpolstücke 5 und der Jochstücke 6 werden in Kontakt mit der beweglichen Matrize 82 gehalten. Daher werden keine Isolatoren 3 auf den inneren Seitenflächen 55 auf der radial inneren Seite X1 der Magnetpolstücke 5 und den äußeren Seitenflächen 54 auf der radial äußeren Seite X2 der Magnetpolstücke 5 gebildet.
Als Nächstes wird der Fall, in dem der Statorkern 2 in Ausführungsform 1 aus den Magnetpolstücken 5 und den Jochstücken 6 gebildet wird, und der Fall eines Vergleichsbeispiels in 28 bis 30 durch Vergleich beschrieben. Im Vergleichsbeispiel wird der Statorkern nur aus den Magnetpolstücken 105 gebildet. In 28 weist jedes Magnetpolstück 105 einen hinteren Jochbereich 151 und einen Zahnbereich 152 auf, die vom hinteren Jochbereich 151 zur radial inneren Seite X1 vorstehen. Wie bei der Ausführungsform 1 wird das Magnetpolstück 105 durch Stapeln einer Vielzahl von Flächenkörpern in axialer Richtung Y gebildet. Anschließend wird ein Isolator 103 in einem Stück mit dem Magnetpolstück 105 gebildet.
29 zeigt eine Form 108 zum Bilden des Isolators 103. In 29 weist die Form 108 eine feste Matrize 181, eine beweglichen Matrize 182 und Kernmatrizen 183 auf. Um das Magnetpolstück 105 in axialer Richtung Y sandwichartig zu lagern, werden freiliegende Bereiche 156, 157 in Teilbereichen in Umfangsrichtung Z sowohl auf der radial äußeren Seite X2 als auch auf der radial inneren Seite X1 beider Endflächen 153 in axialer Richtung Y des Magnetpolstücks 105 als Form-Aufnahmebereiche gelagert.
Daher ist der Isolator 103, der durch die Form 108 in einem Stück mit dem Magnetpolstück 105 ausgebildet ist, so ausgebildet, dass, wie in 28 dargestellt, von beiden Endflächen 153 in axialer Richtung Y des Magnetpolstücks 105, Teilbereiche in Umfangsrichtung Z sowohl auf der radial äußeren Seite X2 als auch auf der radial inneren Seite XI, d.h. die den freiliegenden Bereichen 156, 157 entsprechenden Bereiche nicht abgedeckt, sondern freigelegt sind.
In der Gestalt des Isolators 103 wird eine Breite W2 benötigt, um die Festigkeit sicherzustellen und eine Breite, die für die Bestückung mit Anschlüssen und dergleichen benötigt wird. Eine Breite W3 wird benötigt, um eine Festigkeit zu gewährleisten, die ein Zusammenbrechen des Isolators 103 aufgrund der Spannung einer gewickelten Spule verhindert. Die verbleibende Breite W4, also nicht die gesicherten Breiten W2, W3, wird für den Bereich verwendet, in dem die Spule gebildet wird.
Wenn es andererseits nicht notwendig ist, einen Form-Aufnahmebereich für eine Form an beiden Endflächen 153 des Magnetpolstücks 105 vorzusehen, wird der Isolator 103 wie in 30 dargestellt ausgebildet. Auch in diesem Fall unterscheiden sich die erforderlichen Dimensionen der Breite W2 und der Breite W3 nicht. Wenn also die Breite W1 in radialer Richtung X des Magnetpolstücks 105 gleich ist, kann sichergestellt werden, dass eine Breite W5 für das Teil, in dem eine Spule gebildet wird, größer als die oben in 28 dargestellte Breite W4 ist. Im Falle von 30 ist es unmöglich, das Magnetpolstück 105 durch die Form zu halten, weshalb der Isolator 103 nicht in einem Stück geformt werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 dient das Jochstück 6 zwischen dem Magnetpolstück 5 und dem (nächsten) Magnetpolstück 5 jedoch als Form-Aufnahmebereich für die Form 8. Somit ist es auch bei der Formung des Isolators 3 mit dem Magnetpolstück 5 in einem Stück möglich, den Bereich zum Bilden der Spule 4 wie in 30 sicherzustellen.
Bei dem Stator für eine rotierende elektrische Maschine und im Herstellungsverfahren hierzu gemäß Ausführungsform 1 - wie vorstehend beschrieben konfiguriert - wird der Statorkern durch eine Vielzahl von Magnetpolstücken und eine Vielzahl von Jochstücken geteilt, und die Isolatoren sind in einem Stück mit dem Statorkern geformt, um Bereiche abzudecken, die die beiden Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks vollständig ausschließen. Somit können die Gesamtflächen beider Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks als Form-Aufnahmebereiche für die Form zur Bildung des Isolators verwendet werden.
So können in der Form die Gesamtheiten beider Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks in axialer Richtung sandwichartig eingeschlossen werden, so dass ein Bruch oder eine Verformung des Statorkerns durch den Harzdruck beim Gießen in einem Stück vermieden werden kann. Dementsprechend wird der Abstand zwischen der Form und dem Statorkern einheitlich gehalten, die Dicke des Harzmaterials zur Bildung des Isolators kann einheitlich eingestellt werden, und das Auftreten von ungefüllten Bereichen kann verhindert werden.
Da an dem Magnetpolstück kein Form-Aufnahmebereich für die Form vorhanden ist, kann zudem eine größere Fläche für die Bildung einer Spule im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall gewährleistet werden. Dadurch kann die Spule mit einer höheren Dichte und eine dickere Spule mit der gleichen Anzahl von Windungen gewickelt werden, was zu einer Verkleinerung und einem höheren Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine führt.
Da der Isolator in einem Stück mit dem Statorkern geformt ist, wird kein Schritt zur Montage des Isolators durchgeführt, so dass der Herstellungsprozess des Stators vereinfacht werden kann.
