DE19602771B4

DE19602771B4 - Läufer für rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE19602771B4
Application number: DE19602771A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hitachinaka Yumiyama; Yoshimi Mito Mori
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2016-01-27
Also published as: JPH08205446A; KR100375394B1; KR960030519A; US5619088A; DE19602771A1; JP3285459B2

Abstract

Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, aufweisend:
einen magnetischen Kern (2), der auf einer Welle (1) befestigt ist und eine Mehrzahl von in dessen Außenumfang ausgebildeten Schlitzen (2a) besitzt;
eine Mehrzahl von mit Isolierung beschichteten Spulen (3), die in vielfachen Lagen in die Schlitze (2a) des magnetischen Kerns (2) hineingewickelt sind; und
einen Kommutator (4), der auf der Welle (1) befestigt ist und mit Leitern (4b) versehen ist, die Steiger (4a) zur Verbindung mit den mit Isolierung beschichteten Spulen (3) beinhalten, wobei Endabschnitte der mit Isolierung beschichteten Spulen zumindest Kontaktabschnitte (6a, 7a), bei denen die Isolierbeschichtung entfernt ist und die mit den Steigern (4a) verbunden sind, und angrenzende Abschnitte (6b, 7b) beinhalten, die in der Nähe der Kontaktabschnitte (6a, 7a), aber außerhalb der Steiger (4a) liegen, und wobei ein gestufter Abschnitt (6c, 7c) in zumindest einem von den Abschnitten, dem angrenzenden Abschnitt (6b) einer oberen Spule...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, bei welcher mit Isolierung beschichtete Spulen in vielfachen Schichten herumgewickelt sind, und insbesondere einen Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, welcher eine Struktur zum Aufrechterhalten eines Isolierungsabstands zwischen oberen und unteren Spulen in der Nähe eines Steigers eines Kommutators besitzt, wo isolierungsbeschichtete Spulen mit dem Kommutator verbunden sind.

Ein herkömmlicher Läufer für eine rotierende elektrische Maschine ist derart aufgebaut, daß isolierungsbeschichtete Spulen in Schlitze von einem magnetischen (Eisen)-Kern in vielfachen Schichten hineingewickelt sind und Bereiche von den Spulen, bei denen Isolierbeschichtungen entfernt sind, elektrisch mit einem Kommutatorleiter verbunden sind, d.h. mit seinem Steiger zum Anschließen der Spule. Ein derartiger bekannter Läufer für rotierende elektrische Maschinen ist beispielsweise in JP 63-11045 A und JP 63-265550 A beschrieben.

Bisher war es zum elektrischen Verbinden der mit Isolierung beschichteten Spulen mit den Steigern zum Spulenanschließen erforderlich, die Isolierbeschichtungen zuvor von distalen Enden der isolatorbeschichteten Spulen zu entfernten. Dabei können, aufgrund der relativ großen Variationen beim Abisolieren, angrenzende Abschnitte von den Isolierbeschichtungen, welche sich in der Nähe der distalen Enden der Spule, aber außerhalb der Steiger befinden, ebenfalls übermäßig abisoliert werden, so daß sie zusätzlich mit Abschnitten von dieser in Kontakt kommen, welche direkt mit dem Steiger verbunden sind. Demgemäß besteht, wenn die isolierungsbeschichteten Spulen in vielfachen Schichten herumgewickelt sind, die Möglichkeit, daß ein Abschnitt einer oberen Spule, bei dem die Isolierung abisoliert wurde, und ein Abschnitt von einer unteren Spule, bei dem die Isolierung abisoliert wurde, einander überkreuzen und einen Kurzschluß zwischen den oberen und unteren Spulen bewirken.

Aus diesem Grund wird für gewöhnlich ein Isolierblatt als Zwischenlage zwischen die oberen und unteren Spulen angeordnet.

Der oben aufgeführte Stand der Technik wies das Problem auf, daß der Arbeitsschritt des Vorsehens eines Isolierblatts als Zwischenlage zwischen den oberen und unteren Spulen erforderlich ist und die Herstellproduktivität bei Läufern gering ist.

DE 81 35 880 U1 betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden der Ankerwicklung von Kommutatormaschinen. Dabei sind die Wände der zur Aufnahme der nicht abisolierten Schaltdrähte der Wicklungsspulen bestimmten Lamellenschlitze aufgerauht, oder auf die in die Lamellenschlitze einzulegenden Schaltdrähte wird ein Hülse mit aufgerauhter Innenfläche aufgesetzt. Dadurch kann das Entfernen der Lackisolation der Schaltdrähte in einem vorhergehenden Arbeitsgang vermieden werden.

