DE60313404T2 - Leistersegmenten verbindungen von Statorwicklung einer elektrischen Maschine, und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

Leistersegmenten verbindungen von Statorwicklung einer elektrischen Maschine, und deren Herstellungsverfahren Download PDF

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Youichi Kariya-shi Kamakura
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Statorspule für rotierende elektrische Maschinen, die aus aneinander gefügten Leitersegmenten aufgebaut ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Es wurden Statorspulen aus aneinander gefügten Leitersegmenten offenbart, wobei eine Vielzahl von Leitersegmenten, die in Schlitze eines Statorkerns eingefügt werden, eines nach dem anderen nacheinander verbunden werden. Beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung einer zusammengefügten Leiterspule (einer Statorspule aus aneinander gefügten Leitersegmenten) unter Verwendung eines nahezu U-förmigen Leitersegments in JP Nr. 3118837 .
  • In JP Nr. 3118837 werden Schenkel eines Paars der nahezu U-förmigen Leitersegmente in einen Eingang von zwei Schlitzen, die um eine Magnetpolteilung eines Rotors voneinander beabstandet sind, eingeführt und aus deren gegenüberliegenden Ausgängen überstehen gelassen. Dann werden die überstehenden Schenkel in Umfangsrichtung des Rotors gebogen und nacheinander zusammengefügt.
  • Daher weist das Leitersegment Folgendes auf: einen nahezu U-förmigen (wie nachstehend erläutert, nach dem Biegeprozess in Umfangsrichtung betrachtet nahezu V-förmigen) Kopfabschnitt; ein Paar Schlitz-Leiterabschnitte, die in ein Paar Schlitze eingeführt werden und in den beiden Schlitzen bleiben; und ein Paar überstehender Endabschnitte, die vom anderen Ende der beiden Schlitze überstehen. Ferner werden die Spitzen der überstehenden Endabschnitte des Paars aneinander gefügt. Hierbei wird in der vorliegenden Schrift der überstehende Endabschnitt zusammen mit dem Schlitz- Leiterabschnitt manchmal als Segmentschenkel bezeichnet. Der Kopfabschnitt des Segments ist ein kopfseitiges Spulenende der Statorspule, während der überstehende Endabschnitt ein endseitiges Spulenende ist.
  • Ferner sind in der JP Nr. 3118837 zwei koaxial angeordnete Ringe zum Halten der vier Schenkel eines Paars aus dem kleinen und dem großen Segment offenbart. Hierbei umgibt das große Segment das kleine Segment. Die Ringe werden relativ zueinander verdreht, um einen schrägen Endabschnitt (ein Paar aus Schenkeln, die in Umfangsrichtung des Rotors schräg verlaufen) zu bilden.
  • Ferner ist in JP Nr. 310470 offenbart, dass ein überstehender Endabschnitt mit einem anderen überstehenden Endabschnitt, dem er in radialer Richtung benachbart ist, zusammengeschweißt wird, und dass ferner ein Bindeglied zwischen zwei überstehenden Endabschnitten, die einander in Umfangsrichtung benachbart sind, gehalten wird, um deren Positionen zu stabilisieren.
  • Nun wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der zusammengefügten Leiterspule, wie sie in den oben angeführten Dokumenten des Standes der Technik offenbart ist, erklärt.
  • Zuerst wird eine benötigte Anzahl von haarnadelartigen (pine needle) Segmenten hergestellt und so gebogen, dass sie U-förmige Köpfe haben. Dann werden die Segmente in Umfangsrichtung um eine Magnetpolteilung gebogen. Segmentsätze werden in Umfangsrichtung angeordnet, um sie gleichzeitig in alle Schlitze des Kerns einzuführen. Es können zwei Ringe (koaxial angeordnet) mit einer Vielzahl von Löchern, wie in 3 in JP Nr. 3118837 dargestellt, verwendet werden. Genauer werden Segmentschenkel in die äußeren und inneren Ringe in der gleichen Umfangsrichtung eingeführt und dann werden die inneren und äußeren Ringe relativ zueinander verdreht, um den Kopfabschnitt solchermaßen zu verformen, dass der Kopfabschnitt sich in V-Form öffnet.
  • Dann folgt ein Verfahrensschritt, um die V-förmig verformten Segmente, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, in Schlitze des Statorkerns einzuführen. Genauer werden die Kopfabschnitte festgehalten und die Segmentsätze werden aus den Ringen herausgezogen und in die Schlitze eingeführt.
  • Dann folgt ein Verfahrensschritt, um den überstehenden Endabschnitt in Umfangsrichtung zu biegen, vorzugsweise um eine halbe Teilung des Magnetpols. Es können zwei (koaxial angeordnete) Ringe mit einer Vielzahl von Löchern, wie in 4 und 5 in JP Nr. 3196738 dargestellt, für den oben genannten Biegeschritt verwendet werden. Die überstehenden Endabschnitte werden in die Löcher eingeführt, dann werden die inneren und äußeren Ringe um eine halbe Teilung des Magnetpols relativ zueinander verdreht, und dann wird der überstehende Endabschnitt in Umfangsrichtung um eine halbe Teilung gedreht. Der Krümmungsradius am Biegepunkt kann vorzugsweise vergrößert werden, wenn die Ringe in axialer Richtung zum überstehenden Endabschnitt hin gedrückt werden. Dann folgt ein Verfahrensschritt zum Miteinanderverschweißen der überstehenden Endabschnitte in einer vorgegebenen Reihenfolge.
  • Somit werden auf endlose Weise Phasenspulen, z.B. dreiphasige Ankerspulen, gebildet. Anschlüsse für jede Phase werden durch Trennen des Kopfabschnitts des Segments gebildet. Falls der Anschluss im Voraus lang gestaltet wird, kann der lange Anschluss als Überquerung eines Sternpunkts verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Anschluss auf der Seite des Kopfabschnitts vorgesehen ist, da der lange Anschlussdraht das Verschweißen der überstehenden Endabschnitt behindert.
  • Die Statorspule aus aneinander gefügten Segmenten, die anhand der oben erläuterten Verfahren hergestellt wird, wird für eine Statorspule eines Wechselstromdynamos für Kraftfahrzeuge verwendet.
  • Jedoch hat die herkömmliche Statorspule aus aneinander gefügten Segmenten Nachteile, wie nachstehend ausgeführt.
  • Zwei ein Paar bildende überstehende Endabschnitte, die vom Statorkern überstehen, werden an der gleichen Umfangsposition und an unterschiedlichen radialen Positionen angeordnet. Dann werden durch die relative Drehung der Ringe die überstehenden Endabschnitte in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander verdreht und werden in Umfangsrichtung gebogen.
  • Der Endabschnitt wird gerade nach unten und schräg (sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung) auf solche Weise gebogen, dass der Endspitzenabschnitt nach dem Biegen auf kürzester Strecke mit einem Teil eines Schlitz-Leiterabschnitts, der nicht gebogen ist, verbunden wird.
  • Dies ist ähnlich, wenn der Kopfabschnitt nach unten gebogen wird.