Der Statorkern ist in eine Vielzahl von Magnetpolstücken und eine Vielzahl von Jochstücken aufgeteilt, und die Magnetpolstücke und die Jochstücke sind so ausgebildet, dass sie miteinander verbunden sind. Daher ist es zum Zeitpunkt zum Wickeln des Drahtes auf den Statorkern in gerader, gestreckter Form zu einer Spule möglich, Kollisionen zwischen der Wickelmaschine und dem Statorkern natürlich zu vermeiden. Dadurch wird es möglich, die Wickelgeschwindigkeit zu erhöhen und die Wicklung regelmäßig durchzuführen, was zu einer Verbesserung der Produktivität, einer Verbesserung des Wirkungsgrades der rotierenden elektrischen Maschine und einer Größenreduzierung der rotierenden elektrischen Maschine führt.
Bei der obigen Ausführungsform 1 ist das Beispiel dargestellt, in dem die Vielzahl der Magnetpolstücke 5 und die Vielzahl der Jochstücke 6 abwechselnd angeordnet und ringförmig ausgebildet sind. Ohne darauf beschränkt zu sein, sind jedoch auch Beispiele wie in 37 und 38 denkbar. 37 zeigt ein Beispiel, in dem mehrere Jochstücke 6 zwischen einem Paar von Magnetpolstücken 5 gebildet werden. 38 zeigt ein Beispiel, in dem zwischen jedem Paar Magnetpolstücke 5 eine Vielzahl von Jochstücken 6 gebildet wird. Die Anzahl der Jochstücke 6 zwischen einem Paar Magnetpolstücke 5 ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. In jedem Fall können die anderen Konfigurationen auf die gleiche Weise wie bei der vorliegenden Ausführungsform 1 vorgenommen werden, und es können die gleichen Effekte erzielt werden.
Bei der obigen Ausführungsform 1 ist ein Beispiel gezeigt, in dem der Isolator 3 die Gesamtheit der beiden Endflächen 53 in axialer Richtung Y des Magnetpolstücks 5 (außer den Verbindungsbereichen) abdeckt. Allerdings ist es ohne Weiteres, wie beispielsweise in 9 dargestellt, denkbar, dass der Isolator 3 Teilbereiche in Umfangsrichtung Z auf der radial äußeren Seite X2 beider Endflächen 53 in Axialrichtung Y jedes Magnetpolstücks 5 nicht abdeckt, so dass die Teilbereiche zur Bildung von freiliegenden Bereichen 540 frei liegen. Alternativ ist, wie in 10 dargestellt, denkbar, dass der Isolator 3 auf der radial inneren Seite X1 beider Endflächen 53 in der Axialrichtung Y keine Teilflächen in Umfangsrichtung Z abdeckt, so dass die Teilflächen der Form freiliegen und freiliegende Bereiche 550 bilden.
Für den Fall, dass der Isolator 3 so ausgebildet ist, dass Teilbereiche in Umfangsrichtung Z auf zumindest einer der radial äußeren Seite X2 und der radial inneren Seite X1 beider Endflächen 53 in Axialrichtung Y jedes Magnetpolstücks 5 nicht abgedeckt sind, sondern freiliegen, können die freiliegenden Bereiche 540 oder die freiliegenden Bereiche 550 als Form-Aufnahmebereiche für die Form ausgebildet werden. Somit ist es möglich, die Rückhaltung des Statorkerns 2 in der Form in Axialrichtung Y gegenüber der oben dargestellten Ausführungsform 1 zu verstärken.
Somit können ein Bruch oder Verformungen des Statorkerns durch den Harzdruck zum Zeitpunkt des Gießens in einem Stück für den Isolator zuverlässig verhindert werden, so dass der Abstand zwischen der Form und dem Statorkern weiter einheitlich gehalten wird, die Dicke des Harzes weiter einheitlich wird und das Auftreten von ungefüllten Teilen weiter verhindert werden kann. Eine solche Konfiguration ist zum Beispiel für den Fall sinnvoll, dass die Aufnahmekraft des Statorkerns im Vergleich zur obigen Ausführungs-form 1 stärker sein muss, abhängig von der Art des Harzmaterials und dessen Gießbedingungen.
Das Beispiel, in dem der Isolator so ausgebildet ist, dass Teilbereiche in Umfangsrichtung auf zumindest einer der beiden Seiten, der radial äußeren Seite und der radial inneren Seite beider Endflächen in Axialrichtung jedes Magnetpolstücks nicht abgedeckt, sondern freiliegen, gilt in gleicher Weise auch für die folgenden Ausführungsformen, deren erneute Beschreibung gegebenenfalls weggelassen wird.
Ausführungsform 2
Die obige Ausführungsform 1 hat ein Beispiel gezeigt, in dem die Isolatoren 3 nicht auf dem gesamten Bereichen der Jochstücke 6 gebildet sind, d.h. der Isolator 3 deckt beide Endflächen 63 auf der Ober- und Unterseite in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 überhaupt nicht ab. Die vorliegende Ausführungsform 2 zeigt ein Beispiel, in dem ein Isolator 30 so ausgebildet ist, dass er Teilbereiche in Umfangsrichtung Z auf der radial inneren Seite X1 beider Endflächen 63 in Axialrichtung Y jedes Jochstücks 6 und einen Teilbereich der Seitenfläche auf der radial inneren Seite X1 des Jochstücks 6 abdeckt, d.h. der Isolator 30 umfasst Bereiche, die zumindest Teilbereiche beider Endflächen 63 in Axialrichtung Y jedes Jochstücks 6 ausschließen.
11 ist eine Draufsicht, die den Aufbau des Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. 12 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des in 11 dargestellten Stators. 13 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 14 und 15 veranschaulichen das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators der in 13 dargestellten rotierenden elektrischen Maschine. 16 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
17 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 16 dargestellt. 18 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 19 zeigt das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 18 dargestellt. 20 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 21 und 22 veranschaulichen das Verfahren zur Herstellung des anderen Stators für eine rotierende elektrische Maschine, wie in 20 dargestellt.
