DE69600398T2

DE69600398T2 - Spule bildendes Leitermaterial und Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials

Info

Publication number: DE69600398T2
Application number: DE69600398T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi C/O Toyota Jidosha K.K. Toyota-Shi Aichi-Ken 471-71 Miyazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: EP0727867A1; CN1136232A; KR960032843A; EP0727867B1; US5787567A; DE69600398D1; JPH08223840A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein eine Spule bildendes Leitermaterial gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials.
In einem Motor weist ein Stator im Allgemeinen einen Kern 102 und ein email-isoliertes eine Spule bildendes Leitermaterial 101 (als "Leitermaterial 101" bezeichnet) auf, das um den Kern 102 herum gewickelt ist, wie in Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist der Kern 102 aus einer Mehrzahl von laminierten ringförmigen Metallplatten 102a hergestellt. Des weiteren hat der Kern 102 eine Mehrzahl von axial ausgebildeten Schlitzen 103 auf seiner inneren Oberfläche. Das Leitermaterial 101 ist durch optionale Schlitze um den Kern 102 herum gewickelt, wodurch eine Spule gebildet wird.
Wenn Strom an das Leitermaterial 101 angelegt wird, wird durch die Spule ein magnetischer Fluß erzeugt, so daß ein Motor angetrieben wird. In der Spule wird ein Abschnitt des Leitermaterials 101, das durch den Schlitz 103 geht, als "eine Spulenseite 101a" bezeichnet, während ein Abschnitt des Leitermaterials, das die Spulenseiten 101a verbindet, als "ein Spulenende 101b" bezeichnet wird.
In dem Motor, der einen solchen Stator verwendet, ist es erforderlich, das Leitermaterial in den Schlitzen effektiv anzuordnen, so daß der Motor in der Lage ist, eine hohe Ausgangsleistung zu erzeugen, und daß er kompakt hergestellt werden kann. Um eine solche Forderung zu erfüllen wurden Vorschläge gemacht, um ein Leitermaterial dazu zu bringen, daß es einen rechtwinkligen Querschnitt hat, anstelle eines herkömmlichen kreisförmigen Querschnitts, so daß aneinandergrenzende Biegungen des Leitermaterials in engem Kontakt miteinander an flachen Abschnitten davon sein können. Dies kann die Räume reduzieren, die sich zwischen den aneinandergrenzenden Biegungen des Leitermaterials befinden und ermöglichen, daß das Leitermaterial in den Schlitzen effizient angeordnet wird. Jedoch würde ein solches rechtwinkliges Leitermaterial dazu neigen, steif zu werden, was bedeutet, daß ein Spulenende eine große Krümmung hätte und ausgedehnt von dem Statorkern vorstehen würde. Somit würde die Spule selbst größer werden und einen Motor als eine Gesamtheit vergrößern. Ferner ist eine größere Kraft erforderlich, um das Leitermaterial um die Spule herum zu wickeln, was die Zeit, die zur Herstellung der Spulen benötigt wird, verlängern würde.
In einem anderen Motor wurde vorgeschlagen, ein Leitermaterial an seinen Spulenseiten, die durch die Schlitze gehen, abzuflachen. Die flachen Abschnitte des Leitermaterials können effizient und dicht in den Schlitzen angeordnet werden. Jedoch besteht eine Höhendifferenz an einer Grenze zwischen den abgeflachten und den nicht abgeflachten Abschnitten des Leitermaterials. Um die abgeflachten Abschnitte dicht in den Schlitzen anzuordnen, ist es notwendig, daß eine solche Grenze weit von den Enden der Schlitze entfernt ist. Dies bedeutet, daß die Spule ausgedehnt über den Statorkern hinausragt, was den Motor, ebenso wie die Spule, vergrößert.
Der Stand der Technik gemäß der Druckschrift US-A-4 635 350 zeigt ein eine Spule bildendes Leitermaterial, das um einen Kern eines Motors durch Schlitze des Kerns herumwickelbar ist.
Der die Spule bildende Leiter ist eine einzelne Stange mit einem vorbestimmten Querschnitt, die steife Abschnitte aufweist, die in den Schlitzen angeordnet sein sollen und als Spulenseiten dienen, und die eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten zur Verbindung dieser steifen Abschnitte aufweist und die als Spulenenden dienen, die von den Schlitzen vorstehen.
Des weiteren zeigt der Stand der Technik gemäß der DE-B-1489 900 ein eine Spule bildendes Leitermaterial, das eine Mehrzahl von lose gebundenen Abschnitten aufweist, die als Spulenenden dienen, und eine Mehrzahl von steifen Abschnitten, die zusammengepreßt sind, um eine vorbestimmte Querschnittsform einzunehmen, für die Anordnung in den Statorschlitzen, um als Spulenseiten zu dienen. Ferner wird der Leiter der steifen Abschnitte so zusammengepreßt, daß diese zusammenkleben, um den steifen Abschnitten einen spezifischen Querschnitt zu ergeben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes eine Spule bildendes Leitermaterial und ein verbessertes Herstellverfahren dafür zu schaffen, was in einem kompakteren Motor resultiert.
Diese Aufgabe wird durch einen Spule bildenden Leiter gemäß Anspruch 1 und durch ein Herstellverfahren gemäß Anspruch 2 erzielt.
Bei dieser Anordnung sind die steifen Abschnitte aus einem einzelnen Leiter hergestellt, der effizient in den Schlitzen angeordnet werden kann. Des weiteren sind die steifen Abschnitte durch die Verbindungsabschnitte verbunden, die aus einer Mehrzahl von dünnen Bauteilen hergestellt sind, die flexibel genug sind, um gemäß der Gestalt des Kerns gekrümmt zu werden. Somit stehen die Verbindungsabschnitte nicht übermäßig von dem Kern hervor, was nutzbar für die Herstellung des kompakten Motors ist.
Die steifen Abschnitte können vorzugsweise einen rechtwinkligen Querschnitt haben und können effizient in den Schlitzen angeordnet werden, wobei ihre breiten Oberflächen einander gegenüberliegen, was es dem Motor ermöglicht, eine hohe Ausgangsleistung zu erzeugen, und was eine kompakte Herstellung ermöglicht.
