DE60020195T2

DE60020195T2 - Stator für Rotierende Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE60020195T2
Application number: DE60020195T
Authority: DE
Inventors: Masaru 4-1 Ozawa; Takeo 4-1 Fukuda
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2020-08-26
Also published as: JP4149096B2; EP1079501A3; EP1079501A2; JP2001069706A; DE60020195D1; US6525437B1; EP1079501B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator einer rotierenden elektrischen Maschine, wo eine zylinderförmige Statorwicklung innerhalb eines zylinderförmigen Statorkerns, der keine Schlitze aufweist, eingeschlossen ist, und insbesondere eine effiziente Technik zum Verbessern der Wärmeableitung des Stators sowie eine effiziente Technik zum Schutz eines Endabschnitts der Statorwicklung vor Beschädigung aufgrund von Spannungskonzentration.
Beschreibung der verwandten Technik
Bisher ist als effiziente Technik zum Verbessern der Wärmeableitung eines Stators ein Stator einer elektrischen rotierenden Maschine bekannt, wie er in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung, Nr. Sho 53-54705 offenbart ist.
Dieser Stator hat eine Konstruktion, wo ein Wärme leitendes Element zwischen ein Gehäuse (Joch) und eine Statorwicklung (Wicklung) eingesetzt ist. Durch engen Kontakt nicht nur zwischen dem Statorkern und der Statorwicklung, sondern auch über den gesamten Bereich zwischen dem Gehäuse und der Statorwicklung wird die Wärmeableitung signifikant verbessert.
Dieser Stator ist jedoch ein solcher, der so genannte Schlitze aufweist, und während das Wärme leitende Material zwischen das Gehäuse und die Statorwicklung eingesetzt wird, wird das Wärme leitende Material nicht zwischen die Statorwicklung und den Statorkern eingesetzt. Dies ergibt eine Konstruktion, wo sich die Temperaturverteilung entlang der Umfangsrichtung des Stators verändert.
Wenn demzufolge während des Betriebs eine Verformung aufgrund der Erwärmung auftritt, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Gehäuse und die Statorwicklung, die über das Wärme leitende Element in engem Kontakt stehen, getrennt werden, was zu einem Abfall der Wärmeableitung führt.
Andererseits ist bei einem herkömmlichen Stator in dem Fall, wo eine zylindrische Statorwicklung innerhalb eines zylindrischen Statorkerns, der keine Schlitze aufweist, aufgenommen ist, um die Isolation zwischen dem Statorkern und der Statorwicklung sicherzustellen, ein Isolierpapier (z.B. ein von Dupont hergestelltes Nomex-Blatt) zwischen den Statorkern und die Statorwicklung eingesetzt.
Während jedoch diese Isolationsschicht eine ausreichende Isolierung hat, fehlt es an thermischer Leitfähigkeit und Flexibilität, so dass es nicht möglich ist, einen engen Kontakt zwischen dem Statorkern und der Statorwicklung beizubehalten. Daher kommt es an der Grenze zu einem Luftraum, der die Wärmeableitung beeinträchtigt.
Darüber hinaus wird der schlitzlose Stator allgemein dadurch gebildet, dass die Statorwicklung in den keine Schlitze aufweisenden Statorkern eingesetzt wird und dann ein Dorn in die Statorwicklung eingesetzt wird. Wenn diese dann in einem zusammengehaltenen Zustand sind, Imprägnieren und Härten eines Harzes.
Wenn sich jedoch während der Wärmeaushärtung der Dom thermisch ausdehnt, wird der Endabschnitt der Statorwicklung gegen den Statorkern-Randabschnitt (den Schnittkanten-Linienabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche und der Endfläche) gepresst, so dass eine Spannung an dem Abschnitt konzentriert wird, der gegen den Randabschnitt drückt. Daher gibt es einen Fall, wo die Statorwicklung beschädigt wird und die Isolationsschicht verloren geht, was zu einem Kurzschluss führt.
Die JP52057906 A offenbart einen Stator einer rotierenden elektrischen Maschine, umfassend einen zylindrischen Statorkern, der keine Schlitze aufweist, eine zylindrische Statorwicklung, die innerhalb des Statorkerns aufgenommen ist, sowie eine Schicht, die zwischen den Statorkern und die Statorwicklung eingesetzt ist.
