DE60037236T2

DE60037236T2 - Wechselstromgenerator und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60037236T2
Application number: DE2000637236
Authority: DE
Inventors: Yoshihito Chiyoda-ku Asao; Katsumi Chiyoda-ku Adachi; Akira Chiyoda-ku Morishita; Atsushi Chiyoda-ku Oohashi; Kyoko Chiyoda-ku Higashino
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2020-12-09
Also published as: EP1109293A2; EP1109293B1; EP1109293A3; DE60022973T2; EP1109285B1; DE60037236D1; EP1109285A3; EP1109285A2; DE60022973D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wechselstromgenerator, der durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, die zum Beispiel an einem Automobilfahrzeug angebracht ist, wie beispielsweise ein Personenwagen oder ein Lastwagen, und ein Verfahren zur Herstellung des Wechselstromgenerators.
2. Beschreibung des Stands der Technik
29 ist eine Perspektivansicht eines Stators von einem herkömmlichen Automobil-Wechselstromgenerator, wie er zum Beispiel in dem japanischen Patent Nr. 2927288 beschrieben wird, 30 ist eine Perspektivansicht, die ein Leitersegment zeigt, das in dem Stator in 29 verwendet wird, und die 31 und 32. sind Perspektivansichten von einem vorderen Ende beziehungsweise einem hinteren Ende eines Teils des Stators in 29.
Dieser Stator 300 umfasst: einen Statorkern 301; eine Ständerwicklung 302, die auf den Statorkern 301 gewickelt ist; und Isolierelemente 304, die im Innern von Schlitzen 303 angebracht sind, wobei die Isolierelemente 304 die Ständerwicklung 302 von dem Statorkern 301 elektrisch isolieren. Der Statorkern 301 ist ein zylindrischer laminierter Kern, der durch Stapeln von dünnen Stahlplatten laminiert ist, welche plattenförmige magnetische Elemente sind, und weist eine Anzahl von sich axial erstreckenden Schlitzen 303 auf, die umfänglich in einer gleichmäßigen Teilung angeordnet sind, so dass sie an einer inneren Umfangsseite offen sind. Die Ständerwicklung 302 ist durch Fügen einer Anzahl von kurzen Leitersegmenten 305 in einem vorbestimmten Wicklungsmuster aufgebaut.
Bei dem Stator 300 eines Automobil-Wechselstromgenerators mit dem obigen Aufbau, weil die Ständerwicklung 302 aufgebaut ist durch Einführen von kurzen Leitersegmenten 305, die in die allgemeine U-Form ausgebildet sind, in die Schlitze 303 des Statorkerns 301 von dem hinteren Ende und Fügen von Endabschnitten 305b der Leitersegmente 305, die sich nach außen an dem vorderen Ende erstrecken, sind die Spulenendgruppen aus einer großen Anzahl von Fügeabschnitten gebildet, was zulässt, dass leicht Kurzschlussunfälle auftreten, weil die Fügeabschnitte leicht miteinander kurzgeschlossen werden.
Eine große Anzahl der kurzen Leitersegmente 305 muss in den Statorkern 301 eingeführt werden und ihre Endabschnitte müssen durch Schweißen, Löten, usw. gefügt werden, was die Betriebsfähigkeit beachtlich schlecht macht. Des Weiteren muss der Umfang von jedem Leitersegment 305, der in die Schlitze 303 eingeführt wird, größer sein als die Länge des Statorkerns 301, was eine Beschädigung an den Isolierbeschichtungen und einem Isolierpapier fördert und die Qualität des fertigen Produkts vermindert. Außerdem, wenn die Endabschnitte gefügt werden, treten häufig Kurzschlüsse zwischen den Fügeabschnitten auf, aufgrund von gerissenem Lötmittel oder einer geschmolzenen Schweißstelle, was die Massenerzeugbarkeit beachtlich schlecht macht.
US 5,986,375 A , EP 0 881 742 A und US 5,994,813 A offenbaren ähnliche Wechselstromgeneratoren, wie sie oben beschrieben werden.
Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Aufbau, wo Leitersegmente 305 verwendet werden, offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 8-298756 einen Statoraufbau, der aus einer Anzahl von Spulenstücken besteht, die durch zuerst Wickeln einer Anzahl von geradwinkligen Leitern für eine Anzahl von Malen in eine allgemein hexagonale Form und Einführen der Spulenstücke in Schlitze in halbkreisförmig getrennten Kernabschnitten ausgebildet werden.
Bei diesem Stator werden die Spulenstücke in die Schlitze der halbkreisförmig getrennten bzw. unterteilten Kernabschnitte eingeführt, in der Reihenfolge in einer radial auswärtigen Richtung. Mit anderen Worten werden erste zugewandte Seitenabschnitte der hexagonalen Spulenabschnitte in einer inneren Umfangslage positioniert, welche eine Lager an der Innenseite der Schlitze ist, und zweite zugewandte Seitenabschnitte werden in einer äußeren Umfangslage positioniert, welche eine Lage an der Außenseite ist, eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen entfernt.
Bei diesem Stator sind, obwohl die Ausrichtung der Spulenenden, die sich nach außen von den Schlitzen erstrecken, gut ist, wenn die getrennten Kernabschnitte aneinander gefügt werden, die ersten Seitenabschnitte der Spulenstücke bereits in die Schlitze eines ersten getrennten Kernabschnitts eingeführt, aber weil es notwendig ist, den Vorgang des Einführens der Spulenstücke in die Schlitze eines zweiten getrennten Kernabschnitts zur gleichen Zeit wie den Vorgang des Verbindens der getrennten Kernabschnitte durchzuführen, muss eine temporäre Haltespannvorrichtung oder dergleichen verwendet werden, um einen komplizierten Vorgang durchzuführen, was die Produktivität beachtlich schlecht macht.
Des Weiteren sind Isolierelemente zwischen den getrennten Kernabschnitten und den Spulenstücken nicht offenbart, aber unter diesen Arbeitsbedingungen muss der Vorgang des Einführens von Isolierelementen kompliziert sein.
Ein Ausbilden des Statorkerns durch Fügen einer Anzahl von getrennten Kernabschnitten war auch beschwerlich, und ein Ausbilden der radialen Abmessungen usw. von jedem der getrennten Kernabschnitte, so dass sie gleichmäßig sind, war schwierig.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 9-103052 offenbart einen Stator 400, bei dem in einer geraden Form ausgebildete Wicklungsgruppen in einen geradförmigen Basiskern in einer Schlitztiefenrichtung eingeführt werden, und wobei der Basiskern in einem späteren Prozess in eine zylindrische Form gebogen wird, um den Raumfaktor der Leiter in den Schlitzen zu verbessern. 33 ist eine Gesamtperspektivansicht des Stators 400, der durch dieses Verfahren hergestellt wird. Obwohl ein Einführen der Wicklungsgruppen beachtlich verbessert ist, weil die Wicklungsgruppen gerade Überbrückungsabschnitte aufweisen, die sich umfänglich zwischen den Schlitzen 401 erstrecken, ist die Ausrichtung von Spulenenden 402, die sich von den Schlitzen 401 nach außen erstrecken, beachtlich schlecht, was zu erhöhten radialen Abmessungen und Kurzschlüssen zwischen den Leitern in den Spulenenden 402 führt.
Des Weiteren erfolgt keine Offenbarung bezüglich Isolierelementen zwischen dem Kern und der Wicklung, aber da eine Störung zwischen den Spulenenden groß ist, ist eine Verformung der Wicklung sogar im Innern der Schlitze groß, und eine Isolierung zwischen dem Kern und der Wicklung kann nicht als gut erachtet werden.
