DE60210572T2

DE60210572T2 - Wicklung für eine elecktrische Rotationsmaschine, Verfahren zur Herstellung dieser Wicklung, und Verfahren zur Herstellung einer elecktrischen Rotationsmaschine mit solcher Wicklung

Info

Publication number: DE60210572T2
Application number: DE60210572T
Authority: DE
Inventors: c/o Denso Corporation Mitsuru Kariya-city Aichi-pref. Kato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: KR20030055175A; US6862796B2; EP1324461A2; DE60210572D1; KR100485904B1; EP1324461A3; US20030132679A1; JP2003259585A; EP1324461B1; JP3551378B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spule für eine rotierende elektrische Maschine und deren Herstellungsverfahren und insbesondere einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug, der mit einer Spule ausgestattet ist, die aus in Reihe aneinandergefügten Leitersegmenten besteht und deren Herstellungsverfahren. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine unter Verwendung der Spule.
Eine herkömmlicher Vorschlag für eine Statorspule besteht aus zahlreichen Leitersegmenten, die in Schlitze eines Stators eingefügt sind und in Reihe aneinandergefügt sind. Die japanische Patentanmeldung 3118837 (die der US-Patentanmeldung 6,249, 956 entspricht) oder die japanische Patentanmeldung 3196738 (die der US-Patentanmeldung 2002/0053126 entspricht), die der selben Anmelderin gehört wie diese Anmeldung, offenbart ein Verfahren zur Herstellung dieses Spulentyps, wonach U-förmige Leitersegmente in Reihe aneinandergefügt sind.
Gemäß dieser Art von Statorspule mit in Reihe aneinander gefügten Segmenten wird ein Paar von Schenkeln eines Leitersegments separat in unterschiedliche Schlitze eines Rotors eingefügt, die um einen einer Polteilung entsprechenden Winkel beabstandet sind. Ein abstehender Teil eines jeden Schenkels ist in der Umfangsrichtung gebogen. Dann werden die distalen Enden der Schenkel der unterschiedlichen Leitersegmente aufeinanderfolgend zusammengefügt.
Insbesondere besteht das Leitersegment aus einem U-förmigen (genauer einem V-förmigen) Kopfleiterabschnitt, einem Paar von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten, die sich von beiden Enden des Kopfleiterabschnitts erstrecken und in unterschiedliche Schlitze von einer axialen Seite eines Kerns eingefügt sind, und einem Paar von Endleiterabschnitten die von der anderen axialen Seite des Kerns aus den Schlitzen herausragen und sich in Umfangsrichtungen erstrecken. Die distalen Enden der Endleiterabschnitte der unterschiedlichen Leitersegmente sind zusammengefügt. Nachstehend können der im Schlitz liegende Leiterabschnitt und der Endleiterabschnitt zusammen als ein Schenkel des Leiterabschnitts bezeichnet werden. Dementsprechend bilden die Kopfleiterabschnitte der jeweiligen Leitersegmente zusammenwirkend ein erstes Spulenende (d. h. ein kopfseitiges Spulenende). Die Endleiterabschnitte der jeweiligen Leitersegmente bilden zusammenwirkend ein zweites Spulenende (d. h. ein endseitiges Spulenende).
Nachstehend erfolgt eine Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung dieser Art von Statorspule mit in Reihe zusammengefügten Segmenten, das in den vorstehend beschriebenen Druckschriften des Stands der Technik offenbart ist.
Zunächst wird eine erforderliche Anzahl von Tannennadel-Leitersegmenten hergestellt. Das jeweils hergestellte Tannennadel-Leitersegment weist zwei längliche Schenkel auf, die benachbart zueinander sind und sich geradlinig von dessen Kopf erstrecken.
Anschließend wird jedes Tannennadel-Leitersegment zu einem U-förmigen Leitersegment konfiguriert, wobei ein Paar von im Schlitz liegenden Leitersegmenten um eine Polteilung in der Umfangsrichtung abgewinkelt beabstandet ist. Dann werden die U-förmigen Leitersegmente räumlich angeordnet (insbesondere in der Umfangsrichtung ausgerichtet), so dass eine erforderliche Anzahl von Leitersegmenten gleichzeitig in einen jeweiligen Schlitz des Statorkerns eingefügt wird. Für den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritt besteht die Möglichkeit, ein Paar von koaxialen Ringen mit Einfügelöchern zu verwenden, die beispielsweise in 3 der japanischen Patentanmeldung 3118837 offenbart sind. Gemäß dem Herstellungsverfahren, das bei diesem Stand der Technik gezeigt wird, werden beide Schenkel eines Tannennadel-Leitersegments in zwei benachbarte Löcher der koaxialen Ringe eingefügt, die in der gleichen Winkelposition positioniert sind. Dann werden die koaxialen Ringe gemeinsam um den Betrag, der einer Polteilung in der Umfangsrichtung entspricht, um ihre Achsen gedreht. Dabei wird jedes Tannennadel-Leitersegment zu einem U-förmigen Leitersegment mit einem Kopfabschnitt konfiguriert, der so gespreizt ist, dass er insgesamt eine U-Form in der Umfangsrichtung ausbildet.
Anschließend wird ein Verfahrensschritt zum Einfügen eines jeden Leitersegments, das zu einer U-förmigen Konfiguration ausgebildet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet wurde, in einen Schlitz des Kerns ausgeführt. Dieser Verfahrensschritt wird durch Herausziehen der Schenkel aus den die Einfügelöcher aufweisenden Ringen, während die Kopfleiterabschnitte der jeweiligen Leitersegmente gehalten werden, die jeweils zu einer U-förmigen Konfiguration ausgebildet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind, und dann Einfügen der Schenkel der jeweiligen Leitersegmente in Schlitze des Kerns ausgeführt.
Wenn insgesamt vier im Schlitz liegende Leiterabschnitte in der radialen Richtung in dem gleichen Schlitz ausgerichtet sind, werden ein kleines Leitersegment mit einer U-förmigen Biegung und ein großen Leitersegment mit einer U-förmigen Biegung hergestellt. Zwei Schenkel des kleinen Leitersegments mit einer U-förmigen Biegung werden gleichzeitig in Schlitze des Kerns gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren eingefügt. Dann werden zwei Schenkel des großen Leitersegments mit einer U-förmigen Biegung gleichzeitig in die Schlitze des Kerns gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren eingefügt. Es ist jedoch natürlich möglich, die U-förmigen Leitersegmente einzeln nacheinander in die Schlitze einzufügen. Der Verfahrensschritt zum Konfigurieren eines jeden Tannennadel-Leitersegments zu einem U-förmigen Leitersegment kann durch Pressen ohne Verwendung der vorstehend beschriebenen Ringe mit Einfügelöchern ausgeführt werden.
Anschließend wird ein Verfahrensschritt zum Biegen eines jeden Endleiterabschnitts, der aus dem Schlitz in der Umfangsrichtung herausragt, ausgeführt. Jeder Endleiterabschnitt wird bevorzugt in der Umfangsrichtung um eine halbe Polteilung gebogen. Ein solcher am Umfang stattfindender Biegeverfahrensschritt wird unter Ver wendung einer Mehrzahl von koaxialen Ringen mit Einfügelöchern, die beispielsweise in 4 und 5 der japanischen Patentanmeldung 31967398 offenbart sind, ausgeführt. Die distalen Enden der Endleiterabschnitte werden in Einfügelöcher der koaxialen Ringe eingefügt. Dann wird jeder koaxiale Ring in der Umfangsrichtung um eine halbe Polteilung (elektrischer Winkel von π/2) gedreht, so dass jeder Endleiterabschnitt in der Umfangsrichtung um eine halbe Polteilung gebogen wird. Wenn jeder koaxiale Ring in der Umfangsrichtung gedreht wird, ist der koaxiale Ring bevorzugt in die axiale Richtung zu drängen, um sich in Richtung des Endleiterabschnitts vorzubewegen. Die Krümmung am Biegepunkt kann vergrößert werden.
Anschließend wird ein Verfahrensschritt zum Verschweißen der distalen Enden der Endleiterabschnitte ausgeführt. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel werden das kleine Leitersegment mit einer U-förmigen Biegung und das große Leitersegment mit einer U-förmigen Biegung in dem selben Schlitz derart untergebracht, dass insgesamt vier im Schlitz liegende Leiterabschnitte in der radialen Richtung ausgerichtet sind. In diesem Fall werden der im Schlitz liegende Leiter der allerinnersten Lage und der im Schlitz liegende Leiter der alleräußersten Lage gemeinsam über einen Kopfleiterabschnitt eines großen Leiterabschnitts mit einer U-förmigen Biegung verbunden. Der im Schlitz liegende Leiter der inneren mittleren Lage und der im Schlitz liegende Leiter der äußeren mittleren Lage werden miteinander über einen Kopfleiterabschnitt eines kleinen Leitersegments mit einer U-förmigen Biegung verbunden. Das distale Ende eines Endleiterabschnitts der ganz innersten Lage ist mit dem distalen Ende eines Endleiterabschnitts der inneren mittleren Lage verschweißt. Das distale Ende eines Endleiterabschnitts der alleräußersten Lage ist mit dem distalen Ende eines Endleiterabschnitts der äußeren mittleren Lage verschweißt. Durch den vorstehend beschriebenen Schweißverfahrensschritt wird eine Endlosphasenspule, als eine Spule, die eine der Phasen darstellt, ausgebildet. Um Extraktionsanschlüsse einer jeden Phasenspule an der Kopfseite auszubilden, wird einer der U-förmigen Kopfleiterabschnitt an einer geeigneten Stelle abgeschnitten. Wenn die Extraktionsanschlüsse so ausgebildet sind, dass sie lange genug sind, können die länglichen Abschnitte in der Umfangsrichtung gebogen werden, um einen Verbindungsdraht für einen neutralen Punkt bereitzustellen. Derartige Extrak tionsanschlüsse am kopfseitigen Spulenende sind ausgebildet, um die Interferenz mit dem Schweißschritt zu verhindern, der am endseitigen Spulenende ausgeführt wird.
Eine Polteilung besteht bevorzugt aus sechs benachbarten Schlitzen. Ein elektrischer Winkel von 2π wird durch 12 benachbarte Schlitze gebildet. In diesem Fall wird die Anordnung der Schlitze durch U, X - V, -Z, W, Y, -U, -X, V, Z, -W, und -Y ausgedrückt. Gemäß dieser Schlitzanordnung werden die zueinander benachbarten U-Phase- und X-Phasespulen mit einem neutralen Punkt an einem Ende und einer U-X-Ausgangsklemme am anderen Ende in Reihe geschaltet. Die zueinander benachbarten W-Phase- und Y-Phase-Spulen sind mit einem neutralen Punkt an einem Ende und einer W-Y-Ausgangsklemme am anderen Ende in Reihe geschaltet. Die zueinander benachbarten V-Phase- und Z-Phasespulen sind mit einem neutralen Punkt an einem Ende und einer V-Z-Ausgangsklemme am anderen Ende in Reihe geschaltet.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Statorspule mit in Reihe geschalteten Segmenten wird jedoch der U-förmige Kopfleiterabschnitt des U-förmigen Leitersegments an einer Öffnung des Schlitzes scharf abgebogen, durch die das Leitersegment eingefügt wird. Das U-förmige Leitersegment neigt sich in der Umfangsrichtung. Demzufolge liegt ein Isolierharzfilm, der die Oberfläche des Leitersegments bedeckt, direkt der scharfen Kante der Schlitzöffnung gegenüber. Wenn das Leitersegment einer beliebigen Beanspruchung oder Beschädigung ausgesetzt ist, wird der Isolierharzfilm des Leitersegments abgenutzt. Die Isoliereigenschaften verschlechtern sich dadurch. Im allgemeinen ist eine Isolierschicht zwischen dem Kern und dem Leitersegment vorgesehen, um den im Schlitz liegenden Leiterabschnitt von der inneren Oberfläche des Schlitzes zu isolieren. Es ist jedoch bekannt, dass zwischen den benachbarten Leitersegmenten eine Oberflächenentladung eintritt. In Anbetracht dieser Tatsache ist von großer Bedeutung, die elektrischen Isoliereigenschaften des U-förmigen Kopfleiterabschnitts eines jeden Leitersegments zu verbessern, dessen Wurzeln bzw. Basisabschnitte an der Schlitzöffnung gebogen sind.
Ferner wird das kopfseitige Spulenende durch U-förmige Kopfleitersegmente gebildet, die in der Umfangsrichtung am Abschnitt sehr nahe an der Schlitzöffnung gebogen sind. Diese Anordnung sorgt für eine beträchtliche Reduktion eines Zwischenraums für eine in radialer Richtung strömende Kühlluft. Insbesondere ist eine für die Kühlluft zur Verfügung stehende Querschnittsfläche in Umfangsrichtung an einem zur Endoberfläche des Kerns benachbarten Abschnitt unzureichend. Somit wird die Kühlfähigkeit des Kerns verschlechtert.
