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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine
und deren Herstellungsverfahren.
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In
einem in der WO98/54823 offenbarten Alternator bzw. Wechselstromgenerator
weist ein Stator eine Statorspule auf, die aus einer Mehrzahl von U-förmigen Leitersegmenten
konstruiert ist. Die Segmente sind in Schlitze eines Statorkerns
von einem axialen Ende des Statorkerns eingefügt, und die Enden der Segmente
sind am gegenüberliegenden
axialen Ende des Statorkerns verbunden. Mit diesem Stator wird ein
kompakter, effizienter und kostengünstiger Alternator bzw. Wechselstromgenerator geschaffen.
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Ferner
ist in einem in der JP-A-2000-37132 offenbarten Wechselstromgenerator
ein Isolierspalt zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Leitersegments
in einem Windungsabschnitt größer als
der der Einfügeabschnitte
des U-förmigen
Segments, das sich in dem Schlitz befindet, um eine Isolierung im
Windungsabschnitt zu verbessern.
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Als
das U-förmige
Segment der Statorspule wird ein Segment 500 verwendet,
dessen ursprüngliche
Form in 10 gezeigt ist. Ein Windungsabschnitt 502 weist
einen kleinen Krümmungsabschnitt 4504
auf, der benachbart zu einem Außendurchmesser
des Statorkerns in dem Schlitz angeordnet ist, und einen großen Krümmungsabschnitt 506 auf,
der benachbart zu einem Innendurchmesser des Statorkerns in dem
Schlitz angeordnet ist. Wenn die Segmente 500 in die Schlitze
eingebaut sind, ist der Innendurchmesser des Spulenendes kleiner
als der Außendurchmesser
eines Rotors, wodurch die Isolierung in dem Windungsabschnitt verbessert
wird.
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Bei
diesem Stator vergrößert sich
jedoch die Unebenheit des Innenumfangs des Spulenendes. Zudem ist
das Spulenende in der Nähe
eines Kühllufterzeugungselements
platziert. Folglich nehmen Luftdruckschwankungen aufgrund der Spalte
zwischen den Magnetpolen des Rotors und die Geräuschentwicklung des Gebläses zu.
Zusätzlich
wird dadurch die Flexibilität
bei der Fertigungsprozessplanung eingeschränkt, da der Innendurchmesser
des Spulenendes kleiner ist als der Aussendurchmesser des Rotors.
Folglich gestaltet es sich schwierig, die Fertigungskosten zu verringern.
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Da
sich ferner das Spulenende in der Nähe der Magnetpole des Rotors
befindet, wirkt sich das Magnetfeld, das in den Polen erzeugt wird,
wahrscheinlich nachteilig auf die Statorspule aus, was zu einer
Verschlechterung des Leistungsverhaltens führt. Die vorstehenden Probleme
können
sogar in solchen Fällen
auftreten, in denen Segmente 600 verwendet werden, die
in 11 gezeigt sind. Das Segment 600 ist
in einem Windungsabschnitt 602 derart gekrümmt, dass
ein Krümmungsabschnitt 606, der
benachbart zu dem Innendurchmesser des Statorkerns angeordnet ist,
gekrümmt
ist, und ein Abschnitt 604, der benachbart zu dem Aussendurchmesser
des Statorkerns angeordnet ist, im Wesentlichen flach ist.
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9 zeigt
einen Teil eines Stators 900, in dem große Segmente 1331 und
kleine Segmente 1332 in Schlitze 905 eines Statorkerns 902 eingefügt sind.
Ein Winkel θ11,
der zwischen der in Längsrichtung
verlaufenden Mittellinie des Schlitzes 905, der mit einem
Radius des Statorkerns 902 übereinstimmt, und der Mittellinie
des großen
Segments 1331 gebildet ist, beträgt näherungsweise 110°. Ein Winkel θ12, der
zwischen in Längsrichtung
verlaufenden Mittellinie des Schlitzes 905, der mit einem Radius
des Statorkerns 902 übereinstimmt,
und der Mittellinie des großen
Segments 1331 gebildet ist, beträgt näherungsweise 90°.
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Der
Winkel θ11
ist größer als
der Winkel θ12. In
anderen Worten ist der Windungsabschnitt 1331c an der Innenseite
des Statorkerns stärker
gekrümmt als
an der Außenseite
des Statorkerns. Als Folge davon ist der kleinste Innendurchmesser
R1 des Spulenendes kleiner als der Innendurchmesser Rso des Statorkerns 902.