FR 26 39 163 betrifft einen Elektromotor mit einem Kollektor, bei dem die zum Kollektor hinführenden Stromleiter durch eine Längsnute in einer zentrierten Lage gehaltert werden.

EP 0 028 264 B1 gibt ein Verfahren zum Verbinden der Leitungsdrähte einer Ankerwicklung mit den Segmenten eines Kommutators an, wobei die Leitungsdrähte an ihren Abschnitten, in denen sie in die Schlitze des Ankerkerns eingesetzt sind, mit einer kreisförmigen Abbiegung versehen sind, dessen innerer Radius im wesentlichen dem 1,5-fachen der Dicke des zugehörigen Leitungsdrahtes entspricht.

WO 94/09550 betrifft ein Verfahren, bei dem die Steiger mit den leitenden Abschnitten des Kommutators durch eine Schweißung verbunden sind.

US 4,565,939 beschreibt als nächstkommender Stand der Technik einen Isolationsschlauch, der zur Isolierung von Wicklungen bei Elektromotoren vorgesehen ist.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Läufer für eine rotierende elektrische Maschine zu liefern, der mit hoher Effizienz hergestellt werden kann.

Um das obige Ziel zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung einen Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, aufweisend: einen magnetischen Kern, der auf einer Welle befestigt ist und eine Mehrzahl von in dessen Außenumfang ausgebildeten Schlitzen besitzt, eine Mehrzahl von isolierungsbeschichteten Spulen, die in vielfachen Lagen in die Schlitze des magnetischen Kerns hineingewickelt sind, und einen Kommutator, der auf der Welle befestigt ist und mit Leitern versehen ist, die Steiger (risers) zur Verbindung mit den isolierungsbeschichteten Spulen beinhalten, wobei Endabschnitte der isolierungsbeschichteten Spulen zumindest Kontaktabschnitte, bei denen die Isolierbeschichtung entfernt ist und die mit den Steigern verbunden sind, und angrenzende Abschnitte beinhalten, die in der Nähe der Kontaktabschnitte aber außerhalb der Stichleitungen liegen, und ein gestufter Abschnitt in zumindest einem von dem angrenzenden Abschnitt einer oberen Spule und von einem angrenzenden Abschnitt einer unteren Spule von den isolierungsbeschichteten, in vielfachen Schichten gewickelten Spulen ausgebildet ist, und zwar an einer Stelle, bei der die obere Spule und die untere Spule einander kreuzend gegenüberliegen. Mit dieser Anordnung ist ein ausreichender Isolierabstand zwischen den oberen und unteren Spulen an der Stelle gewährleistet, bei der die Spulen einander überkreuzen, und ein Isolierelement, wie beispielsweise ein dazwischenliegendes Isolierblatt wird nicht mehr benötigt, und die Herstellproduktivität bei rotierenden elektrischen Maschinen wird verbessert.

Bevorzugt ist bei dem obigen Läufer für eine rotierende elektrische Maschine der gestufte Abschnitt sowohl in dem angrenzenden Abschnitt der oberen Spule als auch dem angrenzenden Abschnitt der unteren Spule ausgebildet, und zwar an der Stelle, an der die obere Spule und die untere Spule einander gegenüberliegen. Mit dieser Anordnung ist ein ausreichender Isolierabstand zwischen den oberen und unteren Spulen an der Stelle gewährleistet, bei der die Spulen einander überkreuzen, und ein Isolierungsdefekt wird verhindert.

Bei dem obigen Läufern für eine rotierende elektrische Maschine wird der gestufte Abschnitt, der im angrenzenden Abschnitt ausgebildet ist, und ein abisolierter Abschnitt, der im Kontaktabschnitt, bei dem die Isolierbeschichtung entfernt ist, ausgebildet ist, bevorzugt durch Pressen mittels eines Schneidstempels erzeugt.

Bevorzugt wird bei dem obigen Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, wenn der gestufte Abschnitt erzeugt wird, die entsprechende Spule nicht in einem größeren Umfang beschnitten als derjenige, um den die Spule im Kontaktabschnitt beschnitten wird, um die Isolierungsbeschichtung zu entfernen, um einen abisolierten Abschnitt zu bilden, so daß die Querschnittsfläche der Spule im gestuften Abschnitt nicht geringer ist als im Kontaktabschnitt.