Ferner ist die Kühlfähigkeit der Spule ein entscheidender Faktor für eine fortschrittliche rotierende elektrische Maschine, die über ein kompakte Größe und eine große Ausgangsleistung verfügt. Die Kühlfähigkeit der Spule ist deutlich von den Spulenenden abhängig, weil ein Wärmeaustausch zwischen der Spule und der Kühlluft hauptsächlich an den Spulenenden ausgeführt wird. Die Kühloberflächen des Spulenendes sind im großen und ganzen proportional zur longitudinalen Länge des Spulenendes. Um dementsprechend die Kühlfähigkeit der Spule zu verbessern, ist es notwendig, die longitudinale Länge (d. h. die Länge in Verlängerungsrichtung) eines jeden U-förmigen Kopfleiterabschnitts zu erweitern. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten Zunahme der axialen Länge des kopfseitigen Spulenendes und zu einem beträchtlichen Anwachsen der Größe sowie des Gewichts einer resultierenden rotierenden Maschine.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der vorstehenden Probleme des Stands der Technik, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spule für eine rotierende elektrische Maschine zu schaffen, die in der Lage ist, die Zuverlässigkeit und Kühlfähigkeit ohne Anwachsen von deren Größe zu verbessern. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung der Spule zu schaffen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine unter Verwendung dieser Spule zu schaffen.
Um die vorstehenden und verwandten Aufgaben zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Spule für eine rotierende elektrische Maschine, die eine Mehrzahl von Leitersegmenten aufweist, die jeweils einen V-geformten Kopfleiterabschnitt, ein Paar von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten, die sich von beiden Enden des Kopfleiterabschnitts erstrecken und in zwei unterschiedlichen Schlitzen eines Kerns untergebracht sind, und ein Paar von Endleiterabschnitten aufweisen, die sich von den im Schlitz liegenden Leiterabschnitten fortsetzen und aus den axial einander gegenüberliegenden Öffnungen herausragen und sich zumindest in einer Umfangsrichtung erstrecken. Die Leitersegmente werden nacheinander durch Zusammenfügen von distalen Enden der Endleiterabschnitte verbunden. Der Kopfleiterabschnitt einer jeden Leitersegments bildet einen Teil eines kopfseitigen Spulenendes der Spule aus. Der Endleiterabschnitt eines jeden Leitersegments bildet einen Teil eines endseitigen Spulenendes der Spule aus. Der Kopfleiterabschnitt oder Endleiterabschnitt weist einen V-geformten Abschnitt und gerade Abschnitte auf. Jeder V-abgewinkelte Abschnitt weist einen Apex, der in einer axialen Richtung von dem Kern am weitesten positioniert ist, und schräg stehende Abschnitte auf, die sich von dem Apex in beiden Umfangsrichtungen erstrecken, um sich allmählich einer Endoberfläche des Kerns zu nähern. Jeder der geraden Abschnitte ist von dem abgewinkelten Abschnitt gebogen, um sich geradelinig, in einer Linie mit dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt zu erstrecken. Eine axiale Länge von den jeweiligen geraden Abschnitten ist länger als eine axiale Länge des V-winkeligen Abschnitts.
Gemäß dieser Erfindung weist der Kopfleiterabschnitt eines jeden Leiterabschnitts den V-abgewinkelten Abschnitt mit dessen Apex (in der axialen Richtung von dem Kern am weitesten entfernt positioniert) und die schräg stehenden Abschnitte auf, die sich von dem Apex in beiden Umfangsrichtungen erstrecken, um sich der Endoberfläche des Kerns allmählich zu nähern. Zusätzlich weist der Kopfleiterabschnitt eines jeden Leitersegments die geraden Abschnitte auf, die jeweils von dem Ende des abgewinkelten Abschnitt gebogen sind, um sich geradlinig, in einer Linie mit dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt zu erstrecken. Bei dieser Anordnung besteht die Möglichkeit, die vorstehende Aufgabenstellung zu lösen. Die Zuverlässigkeit und die Kühlfähigkeit kann ohne Anwachsen der Größe verbessert werden.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung ausführlich erläutert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht zunächst der Kopfleiterabschnitt eines jeden Leitersegments, der einen Teil des kopfseitigen Spulenendes bildet, aus dem V-winkeligen Abschnitt und einem Paar von geraden Abschnitten, die sich in der axialen Richtung gerade von diesem abgewinkelten Abschnitt erstrecken. Ein Harzfilm, der die Oberfläche des Leitersegments bedeckt, wird sich an diesem Biegepunkt, d. h. einer Grenze zwischen dem V-winkeligen Abschnitt und einem jeden geraden Abschnitt, wahrscheinlich abnutzen. Gemäß dieser Erfindung ist jedoch die Grenze zwischen dem V-winkeligen Abschnitt und einem geraden Abschnitt weit entfernt von der Seitenoberfläche des Kerns positioniert. Dadurch wird wirksam verhindert, dass die Grenze zwischen dem V-winkeligen Abschnitt und dem geraden Abschnitt (d. h. dem Biegepunkt des Leitersegments) stark an die scharfe Kante einer Schlitzöffnung gepreßt wird. Daher kann verhindert werden, dass sich die Isoliereigenschaften des Harzfilms an dieser Grenze verschlechtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner der Kopfleiterabschnitt, der das kopfseitige Spulenende bildet, ein Paar von geraden Abschnitten auf, die sich jeweils in der axialen Richtung von dem im Schlitz liegenden Abschnitt kontinuierlich erstrecken. Diese geraden Abschnitte sind mit beiden Enden des V-winkeligen Abschnitts verbunden. Somit kann die Kühlluft problemlos in alle radialen Richtungen über die Zwischenräume zwischen den Schlitzen strömen, die in vorbestimmten Winkelintervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, ohne durch die Leitersegments blockiert zu werden. In diesem Fall handelt es sich bei den Zwischenräumen zwischen den Schlitzen um Abschnitte, die sich am nächsten zu den sogenannten Zähnen des Statorkerns in der axialen Richtung befinden. Somit wird die Kühlleistung des Statorkerns verbessert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner der Kopfleiterabschnitt, der das kopfseitige Spulenende bildet, zu einer fünfeckigen Form ausgebildet, weil ein Paar von geraden Abschnitten sich kontinuierlich in der axialen Richtung von den im Schlitz liegenden Leiterabschnitten erstreckt und mit beiden Enden des V-winkeligen Abschnitts verbunden ist. Dabei ist eine Gesamtlänger des Kopfleiterabschnitts länger als die eines herkömmlichen, dreieckförmigen (der an der Schlitzöffnungskante unmittelbar gebogen ist) unter der Bedingung, dass die axial abstehende Länge des Kopfleiterabschnitts die gleiche ist. Die Gesamtoberfläche des Kopfleiterabschnitts, der der Kühlluft ausgesetzt werden soll, wird erhöht. Dies ist wirksam, um die Kühlleistung des kopfseitigen Spulenendes zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner die axiale Länge eines jeden der geraden Abschnitte länger als die axiale Länge des V-winkeligen Abschnitts. Die Gesamtverlängerungslänge des Kopfleiterabschnitts nimmt zu. Dadurch wird die Kühlleistung des kopfseitigen Spulenendes wirksam verbessert. Insbesondere wenn die Zwangskühlluft in die radialen Richtungen strömt, wird der Luftströmungsverlust aufgrund einer vergrößerten Strömungskanalfläche reduziert.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen der Spule für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2 vor.
Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht es, die vorstehend beschriebenen, geraden Abschnitte, die den Kopfleiterabschnitt des Leitersegments exakt auszubilden.
Dieses Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine weist einen Unterbringungsverfahrensschritt, einen Verdrehformungsverfahrensschritt und einen Verschiebungsverfahrensschritt auf. Der Unterbringungsverfahrensschritt dient zum Unterbringen der geraden Leiterabschnitte eines jeden Leitersegments in unterschiedliche Schlitze, so dass zumindest ein Teil eines jeden geraden Leiterabschnitts sich als ein freigelegter gerader Abschnitt aus dem Schlitz heraus von entweder der axial nahseitigen Öffnung oder der axial fernseitigen Öffnung um eine vorbestimmte Länge erstreckt. Der Verdrehformungsverfahrensschritt dient zum Verdrehen der abstehenden Abschnitte der geraden Leiterabschnitte in der Umfangsrichtung. Und der Verschiebungsverfahrensschritt dient zum Verschieben des geraden Leiterabschnitts in den Schlitz von entweder der axial nahseitigen Öffnung oder axial fernseitigen Öffnung, so dass zumindest ein Teil des freigelegten geraden Abschnitts in dem Schlitz untergebracht ist, und zum Ermöglichen, dass der gerade Leiterabschnitt aus dem Schlitz als ein weiterer, freigelegter gerader Abschnitt von der entweder axial nahseitigen Öffnung oder der axial fernseitigen Öffnung herausragen kann.
Gemäß diesem Herstellungsverfahren wird zwischen einem Biegepunkt des verdrehten, abstehenden Abschnitts und einer scharfen Kante der Schlitzöffnung ein ausreichender Abstand geschaffen. Dementsprechend wird es möglich, zu verhindern, dass der Isolierfilm, der die Oberfläche des Leitersegments bedeckt, abgenutzt oder beschädigt wird.
Der Verschiebungsverfahrensschritt wird bevorzugt in einer solchen Weise ausgeführt, dass der gerade Leiterabschnitt an einer vorbestimmten axialen Position aufgehalten wird, so dass sowohl an der axial nahseitigen Öffnung als auch der axial fernseitigen Öffnung des Schlitzes freigelegte gerade Abschnitte existieren.
Gemäß diesem Verfahren wird es möglich, einen ausreichenden Abstand oder Versatz für einen Biegepunkt des Leitersegments an beiden Seiten des Kerns bereitzustellen.
Der Verdrehformungsverfahrensschritt wird bevorzugt in einer solchen Weise ausgeführt, dass der abstehende Abschnitt eines jeden geraden Leiterabschnitts um die axial fernseitige Öffnung des Schlitzes gebogen wird, und dann wird der Verschiebungsschritt in einer solchen Weise ausgeführt, dass ein Biegepunkt des abstehenden Abschnitts eines jeden geraden Leiterabschnitts weit von der axial fernseitigen Öffnung des Schlitzes versetzt wird.
Gemäß diesem Verfahren kann der Verdrehformungsverfahrensschritt ohne weiteres ohne Verwendung spezieller Vorrichtungen ausgeführt werden.
Das Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine weist ferner einen Fügeverfahrensschritt, der auf den Verschiebungsverfahrensschritt folgt, zum aufeinanderfolgenden Zusammenfügen der distalen Enden der geraden Leiterabschnitte gemäß der vorbestimmten Paarung auf.
Das Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine weist bevorzugt ferner einen Halteelemente-Einfügeverfahrensschritt, der dem Verschiebungsverfahrensschritt folgt, zum Einfügen eines Halteelements zwischen einer inneren Wand des Schlitzes und dem in dem Schlitz untergebrachten geraden Leiterabschnitt auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Leitersegment um ein V-förmiges Segment, das aus einem Stück des Leiterelements gebildet ist. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass der abstehend beschriebene Fügeschritt nur an der Endleiterseite ausgeführt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das V-förmige Segment durch Verbinden von einer Mehrzahl von Elementen zu bilden, wie z. B. I-förmige oder L-förmige Leiterelemente. Wenn das I-förmigen Leiterelement in einen Schlitz eingefügt wird, werden beide Enden des I-förmigen Leiterelements gebogen, um ein Hälfte des V-förmigen Segments zu bilden. Wenn das L-förmige Leiterelement verwendet wird, ist ein Ende des Leiterelements bereits geneigt, um eine Hälfte des V-förmigen Segments zu bilden. Nachdem das L-förmige Leiterelement in einen Schlitz eingefügt worden ist, wird das verbleibende gerade Ende des L-förmigen Leiterelements gebogen, um eine Hälfte des V-förmigen Segments zu bilden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
1 einen vertikale Querschnittsansicht, die einen Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine perspektivische Ansicht, die die Leitersegmente schematisch darstellt, die als ein Teil einer Statorspule dienen, die in 1 gezeigt ist;
3 eine Querschnittsansicht, die die Leitersegmente darstellt, die in jedem Schlitz in dem Statorkern untergebracht sind, die in 1 gezeigt sind;
4 eine perspektivische Ansicht, die die Leitersegmente schematisch darstellt, und die Schlitze des Statorkerns, in die die Leitersegmente eingebaut sind;
5 eine Querschnittsansicht, die die Leitersegmente schematisch darstellt, die in die Schlitze des Statorkerns eingebaut sind;
6 eine Querschnittsansicht, die eine Verdrehformungseinheit schematisch darstellt;
7 eine Draufsicht, die Verdrehvorrichtungen der Verdrehformungseinheit darstellt, die in 6 gezeigt sind;
8 eine radiale Entwicklungsansicht, die die Statorspule, die durch die Vedrehformungseinheit gefertigt wurde, teilweise darstellt;
9 eine Frontansicht, die die Statorspule von 8 teilweise darstellt;
10 eine Vergleichsansicht, die den Unterschied zwischen einem Kopfleiterabschnitt gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einem herkömmlichen Kopfleiterabschnitt darstellt;
11 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen eines V-förmigen Leitersegments in die Schlitze eines Statorkerns und Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
12 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen des V-förmigen Leitersegments in die Schlitze des Statorkerns und Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
13 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen des V-förmigen Leitersegments in die Schlitze des Statorkerns und Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
14 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen des V-förmigen Leitersegments in die Schlitze des Statorkerns und Biegen von deren distalen Enden darstellt;
15 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen des V-förmigen Leitersegments in die Schlitze des Statorkerns und zum Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
16 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen des V-förmigen Leitersegments in die Schlitze des Statorkerns und zum Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
17 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen eines geneigten L-förmigen Leitersegments in einen Schlitz des Statorkerns und zum Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
18 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen des schräg stehenden L-förmigen Leitersegments in den Schlitz des Statorkerns und Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
19 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen eines I-förmigen Leitersegments in einen Schlitz des Statorkerns und Biegen von dessen distalem Ende darstellt;
20 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen eines I-förmigen Leitersegments in den Schlitz des Statorkerns und Biegen von dessen distalen Enden darstellt;
21 eine Querschnittsansicht, die einen Verfahrensschritt zum Einbauen eines I-förmigen Leitersegments in den Schlitz des Statorkerns und Biegen der distalen Enden darstellt;
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Nachstehend erfolgt eine Erläuterung eines Statorkerns für einen Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dessen Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar stellt. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die Leitersegmente darstellt, die als ein Teil eines Statorkerns dienen. 3 ist eine Querschnittsansicht, die den Zustand der Leitersegmente darstellt, die jeweils in einem Schlitz untergebracht sind.
