DE60320620T2

DE60320620T2 - Spannungsentlastungsanordnung für drahtgewickelten Stator und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE60320620T2
Application number: DE60320620T
Authority: DE
Inventors: Taiichi Miya; Naohiko Aoyama
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: US6831386B2; US20050052086A1; EP1387465A2; EP1387465B1; DE60320620D1; JP3973509B2; EP1387465A3; US20040056552A1; JP2004064931A; US6961989B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Statorvorrichtungen, die in Winkelgeber, Motoren und anderen elektrischen Rotationsgeräten verwendet werden, und insbesondere auf eine Statorvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Bruch von Stator-Drahtbrücken zu verhindern, die durch den Lack verursacht wird, der verwendet wird, um die Stator-Spulendrähte zu fixieren.
7 zeigt einen VR-Drehmelder (VR = variable Reluktanz), bei dem ein Rotor R auf der Innenseite eines Stators S gemäß dem Stand der Technik angeordnet ist. 8 bis 11 zeigen andere Ansichten des Stators gemäß dem Stand der Technik, Abschnitte desselben sowie andere Variationen und Abschnitte von Statoren nach dem Stand der Technik. Die Statoren, die in diesen Zeichnungen dargestellt sind, enthalten im wesentlichen eine Vielzahl magnetischer Vorsprünge oder Zähne 2, die auf einem Innenumfang eines Stators angeordnet sind, der einen ringförmigen Statorblock hat. Ein Draht ist um jeden dieser magnetischen Zähne 2 gewickelt, um den Stator-Spulendraht 3 zu bilden. Wie es in 7 bis 9 dargestellt ist, ist ein Isolator auf einer Außen- und einer Rückseite des Statorblocks 1 und der magnetischen Zähne 2 ausgebildet. Eine Vielzahl von Vorsprüngen 5 ragen von der Oberfläche des Isolators 4 hervor. Wie es in 9 gezeigt ist, erstrecken sich Drähte 6 (im folgenden "Drahtbrücken 6") genannt, zwischen Stator-Spulendrähten 3 benachbarter Magnetzähne 2, erstrecken sich hinter den Vorsprüngen und ruhen auf der Außenseite der Vorsprünge 5. In der Praxis ist ein ununterbrochener Draht um einen magnetischen Vorsprung 2 gewickelt, erstreckt sich hinter dem Ansatz 5 und ist um wenigstens einen nächsten benachbarten magnetischen Vorsprung 2 gewickelt. Wenn die Stator-Spulendrähte 3 vollständig über die erforderliche Anzahl kontinuierlicher magnetischer Zähne 2 gewickelt sind, werden die Drähte um Ausgangsstifte 8 gewickelt, die vorgesehen sind. 10 bis 13 zeigen Ansichten von Beispielen von Vorsprüngen 5 des Standes der Technik.
Bei Statorvorrichtungen S, des Standes der Technik, die oben beschrieben wurden, wird ein Lack auf die Spule nach Abschluss der Spulenwicklung aufgebracht, um die Stator-Spulendrähte 3 zu schützen und zu fixieren. Der Lack wird zudem auf die Drahtbrücken 6 aufgebracht, die die Stator-Spulendrähte 3 verbinden. Wenn jedoch der Lack aufgebracht ist, besteht die Möglichkeit, dass sich Lackansammlungen, wie es in 14 gezeigt ist, in den Ecken der Drahtbrücken 6 und der Vorsprünge 5 ausbilden. Infolgedessen können Brüche in den Drahtbrücken 6 infolge von Temperaturschwankungen und der Auswirkungen von Unterschieden des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Lackansammlungen 9 und der Drahtbrücken 6 auftreten. Ein weiterer Stator nach dem Stand der Technik, der dem oben beschriebenen gleicht, ist in EP-A-0560007 gezeigt.