Mit dieser Anordnung wird, trotz der Erzeugung des gestuften Abschnitts in der Spule, die Gestaltung der rotierenden elektrischen Maschine in keiner Weise durch die Erzeugung des gestuften Abschnitts beeinträchtigt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Läufer entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 eine vergrößerte Ansicht von einem Teil von 1.
3 eine perspektivische Ansicht von sich kreuzenden Abschnitten von oberen und unteren Spulen des Läufers in 2.
4 eine perspektivische Ansicht von sich kreuzenden Abschnitten von oberen und unteren Spulen des Läufers entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf die 1, 2 und 3 beschrieben.
1 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Läufer einer rotierenden elektrischen Maschine entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Läufer besitzt einen zylindrischen magnetischen Kern 2, der auf einer zentralen Welle 1 befestigt ist. In einer Vielzahl von Schlitzen 2a, die im Außenumfang des zylindrischen magnetischen Kerns 2 ausgebildet sind, sind mit Isolator beschichtete Spulen 3 doppelt gewickelt. Ein Kommutator 4 ist auf der Welle 1 befestigt. Der Kommutator 4 weist ein ringförmiges Harzformpreßteil 8 auf, das auf der Welle 1 befestigt ist, und eine Vielzahl von Leitern 4b, die auf dem Außenumfang des ringförmigen Harzformpreßteils 8 befestigt sind. Jeder der Leiter 4b ist an einem Ende in radialer Richtung aufgebogen, um einen Steiger 4a zu bilden. Eine untere Spule 7 und eine obere Spule 6 der isolierungsbeschichteten Spulen 3 sind mit dem Steiger 4a elektrisch verbunden, wobei deren Isolierbeschichtungen abgetragen wurden.
Beide Enden der Welle 1 werden über (nicht gezeigte) Wellenlager durch Auflager getragen. Um den magnetischen Kern des wie oben erläutert aufgebauten Läufers ist ein stationärer Anker, der Feldmagnetpole beinhaltet, die jeweils aus einem Feldmagnetkern und einer Feldmagnetspule aufgebaut sind, durch Befestigen an den Auflager angeordnet, wodurch eine rotierende elektrische Maschine aufgebaut wird.
Dieser Typ von rotierender elektrischer Maschine ist zur Verwendung als Drehmomentmaschine, wie beispielsweise ein elektrischer Startermotor, geeignet, aber kann auch für einen elektrischen Generator mit ähnlichem Aufbau Verwendung finden.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht von einem Teil von 1, bei welcher der Kommutator 4 und vorstehende Enden der isolierungsbeschichteten Spulen 3 miteinander verbunden sind.
Die isolatorbeschichteten Spulen 3, die in jeden der Schlitze des magnetischen Kerns 2 doppelt gewickelt sind, erstrecken sich von einem Seitenende des magnetischen Kerns 2 nach links und rechts, als obere Spule 6 bzw. untere Spule 7. Wie gezeigt, ist die obere Spule 6 zuerst nach links gebogen und dann zurückgebogen, so daß sie sich parallel zu den Leitern 4a erstreckt. Die untere Spule 7 ist zuerst nach rechts gebogen und dann zurückgebogen, so daß sie sich parallel zu den Leitern 4a erstreckt.
Die Mehrzahl der Leiter 4a sind parallel zueinander angeordnet, wobei ein Teil des ringförmigen Harzformpreßteils 8 sich zwischen zwei benachbart liegenden befindet. Endabschnitte der Leiter 4b auf der gleichen Seite wie der magnetische Kern 2 sind in radialer Richtung des Kommutators 4 aufgebogen, um so die Steiger 4a zu bilden. Die obere Spule 6 und die untere Spule 7 sind wie gezeigt kurbelförmig gebogen und deren Isolierbeschichtungen wurden zuvor von den Kontaktabschnitten 6a, 7a an distalen Enden von diesen abisoliert. Dann werden die obere Spule 6 und die untere Spule 7, die in jeweilige Schlitze, die voneinander mit zwei Schlitzen dazwischen beabstandet sind, hineingewickelt sind, übereinandergelegt und bei den Kontaktabschnitten 6a, 7a mit dem Steiger 4a des gleichen Leiters 4b verbunden. Demgemäß überkreuzen die obere Spule 6 und die untere Spule 7 einander in einem Zwischenraum zwischen dem Kommutator 4 und dem magnetischen Kern 2. Die obere Spule 6 und die untere Spule 7 sind in vertikaler Richtung auf der Seite des magnetischen Kerns 2 durch einen kleinen Spalt getrennt, aber sind auf der Seite des Kommutators 4 in vertikaler Richtung in Kontakt miteinander. Daher war herkömmlicherweise ein Isolierblatt in den Zwischenraum zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 eingefügt. Im Gegensatz dazu besitzt in der vorliegenden Erfindung die untere Spule 7 einen gestuften Abschnitt 7c, der in einem Teil von ihrem angrenzenden Abschnitt 7b ausgebildet ist, der sich benachbart zum Kontaktabschnitt 7a befindet, welches Teil der oberen Spule 6 gegenüberliegt, und die obere Spule 6 besitzt einen gestuften Abschnitt 6c, der in einem Teil von ihrem angrenzenden Abschnitt 6b ausgebildet ist, der sich in der Nähe des Kontaktabschnitts 6a befindet, welches Teil der unteren Spule 7 gegenüberliegt.