Gesamtanordnung
Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator 1 einen Rotor 2, einen Stator 3, ein Gehäuse 4, einen Gleichrichter 5, eine Ausgangsklemme 6 eine Drehwelle 7, eine Bürste 8 und einen Schleifring 9 auf. Die Statorspule 3 weist eine Statorspule 31 und einen Statorkern 32 auf. Der Statorkern 32 ist auf einer inneren zylindrischen Wand des Gehäuses 4 angebracht. Die Statorspule 31 ist in einem jeweiligen Schlitz des Statorkerns 32 gewickelt. Der Rotor 2 weist einen Rotorkern 71 des Lundeltyps auf und eine Feldspule 72. Der Lundel-Rotorkern 71 ist an der Drehwelle 7 befestigt. Die Drehwelle 7 wird in dem Gehäuse 4, wobei es sich um ein feststehendes Gehäuse handelt, drehbar gelagert. Die Feldspule 72 ist um den Rotorkern 71 gewickelt. Der Rotor 2 ist im Stator 3 radial angeordnet. Die Statorspule 31 ist eine dreiphasige Ankerwicklung, die eine dreiphasige Wechselstromspannung von ihren drei Wechselstrom-Ausgangsklemmen erzeugt. Der Gleichrichter 5, der einen Dreiphasen-Doppelweg-Gleichrichterschaltkreis bildet, sorgt für eine Gleichrichtung der dreiphasigen Wechselstromspannungen, die von der Statorspule 31 erzeugt werden. Die Feldspule 72 wird magnetisiert, wenn sie einen Feldstrom empfängt, der über die Bürste 8 und den Schleifring 9 zugeführt wird. Die magnetisierte Feldspule 72 erzeugt ein Magnetfeld. Der der Feldspule 72 zugeführte Feldstrom wird allgemein durch einen Regler (unbekannt) eingestellt, um die Generatorspannung auf einem vorbestimmten Wert beizubehalten. Diese Art von Fahrzeugwechselstromgenerator ist in ihrem Aufbau und ihren Arbeitsabläufen herkömmlicherweise hinreichend bekannt. Daher wird auf eine weitere ausführliche Beschreibung desselben verzichtet.
Statorspule 31
Die Statorspule 31 besteht aus einer vorbestimmten Anzahl von Leitersegmenten 33, die in 2 gezeigt sind. Jedes Leitersegment 33, das in einen Schlitz des Statorkerns 32 von einer Seite eingefügt ist, erstreckt sich in den Schlitz und ragt aus dem Statorkern 32 von der anderen Seite hervor. Der abstehende Abschnitt des Leitersegments 33, der eine vorbestimmte Länge aufweist, ist in der Umfangsrichtung um einen Betrag verdreht, der einem elektrischen Winkel von π/2 entspricht. Die abstehenden Abschnitte der Leitersegmente 33 sind an ihren distalen Enden gemäß vorbestimmten Kombinationen oder Paarungen verschweißt. Jedes Leitersegment 33 weist einen verlängerten Plattenkörper auf, der als Ganzes zu einer U-Form konfiguriert ist, bei der es sich um eine durch einen Harzfilm gebildete Hülle mit Ausnahme der distalen Enden der abstehenden Abschnitte handelt, d. h. ausgenommen der distalen Endabschnitte, die verschweißt werden sollen. Diese Art der Statorspule, die durch aufeinanderfolgend miteinander verbundene Leitersegmente charakterisiert ist, ist an sich ebenfalls hinreichend bekannt.
Die ausführliche Anordnung des Leitersegments 33 wird nachstehend ausführlich erläutert.
Das Leitersegment 33 besteht aus einem fünfeckigen Kopfleitersegment, einem Paar von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten und einem Paar von abstehenden Endleiterabschnitten. Die im Schlitz liegenden Leiterabschnitte erstrecken sich gerade und parallel zueinander von gegabelten Enden (d. h. Biegepunkten) des fünfeckigen Kopfleiterabschnitts. Die abstehenden Endleiterabschnitte erstrecken sich von den entsprechenden, im Schlitz liegenden Abschnitten nach außen. In anderen Worten besteht die Statorspule 31 aus einem ersten Spulenendabschnitt (d. h. einem kopfseitigen Spulenende) 311, einem zweiten Spulendabschnitt (d. h. einem endseitigen Spulenende) 312 und den im Schlitz liegenden Leiterabschnitten. Der erste Spulenendabschnitt 311, der als Ganzes zu einer Ringform gebildet ist, ist an einer Seite des Statorkerns 32 angeordnet. Der zweite Spulenendabschnitt 312, der als Ganzes zu einer Ringform ausgebildet ist, ist an der andere Seite des Statorkerns 32 angeordnet. Die im Schlitz liegenden Leiterabschnitte sind in den Schlitzen des Statorkerns 32 angeordnet. Der erste Spulenendabschnitt 311 ist nämlich aus den Kopfleiterabschnitten der Leitersegmente 33 gebildet, während der zweite Spulenendabschnitt 312 durch die abstehenden Endleiterabschnitte der Leitersegmente 33 ausgebildet ist.
Das Leitersegment 33, das in 2 gezeigt ist, weist ein eine große Windung aufweisendes Leitersegment 331 mit einem Kopfleiterabschnitt mit einer großen Windung und ein eine kleine Windung aufweisendes Leitersegment 332 mit einem Kopfleiterabschnitt mit einer kleinen Windung auf.
Das Leitersegment 331 mit einer großen Windung besteht aus einem Kopfleiterabschnitt 331c, einem Paar von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten 331a und 331b und einem Paar von abstehenden Endleiterabschnitten 331f und 331g. Die im Schlitz liegenden Leiterabschnitte 331a und 331b erstrecken sich geradlinig und parallel zueinander und verlaufen kontinuierlich von beiden Enden des Kopfleiterabschnitts 331c. Die Grenze zwischen dem Kopfleiterabschnitt 331c und jedem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331a oder 331b ist ein Biegepunkt 331h. Die abstehenden Endleiterabschnitte 331f und 331g setzen sich kontinuierlich von den entsprechenden im Schlitz liegenden Leiterabschnitten 331a und 331b fort und weisen distale Enden 331d und 331e auf, bei denen es sich um Abschnitte handelt, die verschweißt werden sollen. Diesbezüglich können die distalen Enden 331d und 331e auch als Verbindungsabschnitte bezeichnet werden. Der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 331a ist in der allerinnersten Lage positioniert. Der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 331b ist in der alleräußersten Lage positioniert.
Das Leitersegment 332 mit der kleinen Windung besteht aus einem Kopfleiterabschnitt 332c, einem Paar von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten 332a und 332b und einem Paar von Endleiterabschnitten 332f und 332g. Die im Schlitz liegenden Abschnitte 332a und 332b erstrecken sich geradlinig und parallel zu einander und setzen sich von beiden Enden des Kopfleiterabschnitts 332c fort. Die Grenze zwischen dem Kopfleiterabschnitt 332c und jedem im Schlitz liegenden Leiterabschnit 332a oder 332b ist ein Biegepunkt 332h. Die Endleiterabschnitte 332f und 332g setzen sich von den entsprechenden im Schlitz liegenden Leiterabschnitten 332a und 332b fort und weisen distale Enden 332d und 332e auf, bei denen es sich um Abschnitte handelt, die verschweißt werden sollen. Diesbezüglich können die distalen Enden 332d und 332e auch als Verbindungsabschnitte bezeichnet werden. Der im Schlitz liegende Abschnitt 332a ist in der inneren mittleren Lage positioniert. Der im Schlitz liegende Leiterabschnit 332b ist in der äußeren mittleren Lage positioniert.
Was den Apostrophen, der in der Zeichnung an die Bezugszeichen angefügt ist, angeht, so bedeutet dieser, dass ein Abschnitt, der apostrophiert ist, mit dem Abschnitt identisch ist, der mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet ist. Dementsprechend sind in 2 die Verbindungsabschnitte 331d und 332d', die nebeneinander in der radialen Richtung ausgerichtet sind, zusammengeschweißt. Desgleichen sind die Verbindungsabschnitte 332d und 331d', die nebeneinander in der radialen Richtung ausgerichtet sind, zusammengeschweißt. Die Verbindungsabschnitte 332e und 331e', die nebeneinander in der radialen Richtung ausgerichtet sind, sind zusammengeschweißt.
Entsprechend 2 ist der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 331a der allerinnersten Lage und der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 332a der inneren mittleren Lage in einem vorbestimmten Schlitz des Statorkerns 32 untergebracht. In diesem Fall ist der andere im Schlitz liegende Leiterabschnitt 331b des Leitersegments 331, der in der alleräußersten Lage positioniert ist, in einem andern Schlitz des Statorkerns 32 untergebracht, der von dem des im Schlitz liegenden Leiterabschnitts 331a winkelmäßig um einen Betrag beabstandet ist, der einer vorbestimmten, ungeraden Zahl einer Polteilung T entspricht (gemäß dieser Ausführungsform eine magnetische Polteilung (= elektrischer Winkel von π)). Der andere im Schlitz liegende Leiterabschnitt 332b des Leitersegments 332, der in der äußeren mittleren Lage positioniert ist, ist in dem selben Schlitz wie der des im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331b des Leitersegments 331 untergebracht. Der Kopfleiterabschnitt 331c des eine große Windung aufweisenden Leitersegments 331 umgibt den Kopfleiterabschnitt 332e des eine kleine Windung auf weisenden Leitersegments 332 in dem Zustand, wo die Leitersegmente 331 und 332 in den Schlitzen des Statorkerns 32 untergebracht sind.
3 zeigt die Anordnung der Leitersegmente, die in den Schlitzen des Statorkerns 32 untergebracht sind.
Der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 331a der allerinnersten Lage ist an einem radial allerinnersten Ende des Schlitzes 35 des Statorkerns 32 angebracht. An der radial äußeren Seite in bezug auf den im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331 sind in dieser Reihenfolge der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 332a der inneren mittleren Lage, der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 332b' der äußeren mittleren Lage und der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 331b' der alleräußersten Lage aufeinander folgend angeordnet. Kurzum sind in jedem Schlitz 35 insgesamt vier im Schlitz liegende Leiterabschnitte von vier, in der radialen Richtung ausgerichteten Lagen untergebracht. In 3 gehört der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 332b' zu einem Leitersegment 332 mit einer kleinen Windung, das sich von dem eine kleine Windung aufweisenden Leitersegment 332 mit dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 332a unterscheidet. Desgleichen gehört der im Schlitz liegende Leiterabschnitt 331b' zu einem Leitersegment 331 mit einer großen Windung, das sich von dem eine große Windung aufweisenden Leitersegment 331 mit dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331a unterscheidet.
4 zeigt, wie das eine große Windung aufweisende Leitersegment 331 und das eine kleine Windung aufweisende Leitersegment 332 in die Schlitze 35 eingefügt werden.
Herstellungsverfahren
1. Kopfabschnitt-Verdrehverfahrensschritt (d. h. U-förmiger Segmentbildungsverfahrensschritt).
Zuallererst erfolgt eine Erläuterung des Verfahrensschritts zum Verdrehen des Kopfleiterabschnitts, obwohl der Inhalt dieses Verfahrensschritts herkömmlicherweise bekannt ist.
