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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator, eine sich drehende Elektromaschine und eine Arbeitsmaschine.
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Es wird die Priorität der am 25. September 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr.
2018-179284 beansprucht, deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Stand der Technik
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Es ist ein Stator einer sich drehenden Elektromaschine bekannt, bei dem eine Spule wellenförmig um einen Statorkern gewickelt ist. Wie in der Patentliteratur 1 dargestellt, umfasst die Spule bei dieser Art von Stator eine Vielzahl von Spulensegmenten, die aus einem rechteckigen Draht bestehen. Jedes der Spulensegmente umfasst ein Paar von Schenkeln, die sich parallel zueinander in einer axialen Richtung des Statorkerns erstrecken und in ein Paar von Schlitzen des Statorkerns einsetzbar sind, und einen Übergangsabschnitt, der das Paar von Schenkeln verbindet und an einer Endflächenseite in der axialen Richtung des Statorkerns angeordnet ist.
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Bei dieser Art von Stator kann eine Wellenwicklungsspule hergestellt werden, indem das Paar von Schenkeln jedes der Spulensegmente von der einen Endflächenseite in der axialen Richtung des Statorkerns in das Paar von Schlitzen des Statorkerns eingeführt wird und dann Spitzenabschnitte der Schenkel von zwei Spulensegmenten, die getrennt sind, verschweißt werden, wobei die Spitzenabschnitte von der anderen Endflächenseite des Statorkerns hervorstehen. Wenn die Schenkel der Spulensegmente zusammengeschweißt werden und die Positionen der Schweißabschnitte in der axialen Richtung des Statorkerns zwischen einer Vielzahl der Schweißabschnitte variieren, in denen zwei getrennte Schenkel zusammengeschweißt werden, verursachen die AbweichungeSchweißfehler. Um die Variation zu unterdrücken, ist es daher erforderlich, dass die Übergangsabschnitte, die von einer Endfläche des Statorkerns vorstehen, in Richtung der einen Endfläche des Statorkerns gedrückt werden.
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Zitationsliste
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Patentliteratur
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[Patentliteratur 1]
Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr.
2017-184559 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Das die Spule bildende Spulensegment umfasst im Übrigen ein Basisspulensegment und ein Übergangsspulensegment. Ein Übergangsabschnitt des Übergangsspulensegments ist so angeordnet, dass sich Übergangsabschnitte eines Teils der Basisspulensegmente zwischen dem Übergangsabschnitt und der einen Endfläche des Statorkerns in axialer Richtung des Statorkerns befinden.
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Im Stator gemäß dem Stand der Technik ist jedoch der Übergangsabschnitt des Übergangsspulensegments von den Übergangsabschnitten des Teils der Basisspulensegmente um einen Abstand in axialer Richtung entfernt angeordnet. Aus diesem Grund kann beim Zusammenschweißen der Spulensegmente der Teil der Basisspulensegmente möglicherweise nicht in Richtung der einen Endfläche des Statorkerns gedrückt werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf ein solches Problem konzipiert, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Stator, in dem, selbst wenn ein Übergangsabschnitt eines Übergangsspulensegments so angeordnet ist, dass er einen Übergangsabschnitt eines Basisspulensegments überlappt, der Übergangsabschnitt des Basisspulensegments zuverlässig in Richtung einer ersten Endfläche eines Statorkerns gedrückt werden kann, eine sich drehende Elektromaschine, die diese enthält, und eine Arbeitsmaschine bereitzustellen.
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Lösung des Problems
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stator bereitgestellt, der umfasst: einen Statorkern mit einer Vielzahl von Zähnen und einer Vielzahl von Schlitzen; und eine Spule, die um die Vielzahl von Schlitzen in einem vorbestimmten Abstand gewickelt ist. Die Spule umfasst ein Basisspulensegment mit einem Paar erster Schenkel, die in ein Paar erster Schlitze eingesetzt sind, die in einer Umfangsrichtung des Statorkerns um einen ersten Abstand voneinander entfernt sind, und einen ersten Übergangsabschnitt, der das Paar erster Schenkel verbindet und auf einer Seite einer ersten Endfläche in einer axialen Richtung des Statorkerns angeordnet ist, und ein Übergangsspulensegment mit einem Paar zweiter Schenkel, die in ein Paar von zweiten Schlitzen eingesetzt sind, die in der Umfangsrichtung um einen zweiten Abstand, der breiter als der erste Abstand ist, voneinander beabstandet sind, und einem zweiten Übergangsabschnitt, der das Paar zweiter Schenkel verbindet und so angeordnet ist, dass sich der erste Übergangsabschnitt zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und der ersten Endfläche in der axialen Richtung befindet. Der erste Übergangsabschnitt des Basisspulensegments umfasst ein Paar erster ansteigender Abschnitte bzw. Neigungsabschnitte, die sich schräg erstrecken, um von der ersten Endfläche in der axialen Richtung beabstandet zu sein, während sich das Paar erster Neigungsabschnitte von den ersten Schenkeln in der Umfangsrichtung einander nähert. Der zweite Übergangsabschnitt des Übergangsspulensegments umfasst ein Paar von Schultern, die sich von den zweiten Schenkeln in einer Richtung erstrecken, um sich einander anzunähern, und ein Paar zweiter Neigungsabschnitte, die sich schräg erstrecken, um von der ersten Endfläche in der axialen Richtung beabstandet zu sein, während sich das Paar zweiter Neigungsabschnitte von Spitzen in einer Erstreckungsrichtung der Schultern einander annähert. Ein Neigungswinkel des zweiten Neigungsabschnitts in Bezug auf die erste Endfläche ist größer als ein Neigungswinkel der Schulter in Bezug auf die erste Endfläche, so dass der zweite Übergangsabschnitt in Kontakt mit dem ersten Übergangsabschnitt ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine sich drehende Elektromaschine vorgesehen, die einen Rotor und den Stator umfasst.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Arbeitsmaschine bereitgestellt, die die sich drehende Elektromaschine umfasst.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erste Übergangsabschnitt des Basisspulensegments zuverlässig in Richtung der ersten Endfläche des Statorkerns gedrückt werden, indem der zweite Übergangsabschnitt des Übergangsspulensegments in Richtung der ersten Endfläche des Statorkerns gedrückt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine sich drehende Elektromaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Stator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist ein Schaltbild, das einen dreiphasigen Wechselstromkreis im Stator von 2 zeigt.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Statorkern und ein Basisspulensegment zeigt, die den Stator von 2 bilden.