  • Daher hat das herkömmliche Herstellungsverfahren den Nachteil, dass die schrägen Kopfabschnitte und schrägen Endabschnitte, insbesondere diejenigen auf der innersten radialen Seite, über die innere Umfangsfläche des Statorkerns hinauskommen, wodurch es schwierig wird, den Rotor in das Innere des Statorkerns einzufügen, und ein Konflikt der schrägen Kopf- und Endabschnitte mit einem Kühlgebläse, das an einer Endfläche des Rotors vorgesehen ist, bewirkt wird.
  • Wie bereits gesagt, verlaufen die schrägen Kopf- und Endabschnitt nicht über die Umfangsfläche, sondern über eine Ebene. Das bedeutet, dass das rechteckige Leitersegment an einem Grenzabschnitt des schrägen Kopfabschnitts und eines Scheitels des Kopfabschnitts, an einer Grenze des schrägen Endabschnitts und eines Endspitzenabschnitts, an einer Grenze des schrägen Kopfabschnitts und eines Schlitz-Leiterabschnitts und an einer Grenze des schrägen Endabschnitts und eines Schlitz-Leiterabschnitts auf einen rechteckigen Querschnitt hin gebogen werden. Somit weist das herkömmliche Herstellungsverfahren den weiteren Nachteil auf, dass eine starke Spannung in der Isolierbeschichtung am Grenzabschnitt erzeugt wird, wodurch die Isolierung des Segments beschädigt wird. Dies kann ein möglicher Nachteil sein, wenn die herkömm liche Statorspule aus aneinander gefügten Segmenten in einer Hochspannungs-Rotationsanlage, wie einem Fahrzeugmotor verwendet werden soll.
  • EP-A-1041702 offenbart die Herstellung einer Statorspule, wobei eine Vielzahl von Leitersegmenten hergestellt werden, die jeweils einen U-förmigen Kopf und ein Paar aus parallelen Schenkeln aufweisen. Diese Leitersegmente werden von einer Vorrichtung gebogen, die eine Vielzahl von relativ zueinander rotierenden Ringen aufweist, die koaxial angeordnet sind und die parallelen Schenkel der Leitersegmente festhalten, so dass durch eine relative Drehung der Ringe die parallelen Schenkel der Vielzahl von Leitersegmenten in Umfangsrichtung auseinander bewegt werden. Die Kopfabschnitte werden in diesem Biegeschritt so gebogen, dass sie um eine Achse eines Statorkerns, dessen Schlitze zur Aufnahme von Abschnitten der Schenkel der Leitersegmente dienen, eine Kreisbogenform bilden. Die Kreisbogenform wird dadurch erzeugt, dass ein zylindrisches Führungselement verwendet wird, dessen äußere Umfangsfläche die Leitersegmente am innersten radialen Umfang berührt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verringerung einer Spannung an einer Isolierbeschichtung von Leitersegmenten in einer Statorspule, die aus Leitersegmenten aufgebaut ist, die in Schlitze eines Statorkerns eingeführt und nacheinander aneinander gefügt werden, und die Schaffung einer mehrfach gewundenen Statorspule, die für einen Antriebsmotor mit hoher Spannung und starker Strom geeignet ist, und ferner die Vermeidung eines Konflikts zwischen einem Statorspulen-Herstellungsprozess und einem Rotor-Einführungsprozess, so dass die Spulenherstellung nicht die Rotoreinführung stört.
  • Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Statorspule einer rotierenden elektrischen Maschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Eine weitere Lösung der oben definierten Aufgabe wird durch ein Statorspulen-Herstellungsverfahren erreicht, das die Schritte von Anspruch 3 umfasst.
  • Gemäß der Erfindung dringen die Kopfabschnitte und die überstehenden Endabschnitte beim Überqueren des Innenumfangs eines Statorkerns nicht in den Innenraum für einen Rotor ein, wodurch der Rotor leicht im Motor eingebaut werden kann und ein größeres Kühlgebläse befestigt werden kann.
  • Ferner werden beide Enden des schrägen Kopfabschnitts und beide Enden des schrägen Endabschnitts in der Umfangsrichtung als Biegelinie gebogen, entlang derer die Segmentseite, die in radialer Richtung verläuft, gebogen wird, wodurch die Spannung an der Isolierbeschichtung des Segments stark verringert wird. Dies ist für einen Elektromotor mit höherer Spannung von Vorteil.
  • Jeder der Schlitze nimmt eine Vielzahl von Segmentsätzen an jeweils unterschiedlichen Aufnahmepositionen auf, wobei ein größeres Segment ein kleineres Segment umgibt, das an angrenzenden Aufnahmepositionen aufgenommen wird;
    eine Gruppe der Segmentsätzen, die an den gleichen radialen Positionen aufgenommen und in Umfangsrichtung angeordnet sind, eine Gruppe aus Teilphasenspulen bildet, an die die gleiche Phasenspannung angelegt wird; und
    die Teilphasenspulen, die in angrenzenden Aufnahmeabschnitten in einem Schlitz aufgenommen werden, nacheinander in Reihe verbunden werden, wodurch die Phasenspule gebildet wird.
  • Herkömmlicherweise wird eine rotierende Anlage, die eine Statorspule verwendet, die aus nacheinander aneinander gefügten Leitersegmenten aufgebaut ist, für einen Wechselstromdynamo für Kraftfahrzeuge verwendet. Ferner wird erwartet, dass die rotierende Anlage als Antriebsmotor mit hoher Leistung versorgt wird. Hierbei muss der Hochleistungs-Antriebsmotor mit einer Batteriespannung von mehreren hundert Volt versorgt werden, die viel höher ist als beim herkömmlichen Elektromotor, und zwar aufgrund einer einfachen Verdrahtung während des Herstellungsprozesses und einer Verringerung des Widerstandsverlusts in der Statorspule. Jedoch ist die Drehzahl Hochleistungs-Antriebsmotors fast die gleiche wie die eines herkömmlichen Elektromotors. Daher muss der Hochleistungs-Antriebsmotor mit einer größeren Zahl von Windungen in der Statorspule versehen sein.
  • Zwar kann die Zahl der Windungen erhöht werden, z.B. um 5 Segmente 33a bis 33e, wie in 13 dargestellt, aber die erforderliche Zahl der Segmente wird nachteilhaft erhöht und der Kopf des äußersten Segments 33e wird länger, wodurch der Verdrahtungswiderstand zunimmt.
  • Ferner wird die Breite W des Kopfes H, wie in 13 dargestellt, wesentlich größer als die Gesamtbreite des Schenkelabschnitts, wodurch eine axiale Länge des Elektromotors und sein Gewicht zunehmen.
  • Ferner muss eine Lücke „d" zwischen den Schenkeln ebenso wie zwischen den Köpfen sichergestellt sein, um zu verhindern, dass diese während des Erweiterungsverfahrens aneinander reiben. Somit hat die herkömmliche Statorspule, die in 16 dargestellt ist, den Nachteil, dass der Schlitz von den Leitersegmenten nicht effizient ausgefüllt wird.
  • Ferner weist die herkömmliche Statorspule den weiteren Nachteil auf, dass die Wärmeabstrahlung des inneren Segments 33a sich verschlechtert.