In 11 werden die gleichen Teile wie bei der obigen Ausführungsform 1 durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren erneute Beschreibung wird fortgelassen. Der Isolator 30 ist so ausgebildet, dass er Teilbereiche in Umfangsrichtung Z auf der radial inneren Seite X1 beider Endflächen 63 in Axialrichtung Y jedes Jochstücks 6 und einen Teilbereich der inneren Seitenfläche 64 auf der radial inneren Seite X1 des Jochstücks 6 abdeckt. Bei der Bildung der Isolatoren 3, 30 werden bezüglich der Form im Vergleich zur vorgenannten Ausführungsform 1 andere Teile als Teilbereiche in Umfangsrichtung Z auf der radial inneren Seite X1 beider Endflächen 63 in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 als Formempfangsbereiche verwendet, so dass der Isolator 3 und der Isolator 30 gebildet werden.
Daher sorgt, wie in 11 dargestellt, im Vergleich zur obigen Ausführungsform 1, der Isolator 30 auf dem Jochstück 6 für die Isolierung, auch wenn die Spule 4 so geformt ist, dass sie auf der Seite des Jochstücks 6 einen Raum in Umfangsrichtung Z erreicht. Dadurch ist es möglich, eine große Fläche für die Bildung der Spule 4 zu gewährleisten. Dementsprechend ist es bei gleichbleibender Form des Statorkerns 2 möglich, den Stator 1 der rotierenden elektrischen Maschine mit den Spulen 4 mit erhöhter Dichte auszustatten.
In einer verkleinerten rotierenden elektrischen Maschine ist es schwierig, einen Raum vorzusehen, in dem sich der Überbrückungsdraht 42 befindet. Da der Isolator 30 jedoch auf jedem benachbarten Jochstück 6 gebildet wird, kann bei der vorliegenden Ausführungsform 2 der Überbrückungsdraht 42 an diesem Bereich platziert werden, so dass der Platz dafür leicht gewährleistet werden kann. Weiterhin ist der Isolator 30 in einem Stück zwischen der Vielzahl von Schichten in der axialen Richtung Y des Jochstücks 6 ausgebildet, so dass das zwischen den Schichten eintretende Harz eine Ankereffekt bewirkt und somit verhindert, dass der Isolator 30 verschoben oder gelöst wird, selbst wenn beim Wickeln des Drahtes eine Spannung auftritt.
Als weiteres Beispiel wird, wie in 15 dargestellt, an den beiden Endflächen 63 in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 eine Öffnung 67 in mehreren Schichten gebildet, die sich in axialer Richtung Y öffnet. Dann wird, wie in 13 und 14 dargestellt, der Isolator 30 so geformt, dass er das Innere der Öffnung 67 ausfüllt. Da der Isolator 30 die Öffnung 67 ausfüllt, wird somit verhindert, dass der am Jochstück 6 gebildete Isolator 30 vom Jochstück 6 verschoben oder gelöst wird, auch wenn beim Wickeln des Drahtes eine Spannung auftritt.
In Bezug auf die Festigkeit des Isolators 30 ist es auch denkbar, dass die Öffnung 67 so geformt wird, dass sie zwischen beiden Endflächen 63 in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 hindurchgeht. In Bezug auf die Sicherstellung des Magnetwegs für die rotierende elektrische Maschine, wie vorstehend dargestellt (siehe insbesondere 14), ist jedoch die Konfiguration bevorzugt, in der die Öffnung 67 in axialer Richtung Y in mehreren Schichten an beiden Endflächen 63 in axialer Richtung Y jedes Jochstücks 6 gebildet wird.
Als weiteres Beispiel wird, wie in 17 dargestellt, auf der inneren Seitenfläche 64 auf der radial inneren Seite X1 jedes Jochstücks 6 ein Vorsprung 65 gebildet. Dann wird, wie in 16 dargestellt, der Isolator 30 so geformt, dass er den Vorsprung 65 abdeckt/einschließt. Somit verhindert der am Jochstück 6 gebildete Vorsprung 65, dass der am Jochstück 6 gebildete Isolator 30 vom Jochstück 6 verschoben oder gelöst wird, auch wenn beim Wickeln eines Drahtes eine Spannung auftritt.
Als weiteres Beispiel wird, wie in 19 dargestellt, in der inneren Seitenfläche 64 auf der radial inneren Seite X1 jedes Jochstücks 6 eine Aussparung 66 gebildet. Dann wird, wie in 18 dargestellt, der Isolator 30 so geformt, dass er die Aussparung 66 ausfüllt. Somit verhindert die im Jochstück 6 gebildete Aussparung 66, dass der am Jochstück 6 gebildete Isolator 30 vom Jochstück verschoben oder gelöst wird, auch wenn beim Wickeln des Drahtes eine Spannung auftritt. Es wird darauf hingewiesen, dass aus der Sicht der Gewährleistung des Magnetwegs für eine rotierende elektrische Maschine die Konfiguration, in der der Vorsprung 65 auf dem Jochstück 6 gebildet wird, als besser angesehen wird als die Konfiguration, in der die Aussparung 66 gebildet wird.
Als weiteres Beispiel weist der Isolator 30, wie in 20 bis 22 dargestellt, einen Vorsprung 31 auf, der in axialer Richtung Y an einer Endfläche 63 in axialer Richtung Y von jedem Jochstück 6 hervorsteht, das keinen Teilungsbereich 60 aufweist. Dann wird, wie in 20 dargestellt, der zwischen den Zahnbereichen 52 in Umfangsrichtung Z der Spulen 4 benachbarte Überbrückungsdraht 42 am Vorsprung 31 eingehängt. Da der Überbrückungsdraht 42 also am Vorsprung 31 am Jochstück 6 eingehängt werden kann, ist es nicht notwendig, den Überbrückungsdraht am Isolator am entsprechenden Zahnbereich einzuhaken, wie im Falle des konventionellen Stators ohne Jochstück 6.
Daher ist es im Vergleich zum konventionellen Fall möglich, das Teil (Vorsprung 31), in dem sich der Überbrückungsdraht 42 befindet, auch in einem verkleinerten Stator für eine rotierende elektrische Maschine sicherzustellen. Dementsprechend kann der Überbrückungsdraht 42 mit hoher Geschwindigkeit verlegt werden, was zu einer Verbesserung der Produktivität führt.