- 5 ist eine Vorderansicht, die das Basisspulensegment zeigt, das den Stator von 2 bildet.
- 6 ist eine Vorderansicht, die ein Übergangsspulensegment zeigt, das den Stator von 2 bildet.
- 7 ist eine Draufsicht, die eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Statorkern, dem Basisspulensegment und dem Übergangsspulensegment im Stator von 2 in einer axialen Richtung des Statorkerns zeigt.
- 8 ist eine Ansicht, die schematisch eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Basisspulensegment und dem Übergangsspulensegment im Stator von 2 in einer radialen Richtung des Statorkerns zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 näher beschrieben.
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<Rotierende Elektromaschine>
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Eine in 1 dargestellte sich drehende Elektromaschine 1 ist z. B. ein dreiphasiger Wechselstrom-Permanentmagnet-Synchronmotor, der einen oberen Schwenkkörper zum Schwenken gegenüber einem Unterwagen in einer Baumaschine antreibt (nicht dargestellt). Die sich drehende Elektromaschine 1 umfasst einen Rotor 2 und einen Stator 3.
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Der Rotor 2 umfasst eine Rotorwelle 4 und einen Rotorkern 5. Die Rotorwelle 4 ist ein stabförmiges Element, das auf einer Achse O zentriert ist. Die Rotorwelle 4 ist so vorgesehen, dass sie um die Achse O drehbar ist. Der Rotorkern 5 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die auf der Achse O zentriert ist.
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<Stator>
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Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst der Stator 3 einen Statorkern 6 und eine Spule 7.
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<Statorkern>
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Wie in 1 und 4 dargestellt, ist der Statorkern 6 in einer zylindrischen Form ausgebildet, die auf der Achse O zentriert ist. Der zuvor beschriebene Rotor 2 ist drehbar im Inneren des Statorkerns 6 untergebracht. Wie in 4 dargestellt, umfasst der Statorkern 6 eine Vielzahl von Zähnen 11 und eine Vielzahl von Schlitzen 12.
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Die Vielzahl der Zähne 11 und die Vielzahl der Schlitze 12 sind abwechselnd in einer Umfangsrichtung des Statorkerns 6 ausgebildet. Die Vielzahl der Zähne 11 haben die gleiche Form und Größe. Jeder der Zähne 11 ist so ausgebildet, dass seine Breite in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 abnimmt, wenn sich jeder der Zähne 11 in radialer Richtung des Statorkerns 6 nach innen erstreckt. Dementsprechend ist die Breite jedes der Schlitze 12 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 6 in der radialen Richtung des Statorkerns 6 konstant. Außerdem wird der Abstand zwischen zwei in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 benachbarten Schlitzen 12 kleiner, wenn sich die Schlitze in radialer Richtung des Statorkerns 6 nach innen erstrecken. Die Vielzahl der Schlitze 12 sind in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 in gleichen Abständen angeordnet. In der folgenden Beschreibung kann der Abstand zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Schlitzen 12 als Teilung bezeichnet werden.
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In der als Drehstrommotor ausgeführten sich drehenden Elektromaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Zähne 11 und Schlitze 12 abwechselnd in gleichen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet.
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Wie in 7 dargestellt, weist jeder Schlitz 12 eine Vielzahl von Einführbereichen LY auf, die in radialer Richtung des Statorkerns 6 angeordnet sind. In jeden der Einführungsbereiche LY wird einer der Schenkel 31 und 41 der später beschriebenen Spulensegmente 22 und 23 eingeführt. Das heißt, in jeden Schlitz 12 ist eine Vielzahl der Schenkel 31 und 41 in radialer Richtung des Statorkerns 6 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind acht Einführungsbereiche LY1 bis LY8 in radialer Richtung des Statorkerns 6 angeordnet. In der folgenden Beschreibung wird jeder der Einfügebereiche LY als Schicht LY bezeichnet. Außerdem werden acht in radialer Richtung des Statorkerns 6 angeordnete Schichten LY1 bis LY8 als eine erste Schicht LY1, eine zweite Schicht LY2, ... und eine achte Schicht LY8 in der Reihenfolge von einer Innenseite in radialer Richtung des Statorkerns 6 bezeichnet.
