DE60120953T2

DE60120953T2 - Verfahren zur Herstellung eines Statorkerns einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE60120953T2
Application number: DE60120953T
Authority: DE
Inventors: Intellectual Property Dept. Shigenobu Kariya-city Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: US7010846B2; EP1146624A2; JP3656733B2; DE60120953D1; EP1146624A3; US6559572B2; EP1276210A1; JP2001359246A; EP1276210B1; US20010030484A1; EP1146624B1; DE60101111T2; US20030127942A1; DE60101111D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Statorkerns einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug nach Anspruch 1. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Statorkerns einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug nach Anspruch 4. Die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug kann beispielsweise aus einem Wechselstromgenerator bestehen, der in einem PKW, einem Lastfahrzeug usw. installiert wird.
Um eine kostengünstige elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug anbieten zu können, besteht ein magnetischer Statorkern gewöhnlich aus einem spiralförmig gewundenen Magnetstreifen. Solch ein Statorkern kann einen hohen Ausbeuteprozentsatz an magnetischem Material erreichen und kann mit hoher Herstellungsgeschwindigkeit hergestellt werden.
Um den kürzlich entstandenen Bedarf nach einem Generator mit hoher Leistung zu befriedigen, werden Leiter in Schlitzen des Statorkernes in einem so hohen Raumfaktor wie möglich angeordnet.
Wie in der JP-A11-299136 dargestellt ist, wird ein Paar aus langen und dünnen Magnetblättern ausgestanzt, um ein Paar von Magnetstreifen zu bilden, die eine Vielzahl an Zähnen aufweisen und auch einen Kernrücken aufweisen, um dadurch den Ausbeuteprozentsatz an Magnetstreifen zu erhöhen, wobei die Zähne von einem der Paare der Magnetstreifen jeweils aus Abschnitten innerhalb der Schlitze der anderen Magnetstreifen geformt sind. Danach wird jeder Magnetstreifen in einen zylinderförmigen Stapel spiralförmig gewunden, wobei die Schlitze von einer Schicht mit denjenigen einer anderen Schicht ausgerichtet werden, bis der zylinderförmige Stapel eine vorgeschriebene Dicke erreicht hat. Dann wird der Stapel verschweißt oder vernietet. Da zwei oder mehr Magnetstreifen zu einem Zeitpunkt ausgebildet werden, können Arbeitskraft und Herstellungskosten für die Statorkerne reduziert werden.
Um die Spannung eines Magnetstreifens zu mildern, wenn dieser spiralförmig gewunden oder verdreht wird, offenbart die JP-A-48-24204 Zähne, deren Zahnbreite zu dem Kernrücken hin schmäler wird. Mit anderen Worten ist die Schlitzweite an der Mitte derselben aufgeweitet. Dies reduziert die Spannung des Streifens, wenn dieser spiralförmig gewunden wird, und führt zu einer exakteren Größe und Gestalt eines zylinderförmigen Statorkernes.
Da die magnetische Reluktanz des Luftspaltes zwischen dem Rotor und dem Stator am größten in dem magnetischen Kreis eines Generators ist, besitzen die Zahnränder, die an dem Innenumfang des Stators ausgebildet sind, einen weiteren Querschnitt eines magnetischen Pfades als der Rest des Zahnes. Mit anderen Worten besitzt jeder Zahn ein Paar von umfangsmäßig verlaufenden Vorsprüngen, um die Weite oder Breite des Zahnes zu vergrößern.
Da der Raumfaktor der Leiter zunimmt, wird der Schlitzbereich eingeengt oder enger, wodurch der Querschnitt des Zahnes erweitert wird Wenn die Zähne von einem der Paare der Magnetstreifen jeweils aus Abschnitten innerhalb der Schlitze von anderen Magnetstreifen ausgebildet werden, wie dies in der JP-A-299136 offenbart ist, ist es nicht möglich, solch einen umfangsmäßig weiten oder breiten Zahn zu erzeugen.
Wenn die Zahnbreite an der Mitte desselben eingeengt oder verschmälert wird, wie dies in der JP-A-48-24204 gezeigt ist, kann ein erweiterter Zahnrand oder -kante an einem eines Paares von Magnetstreifen von dem Abschnitt innerhalb eines erweiterten Schlitzes des anderen Magnetstreifens geformt oder gebildet werden. Wenn jedoch der Zahn an der Mitte desselben eingeengt ist, nimmt die magnetische Reluktanz der Zähne zu und der Magnetfluß, der durch den Statorkern hindurch verläuft, nimmt signifikant ab. Dies senkt die Ausgangsleistung ab.