Bei dem herkömmlichen Automobil-Wechselstromgenerator, der in dem japanischen Patent Nr. 2927288 offenbart ist, bestanden Probleme darin, dass eine große Anzahl der kurzen Leitersegmente 305 in den Statorkern 301 eingeführt werden muss, und ihre Endabschnitte durch Schweißen, Löten, usw. gefügt werden müssen, was Vorgänge und eine Isolierung beachtlich schlecht macht, und dass Isolierbeschichtungen und ein Isolierpapier während eines Einführens der Leitersegmente 305 in die Schlitze leicht beschädigt wurden, und wenn die Endabschnitte gefügt wurden, dass Kurzschlüsse häufig zwischen den Fügeabschnitten auftreten, aufgrund von gerissenem Lötmittel oder einer geschmolzenen Schweißstelle, was die Massenerzeugbarkeit beachtlich schlecht macht.
Bei dem Wechselstromgenerator der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 8-298756 bestanden Probleme darin, dass ein Ausbilden des Statorkerns durch Fügen einer Anzahl von getrennten Kernabschnitten beschwerlich war, was einen komplizierten Vorgang unter Verwendung einer temporären Haltespannvorrichtung erfordert, wodurch der Zusammenbauvorgang des Stators und die Montage der Isolierelemente in dem Kern schlecht gemacht wird.
Bei dem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 9-103052 offenbarten Automobil-Wechselstromgenerator ist die Ausrichtung von Spulenenden 402, die sich von den Schlitzen 401 nach außen erstrecken, beachtlich schlecht, was zu erhöhten radialen Abmessungen und Kurzschlüssen zwischen den Leitern in den Spulenenden 402 führt, und eine Isolierung zwischen dem Kern und der Wicklung war sogar innerhalb der Schlitze spärlich, was zu Problemen wie beispielsweise Förderung des Auftretens von Kurzschlüssen usw. führt.
DE 196 33 399 A1 offenbart einen Stator für einen Wechselstromgenerator, wobei Spulen der Ständerwicklung direkt in Nuten eines Parallelepiped-Basiskerns gewickelt sind, der im Nachhinein gebogen wird.
JP 11-018378 A offenbart einen Stator einer rotierenden Maschine mit einem geraden Kern. Eine zuvor gewickelte kreisförmige Spule wird in Schlitze des Statorkerns eingeführt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, der einen Zusammenbau wesentlich verbessert und ermöglicht, dass eine Isolierung zwischen dem Statorkern und der Wicklung verbessert wird, und ein Verfahren zur Herstellung des Wechselstromgenerators bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.
Zu diesem Zweck, gemäß der vorliegenden Erfindung, wird ein (Wechselstrom-)Generator bereitgestellt, mit: einem Rotor zum Ausbilden von Nord(N)- und Süd(S)-Polen wechselweise um einen Rotationsumfang herum; und einem Stator, mit: einem Statorkern, der den Rotor umgibt; und einer Mehrphasen-Ständerwicklung, die in dem Statorkern montiert ist, wobei der Statorkern mit einer Anzahl von Schlitzen ausgebildet ist, die sich in einer vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung axial erstrecken, und wobei er mit einem anstoßenden Abschnitt versehen ist, der sich axial erstreckt, wobei der anstoßende Abschnitt den Statorkern in eine ringförmige Form bildet, durch anstoßende Endabschnitte des Statorkerns, wobei die Mehrphasen-Ständerwicklung eine Anzahl von Wicklungsabschnitten umfasst, in denen lange Drahtstränge so gewunden bzw. gewickelt sind, dass sie wechselweise eine innere Lage und eine äußere Lage einnehmen, in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen, wobei die Drahtstränge außerhalb der Schlitze an axialen Endoberflächen des Statorkerns zurückgefaltet bzw. umgebogen sind, und wobei ein Isolierelement zwischen dem Statorkern und der Wicklung liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wechselstromgenerators bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform wird das Isolierelement zuerst an der Wicklung angeordnet, bevor die Wicklung in die Schlitze des Statorkerns eingeführt wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des Wechselstromgenerators bereitgestellt, bei dem ein Basis-Isolierelement zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet wird; und ein Isolierelement zwischen den Statorkern und die Wicklung gelegt wird, durch Einführen der Wicklung in die Schlitze.
Eine genaue Definition der Erfindung wird in den Ansprüchen mitgeteilt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittansicht eines Automobil-Wechselstromgenerators gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Perspektivansicht eines Stators in 1;
3 ist eine Endansicht, die Verbindungen in einer Phase der Ständerwicklungsgruppe in 1 erläutert;
4 ist ein Schaltbild für den Automobil-Wechselstromgenerator in 1;
5 ist ein Querschnitt eines Statorkerns in 1;
6 ist ein Schaubild, das den Herstellungsprozess für Wicklungsgruppen erläutert, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in dem Automobil-Wechselstromgenerator in 1 verwendet wird;
7 ist ein Schaubild, das den Herstellungsprozess für Wicklungsgruppen erläutert, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in dem Automobil-Wechselstromgenerator in 1 verwendet wird;
8(a) und 8(b) sind eine Endansicht beziehungsweise eine Draufsicht, die eine Drahtstranggruppe der inneren Lage zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in dem Automobil-Wechselstromgenerator in 1 verwendet wird;
9(a) und 9(b) sind eine Endansicht beziehungsweise eine Draufsicht, die eine Drahtstranggruppe der äußeren Lage zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in dem Automobil-Wechselstromgenerator in 1 verwendet wird;
10 ist eine Perspektivansicht, die einen Teil eines Drahtstrangs zeigt, der einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in dem Automobil-Wechselstromgenerator in 1 verwendet wird;
11 ist ein Schaubild, das eine Anordnung der Drahtstränge erläutert, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in dem Automobil-Wechselstromgenerator in 1 verwendet wird;
12 ist eine Perspektivansicht in aufgelösten Einzelteilen eines Basiskerns;
13 ist eine Perspektivansicht des Basiskerns des Statorkerns in 1 vor dem Biegen;
14 ist ein Schaubild, das Schweißabschnitte zeigt, die an dem Basiskern ausgebildet sind;
15(a) und (b) sind Schaubilder, die Schritte des Einführens der Wicklung in den Basiskern erläutern;
16(a), (b) und (c) sind Schaubilder, die den Prozess des Biegens des Statorkerns in 1 erläutern;
17 ist eine Teilvergrößerungsansicht von 16(c);
18 ist eine Draufsicht, die eine Drahtstranggruppe zeigt, welche einen Teil der Ständerwicklung in 1 bildet, wobei sie in dem Basiskern montiert ist;
19 ist ein Schaubild, das einen äußeren Umfangskernabschnitt zeigt, der über einen inneren Umfangskernabschnitt gepasst ist;
20 ist eine Querschnittansicht des Stators, nachdem der äußere Umfangskernabschnitt über den inneren Umfangskernabschnitt gepasst wurde;
21 ist eine Querschnittansicht, die ein Einführen von einer Wicklung in einen Basiskern in Ausführungsform 2 zeigt;
22 ist eine Querschnittansicht, die ein Einführen von einer Wicklung in einen Basiskern in Ausführungsform 3 zeigt;
23(a) ist eine Teildraufsicht der Wicklung in Ausführungsform 3;
23(b) ist eine Endansicht von 23(a);
24(a) bis (e) sind Schaubilder, die Schritte des Einführens einer Wicklung in einen Basiskern in Ausführungsform 4 zeigen;
25(a) bis (e) sind Schaubilder, die Schritte des Einführens einer Wicklung in einen Basiskern in Ausführungsform 5 zeigen;
26 ist eine Variation beim Einführen der Wicklung in den Basiskern;
27(a) und (b) sind Schaubilder, die Schritte des Trennens von Basis-Isolierelementen an einer inneren Umfangsoberfläche eines Statorkerns in Ausführungsform 6 zeigen;
28(a) und (b) sind Schaubilder, die eine plastische Verformung von Endabschnitten von Zähnen nach einem Einführen von einer Wicklung in einen Basiskern in Ausführungsform 7 zeigen;
29 ist eine Perspektivansicht eines Stators von einem herkömmlichen Automobil-Wechselstromgenerator;
30 ist eine Perspektivansicht, die ein Leitersegment zeigt, das in dem Stator in 29 verwendet wird;
31 ist eine Perspektivansicht von einem vorderen Ende eines Teils des Stators in 29;
32 ist eine Perspektivansicht von einem hinteren Ende eines Teils des Stators in 29; und
33 ist eine Perspektivansicht, die ein anderes Beispiel eines Stators von einem herkömmlichen Automobil-Wechselstromgenerator zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausführungsform 1
1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Automobil-Wechselstromgenerators gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Perspektivansicht des Stators dieses Wechselstromgenerators, 3 ist eine Endansicht, die Verbindungen in einer Phase einer Ständerwicklungsgruppe bei diesem Automobil-Wechselstromgenerator erläutert, 4 ist ein Schaltbild für diesen Automobil-Wechselstromgenerator, und 5 ist ein Teilquerschnitt des Statorkerns in 1. Zudem wurden Leitungsdrähte und Überbrückungsdrähte aus 2 weggelassen.