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Wie in den 4 und 7 dargestellt, umfasst der Statorkern 6 ferner ein Joch 13, das in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, um die Vielzahl der Zähne 11 fest zu verbinden. Das Joch 13 ist mit den Enden der Vielzahl von Zähnen 11 verbunden, wobei die Enden an einer Außenseite in radialer Richtung des Statorkerns 6 angeordnet sind.
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Der Statorkern 6 wird z. B. durch Stapeln einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen in Richtung einer Achse O gebildet. Der Statorkern 6 kann durch Pulverformung gebildet werden.
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<Spule>
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Wie in 2 dargestellt, umfasst der Stator 3 der vorliegenden Ausführungsform die Dreiphasen-Spulen 7. Jede der Spulen 7 ist wellenförmig in einem vorbestimmten Abstand um die Vielzahl der Schlitze 12 gewickelt. In der vorliegenden Ausführungsform durchläuft dieselbe Spule 7 die um eine vorbestimmte Teilung voneinander beabstandeten Schlitze 12, so dass dieselbe Spule 7 wellenförmig gewickelt ist.
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Wie in 3 dargestellt, bilden die Dreiphasen-Spulen 7 einen Dreiphasen-Wechselstromkreis. Die Spule 7 jeder Phase umfasst zwei parallel geschaltete Spulen 20. Der Dreiphasen-Wechselstromkreis in der vorliegenden Beschreibung nimmt eine Doppelsternschaltung an, bei der die Dreiphasen-Spulen 7 an den Neutralpunkten N1 und N2 angeschlossen sind. In den 2 und 3 sind den Dreiphasen-Spulen 7 übrigens separate Bezugszeichen 7U, 7V und 7W zugeordnet.
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Die Parallelspule 20 jeder Phase umfasst ein in 5 dargestelltes Basisspulensegment 22 und ein in 6 dargestelltes Übergangsspulensegment 23.
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<Basisspulensegment>
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Wie in 5 dargestellt, wird das Basisspulensegment 22 durch Biegen eines rechteckigen Drahtes mit einem im Wesentlichen viereckigen Querschnitt gebildet. Das Basisspulensegment 22 kann auch aus einem Runddraht mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt werden. Das Basisspulensegment 22 umfasst ein Paar erster Schenkel 31, die sich parallel zueinander erstrecken, und einen ersten Übergangsabschnitt 32, der das Paar erster Schenkel 31 verbindet.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt, erstreckt sich das Paar erster Schenkel 31 in axialer Richtung des Statorkerns 6. Das Paar erster Schenkel 31 ist in ein Paar erster Schlitze 12A eingesetzt, die in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 um einen ersten Abstand 11 voneinander entfernt sind. Im Übrigen bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung die axiale Richtung auf eine Richtung, die durch den Pfeil D1 in den 5 und 6 dargestellt ist. Darüber hinaus bezieht sich die Umfangsrichtung auf eine Richtung, die durch den Pfeil D2 in den 5 und 6 dargestellt ist.
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Das Paar erster Schenkel 31 ist nämlich durch den ersten Abstand 11 voneinander getrennt. Das Paar erster Schenkel 31 wird in die ersten Schlitze 12A von einer ersten Endflächenseite 14 in der axialen Richtung des Statorkerns 6 eingeführt. In einem Zustand, in dem das Paar erster Schenkel 31 in die ersten Schlitze 12A eingesetzt ist, ragen erste Endabschnitte 31A in einer Erstreckungsrichtung des Paares erster Schenkel 31 von einer zweiten Endfläche 16 in der axialen Richtung des Statorkerns 6 hervor.
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Die ersten Endabschnitte 31A des Paares erster Schenkel 31 sind so gebogen, dass der Abstand zwischen dem Paar erster Schenkel 31 verbreitert wird. Die ersten Endabschnitte 31A des Paares erster Schenkel 31 sind Abschnitte, in denen die Spulensegmente 22 und 23, die getrennt sind, zusammengeschweißt werden. Das Biegen der ersten Endabschnitte 31A des Paares erster Schenkel 31 wird durchgeführt, nachdem das Basisspulensegment 22 am Statorkern 6 befestigt ist. In einem Zustand, bevor das Basisspulensegment 22 am Statorkern 6 befestigt wird, sind die ersten Endabschnitte 31A des Paares erster Schenkel 31 parallel zueinander ausgebildet, wie durch abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linien in 5 dargestellt.
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Beide Enden in einer Längsrichtung des ersten Übergangsabschnitts 32 sind mit zweiten Endabschnitten 31B der Erstreckungsrichtung der ersten Schenkel 31 verbunden. Der erste Übergangsabschnitt 32 ist auf der Seite der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 in einem Zustand angeordnet, in dem das Paar erster Schenkel 31 in das Paar erster Schlitze 12A eingeführt ist.
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Der erste Übergangsabschnitt 32 umfasst ein Paar von ersten Neigungsabschnitten 33. Das Paar erster Neigungsabschnitte 33 erstreckt sich schräg, um von einer ersten Endfläche 14 in der axialen Richtung des Statorkerns 6 beabstandet zu sein, während sich das Paar erster Neigungsabschnitte 33 von den ersten Schenkeln 31 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 6 einander nähern. Die Spitzen in einer Erstreckungsrichtung des Paares erster Neigungsabschnitte sind miteinander verbunden. Das heißt, der erste Übergangsabschnitt 32 ist in einer L-förmig gebogenen Form mit einem vorbestimmten Öffnungswinkel θ1 ausgebildet. Der vorbestimmte Öffnungswinkel θ1 kann 180° oder weniger betragen. Dann werden die Spitzenabschnitte des Paares erster Neigungsabschnitte, wobei die Spitzenabschnitte miteinander verbunden sind, zu einer Spitze 34 des ersten Übergangsabschnitts 32.