  • Um diese Nachteile zu überwinden, ist die Phasenspule der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass: eine Vielzahl von Segmentsätzen, z.B. 4 Segmentsätze, wie in 3 dargestellt, an angrenzenden radialen Positionen in einem Schlitz aufgenommen werden; die vorgeschriebenen Segmentsätze in Umfangsrichtung in Reihe miteinander verbunden werden; wodurch Teilphasenspulen gebildet werden; und eine Teilphasenspule nacheinander in Reihe mit der angrenzenden Teilphasenspule verbunden wird, wodurch die Phasenspule in M Phaseneulen vervollständigt wird.
  • Die Teilphasenspulen werden unter Verwendung von Verbindungssegmenten auf einfache Weise in der radialen Richtung miteinander verbunden. Somit werden Segmentsätze (eine Teilphasenspule) gleichförmig genug hergestellt, um zu verhindern, dass sie eine lokale Überhitzung aufgrund einer lokalen Konzentration einer Verteilung des elektrischen Stroms aufgrund unterschiedlicher Verdrahtungslängen erzeugen.
  • Die beschriebene Statorspule ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass:
    aus einer Gruppe von Schlitzen in Umfangsrichtung, die Segmente aufnimmt, an die die gleiche Phasenspannung angelegt wird, eine Gruppe aus gleichphasigen Schlitzen wird;
    eine Vielzahl von seriellen Phasenspulenschaltungen, die aus den Teilphasenspulen bestehen, die nacheinander in Reihe verbunden sind, in verschiedenen Schlitzen in der Gruppe aus gleichphasigen Schlitzen ausgebildet wird; und
    die Schaltungen aus seriellen Phasenspulen parallel verbunden werden, wodurch die Phasenspule gebildet wird.
  • Herkömmliche rotierende Anlagen, die die Statorspule aus Leitersegmenten verwenden, werden für einen Kraftfahrzeug-Wechselstromdynamo verwendet. Ferner wird erwartet, dass die rotierende Anlage als Antriebsmotor mit hoher Leistung versorgt wird. Daher ist ein starker elektrischer Strom erforderlich, um einen Hochleistungs-Antriebsmotor zu erhalten. Es gibt eine Grenze für die Vergrößerung eines Querschnitts des Leitersegments, damit der starke elektrische Strom fließen kann. Daher können die Teilphasenspulen parallel verbunden werden, um den Gesamtquerschnitt der Phasenspule zu vergrößern. Jedoch war die parallele Verbindung, wie oben angegeben, in der sequenziellen Verbindung der Segmente nicht leicht, da extra Drähte benötigt werden, um die Segmente über andere hinweg zu verbinden.
  • Daher wird eine Vielzahl von seriellen Phasenschaltungen in unterschiedlichen Schlitzen in einer Gruppe von Schlitzen der gleichen Phase aufgenommen.
  • Gemäß dem oben erörterten Merkmal werden die Verdrahtungswiderstände der seriellen Phasenschaltungen einander angeglichen, wodurch die Ströme in den Teilphasenspulen gleichmäßig werden. Ferner werden auch dann, wenn Widerstände von Teilphasenspulen abhängen, die an unterschiedlichen radialen Positionen angeordnet sind, die Widerstandswerte der oben genannten seriellen Phasenspulen nicht verändert. Das ist ein sehr wichtiger Vorteil.
  • Somit kann die Zahl der Windungen der Statorspule erhöht werden, ohne irgendwelche Segmentsätze zu verwenden, die eine größere Zahl von Leitersegmenten enthalten, und ohne irgendwelche Überbrückungsdrähte am Spulenende hinzuzufügen. Somit eignet sich die Statorspule, die in Merkmal 3 beschrieben ist, für Kraftfahrzeug-Antriebsmotoren mit hoher Spannung und starker Strom
  • KURZE ERKLÄRUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung eines Elektromotors zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, der die Statorspule verwendet, die aus den aneinander gefügten Leitersegmenten der vorliegenden Erfindung besteht.
  • 2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Satzes der in 1 dargestellten Leitersegmente.
  • 3 ist eine Teil-Querschnittsdarstellung des Statorkerns, der in 1 dargestellt ist.
  • 4 zeigt schematisch eines von den Segmentpaaren, bevor es in die Schlitze des Statorkerns eingeführt wird.
  • 5 zeigt schematisch die Segmente, die gerade in größere und kleinere Ringe der Segmentbiegevorrichtung eingeführt werden.
  • 6 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer grundlegenden Vorrichtung zum Biegen des Kopfes des Leitersegments.
  • 7 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer grundlegenden Vorrichtung zum Biegen des Schenkels des Leitersegments.
  • 8 ist eine Draufsicht auf die größeren und kleineren Ringe.
  • 9 ist ein Verdrahtungsplan der U-Phase der Leitersegmente.
  • 10 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer modifizierten Vorrichtung zum Biegen der Köpfe der Leitersegmente.
  • 11 ist eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung einer modifizierten Vorrichtung zum Biegen der Schenkel der Leitersegmente.
  • 12 ist eine Teil-Bodenansicht des Statorkerns, der eine Vielzahl der Leitersegmente aufnimmt, von denen eines gerade durch die Schenkelbiegevorrichtung, die in 11 dargestellt ist, in der Umfangsrichtung gebogen wird.
  • 13 ist eine Seitendarstellung eines herkömmlichen Segmentesatzes vor dem Biegen.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. 1 ist eine Querschnittsdarstellung in axialer Richtung der rotierenden Anlage für einen Elektromotor zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, der die Statorspule der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei ein Spulenendabschnitt der Statorspule schematisch dargestellt ist. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Leitersegmentsatzes. 3 ist eine Teil-Querschnittsdarstellung von Segmenten, die in den Schlitzen des Statorkerns aufgenommen sind.
  • Antriebsmotor
  • Wie in 1 dargestellt, weist der Antriebsmotor einen Statorkern 1, einen Rotor 2, eine Statorspule 3, ein Gehäuse 4 und einen Drehachse 7 auf. Der Statorkern 1 ist an einer Innenwand des Gehäuses 4 befestigt, während die Statorspule 3 durch die Schlitze des Statorkerns 1 gewunden ist. Der Rotor 2 ist ein IPM-Rotor, der mit der Drehachse 7 befestigt ist, die drehbar vom Gehäuse 4 getragen wird, und ist innerhalb des Statorkerns 1 angeordnet. Die Statorspule 3 ist eine dreiphasige Ankerwindungsspule, die von einem Dreiphasen-Wechselrichter versorgt wird, der von einer externen Batterie mit etwa z.B. 300 V versorgt wird.
  • Der Antriebsmotor ist ein dreiphasiger, bürstenloser Dauermagnet-Gleichstrommotor (Synchronmotor) zum Erzeugen einer Antriebskraft für z.B. ein Sekundärbatterie-Fahrzeug, ein Brennstoffzellen-Fahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug. Seine Rotorstruktur kann auf verschiedene allgemein bekannte Arten, auf deren Erläuterung verzichtet wird, modifiziert werden.