Der Grund, warum der Vorsprung 31 nicht am Jochstück 6 ohne Teilungsbereich 60 gebildet wird, liegt darin, dass, wie in 22 dargestellt, das Jochstück 6 mit dem Teilungsbereich 60 ein Bereich ist, in dem die Wicklung begonnen und beendet wird, und somit kein Bereich ist, in dem ein Überbrückungsdraht 42 platziert werden muss.
Der Stator für eine rotierende elektrische Maschine und das Herstellungsverfahren hierfür gemäß Ausführungsform 2, das wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, bieten die gleichen Effekte wie die bei der obigen Ausführungsform 1 und bieten zusätzlich die folgenden Effekte. Der Statorkern wird durch eine Vielzahl von Magnetpolstücken und eine Vielzahl von Jochstücken geteilt und der Isolator wird durch Gießen in einem Stücke auf dem Statorkern gebildet, um Bereiche abzudecken, die zumindest Teilbereiche beider Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks ausschließen. Daher können Teilbereiche beider Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks als Form-Aufnahmebereiche für die Form zur Bildung des Isolators verwendet werden.
So können in der Form Teilbereiche beider Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks in axialer Richtung sandwichartig angeordnet werden, so dass ein Bruch und Verformungen des Statorkerns durch den Harzdruck zum Zeitpunkt des Gießens in einem Stück verhindert werden können. Dementsprechend wird der Abstand zwischen der Form und dem Statorkern einheitlich gehalten, die Dicke des Harzmaterials zur Bildung des Isolators kann einheitlich eingestellt werden, und das Auftreten von ungefüllten Teilen kann verhindert werden.
Darüber hinaus ist der Isolator so ausgebildet, dass er Teilbereiche in Umfangsrichtung auf der radial inneren Seite beider Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks und einen Teilbereich der Seitenfläche auf der radial inneren Seite des Jochstücks abdeckt, so dass beim Jochstück die Isolation des zwischen den Zahnbereichen verlaufenden Überbrückungsdrahtes leicht gewährleistet ist. Darüber hinaus kann dank des am Jochstück gebildeten Isolators die im Zahnbereich des Magnetpolstücks gebildete Spule so geformt werden, dass sie sich in Umfangsrichtung erstreckt, und so wird es möglich, einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine mit Spulen mit erhöhter Dichte zu versehen.
Da das Jochstück auf der radial inneren Seite einen Vorsprung oder eine Aussparung an der inneren Seitenfläche aufweist und der Isolator so ausgebildet ist, dass er den Vorsprung oder die Aussparung verdeckt, kann außerdem verhindert werden, dass der auf dem Jochstück gebildete Isolator vom Jochstück verschoben oder gelöst wird.
An beiden Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks wird eine Öffnung gebildet, die sich in axialer Richtung öffnet, und der Isolator wird so geformt, dass er das Innere der Öffnung ausfüllt. Dadurch kann verhindert werden, dass der auf dem Jochstück gebildete Isolator verschoben oder vom Jochstück gelöst wird.
Der Isolator hat einen in axialer Richtung vorstehenden Vorsprung an einer Endfläche in axialer Richtung jedes Jochstücks, das keinen Teilungsbereich hat, und ein zwischen den Zahnbereichen benachbarter Überbrückungsdraht wird in Umfangsrichtung der Spulen am Vorsprung eingehängt. Dadurch werden die Platzierung des Überbrückungsdrahtes sichergestellt und die Produktivität verbessert.
Im Vergleich zum herkömmlichen Fall können selbst bei einem verkleinerten Stator für eine rotierende elektrische Maschine der Überbrückungsdraht sicher eingehängt und ein großer Raum für die Bedienung der Wickelmaschine gewährleistet werden. Daher ist es möglich, den Vorgang der Bildung des Überbrückungsdrahtes mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, was zu einer Verbesserung der Produktivität führt. Wenn die Größe der rotierenden elektrischen Maschine zu klein ist, ist es schwierig, einen Platz für die Platzierung des Überbrückungsdrahtes selbst vorzusehen. Da der Überbrückungsdraht jedoch am Vorsprung jedes Jochstücks eingehängt werden kann, kann der Raum leicht gesichert werden.
Das Beispiel, in dem der Isolator so ausgebildet ist, dass er Bereiche abdeckt mit Ausnahme von zumindest Teilbereichen beider Endflächen in axialer Richtung jedes Jochstücks, wie bei der vorliegenden Ausführungsform 2 dargestellt, gilt in gleicher Weise auch für die folgenden Ausführungsformen, deren erneute Beschreibung entsprechend weggelassen wird.
Ausführungsform 3
23 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. 24 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. 25 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen werden die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und deren erneute Beschreibung weggelassen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform 3 wird ein Beispiel beschrieben, in dem ein Aufnahmebereich, der aus dem Statorkern 2 herausragt, an mindestens einem der Magnetpolstücke 5 und 6 gebildet wird. Wie in 23 dargestellt, sind auf dem Magnetpolstück 5 Aufnahmebereiche 91, 92 gebildet, die nach außen aus dem Statorkern 2 herausragen. Der Aufnahmebereich 91 wird auf der äußeren Seitenfläche 54 auf der radial äußeren Seite X2 des ersten hinteren Jochbereichs 51 gebildet. Die Aufnahmebereiche 92 sind beidseitig in Umfangsrichtung Z des Zahnbereichs 52 ausgebildet. Um das Entfernen der Aufnahmebereiche 91, 92 aus dem Magnetpolstück 5 zu erleichtern, sind die mit dem Magnetpolstück 5 in Kontakt stehenden Teile der Aufnahmebereiche 91, 92 dünn ausgebildet.
Als Nächstes wird das Herstellungsverfahren des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst werden, wie bei der obigen Ausführungsform 1, in einem Prägeschritt (Schritt ST1 in 24) der Aufnahmebereich 91 und die Aufnahmebereiche 92 auf jedem Magnetpolstück 5 gebildet. Als Nächstes werden wie bei der obigen Ausführungsform 1 in einem „einstückigen“ Gießschritt für den Isolator (Schritt ST2 in 24) beide Endflächen 63 in axialer Richtung Y des Jochstücks 6 als Form-Aufnahmebereiche für die Form verwendet, und zusätzlich werden der zuvor gebildete Aufnahmebereich 91 und die Aufnahmebereiche 92 als Form-Aufnahmebereiche für die Form verwendet.