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Darüber hinaus ist, wie in 7 dargestellt, der erste Übergangsabschnitt 32 so gebogen, dass das Paar erster Neigungsabschnitte 33 in der radialen Richtung des Statorkerns 6, in axialer Richtung des Statorkerns 6 gesehen, versetzt zueinander angeordnet ist. Dementsprechend ist das Paar erster Neigungsabschnitte 33 in der radialen Richtung des Statorkerns 6 versetzt zueinander angeordnet, um zwei aneinander angrenzenden Schichten LY zu entsprechen. Außerdem ist das zuvor beschriebene Paar erster Schenkel 31 in zwei Schichten LY, die in radialer Richtung des Statorkerns 6 benachbart sind, in das Paar erster Schlitze 12A eingesetzt, die um den vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind.
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Wie in 4 dargestellt, umfasst die in 3 dargestellte Parallelspule 20 eine Vielzahl von Basisspulensegmenten 22. Die Vielzahl der Basisspulensegmente 22 sind in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 angeordnet, und die ersten Endabschnitte 31A der ersten Schenkel 31 der Basisspulensegmente 22 sind miteinander verschweißt, so dass die Basisspulensegmente 22 in Reihe geschaltet sind, um eine Spule mit einer Wellenform zu bilden. Die Parallelspule 20 umfasst eine Vielzahl von Spuleneinheiten 21, in denen die Vielzahl von Basisspulensegmenten 22, wie zuvor beschrieben, in Reihe geschaltet sind. Obwohl in 4 nicht dargestellt, ist die Vielzahl der Spuleneinheiten 21 in radialer Richtung des Statorkerns 6 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Parallelspule 20 vier Spuleneinheiten 21.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt, umfasst das Basisspulensegment 22, das die Parallelspule 20 bildet, ein Hauptspulensegment 22A und ein Teilspulensegment 22B. Der erste Abstand 11 zwischen dem Paar erster Schenkel 31 des Teilspulensegments 22B ist kleiner als der erste Abstand 11 zwischen dem Paar erster Schenkel 31 des Hauptspulensegments 22A. Insbesondere entspricht der erste Abstand 11 zwischen dem Paar erster Schenkel 31 des Hauptspulensegments 22A dem Abstand zwischen dem Paar erster Schlitze 12A, die um sechs Teilungen voneinander entfernt sind. Der erste Abstand 11 zwischen dem Paar erster Schenkel 31 des Teilspulensegments 22B entspricht dem Abstand zwischen dem Paar erster Schlitze 12A, die um fünf Teilungen voneinander entfernt sind.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 7 dargestellt, ein erstes Teilspulensegment 22B1, ein zweites Teilspulensegment 22B2, ein drittes Teilspulensegment 22B3 und ein viertes Teilspulensegment 22B4 in radialer Richtung des Statorkerns 6 in der Reihenfolge von der Innenseite zur Außenseite angeordnet. In 7 entsprechen die vier Teilspulensegmente 22B1 bis 22B4 jeweils vier Spuleneinheiten 21A bis 21D. Das Paar von ersten Schlitzen 12A, in die das Paar von ersten Schenkeln 31 jedes der Teilspulensegmente 22B eingefügt ist, ist zwischen einer Vielzahl der Teilspulensegmente 22B1 bis 22B4 das gleiche.
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In jedem der Teilspulensegmente 22B sind ein erster Neigungsabschnitt 33A, der sich in der Schicht LY auf der Innenseite in der radialen Richtung des Statorkerns 6 befindet, und der andere erste Neigungsabschnitt 33B, der sich in der Schicht LY auf der Außenseite in der radialen Richtung befindet, in der Reihenfolge auf einer Seite in der Umfangsrichtung des Statorkerns 6 angeordnet. Die eine Seite in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 ist eine Richtung, die in Pfeil D2 in 7 dargestellt ist.
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Insbesondere befindet sich im ersten Teilspulensegment 22B1 der eine erste Neigungsabschnitt 33A in der ersten Schicht LY1, und der andere erste Neigungsabschnitt 33B befindet sich in der zweiten Schicht LY2. Im zweiten Teilspulensegment 22B2 befindet sich der eine erste Neigungsabschnitt 33A in der dritten Schicht LY3, und der andere erste Neigungsabschnitt 33B befindet sich in der vierten Schicht LY4. Im dritten Teilspulensegment 22B3 befindet sich der eine erste Neigungsabschnitt 33A in der fünften Schicht LY5, und der andere erste Neigungsabschnitt 33B befindet sich in der sechsten Schicht LY6. Im vierten Teilspulensegment 22B4 befindet sich der eine erste Neigungsabschnitt 33A in der siebten Schicht LY7, und der andere erste Neigungsabschnitt 33B befindet sich in der achten Schicht LY8.
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<Übergangsspulensegment>
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Das Übergangsspulensegment 23 verbindet die zuvor beschriebenen Spuleneinheiten 21. Wie in 6 dargestellt, wird das Übergangsspulensegment 23 durch Biegen desselben Stabdrahtes (z. B. eines rechteckigen Drahtes oder als Runddraht) wie der des Basisspulensegments 22 gebildet. Das Übergangsspulensegment 23 umfasst ein Paar zweiter Schenkel 41, die sich parallel zueinander erstrecken, und einen zweiten Übergangsabschnitt 42, der das Paar zweiter Schenkel 41 verbindet.