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In
einem in der Druckschrift JP-A-9-19108 offenbarten Stator sind die
mehrphasigen Spulenwicklungen in einen Statorkern eingefügt, und
nur die Spulenwicklungen in einer der Phasen sind zu einem äußeren Umfang
des Statorkerns hin in einer Windungsposition gekrümmt. Da
nur die Spulenwicklungen in einer der Phasen gekrümmt sind,
sind die Längen
der Spulenwicklungen und jene der Spulenwicklungen in anderen Phasen
unterschiedlich. In anderen Worten sind die Widerstände der
Spulenwicklungen unterschiedlich. Folglich nimmt die Energieerzeugungsleistung
ab.
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In
der Druckschrift
EP 1 005 137 ist
ein Stator eines Wechselstromgenerators und ein Herstellungsverfahren
für denselben
offenbart. Dieser Stator für
einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator
beinhaltet einen Statorkern, eine mehrphasige Statorwicklung, die
aus einer Mehrzahl von Leiterelementen gebildet ist. Die Statorwicklung
weist Spulenenden an einander gegenüberliegenden Stellen dieses
Statorkerns auf, und die Abschnitte der Leiterelemente in einem
jeweiligen Spulenende sind radial ausgerichtet, wodurch sie zum
Einführen
von Kühlluft
und zum Sicherstellen einer Isolierung der Leiterelemente feststehende
radiale Abstände
dazwischen aufweisen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende
elektrische Maschine nach Anspruch 1 zu schaffen, die in Bezug auf
ihre Abmessungen, ihre Leistungsabgabe und Kostenaufwand vorteilhaft
ist, während
Energieerzeugungsleistung, geringe Gebläsegeräuschentwicklung und Fertigungsfreundlichkeit
unverändert
bleiben.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zur Herstellung einer elektrischen Maschine nach dem Verfahren von
Anspruch 12 zu schaffen.
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Eine
rotierende elektrische Maschine der vorliegenden Erfindung beinhaltet
einen Rotor, einen Stator, der radial außerhalb des Rotors angeordnet ist,
und ein Gehäuse,
das den Rotor und den Stator umschließt. Der Stator weist einen
Statorkern mit einer Mehrzahl von Schlitzen an seinem inneren Umfang
und eine Statorspule auf, die durch die Schlitze gelangt. Die Statorspule
weist Einfügeabschnitte,
die in den Schlitzen angeordnet sind, und Verbindungsabschnitte
auf, die die Einfügeabschnitte
axial außerhalb
des Statorkerns miteinander verbinden. Die jeweiligen Verbindungsabschnitte
weisen einen ersten Krümmungsabschnitt
und einen zweiten Krümmungsabschnitt
auf. Der erste Krümmungsabschnitt ist
benachbart zu einem Außendurchmesser
des Statorkerns angeordnet, und der zweite Krümmungsabschnitt ist benachbart
zu einem Innendurchmesser des Statorkerns angeordnet. Der erste
Krümmungsabschnitt
weist eine Krümmung
auf, die größer ist
als der zweite Krümmungsabschnitt.
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Mit
dieser Konfiguration werden die gleichmäßigen Eigenschaften eines inneren
Umfangs eines Spulenendes, das durch die Verbindungsbereiche ausgebildet
wird, verbessert. Außerdem
können Räume zwischen
dem Spulenende und einem Kühllufterzeugungselement,
wie z. B. einem Gebläse, vergrößert werden.
Somit wird die durch das Kühllufterzeugungselement
bewirkte Geräuschentwicklung reduziert.
Da der erste und der zweite Krümmungsabschnitt
auf allen Verbindungsabschnitten ausgebildet sind, sind die Widerstände der
Leiter, die die Statorspule ausbilden, im Wesentlichen gleich. Somit kann
das Energieerzeugungsleistung beibehalten werden.
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Die
Statorspule ist aus U-förmigen
Leitungen konstruiert. Die U-förmige
Leitung wird durch Ablängen
einer Längsleitung
auf eine vorbestimmte Länge, Biegen
der Leitung zu einer im Wesentlichen U-Form und Ausbilden eines
ersten Krümmungsabschnitts
zu einem gekrümmten
Abschnitt einer U-Form hergestellt. Der erste Krümmungsabschnitt ist auf einer Seite
ausgebildet, die benachbart zum Außendurchmesser des Statorkerns
angeordnet ist. Dann wird die U-Form, bevor sie in einen Schlitz
eingebaut wird, zu einer vorbestimmten Form verbogen.