Eine erforderliche Anzahl von Leitersegmenten, die jeweils eine Tannennadelform aufweisen, wird hergestellt. Jedes hergestellte Leitersegment weist zwei längliche Schenkel auf, die zueinander benachbart sind und sich geradlinig von dessen Kopf erstrecken, der scharf gebogen ist. Anschließend wird jedes Tannennadel-Leitersegment zu einem U-förmigen Leitersegment mit einem Paar von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten konfiguriert, die um eine Polteilung in der Umfangsrichtung winkelmäßig beabstandet sind. Dann werden die U-förmigen Leitersegmente räumlich angeordnet (genauer gesagt in der Umfangsrichtung ausgerichtet), so dass eine erforderliche Anzahl von Leitersegmenten gleichzeitig in jeweils einen Schlitz des Statorkerns eingefügt werden. Für den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritt besteht die Möglichkeit, ein paar von koaxialen Ringen mit Einfügelöchern zu verwenden, die beispielsweise in 3 der japanischen Patentanmeldung 3118837 offenbart sind. Entsprechend dem Herstellungsverfahren, das im Stand der Technik gezeigt ist, werden beide Schenkel eines Tannennadel-Leitersegments in zwei benachbarte Löcher der koaxialen Ringe eingefügt, die in der gleichen Winkelposition positioniert sind. Dann werden die koaxialen Ringe beide um ihre Achsen um den Betrag gedreht, der einer Polteilung in der Umfangsrichtung entspricht. Dabei wird jedes Tannennadel-Leitersegment zu einem V-förmigen Leitersegment mit einem Kopfabschnitt konfiguriert, der gespreizt ist, um insgesamt eine V-Form in der Umfangsrichtung zu bilden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der Verfahrensschritt des Verdrehens des Kopfleiterabschnitts von einem eine kleine Windung aufweisenden Leitersegment einer Tannennadelform durch Verwenden eines inneren mittleren Lagenrings und eines äußeren mittleren Lagenrings ausgeführt, die koaxial zueinander sind und in der Umfangsrichtung drehbar sind, um eine Winkelverschiebung zwischen ihnen zu bewirken. Der innere mittlere Lagenring weist einen Radius auf, der einer radialen Position des im Schlitz liegenden Leiterabschnitts der inneren mittleren Lage entspricht. Der innere mittlere Lagenring weist eine vorbestimmte Anzahl von Einfüglöchern auf, die winkelmäßig so angeordnet sind, dass sie jeweiligen im Schlitz liegenden Leiterabschnitten der inneren mittleren Lage entsprechen. Desgleichen weist der äußere mittlere Lagenring einen Radius auf, der einer radialen Position des im Schlitz liegenden Leiterabschnitts der äußeren mittleren Lage entspricht. Der äußere mittlere Lagenring weist eine vorbestimmte Anzahl von Einfügelöchern auf, die winkelmäßig so angeordnet sind, dass sie jeweiligen im Schlitz liegenden Leiterabschnitten der äußeren mittleren Lage entsprechen.
Das Einbauen eines jeden eine kleine Windung aufweisenden Leitersegments einer Tannennadelform wird in der folgenden Weise ausgeführt. Zunächst werden im Schlitz liegende Leiterabschnitte der inneren mittleren Lage in Einfügelöcher des inneren mittleren Lagerings eingefügt. Dann werden im Schlitz liegende Leiterabschnitte der äußeren mittleren Lage in Einfügelöcher des äußeren mittleren Lageringes eingefügt. Anschließend werden die Kopfabschnitte der jeweiligen eine kleine Windung aufweisenden Leitersegmente mit einer Halteplatte aneinander befestigt, um zu verhindern, dass sie sich drehen. Dann werden der innere mittlere Lagenring und der äußere mittlere Lagenring jeweils in die entgegengesetzt Richtung um eine halbe Polteilung in der Umfangsrichtung gedreht, um eine Winkelverschiebung zwischen ihnen zu bewirken, die einer Polteilung entspricht. Durch diesen Verdrehverfahrensschritt wird das eine kleine U-förmige Windung aufweisende Leitersegment 332 erhalten, das in 2 gezeigt ist. Die Halteplatte nimmt in diesem Fall wieder ihre Position in der axialen Richtung ein, während sich der Apex des Kopfabschnitts eines jeden eine kleine Windung aufweisenden Leitersegments sich zu den seitlichen flachen Oberflächen der koaxialen Ringe gemäß einer Verformung des Kopfabschnitts bewegt, wenn dieser zu der U-Form von seiner ursprünglichen Tannennadelform konfiguriert wird.
Desgleichen wird gemäß dieser Ausführungsform der Verfahrensschritt des Verdrehens des Kopfleiterabschnitts eines eine große Windung aufweisenden Leitersegments einer Tannennadelform durch Verwendung eines allerinnersten Lagenrings und eines alleräußersten Lagenrings ausgeführt, die koaxial zueinander und in der Umfangs richtung drehbar sind, um eine Winkelverschiebung zwischen ihnen zu bewirken. Der allerinnerste Lagenring weist einen Radius auf, der einer radialen Position des im Schlitz liegenden Leiterabschnitts der allerinnersten Lage entspricht. Der allerinnerste Lagenring weist eine vorbestimmte Anzahl von Einfügelöchern auf, die winkelig angeordnet sind, um jeweiligen im Schlitz liegenden Leiterabschnitten der allerinnersten Lage zu entsprechen. Der alleräußerste Lagenring weist einen Radius auf, der einer radialen Position des im Schlitz liegenden Leiterabschnitts der alleräußersten Lage entspricht. Der alleräußerste Lagenring weist eine vorbestimmte Anzahl von Einfügelöchern auf, die winkelig angeordnet sind, um jeweiligen im Schlitz liegenden Leiterabschnitten der alleräußersten Lage zu entsprechen.
Das Einbauen eines jeweiligen eine große Windung aufweisenden Leitersegments einer Tannennadelform wird in der folgenden Weise ausgeführt. Zunächst werden die im Schlitz liegenden Leiterabschnitte der allerinnersten Lage in Einfügelöcher des allerinnersten Lagenrings eingefügt. Dann werden die im Schlitz liegenden Leiterabschnitte der alleräußersten Lage in die Einfügelöcher des alleräußersten Lagenrings eingefügt. Anschließend werden die Kopfabschnitte der jeweiligen eine große Windung aufweisenden Leitersegmente mit einer Halteplatte aneinander befestigt, um zu verhindern, dass sie sich drehen. Dann wird der allerinnerste Lagenring und der alleräußerste Lagenring jeweils in die entgegengesetzte Richtung um eine halbe Polteilung in der Umfangsrichtung gedreht, um eine Winkelverschiebung zwischen ihnen zu bewirken, die einer Polteilung gleichkommt. Durch diesen Verdrehverfahrensschritt wird das eine große U-förmige Windung aufweisende Leitersegment 331 erhalten, wie in 2 gezeigt ist. Die Halteplatte nimmt in diesem Fall wieder ihre Position in der axialen Richtung ein, während der Apex des Kopfabschnitts eines jeweiligen eine große Windung aufweisenden Leitersegments sich in Richtung der seitlichen flachen Oberflächen der koaxialen Ringe gemäß einer Verformung des Kopfabschnitts dreht, wenn dieser von seiner ursprünglichen Tannennadelform zur U-Form konfiguriert wird.
2. Leitersegment-Einbauverfahrensschritt
Anschließend werden die eine kleine U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 332 aus den Einfügelöchern der vorstehend beschriebenen Ringe gezogen. Wie in 4 repräsentativ gezeigt ist, werden die eine kleine U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 332 in die Schlitze 35 des Statorkerns 32 eingebaut, um sich zwischen einer Position, die der inneren mittleren Lage entspricht, und einer Position, die der äußeren mittleren Lage entspricht, aufzuspreizen. In diesem Fall werden die eine kleine U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 332 mit der vorstehend beschriebenen Halteplatte zusammengebaut, so dass die eine kleine U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 332 auf einmal in entsprechende Schlitze 35 eingebaut werden können. Nachdem der Einbau der eine kleine U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 332 in die Schlitze 35 des Statorkerns 32 abgeschlossen worden ist, wird die Halteplatte entfernt.
Desgleichen werden die großen U-förmigen Leitersegmente 331 aus den Einfügelöchern der vorstehend beschriebenen Ringe herausgezogen. Wie in 4 repräsentativ dargestellt ist, werden die eine große U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 331 in die Schlitze 35 des Statorkerns 32 eingebaut, um zwischen einer Position, die der allerinnersten Lage entspricht, und einer Position, die der alleräußersten Lage entspricht, gespreizt angeordnet zu sein. In diesem Fall werden die eine große U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 331 mit der vorstehend beschriebenen Halteplatte zusammengebaut, so dass die eine große U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 331 auf einmal in die entsprechenden Schlitze 35 eingebaut werden können. Nachdem das Einbauen der eine große U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 332 in die Schlitze 35 des Statorkerns abgeschlossen worden ist, wird die Halteplatte entfernt.
Der Verfahrensschritt des Einbauens der eine große U-förmige Windung aufweisenden Leitersegmente 331 und der eine kleine U-förmige Windung aufweisenden Lei tersegmente 332 in die Schlitze 35 ist nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt und kann daher verschiedentlich abgeändert werden.
Bei diesem Leitersegment-Einbauverfahrensschritt wird die Einfügetiefe der Leitersegmente 331 und 332 in der nachstehenden Weise reguliert. Wie in 5 schematisch gezeigt ist, werden die abstehenden distalen Endabschnitte 350 eines jeden Leitersegments 331 oder 332 eingeschränkt, um um eine vorbestimmte Länge von einer Endoberfläche 3200 des Statorkerns 32 abzustehen. Die abstehenden distalen Endabschnitte 350 des Leitersegments 331 entsprechen den abstehenden Endleiterabschnitten 331f und 331g, die in 2 gezeigt sind. Die abstehenden distalen Endabschnitte 350 des Leitersegments entsprechen den abstehenden Endleiterabschnitten 332f und 332g, die in 2 gezeigt sind.
Ein Regulieren der axialen Länge der abstehenden distalen Endabschnitte 350 kann ohne weiteres durch Verwenden einer Anschlagplatte 400 realisiert werden, die zuverlässig verhindert, dass die abstehenden distalen Endabschnitte 350 übermäßig über die vorbestimmte Länge hinaus hervorstehen.
Die vorstehend beschriebene Regulierung der abstehenden Länge der abstehenden distalen Endabschnitte 350, die durch die Verwendung einer Anschlagplatte 400 realisiert wird, wie durch 5 schematisch gezeigt ist, belässt das eine große U-förmige Windung aufweisende Leitersegment 331 (obwohl das Leitersegment 332 in der Zeichnung ausgelassen wurde), das an einer axialen Seite des Statorkerns einen V-winkeligen Abschnitt 3310 und ein Paar von geraden Abschnitten 3320 aufweist. Die geraden Abschnitte 3320 verlaufen parallel zueinander und erstrecken sich geradlinig in der axialen Richtung von den Biegepunkten 3330 (d. h. die Grenze zwischen dem V-winkeligen Abschnitt 3310 und einem jeweiligen geradlinigen Abschnitt 3320). Die geradlinigen Abschnitte 3320 setzen sich ferner mit jeweiligen im Schlitz liegenden Leiterabschnitten 331a und 331b fort, die in den Schlitzen 35 angeordnet sind. Die geradlinigen Abschnitte 3320 sind in einer Linie mit den im Schlitz liegenden Leiterabschnitten 331a und 331b. In anderen Worten bilden der V-winkelige Abschnitt 3310 und ein Paar von geradlinigen Abschnitten 3320 zusammenwirkend einen Kopfleiterabschnitt des U-förmigen Leitersegments 331, der als ein kopfseitiges Spulenende dient (obwohl das Leitersegment 332 in der Zeichnung nicht dargestellt ist). Bezüglich des eine kleine U-förmige Windung aufweisenden Leitersegments 332 wird das gleiche Ergebnis erzielt.
Modifizierte Ausführungsform
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Anschlagplatte 400 verwendet, um die Länge der abstehenden distalen Endabschnitte 350 zu regulieren, die von dem Statorkern 32 abstehen, um dadurch die geradlinigen Abschnitte 3320 zu sichern. Alternativ besteht die Möglichkeit, das U-förmige Leitersegment 331 oder 332 vollständig einzufügen, bis der Biegepunkt 3330 (d. h. die Grenze) zwischen dem V-winkeligen Abschnitt 3310 und einem jeden geraden Abschnitt 3320 die Endoberfläche des Statorkerns 32 erreicht, und anschließend das U-förmige Leitersegment 331 oder 332 in der axialen Richtung um eine vorbestimmte Länge zu schieben oder zurückzuziehen, um die gerade Abschnitte 3320 freizulegen.
3. Endabschnitts-Verdrehverfahrensschritt
Anschließend wird der Verfahrensschritt zum Verdrehen des Endleiterabschnitts des Leitersegments 33, das in den Schlitz des Stators eingefügt ist, nachstehend erläutert, obwohl der wesentliche Inhalt des Verfahrensschritts herkömmlicherweise hinreichend bekannt ist.
Gemäß dieser Ausführungsform weist das eine große Windung aufweisende Leitersegment 331 den in der alleräußersten Lage im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331b und den Endleiterabschnitt 331g auf. Der Endleiterabschnitt 331g (der als ein in der äußeren Lage befindlicher, seitlicher Endabschnitt bezeichnet werden kann), der mit dem in der alleräußersten Lage im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331b verbunden ist, wird in einer vorbestimmten Umfangsrichtung gedreht. Ferner weist das eine große Windung aufweisende Leitersegment 331 den in der allerinnersten Lage, im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331a und den Endleiterabschnitt 331f auf. Der Endleiterabschnitt 331f (der als ein in der inneren Lage befindlicher, seitlicher Endabschnitt bezeichnet werden kann), der mit dem in der allerinnersten Lage, im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331a verbunden ist, wird in der entgegengesetzten Umfangsrichtung gedreht.