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Das Paar zweiter Schenkel 41 erstreckt sich in axialer Richtung des Statorkerns 6, so dass in ein Paar zweiter Schlitze 12B einführbar ist, die in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 um einen zweiten Abstand 12 voneinander entfernt sind. Das heißt, das Paar zweiter Schenkel 41 ist um den zweiten Abstand 12 voneinander entfernt. Der zweite Abstand 12 zwischen dem Paar zweiter Schlitze 12B ist breiter als der erste Abstand 11 zwischen dem Paar erster Schlitze 12A, das in 5 dargestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 dargestellt, entspricht der zweite Abstand 12 zwischen dem Paar zweiter Schenkel 41 dem Abstand zwischen dem Paar zweiter Schlitze 12B, die um sieben Teilungen voneinander entfernt sind.
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Wie in 6 dargestellt, ist das Paar zweiter Schenkel 41 in die zweiten Schlitze 12B von der Seite der ersten Endfläche 14 in axialer Richtung des Statorkerns 6 eingesetzt. In einem Zustand, in dem das Paar zweiter Schenkel 41 in die zweiten Schlitze 12B eingesetzt ist, ragen erste Endabschnitte 41A in einer Erstreckungsrichtung des Paars zweiter Schenkel 41 von der zweiten Endfläche 16 in der axialen Richtung des Statorkerns 6 hervor.
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Die ersten Endabschnitte 41A des Paares zweiter Schenkel 41 sind so gebogen, dass der Abstand zwischen dem Paar zweiter Schenkel 41 verbreitert wird. Die ersten Endabschnitte 41A des Paares zweiter Schenkel 41 sind Abschnitte, in denen die Spulensegmente 22 und 23, die getrennt sind, zusammengeschweißt werden. Das Biegen des ersten Endabschnitts 41A des Paars zweiter Schenkel 41 wird durchgeführt, nachdem das Übergangsspulensegment 23 am Statorkern 6 befestigt ist. In einem Zustand, bevor das Übergangsspulensegment 23 am Statorkern 6 befestigt wird, sind die ersten Endabschnitte 41A des Paares zweiter Schenkel 41 nämlich parallel zueinander ausgebildet, wie durch abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linien in 6 dargestellt.
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Beide Enden in einer Längsrichtung des zweiten Übergangsabschnitts 42 sind mit zweiten Endabschnitten 41B der Erstreckungsrichtung der zweiten Schenkel 41 verbunden. Der zweite Übergangsabschnitt 42 ist auf der Seite der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 in einem Zustand angeordnet, in dem das Paar zweiter Schenkel 41 in das Paar zweiter Schlitze 12B eingeführt ist.
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Der zweite Übergangsabschnitt 42 umfasst ein Paar von Schultern 43 und ein Paar zweiter Neigungsabschnitte 44. Darüber hinaus umfasst der zweite Übergangsabschnitt 42 der vorliegenden Ausführungsform auch einen flachen Abschnitt 45.
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Das Paar von Schultern 43 erstreckt sich von den zweiten Schenkeln 41 in einer Richtung derart, dass sie sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns 6 einander anzunähern. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich das Paar von Schultern 43 schräg in einem vorbestimmten Winkel, der größer als 0 Grad ist, sodass es von der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 beabstandet ist. Der Winkel der Schulter 43 ist kleiner als ein Neigungswinkel φ1, um den der erste Neigungsabschnitt 33 des Basisspulensegments 22 in Bezug auf die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6 geneigt ist. Im Übrigen kann sich das Schulterpaar 43 parallel zur ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 erstrecken, d.h. der Winkel der Schulter 43 kann 0 Grad betragen.
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Das Paar von zweiten Neigungsabschnitten 44 erstreckt sich schräg, um von der ersten Endfläche 14 in der axialen Richtung des Statorkerns 6 beabstandet zu sein, während sich das Paar von zweiten Neigungsabschnitten 44 von Spitzen aus in einer Erstreckungsrichtung der Schultern 43 einander nähern. Ein Neigungswinkel φ2 des zweiten Neigungsabschnitts 44 ist größer als der zuvor beschriebene Winkel der Schulter 43 in Bezug auf die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6. Das heißt, der Neigungswinkel φ2 des zweiten Neigungsabschnitts 44 kann größer als wenigstens 0 Grad sein.
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Der Neigungswinkel φ2 des zweiten Neigungsabschnitts 44 ist der gleiche wie der Neigungswinkel φ1 des ersten Neigungsabschnitts 33 des Basisspulensegments 22. Das heißt, ein Öffnungswinkel θ2, der durch das Paar zweiter Neigungsabschnitte 44 gebildet wird, ist der gleiche wie der Öffnungswinkel 01, der durch das Paar erster Neigungsabschnitte 33 gebildet wird. Zum Beispiel kann der Neigungswinkel φ2 des zweiten Neigungsabschnitts 44 größer sein als der Neigungswinkel φ1 des ersten Neigungsabschnitts 33. Der durch das Paar zweiter Neigungsabschnitte 44 gebildete Öffnungswinkel θ2 kann nämlich kleiner sein als der durch das Paar erster Neigungsabschnitte 33 gebildete Öffnungswinkel θ1.