  • Statorspule
  • Wie in 2 dargestellt, wird der Segmentsatz 33 der Statorspule 3 von einer Seite des Statorkerns 1 durch die Schlitze des Statorkerns eingeführt, wird dann in vorgeschriebener Länge von der anderen Seite des Statorkerns 1 überstehen gelassen. Ferner werden die überstehenden Endabschnitte des Segmentsatzes 33 in einem elektrischen Winkel von etwa π/2 in Umfangsrichtung des Statorkerns 1 gebogen. Ferner werden die Spitzen der überstehenden Endabschnitte in einer vorgeschriebenen Kombination verschweißt. Hierbei ist jedes Segment des Segmentsatzes 33 eine V-förmige lange Platte, wie in 2 dargestellt, die außer einem Paar von Schenkelspitzen (Schweißabschnitten) mit Harz überzogen ist.
  • Der Segmentsatz 33 weist ein großes Segment 331 und ein kleines Segment 332 auf, die jeweils folgendes aufweisen: einen V-förmigen Kopfabschnitt; ein Paar aus Schlitz-Leiterabschnitten, die gerade von beiden Seiten des Kopfabschnitts ausgehen und in den Schlitzen aufgenommen werden; und ein Paar aus überstehenden Endabschnitten, die von den Schlitz-Leiterabschnitten ausgehen. Anders ausgedrückt, die Statorspule weist drei Teile auf: ein erstes Spulenende an einer Seite des Statorkerns 1; ein zweites Spulenende an der anderen Seite des Statorkerns 1 und den Schlitz-Leiterabschnitt, der in den Schlitzen aufgenommen wird.
  • Das Kopf-Spulenende 311, wie in 1 dargestellt, ist das oben genannte erste Spulenende, während das überstehende Spulenende 312, wie in 1 dargestellt, das oben genannte zweite Spulenende ist.
  • Wie in 1 dargestellt, werden vier Segmente in radialer Richtung des Statorkerns 1 eingeführt. Der Kopfabschnitt 3301 gehört zum innersten Segmentsatz S1; der Kopfabschnitt 3302 gehört zum zweitinnersten Segmentsatz S2; der Kopfabschnitt 3303 gehört zum drittinnersten (zweitäußersten) Segmentsatz S3 und der Kopfabschnitt 3304 gehört zum äußersten Segmentsatz S4. Die Kopfabschnitte 3301, 3302, 3303 und 3304, die nacheinander in der radialen Richtung angeordnet sind, bilden das Kopf-Spulenende 311. Ebenso ist das überstehende Spulenende 312 in 1 dargestellt.
  • Segmentsatz
  • Wie bereits gesagt, weist der Segmentsatz, der in 2 dargestellt ist, ein großes Segment 331 und ein kleines Segment 332 auf.
  • Das große Segment 331 weist die Schlitz-Leiterabschnitte 331a und 331b, den Kopfabschnitt 331c und die überstehenden Endabschnitte 331f und 331g auf. Die Spitzen 331d und 331e der überstehenden Endabschnitte 331f und 331g sind jeweils Verbindungs- (Verschweißungs-) Abschnitte. Der Schlitzleiter 331a ist der innerste Schlitz-Leiterabschnitt, während der Schlitzleiter 331b der äußerste Schlitz-Leiterabschnitt ist.
  • Ebenso weist das kleine Segment 332 die Schlitz-Leiterabschnitte 332a und 332b, den Kopfabschnitt 332c und die überstehenden Endabschnitte 332f und 332g auf. Die Spitzen 332d und 332e der überstehenden Endabschnitte 332f und 332g sind jeweils Verbindungsabschnitte. Der Schlitzleiter 332a ist der zweitinnerste Schlitz-Leiterabschnitt, während der Schlitzleiter 332b der zweitäußerste Schlitzleiterabschnitt ist.
  • Ein Element mit einem Bezugszeichen mit Apostroph („'") wird mit einem ähnlichen Element ohne Apostroph an der in radialer Richtung benachbarten Position verschweißt, das von gestrichelten Linien dargestellt wird. Somit wird der Verbindungsabschnitt 331d mit dem Verbindungsabschnitt 332d' verschweißt. Ferner wird der Verbindungsabschnitt 332d mit dem Verbindungsabschnitt 331d' verschweißt. Ferner wird der Verbindungsabschnitt 332e mit dem Verbindungsabschnitt 331e' verschweißt.
  • Wenn die rechten Schenkel der Schlitz-Leiterabschnitte 331a und 332a in einem Schlitz aufgenommen werden, werden die linken Schenkel der Schlitz-Leiterabschnitte 331b und 332b in einem anderen Schlitz aufgenommen, der um eine vorgeschriebene ungerade Zahl von Magnetpolteilungen (z.B. eine Magnetpolteilung (elektrischer Winkel ☐)) beabstandet ist. Vor und nach der Einführung bleibt der kleine Kopfabschnitt 332c vom großen Kopfabschnitt 331c umgeben.
  • Anordnungen von Segmentsätzen in Schlitzen
  • Wie in 3 dargestellt, wird eine Vielzahl von z.B. 16 Positionen P1 bis P16 zum Empfangen der Leitersegmente vorbereitet. Jede Position nimmt einen Schlitz-Leiterabschnitt auf. Vier Segmentsätze S1 bis S4 werden nacheinander in radialer Richtung auf solche Weise aufgenommen, dass S1 in P1 bis P4 aufgenommen wird, S2 in P5 bis P8 aufgenommen wird, S3 in P9 bis P12 aufgenommen wird und S4 in P13 bis P16 aufgenommen wird. Hierbei bestehen S1 bis S4 jeweils aus einer Vielzahl (beispielsweise zwei, wie in 2 dargestellt) von Segmenten.
  • Was den innersten Segmentsatz S1 betrifft, so wird der innerste Schlitz-Leiterabschnitt 331a an der innersten Position des Schlitzes 35 des Statorkerns 32 angeordnet. Dann werden der zweitinnerste Schlitz-Leiterabschnitt 332a, der zweitäußerste Schlitzleiterabschnitt 332b' und der äußerste Schlitzleiterabschnitt 331b' nacheinander in dieser Reihenfolge in radialer Auswärtsrichtung angeordnet. Die anderen Segmentsätze S2 bis S4 weisen ähnliche Anordnungen und Strukturen auf. Jeder Segmentsatz 33, der aus einem großen Segment 331 und einem kleinen Segment 332 besteht, wird in zwei Schlitze eingeführt, die um eine vorgeschriebene Magnetpolteilung beabstandet sind, wie in 4 dargestellt.
  • Aufbau der dreiphasigen Statorspule
  • 9 ist ein Schaltplan der dreiphasigen Statorspule, wobei S1 bis S4 in radialer Richtung angeordnet sind.
  • Beispielsweise sind 108 Schlitze in einem Stator vorhanden (9 Schlitze pro Magnetpolteilung (3 Schlitze für jede der drei Phasen, 12 Pole) Die einander benachbarten drei Schlitze sind in Phase, wobei eine Spannung mit gleicher Phase angelegt wird. In dem Schlitz sind in radialer Richtung 16 Positionen P1 bis P16 ausgebildet, um die Schlitz-Leiterabschnitte aufzunehmen.