Daher besteht ein Ziel dieser Erfindung darin, Lackansammlungen in einer Statorvorrichtung zu verhindern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht dann, einen Drahtbruch zu verhindern, der durch die Temperaturschwankungen verursacht wird, indem die Ansammlung von Lack verhindert wird.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine Lackansammlung dadurch zu verhindern, dass ein Zwischenraum zwischen der Drahtbrücke und einem tragenden Absatz und/oder einem Statorkörper verhindert wird.
Demzufolge wird in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Statorvorrichtung angegeben, enthaltend einen Statorkörper mit wenigstens einem Paar magnetischer Vorsprünge, die einen Wickeldraht tragen, einen Ansatz, der zwischen dem wenigstens einen Paar magnetischer Vorsprünge angeordnet ist, eine Drahtbrücke, die sich hinter dem wenigstens einen Ansatz erstreckt und das wenigstens eine Paar magnetischer Vorsprünge verbindet, und ein Widerlager, das sich von dem wenigstens einen Ansatz erstreckt, um die Drahtbrücke zu tragen und um eine Lücke zwischen der Drahtbrücke und dem Ansatz zu bilden, damit ein aufgetragener Lack durch die Lücke hindurch ausfließen kann.
Bei der Statorvorrichtung, die in der oben beschriebenen Art und Weise aufgebaut ist, bilden sich eine Lackansammlungen, da der Lack zu einem Randbereich des Stators aus der Lücke fließt, die zwischen dem Ansatz und dem Draht ausgebildet ist, wenn der Lack aufgebracht wird. Dadurch kann das Brechen des Drahtes infolge von Temperaturänderungen wirkungsvoll verhindert werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, enthält das Widerlager eine erste und eine zweite seitlich beabstandete Rippe, die sich von einer Wand des Ansatzes erstrecken, die der Drahtbrücke zugewandt ist. Jede der Rippen kann sich zudem von der Wand des Ansatzes in einer Form erstrecken, die ein ungefähr rechtwinkeliges Dreieck annimmt, so dass die Drahtbrücke durch die schräge Seite [Hypotenuse] dieses ungefähr rechtwinkeligen Dreieckes getragen ist. Die schrägen Seiten der ungefähr rechtwinkeligen Dreiecke können leicht konkav sein, um sicherzustellen, dass der Draht im zentralen Bereich der Rippen ruhen wird.
Durch Anordnen der Drähte auf diesen Rippen ist eine Lücke zwischen den Drahtbrücken und den Ansätzen ausgebildet. Eine Lücke ist zudem zwischen der Drahtbrücke und einem Rand des Statorkörpers ausgebildet.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine einzelne Rippe etwa im zentralen Bereich jedes der Ansätze ausgebildet. Die Ansätze können sich von einem Isolierabschnitt des Statorkörpers erstrecken, wobei die einzelne Rippe vom Statorkörper zu einem äußeren Rand des Isolierabschnittes vorstehen kann. Die einzelne Rippe kann zudem einige der anderen Merkmale der seitlich beabstandeten Rippen haben, wie es oben beschrieben wurde.
Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren angegeben, wie es hier in Anspruch 11 beansprucht ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen der detaillierten Beschreibung der Erfindung, die hier im folgenden lediglich beispielhaft gegeben ist, und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verständlich, wobei der Geltungsbereich der Erfindung in den Ansprüchen gekennzeichnet ist.