Desgleichen weist das eine kleine Windung aufweisende Leitersegment 332 den in der inneren Mittellage, im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 332 und den Endleiterabschnitt 332f auf. Der Endleiterabschnitt 332f (der als ein in der inneren Lage liegender, seitlicher Endabschnitt bezeichnet werde kann), der mit dem in der inneren Mittellage, im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 332a verbunden ist, wird in der vorbestimmten Umfangsrichtung verdreht. Ferner weist das eine kleine Windung aufweisende Leitersegment 331 den in der äußeren Mittellage, im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 332b und den Endleiterabschnitt 332g auf. Der Endleiterabschnitt 332g (der als ein in der äußeren Lage liegender, seitlicher Endabschnitt bezeichnet werden kann), der mit in der äußeren Mittellage, im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 332b verbunden ist, wird in der entgegengesetzten Umfangsrichtung verdreht.
Eine Summe des Umfangsrichtungs-Verdrehbetrags des Endleiterabschnitts 331f und des Umfangsverdrehbetrags des Endleiterabschnitts 332f ist gleich einer Polteilung. Eine Summe des Umfangsrichtungs-Verdrehbetrags des Endleiterabschnitts 331g und des Umfangsrichtungs-Verdrehbetrags des Endleiterabschnitts 332g ist gleich einer Polteilung.
Der Verfahrensschritt zum Verdrehen des eine große Windung aufweisenden Leitersegments 331 und des eine kleine Windung aufweisenden Leitersegments 332 wird unter Bezugnahme auf 6 und 7 ausführlicher erläutert. 6 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Statorspulen-Vedrehvorrichtung 500 schematisch darstellt. 7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A von 6 erstellt worden ist.
Zunächst wird die Anordnung der Statorspulen-Verdrehvorrichtung 500 erläutert.
Die Statorspulen-Verdrehvorrichtung 500 weist einen Arbeitsaufnehmer 51 zum Aufnehmen eines äußeren Umfangsabschnitts des Statorkerns 32, eine Klemmvorrichtung 52 zum Regulieren der Bewegung eines Statorkerns 32 in der radialen Richtung und zum Halten des Statorkerns 32, eine Arbeitspresseinrichtung 53 zum Verhindern, dass sich der Statorkern 32 nach aufwärts abhebt, eine Verdrehformungseinheit 54 zum Verdrehen der Schenkel des Segments 33, das von einem Ende des Statorkerns 32 vorsteht, eine Hebewelle 54a zum Verschieben der Verdrehformungseinheit 54 in der axialen Richtung, eine Mehrzahl von Drehantriebsmechanismen 541a bis 544a zum Drehen der Verdrehformungseinheit 54 in der Umfangsrichtung, einen Axialantriebsmechanismus 54b zum Verschieben der Hebewelle 54a in der axialen Richtung und eine Steuerung 55 zum Steuern eines jeweiligen Drehantriebsmechanismus 541a bis 544a und des Axialantriebsmechanismus 54b.
Die Verdrehformungseinheit 54 weist insgesamt vier zylindrische Verdrehvorrichtungen 541 bis 544 auf, die koaxial angeordnet sind, wobei deren obere Endoberflächen auf gleicher Höhe angeordnet sind. Die Drehantriebsmechanismen 541a bis 544a drehen selbständig die entsprechenden zylindrischen Verdrehvorrichtungen 541 bis 544. Der axiale Antriebsmechanismus 54b verschiebt die Hebewelle 54a in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung, so dass alle zylindrischen Verdrehvorrichtungen 541 bis 544 in einem Stück angehoben und gesenkt werden können.
Wie in 7 gezeigt ist, weisen die Verdrehvorrichtungen 541 bis 544 Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b auf ihren oberen Endoberflächen zum Aufnehmen der distalen Enden (d. h. der Verbindungsabschnitte) der Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g des Leitersegments 33 auf, die in die Schlitze des Statorkerns 32 eingefügt sind. Die Anzahl der Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b ist gleich der Anzahl der Schlitze 35 des Statorkerns 32 (siehe 3 und 4). Die Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b sind in der Umfangsrichtung in vorbestimmten Intervallen win kelig voneinander beabstandet, um mit den Schlitzen 35 des Statorkerns 32 zu korrespondieren. In 3 stellt ein Bezugszeichen 34 eine Isolierharzschicht dar.
Die Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b, wie in 7 gezeigt ist, sind mit Trennwänden 541c, bis 544c, 542d und 543d versehen, um zu verhindern, dass die Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b, die in der radialen Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, miteinander kommunizieren. Die Dicke der jeweiligen Trennwände 541c bis 544c, 542d und 543d wird wie folgt bestimmt. Die zueinander benachbarten Trennwände 541c und 542c bilden zusammenwirkend einen Zwischenraum d1 an der Grenze zwischen der alleräußersten Lage und der äußeren Mittellage. Die zueinander benachbarten Trennwände 542d und 543d bilden zusammenwirkend einen Zwischenraum d2 an der Grenze zwischen der äußeren Mittellage und der inneren Mittellage. Die zueinander benachbarten Trennwände 543c und 544c bilden zusammenwirkend einen Zwischenraum d3 an der Grenze zwischen der inneren Mittellage und der allerinnersten Lage. Der Zwischenraum d2 ist so eingerichtet, dass er größer ist als der Zwischenraum d1 oder Zwischenraum d3.
Die Statorspulen-Verdrehvorrichtung 500 funktioniert wie folgt.
Der Statorkern 32 mit den in seinen Schlitzen 35 angeordneten Leitersegmenten 33 ist auf dem Arbeitsaufnehmer 51 plaziert. Dann wird die äußere zylindrische Wand des Statorkerns 32 mit der Klemmvorrichtung 52 befestigt. Danach drückt die Arbeitspresseinrichtung 53 den oberen Abschnitt des Statorkerns 32 sowie die Kopfleiterabschnitte 331 der eine große Windung aufweisenden Leitersegmente 331 ein. Somit werden der Statorkern 32 und die Leitersegmente 33 zuverlässig befestigt, um sich nicht in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung zu bewegen.
Nachdem der Statorkern 32 mit den darin eingebauten Leitersegmenten 33 durch Verwendung der Klemmeinrichtung 52 und der Arbeitspresseinrichtung befestigt worden ist, hebt die Hebewelle 54a die Vedrehformungseinheit 54 an, so dass die Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33 in die Leiter segmenteinfügelöcher 541b bis 544b eingefügt werden, die in den jeweiligen Verdrehvorrichtungen 541 bis 544 ausgebildet sind.
Die Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b können nur die distalen Enden (die später zu den Verbindungsabschnitten werden) der Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332 der jeweiligen Leitersegmente 33 aufnehmen. Da die Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33 verjüngt sind, können sie problemlos in die Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b eingefügt werden.
Nachdem die Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33 in die Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 554b der Vedrehformungseinheit 54 eingefügt worden sind, wird die Verdrehformungseinheit 54 durch die Drehantriebsmechanismen 541a bis 544a gedreht und durch den Axialantriebsmechanismus 54b erhöht oder gesenkt. Die Vedrehformungseinheit 54 führt diesen Vorgang für alle Verdrehvorrichtungen 541 bis 544 zeitgleich aus.
Danach erfolgt eine Erläuterung der Verdrehformungseinheit 54.
Die Verdrehvorrichtungen 541 und 543 werden um einen ersten Winkel im Uhrzeigersinn gedreht, während die Verdrehvorrichtungen 542 und 544 gegen den Uhrzeigersinn um einen zweiten Winkel gedreht werden.
Wichtig in diesem Fall ist, dass der erste Winkel so eingerichtet wird, dass er um einen Betrag von 50 % oder mehr größer ist als der zweite Winkel. Mit dieser Einstellung wird der Biegeradius auf verlängerte Abschnitte (mit Ausnahme der Verbindungsabschnitte) der Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33 gelegt, die sich von dem Auslaß der Schlitze 35 zum Einlaß der Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b erstrecken. Dementsprechend wird der große Biegeradius auf die Endleiterabschnitte 331g und 332f angesetzt, während ein kleiner Biegeradius auf die Endleiterabschnitte 331f und 332g angesetzt wird.
Danach wird die Verdrehformungseinheit 54 durch die Drehantriebsmechanismen 541a bis 544a gedreht und durch den Axialantriebsmechanismen 54b erhöht, so dass die verlängerten Abschnitte der Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33, die sich vom Auslaß der Schlitze 35 zum Einlaß der Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b erstrecken, erhalten bleiben, um eine konstante Länge aufzuweisen. In diesem Fall drehen sich die Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33 und werden angehoben, um einen geometrischen Ort eines Bogens zu verfolgen. Angesichts der Rückfederungsverformung der jeweiligen Leitersegmente 33, wird ein Vorgang zum Verdrehen der Endleiterabschnitte, um eine Bogenlinie zu verfolgen, ausgeführt, bis der Winkel einen Regulierungswinkel überschreitet, der einer halben Polteilung (T/2) um einen vorbestimmten Betrag entspricht.
Neben der Umfangsrichtung, weist dieser Verdrehvorgang ferner eine axiale Verschiebung der Verdrehvorrichtungen 541 bis 544 auf, die ausgeführt wird, um einen Regulierabstand um einen vorbestimmten Betrag zu überschreiten. Da jedes Leitersegment 33 bereits am Auslaßabschnitt des Schlitzes 35 gebogen wird, wird das Leitersegment 33 nicht aus dem Schlitz 35 herausgezogen, wenn das Leitersegment 33 angehoben wird.
Danach werden der Axialantriebsmechanismus 54b und die Drehantriebsmechanismen 541a bis 544a gesteuert, um die Vedrehformungseinheit 54 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen und diese zu senken. Nachdem der Verdrehverfahrensschritt der jeweiligen Leitersegmente 33 auf diese Weise beendet worden ist, wird die Verdrehformungseinheit 54 ferner abgesenkt, um die Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332g und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33 aus den Leitersegmenteinfüglöchern 541b bis 544b der Verdrehvorrichtungen 541 bis 544 zu entfernen. Nachdem die Leitersegmente 33 aus der Verdrehformungseinheit 54 entfernt worden sind, drehen die Drehantriebsmechanismen 541a bis 544a die Verdrehformungseinheit 54, um sie in die ursprüngliche Position zurückzuversetzen. Schließlich werden der Klemmeinrichtung 52 und die Ar beitspresseinrichtung von dem Statorkern 32 freigelassen. Dann wird der Stator mit den verdrehten Leitersegmenten 33 herausgenommen.
Anschließend werden die zueinander benachbarten Verbindungsabschnitte 331d, 331e, 332d und 332e der Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g zusammengeschweißt, um eine dreiphasige Statorspule mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen zu erhalten.
Schließlich ist der vorstehend beschriebene Verdrehverfahrensschritt durch ein zunächst erfolgendes Verformen der Endleiterabschnitte eines jeden Leitersegments 33 in ausschließlich der Umfangsrichtung, um zu bewirken, dass sich das Leitersegment 33 in der Umfangsrichtung neigt, dann ein Verformen der Endleiterabschnitte eines jeden Leitersegments 33 in sowohl die Umfangsrichtung als auch die axiale Richtung, um zu bewirken, dass sich das Leitersegment 33 tief neigt, und ein anschließendes übermäßiges Verformen der Endleiterabschnitte eines jeden Leitersegments 33 in sowohl die Umfangsrichtung als auch die axiale Richtung über die Regulierungswerte hinaus, um zu bewirken, dass sich das Leitersegment 33 übermäßig neigt, und schließlich ein Zulassen, dass die Endleiterabschnitte eines jeden Leitersegments 33 wieder die Regulierungswerte infolge einer Rückfederungsverformung annehmen gekennzeichnet.
Die Verdrehformungseinheit 54 bewirkt, dass die Verschiebungsbewegung relativ zu dem Statorkern 32 nicht nur in der Umfangsrichtung, sondern auch in der axialen Richtung stattfindet. Somit wird es möglich, die Endleiterabschnitte 331f, 331g, 331f und 332g der Leitersegmente 33 zu verdrehen, um eine Bogenlinie zu verfolgen, gemäß der die Länge der Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g mit Ausnahme der Verbindungsabschnitte 331d, 331e, 332d und 332e auf einem konstanten Werten gehalten werden können. In anderen Worten können die länglichen Abschnitte der Endleiterabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g der jeweiligen Leitersegmente 33, die sich vom Auslaß der Schlitze 35 zum Einlaß der Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b erstrecken, auf einer konstanten Länge beibehalten werden. Folglich entsteht die Mög lichkeit, zu verhindern, dass die Leitersegmente 33 aus den Leitersegmenteinfügelöchern 541b bis 544b herausgezogen werden.
Ferner werden nur die Verbindungsabschnitte 331d, 331e, 332d und 332e der Leitersegmente in die Leitersegmenteinfügelöcher 541b bis 544b eingefügt. Wie vorstehend beschrieben, wird dadurch verhindert, dass die Leitersegmente 33 aus den Leitersegmenteinfügelöchern 541b bis 544b herausgezogen werden. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Abschnitte der Leitersegmente 33 mit Ausnahme der Verbindungsabschnitte 331d, 331e, 332d und 332e beschädigt oder lädiert werden. Die Verbindungsabschnitte 331d, 331e, 332d und 332e sind frei von Beschädigungen oder Lädierungen, weil sie, nachdem sie verdreht worden sind, mit den benachbarten, Verbindungsabschnitten der anderen Leitersegmente verschweißt werden.