Die CA 932013 A offenbart eine elektrische Maschine, die eine Wärme ableitende Schicht enthält, die aus Gummi mit flexiblen Eigenschaften hergestellt und zwischen einen Statorkern und eine Statorwicklung eingesetzt ist.
Die JP 56145605 offenbart ein Harz mit einem Füllmittel (Bornitridpartikel), das eine gute thermische Leitfähigkeit hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die obige Situation, mit der Aufgabe, die Wärmeableitung des Stators zu verbessern und den Endabschnitt der Statorwicklung vor Beschädigung aufgrund von Spannungskonzentration zu schützen.
Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Stator einer rotierenden elektrischen Maschine vor, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Der Stator einer rotierenden elektrischen Maschine umfasst einen zylindrischen Statorkern, der kleine Schlitze aufweist, eine zylindrische Statorwicklung, die innerhalb des zylindrischen Statorkerns aufgenommen ist, sowie eine Wärmeableitungsschicht, die zwischen den Statorkern und die Statorwicklung eingesetzt ist.
Da mit dieser Konstruktion die Wärmeableitungsschicht zwischen den Statorkern, der kleine Schlitze aufweist, und die Statorwicklung eingesetzt ist, können Schwankungen in der Temperaturverteilung entlang der Umfangsrichtung des Stators während des Betriebs unterdrückt werden. Daher kann der enge Kontaktzustand zwischen dem Statorkern und der Statorwicklung zuverlässiger beibehalten werden, und kann die in der Statorwicklung erzeugte Wärme über die Wärmeableitungsschicht effizient übertragen werden, um hierdurch die Wärmeableitung zu verbessern.
Mit dieser Konstruktion kann in dem Fall, wo die Wärmeableitungsschicht ein Füllmittel mit guter thermischer Leitfähigkeit enthält, die Wärmeableitung verbessert werden, ohne einen Abfall der Festigkeit oder der Isolationseigenschaften zu bewirken. Darüber hinaus kann mit der obigen Konstruktion in dem Fall, wo die Wärmeableitungsschicht aus einem gummiartigen Material mit flexiblen Eigenschaften hergestellt ist, das durch Druck verformbar ist, eine Oberfläche davon in engen Kontakt mit der Statorwicklung gebracht werden, um die Unregelmäßigkeiten davon zu replizieren, während die Außenoberfläche eng mit dem Statorkern in Kontakt gebracht werden kann. Daher kann die Wärmeableitung weiter verbessert werden, während die Isolationseigenschaften beibehalten werden.
Die Wärmeableitungsschicht mit den obigen Eigenschaften ist eine solche, die durch Vermischen eines Matrixharzes mit einem Wärme leitenden Füllmittel erhalten werden kann. Darüber hinaus kann für das Matrixharz ein Naturgummi oder ein Synthetikgummi, wie etwa Butadiengummi, Nitorolgummi, Butylgummi, Silikongummi, Fluorgummi oder Acrylgummi angewendet werden.
Darüber hinaus kann für das Wärme leitende Füllmittel Bornitrid, Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid verwendet werden.
Insbesondere in einem Fall, wo eine Silikongummischicht für die Wärme ableitende Schicht verwendet wird, wird aufgrund der elastischen Verformung derselben eine Oberfläche in engen Kontakt mit der Statorwicklung gebracht, um die Unregelmäßigkeiten davon zu replizieren, und die andere Oberfläche wird eng mit dem Statorkern in Kontakt gebracht. Daher wird die Wärmeableitung noch weiter verbessert. Ferner ist eine Silikongummischicht auch aus dem Punkt geeignet, dass sie eine exzellente thermische Toleranz hat, auch wenn sie unter der Wärme erzeugenden Statorwicklung eine hohe Temperatur bekommt, und aus dem Punkt, keine schädlichen Gase zu erzeugen, da sie keinen Halogene oder dergleichen enthält.
Darüber hinaus ist für das Wärme leitende Füllmittel Bornitrid, das eine hohe thermische Leitfähigkeit und exzellente elektrische Isolationseigenschaften, chemische Stabilität und Fülleigenschaften hat und für elektrische Isolationszwecke und als Wärme ableitendes Füllmittel verwendet wird, ideal.