Die Verbindungsabschnitte werden durch teilweises Teilen des Einzelleiters in eine Mehrzahl von Fäden bzw. Drähten ausgebildet. Da der einzelne Leiter verarbeitet wird, so daß er die steifen Abschnitte und die Verbindungsabschnitte hat, können die steifen Abschnitte effizient in den Schlitzen angeordnet werden und die flexiblen Verbindungsabschnitte stehen nicht übermäßig von dem Kern hervor, was nicht nur die Spule sondern auch den Motor verkleinern kann.
Die Verbindungsabschnitte sind mit dem einzelnen Leiter verbunden. Die steifen Abschnitte und die Verbindungsabschnitte können leicht erzeugt werden. Ferner können die aus dem einzelnen Leiter hergestellten steifen Abschnitte effizient in den Schlitzen angeordnet werden, und die flexiblen Verbindungsabschnitte stehen nicht übermäßig von dem Kern hervor, was nicht nur die Spule, sondern auch den Motor verkleinern kann.
Das Verfahren, wie es in Anspruch 2 beansprucht ist, ist für die Herstellung des eine Spule bildenden Leitermaterials, das die steifen Abschnitte hat, die effizient in den Schlitzen angeordnet werden können, und die flexiblen Verbindungsabschnitte, nutzbar. Das Leitermaterial kann leicht um den Kern des Motors herum gewickelt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen eine Spule bildenden Leitermaterials ist, das um einen Statorkern eines Motors gewickelt ist;
Fig. 2 eine Draufsicht des Statorkerns ist;
Fig. 3 eine äußere Ansicht eines eine Spule bildenden Leitermaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 4 schematisch ein Verfahren zur Herstellung des eine Spule bildenden Leitermaterials zeigt;
Fig. 5A schematisch ein eine Spule bildendes Leitermaterial zeigt, bevor es durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet wird;
Fig. 5B zeigt, daß das eine Spule bildende Leitermaterial gewalzt und abgeflacht ist, um einen flexiblen Verbindungsabschnitt zu erhalten; und
Fig. 5C zeigt, daß der abgeflachte Abschnitt des spulebildenden Leitermaterials in dünne Fäden geschnitten ist.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In einem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt ein Leitermaterial 20 eine Anzahl an steifen Abschnitten 21 und eine Anzahl an flexiblen Verbindungsabschnitten 22, d. h. heißt die steifen Abschnitte 21 und die flexiblen Verbindungsabschnitte 22 sind abwechselnd angeordnet.
Das Leitermaterial 20 ist um einen Statorkern herum gewickelt, wobei die steifen Abschnitte 21 durch die Schlitze gehen. Die steifen Abschnitte 21 sind in die Schlitze gepackt, wobei dazwischen verringerte Räume sind.
Wenn jedoch jeder steife Abschnitt 21 ein einzelner, emailisolierter Leiter ist, der einen prismatischen Querschnitt hat, der durch Schweißen oder Crimpen mit dem flexiblen Verbindungsabschnitt 22 verbunden ist, der aus zylindrischen dünnen Leitern in einem Bündel mit derselben Dicke wie die steifen Abschnitte 21 (siehe Fig. 4) hergestellt ist, ist die Querschnittsfläche der flexiblen Verbindungsabschnitte 22 aufgrund der Räume zwischen den Leitern kleiner als diejenige der steifen Abschnitte 21. Es ist deshalb notwendig, die Querschnittsfläche der flexiblen Verbindungsabschnitte 22 zu erhöhen, bis sie gleich zu jener der steifen Abschnitte 21 ist. Dies bewirkt jedoch, daß die flexiblen Verbindungsabschnitte 22 sperriger werden als die steifen Abschnitte 21. Wenn die flexiblen Verbindungsabschnitte 22 in Längsrichtung in Bezug zu den steifen Abschnitten 21 überlagert werden, ist es unmöglich, die steifen Abschnitte 21 dicht gesteckt in dem Schlitz zu halten. Deshalb sind die zylindrischen dünnen Leiter der flexiblen Verbindungsabschnitte 22 in einem abgeflachten Bündel angeordnet, was einen grob ovalen Querschnitt erzeugt. Wenn das Leitermaterial 20 um den Kern herum gewickelt wird, werden die steifen Abschnitte 21 dicht in die Schlitze gesteckt und die flexiblen Verbindungsabschnitte 22 sind nicht höher als die steifen Abschnitte 21, was es möglich macht, das Problem zu vermeiden, daß das Spulenende aus dem Statorkern hervorsteht.
Wenn das Leitermaterial 20 um den Statorkern herum gewickelt wird, bilden die flexiblen Verbindungsabschnitte 22 Spulenenden. Die flexiblen Spulenenden erlauben eine geringe Krümmung und stehen nicht übermäßig hervor, was die Größen einer Spule und eines Motors reduziert.
Das Leitermaterial 20 aus Fig. 3 wird durch ein Verfahren hergestellt, das in Fig. 5A bis 5C gezeigt ist. In diesem Fall wird ein einzelner emailisolierter Leiter 30 verwendet, der einen rechtwinkligen Querschnitt hat und etwas steif ist. Das Leitermaterial 30 ist in steife Abschnitte 30a und flexible Verbindungsabschnitte 30b unterteilt, in Abhängigkeit von den Positionen der Schlitze des Statorkerns, wie in Fig. 5A gezeigt ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 5B wird das Leitermaterial 30 an den flexiblen Verbindungsabschnitten 30b gewalzt und abgeflacht. Danach werden die abgeflachten flexiblen Verbindungsabschnitte 30b mittels einer Laserstrahlschneidmaschine oder dergleichen in dünne Fäden 31 geschnitten, wie in Fig. 5C gezeigt ist. Der vorstehende Prozeß wird für die übrigen flexiblen Verbindungsabschnitte 30b wiederholt, um dadurch das Leitermaterial 20 mit einer gewünschten Länge zu erhalten.
Die eine Spule bildenden Leitermaterialien gemäß der Erfindung können nicht nur um den Statorkern des Motors herum gewickelt werden, sondern auch um einen Rotorkern eines Motors, der auf seiner Außenseite Schlitze hat.