Daher kann der Statorkern 2 fest in der Form gehalten werden, so dass Bruch und Verformungen des Statorkerns 2 durch den Harzdruck zum Zeitpunkt des Gießens in einem Stück für den Isolator 3 verhindert werden können. Darüber hinaus wird der Abstand zwischen der Form und dem Statorkern einheitlich gehalten, die Dicke des Harzmaterials ist einheitlich, und das Auftreten von ungefüllten Teilen kann verhindert werden. Durch die Verwendung der außenliegenden Aufnahmebereiche 91, 92, die nicht den Statorkern 2 bilden, ist es möglich, die Positionierung des Statorkerns 2 in der Form sicher durchzuführen und den Statorkern 2 sicher in der Form zu halten, auch wenn die auf dem Magnetpolstück 5 und dem Jochstück 6 angeordneten Form-Aufnahmebereiche für die Form reduziert werden. Dadurch kann die Größe des Statorkerns 2 weiter reduziert und damit die rotierende elektrische Maschine verkleinert werden.
Als Nächstes wird nach dem Schritt des Gießens des Isolators in einem Schritt und vor dem Wickelschritt (Schritt ST3 in 24) ein Entfernungsschritt (Schritt ST10 in 24) zum Entfernen der Aufnahmebereiche 91, 92 vom Statorkern 2 durchgeführt. So wird beispielsweise, wie in 7 dargestellt, der Statorkern 2 gebildet, der keine Aufnahmebereiche 91, 92 hat und der demjenigen bei der obigen Ausführungsform 1 ähnlich ist. Anschließend werden die gleichen Schritte wie bei der obigen Ausführungsform 1 zum Bilden des Stators 1 durchgeführt.
Als weiteres Beispiel wird, wie in 25 dargestellt, an jedem Jochstück 6 ein Aufnahmebereich 93 gebildet, der nach außen aus dem Statorkern 2 herausragt. Der Aufnahmebereich 93 wird auf der äußeren Seitenfläche 62 auf der radial äußeren Seite X2 des zweiten hinteren Jochbereichs 61 gebildet. Um die Entfernung des Aufnahmebereichs 93 aus dem Jochstück 6 zu erleichtern, ist der Bereich des Aufnahmebereichs 93, der mit dem Jochstück 6 in Kontakt steht, dünn ausgebildet. Auf diese Weise wird der Aufnahmebereich 93 als Form-Aufnahmebereich für die Form weiter ergänzt, so dass die oben genannten Effekte weiter verstärkt werden können.
In 25 ist das Beispiel dargestellt, in dem die Aufnahmebereiche 91, 92, 93 auf dem Magnetpolstück 5 und dem Jochstück 6 gebildet sind. Der Aufnahmebereich 93 kann jedoch ohne Weiteres nur auf dem Jochstück 6 gebildet werden. Die Standorte und Anzahlen der zu bildenden Aufnahmebereiche 91, 92, 93 sind nicht auf die oben genannten beschränkt. Solange die Aufnahmebereiche außerhalb des Statorkerns 2 vorgesehen sind und entfernt werden können und die Aufnahmebereiche als Formaufnahmeteile dienen, wenn sie im Form platziert werden, können die gleichen Effekte erzielt werden.
Im Stator für eine rotierende elektrische Maschine und dem wie vorstehend beschrieben konfigurierten entsprechenden Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 3 wird im ersten Schritt ein aus dem Statorkern herausragender Aufnahmebereich an mindestens einem der Magnetpolstücke und dem Jochstück gebildet; im zweiten Schritt wird unter Verwendung der Aufnahmebereiche als Form-Aufnahmebereiche der Statorkern in gerader, gestreckter Form in die Form eingebracht; der Entfernungsschritt zum Entfernen der Aufnahmebereiche vom Statorkern erfolgt nach dem zweiten Schritt und vor dem dritten Schritt.
Daher dient der an zumindest einem der Magnetpolstücke und der Jochstücke gebildete und nach außen aus dem Statorkern herausstehende Aufnahmebereich als Form-Aufnahmebereich, so dass der Statorkern fest gehalten werden kann. Dadurch können der Bruch und die Verformung des Statorkerns durch den Harzdruck zum Zeitpunkt des Gießens in einem Stück für den Isolator verhindert werden.
Dementsprechend wird der Abstand zwischen der Form und dem Statorkern einheitlich gehalten, die Dicke des Harzes ist einheitlich, und das Auftreten von ungefüllten Teilen kann verhindert werden. Darüber hinaus ist es durch die Verwendung der außen vorgesehenen Aufnahmebereiche als Form-Aufnahmebereiche möglich, die Positionierung des Statorkerns und die Aufnahme des Statorkerns auch dann sicher durchzuführen, wenn die Form-Aufnahmebereiche des Magnetpolstücks und des Jochstücks reduziert sind. Dadurch kann die Größe des Statorkerns weiter reduziert werden, was zu einer weiteren Größenreduzierung der rotierenden elektrischen Maschine führt. Da die Aufnahmebereiche nachträglich entfernt werden, wird außerdem die Form des Statorkerns nicht beeinflusst, um die Effekte zu erzielen.
Ausführungsform 4
26 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. 27 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des in 26 dargestellten Stators. In den Zeichnungen werden die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und deren erneute Beschreibung weggelassen.
Wie in 27 dargestellt, befindet sich bei einer geradlinigen Abwicklung des Statorkerns 2, bei der die Längsrichtung Z der ersten hinteren Jochbereiche 51 der Magnetpolstücke 5 und die Längsrichtung Z der zweiten hinteren Jochbereiche 61 der Jochstücke 6 übereinstimmen, ein Mittelpunkt Q2 am zweiten hinteren Jochbereich 61 jedes Jochstücks 6 auf der radial äußeren Seite X2 in Bezug auf einen Mittelpunkt Q1 am ersten hinteren Jochbereich 51 jedes Magnetpolstücks 5.