Dieser Wechselstromgenerator umfasst: ein Gehäuse 3, das aus einem vorderen Aluminium-Träger 1 und einem hinteren Aluminium-Träger 2 gebildet ist; eine Welle 6, die innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist, wobei sie eine Riemenscheibe 4 aufweist, die an einem ersten Ende davon befestigt ist; einen Lundell-Rotor 7, der an der Welle 6. befestigt ist; Gebläse 5, die an beiden axialen Endoberflächen des Rotors 6 befestigt sind; einen Stator 8, der an einer Innenwand des Gehäuses 3 befestigt ist; Schleifringe 9, die an einem zweiten Ende der Welle 6 befestigt sind, zum Zuführen von elektrischem Strom an den Rotor 7; ein Paar von Bürsten 10, die auf den Schleifringen 9 gleiten; Bürstenhalter 11, welche die Bürsten 10 unterbringen; Gleichrichter 12, die mit dem Stator 8 elektrisch verbunden sind, zum Umwandeln eines in dem Stator 8 erzeugten Wechselstroms in Gleichstrom; einen Wärmeableiter 17, der über den Bürstenhalter 11 gepasst ist; und einen Regler 18, der an dem Wärmeableiter 17 durch ein Klebmittel befestigt ist, zum Anpassen der Größenordnung der in dem Stator 8 erzeugten Wechselspannung.
Der Rotor 7 umfasst eine Rotorspule 13 zum Erzeugen eines magnetischen Flusses beim Durchgang von elektrischem Strom, und ein Paar von ersten und zweiten Polkernen 20 und 21, die so angeordnet sind, dass sie die Rotorspule 13 bedecken, wobei Magnetpole durch den magnetischen Fluss in dem Paar von Polkernen 20 und 21 produziert werden. Das Paar von Polkernen 20 und 21 ist aus Eisen hergestellt und jeder weist acht klauenförmige Magnetpole 22 und 23 auf, die so an der Welle befestigt sind, dass sie in einer gleichmäßigen Teilung umfänglich um äußere Umfangskanten herum beabstandet sind, wobei sie einander zugewandt sind, um ineinanderzugreifen.
Der Stator 8 umfasst: einen zylindrischen Statorkern 15, der aus einem laminierten Kern gebildet ist, welcher mit einer Anzahl von Schlitzen 15a ausgebildet ist, die sich axial in einer vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung erstrecken; eine Mehrphasen-Ständerwicklung 16, die auf den Statorkern 15 gewickelt ist; und Isolierelemente 19, die in jeden der Schlitze 15a montiert sind, zum elektrischen Isolieren der Mehrphasen-Ständerwicklung 16 von dem Statorkern 15. Der Statorkern 15 umfasst einen inneren Umfangskernabschnitt 73 und einen zylindrischen äußeren Umfangskernabschnitt 76, der über den inneren Umfangskernabschnitt 73 gepasst ist. Eine radiale Abmessung einer Kernrückseite des inneren Umfangskernabschnitts 73 beträgt 2,6 mm, und eine radiale Abmessung einer Kernrückseite des äußeren Umfangskernabschnitts 76 beträgt 1 mm. Die Mehrphasen-Ständerwicklung 16 umfasst eine Anzahl von Wicklungen, wobei in jeder von ihnen ein Drahtstrang 30 außerhalb der Schlitze 15a an Endoberflächen des Statorkerns 15 umgebogen ist und in eine Wellenwicklung gewickelt ist, um wechselweise eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze 15a einzunehmen, eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen entfernt. In diesem Fall ist der Statorkern 15 mit sechsundneunzig Schlitzen 15a in einer gleichmäßigen Teilung ausgebildet, um zwei Gruppen von dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitten 160 derart unterzubringen, dass die Anzahl von Schlitzen, die jede Phase der Wicklungsabschnitte unterbringen, der Anzahl von Magnetpolen (sechzehn) in dem Rotor 7 entspricht. Ein langes, isoliertes Kupferdrahtmaterial mit einem rechteckigen Querschnitt wird zum Beispiel in den Strängen aus Drähten 30 verwendet.
Lufteintrittsöffnungen 1a und 2a sind in axialen Endoberflächen des vorderen Trägers 1 und des hinteren Trägers 2 ausgebildet, und Luftaustrittsöffnungen 1b und 2b sind in zwei Außenumfangs-Schulterabschnitten des vorderen Trägers 1 und des hinteren Trägers 2 angeordnet, gegenüberliegend der radialen Außenseite der Vorderend- und Hinterend-Spulenenden 16a und 16b der Ständerwicklung 16.
Eine Phase einer Ständerwicklungsgruppe 161 ist aus ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31 bis 34 gebildet, wobei jeder aus einem Drahtstrang 30 ausgebildet ist. Der erste Wicklungsunterabschnitt 31 ist durch Wellenwickeln eines Drahtstrangs 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitznummern 1 bis 91 ausgebildet, um wechselweise eine erste Position von einer äußeren Umfangsseite und eine zweite Position von der äußeren Umfangsseite im Innern der Schlitze 15a einzunehmen. Der zweite Wicklungsunterabschnitt 32 ist durch Wellenwickeln eines Drahtstrangs 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitznummern 1 bis 91 ausgebildet, um wechselweise die zweite Position von der äußeren Umfangsseite und die erste Position von der äußeren Umfangsseite im Innern der Schlitze 15a einzunehmen. Der dritte Wicklungsunterabschnitt 33 ist durch Wellenwickeln eines Drahtstrangs 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitznummern 1 bis 91 ausgebildet, um wechselweise eine dritte Position von der äußeren Umfangsseite und eine vierte Position von der äußeren Umfangsseite im Innern der Schlitze 15a einzunehmen. Der vierte Wicklungsunterabschnitt 34 ist durch Wellenwickeln eines Drahtstrangs 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitznummern 1 bis 91 ausgebildet, um wechselweise die vierte Position von der äußeren Umfangsseite und die dritte Position von der äußeren Umfangsseite im Innern der Schlitze 15a einzunehmen. Die Drahtstränge 30 sind angeordnet, um sich in einer Reihe von vier Strängen innerhalb jedes Schlitzes 15a aufzureihen, wobei die Längsrichtung von ihren rechteckigen Querschnitten in einer radialen Richtung ausgerichtet ist.