Ferner wird bezüglich der Dicke der jeweiligen Trennwände 541c bis 544c, 542d und 543d der durch die Trennwände 542d und 543d an der Grenze zwischen der äußeren mittleren Lage und der inneren mittleren Lage definierte Zwischenraum größer eingerichtet als der durch die Trennwände 541c und 542c an der Grenze zwischen der alleräußersten Lage und der äußeren mittleren Lage definierte Zwischenraum oder der Zwischenraum, der durch die Trennwände 543c und 544c an der Grenze zwischen der inneren mittleren Lage und der allerinnersten Lage definiert ist.
Die alleräußerste Lage und die äußere mittlere Lage werden in entgegengesetzte Richtungen gedreht, um eine gegenseitige Verschiebung gleich einer halben Polteilung zu bewirken. Die allerinnerste Lage und die innere mittlere Lage werden in entgegengesetzte Richtungen gedreht, um eine gegenseitige Verschiebung gleich einer halben Polteilung zu bewirken. Die Leitersegmente der alleräußersten Lage und der äußeren mittleren Lage nähern sich einander an, während sich die Leitersegmente der allerinnersten Lage und der inneren mittleren Lage einander annähern. Der Zwischenraum zwischen den Trennwänden 542d und 543d an der Grenze zwischen der äußeren mittleren Lage und der inneren mittleren Lage ist groß eingerichtet. Daher ist der Zwischenraum zwischen dem Leitersegment 33 der äußeren mittleren Lage und dem Leiterseg ment 33 der inneren mittleren Lage relativ groß. Der Zwischenraum zwischen zwei Leitersegmenten 33, die miteinander verschweißt werden sollen, wird hingegen klein. Genauer wird der Zwischenraum zwischen dem Leitersegment 33 der alleräußersten Lage und dem Leitersegment 3 der äußeren mittleren Lage verhältnismäßig klein. Der Zwischenraum zwischen dem Leitersegment 33 der allerinnersten Lage und dem Leitersegment 33 der inneren mittleren Lage wird verhältnismäßig klein. In anderen Worten wird der Zwischenraum zwischen den Leitersegmenten 33, die nicht miteinander verschweißt sind, bei einem relativ großen Wert beibehalten. Dies dient der Vereinfachung des Schweissverfahrens.
Ferner sind die Verdrehvorrichtungen 541, 542, 543 und 544 austauschbar, um einem beliebigen Statortyp zu entsprechen. Die Schlitzanzahl des Stators ist nicht auf 36 Schlitze begrenzt. Durch Austauschen der Verdrehvorrichtungen 541, 542, 543 und 544 ist dementsprechend die Verdrehformungseinheit 54 auf einen beliebigen Statortyp anwendbar, dessen Schlitzanzahl 48, 84, 96 oder einen anderen Wert betragen kann. Es ist möglich, den Umdrehungsbetrag der Verdrehvorrichtungen 541, 542, 543 und 544 unabhängig zu steuern. Der axiale Verschiebungsbetrag der Verdrehformungseinheit 54 wird unabhängig von dem Rotationsbetrag der Verdrehvorrichtungen 541, 542, 543 und 544 gesteuert. Somit ist die Verdrehformungseinheit 54 dieser Ausführungsform auf verschiedene Statortypen für ein angemessenes Ausführen des Verdrehvorgangs anwendbar.
4. Schweissverfahrensschritt
Der Schweißvorgang wird nachstehend erörtert, obwohl der Gegenstand dieses Vorgangs herkömmlicherweise bekannt ist.
Nachdem der Verdrehvorgang der Leitersegmente abgeschlossen ist, wird das Leitersegment 33 der allerinnersten Lage und das Lagersegment 33 der inneren mittleren Lage an ihren distalen Enden (d. h. die Verbindungsabschnitte) miteinander verschweißt, wie in 2 gezeigt ist. Desgleichen werden das Leitersegment 33 der aller äußersten Lage und das Leitersegment 33 der äußeren mittleren Lage an ihren distalen Enden (d. h. die Verbindungsabschnitte) miteinander verschweißt. Diese Statorspule 31 wird somit fertig gestellt. Bei dem bei dieser Ausführungsform angewendeten Schweißverfahren handelt es sich beispielsweise um ein TIG-Schweißen, Löten, Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen oder dergleichen.
8 und 9 zeigen die Statorspule 31, die dementsprechend fertig gestellt wurde. Gemäß dieser Ausführungsform werden jedoch die Endleiterabschnitte 331f und 332g in der Umfangsrichtung im Vergleich zu den Endleiterabschnitten 331g und 332f weitgehend verdreht (oder geneigt)
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht sieht die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Spule für eine rotierende elektrische Maschine einschließlich einer Mehrzahl von Leitersegmenten (33) vor, die jeweils einen V-förmigen Kopfleiterabschnitt (331c, 332c), ein Paare von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten (331a, 331b, 332a, 332b), die sich von beiden Enden des Kopfleiterabschnitts erstrecken und in zwei unterschiedlichen Schlitzen (35) eines Kerns (32) untergebracht sind, und ein Paar von Endleiterabschnitten (331f, 331g, 332f, 332g) aufweisen, die sich von den im Schlitz liegenden Leiterabschnitten kontinuierlich fortsetzen und aus axial gegenüberliegenden Öffnungen der Schlitze herausragen und sich zumindest in einer Umfangsrichtung erstrecken. Die Leitersegmente (33) werden aufeinander folgend durch Zusammenfügen von distalen Enden (331d, 331e, 332d, 332e) der Endleiterabschnitte miteinander verbunden. Der Kopfleiterabschnitt eines jeden Leitersegments bildet einen Teil eines kopfseitigen Spulenendes (311, 600) der Spule (31) aus. Der Endleiter eines jeden Leitersegments bildet einen Teil einer endseitigen Spule (312) der Spule (31) aus. Der Kopfleiterabschnitt des Endleiterabschnitt weist einen V-winkeligen Abschnitt (3310) und gerade Abschnitte (3320) aus. Der V-winkelige Abschnitt (3310) weist einen Apex auf, der in einer axialen Richtung von dem Kern am weitesten entfernt positioniert ist, und geneigte Abschnitte, die sich von dem Apex in beiden Umfangsrichtungen erstrecken, um sich einer Endoberfläche des Kerns allmählich zu nähern. Die geraden Abschnitte (3320) sind jeweils von einem Ende des V-winkeligen Abschnitts gebogen, um sich geradlinig in einer Linie mit dem im Schlitz liegenden Abschnitt (331a, 331b) zu erstrecken. Eine axiale Länge eines jeden der geraden Abschnitte (3320) ist länger als eine axiale Länge des V-winkeligen Abschnitts (3310).
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Herstellung der Spule für eine rotierende elektrische Maschine vor, das einen Leitersegment-Einfügeschritt, eine Leitersegment-Rückführschritt, einen Endleiterabschnitt-Verdrehschritt und einen Zusammenfügungsschritt umfasst. Der Leitersegmenteinfügeschritt dient zum Einfügen eines jeweiligen Leitersegments (33) in einen Schlitz (35) des Kerns (32) in der axialen Richtung, bis ein Biegepunkt (3331h, 332h, 3330) zwischen dem V-winkeligen Abschnitt (3310) und einem jeweiligen geraden Abschnitt (3320) eine axial nahseitige Öffnung (35a) des Schlitzes (35) erreicht, während jedem Endleiterabschnitt (331f, 331g, 332f, 332g) ermöglicht wird, aus dem Kern von einer axial fernseitigen Öffnung (35b) des Schlitzes herauszuragen. Der Leitersegmentrückführvorgang dient zum Zurückführen des Leitersegments (33) zurück in der axialen Richtung um eine vorbestimmte Länge (L2), um das kopfseitige Spulenende (311, 600) auszubilden. Der Endleiterabschnitt-Verdrehvorgang dient zum Verdrehen eines jeweiligen Endleiterabschnitts in der Umfangsrichtung um einen vorbestimmten Winkel. Außerdem dient der Zusammenfügungsvorgang zum Zusammenfügen der distalen Enden (331d, 331e, 332d, 332de) der Endleiterabschnitte gemäß den entsprechenden Paarungen.
Die Effekte der Ausführungsformen
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bildet das Leitersegment 331 mit einer großen U-förmigen Windung ein kopfseitiges Spulenende 600 der Statorspule 31 aus. Das Leitersegment 331 mit einer großen U-förmigen Windung weist einen Kopfleiterabschnitt auf, der aus dem V-winkeligen Abschnitt 3310 und einem Paar von geraden Abschnitten 3320 besteht. Jeder gerade Abschnitt 3320 erstreckt sich aus dem Schlitz 35 heraus von einer axial nahseitigen Öffnung 35a und ist mit dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt 331a oder 331b in einer Linie ausgerichtet. Die abste henden distalen Endabschnitte 3560 stehen von einer axial fernseitigen Öffnung 35b des Schlitzes 35ab. Desgleichen weist der Leiterabschnitt 332 mit einer kleinen U-förmigen Windung den Kopfleiterabschnitt auf, der aus einem V-winkeligen Abschnitt und einem Paar von geraden Abschnitten besteht. Die Grenze (d. h. der Biegungspunkt 3330) zwischen dem V-winkeligen Abschnitt 3310 und einem jeweiligen geraden Abschnitt 3320 ist ausreichend beabstandet von der scharfen Kante der an der axial nahseitigen Öffnung 35a des Schlitzes 35. Dadurch wird effektiv verhindert, dass der Harzfilm, der die Oberfläche des Leitersegments 33 bedeckt, fest an die scharfe Kante des Öffnungsumfangs des Schlitzes gedrückt wird. Somit wird es möglich, die Isoliereigenschaft des Harzfilms des Leitersegments zufrieden stellend beizubehalten.
Ferner kann die Kühlluft reibungslos in den radialen Richtungen über die Zwischenräume zwischen den Schlitzen strömen, die in vorbestimmten Winkelintervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, ohne durch die Leitersegmente blockiert zu werden. In diesem Fall handelt es sich bei den Zwischenräumen zwischen den Schlitzen um Abschnitte, die sich neben sogenannten Zähnen des Statorkerns in der axialen Richtung befinden. Somit wird die Kühlleistung des Statorkerns verbessert.
Ferner ist der Kopfleiterabschnitt des Leitersegments in einer Fünfeckform konfiguriert. Wie im Vergleich dazu in 10 gezeigt ist, ist die Gesamtlänge des Kopfleiterabschnitts länger als die eines herkömmlichen dreieckigen, wenn die axial abstehende Länge des Kopfleiterabschnitts die gleiche ist. Die Gesamtoberfläche des Kopfleiterabschnitts, der der Kühlluft ausgesetzt werden soll, wird vergrößert. Dies bewirkt, dass die Kühlleistung des kopfseitigen Spulenendes verbessert wird.
Es ist zu bevorzugen, dass der axial abstehende Abstand des geraden Abschnitts 3320 länger ist als der des V-winkeligen Abschnitts 3310, um die vorstehend beschriebenen Effekte zu verbessern.
Ein anderer Effekt der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird nachstehend erklärt.
Entsprechend der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist jeder im Schlitz liegende Leiterabschnitt aus einem flachen, rechtwinkeligen Draht gefertigt. Zumindest eine Seitenoberfläche des im Schlitz liegenden Leiterabschnitts wird über einen Isolator vollständig in einen Vorderseite-an-Vorderseite-Kontakt mit der flachen inneren Oberfläche des Schlitzes gebracht. Der gerade Abschnitt des V-förmigen Kopfleiterabschnitts erstreckt sich einstückig von dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt, um ein Spulenende auszubilden. Der gerade Abschnitt des V-förmigen Kopfeiterabschnitts erstreckt sich in einer geraden Linie mit dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt über die Schlitzöffnung um einen vorbestimmten Abstand hinaus. Die scharfe Kante des Statorkerns, die die Schlitzöffnung definiert, beschädigt oder lädiert somit nicht den Isolierharzfilm, der die Oberfläche des Spulenleiters bedeckt.
Ein anderer Effekt der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die abstehende Länge eines jeden Kopfleiterabschnitts (d. h. der Apex des Kopfabschnitts) von der Endoberfläche des Statorkerns somit so eingerichtet, dass sie den gleichen Wert aufweist. Diese Anordnung ist dahingehend vorteilhaft, dass von einer Vorsprungsoberfläche im rechten Winkel zur radialen Richtung aus betrachtet, die meisten Leiter einander überlappen. Der Luftströmungsverlust wird deutlich reduziert. Wenn somit das kopfseitige Spulenende oder das endseitige Spulenende mit der Zwangskühlluft beaufschlagt wird, die in der radialen Richtung strömt, ist daher der Fluidwiderstand klein.