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Die Spitzen in Erstreckungsrichtung des Paares der zweiten Neigungsabschnitte 44 sind über den flachen Abschnitt 45 miteinander verbunden. Beispielsweise können die Spitzen in Erstreckungsrichtung des Paares der zweiten Neigungsabschnitte 44 ohne Eingriff direkt verbunden werden.
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Der flache Abschnitt 45 verbindet die Spitzen in Erstreckungsrichtung des Paares der zweiten Neigungsabschnitte 44. Der flache Abschnitt 45 erstreckt sich parallel zu der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6. In der vorliegenden Beschreibung umfasst eine Konfiguration, in der sich der flache Abschnitt 45 parallel zur ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 erstreckt, einen Fall, bei dem sich der flache Abschnitt 45 leicht schräg in Bezug auf die erste Endfläche 14 erstreckt.
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Wie in 7 dargestellt, ist der zweite Übergangsabschnitt 42 so gebogen, dass das Paar zweiter Neigungsabschnitte 44 in der radialen Richtung des Statorkerns 6, in axialer Richtung des Statorkerns 6 gesehen, versetzt zueinander angeordnet sind. Dementsprechend ist das Paar zweiter Neigungsabschnitte 44 in zwei Schichten LY angeordnet, die in radialer Richtung des Statorkerns 6 um zwei oder mehr Schichten voneinander entfernt sind. Außerdem ist das Paar zweiter Schenkel 41 in die beiden Schichten LY, die in radialer Richtung des Statorkerns 6 um zwei oder mehr Schichten voneinander beabstandet sind, in dem Paar zweiter Schlitze 12B eingesetzt, die um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind.
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Insbesondere befindet sich das Paar zweiter Neigungsabschnitte 44 in zwei Schichten LY, die in radialer Richtung des Statorkerns 6 um drei Schichten voneinander entfernt sind. Wenn zum Beispiel ein zweiter Neigungsabschnitt 44A in der ersten Schicht LY1 angeordnet ist, befindet sich der andere zweite Neigungsabschnitt 44B in der vierten Schicht LY4. Das Paar zweiter Neigungsabschnitte 44 kann sich beispielsweise in zwei Schichten LY befinden, die in radialer Richtung des Statorkerns 6 um eine oder zwei Schichten voneinander getrennt sind.
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Darüber hinaus erstreckt sich der flache Abschnitt 45 in radialer Richtung des Statorkerns 6 nach außen, da er sich in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 erstreckt.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 7 dargestellt, ein erstes Übergangsspulensegment 231, ein zweites Übergangsspulensegment 232 und ein drittes Übergangsspulensegment 233 in radialer Richtung des Statorkerns 6 in der Reihenfolge von der Innenseite zur Außenseite angeordnet. Das Paar von zweiten Schlitzen 12B, in die das Paar zweiter Schenkel 41 jedes der Übergangsspulensegmente 23 eingefügt sind, sind die gleichen unter einer Vielzahl der Übergangsspulensegmente 23.
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In jedem der Übergangsspulensegmente 23 sind der eine zweite Neigungsabschnitt 44A, der sich in der Schicht LY auf der in radialer Richtung liegenden Innenseite des Statorkerns 6 befindet, und der andere zweite Neigungsabschnitt 44B, der sich in der Schicht LY auf der in radialer Richtung liegenden Außenseite befindet, in der Reihenfolge auf der einen Seite in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 angeordnet.
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Insbesondere befindet sich im ersten Übergangsspulensegment 231 der eine zweite Neigungsabschnitt 44A in der ersten Schicht LY1, und der andere zweite Neigungsabschnitt 44B befindet sich in der vierten Schicht LY4. Im zweiten Übergangsspulensegment 232 befindet sich der eine zweite Neigungsabschnitt 44A in der dritten Schicht LY3, und der andere zweite Neigungsabschnitt 44B befindet sich in der sechsten Schicht LY6. Im dritten Übergangsspulensegment 233 befindet sich der eine zweite Neigungsabschnitt 44A in der fünften Schicht LY5, und der andere zweite Neigungsabschnitt 44B befindet sich in der achten Schicht LY8.
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<Funktionsweise und Effekte>
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Im Stator 3 der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 7 und 8 dargestellt, sind die beiden ersten Schenkel 31 des Teilspulensegments 22B (Basisspulensegment 22) in das Paar erster Schlitze 12A eingesetzt. Außerdem wird das Paar zweiter Schenkel 41 des Übergangsspulensegments 23 in das Paar zweiter Schlitze 12B eingefügt, die so angeordnet sind, dass sie das Paar erster Schlitze 12A in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 dazwischen aufnehmen. Aus diesem Grund ist der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 so angeordnet, dass der erste Übergangsabschnitt 32 des Teilspulensegments 22B (Basisspulensegment 22) zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 42 und der ersten Endfläche 14 in der axialen Richtung des Statorkerns 6 angeordnet ist. Dann ist der Neigungswinkel φ2 des zweiten Neigungsabschnitts 44 des Übergangsspulensegments 23 größer als der Winkel der Schulter 43, so dass der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 in Kontakt mit dem ersten Übergangsabschnitt 32 des Teilspulensegments 22B ist.
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Nachfolgend wird dieser Punkt genau beschrieben.