An einem ersten Ende des Statorkerns 15 sind ein erster Endabschnitt 31a des ersten Wicklungsunterabschnitts 31, der sich von Schlitznummer 1 nach außen erstreckt, und ein zweiter Endabschnitt 33b des dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich von Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, gefügt, und außerdem sind ein erster Endabschnitt 33a des dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich von Schlitznummer 1 nach außen erstreckt, und ein zweiter Endabschnitt 31b des ersten Wicklungsunterabschnitts 31, der sich von Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, gefügt, um zwei Wicklungswindungen auszubilden.
An einem zweiten Ende des Statorkerns 15 sind ein erster Endabschnitt 32a des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32, der sich von Schlitznummer 1 nach außen erstreckt, und ein zweiter Endabschnitt 34b des vierten Wicklungsunterabschnitts 34, der sich von Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, gefügt, und außerdem sind ein erster Endabschnitt 34a des vierten Wicklungsunterabschnitts 34, der sich von Schlitznummer 1 nach außen erstreckt, und ein zweiter Endabschnitt 32b des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32, der sich von Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, gefügt, um zwei Wicklungswindungen auszubilden.
Außerdem ist ein Abschnitt des Drahtstrangs 30 des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32, der sich an dem ersten Ende des Statorkerns 15 von den Schlitznummern 61 und 67 nach außen erstreckt, abgetrennt, und ein Abschnitt des Drahtstrangs 30 des ersten Wicklungsunterabschnitts 31, der sich an dem ersten Ende des Statorkerns 15 von den Schlitznummern 67 und 73 nach außen erstreckt, ist auch abgetrennt. Ein erstes abgetrenntes Ende 31c des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und ein erstes abgetrenntes Ende 32c des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 sind gefügt, um eine Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 auszubilden, mit vier Windungen, welche die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 in Reihe verbinden.
Außerdem wird der Fügeabschnitt zwischen dem ersten abgetrennten Ende 31c des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und das erste abgetrennte Ende 32c des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 ein Überbrückungsverbindungs-Verbindungsabschnitt, und ein zweites abgetrenntes Ende 31d des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und ein zweites abgetrenntes Ende 32d des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 wird ein Leitungsdraht (O) beziehungsweise ein Nullpunkt-Leitungsdraht (N).
Eine Gesamtzahl von sechs Phasen von Ständerwicklungsgruppen 161 werden ähnlich ausgebildet, durch Versetzen der Schlitze 15a, in welche die Drahtstränge 30, einen Schlitz zur Zeit, gewickelt werden. Dann werden drei Phasen von jeder der Ständerwicklungsgruppen 161 in Sternschaltungen verbunden, um die zwei Gruppen von dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitten 160 auszubilden, und jeder der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 wird mit seinem eigenen Gleichrichter 12 verbunden. Die Gleichrichter 12 sind parallel verbunden, so dass der Gleichstrom-Ausgang von jedem kombiniert wird.
Bei dem auf diese Art aufgebauten Automobil-Wechselstromgenerator, wird elektrischer Strom von einer Batterie (nicht gezeigt) durch die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 an die Rotorspule 13 zugeführt, wobei ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Die klauenförmigen Magnetpole 22 des ersten Polkerns 20 werden durch diesen magnetischen Fluss mit Nord(N)-Polen magnetisiert, und die klauenförmigen Magnetpole 23 des ersten Polkerns 21 werden mit Süd(S)-Polen magnetisiert. Zur gleichen Zeit wird ein Rotationsdrehmoment von dem Motor durch den Riemen und die Riemenscheibe 4 an die Welle 6 übertragen, wobei der Rotor 7 gedreht wird. Somit wird ein rotierendes Magnetfeld auf die Mehrphasen-Ständerwicklung 16 aufgebracht, wobei eine elektromotorische Kraft in der Mehrphasen-Ständerwicklung 16 erzeugt wird. Diese wechselweise elektromotorische Kraft geht durch die Gleichrichter 12 durch und wird in Gleichstrom umgewandelt, wobei die Größenordnung des Stroms durch den Regler 18 angepasst wird, und die Batterie wird nachgeladen.
An dem hinteren Ende wird Außenluft durch die Lufteintrittsöffnungen 2a eingezogen, die gegenüberliegend den Wärmeableitern der Gleichrichter 12 beziehungsweise dem Wärmeableiter 17 des Reglers 18 angeordnet sind, durch Rotation der Gebläse 5, wobei sie entlang der Achse der Welle 6 strömt, was die Gleichrichter 12 und den Regler 18 kühlt, und dann durch die Gebläse 5 zentrifugal abgelenkt wird, was die Hinterende-Spulenendgruppe 16b der Mehrphasen-Ständerwicklung 16 kühlt, bevor sie nach außen durch die Luftaustrittsöffnungen 2b ausgestoßen wird. Zur gleichen Zeit wird an dem vorderen Ende Außenluft durch die Lufteintrittsöffnungen 1a durch Rotation der Gebläse 5 axial eingezogen, und wird dann zentrifugal durch die Gebläse 5 abgelenkt, was die Vorderend-Spulenendgruppe 16a der Mehrphasen-Ständerwicklung 16 kühlt, bevor sie nach außen durch die Luftaustrittsöffnungen 1b ausgestoßen wird.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Stators mit dem obigen Aufbau erläutert.
Die 6 und 7 sind Schaubilder, die den Herstellungsprozess für Wicklungsgruppen erläutern, die Teil der Ständerwicklung 16 in 2 bilden. Die 8(a) und 8(b) sind graphische Darstellungen, die eine Drahtstranggruppe der inneren Lage zeigen, die Teil der Ständerwicklung 16 in 2 bildet, wobei 8(a) eine Endansicht ist und 8(b) eine Draufsicht ist. Die 9(a) und 9(b) sind graphische Darstellungen, die eine Drahtstranggruppe der äußeren Lage zeigen, die Teil der Ständerwicklung 16 in 2. bildet, wobei 9(a) eine Endansicht ist und 9(b) eine Draufsicht ist. 10 ist eine Perspektivansicht, die einen Teil eines Drahtstrangs zeigt, der Teil der Ständerwicklung 16 in 2 bildet, und 11 ist eine graphische Darstellung, die eine Anordnung der Drahtstränge erläutert, die Teil der Ständerwicklung 16 in 2 bilden.
Als erstes, wie in 6 gezeigt, werden zwölf lange Drahtstränge 30 gleichzeitig in der gleichen Ebene gebogen, um eine Blitzableiter-Form auszubilden. Dann wird eine Drahtstranggruppe 35A, in den 8(a) und 8(b) gezeigt, durch progressives Umklappen bzw. Falten des Strangs im rechten Winkel angefertigt, wie durch den Pfeil in 7 angedeutet, unter Verwendung einer Spannvorrichtung. Außerdem wird eine Drahtstranggruppe 353 einschließlich Überbrückungsverbindungen und Leitungsdrähten, wie in den 9(a) und 9(b) gezeigt, auf ähnliche Weise angefertigt.