Eine Wärme ableitende Silikonschicht mit einer solchen Konstruktion wird zur Verwendung in der Transistorwärmeableitung und dergleichen vermarktet. Zum Beispiel ist es möglich, ein von Shin-Etsu Chemical Co. Ltd. hergestellte Wärme ableitende Silikongummischicht (Typ TC-BG) oder eine von Denka hergestellte Wärme ableitende Schicht (Typ BFG) anzuwenden.
Ferner wird bei irgendeiner der obigen Konstruktionen eine Schutzschicht zwischen dem Endabschnitt des Statorkerns und dem Endabschnitt der Statorwicklung eingesetzt, wobei der Endabschnitt der Statorwicklung durch die Schutzschicht verstärkt wird. Daher kann auch dann, wenn in einem Teil des Stators eine Spannungskonzentration auftritt, die Statorwicklung vor einer Beschädigung effizient geschützt werden.
KURZBESCHREIBBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Längsschnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine, die eine Ausführung eines Stators gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist eine Perspektivansicht mit Darstellung eines Zustands, wo ein bandförmiger Körper aus einer Mehrzahl von Spulensegmenten gebildet wird.
3 ist eine Perspektivansicht mit Darstellung einer Statorwicklung, die durch zylinderförmiges Wickeln des bandförmigen Körpers, der die Mehrzahl von Spulensegmenten enthält, gebildet ist.
4 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Zustands, wo die Statorwicklung in einer Alkohollösungsmittel eingetaucht wird, in das BN-Partikel gemischt worden sind.
5 ist eine Perspektivansicht mit Darstellung eines Zustands, wo eine Silikongummischicht um eine Statorwicklung herumgewickelt wird.
6 ist eine Perspektivansicht mit Darstellung eines Zustands, wo ferner eine Nomexschicht um Außenumfangsendabschnitte der Statorwicklung herumgewickelt wird, die mit der Silikongummischicht umwickelt ist.
7 ist eine Perspektivansicht mit Darstellung eines Zustands, wo die Statorwicklung in die Innenseite eines Statorkerns geteilter Konstruktion eingesetzt wird.
8 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Zustands, wo der Statorkern und die Statorwicklung in einen Lacktank eingetaucht werden, während sie zusammengehalten werden.
9 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Zustands, wo ein Dorn in den Innenumfang der Statorwicklung eingesetzt wird, die in den Statorkern eingesetzt worden ist.
10 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Zustands, wo Lack warmgehärtet wird, wobei der Statorkern, die Statorwicklung und der Statordorn einstückig zusammengehalten werden.
11 ist eine vergrößerte Ansicht der Hauptteile von 10.
12 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Zustands, wo nach der Lackhärtung der Dom herausgezogen wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Das unten Stehende ist eine Beschreibung von Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen.
1 zeigt eine rotierende elektrische Maschine 3, die einen schlitzlosen Stator 1 enthält. Diese rotierende elektrische Maschine 3 ist zur Verwendung in einer schnell drehenden rotierenden elektrischen Maschine geeignet, die z.B. mit mehreren kW bis mehreren 10 kW und bei Drehzahlen oberhalb mehreren 10 000 UpM verwendet wird.
Bei der rotierenden elektrischen Maschine 3 ist die Außenform aus einem Gehäuse 5 gebildet, und ein Rotor 7 ist über Lager (nicht gezeigt) entlang einer Mittelachse des Gehäuses 5 drehbar angeordnet.
Eine Ölpassage 6, die einen Teil eines Ölkreislaufs 4 darstellt, ist in dem Gehäuse 5 ausgebildet.
Schmieröl wird der Ölpassage 6 von einer Zufuhrquelle 8 zugeführt, und mittels dieses Schmieröls erfolgt gleichzeitig eine Schmierung der Lager und eine Kühlung des schlitzlosen Stators 1.
Hierbei erfolgt die Kühlung des schlitzlosen Stators 1 aufeinander folgend von dem Innenumfang zum Außenumfang hin, wie in 1 mit dem Pfeil gezeigt.