Hier bezieht sich der jeweilige Mittelpunkt Q1, Q2 auf einen Punkt, der sich in der Mitte in Umfangsrichtung Z (Längsrichtung Z) und in der Mitte in radialer Richtung X befindet. Eine Linie, die die Mittelpunktpunkte Q1 der Magnetpolstücke 5 in Längsrichtung Z schneidet, wird als Mittellinie H2 bezeichnet.
Wenn der Statorkern 2 in gerader/gestreckter Form, wie vorstehend beschrieben, zu einer ringförmigen Form, wie in 26 dargestellt, geformt wird, um den Stator 1 zu bilden, geht die Linie G, welche die Nahtlinie 71 verlängert, bei der das Magnetpolstück 5 und das Jochstück 6 an einem Ende in Umfangsrichtung Z aneinanderstoßen, nicht durch den Mittelpunkt Q des Stators 1. Der Schnittpunkt P, an dem sich die in Umfangsrichtung Z angrenzenden verlängerten Linien G der Nahtlinien 71 schneiden, befindet sich an einer Position, die vom Mittelpunkt Q des Stators 1 in Richtung zur radial äußeren Seite X2 entfernt ist.
Wie in 27 dargestellt, befindet sich während zum Wickeln des Drahtes um jeden Zahnbereich 52 eine Wendeebene H1 des Flyers 45 auf der radial inneren Seite X1 in Bezug auf die Mittellinie H2, und ferner befindet sich der zweite hintere Jochbereich 61 des Jochstück 6 auf der radial äußeren Seite X2 in Bezug auf die Wendeebene H1 des Flyers 45. Dadurch wird sichergestellt, dass der zweite hintere Jochbereich 61 nicht mit dem Flyer 45 kollidiert. Dadurch wird es möglich, problemlos eine regelmäßige Wicklung um den Zahnbereich 52 durchzuführen und die Wicklung mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen. Da die Spule 4 mit höherer Dichte gebildet wird, ist davon auszugehen, dass die rotierende elektrische Maschine weiter verkleinert wird.
Der Stator der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 4, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, bietet die gleichen Effekte wie die weiter oben genannten Ausführungsformen und bietet darüber hinaus die folgenden Effekte. In den geradlinig abgewickelten Statorkernen befindet sich der Mittelpunkt auf dem ersten hinteren Jochbereich jedes Jochstücks auf der radial äußeren Seite in Bezug auf den Mittelpunkt auf dem ersten hinteren Jochbereich jedes Magnetpolstücks. Daher stört der erste hintere Jochbereich den Flyer nicht, und der Einsatzbereich des Flyers ist nicht eingeschränkt.
Dadurch kann die Spule leicht geformt werden, die Spule kann mit höherer Dichte gewickelt werden und eine dickere Spule kann mit gleicher Windungszahl gewickelt werden, was zu einer weiteren Größenreduzierung und weiteren Effizienzsteigerung der rotierenden elektrischen Maschine führt.
Ausführungsform 5
Im Falle des vorstehend gezeigten Stators 1 muss man dann, wenn die Wärmeabführungswirkung des Stators 1 gering ist, geeignete Maßnahmen ergreifen, wie z.B. die Vergrößerung der Wärmeabführungsfläche durch Vergrößerung der Größe des Stators 1 in radialer Richtung X oder durch Bereitstellung eines anderen Mittels, wie beispielsweise eines Kühlgebläses. Dementsprechend wird im Folgenden der Fall der Lösung dieses Problems beschrieben. In den obigen Ausführungsformen ist ein Beispiel gezeigt, in dem der Prozess bis zum Kernschließschritt zum Stator 1 (Schritt ST4) durchgeführt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform 5 wird der Stator 1 jedoch nach dem Kernschließschritt mit einem Formharz zu einem Formharzbereich vergossen. Die vorliegende Ausführungsform gilt in gleicher Weise für alle oben genannten Ausführungsformen. Hier wird die in 11 bei der obigen Ausführungsform 2 dargestellte Struktur als Beispiel verwendet.
32 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt. 33 ist eine Draufsicht, die den Querschnitt in radialer Richtung X der in 32 dargestellten Struktur des Stators darstellt. 34 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des in 32 dargestellten Stators zeigt. 35 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines weiteren Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
36 ist eine Draufsicht, die den Querschnitt in radialer Richtung X der in 35 dargestellten Struktur des anderen Stators darstellt. In den Zeichnungen wird der Bereich, in dem der Formharzbereich gebildet wird, durch eine dicke Linienschraffur gekennzeichnet. In 32 und 35 ist der auf der Innenseite gebildete Bereich in Bezug auf den Formharzbereich in Wirklichkeit nicht zu sehen, sondern wird nur in den Zeichnungen dargestellt.
In den Zeichnungen werden die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und deren erneute Beschreibung wird fortgelassen. Ein Formharzbereich 300 umfasst die Gesamtheit der Spulen 4 aber auch die Gesamtheit der Vielzahl der Magnetpolstücke 5 und der Vielzahl der Jochstücke 6. Wie in 33 dargestellt, ist der Formharzbereich 300 so geformt, dass er den Raum zwischen den Spulen 4 in Umfangsrichtung Z ausfüllt.
Eine äußere Seitenfläche 301 auf der radial äußeren Seite X2 des Formharzbereichs 300 wird auf der radial äußeren Seite X2 in Bezug auf die äußeren Seitenflächen 54 auf der radial äußeren Seite X2 der Magnetpolstücke 5 und der Jochstücke 6 gebildet. Eine innere Seitenfläche 302 auf der radial inneren Seite X1 des Formharzbereichs 300 wird mit im Wesentlichen dem gleichen Maß in radialer Richtung X wie die inneren Seitenflächen 55 auf der radial inneren Seite X1 der Magnetpolstücke 5 gebildet. Der Formharzbereich 300 besteht beispielsweise aus Polyphenylensulfidharz (PPS-Harz), Polyacetalharz (POM-Harz) oder Epoxidharz (EP-Harz).