Überdies, wie in 10 gezeigt, wird jeder Drahtstrang 30 durch Biegen von ihm in ein ebenes Muster ausgebildet, in dem gerade Abschnitte 30b, die durch Wende- bzw. Windungsabschnitte 30a verbunden sind, in einer Teilung von sechs Schlitzen (6P) aufgereiht sind. Angrenzende gerade Abschnitte 30b werden radial um einen Abstand versetzt, der gleich einer Breite (W) der Drahtstränge 30 ist, mittels der Windungsabschnitte 30a. Die Drahtstranggruppen 35A und 353 werden durch Anordnen von sechs Drahtstrangpaaren aufgebaut, so dass sie um eine Teilung von einem Schlitz voneinander versetzt sind, wobei jedes Drahtstrangpaar aus zwei Drahtsträngen 30 besteht, die in das obige Muster ausgebildet sind, wobei sie um eine Teilung von sechs Schlitzen versetzt sind, und derart angeordnet sind, dass sich gerade Abschnitte 30b überlappen, wie in 11 gezeigt wird. Sechs Endabschnitte der Drahtstränge 30 erstrecken sich jeweils nach außen von ersten und zweiten Seiten an ersten und zweiten Enden der Drahtstranggruppen 35A und 353. Des Weiteren sind die Windungsabschnitte 30a so angeordnet, dass sie sich in Reihen an ersten und zweiten Seitenabschnitten der Drahtstranggruppen 35A und 353 aufreihen. Da die Härte der Drahtstranggruppen 35A und 353 zunimmt, aufgrund von Biegehärtung während das Formens davon, werden die Drahtstranggruppen 35A und 353 für zehn Minuten bei 300°C wärmebehandelt, um ein Formen in späteren Schritten zu erleichtern.
Der Parallelepiped-Basiskern 36 wird, wie in den 12 bis 14 gezeigt, durch Laminieren einer vorbestimmten Anzahl von Bögen aus SPCC-Material angefertigt, welches ein plattenförmiges magnetisches Material ist, das mit trapezförmigen Schlitzen 36a in einer vorbestimmten Teilung (ein elektrischer Winkel von 30°) und Laserschweißen eines äußeren Abschnitts davon ausgebildet ist. Überdies werden beide axiale Endoberflächen 36A und 36B dieses Kerns leicht verbeult, als eine Folge eines Verzugs des SPCC-Materials während des Biegens des Basiskerns 36, aber bei dieser Ausführungsform werden die vielen Lagen aus SPCC-Material durch Schweißabschnitte 75 fest integriert, die sich an einer Anzahl von Stellen axial erstrecken, was die Steifigkeit des Basiskerns 36 erhöht und ein Verbeulen unterdrückt. Überdies müssen diese Schweißabschnitte 75 nicht gleichmäßig beabstandet sein, und sie können auch in der axialen Richtung getrennt bzw. unterteilt sein.
Dann, mit den Isolierelementen 19 in die Schlitze 36a des Basiskerns 36 eingeführt, wie in 15(a) gezeigt, werden die geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtstranggruppen 35A und 35B in die Schlitze 36a eingeführt (15(b) und 18).
Als nächstes, wie in den 16(a), (b) und (c) gezeigt, wird der Parallelepiped-Basiskern 36, mit den eingeführten Drahtstranggruppen 35A und 35B, in eine zylindrische Form aufgerollt, und seine Enden stoßen aneinander an und werden miteinander verschweißt, um einen anstoßenden Abschnitt 77 auszubilden, und ein zylindrischer innerer Umfangskernabschnitt 73 wird erhalten, wie in 16(c) gezeigt. Wie in den 15(b) und 17 gezeigt, ist eine Breite t2 der Öffnungsabschnitte 15b der Schlitze 15a des inneren Umfangskernabschnitts 73 kleiner als eine Breite t1 der Öffnungsabschnitte der Schlitze 36a des Parallelepiped-Basiskerns 36. Überdies, weil der Basiskern 36 dadurch angefertigt wird, dass zuerst lediglich die Endabschnitte davon gebogen werden, bevor der Rest des Parallelepiped-Basiskerns 36 gebogen wird, wie in 16(b) gezeigt, wenn die Enden des Basiskerns 36 aneinanderstoßen, wird ein Statorkern 15 vorgesehen, der sogar an dem anstoßenden Abschnitt 77 eine gute Rundheit aufweist.
Da die Schlitze 36a des Basiskerns 36 trapezförmig sind, ist eine Verbreiterung zu den Öffnungsabschnitten hin, wie in 15(a) gezeigt, und die Breite der Öffnungsabschnitte größer als die Umfangsbreitenabmessungen der geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtstranggruppen 35A und 35B, wobei die geraden Abschnitte 30b die Zahnenden nicht stören und sanft eingeführt werden können. Des Weiteren, weil Umfangsbreitenabmessungen der Schlitze 15a des Statorkerns 15 im Allgemeinen die gleichen wie die Umfangsabmessungen der geraden Abschnitte 30b sind, wird verhindert, dass auf die Zähne 51 und geraden Abschnitte 30b gedrückt wird und sie einander während des Biegens des Basiskerns 36 verformen.
Weil die Isolierelemente 19, die aus Polyamid-basiertem Isolierpapier mit einer Dicke von 140 μm gebildet sind, zuerst in den Schlitzen 36a untergebracht werden, vor Einführung der Wicklung, und sich so weit wie die Endabschnitte der Zähne 51 erstrecken, wird eine Beschädigung der Drahtstränge 30 aufgrund eines Kontakts zwischen den geraden Abschnitten 30b und den Endabschnitten der Zähne 51 verhindert, und die Isolierelemente 19 fungieren auch als Führungen für die geraden Abschnitte 30, wenn sie in die Schlitze 36a eintreten, und die Anordnung des Stators 8 ist insbesondere durch das Vorhandensein des Isolierpapiers verbessert, weil die Wicklung auf dem Isolierpapier gleitet, wenn sie eingeführt wird.
Sogar falls die geraden Abschnitte 30b einer Verformung von den Zähnen 51 ausgesetzt werden, wenn der Basiskern 36 gebogen wird, wird die Kraft der Verformung durch Gleiten usw. abgepuffert, weil die Isolierelemente 19 zwischengelegt sind.
Durch Verformen der Isolierelemente 19 an der Seite der Öffnungsabschnitte 15b der Schlitze 15a, derart, dass beide Endabschnitte davon den Kurven der Endabschnitte der Zähne 51 folgen, werden die geraden Abschnitte 30b von beiden Seiten bedeckt und stehen nicht radial nach innen von der inneren Umfangsoberfläche des inneren Umfangskernabschnitts 73 vor.
Die Steifigkeit des Statorkerns 15 wird erhöht durch Ausbilden des inneren Umfangskernabschnitts 73 und dann Presspassen des inneren Umfangskernabschnitts 73 in den äußeren Umfangskernabschnitt 76, wie in den 19 und 20 gezeigt. In diesem Fall, bevor der innere Umfangskernabschnitt 73 in den äußeren Umfangskernabschnitt 76 eingeführt wird, sind Außenseitendurchmesser-Abmessungen des inneren Umfangskernabschnitts 73 etwas größer als Innenseitendurchmesser-Abmessungen des äußeren Umfangskernabschnitts 76 (an diesem Punkt gibt es einen Luftspalt in dem anstoßenden Abschnitt 77), so dass die Form des inneren Umfangskernabschnitts 73 durch den äußeren Umfangskernabschnitt 76 während des Presspassens des äußeren Umfangskernabschnitts 76 begrenzt ist, was ermöglicht, dass die Rundheit des inneren Umfangskernabschnitts 73 erhöht wird.