Ein Permanentmagnet, der als Magnetfelderzeugungsvorrichtung dient, ist in den Rotor 7 eingebaut.
Der Permanentmagnet ist so konstruiert, dass p (wobei p eine gerade Zahl von zwei oder mehr ist) Magnetpole zum Erzeugen eines magnetischen Flusses in der radialen Richtung an der Außenoberfläche des Rotors 7 ausgebildet sind.
Für den Permanentmagnet ist ein Seltene-Erde-Magnet, wie etwa ein Sm-Co, Nd-Fe-B gesinterter Magnet geeignet.
Der schlitzlose Stator ist um den Rotor 7 herum angeordnet, wobei er über ein Innenrohr (aus der Figur weggelassen) einen kleinen Spalt 11 bildet.
Dieses Innenrohr dient zur Aufnahme von Schmieröl, das an der Innenumfangsseite des schlitzlosen Stators 1 fließt (in 1 mit dem Pfeil gezeigt), und ist z.B. aus Zirkoniumoxidkeramik hergestellt.
Der schlitzlose Stator 1 ist ein solcher, der zum Sichern einer Statorwicklung 15 nicht mit Schlitzen ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist der schlitzlose Stator 1 so aufgebaut, dass die Statorwicklung 15 an der Seite des Rotors 7 und ein Statorkern 17 an der Seite des Gehäuses 5 angeordnet ist. Die Statorwicklung 15, dessen Außendurchmesser im natürlichen Zustand größer ist als der Innendurchmesser des Statorkerns 17, ist mit einem elastisch kontrahierten Durchmesser innerhalb des Statorkerns 17 angeordnet.
Der Statorkern 17 hat die Form eines hohlen Zylinderkörpers mit einer Zylinderoberfläche, die an der Innenumfangsfläche nicht mit Schlitzen ausgebildet ist, und ist an dem Gehäuse 5 an entgegengesetzten Endabschnitten gesichert, so dass die Ölpassage 6 für den Durchtritt von Schmieröl (in 1 mit dem Pfeil gezeigt) zwischen seinem Außenumfang und dem Innenumfang des Gehäuses 5 ausgebildet ist.
Ferner ist, wie in 7 gezeigt, der Statorkern 17 aus zwei Teilkernen 17 aufgebaut, die über den Umfang gleichmäßig verteilt sind. Jedoch kann dieser aus einer Mehrzahl ringförmiger Elektrostahlplatten aufgebaut sein, die in der Dickenrichtung aufeinander geschichtet sind.
Die Statorwicklung 15 hat die Form eines Hohlzylinders, mit einem Außendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser des Statorkerns 17, und ist mittels einer Isolationslage 19 derart gesichert, dass die Innenumfangsfläche des Statorkerns 17 zu der Außenumfangsfläche der Statorwicklung 15 weist.
Das heißt, die Statorwicklung 15 wird innerhalb des Statorkerns 17 in einem radial einwärts komprimierten Zustand montiert und wird somit an dem Innenumfang des Statorkerns 17 mit einer Federkraft mechanisch gesichert, die einen Druck ausübt, um sie in der normalen Richtung (radialen Auswärtsrichtung) auszudehnen.
Die Isolationslage 19 ist eine laminierte Struktur, umfassend eine Wärmeableitungsschicht, die angeordnet ist, um die Gesamtoberfläche und die Gesamtlänge der Statorwicklung 15 abzudecken, sowie eine Schutzschicht, die über der Wärmeableitungsschicht nur an den entgegengesetzten Enden der Statorwicklung 15 angeordnet ist, um den Gesamtumfang der Wärmeableitungsschicht abzudecken.
Die Wärmeableitungsschicht umfasst ein gummiartiges Material, das mit einem Glasgewebe oder Polyestermaschengewebe oder dergleichen verstärkt ist und eine flexible Eigenschaft hat, so dass sie unter Druck verformbar ist, und enthält ein Füllmittel mit Wärme leitenden Eigenschaften.