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Der eine erste Neigungsabschnitt 33A des einen Teilspulensegments 22B befindet sich zwischen dem einen zweiten Neigungsabschnitt 44A des einen Übergangsspulensegments 23 und der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6. Außerdem befindet sich der andere erste Neigungsabschnitt 33B des anderen Teilspulensegments 22B, der an eine Außenseite in der radialen Richtung des einen Teilspulensegments 22B angrenzt, zwischen dem anderen zweiten Neigungsabschnitt 44B des einen Übergangsspulensegments 23 und der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6. Ferner befinden sich die Spitzen bzw. Oberseiten 34 von zwei Teilspulensegmenten 22B, die in der radialen Richtung des Statorkerns 6 aneinandergrenzen, zwischen dem flachen Abschnitt 45 des einen Übergangsspulensegments 23 und der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6.
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Zum Beispiel befindet sich der eine erste Neigungsabschnitt 33A des ersten Teilspulensegments 22B1 zwischen dem einen zweiten Neigungsabschnitt 44A des ersten Übergangsspulensegments 231 und der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6. Darüber hinaus befindet sich der andere erste Neigungsabschnitt 33B des zweiten Teilspulensegments 22B2 zwischen dem anderen zweiten Neigungsabschnitt 44B des ersten Übergangsspulensegments 231 und der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6. Darüber hinaus befinden sich die Spitzen 34 des ersten und zweiten Teilspulensegments 22B1 und 22B2 zwischen dem flachen Abschnitt 45 des ersten Übergangsspulensegments 231 und der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6.
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Die gleiche Positionsbeziehung zwischen dem ersten Übergangsspulensegment 231 und den ersten und zweiten Teilspulensegmenten 22B1 und 22B2 gilt auch zwischen dem zweiten Übergangsspulensegment 232 und den zweiten und dritten Teilspulensegmenten 22B2 und 22B3 sowie zwischen dem dritten Übergangsspulensegment 233 und den dritten und vierten Teilspulensegmenten 22B3 und 22B4.
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Dann ist der Neigungswinkel φ2 des zweiten Neigungsabschnitts 44 in Bezug auf die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6 größer als der Winkel der Schulter 43 in Bezug auf die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6, so dass die Höhenposition des zweiten Übergangsabschnitts 42 in Bezug auf die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6 verringert ist. Darüber hinaus ist das Paar zweiter Neigungsabschnitte 44 in Umfangsrichtung des Statorkerns 6 nahe beieinander angeordnet. Dementsprechend ist der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 in Kontakt mit dem ersten Übergangsabschnitt 32 des Teilspulensegments 22B.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der eine erste Neigungsabschnitt 33A des einen Teilspulensegments 22B in Kontakt mit dem einen zweiten Neigungsabschnitt 44A des einen Übergangsspulensegments 23. Darüber hinaus sind der andere zweite Neigungsabschnitt 44B des einen Übergangsspulensegments 23 und der andere erste Neigungsabschnitt 33B des anderen Teilspulensegments 22B in Kontakt miteinander. Da hier der Neigungswinkel φ1 des ersten Neigungsabschnitts 33 des Teilspulensegments 22B und der Neigungswinkel φ2 des zweiten Neigungsabschnitts 44 des Übergangsspulensegments 23 einander gleich sind, steht der zweite Neigungsabschnitt 44 in parallelem Kontakt mit dem ersten Neigungsabschnitt 33.
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Außerdem ist der flache Abschnitt 45 des einen Übergangsspulensegments 23 in Kontakt mit den Spitzen 34 von zwei Teilspulensegmenten 22B, die in radialer Richtung des Statorkerns 6 nebeneinanderliegen.
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Genauer gesagt ist der eine zweite Neigungsabschnitt 44A des ersten Übergangsspulensegments 231 in parallelem Kontakt mit dem einen ersten Neigungsabschnitt 33A des ersten Teilspulensegments 22B1. Darüber hinaus ist der andere zweite Neigungsabschnitt 44B des ersten Übergangsspulensegments 231 in parallelem Kontakt mit dem anderen ersten Neigungsabschnitt 33B des zweiten Teilspulensegments 22B2. Darüber hinaus sind die Spitzen 34 des ersten und zweiten Teilspulensegments 22B1 und 22B2 in Kontakt mit dem flachen Abschnitt 45 des ersten Übergangsspulensegments 231.
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Die gleiche Art des Kontakts, die oben zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 42 des ersten Übergangsspulensegments 231 und den ersten Übergangsabschnitten 32 der ersten und zweiten Teilspulensegmente 22B1 und 22B2 beschrieben wurde, gilt auch zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 42 des zweiten Übergangsspulensegments 232 und den ersten Übergangsabschnitten 32 der zweiten und dritten Teilspulensegmente 22B2 und 22B3 und zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 42 des dritten Übergangsspulensegments 233 und den ersten Übergangsabschnitten 32 der dritten und vierten Teilspulensegmente 22B3 und 22B4.
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Wie zuvor beschrieben, ist gemäß dem Stator 3 und der sich drehenden Elektromaschine 1, die diesen enthält, gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste Übergangsabschnitt 32 des Teilspulensegments 22B zwischen der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 und dem zweiten Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 angeordnet und steht in Kontakt mit dem zweiten Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23. Dementsprechend kann, wenn die Schenkel 31 und 41 der getrennten Spulensegmente 22 und 23 miteinander verschweißt sind, der erste Übergangsabschnitt 32 des Teilspulensegments 22B zuverlässig in Richtung der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 gedrückt werden, indem einfach der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 in Richtung der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 gedrückt wird. Alle Spulensegmente 22 und 23 werden in Richtung der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 gedrückt, so dass effektiv verhindert wird, dass die Positionen der Schweißabschnitte in der axialen Richtung des Statorkerns 6 zwischen einer Vielzahl der Schweißabschnitte, in denen zwei getrennte Schenkel 31 und 41 zusammengeschweißt werden, variieren.