Danach wird die Herstellung des Stators 8 abgeschlossen durch Verbinden der Endabschnitte der Drahtstränge 30, um die Ständerwicklungsabschnitte 161 auszubilden, basierend auf den in 3 gezeigten Verbindungen.
Bei dem obigen Automobil-Wechselstromgenerator, weil die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34, welche die Mehrphasen-Ständerwicklung 16 bilden, jeweils aus einem Drahtstrang 30 (kontinuierlicher Draht) gebildet sind, ist es nicht notwendig, eine große Anzahl von kurzen Leitersegmenten 305 in den Statorkern 301 einzuführen und Endabschnitte 305b aneinander durch Schweißen, Löten usw. zu fügen, wie es bei dem herkömmlichen Stator 300 erforderlich war, was ermöglicht, dass die Produktivität des Stators 8 beachtlich verbessert wird.
Der Vorgang des Zusammenbaus der Ständerwicklung 70 ist außerordentlich verbessert, verglichen mit der herkömmlichen Technik, bei der eine große Anzahl von Leitersegmenten 305 in die Schlitze, einer zur Zeit, eingeführt werden, durch Rollen des Parallelepiped-Basiskerns 36 in eine zylindrische Form mit den geraden Abschnitten 30b der zwei Drahtstranggruppen 35A und 35B in den Schlitzen 36a des Basiskerns 36 untergebracht, und Aneinanderstoßen der Enden des Basiskerns 36 und miteinander Verschweißen von ihnen. Insbesondere, weil die Drahtstranggruppen so gewickelt sind, dass sie wechselweise innere und äußere Lagen in einer Schlitztiefenrichtung in jedem sechsten Schlitz einnehmen, sind Windungsabschnitte der Spulenenden ordentlich in Reihen angeordnet, so dass sie einander nicht stören, was eine Störung und Kurzschlüsse zwischen den Drahtsträngen beseitigt, sogar wenn der Parallelepiped-Basiskern in die zylindrische Form aufgerollt wird, wobei eine Verformung der Drahtstränge in den Schlitzen verringert ist, und eine Isolierung und ein Zusammenbau durch die Gleit- und Puffereffekte des Isolierpapiers verbessert sind, das zwischen den Drahtsträngen und dem Kern liegt.
Des Weiteren werden auch die folgenden Wirkungen auf die Leistung des Wechselstromgenerators erzielt.
Weil die Spulenenden durch die Windungsabschnitte 30a der Drahtstränge 30 gebildet sind, sind die einzigen Fügestellen in den Spulenendgruppen 16a und 16b die ersten und zweiten Endabschnitte der ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 und die Überbrückungsverbindungs-Fügeabschnitte, was die Anzahl von Fügestellen beachtlich verringert. Somit kann, weil das Auftreten von Kurzschluss-Unfällen, die einen Verlust der Isolierung aufgrund des Fügeprozesses begleiten, unterdrückt werden kann, eine vorzügliche Isolierung erzielt werden. Des Weiteren werden die Leiter nicht durch Schweißen erweicht, was die Steifigkeit des Stators als ein Ganzes erhöht und ermöglicht, dass magnetische Geräusche verringert werden.
Die Spulenendgruppen 16a und 16b sind durch Anordnen der Windungsabschnitte 30a ordentlich umfänglich in Reihen aufgebaut, so dass sie einander nicht stören. Somit kann, verglichen mit den herkömmlichen Spulenendgruppen, bei denen die Endabschnitte 305b der Leitersegmente 305 aneinander gefügt waren, die Höhe, zu der sich die Spulenendgruppen nach außen von dem Statorkern 15 erstrecken, verringert werden. Somit ist der Windwiderstand in den Spulenendgruppen 16a und 16b verringert, was die Verringerung von Windgeräuschen aufgrund der Rotation des Rotors 7 ermöglicht. Eine Leckagereaktanz von den Drahtsträngen in den Spulenenden ist auch verringert, was die Ausgabe und Effizienz verbessert.
Vier Drahtstränge 30 sind so angeordnet, dass sie sich in einer Reihe radial innerhalb jedes Schlitzes 15a aufreihen, und die Windungsabschnitte 30a sind so angeordnet, dass sie sich in zwei Reihen umfänglich aufreihen. Somit sind die Windungsabschnitte 30a, welche die Spulenendgruppen 16a und 16b bilden, jeweils in zwei Reihen radial getrennt, was ermöglicht, dass die Höhe, zu der sich die Spulenendgruppen 16a und 16b nach außen von dem Statorkern 15 erstrecken, verringert werden kann. Als eine Folge ist der Windwiderstand in den Spulenendgruppen 16a und 16b verringert, was die Verringerung von Windgeräuschen aufgrund der Rotation des Rotors 7 ermöglicht.
Weil die geraden Abschnitte 30b der Drahtstränge 30 mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sind, passt die Querschnittform der geraden Abschnitte 30b ordentlich in die Form der Schlitze 15a, wenn die geraden Abschnitte 30b im Innern der Schlitze 15a untergebracht sind. Somit wird das Einführen der Mehrphasen-Ständerwicklung 16 in den Statorkern 15 verbessert und der Raumfaktor der Drahtstränge 30 im Innern der Schlitze 15a wird einfach erhöht, was eine verbesserte Wärmeübertragung von den Drahtsträngen 30 an den Statorkern 15 ermöglicht.
Ausführungsform 2
21 zeigt Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Ausführungsform 2 unterscheidet sich von Ausführungsform 1 dahingehend, dass die Isolierelemente 19, die aus Isolierpapier gebildet sind, vollständig um die geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtstranggruppen 35A und 35B gewickelt werden, bevor die Drahtstranggruppen 35A und 35B in den Basiskern eingeführt werden. Somit ist es nicht notwendig, die Isolierelemente separat in den Schlitzen zu montieren.
Ausführungsform 3
Die 22 und 23 zeigen Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Ausführungsform 3 unterscheidet sich von den Ausführungsformen 1 und 2 dahingehend, dass die geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtstranggruppen 35A und 35B durch die Isolierelemente 19, die aus Polyamidharz gebildet sind, vollständig bedeckt werden, bevor die Drahtstranggruppen 35A und 35B in den Basiskern eingeführt werden. Somit ist es nicht notwendig, die Isolierelemente in den Schlitzen separat zu montieren, und weil die Drahtstranggruppen durch Harzformgebung befestigt sind und aneinander halten, ist die Wicklung leicht zu handhaben. Weil die geraden Abschnitte 30b in Harz ausgebildet sind, können sie leicht geformt werden, um mit der Form der Schlitze übereinzustimmen, was ermöglicht, dass der Raumfaktor der Leiter in den Schlitzen auch verbessert wird. Insbesondere wenn ein Isolierpapier für die Isolierelemente verwendet wird, ist es notwendig, dass sich Endabschnitte davon überlappen usw., aber im Fall der vorliegenden Ausführungsform, ist dies nicht notwendig.
Ausführungsform 4
Die 24(a) und (b) zeigen Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. In Ausführungsform 4 wird ein Streifen von Basisisolierelementen 72 auf den Schlitzen 36a des Basiskerns 36 platziert, und dann werden die geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtstranggruppen 35A und 35B in jeden der Schlitze 36a durch die Basisisolierelemente 72 eingeführt. Weil die Drahtstranggruppen 35A und 35B zusammen mit den Basisisolierelementen 72 gleiten, wenn sie in den Basiskern 36 eingeführt werden, wird eine Beschädigung der Drahtstränge 30 aufgrund eines Kontakts zwischen den Drahtsträngen 30 und dem Basiskern 36 verhindert, was den Zusammenbau des Stators 8 verbessert. Überdies werden die Isolierelemente 19 durch Entfernen von Abschnitten der Basisisolierelemente 72 ausgebildet, die nach innen von einer radialen inneren Oberfläche des Statorkerns 15 vorstehen, in einem Schritt.