Das heißt, da die Wärme ableitende Schicht mit einem Glasgewebe oder einem Polyestermaschengewebe verstärkt ist, ist die Reißfestigkeit exzellent. Daher wird in dem Fall, wo diese zwischen die Innenumfangsfläche des Statorkerns 17 und der Außenumfangsfläche der Statorwicklung 15 eingesetzt ist, die Statorwicklung 15 einer Kraft ausgesetzt, um die Statorwicklung 15 in der normalen Richtung (radialen Auswärtsrichtug) zusammen zu drücken und auszudehnen, die ungewünschte Situation nicht auf, wo ein Reißen oder dergleichen auftritt, so dass die Isolationseigenschaften beeinträchtigt werden.
Weil darüber hinaus die Wärme ableitende Schicht aus einem gummiartigen Material mit Flexibilität ausgebildet ist, so dass sie durch Pressen verformbar ist, ist es möglich, einen engen Kontakt zwischen der Innenumfangsfläche des Statorkerns 17 und der Außenumfangsfläche der Statorwicklung 15 herzustellen.
Daher kann der enge Kontakt beibehalten werden, und aufgrund der Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit des gummiartigen Materials durch Einbau eines Füllmittels mit guter thermischer Leitfähigkeit kann die Wärmeableitung verbessert werden, während die Isolationseigenschaften beibehalten werden.
Für eine Wärme ableitende Schicht mit solchen physikalischen Eigenschaften ist eine Silikongummischicht geeignet, wobei in dem Silikongummi Bornitridpulver verteilt ist, das gute Wärmeleiteigenschaften aufweist.
Der Grund hierfür ist, dass, da die Silikongummischicht elastisch ist, eine Oberfläche in engen Kontakt zum Replizieren der Unregelmäßigkeiten der Statorwicklung 15 steht, während die andere Oberfläche in engem Kontakt mit dem Statorkern 17 steht. Die Schutzschicht muss exzellente mechanische Eigenschaften, Isolationseigenschaften, Wärmetoleranz und Lackbeständigkeit aufweisen, und z.B. ist eine Nomex-Schicht Typ 410, hergestellt von Dupont, geeignet.
Es folgt eine Beschreibung anhand 2 bis 12 einer Ausführung eines Herstellungsverfahrens für den schlitzlosen Stator 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mit der folgenden Ausführung wird die Beschreibung für den Fall angegeben, wo eine Silikongummischicht 19a, deren thermische Leitfähigkeit auf 3,8 W/m · k gelegt ist, für die Wärme ableitende Schicht verwendet wird, und eine Nomex-Schicht 19b für die Schutzschicht verwendet wird.
Zuerst wird eine hohlzylinderförmige Statorwicklung 15 gebildet, indem eine Mehrzahl angenähert rhombenförmiger Spulensegmente 23a, 23b und 23c miteinander kombiniert wird.
Die Spulensegmente 23a, 23b und 23c werden gebildet durch Formen von Windungen durch Wickeln eines Drahtbündels 25 aus einer Vielzahl feiner Drähte, die aus zusammengebündelten Leitern zusammengesetzt sind, durch eine Windung in einer angenäherten Rhombenform, dann Wickeln und Anordnen einer Mehrzahl von Windungen, so dass die Windungen aufeinander folgend kontinuierlich verschoben werden, so dass sie in der Richtung eine Diagonale A1 der Rhombenform (siehe 2) einander benachbart sind.
Dann wird, nach sequentiellem Verschieben und Überlappen der Spulensegmente 23a, 23b und 23c in der Richtung der diagonalen Linie A1 zur Bildung eines bandförmigen Körpers 27, der bandförmige Körper 27 zu einer hohlzylindrischen Form aufgerollt, um hierdurch die hohlzylinderförmige Statorwicklung 15 zu ergeben (siehe 3).
Danach wird die Statorwicklung 15 in ein Alkohollösungsmittel 16 eingetaucht, in das BN-Partikel 18 eingemischt worden sind, so dass die BN-Partikel 18 von der Oberfläche der Statorwicklung 15 in das Innere gefüllt werden (siehe 4).
Danach wird die Statorwicklung 15 aus dem Alkohohllösungsmittel 16 herausgezogen und luftgetrocknet, um den flüchtigen Alkohol zu verdunsten.