Claims

1. Ein eine Spule bildendes Leitermaterial, das kontinuierlich um einen Kern (102) eines Motors durch Schlitze (103) des Kerns herum wickelbar ist, wobei das eine Spule bildende Leitermaterial einen einzelnen Leiter (10, 20, 30) aufweist, der einen vorbestimmten Querschnitt hat und steife Abschnitte (21, 30a) umfaßt, um dazu angepaßt zu sein, in die Schlitze (103) angeordnet zu werden und als Spulenseiten zu dienen, und eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten (22, 30b) zur Verbindung der steifen Abschnitte (21, 30a), wobei die Verbindungsabschnitte (22, 30b) aus einer Mehrzahl von dünnen Bauteilen hergestellt werden und als Spulenenden dienen, die dazu angepaßt sind von den Schlitzen hervorstehbar zu sein, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsabschnitte durch teilweises Unterteilen des einzelnen Leiters in eine Mehrzahl von Fäden erzeugt werden.

2. Verfahren zur Herstellung eines eine Spule bildenden Leitermaterials, das kontinuierlich um einen Kern (102) eines Motors durch Schlitze (103) des Kerns herum wickelbar ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Ausbilden steifer Abschnitte (21, 30a) in einem einzelnen Leiter, wobei die steifen Abschnitte in Schlitzen (103) angeordnet werden sollen und als Spulenseiten dienen; und

(b) Walzen und Abflachen von Abschnitten des einzelnen Leiters zwischen den steifen Abschnitten (21, 20a); und

(c) Schneiden der abgeflachten Abschnitte in eine Mehrzahl von Fäden und Ausbilden von Verbindungsabschnitten als Spulenenden, die sich aus den Schlitzen erstrecken.

3. Ein eine Spule bildendes Leitermaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steifen Abschnitte einen rechtwinkligen Querschnitt haben.