Ausführungsform 5
Die 25(a) und (b) zeigen Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. In Ausführungsform 5 werden die geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtstranggruppen 35A und 35B in jeden der Schlitze 36a durch die Basisisolierelemente 72 eingeführt, und Abschnitte der Basisisolierelemente 72, die nach innen von der radialen inneren Oberfläche des Statorkerns 15 vorstehen, werden entfernt bevor Bodenabschnitte der Schlitze erreicht sind. Auf diese Art gibt es keine Abschnitte der Basisisolierelemente 72, die nach innen von der radialen inneren Oberfläche des Statorkerns 15 vorstehen, zum Zeitpunkt wenn das Einführen abgeschlossen ist, was die Verarbeitbarkeit verbessert, und die Materialausbeute der Isolierelemente ist verbessert. Überdies können auch Perforationen in den Basisisolierelementen 72 in vorbestimmten Längen angeordnet werden. Durch Vorsehen dieser Perforationen werden die Basisisolierelemente 72 getrennt, durch die Kraft der Einführung gegen die Zähne 51 an beiden Seiten, nachdem die geraden Abschnitte 30b in die Schlitze eingeführt wurden, für einen gewissen Grad, um die Isolierelemente 19 zu erhalten.
Ausführungsform 6
27(a) und (b) zeigen Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. In Ausführungsform 6, weil die Basisisolierelemente 72, die aus Isolierpapier gebildet sind, zur gleichen Zeit getrennt werden wie die Bearbeitung der inneren Umfangsabmessung des Statorkerns 15, besteht keine Notwendigkeit zur Bearbeitung während der Basiskern 36 immer noch ein Parallelepiped ist. Des Weiteren können, durch Befestigen der Basisisolierelemente 72 an der inneren Umfangsoberfläche des Statorkern 15 unter Verwendung eines Harzes 100, wie beispielsweise Lack, die Genauigkeit und Leichtigkeit des Trennvorgangs verbessert werden. Überdies kann ein Befestigen der Basisisolierelemente an der inneren Umfangsoberfläche des Statorkerns 15 sogar noch verlässlicher gemacht werden, durch Ausbilden einer Anzahl von Öffnungen in den Basisisolierelementen.
Ausführungsform 7
Die 28(a) und (b) zeigt Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. In Ausführungsform 7 werden Endabschnitte der Zähne 51, welche die Schlitze 36a des Basiskerns 36 definieren, gepresst und plastisch verformt, nach einer Integrierung des Basiskerns 36 und der Drahtstranggruppen 35A und 35B, wodurch die Basisisolierelemente 72 getrennt und die Isolierelemente 19 ausgebildet werden, wenn die Breitenabmessungen der Öffnungsabschnitte 36b der Schlitze 36 reduziert werden. Somit kann ein separater Schritt des Trennens der Basisisolierelemente 72 weggelassen werden.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen können die geraden Abschnitte 30b leichter relativ zu den Öffnungsabschnitten 36b der Schlitze 36a positioniert werden, durch Ausbilden von Spitzen und Tälern in den Basisisolierelementen 72 in einer Längsrichtung, wie in 26 gezeigt.
Wie oben erläutert, umfasst ein Wechselstromgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Rotor zum Ausbilden von Nord(N)- und Süd(S)-Polen wechselweise um einen Rotationsumfang; und
einen Stator, mit: einem Statorkern, der den Rotor umgibt; und einer Mehrphasen-Ständerwicklung, die in dem Statorkern montiert ist, wobei der Statorkern mit einer Anzahl von Schlitzen ausgebildet ist, die sich in einer vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung axial erstrecken, und wobei er mit einem anstoßenden Abschnitt versehen ist, der sich axial erstreckt, wobei der anstoßende Abschnitt den Statorkern in eine ringförmige Form bildet, durch anstoßende Endabschnitte des Statorkerns, wobei die Mehrphasen-Ständerwicklung eine Anzahl von Wicklungsabschnitten umfasst, in denen lange Drahtstränge so gewickelt sind, dass sie wechselweise eine innere Lage und eine äußere Lage einnehmen, in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen, wobei die Drahtstränge außerhalb der Schlitze an axialen Endoberflächen des Statorkerns umgebogen sind, und wobei ein Isolierelement zwischen dem Statorkern und der Wicklung liegt. Deshalb sind die Windungsabschnitte der Spulenenden ordentlich in Reihen umfänglich aufgereiht, so dass sie einander nicht stören, was eine Beschädigung der Drahtstränge aufgrund einer Störung und Kurzschlüssen zwischen den Drahtsträngen während des Biegens des Basiskerns verhindert. Des Weiteren ist eine Verformung der Drahtstränge in den Schlitzen verringert, und eine Isolierung und Montage sind durch die Gleit- und Puffereffekte der Isolierelemente verbessert, die zwischen den Drahtsträngen und dem Kern liegen. Eine Beschädigung wird unterdrückt und ein Einführen wird sanfter, durch die Isolierelemente, während des Einführens der Drahtstränge in die Schlitze, was den Einführungsvorgang verbessert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Isolierelement zuerst an der Wicklung angeordnet, bevor die Wicklung in die Schlitze des Statorkerns eingeführt wird. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, die Isolierelemente in den Schlitzen im Voraus zu montieren, was Vorgänge verbessert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Isolierelement zuerst an der Wicklung angeordnet, bevor die Wicklung in die Schlitze des Statorkerns eingeführt wird. Deshalb wird das Einführen durch die Isolierelemente während des Einführens der Drahtstränge in die Schlitze sanfter, was den Einführungsvorgang verbessert. Des Weiteren besteht keine Notwendigkeit einen separaten Schritt des Montierens der Isolierelemente in die Schlitze vorzusehen.
Gemäß einer Form des Verfahrens zur Herstellung des Wechselstromgenerators, kann ein gerades Basisisolierelement zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet werden; das Basisisolierelement wird zwischen den Statorkern und der Wicklung gelegt, durch Einführen der Wicklung in die Schlitze; und das Isolierelement wird später durch Trennen des Basisisolierelements zwischen den Schlitzen ausgebildet. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, die Isolierelemente einzeln in jedem Schlitz anzuordnen, was den Stator-Zusammenbauvorgang verbessert.
Gemäß einer anderen Form des Verfahrens zur Herstellung des Wechselstromgenerators, kann ein gerades Basisisolierelement zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet werden; und das Isolierelement kann durch Trennen des Basisisolierelements zwischen den Schlitzen ausgebildet werden, wenn die Wicklung in die Schlitze eingeführt wird, und das Basisisolierelement liegt zwischen dem Statorkern und der Wicklung. Deshalb ist die Ausbeute der Isolierelemente verbessert. Des Weiteren gibt es keine Abschnitte der Isolierelemente, die nach innen von der radialen inneren Oberfläche des Statorkerns vorstehen, was den Schritt des Entfernens derartiger Abschnitte beseitigt.
Gemäß noch einer anderen Form des Verfahrens zur Herstellung des Wechselstromgenerators, kann ein gerades Basisisolierelement zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet werden; das Basisisolierelement kann zwischen dem Statorkern und der Wicklung durch Einführen der Wicklung in die Schlitze angeordnet werden; und das Isolierelement kann später ausgebildet werden, durch Trennen des Basisisolierelements zwischen den Schlitzen zusammen mit der Bearbeitung der inneren Umfangsabmessung des Statorkerns. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, einen separaten Trennschritt zum Trennen der Isolierelemente vorzusehen.