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Da
der erste Krümmungsabschnitt
ausgebildet wird, bevor er verbogen und in den Schlitz eingebaut
wird, wird dadurch das Herstellungsverfahren der rotierenden elektrischen
Maschine vereinfacht. Ferner können
dadurch die Fertigungskosten für
dieselbe reduziert werden.
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der nachstehenden, ausführlichen Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
besser verständlich.
Es zeigen:
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1 eine
zum Teil im Querschnitt dargestellte, schematische Ansicht eines
Fahrzeug-Wechselstromgenerators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Querschnittansicht eines Teils eines Stators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
perspektivische Ansicht von Leitersegmenten, die Formen veranschaulichen,
die in einen Statorkern gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der vorliegenden Erfindung installiert
sind;
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4 eine
perspektivische Ansicht von Endabschnitten der Leitersegmente gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Teilendansicht des Statorkerns, die darstellt, wie die Leitersegmente
in die Schlitze gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingebaut sind;
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6 ein
schematisches Diagramm, das darstellt, wie die Leitersegmente gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt werden;
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7 eine
schematische Ansicht des Leitersegments, das durch das in 6 gezeigte
Verfahren hergestellt wird;
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8 eine
schematische Ansicht eine modifizierten Leitersegments gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Teilendansicht eines Statorkerns gemäß einem Fahrzeug-Wechselstromgenerator
des Stands der Technik, die darstellt, wie die Leitersegmente in
den Schlitz eingebaut werden;
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10 eine
schematische Ansicht eines Leitersegments des Stands der Technik;
und
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11 ist
eine schematische Ansicht eines Leitersegments des Stands der Technik.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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Ein
Fahrzeug-Wechselstromgenerator 1, der in 1 gezeigt
ist, ist ein dreiphasiger Generator und wird durch einen Verbrennungsmotor
(nicht gezeigt) angetrieben. Die linke Seite und die rechte Seite
des Wechselstromgenerators 1 in 1 werden jeweils
als vorderes Ende und hintere Ende bezeichnet. Der Wechselstromgenerator 1 beinhaltet
einen Stator 2, einen Rotor 3, ein Gehäuse 4 und
einen Gleichrichter 5. Der Rotor 3 dreht sich
mit einer Welle 6 und fungiert als ein Feldmagnet. Der
Rotor 3 beinhaltet einen Lundell-Polkern 7, eine
Feldspule 8, Schleifringe 9, 10, einen
Halbradiallüfter 11 und
einen Zentrifugal- bzw. Radiallüfter 12.
Die Welle 6 ist mit einer Riemenscheibe 20 verbunden
und wird durch den Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) gedreht.
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Der
Lundell-Polkern 7 ist aus einem Paar von Polkernen konstruiert.
Jeder Polkern beinhaltet einen Vorsprungsabschnitt 71,
der um die Welle 6 herum angebracht ist, und einen Scheibenabschnitt 72,
der sich von dem axialen Ende des Vorsprungsabschnitts 71 in
der radialen Richtung erstreckt. Außerdem weist der Polkern 7 sechzehn
Klauenpole 73 auf. Die Feldspule 8 ist um die
Vorsprungsabschnitte 71 gewickelt.
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Der
Halbradiallüfter 11 beinhaltet
eine Basisplatte 111, schräg geneigte Flügel, die
in spitzen Winkeln zur Basisplatte 111 angeordnet sind,
und rechtwinkelige Flügel,
die im rechten Winkel zur Basisplatte 111 angeordnet sind.
Die Basisplatte 111 wird durch Zusammenschweißen oder
ein anderes Verfahren an einer vorderen Endfläche des Polkerns 7 befestigt,
so dass sich der Halbradiallüfter 11 mit
dem Rotor 3 dreht. Der Zentrifugal- bzw. Radiallüfter 12 beinhaltet
eine Basisplatte 121 und Flügel, die im rechten Winkel
zur Basisplatte 121 angeordnet sind. Die Basisplatte 121 ist
an der hinteren Endfläche
des Polkerns 7 durch Verschweißen oder ein anderes Verfahren
befestigt, so dass sich der Radiallüfter 12 mit dem Rotor 3 dreht.