Die gestuften Abschnitte 6c, 7c werden, da sie für diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung spezifische Strukturmerkmale darstellen, nachfolgend bezugnehmend auf 3 beschrieben.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei der die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in 2 sich im Zwischenraum zwischen dem Kommutator 4 und dem magnetischen Kern 2 überkreuzen.
Das vorstehende Ende der oberen Spule 6 beinhaltet den Kontaktabschnitt 6a, welcher direkt mit dem Steiger 4a des Kommutators 4 in Kontakt ist, und den angrenzenden Abschnitt 6b, welcher in der Nähe des Kontaktabschnitts 6a, aber außerhalb des Steigers 4a angeordnet ist. In ähnlicher Weise weist das vorstehende Ende der unteren Spule 7 den Kontaktabschnitt 7a, welcher direkt mit dem Steiger 4a des Kommutators 4 in Kontakt ist, und den angrenzenden Abschnitt 7b auf, welcher sich in der Nähe des Kontaktabschnitts 7a, aber außerhalb des Steigers 4a befindet.
Die gestuften Abschnitte 6c, 7c sind in Teilen der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b der oberen und unteren Spulen 6, 7 ausgebildet, wobei diese Teile einander gegenüberliegen.
Die obere Spule 6 und die untere Spule 7 sind vollständig mit Isolationsbeschichtungen, wie beispielsweise Email, beschichtet, aber die Isolationsbeschichtungen wurden in Abisolierungsabschnitten 6d, 7d an den distalen Enden der Spule entfernt, welche Spulenoberflächen aufweisen, die in Kontakt mit den Steigern 4a und den Kontaktflächen der oberen und unteren Spulen gebracht sind. Während im dargestellten Zustand lediglich der abisolierte Abschnitt 6d auf einer Oberseite der oberen Spule 6 und einer Oberseite der unteren Spule 7 in der Zeichnung in Erscheinung treten, sind die abisolierten Abschnitte ebenso bei den diesen Oberseiten gegenüberliegenden Unterseiten ausgebildet.
Die obere Spule 6 und die untere Spule besitzen wie gezeigt einen rechteckigen Querschnitt und besitzen im isolatorbeschichteten Zustand eine Höhe L₁ von 3,2 mm und eine Breite L₂ von 1,6 mm. Die abisolierten Abschnitte 6d, 7d sind durch Pressen mittels eines Schneidstempels mit einer Breite von 3,1 mm erzeugt. Daher besitzen die Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, eine Höhe L₃ von 3,1 mm und eine Breite L₄ von 1,6 mm. Weiter besitzen die Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, eine Länge L₅ von 7 mm, und Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b, bei denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, besitzen eine Länge L₆ von 2 mm. Diese Abmessungen hängen von dem für das Pressen verwendeten Schneidstempel ab, aber die Isolierungsbeschichtungen können beim Abisolierschritt über die gewünschten Bereich hinaus abisoliert sein. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das in diesem Fall auftretende Problem zu lösen. Vom Standpunkt der Verbindung zum Steiger 4a aus müssen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d lediglich in den Kontaktabschnitten 6a, 7a vorgesehen sein. In der vorliegenden Erfindung sind jedoch die abisolierten Abschnitte 6d, 7d nicht nur in den Kontaktabschnitten 6a, 7a, sondern auch in Teilen der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b vorgesehen, und zwar in einem Verhältnis zu den gestuften Abschnitten 6c, 7b , das später noch beschrieben wird.
In Bereichen der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b in der Nähe der abisolierten Abschnitte 6d, 7d sind die gestuften Abschnitte 6c, 7c an der Stelle ausgebildet, bei der die obere Spule 6 und die untere Spule 7 einander gegenüberliegen. Die gestuften Abschnitte 6c, 7c sind ebenfalls durch Pressen mittels eines Schneidstempels erzeugt. Demgemäß sind die abisolierten Abschnitte 6d, 7d und die gestuften Abschnitte 6c, 7c gleichzeitig durch Pressen erzeugt.
Die gestuften Abschnitte 6c, 7c haben eine Länge In von 6 mm und eine Tiefe L₈ von 0,1 mm in der dargestellten Ausführungsform. Daher besitzen die Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b, bei denen die gestuften Abschnitte 6c, 7c ausgebildet sind, eine Höhe L₉ von 3,1 mm, welche die gleiche ist wie die Höhe L₃ der Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind. Demgemäß haben die Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, die Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b, bei denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, und die Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b, bei denen die gestuften Abschnitte 6c, 7c ausgebildet sind, alle die gleiche Höhe von 3,1 mm.