Gemäß einer Form des Verfahrens zur Herstellung des Wechselstromgenerators, kann ein gerades Basisisolierelement zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet werden; das Basisisolierelement kann zwischen den Statorkern und die Wicklung gelegt werden, durch Einführen der Wicklung in die Schlitze; und das Isolierelement kann später durch Trennen des Basisisolierelements zwischen den Schlitzen ausgebildet werden, nach einem Befestigen des Basisisolierelements mit Harz. Deshalb ist ein Trennen der Isolierelemente erleichtert.
Gemäß einer anderen Form des Verfahrens zur Herstellung des Wechselstromgenerators, kann das Isolierelement durch Trennen des Basisisolierelements zwischen den Schlitzen ausgebildet werden, wenn Endabschnitte von Zähnen, welche die Schlitze definieren, gepresst und plastisch verformt werden können. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, einen separaten Schritt des Trennens der Isolierelemente vorzusehen.
Gemäß noch einer anderen Form des Verfahrens zur Herstellung des Wechselstromgenerators, kann das Isolierelement aus einem Isolierpapier gebildet sein. Deshalb verformen sich die Isolierelemente leicht, aber sie zerreißen nicht leicht.
Gemäß einer Form des Verfahrens zur Herstellung des Wechselstromgenerators, kann das Isolierelement aus einem Harz ausgebildet sein. Deshalb können die Drahtstranggruppen geformt, befestigt und durch Harz zusammengehalten werden, was es leicht macht, sie zu handhaben. Des Weiteren können die Isolierelemente so geformt werden, dass sie mit der Form der Schlitze übereinstimmen, was den Raumfaktor der Leiter in den Schlitzen verbessert.
Eine genaue Definition der Erfindung und ihrer Ausführungsformen erfolgt jedoch in den angehängten Ansprüchen.

Claims

Wechselstromgenerator, mit: einem Rotor (7) zum Ausbilden von Nord(N)- und Süd(S)-Polen wechselweise um einen Rotationsumfang herum; und einem Stator (8), mit: einem Statorkern (15), der den Rotor (7) umgibt; und einer Mehrphasen-Ständerwicklung (16), die in dem Statorkern (15) montiert ist, wobei der Statorkern (15) mit einer Anzahl von Schlitzen ausgebildet ist, die sich in einer vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung axial erstrecken, und wobei er mit einem anstoßenden Abschnitt versehen ist, der sich axial ersteckt, wobei der anstoßende Abschnitt den Statorkern (15) in eine ringförmige Form bildet, durch anstoßende Endabschnitte des Statorkerns (15), dadurch gekennzeichnet, dass jede Phase der Mehrphasen-Ständerwicklung (16) aus einer Anzahl von Wicklungsunterabschnitten (31–34) gebildet ist, wobei jeder aus einem Drahtstrang (30) ausgebildet ist, der so gewickelt ist, dass er wechselweise eine innere Lage und eine äußere Lage einnimmt, in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen, wobei der Drahtstrang (30) außerhalb der Schlitze an axialen Endoberflächen des Statorkerns (15) umgebogen ist, wobei er eine Windung in der Umfangsrichtung des Statorkerns macht, und wobei ein Isolierelement (19) zwischen dem Statorkern (15) und der Wicklung liegt.
Verfahren zur Herstellung des Wechselstromgenerators nach Anspruch 1, die folgenden Schritte umfassend: Bereitstellen eines Parallelepiped-Basiskerns mit einer Anzahl von Schlitzen, Bereitstellen von Drahtstranggruppen (35A, 35B), wobei jede eine Phase der Mehrphasen-Ständerwicklung ausbildet und eine Anzahl von Wicklungsunterabschnitten (31–34) aufweist, wobei jeder aus einem Drahtstrang (30) ausgebildet ist, der so gewickelt ist, dass er anpassbar ist, um wechselweise eine innere Lage und eine äußere Lage einzunehmen, in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen, und außerhalb der Schlitze an axialen Endoberflächen des Statorkerns umgebogen zu werden, wobei er eine Windung in der Umfangsrichtung des Statorkerns macht, Vorsehen eines Isolierelements, Einführen der Drahtstranggruppen in die Schlitze des Parallelepiped-Basiskerns, wodurch das Isolierelement zwischen dem Statorkern und den Wicklungsunterabschnitten liegt, und Aufrollen des Parallelepiped-Basiskerns, um einen Statorkern (15) auszubilden.
Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 2, wobei das Isolierelement (19) zuerst an der Wicklung angeordnet wird, bevor die Wicklung in die Schlitze des Statorkerns (19) eingeführt wird.
Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 2, wobei: ein Basis-Isolierelement (72) zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet wird; und das Isolierelement (19) zwischen den Statorkern (19) und die Wicklung gelegt wird, durch Einführen der Wicklung in die Schlitze.
Verfahren nach Anspruch 4, zur Herstellung des Wechselstromgenerators nach Anspruch 1, wobei: ein gerades Basis-Isolierelement (72) zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet wird; das Basis-Isolierelement (72) zwischen den Statorkern (15) und die Wicklung gelegt wird, durch Einführen der Wicklung in die Schlitze; und das Isolierelement (19) später ausgebildet wird, durch Trennen des Basis-Isolierelements (72) zwischen den Schlitzen.
Verfahren nach Anspruch 4, zur Herstellung des Wechselstromgenerators nach Anspruch 1, wobei: ein gerades Basis-Isolierelement (72) zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet wird; und das Isolierelement (19) durch Trennen des Basis-Isolierelements (72) zwischen den Schlitzen ausgebildet wird, während die Wicklung in die Schlitze eingeführt wird und das Basis-Isolierelement (72) zwischen den Statorkern (15) und die Wicklung gelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, zur Herstellung des Wechselstromgenerators nach Anspruch 1, wobei: ein gerades Basis-Isolierelement (72) zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet wird; das Basis-Isolierelement (72) zwischen den Statorkern (15) und die Wicklung gelegt wird, durch Einführen der Wicklung in die Schlitze; und das Isolierelement (19) später ausgebildet wird, durch Trennen des Basis-Isolierelements (72) zwischen den Schlitzen zusammen mit einer Innenumfangsabmessungs-Verarbeitung des Statorkerns (15).
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, zur Herstellung des Wechselstromgenerators nach Anspruch 1, wobei: ein gerades Basis-Isolierelement (72) zuerst zwischen den Schlitzen und der Wicklung angeordnet wird; das Basis-Isolierelement (72) zwischen den Statorkern (15) und die Wicklung gelegt wird, durch Einführen der Wicklung in die Schlitze; und das Isolierelement (19) später ausgebildet wird, durch Trennen des Basis-Isolierelements (72) zwischen den Schlitzen nach einem Befestigendes Basis-Isolierelements (72) mit Harz.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, zur Herstellung des Wechselstromgenerators nach Anspruch 1, wobei das Isolierelement (19) durch Trennen des Basis-Isolierelements (72) zwischen den Schlitzen ausgebildet wird, wenn Endabschnitte von Zähnen, welche die Schlitze definieren, gepresst und plastisch verformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, zur Herstellung eines Wechselstromgenerators, wobei das Isolierelement (19) aus Isolierpapier gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, zur Herstellung eines Wechselstromgenerators, wobei das Isolierelement (19) aus einem Harz gebildet ist.