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Der
Stator 2 fungiert als ein Anker. Der Stator 2 ist
so angeordnet, dass er den äußeren Umfang des
Rotors 3 umgibt. Der Stator 2 beinhaltet einen Statorkern 32 und
eine mehrphasige Statorspule 31 auf. Die Statorspule 31 ist
aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitern konstruiert. Die elektrischen
Leiter sind in Schlitzen 35 angeordnet, die im inneren Umfang
des Statorkerns 32 ausgebildet sind. Die Statorspule 31 steht
von dem hinteren und dem vorderen Ende des Statorkerns 32 in
der axialen Richtung ab und bildet ein erstes Spulenende 31a und
ein zweites Spulenende 31b.
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Das
Gehäuse 4 ist
aus einem vorderen Gehäuse 4a und
einem hinteren Gehäuse 4b konstruiert.
Das Gehäuse 4 beinhaltet
Lufteinlasslöcher 41 auf
seiner vorderen und hinteren Endoberfläche auf. Das Gehäuse 4 beinhaltet
außerdem
Luftauslasslöcher 42 in
den Abschnitten auf, die dem ersten Spulenende 31a und
dem zweiten Spulenende 31b gegenüberliegen. Das vordere Gehäuse 4a weist
an seinem inneren Umfang eine Abstufung 4f auf.
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Das
vordere Gehäuse 4a und
das hintere Gehäuse 4b sind
mit einer Stiftschraube (Befestigungselement) 4c derart
befestigt, dass der Stator 2 und der Rotor 3 durch
das vordere und das hintere Gehäuse 4a und 4b gehalten
werden. Insbesondere befindet sich das axiale Vorderende des Statorkerns 32 in
Presskontakt mit der Abstufung 4f, indem mit einem Flansch 4f der
Stiftschraube 4c in die axiale Richtung gedrückt wird,
so dass der Statorkern 32 zwischen der Abstufung 4f und
dem Flansch 4g sandwichartig angeordnet ist.
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Der
Gleichrichter 5 ist an dem Ende des hinteren Gehäuses 4b befestigt
und liegt dem ersten Spulenende 31a gegenüber. Der
Gleichrichter 5 sorgt für
eine Gleichrichtung einer von dem Stator 2 ausgegebenen
Wechselstromspannung in eine Gleichstromspannung.
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Wenn
von dem Verbrennungsmotor zu der Riemenscheibe 20 über einen
Riemen und dergleichen eine Drehkraft übertragen wird, wird der Rotor 3 in
der vorbestimmten Richtung gedreht. Unter dieser Bedingung werden
die Klauenpole 73 des Polkerns 7 bei Anlegung
einer Erregerspannung an die Feldspule 8 mit Energie bzw.
Strom versorgt. Als Folge daraus wird eine an der Statorspule 31 Dreiphasenspannung
erzeugt, und an einer Ausgangsklemme 5a des Gleichrichters
tritt ein Gleichstrom in Erscheinung.
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Als
nächstes
erfolgte eine ausführliche
Beschreibung des Stators 2.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weist der Statorkern 32 gleichmäßig voneinander
beabstandete Schlitze 35 auf, die sich radial einwärts des
Statorkerns 32 öffnen.
Die elektrischen Leiter der Statorspule 31 sind in den
Schlitzen 35 durch Isolatoren 34 angeordnet. Die Isolatoren 34 stellen
eine elektrische Isolierung zwischen dem Statorkern 32 und
der Statorspule 31 bereit. Die Anzahl der Schlitze 35 bestimmt
sich anhand der Anzahl der Pole des Rotors 3 und der Anzahl
der Phasen der Statorspule 31. Bei dieser Ausführungsform
sind beispielsweise zweiundsiebzig Schlitze ausgebildet.
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3 zeigt
die Formen des in den Schlitzen 35 des Statorkerns 32 installierten
elektrischen Leiters. Die elektrischen Leiter 331, 332 werden
durch Formen oder Verbiegen der im Wesentlichen U-förmigen Leitungen
in vorbestimmte Formen gebildet. Jeder Leiter weist einen im Wesentlichen
rechtwinkeligen Querschnitt mit gleichmäßiger Dicke auf. Die Leiter 331, 332 sind
in einem vorbestimmten Muster angeordnet, um die Statorspule 31 zu
konstruieren.