  • Die Segmentsätze S1, die an P1 bis P4 aufgenommen werden, gezählt von der innersten Seite in radialer Richtung, werden anhand eines Verfahrens wie der Wellenwicklung miteinander verbunden, um drei erste Teilphasenspulen zu bilden. Die Spulen U11, U21, U31, wie in 9 dargestellt, sind die ersten Teilspulen. Die Teilspulen U11, U21 und U31 werden in Schlitzen aufgenommen, die nebeneinander liegen.
  • Die an P5 bis P8 aufgenommenen Segmentsätze S2, gezählt von der innersten Seite in radialer Richtung, werden anhand eines Verfahrens wie der Wellenwicklung miteinander verbunden, um drei erste Teilphasenspulen zu bilden. Die Spulen U12, U22 und U32, wie in 9 dargestellt, sind die ersten Teilspulen. Die Teilspulen U12, U22 und U32 werden in Schlitzen aufgenommen, die nebeneinander liegen.
  • Die an P9 bis P12 aufgenommenen Segmentsätze S3, gezählt von der innersten Seite in radialer Richtung, werden anhand eines Verfahrens wie der Wellenwicklung miteinander verbunden, um drei erste Teilphasenspulen zu bilden. Die Spulen U13, U23 und U33, wie in 9 dargestellt, sind die ersten Teilspulen. Die Teilspulen U13, U23 und U33 werden in Schlitzen aufgenommen, die nebeneinander liegen.
  • Die an P13 bis P16 aufgenommenen Segmentsätze S4, gezählt von der innersten Seite in radialer Richtung, werden anhand eines Verfahrens wie der Wellenwicklung miteinander verbunden, um drei erste Teilphasenspulen zu bilden. Die Spulen U14, 124 und U34, wie in 9 dargestellt, sind die ersten Teilspulen. Die Teilspulen U14, 124 und U34 werden in Schlitzen aufgenommen, die nebeneinander liegen.
  • Die Teilphasenspulen U11, U12, U13 und U14 werden in einem ersten Schlitz (gezählt von einer Seite in Umfangsrichtung) von drei benachbarten Schlitzen aufgenommen. Ebenso werden die Teilphasenspulen U21, U22, U23 und U24 im mittleren Schlitz (gezählt von einer Seite in Umfangsrichtung) von den drei benachbarten Schlitzen aufgenommen. Ebenso werden die Teilphasenspulen U31, U32, U33 und U34 im letzten Schlitz (gezählt von einer Seite in Umfangsrichtung) von den drei benachbarten Schlitzen aufgenommen.
  • Die Teilspulen U11, U12, U13 und U14, die in radialer Richtung nebeneinander liegen, werden nacheinander miteinander in Reihe verbunden, wodurch eine serielle Teilspule U1 gebildet wird. Ebenso werden die Teilspulen U11, U12, U13 und U14, die nebeneinander liegen, nacheinander miteinander verbunden, wodurch eine serielle Teilspule U2 gebildet wird. Ebenso werden die Teilspulen U31, U32, U33 und U34, die nebeneinander liegen, nacheinander miteinander verbunden, wodurch eine serielle Teilspule U3 gebildet wird. Die Spule Uij wird mit Uik (k = j + 1) durch Einfügen eines V-förmigen Segments verbunden.
  • Beispielsweise wird eines der Segmente, vorzugsweise ein großes Segment, von U12 herausgezogen, wodurch ein leeres Paar von Leiter aufnehmenden Abschnitten gebildet wird, während eines der Segmente, vorzugsweise ein großes Segment, von U13 herausgezogen wird, wodurch ein weiteres leeres Paar der Leiter aufnehmenden Positionen gebildet wird. Dann werden zwei von den vier leeren Positionen verwendet, um U12 mit U13 auf solche Weise zu verbinden, dass das oben genannte V-förmige Segment in die oben genannten zwei von den vier leeren Positionen eingeführt wird.
  • Ferner wird eines der Segmente, vorzugsweise ein großes Segment, von U11 herausgezogen, wodurch ein leeres Paar der Leiter aufnehmenden Positionen gebildet wird. Dann werden eine der beiden leeren Positionen von U11 und die übrige leere Position von U12 verwendet, um U11 mit U12 zu verbinden.
  • Ferner wird ein V-förmiges Segment für einen Sternpunkt oder Ausziehanschluss in die übrige leere Position von U11 eingeführt, während ein anderes V-förmiges Segment für einen Ausziehanschluss oder einen Sternpunkt in die übrige leere Position von U14 eingeführt wird.
  • Somit wird durch Verbinden beider Enden von U1, U2 und U3 untereinander eine Phasenspule (U-Phasenspule) gebildet. V-Phasenspule und W-Phasenspule werden auf ähnliche Weise gebildet.
  • Nun werden Herstellungsverfahren für die Herstellung der Statorspule der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • Kopfbiegeabschnitt
  • Zuerst wird eine benötigte Zahl der beiden Arten von Leitersegmenten (kleine Segmente 332 und große Segmente 331) hergestellt. Hierbei lässt man ihre Schenkel, die einander benachbart sind, gerade verlaufen, und ihre Kopfabschnitte werden scharf gebogen). Die Segmentpaare werden in Umfangsrichtung angeordnet, um sie gleichzeitig in die Schlitze des Statorkerns einzufügen.
  • Wie in 5 dargestellt, weist die Biegevorrichtung 10 einen kleinen Ring 11 und einen großen Ring 12 auf. Sie sind koaxial angeordnet und relativ zueinander drehbar. In dem großen Ring 12 sind Paare von Löchern 121 und 122 vorgesehen, die in radialer Richtung angeordnet sind und um eine vorgegebene Teilung in Umfangsrichtung beabstandet sind. Ebenso sind im kleinen Ring 11 Paare von Löcher 111 und 112 vorgesehen. Hierbei sind die Löcher 111 und 112 sowie 121 und 122 jeweils in einer Reihe in radialer Richtung angeordnet. Dann wird ein Schlitz-Leiterabschnitt (linker Schenkel) des großen Segments 331 in das innerste Loch 111 eingeführt, während der andere Schlitz-Leiterabschnitt (linker Schenkel) in das äußerste Loch 122 eingeführt wird. Ferner wird ein Schlitz-Leiterabschnitt (der rechte Schenkel) des kleinen Segments 332 in das zweitinnerste Loch 112 eingeführt, während der äußere Schlitz-Leiterabschnitt (der linke Schenkel) in das zweitäußerste Loch eingeführt wird.
  • Wie in 6 dargestellt, werden alle großen und kleinen Segmente 331 und 332 in die Löcher 111 und 122, 112 und 121 der großen und kleinen Ringe 11 und 12 eingeführt. Eine Platte 16 zum Schieben der Kopfabschnitte ist über den großen und kleinen Ringen 12 und 13 angeordnet. Ferner ist die Platte 16 mit einem Nagel 160 versehen, der die Kopfabschnitte der Segmentsätze von beiden Seiten in den Umfangsrichtungen festhält. Genauer wird nach dem Einführen aller Segmentsätze die Platte 16 abgesenkt, um die Kopfabschnitte festzuhalten.