Die obige Anordnung ist unter Berücksichtigung des elektrischen Widerstands der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 festgelegt.
Genauer gesagt sind die Kontaktabschnitte 6a, 7a beschnitten oder in Höhenrichtung reduziert, um die abisolierten Abschnitte 6d, 7d zu bilden, und deren elektrische Widerstandswerte sind gegenüber den Werten vor der Erzeugung der abisolierten Abschnitte 6d, 7d erhöht. Wenn die Höhe der abgestuften Abschnitte 6c, 7c geringer ist als die der abisolierten Abschnitte 6d, 7d würde der elektrische Widerstand der gestuften Abschnitte 6c, 7c erhöht werden und der elektrische Gesamtwiderstand der Spulen würde durch die Widerstandswerte der gestuften Abschnitte 6c, 7c dominiert werden. Dies bedeutet, daß die Auslegung der gesamten rotierenden elektrischen Maschine nochmals erfolgen müßte. Indem die Höhe der gestuften Abschnitte 6c, 7c so festgelegt ist, daß sie nicht geringer ist als die der abisolierten Abschnitte 6d, 7d, indem die Spulen 6, 7 zum Bilden der gestuften Abschnitte 6c, 7c nicht in größerem Umfang beschnitten sind, als die Spulen 6, 7 in den Kontaktabschnitten, zum Abisolieren der Isolierungsbeschichtungen zur Bildung der abisolierten Abschnitte 6d, 7d , beschnitten sind, so daß die Querschnittsfläche der Spulen in den gestuften Abschnitten 6c, 7c nicht geringer ist als in den Kontaktabschnitten 6a, 7a und Teile der oberen und unteren Spulen 6, 7, welche eine minimale Querschnittsfläche besitzen, durch die gestuften Abschnitte 6c, 7c vorgesehen sind. Somit ist sogar mit den in den Spulen ausgebildeten gestuften Abschnitten 6c, 7c keine Modifikation der Gestaltung der rotierenden elektrischen Maschine erforderlich.
Als Ergebnis der Erzeugung der gestuften Abschnitte 6c, 7c an der Stelle, bei der die angrenzenden Abschnitte 6b, 7b der oberen und unteren Spulen 6, 7, wie oben erläutert, einander gegenüberliegen, ist ein Isolierungsabstand zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 gewährleistet. In der dargestellten Ausführungsform wird, da der Isolierabstand im Vergleich zu dem Fall, bei dem keine gestuften Abschnitte ausgebildet sind, 0,2 mm oder mehr beträgt, ein Kurzschließen beider Spulen sicher verhindert, sogar wenn kein Isolierblatt zwischen den Spulen vorgesehen ist.
Die Stelle, an der die gestuften Abschnitte 6c, 7c ausgebildet sind, liegt 9 mm bis 15 mm entfernt von den Spitzen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7, und entspricht einem Gebiet A und einem Teil eines Gebietes B, welche mit unterbrochenen Linien in 2 eingekreist sind. Genauer gesagt stellt das Gebiet A ein Gebiet dar, bei dem die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in den abwechselnden Schlitzen einander in einer vertikal beabstandeten Beziehung in der Nähe des Steigers 4a überkreuzen. Der Grund für das Erzeugens der gestuften Abschnitte 6c, 7c in dem Gebiet A ist, daß die Spaltbreite zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 geringer ist als der im Gebiet B, bei dem die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in den angrenzenden Schlitzen einander überkreuzen. Weiter werden in einem Teil des Gebietes B, welches in der Nähe des Gebiets A liegt, die gestuften Abschnitte ebenfalls erzeugt, da dort die Spaltbreite verengt ist. Selbstverständlich können, wenn im Entwurfsstadium befürchtet wird, daß die oberen und unteren Spulen miteinander in einer Position in Kontakt kommen können, die näher am magnetischen Kern 2 als das Gebiet B liegt, die gestuften Abschnitte weiter ausgedehnt werden. Im Gegensatz dazu können, wenn die Spaltbreite zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 ausreichend groß ist, die gestuften Abschnitte auch lediglich im Gebiet A ausgebildet sein. Eine derartige Gestaltungswahl hängt auch von der Anzahl der Schlitze 2a ab. Wenn die Anzahl der Schlitze gering ist, ist es ausreichend, die gestuften Abschnitte im Gebiet A zu erzeugen, in dem die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in den abwechselnden Schlitzen einander in einer vertikal beabstandeten Beziehung überkreuzen. Mit zunehmender Anzahl der Schlitze ist nicht nur ein Erzeugen der gestuften Abschnitte im Gebiet A erforderlich, sondern diese müssen auch zum Gebiet B ausgedehnt werden. In jedem Fall müssen die gestuften Abschnitte im Gebiet A erzeugt werden, in dem die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in den abwechselnden Schlitzen einander in vertikal beabstandeter Beziehung überkreuzen.