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird, wie bei den obigen Ausführungsformen, der Prozess vom Stanzschritt (Schritt ST1 in 34) bis zum Kernschließschritt (Schritt ST4 in 34) durchgeführt, um den Stator 1 zu bilden, wie beispielsweise in 11 dargestellt. Als Nächstes wird der Stator 1, der wie in 11 dargestellt ausgebildet ist, in die Harzgussform eingebracht und mit einem darin eingespritzten Formharz zum Formharzbereich 300 geformt. Somit wird ein Gieß-schritt als fünfter Schritt durchgeführt (Schritt ST5 in 34). Anschließend wird das geformte Produkt aus der Harzgussform herausgenommen, so dass der Stator 1, wie in 32 dargestellt, gebildet wird.
Der Stator für eine rotierende elektrische Maschine und das entsprechende Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 5, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, haben die gleichen Effekte wie die weiter oben genannten Ausführungsformen. Da die Spulen, die Wärme erzeugen, mit dem Formharzbereich bedeckt sind, wird die beim Bestromen der Spulen entstehende Wärme leichter durch den Formharzbereich übertragen, um im Vergleich zu den oben genannten Ausführungsformen abgeführt zu werden. Daher kann der Stator verkleinert werden, und es ist nicht notwendig, andere Maßnahmen, wie etwa einen Kühlventilator vorzusehen, der für die Wärmeabführung benötigt wird, so dass die Kosten reduziert werden.
Da die Form der durch Wickeln gebildeten Spulen durch den Formharzbereich erhalten bleibt, ist es möglich, eine Verformung der Form der Spulen durch Vibrationen der rotierenden elektrischen Maschine während des Betriebs, Vibrationen beim Tragen des Stators oder dergleichen zu verhindern. Dadurch kann ein Kontakt der Spulen mit den Magnetpolstücken oder den Jochstücken, der durch Verformung der Form der Spulen entstehen würde, verhindert werden.
Weiterhin verhindert der Formharzbereich, dass Materialien, wie etwa Statorkühlmittel, Kraftstoff oder Öl, die beim Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine verwendet werden, an den Spulen haften bleiben, so dass eine Verschlechterung der Spulen verhindert werden kann.
Als weiteres Beispiel für die Ausführungsform 5, wie in 35 dargestellt, ist es denkbar, dass ein Formharzbereich 310 alle Spulen 4 abdeckt und einen Bereich der Vielzahl von Magnetpolstücken 5 und der Vielzahl von Jochstücken 6 abdeckt. Wie in 35 dargestellt, ist der Formharzbereich 310 so geformt, dass er den Raum zwischen den Spulen 4 in Umfangsrichtung Z ausfüllt. Eine äußere Seitenfläche 311 auf der radial äußeren Seite X2 des Formharzbereichs 310 befindet sich auf der radial inneren Seite X1 in Bezug auf die äußeren Seitenflächen 54 auf der radial äußeren Seite X2 der Magnetpolstücke 5 und der Jochstücke 6. Eine innere Seitenfläche 312 auf der radial inneren Seite X1 des Formharzbereichs 310 ist mit im Wesentlichen dem gleichen Maß in radialer Richtung X wie die inneren Seitenflächen 55 auf der radial inneren Seite X1 der Magnetpolstücke 5 ausgebildet.
Wie vorstehend beschrieben, wird die äußere Seitenfläche 311 des Formharzbereichs 310 auf der radial inneren Seite X1 in Bezug auf die äußeren Seitenflächen 54 der Magnetpolstücke 5 und der Jochstücke 6 gebildet, so dass es zum Zeitpunkt des Einsetzens des gemäß 11 gebildeten Stators 1 in die Harzgussform möglich ist, den Stator 1 in der Harzgussform zu platzieren, während die äußeren Seitenflächen 54 der Magnetpolstücke 5 und der Jochstücke 6 angedrückt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei der oben in 32 dargestellten Struktur der äußerste Umfang des Stators die äußere Seitenfläche des Formharzbereichs, während bei der in 35 dargestellten Konfiguration der äußerste Umfang des Stators die äußeren Seitenflächen der Magnetpolstücke und der Jochstücke sind und somit die Größe reduziert werden kann. Weiterhin können bei der Bildung des Formharzbereichs die äußeren Seitenflächen der Magnetpolstücke und der Jochstücke als Stützflächen für die Harzgussform verwendet werden. Daher ist es möglich, einen Formharzbereich in einer beliebigen Gestalt stabil zu formen.
Bei der obigen Ausführungsform 5 sind Überbrückungsdrähte, die zwischen den Zahnbereichen 52 in Umfangsrichtung Z der Spulen 4 verlaufen, nicht eigens dargestellt. Für den Fall, dass jedoch die in 20 dargestellten Überbrückungsdrähte 42 gebildet werden, können die Überbrückungsdrähte 42 mit dem Formharzbereich 300, 310 abgedeckt werden.
Mit einer solchen Konfiguration ist es zusätzlich zu den oben genannten Effekten möglich, eine Positionsverschiebung der Überbrückungsdrähte durch Vibrationen der rotierenden elektrischen Maschine während des Betriebs, Vibrationen beim Tragen des Stators o.ä. zu verhindern, da die Positionen der Überbrückungsdrähte durch den Formharzbereich festgelegt werden. Dadurch kann ein Kontakt der Überbrückungsdrähte mit den Magnetpolstücken oder den Jochstücken, der durch die Positionsverschiebung der Überbrückungsdrähte entstehen würde, verhindert werden.