Als nächstes wird die Silikongummischicht 19a um den Außenumfang der Statorwicklung 15 über den Gesamtumfang und die Gesamtlänge herumgewickelt (siehe 5).
Dann wird die Nomex-Schicht 19b wiederholt, um die entgegengesetzten Außenumfangsendabschnitte der Statorwicklung 15 herumgewickelt, die mit der Silikongummischicht 19a umwickelt worden sind (siehe 6).
Danach wird die Statorwicklung 15, die mit der Silikongummischicht 19a und der Nomex-Schicht 19b umwickelt ist, in den Statorkern 17 hineinmontiert (siehe 7).
Dieser Montagevorgang wird ausgeführt, indem zuerst die zwei Teilkerne 17a gegenüberliegend angeordnet werden, so dass ihre Innenumfangsflächen mit einem konstanten Spalt in der vertikalen Richtung aufeinander zu weisen. Dann montieren der Statorwicklung 15 auf der Innenumfangsfläche des Teilkerns 17, der an der Unterseite angeordnet ist, unter Verwendung einer stangenförmigen Lehre M, und Zusammenbringen dieses Teilkerns 17 und des an der Oberseite angeordneten Teilkerns 17, um hier durch die Teilkerne 17 zu einer zylindrischen Form zusammenzubauen.
Durch diese Maßnahme wird die Statorwicklung 15 innerhalb des Statorkerns 17 in einem radial einwärts komprimierten Zustand montiert.
Da hierbei die Statorwicklung 15 als Feder fungiert, welche auf die Innenseite des Statorkerns 17 drückt, um sich in der normalen Richtung (radialen Auswärtsrichtung) auszudehnen, wird hierbei die Statorwicklung 15 durch die Federkraft an dem Innenumfang des Statorkerns 17 mechanisch gesichert.
Weil darüber hinaus die Silikongummischicht 19a eine inhärente Elastizität hat, wird die vorgenannte Federkraft weiter verstärkt, so dass die Statorwicklung 15 noch stabiler innerhalb des Statorkerns 17 gesichert wird.
Ferner steht, mit der Silikongummischicht 19a aufgrund deren elastischer Verformung, eine Oberfläche in engem Kontakt zur Replikation der Außenumfangsunregelmäßigkeiten der Statorwicklung 15, und die andere Oberfläche steht in engem Kontakt mit dem Innenumfang des Statorkerns 17. Daher wird die Wärmeableitung während des Betriebs merklich verbessert.
Danach werden der Statorkern 17 und die Statorwicklung 15 einstückig zusammengehalten und in einen Lackimprägniertank 31 eingetaucht (siehe 8). Anschließend werden diese alle in eine Vakuumkammer (in der Figur nicht gezeigt) gelegt und einer Vakuumimprägnierung unterzogen.
Da hierbei die Außenumfangsfläche der Statorwicklung 15 und die Innenumfangsfläche des Statorkerns 17 in engem Kontakt mit der Silikongummischicht 19a stehen, erfolgt praktisch keine Imprägnierung mit Lack.
Dann werden, nach dem Imprägnieren von Lack in die Statorwicklung 15, der Statorkern 17 und die Statorwicklung 15 aus dem Lackimprägniertank 31 im zusammengehaltenen Zustand herausgezogen.
Danach wird ein fluoroplastischer Dom 33 in den Innenumfang der Statorwicklung 15 eingesetzt (siehe 9), und der Statorkern 17, die Statorwicklung 15 und der Dorn 33 werden alle erhitzt, während die einstückig zusammengehalten werden, um hierdurch den Lack warmzuhärten (siehe 10).
Während dieser Wärmeaushärtung dehnt sich der Dorn 33 thermisch aus, so dass der Durchmesser zunimmt. Daher kontaktiert der Außenumfang des Dorns 33 den Innenumfang der Statorwicklung 15 und drückt ferner die Statorwicklung 15 gegen die Seite des Statorkerns 17.
Da hierbei die Silikongummischicht 19a und die Nomex-Schicht 19b als zwei Lagen zwischen dem Endbschnitt der Statorwicklung 15 und dem Endabschnitt des Statorkerns 17 eingesetzt sind, wird der Endabschnitt der Statorwicklung 15 verstärkt und wird vor Beschädigung aufgrund externer Belastung effizient geschützt (siehe 11).