Wie beim Stand der Technik besteht beim Schritt des Abisolierens und dem Schritt der Erzeugung des gestuften Abschnitts die Möglichkeit, daß die Isolierungsbeschichtungen über die gewünschten Bereiche hinaus übermäßig abisoliert werden. Jedoch ist, da sich dieser übermäßig abisolierte Bereich im Gebiet B oder sogar noch näher am magnetischen Kern 2 befindet, die Spaltbreite zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 in diesem abisolierten Bereich ausreichend groß und daher bleibt das übermäßige Abisolieren der Isolierbeschichtungen wirkungslos.
Mit der dargestellten Ausführungsform ist es, da die gestuften Abschnitte in Teilen der angrenzenden Abschnitte ausgebildet sind, welche sich in der Nähe der Kontaktabschnitte der oberen und unteren Spulen an der Stelle befinden, bei der die beiden Spulen einander gegenüberliegen, möglich, eine ausreichende Spaltbreite zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 zu gewährleisten und einen Defekt aufgrund eines Kurzschlusses zu vermeiden.
Ebenso wird ein Teil zur Verhinderung eines Kurzschlusses, wie beispielsweise ein Isolierblatt als Zwischenlage, welches bei der bekannten Technik erforderlich war, nicht mehr benötigt, und die Herstellproduktivität bei Läufern für rotierende elektrische Maschinen wird verbessert.
Infolgedessen können die Herstellungskosten auf ein niedriges Niveau als bei der bekannten Technik gesenkt werden.
Da weiter ein ausreichender Abstand von Spule zu Spule gewährleistet ist, kann sogar das Abisolieren, bei dem die Isolierbeschichtungen leicht über die bei der Auslegung gewünschten Positionen hinaus abisoliert werden, in praktischer Weise ausgeführt werden. Dies bedeutet, daß ein sehr genaues Abisolieren nicht notwendigerweise erforderlich ist.
Zusätzlich können, da der Abisolierschritt und der Schritt zur Erzeugung des gestuften Abschnitts durch Pressen im gleichen Schritt durchgeführt werden kann, die gestuften Abschnitte auch innerhalb einer Zeitspanne erzeugt werden, die für den herkömmlichen Abisolierschritt erforderlich war, und daher erhöht die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht die Anzahl der Arbeitsschritte. Wenn die abisolierten Abschnitte und die gestuften Abschnitte in der obigen Beschreibung gleichzeitig durch Pressen erzeugt werden, ist es auch möglich, die beiden Abschnitte nicht im gleichen Schritt zu erzeugen. Speziell können nach Erzeugen der abisolierten Abschnitte in einem einzigen Preßschritt die gestuften Abschnitte durch einen weiteren Preßschritt erzeugt werden. Alternativ können die gestuften Abschnitte durch Pressen erzeugt werden, nachdem der Abisolierschritt, mittels Eintauchen der Enden der isolatorbeschichteten Spulen in eine Abisolierlösung oder mittels Abkratzen der Isolierbeschichtungen an den Spulenenden, durchgeführt worden ist.
Weiter ist, auch wenn die isolatorbeschichteten Spulen in der Beschreibung einen rechteckigen Querschnitt besitzen, der Querschnitt nicht auf eine rechteckige Form begrenzt, und die vorliegende Erfindung ist auch auf Spulen anwendbar, die einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, ohne daß das zugrundeliegende Konzept der Erfindung geändert wird. In diesem Fall ist es jedoch beim Erzeugen der gestuften Abschnitte erforderlich, eine Schneidtiefe der gestuften Abschnitte unter Berücksichtigung der Querschnittsfläche der abisolierten Abschnitte auszulegen, da die Querschnittsfläche von Teilen von runden Spulen, die nach der Erzeugung der gestuften Abschnitte verbleibt, mit nichtlinearer Abhängigkeit von der Schneidtiefe variiert.
4 stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar und ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zustand zeigt, bei dem sich eine obere Spule 6 und eine untere Spule 7 im Zwischenraum zwischen dem Kommutator 4 und dem magnetischen Kern 2 überkreuzen.
In dieser Ausführungsform besitzen die obere Spule 6 und die untere Spule 7 eine voneinander abweichende Konfiguration. Genauer gesagt besitzt die untere Spule 7 die gleiche Konfiguration wie in der in der 3 gezeigten Ausführungsform, und besitzt ein vorstehendes Ende mit einem Kontaktabschnitt 7a, welcher direkt mit dem Steiger 4a des Kommutators 4 verbunden ist, und einen angrenzenden Abschnitt 7b, welcher sich in der Nähe des Kontaktabschnitts 7a, aber außerhalb des Steigers 4a befindet.
Ein gestufter Abschnitt 7c ist in einem Teil des angrenzenden Abschnitts 7b der unteren Spule 7 ausgebildet, wobei dieser Bereich der oberen Spule 6 gegenüberliegt. Eine Isolierungsbeschichtung der unteren Spule 7 wird durch Pressen in einem Abisolierungsabschnitt 7d an einem distalen Ende der Spule entfernt. Der gestufte Abschnitt 7c befindet sich in einem Teil des angrenzenden Abschnitt 7b in der Nähe des Abisolierungsabschnitts 7d, bei dem die obere Spule 6 und die untere Spule 7 einander gegenüberliegen. Der gestufte Abschnitt 7c wird ebenfalls durch Pressen mittels eines Schneidstempels erzeugt. Demgemäß werden der Abisolierungsabschnitt 7d und der gestufte Abschnitt 7c gleichzeitig durch Pressen erzeugt. Die Abmessungen des Abisolierungsabschnitt 7d und des gestuften Abschnitts 7c sind die gleichen wie bei der Ausführungsform von 3.