Ein Statorkern eines Fahrzeugwechselstromgenerators, der einen Außenseitendurchmesser zwischen 90 mm und 140 mm besitzt, besteht gewöhnlich aus einem laminierten Stahlstreifen mit einer Dicke zwischen 0,5 mm und 1,0 mm. Es ist erforderlich, einen Rand (Spielraum) vorzusehen, wenn die Zähne und die Schlitze aus einem Stahlstreifen mit der oben angegebenen Dicke gebildet werden.
Wenn jedoch die Dicke auf eine Dicke kleiner als 0,2 mm reduziert wird, kann der Rand des Blattes gezogen werden, und zwar auf Grund der geringen Steifigkeit desselben. Als ein Ergebnis können die Vorsprünge der Zahnränder nicht die richtige Länge erreichen und es kann kein ausreichender Querschnitt für den Magnetfluß von dem Rotor erzeugt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Statorkerns einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug zu schaffen, mit denen der Statorkern bei einer hohen prozentualen Ausbeute und mit hoher Geschwindigkeit gefertigt werden kann.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Verbesserte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung des obigen Problems ergeben sich aus Anspruch 4.
Weitere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ebenso wie die Funktionen der jeweiligen Teile der vorliegenden Erfindung werden bei der Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnung deutlich.
In der Zeichnung ist:
1 eine vergrößerte Teilansicht eines axialen Endes eines Statorkernes eines Fahrzeugwechselstromgenerators;
2 ein als Beispiel gewähltes Diagramm, welches einen Schritt bei der Herstellung eines Paars von Magnetstreifen aus einem langen und dünnen Magnetblech veranschaulicht;
3 ein als Beispiel gewähltes Diagramm, welches einen Schritt bei der Herstellung von Magnetstreifen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 eine Teilquerschnittansicht eines Statorkernes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 ein als Beispiel gewähltes Diagramm, das einen Schritt bei der Herstellung von Magnetstreifen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
6 ist ein als Beispiel gewähltes Diagramm, das einen Schritt bei der Herstellung von Magnetstreifen gemäß einer Variante der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Ein zylinderförmiger Statorkern 1 besteht aus einem spiralförmig gewundenen laminierten Magnetstreifen 10, der eine Dicke von 0,35 mm hat. Der Magnetstreifen 10 besitzt eine Vielzahl an Zähnen 2 und einen Kernrücken 3, von welchem aus die Vielzahl der Zähne 2 ausgehen. Wenn die Verwindung stattgefunden hat und auch die Laminierung erfolgt ist, sind Zahnränder 20 der Zähne 2 radial innenseitig angeordnet, wie dies in 3 gezeigt ist.
Ein Paar von umfangsmäßig verlaufenden Nuten 21 ist an sich gegenüber liegenden Seiten eines Basisabschnitts von jedem Zahn 2 benachbart dem Kernrücken 3 ausgebildet. Eine Weite oder Breite B der Basis zwischen den Nuten 21 ist größer eingestellt als eine minimale Weite A zwischen einem Paar der umfangsmäßig verlaufenden Vorsprünge 201, die an dem Zahnrand 20 ausgebildet sind. Jeder Schlitz 6 besitzt ein Paar an Wänden 23 und 24, die einander in Umfangsrichtung gegenüber liegen. Ein Paar der Wände 23 und 24 verläuft parallel, nachdem der Magnetstreifen 10 aufgewickelt wurde.
Das Paar der Vorsprünge 201 ist hinsichtlich der Gestalt nahezu gleich, und zwar entsprechend einem Schlitzboden 210, der das Paar an Nuten 21 enthält. Wenn ein Paar von Magnetstreifen 10 aus einem langen und dünnen Magnetblech 100 hergestellt wird, wie beispielsweise einem Wickel aus einem Magnetblech, werden die Zahnränder 20 von einem Magnetstreifen 10 und der Schlitzboden 210 des anderen Magnetstreifens 10 gemeinsam verwendet und getrennt, und zwar ohne jeglichen Spielraum oder Rand, ausgenommen den Spielräumen oder Randabschnitten 200 an sich gegenüber liegenden Seiten von jedem Zahn 2, wie in 2 gezeigt ist. Dies erhöht den Ausstoßprozentsatz an Magnetstreifen. Da die Dicke des Magnetstreifens 10 bei 0,35 mm liegt, verformen sich die Vorsprünge 201 nicht und es wird die magnetische Reluktanz auf einem niedrigen Wert gehalten.