Modifizierte Ausführungsform
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die axiale Länge des geraden Abschnitts des Kopfleiterabschnitts so eingerichtet, dass sie kleiner ist als die des V-winkeligen Abschnitts des Kopfleiterabschnitts. Es wird jedoch bevorzugt, die axiale Länge des geraden Abschnitts so einzurichten, dass er größer ist als der des V- winkeligen Abschnitts. Obwohl eine vergrößerte axiale Länge des Spulenendes dazu führt, dass die Größe des Drehmotors zunimmt, wird die Auswirkung des Beaufschlagen des Spulenendes mit einer Zwangsluftkühlung in diesem Fall verbessert.
Modifizierte Ausführungsform
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Statorspule durch Verschweißen der distalen Ende der Leitersegmente gebildet, die jeweils einen Kopfabschnitt aufweisen, der zuvor zu einer V-Form konfiguriert wird (die nachstehend als ein V-förmiges Leitersegment bezeichnet wird), an nur einer Seite des Statorkerns. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Leitersegmente an beiden Seiten des Statorkerns zu verschweißen. In diesem Fall können die vorstehend beschriebenen V-förmigen Leitersegmente durch später beschriebene schräg stehende L-förmigen Leitersegmenten und I-förmige Leitersegmente ersetzt werden, um sie an beiden Seiten des Statorkerns zu verschweißen und schließlich die V-förmigen Leitersegmente der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Modifizierte Ausführungsform
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besteht der Kopfleiterabschnitt eines jeden Leitersegments aus dem V-winkeligen Abschnitt und den geraden Abschnitten. Der Biegepunkt (d. h. Grenze) zwischen dem V-winkeligen Abschnitt und jedem geraden Abschnitt wird von der scharfen Kante des Kerns, die die Schlitzöffnung definiert, weit entfernt gehalten. Es besteht jedoch die Möglichkeit, einen jeden geraden Abschnitt des V-winkeligen Leitersegments zu einer Kombination aus einem geraden Abschnitt und einem teilweise V-winkeligen Abschnitt zu modifizieren (d. h. ein halb symmetrischer Schnitt des V-förmigen Kopfabschnitts). In diesem Fall wird ein Biegepunkt zwischen dem geraden Abschnitt und dem teilweise V-winkeligen Abschnitt von der scharfen Kante des Kerns, die die Schlitzöffnung definiert, weit entfernt gehalten, um die gleichen Funktionen und Effekte in Bezug auf die Isoliereigenschaften zu erhalten. Bezüglich der vorstehend angeführten schräg stehenden L-förmigen Leitersegmente und der I-förmigen Leitersegmente, ist es zu bevorzugen, dass die Endleiterabschnitte ähnliche gerade Abschnitte aufweisen, um die vorstehend beschriebenen Funktionen und Effekte sicherzustellen.
Modifizierte Ausführungsform
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, die auf eine Statorspule angewendet wird, die um einen Statorkern gewickelt ist. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich darauf, dass das V-förmige Leitersegment einen V-winkeligen Abschnitt und ein Paar von geraden Abschnitten aufweist, die zusammenwirkend einen Kopfabschnitt bilden, und dass der Biegepunkt zwischen dem V-winkeligen Abschnitt und einem jeden geraden Abschnitt von der scharfen Kante eines Statorkerns, die die Schlitzöffnung definiert, weit entfernt gehalten wird. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird zudem in einem Fall erzielt, wo die V-förmigen Leitersegmente in Schlitzen des Rotorkerns eingebaut sind. Dementsprechend umgibt die vorliegende Erfindung nicht nur die vorstehend beschriebene Statorspule, sondern auch eine Rotorspule, die um einen Rotorkern gewickelt ist, solange die Leitersegmente der Rotorspule einen Kopfleiterabschnitt aufweisen, der aus einem V-förmigen Biegeabschnitt und einem Paar von geraden Abschnitten besteht, und der Biegepunkt zwischen dem V-winkeligen Abschnitt und jedem geraden Abschnitt von der scharfen Kante des Rotorkerns, die die Schlitzöffnung definiert, weit entfernt liegt.
Modifizierte Ausführungsform
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die geraden Abschnitte an dem Kopfleiterabschnitt der Leitersegmente vorgesehen. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die ähnlichen geraden Abschnitt an dem Endeleiterabschnitt der Leitersegmente vorgesehen sind, die an der anderen Seite des Kerns abstehen. Bei dieser Anordnung kann verhindert werden, dass der Isolierharzfilm, der die Oberfläche des Leitersegments bedeckt, durch die scharfen Kanten des Kerns sowohl an dessen Kopf- als auch Endseiten beschädigt oder lädiert wird.
11 bis 14 zeigen den ausführlichen Verfahrensschritt zum Einbauen eines V-förmigen Leitersegments 1000 in Schlitze eines Statorkerns 2000. Obgleich das V-förmige Leitersegment in diesen Zeichnungen umnummeriert worden ist, handelt es sich dabei um dasjenige, das in der vorstehenden Ausführungsform erläutert wurde. Das V-förmige Leitersegment 1000 weist einen V-winkeligen Abschnitt 1001 auf, der zuvor in eine V-Form konfiguriert wurde, und ein Paar von geraden Schenkeln 1002 auf, die sich geradlinig von beiden Enden (d. h. dem Biegepunkt 1001a) des V-winkeligen Abschnitts 1001 parallel zueinander erstrecken. Die geraden Schenkel 1002 des V-förmigen Leitersegments 1000 werden in Schlitze 3000 des Statorkerns 200 in der axialen Richtung von einer an der axial nahseitigen Öffnung 3000a des Schlitzes 3000 (wie in 11 gezeigt) eingefügt. In diesem Fall wird die Einfügetiefe des V-förmigen Leitersegments 1000 auf einen vorbestimmten Wert eingerichtet, so dass jeweils ein Schenkel 1002 einen restlichen Basisabschnitt 1003 aufweist, der aus der axial nahseitigen Öffnung 3000a des Schlitzes 3000 in Richtung des V-winkeligen Abschnitts 1001 absteht. Die Länge des verbleibenden Basisabschnitts 1003 wird auf eine vorbestimmte Länge L1 + L2 geregelt (wie in 12 gezeigt ist).
Um den verbleibenden Basisabschnitt 1003 mit einer vorbestimmten Länge von L1 + L2 auszubilden, wird wie vorstehend beschrieben das V-förmige Leitersegment 1000 vollständig in die Schlitze 3000 in der axialen Richtung eingefügt und dann um eine vorbestimmte Länge L1 nach hinten geschoben. Alternativ wird das V-förmige Leitersegment 1000 in die Schlitze 3000 in der axialen Richtung eingefügt, jedoch angehalten, bevor es das tote Ende erreicht, um den verbleibenden Basisabschnitt 1003 mit der Länge L1 zu belassen.
Anschließend wird der Teil eines jeden Schenkels 1002, der von dem Schlitz 3000 herausragt, in Richtung der entfernten Seite gegenüber dem V-winkeligen Abschnitt 1001, an einer axial fernseitigen Öffnung 3000b des Schlitzes 3000 zu einem geneigten Abschnitt 1004 gebogen, indem der Schenkel 1002 in der Umfangsrichtung (sowie nach Bedarf in der radialen Richtung) um den Drehpunkt auf der Seitenoberfläche des Statorkerns 2000 gebogen wird (wie in 13 gezeigt ist).
Anschließend wird das V-förmige Leitersegment 1000 in der axialen Richtung hin zu den geneigten Abschnitten 1004 um die vorbestimmte Länge L2 eingedrückt, um die geraden Abschnitte 1005 zu belassen, die von beiden Enden des V-winkeligen Abschnitts 1001 fortlaufen und sich in einer Linie mit dem geraden Schenkel 1002 erstrecken, der in dem Schlitz 3000 an einer Seite des Statorkerns 2000 untergebracht ist (d. h. an der axial nahseitigen Öffnung 3000a), und andere gerade Abschnitte 1006, die sich von jeweiligen geneigten Abschnitten 1004 fortsetzen und sich in einer Linie mit dem geraden Schenkel 1002 erstrecken, der in dem Schlitz 3000 an der anderen Seite des Statorkerns 2000 (d. h. an der axial fernseitigen Öffnung 3000b) untergebracht ist.
Bei dieser Beschreibung werden der V-winkelige Abschnitt 1001 und die geraden Abschnitte 1005 zusammen als ein Kopfleiterabschnitt 1007 oder ein V-förmiger Kopfabschnitt bezeichnet. Der geneigte Abschnitt 1004 und der gerade Abschnitt 1006, die kontinuierlich aufeinander folgen, werden kollektiv als ein abstehender Endleiterabschnitt bezeichnet. Ferner wird jeder gerade Schenkel 1002, der in dem Schlitz 3000 untergebracht ist, als ein im Schlitz liegender Leiterabschnitt bezeichnet.
Bei der vorstehend beschriebenen Verarbeitung weisen die Leitersegmente an beiden Seitenoberflächen des Statorkerns 2000 die geraden Abschnitte 1005 und 1006 auf, die aus den Schlitzen herausragen und sich in der axialen Richtung erstrecken (wie in 14 gezeigt ist). Somit kann verhindert werden, dass der Isolierharzfilm, der die Oberfläche des V-förmigen Leitersegments 1000 bedeckt, durch die scharfen Kanten des Statorkerns 2000, die die Schlitzöffnungen 3000a und 3000b definieren (geöffnet in der axialen Richtung), beschädigt oder lädiert wird.
Modifizierte Ausführungsform
11, 15 und 16 zeigen einen modifizierten Vorgang zum Einbauen des V-förmigen Leitersegments 1000 in die Schlitze des Statorkerns 2000. Zunächst werden die Schenkel des V-förmigen Leitersegments 1000 in die Schlitze 3000 des Statorkerns 2000 in der axialen Richtung von einer Seite des Statorkerns 2000 eingefügt (wie in 11 gezeigt ist).
Anschließend wird der Teil eines jeden Schenkels 1002, der aus dem Schlitz 3000 herausragt, in Richtung der entfernten Seite, die dem V-winkeligen Abschnitt 1001 gegenüberliegt, an dem Abschnitt, der von der Seitenoberfläche des Statorkerns 2000 um die Länge L1 + L2 versetzt ist, in den geneigten Abschnitt 1004 gebogen (wie in 15 gezeigt ist).
Anschließend wird das V-förmige Leitersegment 1000 in der axialen Richtung in Richtung des V-winkeligen Abschnitt 1001 um die vorbestimmte Länge L1 nach hinten geschoben, um die geraden Abschnitte 1005 zu belassen, die sich von beiden Enden des V-winkeligen Abschnitts 1001 fortsetzen und in einer Linie mit dem geraden Schenkel 1002 erstrecken, der in dem Schlitz 3000 an einer Seite des Statorkerns 2000 (d. h. an der der axial nahseitigen Öffnung 3000a) untergebracht ist, und die geraden Abschnitte 1006, die sich von den jeweiligen geneigten Abschnitten 1004 fortsetzen und in einer Linie mit dem geraden Schenkel 1002 erstrecken, der in dem Schlitz 3000 an der anderen Seite des Statorkerns 2000 (d. h. an der axial fernseitigen Öffnung 3000b) untergebracht ist.
Wie in dem vorstehenden Fall werden der V-winkelige Abschnitt 1001 und die geraden Abschnitte 1005 zusammen als der Kopfleiterabschnitt 1007 oder der V-förmige Kopfabschnitt bezeichnet. Der geneigte Abschnitt 1004 und der gerade Abschnitt 1006, die kontinuierlich aufeinander folgen, werden zusammen als der abstehende Endleiterabschnitt bezeichnet. Ferner wird jeder gerade Schenkel 1002, der in dem Schlitz 3000 untergebracht ist, als der im Schlitz liegende Leiterabschnitt bezeichnet.
Bei der vorstehend beschriebenen Verarbeitung kann verhindert werden, dass der Isolierharzfilm, der die Oberfläche des V-förmigen Leitersegments 1000 bedeckt, durch die scharfen Kanten des Statorkerns 2000 beschädigt oder lädiert.
Modifizierte Ausführungsform
17 und 18 zeigen einen weiteren modifizierten Verfahrensschritt zum Einbauen des Leitersegments in den Schlitz des Statorkerns 2000. Nachdem ein schräg stehendes L-förmiges Leitersegment 1010 in den Schlitz 3000 eingefügt worden ist, werden die abstehenden Abschnitte des schräg stehenden L-förmigen Leitersegments 1010 an beiden Seiten des Statorkerns 2000 gebogen, um den geraden Abschnitt 1005 und den geraden Abschnitt 1006 zu belassen, die sich in einer Linie mit dem geraden Schenkel erstrecken, der in dem Schlitz 3000 untergebracht ist. Dann werden die Leitersegmente verschweißt, um ein V-förmiges Spulenende ähnlich dem vorstehend beschriebenen Leitersegment 1000 zu bilden. Das schräg stehende L-förmige Leitersegment besteht aus einem teilweise V-winkeligen Abschnitt 1001' und dem geraden Schenkel 1002. Der teilweise V-winkelige Abschnitt 1001' ist ein halber, symmetrischer Schnitt des V-winkeligen Abschnitts 1001, der in 14 gezeigt ist, der an seinem Apex geteilt ist. Der Schneideabschnitt der L-förmigen Leitersegmente 1010 wird willkürlich in einen anderen Abschnitt umgeändert, solange das V-förmige Leitersegment 1000 durch Verschweißen der L-förmigen Leitersegmente 1010 erhalten wird.