  • Dann wird der große Ring 12 in Gegenrichtung zum kleinen Ring um eine halbe Magnetpolteilung gedreht, wodurch deren Kopfabschnitte um eine Magnetteilung in Umfangsrichtung geweitet werden.
  • Während der Drehung der Ringe 11 und 12 sinken die Kopfabschnitte in axialer Richtung der Ringe nach unten. Somit sinkt auch die Platte 16 nach unten. Andererseits stützt eine Platte 17 die Segmente 331 und 332 von unten. Die Platte 17 kann in eine äußere und eine innere Platte geteilt sein, die an den großen bzw. kleinen Ringen befestigt sind und mit diesen gedreht werden.
  • Dann werden die großen und kleinen Ringe 12 und 11, während die Segmentsätze durch den Nagel 160 der Platte 16 festgehalten werden, von dem Segmentsatz getrennt.
  • Einführung des Endabschnitts
  • Nachdem die Segmente 331 und 332 aus den Ringen 11 und 12 herausgezogen wurden, wird das kleine Segment 332 in die zweitinnerste Position und die zweitäußerste Position eines Paars der Schlitze 35 eingeführt, während das große Segment 331 in die innerste Position und die äußerste Position des Paars der Schlitze 35 eingeführt wird, wie in 4 dargestellt. Während der Einführungsprozesse werden die Kopfabschnitte der Segmente 331 und 332 von der Platte 16 zusammengehalten, wodurch alle Segmente gleichzeitig in die Schlitze eingeführt werden. Nachdem die Einführung der Segmente abgeschlossen wurde, wird die Platte 16 von den Segmenten getrennt.
  • Es können jedoch auch modifizierte oder andere Verfahren und Vorrichtungen zum Einführen der Segmentpaare in die Schlitze verwendet werden.
  • Biegen der Endabschnitte
  • Der Endabschnitt 331g des äußersten Schlitzleiterabschnitts 331b des großen Segments 331b wird in einer Richtung in Umfangsrichtung gebogen, während der Endabschnitt 331f des innersten Schlitz-Leiterabschnitts 331a des großen Segments 331 in die entgegengesetzte Richtung in der Umfangsrichtung gebogen wird. Ferner wird, wie in 4 dargestellt, der Endabschnitt 332f des zweitäußersten Schlitz-Leiterabschnitts 332a des kleinen Segments 332 entgegengesetzt zur oben genannten Richtung in Umfangsrichtung gebogen, während der Endabschnitt 332g des zweitinnersten Schlitz-Leiterabschnitts 332b des kleinen Segments 332 entgegengesetzt zur oben genannten entgegengesetzten Richtung in Umfangsrichtung gebogen wird. Die Schlitz-Leiterabschnitte 331f und 331g werden um eine Magnetpolteilung gebogen und von den Schlitz-Leiterabschnitten 332f bzw. 332g getrennt.
  • Das Endabschnitt-Biegeverfahren wird ausführlicher mit Bezug auf 7 und 8 erläutert. 7 ist eine schematische vertikale Längs-Querschnittsansicht der Statorspulen-Biegevorrichtung. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A.
  • Die Statorspulen-Biegevorrichtung 500 weist folgendes auf: eine Werkstück-Aufnahmeeinrichtung 51 zum Aufnehmen des äußeren Umfangs des Statorkerns 1; eine Sperreinrichtung 52 zur Verhinderung einer radialen Bewegung des Statorkerns 1; eine Werkstückbeschwerung 53, die verhindern soll, dass der Statorkern 1 nach oben treibt, ein Biegebett 54 zum Biegen der überstehenden Schenkelabschnitte, die vom Statorkern 1 überstehen, eine Welle 54a zur axialen Auf- und Abbewegung des Biegebetts 54; Drehmechanismen 541a bis 544a zum Drehen in Umfangsrichtung des Biegebetts 54; einen Wellenantriebsmechanismus 54b zum Auf- und Abbewegen der Welle 54a und eine Steuerung 55 zum Steuern der Drehmechanismus 541a bis 544a und des Wellenantriebsmechanismus 54b.
  • Im Biegebett 54 sind zylindrische Biegeschablonen 541 bis 544 (deren Stirnflächen auf einer Oberfläche angeordnet sind) vorhanden, die koaxial angeordnet sind, von den Drehmechanismen 541a bis 544a jeweils unabhängig gedreht werden können und außerdem durch Bewegen der Welle 54a mittels des Wellenantriebsmechanismus 54b auf und ab bewegt werden können.
  • Wie in 8 dargestellt, sind an den Stirnflächen der zylindrischen Biegebettschablonen 541 bis 544 Segmenteinführungsabschnitte 541b bis 544b zum Festhalten der Spitzen der Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g ausgebildet. Die Gesamt-Schlitzzahl ist gleich der Zahl der Segmenteinführungsabschnitte 541b bis 544b, die in Umfangsrichtung der Biegeschablonen 541 bis 544 ausgebildet sind.
  • Wie in 8 dargestellt, sind Wände 541c bis 544c, 542d und 543d zur Verhinderung einer Verbindung der Segmenteinführungsabschnitte 541b bis 544b untereinander vorgesehen. Der Abstand d2 zwischen den Wänden 542d und 543d wird größer gestaltet als die Abstände d1 und d3, wobei d1 der Abstand zwischen den Wänden 541c und 542c ist und d3 der Abstand zwischen den Wänden 543c und 544c ist.
  • Nun wird die Funktionsweise der Statorspulen-Biegevorrichtung erläutert.
  • Der Statorkern 1, dessen Schlitze 35 die Segmentsätze 33 aufnehmen, wird von der Werkstück-Aufnahmeeinrichtung 51 aufgenommen und dann wird der Außenumfang des Statorkerns 1 an der Sperreinrichtung 52 befestigt. Dann drückt die Werkstückbeschwerung 53 auf den oberen Abschnitt des Statorkerns 1 und der Kopfabschnitte 331c der großen Segmente 331, wodurch verhindert wird, dass der Statorkern 1 und die Segmentsätze 33 sich auf und ab bewegen.
  • Nachdem der Statorkern 1 mit den Segmentsätzen 33 unter Verwendung der Sperreinrichtung 52 und der Werkstück-Aufnahmeeinrichtung 51 befestigt wurde, wird das Biegebett 54 mittels der Welle 54a angehoben, wodurch die Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g in die Segmenteinführungsabschnitte 541b bis 544b eingeführt werden.
  • Die Spitzen der Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 33g, bei denen es sich um Abschnitte handelt, die die Segmente miteinander verbinden) sind verjüngt. Somit können nur die Spitzen leicht in den Segmenteinführungsabschnitten 541b bis 544b aufgenommen werden.
  • Nach Einführen der Spitzen der Segment-Endabschnitte wird das Biegebett 54 gedreht und auf und ab bewegt.
  • Nun wird die Drehung des Biegebetts 54 erklärt.
  • Die Biegeschablonen 541 und 543 werden um einen ersten Winkel im Uhrzeigersinn bewegt, während die Biegeschablonen 542 und 554 um einem zweiten Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt werden. Hierbei muss der erste Winkel nicht der gleiche sein, solange eine Summe der ersten und zweiten Winkel eine benötigte Schlitzteilung ergibt.