Andererseits bildet die obere Spule 6 lediglich einen Abisolierungsabschnitt 6d mit einer Länge L₁₀ von 15 mm. Die anderen Abmessungen L₁, L₂, L₃, L₄ sind die gleichen wie bei der Ausführungsform von 3. Demgemäß besitzt die obere Spule 6 gleichmäßige, die äußere Konfiguration festlegende Abmessungen und die gleiche Querschnittsfläche über ein Gebiet vom Kontaktabschnitt 6a zum angrenzenden Abschnitt 6b.
Als Ergebnis des Erzeugens des gestuften Abschnitts 7c an der Stelle, bei der die angrenzenden Abschnitte 6b, 7b der oberen und unteren Spulen 6, 7 einander wie oben erläutert gegenüberliegen, ist ein Isolierabstand zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 gewährleistet. In dieser Ausführungsform wird, da der Isolierabstand verglichen mit dem Fall, bei dem keine gestuften Abschnitte erzeugt sind, 0,15 mm oder mehr beträgt, ein Kurzschluß der beiden Spulen sicher verhindert, sogar wenn kein Isolierblatt zwischen den Spulen vorgesehen ist.
Die Stelle, bei der der gestufte Abschnitt 7c ausgebildet ist, liegt 9 mm bis 15 mm entfernt von der Spitze der unteren Spule 7 und entspricht einem Gebiet A, das mit unterbrochener Linie in 2 eingekreist ist. Genauer gesagt stellt das Gebiet A ein Gebiet dar, in dem die obere Spule und die untere Spule 7 in den abwechselnden Schlitzen einander in vertikal beabstandeter Beziehung in der Nähe des Steigers 4a überkreuzen. Der Grund für das Erzeugen des gestuften Abschnitts 7c im Gebiet A ist, daß die Spaltbreite zwischen den oberen und unteren Spulen geringer ist als in einem mit einer unterbrochenen Linie eingekreisten Gebiet B, in dem die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in den aneinandergrenzenden Schlitzen einander überkreuzen. Selbstverständlich kann, wenn in der Entwicklungsphase befürchtet wird, daß die oberen und unteren Spulen miteinander ebenso im Gebiet B in Kontakt kommen könnten, der gestufte Abschnitt auch in das Gebiet B ausgedehnt werden.
Diese Ausführungsform ist zur Anwendung auf beispielsweise isolierungsbeschichtete Spulen mit kreisförmigem Querschnitt geeignet. Speziell werden die oberen und unteren Spulen nach ihrem Einfügen in die Schlitze des magnetischen Kerns in entgegengesetzte Richtungen gebogen oder verdreht, und in Abhängigkeit von der Spulenform ist ein Anordnen der gestuften Abschnitte der oberen und unteren Spulen in einander gegenüberliegender Beziehung schwierig, wenn diese verdreht sind. Diese Ausführungsform ist zur Anwendung in einem derartigen Fall geeignet.
Mit dieser Ausführungsform ist es, da der gestufte Abschnitt in einem Teil des angrenzenden, zum Kontaktabschnitt benachbarten Abschnitt der unteren Spule an der Stelle ausgebildet ist, an welcher die unteren und oberen Spulen einander gegenüberliegen, möglich, einen ausreichenden Spaltabstand zwischen den oberen und unteren Spulen zu gewährleisten und einen Defekt aufgrund eines Kurzschlusses zu verhindern.
Ebenso wird ein Teil zur Verhinderung eines Kurzschlusses, wie beispielsweise ein Isolierblatt als Zwischenlage, welches bei der bekannten Technik nötig war, nicht mehr benötigt, und die Herstellproduktivität bei Läufern für rotierende elektrische Maschinen wird verbessert.
Demzufolge können die Herstellungskosten auf ein niedrigeres Niveau als bei der bekannten Technik verringert werden.
Da weiter ein ausreichender Abstand von Spule zu Spule gewährleistet ist, kann sogar das Abisolieren, bei dem die Isolierungsbeschichtungen leicht über die bei der Auslegung gewünschten Positionen hinaus übermäßig entfernt werden, in praktischer Weise ausgeführt werden. Dies bedeutet, daß ein sehr genaues Abisolieren nicht notwendigerweise erforderlich ist.
Auch wenn in der obigen Beschreibung der Abisolierungsabschnitt und der gestufte Abschnitt gleichzeitig durch Pressen erzeugt werden, können die beiden Abschnitte auch in voneinander getrennten Schritten erzeugt werden. Speziell kann nach Erzeugen des Abisolierungsabschnitt durch einen einzigen Preßschritt der gestufte Abschnitt durch einen weiteren Preßschritt erzeugt werden. Alternativ kann der gestufte Abschnitt durch Pressen erzeugt werden, nachdem das Abisolieren durch Eintauchen des Endes der isolatorbeschichteten Spule in einer Abisolierlösung durchgeführt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Läufer für rotierende elektrische Maschinen mit verbesserter Effizienz hergestellt werden.