Demzufolge werden während der thermischen Ausdehnung des Dorns 33 Kurzschlüsse der Statorwicklung 15 aufgrund einer Beschädigung der Statorwicklung 15 und Verlust der Isolation vermieden, auch wenn eine Spannungskonzentration mit Druck auf den Endabschnitt des Statorkerns 17 durch den Randabschnitt der Statorwicklung 15 auftritt.
Nach Aushärtung des Lacks und Herausziehen des Dorns 33 ist dann der schlitzlose Stator 1 fertig (siehe 12).
Hier sind in der vorliegenden Ausführung die Wärme ableitende Schicht und die Schutzschicht separate Körper, wobei diese aber auch ein Körper sein können. In diesem Fall wird der Endabschnitt der Wärme ableitende Schicht umgeschlagen, und dieser umgeschlagene Abschnitt bildet die Schutzschicht.
Zur genaueren Erläuterung wird eine Silikongummischicht 19a, die breiter ist als die volle Länge der Statorwicklung 15, um die Statorwicklung 15 herumgewickelt, und die überstehenden Abschnitte der Silikongummischicht 19a, die von den entgegengesetzten Enden der Statorwicklung 5 vorstehen, werden zurückgebogen, so dass die Innenoberfläche die Außenoberfläche wird. Im Ergebnis ist die Silikongummischicht 19a so konfiguriert, dass sie als zwei Lagen an den entgegengesetzten Endabschnitten der Statorwicklung 15 umgefaltet ist.
Mit der obigen Ausführung wird die zylinderförmige Statorwicklung 15 gebildet, indem die angenähert rhombenförmigen mehreren Spulensegmente 23a, 23b und 23c miteinander kombiniert werden. Jedoch kann diese natürlich auch durch irgendein anderes Verfahren gebildet werden.
Wie aus der obigen Beschreibung klar wird, werden mit der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte erhalten.

a) Mit dem ersten Aspekt der Erfindung können, durch Einsetzen der Wärme ableitenden Schicht zwischen den keine Schlitze aufweisenden Statorkern der Statorwicklung, Schwankungen in der Temperaturverteilung entlang der Umfangsrichtung des Stators während des Betriebs unterdrückt werden. Daher wird der enge Kontaktzustand zwischen dem Statorkern und der Statorwicklung zuverlässiger eingehalten. Darüber hinaus kann die in der Statorwicklung erzeugte Wärme effizient über die Wärme ableitende Schicht übertragen werden. Daher wird die Wärmeableitung weiter verbessert.
b) Mit dem zweiten Aspekt der Erfindung kann, da die Wärme ableitende Schicht ein Füllmittel mit guter thermischer Leitfähigkeit enthält, die Wärmeableitung verbessert werden, ohne einen Abfall der Festigkeit oder der Isolationseigenschften hervorzurufen.
c) Mit dem dritten Aspekt der Erfindung kann, durch Verwenden einer aus gummiartigem Material hergestellten Schicht mit flexiblen Eigenschaften für die Wärme ableitende Schicht, die durch Druck verformbar ist, eine Oberfläche davon in engen Kontakt mit der Statorwicklung gebracht werden, um Unregelmäßigkeiten davon zu replizieren, während die andere Oberfläche in engen Kontakt mit dem Statorkern gebracht werden kann. Daher kann die Wärmeableitung weiter verbessert werden, während die Isolationseigenschaften beibehalten werden.
d) Mit dem vierten Aspekt der Erfindung tritt, durch Verwenden einer Gummischicht, die mit einem Verstärkungsmaterial wie etwa Glasgewebe oder Polyestermaschengewebe verstärkt ist, als die Wärme ableitende Schicht, auch während des Zusammenbaus des Statorkerns und der Statorwicklung eine Kraft auf, um die Statorwicklung in der normalen Richtung zu drücken und auszudehnen, wobei die ungewünschte Situation nicht auftritt, wo ein Riss oder dergleichen auftritt, so dass die Isolationseigenschaften beeinträchtigt werden.
e) Mit dem fünften Aspekt der Erfindung wird, durch weiteres Einsetzen einer Schutzschicht zwischen den Endabschnitt des Statorkerns und den Endabschnitt der Statorwicklung, der Endabschnitt der Statorwicklung durch die Schutzschicht verstärkt. Auch wenn daher eine Spannungskonzentration an diesem Endabschnitt auftritt, kann effizient verhindert werden, dass die Statorrwicklung beschädigt wird, so dass gute Isolationseigenschaften erhalten bleiben können.