  • Dann wird das Biegebett 54 vom Wellenantriebsmechanismus 54b und von den Drehmechanismen 541a bis 544a auf solche Weise angehoben und angehoben, dass die Längen der Endabschnitte 331f, 331g 332f und 332g vom Ausgang der Schlitze 35 zum Eingang der Segmenteinführungsabschnitte 541b bis 554b. Hierbei werden die Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g vorzugsweise entlang Bogenbahnen bis zu einem vorgeschriebenen Winkel über dem Winkel, der einer halben Magnetpolteilung entspricht, gedreht und angehoben. Somit werden Verformungen aufgrund eines Rückstelleffekts der Segmentsätze 33 verhindert.
  • Dann werden der Wellen-Antriebsmechanismus 54b und die Drehmechanismen 541a bis 554a in umgekehrter Richtung gedreht und sinken gelassen, wodurch die Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g von den Segmenteinführungsabschnitten 541b bis 544b getrennt werden. Ferner wird das Biegebett 54 durch die Drehmechanismen 541a bis 544a in seine Ausgangsstellung zurückgebracht. Schließlich werden die Sperrein richtung 52 und der Werkstück-Aufnahmeeinrichtung 53 entfernt und der Stator 1 wird herausgenommen.
  • Zusammenfassend werden im Biegeverfahren die Endabschnitte der Segmente 33 in Umfangsrichtung gedreht, verlagert und abgesenkt. Dann werden die Endabschnitte in Umfangsrichtung und axialer Richtung verlagert und dann tief abgesenkt. Dann werden die Endabschnitte in Umfangsrichtung und axialer Richtung verlagert und dann sehr tief abgesenkt. Dann werden die Endabschnitte an vorgeschriebene Positionen zurückgebracht.
  • Das Biegebett 54 bewegt sich nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in axialer Richtung. Somit können die Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g entlang Bogenbahnen auf solche Weise gebogen werden, dass die Längen der Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g von den Ausgängen der Schlitze 35 zum Eingang der Einfügungsabschnitte 541b bis 544b (z.B. die Längen der Endabschnitte 331f, 331g, 332f und 332g minus der Länge der Spitzen 331d, 331e, 332d und 332e) konstant gehalten werden. Somit können die Segmente 33 nicht aus den Segmenteinführungsabschnitten 541b bis 544b entkommen.
  • Ferner werden nur die Spitzen 331d, 331e, 332d und 332e des Segments 33 in die Segmenteinführungsabschnitte 541b bis 544b eingeführt. Somit können die Segmente 33 nicht aus den Segmenteinführungsabschnitten 541b bis 544b entkommen.
  • Segmentverschweißung
  • Nach dem Segmentbiegeverfahren wird die Spitze 331d an die Spitze 332d' geschweißt, und die Spitze 332d wird an die Spitze 331d' geschweißt, und zwar z.B. durch Bogenschweißen, wie in 1 und 2 dargestellt. Ebenso werden die Spitzen 332e und 331e mit den Spitzen 331e' und 332e' verschweißt (nicht dargestellt), und so weiter, wodurch die Statorspule 3 fertig gestellt wird.
  • Verbessertes Kopfabschnitt-Biegeverfahren
  • Die vorliegende Erfindung ist durch ein verbessertes Kopfabschnitt-Biegeverfahren gekennzeichnet. Das Kopfabschnitt-Biegeverfahren wird erläutert. Die in 10 dargestellte Kopfabschnitt-Biegevorrichtung ist im Grunde der in 6 gezeigten ähnlich. Möglicherweise sind jedoch einige Elemente mit ähnlichen Bezugszahlen wie in der oben erläuterten Ausführungsform verwendet unter technischen Gesichtspunkten von keiner gegenseitigen Bedeutung. Der Hauptunterschied ist, dass die Schiebeplatte 16 ein Scheibenführungselement 16a aufweist, wie in 10 dargestellt.
  • Wie in 10 dargestellt, ist das Kopfabschnitt-Druckelement 1600 koaxial mit der Segmentdreheinrichtung 2000 mit den Ringen 11 und 12 angeordnet. Der Hubzylinder 1601, der von einem nicht-dargestellten Zylinder auf und ab bewegt wird, ist drehbar an den Drucklagern 16c und 16d unter der Unterseite des Hubzylinders 1601 gehalten. Das Drucklager 16c stützt das Gewicht der Schiebeplatte 16, während das Drucklager 16d zulässt, dass die Schiebeplatte 15 sich dreht.
  • Der Nagel 160 der Schiebeplatte 16 ist genau über dem Kopfscheitel 33a des Segmentsatzes 33 angeordnet. Ferner ist das Scheibenführungselement 16 an der Unterseite der Schiebeplatte 16 vorgesehen. Der Außendurchmesser des Scheibenführungselements 16a ist etwas größer als der Abstand D zwischen dem größeren Segment 331 des Segmentsatzes 33. Ferner ist die Kante zwischen der Unterseite und der Außenumfang 162 der Scheibenführungsplatte 16a abgerundet.
  • Ein zylindrisches Element 163 verhindert, dass der Kopfabschnitt der Segmente 33 in Außenradiusrichtung übersteht, wenn die Segmente 33 gebogen und geweitet werden.
  • Der Schenkelabschnitt 33c des Segments 33 steht von den Ringen 11 und 12 über und berührt die Regulierungsplatte 17. Der gerade Abschnitt 33b, der von den Ringen 11 und 12 übersteht, wird von der Biegevorrichtung 10 gebogen und wird zum schrägen Kopfabschnitt.
  • Unter Abwärtsbewegen des Kopfschiebeelements 1600, Aufwärtsbewegen der Regulierungsplatte 17, Festhalten des Scheitels des Kopfabschnitts 33a mittels des Nagels 160 und Gewährleisten einer vorgeschriebenen Länge des geraden Abschnitts 33b werden die Ringe 11 und 12 in einander entgegengesetzte Richtungen um eine halbe Magnetpolteilung gedreht, wodurch der gerade Abschnitt 33b in Umfangsrichtung gebogen wird. Somit wird der gerade Abschnitt 33b zum schrägen Kopfabschnitt umgeformt.
  • Obwohl die axiale Länge des geraden Abschnitts 33b während des Biegeverfahrens verringert wird, versagt der Nagel 160 trotzdem nicht beim Halten des Scheitels des Kopfabschnitts 33a, weil die Schiebeplatte 16 den Scheitel des Kopfabschnitts 33a nach unten schiebt.
  • Die geraden Abschnitte 33b der größeren Segmente 331 auf der Innenradiusseite werden in Umfangsrichtung und entlang der Außenumfangsfläche des Scheibenführungselements 16a gebogen.
  • Jedoch kann alternativ ein ähnliches Führungselement an der Innenfläche des Rings 11 vorgesehen sein.