Zunächst wird das schräg stehende, L-förmige Leitersegment 1010 in den Schlitz 3000 in der axialen Richtung von einer Seite des Statorkerns 2000 eingefügt (wie in 17 gezeigt ist).
Anschließend wird der Teil des Schenkels 1002, der aus dem Schlitz 3000 herausragt, hin zu der entfernt liegenden Seite gegenüber dem teilweise V-winkeligen Abschnitt 1001' zu einem geneigten Abschnitt 1004' gebogen.
Anschließend werden ein Paar von L-förmigen Leitersegmenten 1010 an ihren oberen Enden verschweißt, um das V-förmige Leitersegment 1000 auszubilden.
Bezüglich des Verfahrens zum Bilden der geraden Abschnitte 1005 und 1006 kann entweder das mit Bezug auf 11 bis 14 erläuterte Verfahren oder das mit Bezug auf 11, 15 und 16 erläuterter Verfahren für diese Ausführungsform verwendet werden.
Modifizierte Ausführungsform
19 bis 21 zeigen einen weiteren modifizierten Verfahrensschritt zum Einbauen des Leitersegments in den Schlitz des Statorkerns 2000. Bei dieser Ausführungsform wird das schräg stehende L-förmige Leitersegment 1010 durch ein I-förmiges Leitersegment 1020 ersetzt. Nachdem das schräg stehende I-förmige Leitersegment 1020 in den Schlitz 3000 eingefügt worden ist, wird das I-förmige Leitersegment 1020 in das vorstehend beschriebene L-förmige Leitersegment 1010 konfiguriert, indem ein abstehender Abschnitt des I-förmigen Leitersegments 1020 gebogen wird. Danach wird der andere abstehende Abschnitt des I-förmigen Leitersegments 1020 gebogen. Dann wird ein Paar von schräg stehenden, L-förmigen Leitersegmenten 1010 an ihren oberen Enden verschweißt, um das V-förmige Leitersegment 1000 zu bilden.
Bezüglich des Verfahrens zum Ausbilden der geraden Abschnitte 1005 und 1006 in dem Verfahrensschritt zum Konfigurieren des teilweise V-winkeligen Abschnitts 1001' und des geneigten Abschnitts 1004 an beiden Seiten eines jeweiligen I-förmigen Leitersegments 1020 kann entweder das mit Bezug auf 11 bis 14 erläuterte Verfahren oder das mit Bezug auf 11, 15 und 16 erläuterte Verfahren auf diese Ausführungsform angewendet werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, sieht die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine einschließlich einer Wicklung und eines Kerns vor. Die Wicklung besteht aus einer Mehrzahl von Leitersegmenten (1000), die jeweils einen V-förmigen Kopfleiterabschnitt (1001) und ein Paar von geraden Leiterabschnitten (1002) aufweist, die sich von beiden Enden des V-förmigen Abschnitts erstrecken. Die Leitersegmente sind durch einen Isolierfilm bedeckt und aufeinander folgend an ihren distalen Enden der geraden Leiterabschnitte zusammengefügt. Der Kern weist eine Mehrzahl von Schlitzen (3000) auf, die an vorbestimmten Winkelintervallen in einer Umfangsrichtung zum Unterbringen der Leitersegmente (1000) angeordnet sind. Jeder der Schlitze weist eine axial nahseitige Öffnung (3000a) auf, durch die der gerade Leiterabschnitt (1002) in den Schlitz (3000) eingefügt wird, und eine axial fernseitige Öffnung (3000b), von der das distale Ende des geraden Leiterabschnitts absteht. Der V-förmige Kopfleiterabschnitt (1001) eines jeden Leitersegments wird an einer Seite des Kerns gehalten, wo die axial nahseitige Öffnung (3000a) vorgesehen ist, und die abstehenden Abschnitte (1004) der geraden Leiterabschnitte werden an der anderen Seite des Kerns gehalten, wo die axial fernseitige Öffnung (3000b) bereitgestellt ist. Dieses Herstellungsverfahren weist einen Unterbringungsverfahrensschritt, einen Verdrehformungsverfahrensschritt und einen Verschiebungsverfahrensschritt auf. Der Unterbringungsverfahrensschritt dient zum Unterbringen der geraden Leiterabschnitte (1002) eines jeden Leitersegments in die unterschiedlichen Schlitze (3000), so dass zumindest ein Teil eines jeden geraden Leiterabschnitts sich als ein freigelegter gerader Abschnitt (1005, 1006) aus dem Schlitz heraus von entweder der axial nahseitigen Öffnung oder der axial fernseitigen Öffnung um eine vorbestimmte Länge erstreckt. Der Verdrehformungsverfahrensschritt dient zum Verdrehen der abstehenden Abschnitte (1004) der geraden Leiterabschnitte in der Umfangsrichtung. Und der Verschiebungsverfahrensschritt dient zum Verschieben des geraden Leiterabschnitts (1002) in den Schlitz (3000) von entweder der axial nahseitigen Öffnung oder axial fernseitigen Öffnung, so dass zumindest ein Teil des freigelegten geraden Abschnitts (1005, 1006) in dem Schlitz untergebracht ist, und zum Ermöglichen, dass der gerade Leiterab schnitt (1002) aus dem Schlitz als ein weiterer freigelegter gerader Abschnitt (1005, 1006) von der anderen axial nahseitigen Öffnung oder axial fernseitigen Öffnung herausragt.

Claims

Spule für eine elektrische rotierende Maschine, die eine Mehrzahl von Leitersegmenten (33) aufweist, die jeweils ein V-förmiges Kopfleitersegment (331c, 332c), ein Paar von im Schlitz liegenden Leiterabschnitten (331a, 331b, 332a, 332b), die sich von beiden Enden des Kopfleiterabschnitts erstrecken und in zwei unterschiedlichen Schlitzen (35) eines Kerns (32) untergebracht sind, und ein Paar von Endleiterabschnitten (331f, 331g, 332f, 332g) aufweisen, die sich von den im Schlitz liegenden Leiterabschnitten fortsetzen und aus einander axial gegenüberliegenden Öffnungen der Schlitze hervorstehen und sich zumindest in einer Umfangsrichtung erstrecken, wobei die Leitersegmente (33) nacheinander durch Zusammenfügen von distalen Enden (331d, 331e, 332d, 332e) der Endleiterabschnitte miteinander verbunden werden, wobei der Kopfleiterabschnitt eines jeden Leitersegments einen Teil eines kopfseitigen Spulenendes (311, 600) der Spule (31) ausbildet, wobei der Endleiterabschnitt eines jeden Leitersegments einen Teil eines endseitigen Spulenendes (312) der Spule (31) ausbildet, wobei der Kopfleiterabschnitt oder der Endleiterabschnitt einen V-winkeligen Abschnitt (3310) und gerade Abschnitte (3320) aufweist, wobei der V-winkelige Abschnitt (3310) einen Apex aufweist, der in einer axialen Richtung von dem Kern am weitesten entfernt positioniert ist, und schräg geneigte Abschnitte aufweist, die sich von dem Apex in beide Umfangsrichtungen erstreckt, um sich allmählich einer Endoberfläche des Kerns zu nähern, wobei die geraden Abschnitte (3320) jeweils von einem Ende des V-winkeligen Abschnitts gebogen sind, um sich geradlinig, in einer Linie mit dem im Schlitz liegenden Leiterabschnitt (331a, 331b) zu erstrecken, und eine axiale Länge von jedem der geraden Abschnitte (3220) länger ist als eine axiale Länge des V-winkeligen Abschnitts (3310).
Verfahren zur Herstellung der Spule für eine rotierende elektrische Maschine, die einen Kern aufweist, wobei die Spule aus einer Mehrzahl von Leitersegmenten (1000) besteht, die jeweils einen V-förmigen Kopfleiterabschnitt (1001) und ein Paar von geraden Leiterabschnitten (1002) aufweisen, die sich von beiden Enden des V-förmigen Abschnitts erstrecken, die durch einen Isolierfilm bedeckt sind und die aufeinanderfolgend an distalen Enden der geraden Leitersegmente zusammengefügt werden, und wobei der Kern eine Mehrzahl von Schlitzen (3000) aufweist, die in vorbestimmten Winkelintervallen in einer Umfangsrichtung zum Unterbringen der Leitersegmente (1000) angeordnet sind, wobei die Schlitze jeweils eine axial nahseitige Öffnung (3000a) aufweisen, durch die der gerade Leiterabschnitt (1002) in den Schlitz (3000) eingefügt wird, und eine axial fernseitige Öffnung (3000b) aufweisen, aus der das distale Ende des geraden Leiterabschnits hervorsteht, so daß der V-förmige Kopfleiterabschnitt (1001) eines jeden Leitersegments an einer Seite des Kerns gehalten wird, wo die axial nahseitige Öffnung (3000a) vorgesehen ist, und vorstehende Abschnitte (1004) der geraden Leiterabschnitte an der anderen Seite des Kerns gehalten werden, wo die axial fernseitige Öffnung (3000b) vorgesehen ist, wobei das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: einen Unterbringungsverfahrensschritt zum Unterbringen der geraden Leiterabschnitte (1002) eines jeden Leitersegments in unterschiedliche Schlitze (3000), so daß sich zumindest ein Teil eines jeden geraden Leiterabschnitts als ein freigeleg ter gerader Abschnitt (1005, 1006) aus dem Schlitz von entweder der axial nahseitigen Öffnung oder der axial fernseitigen Öffnung um eine vorbestimmte Länge erstreckt, einen Verdrehformungsverfahrensschritt zum Verdrehen der vorstehenden Abschnitte (1004) der geraden Leiterabschnitte in der Umfangsrichtung, und einen Verschiebungsverfahrensschritt zum Verschieben des geraden Leiterabschnitts (1002) in den Schlitz (3000) von entweder der axial nahseitigen Öffnung oder der axial fernseitigen Öffnung, so daß zumindest ein Teil des freigelegten geraden Abschnitts (1005, 1006) in dem Schlitz untergebracht ist, und zum Ermöglichen, daß der gerade Leiterabschnitt (1002) aus dem Schlitz als ein weiterer freigelegter gerader Abschnitt (1005, 1006) von der jeweils anderen axial nahseitigen Öffnung oder axial fernseitigen Öffnung hervorsteht.
Verfahren zur Herstellung der Spule für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, das folgende Schritte aufweist: einen Leitersegment-Einfügeverfahrensschritt zum Einfügen eines jeden Leitersegments (33) in einen Schlitz (35) des Kerns (32) in der axialen Richtung, bis ein Biegepunkt (3331h, 332h, 3330) zwischen dem V-winkeligen Abschnitt (3310) und jedem geraden Abschnitt (3320) eine axial nahseitige Öffnung (35a) des Schlitzes (35) erreicht, während ermöglicht wird, daß jeder Endleiterabschnitt (331f, 331g, 332f, 332g) aus dem Kern von einer axial fernseitigen Öffnung (35b) des Schlitzes herausragt, einen Leitersegment-Rückführverfahrensschritt zum Zurückführen des Leitersegments (33) zurück in die axiale Richtung um eine vorbestimmte Länge (L2), um das kopfseitige Spulenende (311, 600) auszubilden, einen Endleiterabschnitt-Verdrehverfahrensschritt zum Verdrehen eines jeden Endleiterabschnitts in der Umfangsrichtung um einen vorbestimmten Winkel, and eine Fügeverfahrensschritt zum Zusammenfügen der distalen Enden (331d, 331e, 332d, 332e) der Endleiterabschnitte gemäß vorbestimmter Paarungen.
Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 2, wobei der Verschiebungsverfahrensschritt in einer solchen Weise ausgeführt wird, daß der gerade Leiterabschnitt an einer vorbestimmten axialen Position gestoppt wird, so daß freigelegte gerade Abschnitte (1005, 1006) an sowohl der axial nahseitigen Öffnung (3000a) als auch der axial fernseitigen Öffnung (3000b) des Schlitzes existieren.
Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 2, wobei der Verdrehformungsverfahrensschritt in einer solchen Weise ausgeführt wird, daß der vorstehende Abschnitt (1004) eine jeden geraden Leiterabschnitts (1002) um die axial fernseitige Öffnung (3000b) des Schlitzes gebogen wird, um einen gebogenen Abschnitt auszubilden, und der Verschiebungsverfahrensschritt in einer solchen Weise ausgeführt wird, daß der gebogene Abschnitt des vorstehenden Abschnitts eines jeden geraden Leiterabschnitts in Richtung der axial fernseitigen Öffnung (3000b) des Schlitzes verschoben wird.
Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 2, das ferner einen Fügeverfahrensschritt aufweist, der dem Verschiebungsverfahrensschritt folgt, zum aufeinanderfolgenden Zusammenfügen der distalen Enden der geraden Leiterabschnitte gemäß einer vorbestimmten Paarung.
Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 2, das ferner einen Halteelement-Einfügeverfahrensschritt aufweist, der dem Verschiebungsverfahrensschritt folgt, zum Einfügen eines Halteelements zwischen eine Innenwand des Schlitzes und dem geraden Leiterabschnitt, der in dem Schlitz untergebracht ist.