Um die Wärmeableitung eines Stators zu verbessern und die Endabschnitte der Statorwicklung vor Beschädigung aufgrund von Spannungkonzentration zu schützen, wird eine Silikongummischicht 19a zwischen keine Schlitze aufweisenden Statorkern 17 und eine Statorwicklung 15, die innerhalb davon aufgenommen ist, eingesetzt. Die Silikongummischicht 19a umfasst ein gummiartiges Material, das flexibel ist, so dass es unter Druck verformbar ist, welches durch ein Glasgewebe oder ein Polyestermaschengewebe verstärkt ist. Darüber hinaus ist dies bevorzugt eine Isolations- und Wärmeableitungssicht, die ein Füllmittel mit guter thermischer Leitfähigkeit enthält. Noch bevorzugter wird eine Silikongummischicht verwendet, die Bornitrid enthält. Darüber hinaus wird ferner eine Schutzschicht 19b aus Harzmaterial zwischen den Statorkern 17 und die Statorwicklung 15 über die Silikongummischicht 19a eingesetzt.

Claims

Stator einer rotierenden elektrischen Maschine, wobei die rotierende elektrische Maschine ein Gehäuse (5) aufweist, das eine Außenform bildet, einen Rotor (7), der durch Lager entlang einer Mittelachse des Gehäuses drehbar angeordnet ist, sowie einen Stator (1 ), der zwischen dem Gehäuse (5) und dem Rotor (7) ausgebildet ist; worin der Stator der rotierenden elektrischen Maschine umfasst: einen zylindrischen Statorkern (17), der keine Schlitze aufweist; eine zylindrische Statorwicklung (15), die unter Bildung eines Spalts mit einer Außenseite des Rotors (7) dazwischen innerhalb des zylindrischen Statorkerns (17) aufgenommen ist; und eine erste Schicht (19a), die als Wärme ableitende Schicht zwischen den Statorkern (17) und die Statorwicklung (15) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (19a) eine Gummischicht (19a) ist und eine Schutzschicht (19b) über der Gummischicht (19a) und zwischen einem Endabschnitt des Statorkerns (17) und einem Endabschnitt der Statorwicklung (15a) angeordnet ist.
Stator einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, worin die Gummischicht (19a) ein thermisch leitfähiges Füllmittel enthält.
Stator einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1 oder 2, worin die Gummischicht (19a) aus Silikongummi hergestellt ist.
Stator einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Gummischicht (19a) mit einem Verstärkungsmaterial, wie etwa Glasgewebe oder Polyestermaschengewebe, verstärkt ist.
Stator einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, worin die rotierende elektrische Maschine ferner eine Kühlölpassage (6) zum Kühlen der Innenseite des Gehäuses (5) aufweist.
Stator einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, worin die Schutzschicht (19b) aus einem Harzmaterial über der Gummischicht (19a) hergestellt ist.
Stator einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, worin ein Paar der Schutzschichten (19b) jeweils zwischen entgegengesetzte Endabschnitte des Stators (17) und entsprechende Endabschnitte der Statorwicklung (15) eingesetzt ist.
Stator einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, worin die rotierende elektrische Maschine ein Gehäuse (5) aufweist, das eine Außenform bildet, einen Rotor (7), der durch Lager entlang einer Mittelachse des Gehäuses drehbar angeordnet ist, sowie einen Stator (1), der zwischen dem Gehäuse und dem Rotor (7) ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölpassage (6) gebildet ist aus einer Ölzufuhrquelle (8), durch den Raum zwischen dem Rotor (7) und der Statorwicklung (15) hindurchtritt und weiter durch den Raum zwischen dem Gehäuse (5) und dem Statorkern (17) hindurchtritt und zu der Ölquelle (8) zurückkehrt.