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In
jedem Schlitz 35 sind elektrische Leiter einer geraden
Anzahl (bei dieser Ausführungsform
z. B. vier Leiter) eingebaut, so dass sie in der axialen Richtung
des Statorkerns 32 verlaufen. Wie in 2 gezeigt
ist, sind gerade Abschnitte (Einfügeabschnitte) 331a, 332a, 332b, 331b der
Leiter 331, 332 in einer Reihe angeordnet, wobei
sie die innere Lage (erste Lage), die innere mittlere Lage (zweite
Lage), die äußere mittlere
Lage (dritte Lage) und die äußere Lage
(vierte Lage) in der radial äußeren Richtung
des Statorkerns 32 ausbilden.
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Das
erste Spulenende 31a ist aus Verbindungsabschnitten (Windungsabschnitten) 331c, 332c der
Leiter 331, 332 axial außerhalb des Statorkerns 32 konstruiert.
Das zweite Spulenende 31b wird durch Verbinden von Enden 331d, 331e, 332d, 332e von
Leitern 331, 332 axial außerhalb des Statorkerns 32 konstruiert.
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Ein
Leiter von einer Lage in einem Schlitz 35 ist gepaart mit
einem Leiter von einer weiteren Lage in einem Schlitz 35,
das heißt
bei einer Polteilung neben dem Schlitz 35, um zwischen
den Leitern Räume beizubehalten
und um die Leiter ordentlich anzuordnen.
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Der
Einfügeabschnitt 331a der
ersten Lage ist gepaart mit dem Einfügeabschnitt 331b der
vierten Lage in dem Schlitz 35, d. h. eine Polteilung neben der
Stelle, wo der Einfügeabschnitt 331a verläuft. Der Einfügeabschnitt 332a der
zweiten Lage ist gepaart mit dem Einfügeabschnitt 332b der
dritten Lage in dem Schlitz 35, das heißt eine Polteilung neben der Stelle,
wo der Einfügeabschnitt 332a verläuft.
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Die
Einfügeabschnitte 331a, 332a sind
mit den Einfügeabschnitten 331b, 332b durch
jeweils die Verbindungsabschnitte 331c, 332c an
der axialen Außenseite
des axialen, hintere Endes des Statorkerns 32 verbunden.
Am axialen Ende des Statorkerns 32 ist der Windungsabschnitt 331c außerhalb des
Windungsabschnitts 332c angeordnet. Die Verbindungsabschnitte 331c bilden
Spulenenden der äußeren Lage
und die Windungsabschnitte 332c bilden Spulenenden der
mittleren Lage. Die Spulenenden der äußeren Lage und die Spulenenden
der mittleren Lage bilden das erste Spulenende 31a.
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Der
Einfügeabschnitt 332a der
zweiten Lage ist außerdem
mit dem Einfügeabschnitt 331a' der ersten
Lage in dem Schlitz 35 gepaart, d. h. eine Polteilung neben
der Stelle, wo der Einfügeabschnitt 332a verläuft. Der
Einfügeabschnitt 331b' der vierten Lage
ist mit dem Einfügeabschnitt 332 der
dritten Lage in dem Schlitz 35 gepaart, das heißt eine
Polteilung neben der Stelle, wo der Einfügeabschnitt 331b' verläuft. Das
Ende 332d des Einfügeabschnitts 3312 ist
mit dem Ende 331d' des
Einfügeab schnitte 331a' an der axialen
Außenseite
des axialen vorderen Endes des Statorkerns 32 verbunden.
Das Ende 331e' des
Einfügeabschnitts 331b' ist mit dem
Ende 332e des Einfügeabschnitts 332b an
der axialen Außenseite
des axialen vorderen Endes des Statorkerns 32 verbunden.
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Der
Verbindungsabschnitt der Enden 331d' und 332d und der Verbindungsabschnitt
der Enden 332e und 331e' sind in der radialen Richtung
des Statorkerns 32 angeordnet, so dass Spulenenden von benachbarten
Lagen gebildet werden. Auf diese Weise werden die Verbindungsabschnitte
der Leiterenden ohne Überlappung
an der axialen Außenseite des
axialen vorderen Endes des Statorkerns 32 angeordnet, so
das das zweite Spulenende 31b gebildet wird.
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Hier
wird der Leiter 331 einschließlich der Einfügeabschnitte 331a, 331b,
des Verbindungsabschnitts 331c und der Enden 331d, 331e als
ein großes
Segment bezeichnet. Der Leiter 332 einschließlich der
Einfügeabschnitte 332a, 332b,
des Verbindungsabschnitts 332 und der Enden 332d, 332e wird als
ein kleines Segment bezeichnet.