Für ein umfassenderes Verständnis der Erfindung wird nun auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
1 ist eine Perspektivansicht prinzipieller Komponenten einer Ausführungsform der Statorvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Perspektivansicht von der gegenüberliegenden Seite der Ansicht aus 1;
3 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Statorvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Perspektivansicht von der gegenüberliegenden Seite der Ansicht, die in 3 gezeigt ist;
5 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Statorvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Perspektivansicht von der gegenüberliegenden Seite der Ansicht, die in 5 gezeigt ist;
7 ist eine Aufsicht einer Statorvorrichtung des Standes der Technik; 8 ist eine Seitenansicht einer Statorvorrichtung des Standes der Technik;
9 ist eine Perspektivansicht eines Abschnittes einer Statorvorrichtung des Standes der Technik, die einen Ansatz und zwei magnetische Zähne zeigt, die sich von einem Isolator des Statorkörpers erstrecken;
10 ist eine Perspektivansicht, die den Ansatzbereich der Statorvorrichtung aus 9 zeigt;
11 ist eine Perspektivansicht von der gegenüberliegenden Seite der Ansicht, die in 10 gezeigt ist;
12 ist eine Perspektivansicht, die den Ansatzbereich einer weiteren Statorvorrichtung des Standes der Technik darstellt;
13 ist eine Perspektivansicht von der gegenüberliegenden Seite der Ansicht, die in 12 gezeigt ist; und
14 ist eine Querschnittsansicht des Ansatzbereiches einer Statorvorrichtung des Standes der Technik, einschließlich einer Drahtbrücke, die mit einem Lack überzogen ist.
Die folgende Erläuterung einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf 1 und 2. Die Statorvorrichtung dieser Ausführungsform gleicht in den meisten Aspekten dem Aufbau der Statorvorrichtung, die in 7 bis 9 gezeigt ist, es sein denn es ist anders gekennzeichnet. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Hauptkomponenten der vorliegenden Ausführungsform, wobei andere Komponenten mit denselben Bezugszeichen wie jene gekennzeichnet sind, die in 7 bis 9 verwendet werden.
In 1 und 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 10 den Statorkörper und Bezugszeichen 11 den Isolator. Ansätze (erhabene Teile) 20 sind zwischen Paaren magnetischer Zähne oder Vorsprünge 2 entlang eines oberen Randes des Isolators 11 ausgebildet. Jeder Ansatz best aus einer kurzen Platte, die eine Rückseite oder Wand aufweist, die der Drahtbrücke 6 und einer Vorderseite zugewandt ist. Die Ansätze 20 enthalten seitlich beabstandete hervorstehende Rippen 21, die sich von gegenüberliegenden Seiten der Rückseite des Ansatzes 20 erstrecken, wobei die Rippen vom oberen Rand des Ansatzes 20 zur Stirnseite des Isolators 11 verlaufen. Von der Seite betrachtet, bildet jede der Rippen 21 ein ungefähr rechtwinkeliges Dreieck mit einer leichten Wölbung, die in den schrägen Seiten ausgebildet ist.
Die schrägen Seiten der Rippen 21 bieten eine Halterung, auf der die Drahtbrücken 6 ruhen, wie es in 1 gezeigt ist. Die Drahtbrücken 6 sind mit Stator-Spulendrähten auf benachbarten Zähnen oder Vorsprüngen 2 verbunden. Vorzugsweise sind die Drahtbrücken 6 in der Mitte der Rippen 21 gehalten und bilden somit eine Lücke 22 zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Ansatz 20 und eine Lücke 23 zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Isolator 11.
Nachdem die Wicklung der Spule angeschlossen ist, wird Lack auf die Stator-Spulendrähte 3 und auf den Bereich in der Nähe des Innenumfangs des Randes des Isolators 11 der Statorvorrichtung aufgebracht, die in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist. Wird Lack auf den Ansatz 20 und die Drahtbrücke 6, die in 1 gezeigt ist aufgebracht, fließt der überschüssige Lack nach unten durch die Lücke 22, die zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Ansatz 20 ausgebildet ist und sammelt sich in der Lücke 23 darunter. Wenn sich eine wesentliche Menge von Lack in der Lücke 23 angesammelt hat, wird zudem der Lack aus dem Rand des Isolators 11 heraustropfen. Dadurch kann das Brechen der Drahtbrücken 6 infolge von Temperaturschwankungen wirkungsvoll verhindert werden, da sich kein Lack um die Drahtbrücken 6 sammelt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind Rippen 21 auf beiden Seiten des Ansatzes 20 ausgebildet, wobei die Rippen 21 mit einer leichten Wölbung auf ihrer schrägen Seiten versehen sind, so dass eine große Lücke 22 zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Ansatz 20 ausgebildet ist, wobei die Drahtbrücke 6 in den zentralen Abschnitten der Rippen 21 gehalten ist, so dass eine Lücke 23 ebenfalls zwischen der Drahtbrücke und dem Rand des Isolators 11 ausgebildet ist. Somit kann die Ausbildung von Lackansammlungen wirkungsvoll verhindert werden.