  • Verbessertes Schenkelspitzen-Biegeverfahren
  • Die vorliegende Erfindung ist auch durch ein verbessertes Schenkelspitzen-Biegeverfahren gekennzeichnet. Das Verfahren zum Biegen des Schenkelspitzenabschnitts wird erläutert. Jedoch können die ähnlichen Bezugszahlen, die in den obigen Erläuterungen verwendet werden, unter technischem Gesichtspunkt ohne Bedeutung füreinander sein.
  • Die Spitzen-Biegevorrichtung, die in 11 für das Schenkelspitzen-Biegeverfahren dargestellt ist, ist grundsätzlich die Gleiche wie die in 7 dargestellte. Die Unterschiede sind, dass ein Scheibenführungselement 16b hinzugefügt wurde und dass
  • Das Scheibenführungselement 16b (beispielsweise kann dieses einen eingebauten Permanentmagneten aufweisen) an der Unterseite des Statorkerns 1 befestigt ist. Ferner berührt die Außenumfangsfläche des Scheibenführungselements 16b fast die Innenumfangsfläche des größeren Segments 331.
  • Wenn die Schenkelspitzenabschnitte 33c an der Biegeschablone 543 angeordnet und gebogen werden, verhindert die Außenumfangsfläche des Scheibenführungselements 16b, dass die Schenkelabschnitte 33c der größeren Segmente 331 in Innenradiusrichtung geneigt werden, wodurch die geraden Abschnitte 33c in Umfangsrichtung gebogen und geführt werden.
  • 12 zeigt die schrägen Endabschnitte 2000, die in Umfangsrichtung verlaufen. In jedem Schlitz 35 werden vier Leitersegmente 2002 in radialer Richtung aufgenommen. Eine Spitze 2001 ist ein vorderes Ende des schrägen Endabschnitts 2000 und steht in axialer Richtung über. Die gestrichelte Linie zeigt einen schrägen Endabschnitt für den Fall, dass die Scheibenführungselemente 16a und 16b nicht verwendet werden.
  • Das Scheibenführungselement 16b oder seine Entsprechungen können alternativ an der Hubwelle 54a oder der Biegeschablone 544 angeordnet sein.

Claims (3)

  1. Statorspule für eine rotierende elektrische Maschine, wobei die Statorspule Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Segmenten (33), die jeweils in Statorkernschlitzen (35) mit einer geraden Zahl von Aufnahmeabschnitten in einer radialen Richtung aufgenommen sind, wodurch eine Windung einer Phasenspule mit M (ganze Zahl größer oder gleich 3) Phasenspulen gebildet wird; wobei die Segmente jeweils folgendes aufweisen: ein Paar Schlitz-Leiterabschnitte (331a, 331b, 332a, 332b), die jeweils in Aufnahmepositionen, die voneinander verschieden sind, in einem Paar aus Schlitzen aufgenommen sind, die in Umfangrichtung um eine vorgegebene Teilung voneinander beabstandet sind; einen Kopfabschnitt (331c, 332c), der zu einem Ende des Statorkerns hin übersteht; und ein Paar überstehender Abschnitte (33c), die jeweils vom anderen Ende des Statorkerns überstehen; wobei die Kopfabschnitte jeweils folgendes einschließen: einen U-förmigen Kopfscheitelabschnitt (33a) und ein Paar schräger Kopfabschnitte (33b), von denen jeder schräg und gestreckt entlang der Umfangs- und Axialrichtungen des Statorkerns verläuft; wobei die überstehenden Endabschnitte jeweils folgendes einschließen: ein Paar schräger Endabschnitte (331f, 331g, 332f, 332g), von denen jeder schräg und gestreckt entlang der Umfangs- und Axialrichtungen des Statorkerns verläuft; und ein Paar Endspitzenabschnitte (331d, 331e, 332d, 332e), von denen jeder an einer Spitze des schrägen Endabschnitts ausgebildet ist und mit einer Endspitze eines Endspitzenabschnitts eines anderen Segments verbunden ist; wobei die schrägen Kopfabschnitte (33b) und die schrägen Endabschnitte jeweils kreisbogenförmig um eine Achse des Statorkerns gebildet sind: wobei jeder der Schlitze an verschiedenen Aufnahmepositionen eine Vielzahl von Schlitz-Leiterabschnitten von Segmentsätzen aufnimmt, wobei ein größeres Seg ment (331) ein kleineres Segment (332) umgibt, das in benachbarten Aufnahmepositionen aufgenommen ist; eine Gruppe der Segmentsätze, die an den gleichen radialen Positionen aufgenommen und entlang der Umfangsrichtung angeordnet ist, eine Gruppe aus Teilphasenspulen bildet, an die die gleiche Phasenspannung angelegt wird; und die Teilphasenspulen, die an den benachbarten Aufnahmepositionen in einem Schlitz aufgenommen sind, in Reihe hintereinander miteinander verbunden sind, wodurch die Phasenspule gebildet wird.
  2. Statorspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: eine Gruppe von Schlitzen entlang der Umfangsrichtung, welche die Segmente aufnimmt, an die die gleiche Phasenspannung angelegt wird, zu einer Schlitzgruppe mit derselben Phase gemacht wird; eine Vielzahl von Reihen-Phasenspulenkreisen, die aus den Teilphasenspulen bestehen, die hintereinander in Reihe miteinander verbunden sind, in verschiedenen Schlitzen in der Schlitzgruppe mit der gleichen Phase ausgebildet ist; und die Reihen-Phasenspulenkreise parallel verbunden sind, wodurch die Phasenspule ausgebildet wird.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Statorspule für eine rotierende elektrische Maschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen einer Vielzahl von Segmenten (331, 332), von denen jedes einen U-förmigen Kopf (331, 332) und ein Paar paralleler Schenkel aufweist, die von dem Kopf aus gerade verlaufen; Herstellen einer Vielzahl von relativ drehenden Ringen (11, 12), die coaxial in Bezug zur Achse des Statorkerns angeordnet sind; Halten der Vielzahl von Segmenten mit ihren parallelen Schenkeln an der Vielzahl von Ringen; Halten (16) von Endabschnitten der Segmente, die in einer vorgeschriebenen axialen Länge von den Ringen überstehen, in der axialen Richtung; schräg Biegen der Endabschnitte gegen die Achse durch relatives Verdrehen der Ringe (11, 12) und Biegen der Kopfabschnitte, um eine Kreisbogenform um die Achse des Statorkerns zu bilden, mittels eines zylindrischen Führungselements (16a), dessen äußere Umfangsfläche während der relativen Verdrehung der Ringe die Segmente am radial innersten Umfang der Schlitze berührt; wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Einführen des Paars paralleler Schenkel in ein Paar Schlitze in dem Statorkern, die um eine vorgeschriebene Teilung voneinander beabstandet sind; und Biegen der Endabschnitte, die von den Schlitzen überstehen, um eine Kreisbogenform und die Achse des Statorkerns unter Verwendung eines anderen zylindrischen Führungselements (16b) zu bilden, dessen äußere Umfangsfläche während des Biegens der überstehenden Endabschnitte die Segmente am radial innersten Umfang der Schlitze berührt; und hintereinander Verbinden der Spitzenabschnitte der überstehenden Enden der Schenkel, die einander in radialer Richtung benachbart sind, wodurch die Statorspule fertig gestellt wird.
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