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Darüber hinaus umfasst der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 gemäß dem Stator 3 und der sich drehenden Elektromaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den flachen Abschnitt 45, der sich zwischen den Spitzen des Paars von zweiten Neigungsabschnitten 44 befindet und parallel zur ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 verläuft. Dementsprechend können selbst dann, wenn der zweite Übergangsabschnitt 42 eines Übergangsspulensegments 23 so angeordnet ist, dass er die ersten Übergangsabschnitte 32 einer Vielzahl von Teilspulensegmenten 22B überlappt, die Spitzen 34 der Vielzahl von Teilspulensegmenten 22B mit demselben zweiten Übergangsabschnitt 42 in Kontakt sein.
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Außerdem ist, wenn der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 den flachen Abschnitt 45 enthält, die Höhenposition der Oberseite des zweiten Übergangsabschnitts 42 des Übergangsspulensegments 23 in Bezug auf die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6 niedriger, als wenn der flache Abschnitt 45 nicht vorgesehen ist. Dementsprechend ist die Spitze 34 des Teilspulensegments 22B zuverlässiger in Kontakt mit dem flachen Abschnitt 45 des zweiten Übergangsabschnitts 42 des Übergangsspulensegments 23.
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Darüber hinaus ist gemäß dem Stator 3 und der sich drehenden Elektromaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der zweite Neigungsabschnitt 44 des Übergangsspulensegments 23 in parallelem Kontakt mit dem ersten Neigungsabschnitt 33 des Teilspulensegments 22B. Das heißt, der erste Neigungsabschnitt 33 und der zweite Neigungsabschnitt 44 sind in Linienkontakt miteinander. Aus diesem Grund kann, wenn der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 gegen die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6 gedrückt wird, der erste Übergangsabschnitt 32 des Teilspulensegments 22B stabil gegen die erste Endfläche 14 des Statorkerns 6 gedrückt werden. Außerdem kann, wenn der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 in Richtung der ersten Endfläche 14 des Statorkerns 6 gedrückt wird, verhindert werden, dasssich der erste Übergangsabschnitt 32 oder der zweite Übergangsabschnitt 42 verformt.
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<Weitere Ausführungsformen>
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Zuvor wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es können in geeigneter Weise Änderungen vorgenommen werden, ohne vom technischen Konzept der Erfindung abzuweichen.
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In dem Stator der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 so angeordnet sein, dass der erste Übergangsabschnitt 32 des Hauptspulensegments 22A zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 42 und der ersten Endfläche 14 in axialer Richtung des Statorkerns 6 angeordnet ist. Der zweite Übergangsabschnitt 42 des Übergangsspulensegments 23 kann nämlich in Kontakt mit dem ersten Übergangsabschnitt 32 des Hauptspulensegments 22A stehen. Auch in diesem Fall können die gleichen Effekte wie bei der Ausführungsform erzielt werden.
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In dem Stator der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl der Einfügebereiche LY eine andere Zahl als 8 sein. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Stator mit beispielsweise vier, sechs, zehn, zwölf oder mehr Einfügebereichen LY angewendet werden.
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Die sich drehende Elektromaschine der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Motor beschränkt, der bewirkt, dass ein Wechselstrom durch die Spulen 7 des Stators 3 fließt, um den Rotor 2 zu drehen, und kann ein Generator, der elektrischen Strom erzeugt, wenn der Rotor 2 durch die Kraft eines Motors oder dergleichen gedreht wird, sein.
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Die sich drehende Elektromaschine der vorliegenden Erfindung eignet sich als elektrische Drehmaschine, die in Arbeitsmaschinen wie einem Hydraulikbagger, einer Planierraupe und einem Gabelstapler eingesetzt wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erste Übergangsabschnitt des Basisspulensegments zuverlässig in Richtung der ersten Endfläche des Statorkerns gedrückt werden, indem der zweite Übergangsabschnitt des Übergangsspulensegments in Richtung der ersten Endfläche des Statorkerns gedrückt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sich drehende Elektromaschine
- 2
- Rotor
- 3
- Stator
- 4
- Rotorwelle
- 5
- Rotorkern
- 6
- Statorkern
- 7
- Spule
- 11
- Zähne
- 12
- Schlitz
- 12A
- Erster Schlitz
- 12B
- Zweiter Schlitz
- 14
- Erste Endfläche
- 22
- Basisspulensegment
- 22A
- Hauptspulensegment
- 22B, 22B1, 22B2, 22B3, 22B4
- Teilspulensegment
- 23, 231, 232, 233
- Übergangsspulensegment
- 31
- Erster Schenkel
- 32
- Erster Übergangsabschnitt
- 33, 33A, 33B
- Erster Neigungsabschnitt
- 34
- Spitze
- 41
- Zweiter Schenkel
- 42
- Zweiter Übergangsabschnitt
- 43
- Schulter
- 44, 44A, 44B
- Zweiter Neigungsabschnitt
- 45
- Flacher Abschnitt
- I1
- Erster Abstand
- I2
- Zweiter Abstand
- O
- Achse
- φ1
- Neigungswinkel des ersten Neigungsabschnitts 33
- φ2
- Neigungswinkel des zweiten Neigungsabschnitts 44
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018179284 [0002]
- JP 2017184559 [0005]