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Die
großen
Segmente 331 und die kleinen Segmente 332 sind
in Basissegmenten 33 beinhaltet. Die Basissegmente 33 sind
in den Schlitzen 35 in spezifischen Mustern angeordnet,
so dass die Statorspule 31, die sich um den Statorkern 32 dreht,
gebildet wird. Die Segmente, die nach außen führende Leitungen der Statorspule 31 bilden,
und Windungsabschnitte, die die ersten und zweiten Überlappungen
bzw. Schleifen der Statorspule 31 verbinden, sind in Segmenten
einer speziellen Form beinhaltet. Die Statorspule 31 beinhaltet
neun Segmente einer speziellen Form. Das speziell geformte Spulenende wird
durch Verbinden der ersten Überlappung
und der zweiten Überlappung
gebildet, d. h. durch Verbinden des Spulenendes der inneren Lage
und des Spulenendes der äußeren Lage.
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Als
nächstes
wird das Herstellungsverfahren der Statorspule 31 beschrieben.
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Zunächst werden
die Basissegmente 33 derart angeordnet, dass die Windungsabschnitte 331c der
großen
Segmente 331 außerhalb
der Windungsabschnitte 332c der kleinen Segmente 332 verlaufen.
Vor dem Einbauen in die Schlitze 35, werden die Segmente 33 so
verbogen, dass der Einfügeabschnitt 331a und
der Einfügeabschnitt 332a jeweils miteinander
korrespondieren, so dass sie in der ersten Lage und der zweiten
Lage in dem Schlitze (erster Schlitz) 35 sind, und der
Leiter 332b und der Leiter 331 korrespondieren
jeweils einander, so dass sie in der dritten und der vierten Lage
in einem anderen Schlitz (zweiten Schlitz) 35 sind, das
heißt,
eine Polteilung vom ersten Schlitz im Uhrzeigersinn des Statorkerns 32.
Dann werden die verbogenen Segmente 33 in die Schlitze 35 von
dem axialen hinteren Ende des Statorkerns 32 eingefügt. Somit
sind die Einfügeabschnitte 331a, 331b, 332a und 332b in
den Schlitzen 35 in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet.
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Nach
dem Einfügen
der Segmente 33 werden die Enden der Segmente 33,
die von dem axialen vorderen Ende des Statorkerns 32 abstehen,
gebogen. Insbesondere die Enden 331d und 331e der großen Segmente
werden gebogen, während
sich die Enden 331d von den Enden 331e in der
Umfangsrichtung des Statorkerns 32 entfernen. Jedes der
Enden 331d, 331e der großen Segmente 331 erreicht
den Punkt etwa eineinhalb Schlitze entfernt von dem Schlitz 35,
wo das Segment 331 verläuft. Die
Enden 332d und 332e der kleinen Segmente 332 werden
gebogen, während
sich die Enden 332d dem Ende 332e nähern. Jedes
der Enden 332d, 332e erreicht in etwa den eineinhalb
Schlitze entfernt liegenden Punkt.
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Nachdem
die vorstehenden Schritte ausgeführt
werden, werden alle Segmente 33 in den Schlitzen 35,
das Ende 331e' der
vierten Lage und das Ende 332e der dritten Lage durch Schweißen, wie
z. B. Ultraschallschweißen,
Lichtbogenschweißen
und Löten
elektrisch miteinander verbunden. Desgleichen werden das Ende 332d der
zweiten Lage und das Ende 331e' der ersten Lage elektrisch miteinander
verbunden. Wenn die vorstehenden Schritte für alle Enden ausgeführt worden
sind, wie in 4 gezeigt ist, ist das zweite
Spulenende 31b des Stators 2 konstruiert.
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Wenn
der Statorkern 2 von dem axial hinteren Ende des Statorkerns 32 betrachtet
wird, sind das große
und kleine Segment 331 und 332 angeordnet, wie
in 5 gezeigt ist. Ein Winkel θ1, der zwischen der in Längsrichtung
verlaufenden Mittellinie L1 des Schlitzes 35, die mit einem
Radius des Statorkerns 32 übereinstimmt, und der Mittellinie
L2 des Segments 331 gebildet wird, das sich von der ersten Lage
erstreckt, beträgt
näherungsweise
90°. Ein Winkel θ2, der zwischen
der in Längsrichtung
verlaufenden Mittellinie L3 des Schlitzes 35, die mit einem Radius
des Statorkerns 32 übereinstimmt,
und der Mittellinie L4 des Segments 331 gebildet wird,
das sich von der vierten Lage erstreckt, beträgt näherungsweise 100°. Das heißt, dass
der Winkel θ2
größer ist
als der Winkel θ1.