Darüber hinaus verhindert der Formharzbereich, dass Materialien, wie etwa Statorkühlmittel, Kraftstoff oder Öl, die beim Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine verwendet werden, an den Überbrückungsdrähten haften bleiben, so dass eine Verschlechterung der Überbrückungsdrahts verhindert werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die oben genannten Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können oder jede der oben genannten Ausführungsformen entsprechend geändert oder vereinfacht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008278684 A [0005]
JP 2000125524 A [0005]

Claims

Stator für eine rotierende elektrische Maschine, der Folgendes aufweist: - einen Statorkern, der durch Stapeln einer Vielzahl von Flächenkörpern in axialer Richtung gebildet wird; - eine Spule; und - einen Isolator, der den Statorkern und die Spule voneinander isoliert, wobei der Statorkern eine Vielzahl von Magnetpolstücken und zumindest ein Jochstück mit einer Struktur aufweist, in der das Jochstück zwischen mindestens einem Paar der Magnetpolstücke unter der Vielzahl von Magnetpolstücken gebildet ist, die in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzen, und wobei Enden in der Umfangsrichtung der Magnetpolstücke und das Jochstück biegsam mit einander zu einer ringförmigen Form verbunden sind, wobei jedes Magnetpolstück einen ersten hinteren Jochbereich und einen Zahnbereich aufweist, der zu einer radial inneren Seite aus dem ersten hinteren Jochbereich herausragt, wobei das Jochstück einen zweiten hinteren Jochbereich hat, wobei der erste hintere Jochbereich und der zweite hintere Jochbereich einen hinteren Jochbereich bilden, der als äußerer Umfangsbereich des Statorkerns dient, und wobei die Spule durch Wickeln eines Drahtes um den Zahnbereich mit dem Isolator dazwischen gebildet wird.
Stator nach Anspruch 1, wobei der Statorkern eine Struktur aufweist, in der das Jochstück zwischen den in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Magnetpolstücken von der Vielzahl von Magnetpolstücken in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Jochstücken unterteilt ist, oder eine Struktur, in der ein Bereich zwischen dem Jochstück und einem der benachbarten Magnetpolstücke unterteilt ist.
Stator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolator so ausgebildet ist, dass er beide Endflächen so abdeckt, dass von beiden Endflächen in axialer Richtung des Magnetpolstücks Teilbereiche in Umfangsrichtung auf zumindest einer der radial äußeren Seiten und der radial inneren Seite beider Endflächen frei liegen.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Isolator so ausgebildet ist, dass er von beiden Endflächen in axialer Richtung des Jochstücks Teilbereiche in Umfangsrichtung auf der radial inneren Seite beider Endflächen und einen Bereich einer inneren Seitenfläche auf der radial inneren Seite des Jochstücks abdeckt.
Stator nach Anspruch 4, wobei das Jochstück einen Vorsprung oder eine Aussparung auf der inneren Seitenfläche auf der radial inneren Seite aufweist, und der Isolator so ausgebildet ist, dass er den Vorsprung oder die Aussparung abdeckt.
Stator nach Anspruch 4 oder 5, wobei Öffnungen, die in axialer Richtung offen sind, in beiden Endflächen in axialer Richtung des Jochstücks gebildet sind, und der Isolator so geformt ist, dass er die Innenseiten der Öffnungen füllt.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Isolator einen Vorsprung hat, der in axialer Richtung auf einer Endfläche in axialer Richtung des Jochstücks vorsteht, und ein zwischen den in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Zahnbereichen verlaufender Überbrückungsdraht der Spule am Vorsprung eingehängt ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei dann, wenn der Statorkern derart geradlinig so abgewickelt ist, dass die Umfangsrichtung der ersten hinteren Jochbereiche der Magnetpolstücke und die Umfangsrichtung des zweiten hinteren Jochbereichs des Jochstücks fluchten, der Mittelpunkt auf dem zweiten hinteren Jochbereich des Jochstücks auf der radial äußeren Seite in Bezug auf den Mittelpunkt auf dem ersten hinteren Jochbereich jedes Magnetpolstücks liegt.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der ferner einen Formharzbereich aufweist, der die Spulen insgesamt abdeckt und zumindest Bereiche der Vielzahl von Magnetpolstücken und der Vielzahl von Jochstücken abdeckt.
Stator nach Anspruch 8, der ferner einen zwischen den Zahnbereichen in Umfangsrichtung der Spule nebeneinander verlaufenden Überbrückungsdraht aufweist, wobei der Formharzbereich den Überbrückungsdraht abdeckt.
Verfahren zur Herstellung des Stators für eine rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - einen ersten Schritt zum Stapeln einer Vielzahl von Flächenkörpern, die als Statorkern in gerader/gestreckter Form gestanzt sind, in dem die Umfangsrichtung der ersten hinteren Jochbereiche der Magnetpolstücke und die Umfangsrichtung der zweiten hinteren Jochbereiche des Jochstücks fluchten; - einen zweiten Schritt, bei dem zumindest Teile beider Endflächen in axialer Richtung des Jochstücks als Form-Aufnahmebereiche verwendet werden, der Statorkern in gerader/gestreckter Form in eine Form eingebracht und ein Isoliermaterial in die Form eingespritzt wird, um den Isolator in einem Stück mit dem Statorkern zu bilden; - einen dritten Schritt zum Wickeln des Drahtes um jeden Zahnbereich des Statorkerns in gerader/gestreckter Form mit dem Isolator dazwischen, um die Spule zu bilden; und - einen vierten Schritt zum Biegen in Umfangsrichtung des ersten hinteren Jochbereichs jedes Magnetpolstücks und des zweiten hinteren Jochbereichs des Jochstücks des Statorkerns in der geraden, gestreckten Form, auf dem die Spule gebildet worden ist, um den Statorkern in eine ringförmige Form zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei im ersten Schritt ein Aufnahmebereich, der aus dem Statorkern herausragt, zumindest auf dem Magnetpolstück oder dem Jochstück gebildet wird, und wobei im zweiten Schritt der Statorkern in gerader Form in die Form eingebracht wird, wobei der Aufnahmebereich als Aufnahmebereich der Form verwendet wird, wobei das Verfahren ferner einen Entfernungsschritt zum Entfernen des Aufnahmebereichs vom Statorkern nach dem zweiten Schritt und vor dem dritten Schritt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, das ferner einen fünften Schritt aufweist zum Bilden des Formharzbereichs, der die Spulen insgesamt abdeckt und zumindest Teile der Vielzahl von Magnetpolstücken und der Vielzahl der Jochstücke abdeckt.