Daher ist der magnetische Querschnitt der Zähne 2 an der Basis der Vorsprünge 201 am kleinsten, das heißt an dem Zahnrad 20, von welchem die Vorsprünge 201 ausgehen. Mit anderen Worten ist der Querschnitt des Mittelabschnitts der Zähne 2 zwischen der Basis der Vorsprünge 201 und dem Kernrücken 3 nicht kleiner als der magnetische Querschnitt an der Basis der Vorsprünge 201. Die radiale Weite von jeder Nut 21 wird enger oder schmäler, wenn der Magnetstreifen 10 spiralförmig gewickelt wird. Demzufolge wird die Magnete Reluktanz um die Nuten 21 herum reduziert, wenn der Statorkern 1 vervollständigt ist.
Zusätzlich kann eine Vielzahl der Magnetstreifen 10 aus einem einzelnen langen und dünnen Magnetblech 100 hergestellt werden, und die Nuten 21 machen den Windungsschritt des Magnetstreifens 10 einfacher.
Als Verfahren zur Herstellung des Statorkerns gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann ein langes Magnetblech zwischen ein Paar paralleler Walzen mit einer Patrize und einer Matrize eingebracht werden, um den Magnetstreifen 10 kontinuierlich auszustanzen, wie in 3 dargestellt. Da der Magnetstreifen 10 kontinuierlich ausgebildet werden kann, können Produktionsdauer und -kosten gesenkt werden.
Die Dicke der Magnetbleche kann von 0,35 mm in eine Dicke zwischen 0,2 mm und 0,5 mm geändert werden.
Ein Statorkern gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist mit Bezug auf 4 beschrieben. Eine Einheit der Leiterspulen 5 kann in zwei Gruppen eingeteilt werden, und jede Ausgangsleistung wird jeweils zu den anderen addiert. Die Zahl der Schlitze pro Einheitslänge des Magnetblechs wird doppelt so groß wie die Zahl der Schlitze des Magnetblechs gemäß der ersten Ausführungsform. Dagegen wird die Breite der Schlitze die Hälfte des Schlitzes des Magnetblechs gemäß der ersten Ausführungsform. Somit steigt die Zahl der Kerben, so dass der Magnetstreifen zu geringen Kosten in eine exaktere Zylinderform gewickelt werden kann.
Als Verfahren zur Herstellung des Statorkerns gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung kann der Abstand 200a zum Ausstanzen an einer Seite jedes Zahns 2 ausgebildet werden, wie in 5 dargestellt. Da die Breite des Abstands erhöht werden kann, können die Magnetstreifen leichter ausgestanzt werden. Das Paar Magnetstreifen kann durch das Paar paralleler Walzen ausgebildet werden, wie in 3 dargestellt.
Als Variante kann ein Abstand 200b vergrößert werden, bis die Kerben an der Basis der Zähne 2 entfernt wurden. Dies macht den Herstellungsschritt einfacher und die Herstellungskosten niedriger.
Bei der vorangegangenen Beschreibung der Erfindung wurde die Erfindung unter Hinweis auf spezifische Ausführungsformen derselben offenbart. Es ist jedoch offensichtlich, daß vielfältige Abwandlungen und Änderungen bei den spezifischen Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er sich aus den anhängenden Ansprüchen ergibt. Demzufolge ist die Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich als veranschaulichend und nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns (1) einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es folgendes umfaßt: einen Schritt des Einfügens eines langen Magnetblechs (100) zwischen ein Paar Walzen, wobei das Magnetblech (100) dicker als 0,2 mm und dünner als 0,5 mm ist; und einen Schritt des kontinuierlichen Ausstanzens eines Magnetstreifens (10) mit einer Vielzahl von Zähnen (2) und einem Kernrückenabschnitt (3) aus dem Blech (100) mittels des Walzenpaars.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Magnetblechs (100) 0,35 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetstreifen (10) in zylindrischer Form gewickelt ist.
Vorrichtung zum Herstellen eines Statorkerns (1) einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Paar paralleler Walzen mit einer Patrize und einer Matrize, um einen Magnetstreifen (10) aus einem langen und dünnen Blech (100) auszustanzen, wobei das Blech dicker als 0,2 mm und dünner als 0,5 mm ist, wobei der Magnetstreifen (10) eine Vielzahl von Zähnen (2) und einen Kernrückenabschnitt (3) aufweist.