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Daher
ist in dem Windungsabschnitt 331c eine Krümmung benachbart
zum Innendurchmesser des Statorkerns 32 geringer als eine
Krümmung
benachbart zum Außendurchmesser
des Statorkerns 32. Der kleinste Innendurchmesser D1 des
ersten Spulenendes 31a ist größer als der Innendurchmesser
Dso des Statorkerns 32. Der Windungsabschnitt 331c wird
an einem Teil benachbart zum Innendurchmesser des Statorkerns 32,
zur Seite des äußeren Durchmessers
des Statorkerns 32 in Bezug auf eine Innendurchmesser-Kontaktlinie
des Schlitzes 35 gefaltet. Die kleinen Segmente 332 sind
in der gleichen Weise angeordnet.
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Zusätzlich ist
der kleinste Innendurchmesser D1 größer als der Außendurchmesser
Dr des Rotors 3. Der größte Außendurchmesser
D2 des Basissegments 33, d. h. der Außendurchmesser des ersten Spulenendes 31a,
ist größer als
der Außendurchmesser
Ds des Statorkerns 32. Dadurch wird die Interferenz in
den Spulenenden 31a mit andere Komponenten reduziert. Somit
kann die Höhenabmessung
der Spulenenden reduziert werden. Dadurch wird auch die Geräuschentwicklung
des Gebläses
reduziert, weil zwischen dem Gebläse und den Spulenenden 31a ein
Raum vergrößert wird.
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Die
U-förmigen
Leitungen zur Schaffung der Segmente 331, 332 werden
wie in 6 gezeigt hergestellt. Zunächst wird eine in Längsrichtung
verlaufende Leitung auf eine bestimmte Länge abgelängt, um eine gerade Leitung 100 bereitzustellen
(Schritt 1). Dann wird die gerade Leitung 100 in
einer spezifizierten Position platziert und im Wesentlichen zu einer
U-Form gebogen, indem ein beweglicher Stift 210 nach unten
bewegt wird (durch einen Pfeil A1 gezeigt) (Schritt 2).
Somit wird eine U-förmige
Leitung 200 mit einem Windungsabschnitt 202 einem
ersten geraden Abschnitt 205 und einem zweiten geraden Abschnitt 207 hergestellt.
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Anschließend wird
eine formgebende Rolle 212 in der horizontalen Richtung
(die durch einen Pfeil A2 gezeigt ist) bewegt, so dass eine Seite
des Windungsabschnitts 202 eingedellt wird, um den Krümmungsabschnitt
(großer
Krümmungsabschnitt) 204 (Schritt 3)
zu bilden, wie in 7 gezeigt ist. Der Windungsabschnitt 202 weist
auf einer dem großen Krümmungsabschnitt 204 gegenüberliegenden
Seite einen abgeflachten Abschnitt 206 auf. Hier wird er große Krümmungsabschnitt 204 als
ein erster Krümmungsabschnitt
bezeichnet, und der abgeflachte Abschnitt 206 wird als
ein zweiter Krümmungsabschnitt bezeichnet.
Der Windungsabschnitt 202 entspricht dem Windungsabschnitt
(Verbindungsabschnitt) 331c, 332c.
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Vor
dem Einbauen in die Schlitze 35 werden die Leitungen 200 als
die Segmente 33 derart platziert, dass der erste Krümmungsabschnitt 204 benachbart
zum Außendurchmesser
des Statorkerns 32 ist, und dass der zweite Krümmungsabschnitt 206 benachbart
zum Innendurchmesser des Statorkerns 32 (benachbart zum
Rotor 3) ist. Die Leitungen 200 werden dann wie
vorstehend beschrieben zu einer vorbestimmten Form verbogen und
in die Schlitze 35 eingefügt, so dass die Segmente 33 wie
in 5 gezeigt angeordnet sind.