Claims

Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, aufweisend: einen magnetischen Kern (2), der auf einer Welle (1) befestigt ist und eine Mehrzahl von in dessen Außenumfang ausgebildeten Schlitzen (2a) besitzt; eine Mehrzahl von mit Isolierung beschichteten Spulen (3), die in vielfachen Lagen in die Schlitze (2a) des magnetischen Kerns (2) hineingewickelt sind; und einen Kommutator (4), der auf der Welle (1) befestigt ist und mit Leitern (4b) versehen ist, die Steiger (4a) zur Verbindung mit den mit Isolierung beschichteten Spulen (3) beinhalten, wobei Endabschnitte der mit Isolierung beschichteten Spulen zumindest Kontaktabschnitte (6a, 7a), bei denen die Isolierbeschichtung entfernt ist und die mit den Steigern (4a) verbunden sind, und angrenzende Abschnitte (6b, 7b) beinhalten, die in der Nähe der Kontaktabschnitte (6a, 7a), aber außerhalb der Steiger (4a) liegen, und wobei ein gestufter Abschnitt (6c, 7c) in zumindest einem von den Abschnitten, dem angrenzenden Abschnitt (6b) einer oberen Spule (6) und dem angrenzenden Abschnitt (7b) einer unteren Spule (7) von den mit Isolierung beschichteten, in vielfachen Schichten gewickelten Spulen (3) ausgebildet ist, und zwar an einer Stelle, bei der die obere Spule (6) und die untere Spule (7) einander kreuzend gegenüberliegen.
Läufer für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, bei welchem der gestufte Abschnitt (6c, 7c) sowohl in dem angrenzenden Abschnitt (6b) der oberen Spule (6) als auch in dem angrenzenden Abschnitt (7b) der unteren Spule (7) ausgebildet ist, und zwar an der Stelle, an der die obere Spule (6) und die untere Spule (7) einander gegenüberliegen.
Läufer für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, bei welchem die Querschnittsfläche der Spule (6, 7) im gestuften Abschnitt (6c, 7c) nicht geringer ist als im Kontaktabschnitt (6a, 7a).