3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform dieser Erfindung. Bei dieser Variation haben die Ansätze eine zylindrische Form und erstreckt sich lediglich eine Rippe 31 von einem zentralen Abschnitt jedes Ansatzes 30 in einer Umfangsrichtung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Lücke 32 zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Ansatz 30 ausgebildet und zudem eine Lücke 33 zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Rand des Isolators 11 ausgebildet. Auf diese Weise erzielt man beinahe denselben Effekt wie bei der Ausführungsform, die oben beschrieben ist.
5 und 6 zeigen andere Variationen der obigen Ausführungsform. Bei diesen Variationen ist der Ansatz 40 zylindrisch ausgebildet und eine einzige Rippe 41, die äquivalent zur obigen Rippe 31 ist, im zentralen Abschnitt in Umfangsrichtung des Ansatzes 40 ausgebildet. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist bei dieser Ausführungsform eine Lücke 42 zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Ansatz 43 ausgebildet und eine Lücke 43 zwischen der Drahtbrücke 6 und dem Rand des Isolators 11 ausgebildet. Somit kann ein ähnlicher Effekt wie bei den Ausführungsformen erzielt werden, die oben beschrieben wurden.
Diese Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; eine Zahl von Variationen ist möglich. Wenngleich beispielsweise eine leichte Krümmung auf der schrägen Seite der Rippen 21, der Rippe 31 und der Rippe 41 ausgebildet ist, kann die schräge Seite bei jeder dieser Ausführungsformen ebenfalls eine gerade Linie sein. Zudem gibt es kein Erfordernis, dass die Rippen 21, die Rippe 31 und die Rippe 41 rechtwinkelige Dreiecke sein müssen; sie können eine rechteckige Form haben. In diesem Fall kann eine Wölbung im Mittelpunkt der Höhe der Rippe oder der Rippen ausgebildet sein, so dass ein Eingriff mit der Drahtbrücke 6 erfolgt. Darüber hinaus kann, wie es mit einer Punktlinie in 1 gezeigt ist, ein Ausschnitt 50 im Isolator 11 hergestellt sind, um das Auslaufen überschüssigen Lacks 11 aus dem Isolator 11 zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu kann sich ein Damm zwischen der Rippe 21, die in 1 gezeigt ist, und dem unteren Rand befinden, so dass sich der Lack, der nach unten läuft, an dieser Stelle sammelt. Wenngleich sich hier Lackansammlungen bilden können, würde dies keine Beeinträchtigung darstellen, solange sich die Ansammlung in einem bestimmten Abstand von den Drahtbrücken befinden würde.
Wie es oben beschrieben wurde, besteht die Wirkung dieser Erfindung darin, Lackansammlungen zu verhindern, wodurch ein Brechen der Drahtbrücken infolge von Temperaturänderungen verhindert wird, indem eine Lücke in dem Bereich hergestellt ist, in dem die Ansätze und eine Oberfläche des Isolators die Drähte berühren, wodurch es dem überschüssigen Lack gestattet ist, zum Rand des Statorkörpers auszulaufen.
Wenngleich spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wird der Fachmann verstehen, dass Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.

Claims

Statorvorrichtung, umfassend einen Statorkörper (10) mit wenigstens einem Paar sich radial erstreckender magnetischer Vorsprünge (2) zum Tragen eines gewickelten Drahtes, wobei wenigstens ein Ansatz (20) von der Oberfläche des Stators vorsteht und zwischen dem wenigstens einen Paar magnetischer Vorsprünge angeordnet ist, eine Drahtbrücke (6), die sich hinter dem wenigstens einen Ansatz erstreckt und die Stator-Spulendrähte verbindet, die auf das wenigstens eine Paar benachbarter magnetischer Vorsprünge gewickelt sind, und ein Widerlager (21, 31), das sich von dem wenigstens einen Ansatz erstreckt, um die Drahtbrücke zu tragen und um eine Lücke (22, 23, 32, 33) zwischen der Drahtbrücke und dem Ansatz auszubilden, damit ein aufgetragener Lack durch die Lücke hindurch hinausfließen kann.
Statorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Widerlager eine erste und eine zweite seitlich beabstandete Rippe (21) umfasst, die sich von einer Wand des Ansatzes, die auf die Drahtbrücke gerichtet ist, erstrecken.
Statorvorrichtung nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend eine Dammwand, die von dem Statorkörper zwischen den seitlich beabstandeten Rippen vorsteht, um einen aufgetragenen Lack aufzufangen, der durch die Lücke hindurchfließt.
Statorvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste und zweite Rippe so ausgebildet sind, dass jede Rippe ein ungefähr rechtwinkliges Dreieck ausbildet, das sich von der Ansatzwand zu dem Statorkörper erstreckt, und wobei die Drahtbrücke auf schrägen Seiten der ungefähr rechtwinkligen Dreiecke lagert.
Statorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die schrägen Seiten der ungefähr rechtwinkligen Dreiecke leicht konkav sind.
Statorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Widerlager eine Rippe (31; 41) umfasst, die sich von einer Wand des Ansatzes erstreckt.
Statorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Rippe eine schräge Wand umfasst, die sich von der Ansatzwand zu dem Statorkörper erstreckt, um die Drahtbrücke zu tragen und um eine zweite Lücke (23; 33) zwischen der Drahtbrücke und dem Statorkörper auszubilden.
Statorvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der wenigstens eine Ansatz rechteckig oder zylindrisch ist.
Statorvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Statorkörper des Weiteren einen Isolator (11) umfasst und der wenigstens eine Ansatz von dem Isolator vorsteht.
Statorvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, des Weiteren umfassend eine Vielzahl magnetischer Vorsprünge, eine Vielzahl von Ansätzen, wobei jeder ein Widerlager aufweist, wenigstens einen Ansatz zwischen jedem benachbarten Paar magnetischer Vorsprünge und eine Vielzahl von Drahtbrücken, wobei sich eine Drahtbrücke zwischen jedem benachbarten Paar magnetischer Vorsprünge erstreckt und von dem Widerlager getragen wird, um eine Lücke zwischen der Drahtbrücke und dem Ansatz auszubilden.
Verfahren zum Wickeln eines Drahtes und Auftragen eines Lackes auf den gewickelten Draht einer Statorvorrichtung mit einem Statorkörper, der mit einer Vielzahl sich radial erstreckender magnetischer Vorsprünge zum Tragen eines gewickelten Drahtes, Ansätzen, die von der Oberfläche des Stators vorstehen und zwischen der Vielzahl magnetischer Vorsprünge angeordnet sind, und Drahtbrücken, die wenigstens zwei Statorspulen, die auf zwei benachbarte magnetische Vorsprünge gewickelt sind, verbinden, radial von den Ansätzen getragen werden und sich hinter den Ansätzen erstrecken, versehen ist, wobei das Verfahren die Schritte des Wickelns des Drahtes um die magnetischen Vorsprünge herum; des Beabstandens der Drahtbrücken von wenigstens einem der Ansätze und dem Statorkörper durch Tragen der Drahtbrücke an einem Widerlager, das sich von einer Wand des Ansatzes erstreckt, die auf die Drahtbrücke gerichtet ist; und des Auftragens eines Lackes auf die Drähte, so dass überschüssiger Lack, der auf die Drahtbrücken aufgetragen wird, durch den Zwischenraum hindurchfließt, der zwischen den Drahtbrücken und wenigstens einem der Ansätze und dem Statorkörper ausgebildet ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Widerlager wenigstens eine geneigte Wand zum Beabstanden des Verbindungsdrahtes von dem Statorkörper und dem Ansatz enthält.