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Ein
Teil des ersten geraden Abschnitts 205 korrespondiert mit
den Einfügeabschnitten 331, 332b,
die in dem Schlitz 35 benachbart zum Außendurchmesser des Statorkerns 32 angeordnet
sind. Ein Teil des zweiten geraden Abschnitts 207 korrespondiert
mit den Einfügeabschnitten 331a, 332a,
die in dem Schlitz 35 benachbart zum Innendurchmesser des
Statorkerns 32 angeordnet sind.
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Da
die Windungsabschnitte 331c, 332c der Segmente 331, 332 die
großen
Krümmungsabschnitte 204 auf
der Außendurchmesserseite
des Statorkerns 32 und die flachen Abschnitte 206 auf
der Innendurchmesserseite aufweisen, wird die Gleichmäßigkeit
des Innenumfangs der ersten Spulenenden 31a verbessert.
Damit werden die Räume
zwischen den Spulenenden 31a, 31b und den Kühllufterzeugungseinrichtungen,
wie z. B. dem Halbradiallüfter 11 und
dem Zentrifugal- bzw. Radiallüfter 12,
verbreitert. Dabei wird die Geräuschentwicklung
durch die Lüfter reduziert.
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Ferner
können
die Krümmungen
für alle
Segmente 33 mit Ausnahme der spezifisch geformten Segmente
einheitlich ausgebildet werden. In anderen Worten werden die Segmente 33 in
der gleichen Länge
(mit dem gleichen Widerstand) hergestellt. Als eine Folge daraus
kann die Energieerzeugungsleistung beibehalten werden.
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Darüber hinaus
ist der größte Außendurchmesser
D2 des ersten Spulenendes 31a größer als der Außendurchmesser
Ds des Statorkerns 32, da die ersten Krümmungsabschnitte 204 benachbart
zur Außendurchmesserseite
des Statorkerns 32 angeordnet sind. Damit ist der Innendurchmesser
des hinteren Gehäuses 4b,
das dem ersten Spulenende 31a gegenüberliegt, größer als
der des vorderen Gehäuses 4a.
Das hintere Gehäuse 4b weist
ferner Luftlöcher 42 an
eine Position auf, die dem ersten Spulenende 31a gegenüberliegt.
Dadurch wird das Kühlleistungsverhalten
verbessert.
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Das
Segment 33 weist zumindest an den Einfügeabschnitten im Wesentlichen
rechtwinkelig geformte Querschnitte auf, so dass der Bereich des Schlitzes 35,
der durch die Segmente 33 besetzt ist, vergrößert wird.
Daher kann eine hohe Abgabeleistung erhalten werden, während die
Größenabmessungen
verringert werden. Die Kühleffizienz
kann am Spulenende 31a verbessert werden, weil die Luftdurchlässe in der
Zentrifugalrichtung im Vergleich zu den Segmenten mit kreisförmigen Querschnitten
in den gleichen Querschnittsbereichen zunehmen.
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Die
Herstellung des Stators 2 kann durch Verwendung der U-förmigen Leitung 200 zum
Ausbilden der Statorspule 31 einfacher gestaltet und in
Bezug auf den Kostenaufwand reduziert werden. Die vorliegende Erfindung
sollte jedoch nicht auf die zuvor in den Figuren erörterte und
dargestellte Ausführungsform
beschränkt
werden, sondern kann auf verschiedene Arten und Weisen, die in den
Schutzbereich der Ansprüche
fallen, implementiert werden.
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Der
zweite Krümmungsabschnitt 206 kann beispielsweise
leicht gekrümmt
sein, wie in 8 gezeigt ist. Bei einer U-förmigen Leitung 200A ist
der kleine Krümmungsabschnitt 208 auf
einer Seite so angeordnet, dass er benachbart zum Innendurchmesser
des Statorkerns 32 ist, und der große Krümmungsabschnitt 204 auf
einer Seite angeordnet, dass er benachbart zur Außendurchmesserseite
des Statorkerns 32 ist. Eine Krümmung des ersten Krümmungsabschnitt 204 ist
größer als
die des zweiten Krümmungsabschnitts 208.
Um die U-förmige
Leitung 200A herzustellen, werden in Schrittt 3 zwei Formgebungsrollen 212 verwendet.
Der erste Krümmungsabschnitt 204 und
der zweite Krümmungsabschnitt 208 werden
ausgebildet, in dem mit den beiden Rollen 212 von beiden
Seiten der Leitung 200A eine Kraft ausgeübt wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf jede beliebige Art von rotierenden
elektrischen Vorrichtungen außer
der für
Fahrzeug-Leistungsgeneratoren angewendet werden.