DE69803217T3

DE69803217T3 - Statoranordnung eines Wechselstromgenerators für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE69803217T3
Application number: DE69803217T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kariya-shi Umeda; Tsutomu Kariya-shi Shiga; Shin Kariya-shi Kusase
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: DE69803217T8; EP0881746A2; EP0881746A3; DE69803900T2; EP0881746B2; EP1026810B2; EP1026810B1; DE69803217D1; EP0881746B1; DE69803900D1; EP1026810A1; DE69803900T3; DE69803217T2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ständeranordnung eines Wechselstromgenerators, der von einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Personenkraftwagen, einem Lastwagen oder einem Boot, angetrieben wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei einem Herstellungsverfahren des Ständers eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug wird eine Mehrzahl von haarstiftähnlichen Leitersegmenten (die einen Wendeabschnitt aufweisen) in entsprechende Schlitze eingeführt und anstelle einer Wicklung eines durchgängigen Drahts miteinander verbunden. Da der vorhergehende Ständer viele Verbindungsabschnitte erfordert, ist eine automatische Drahtverbindungsmaschine unverzichtbar, um die Herstellungskosten zu verringern.
Ein derartiger Ständer eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug, der Leitersegmente aufweist, ist in der PCT-Patentanmeldung 92/06527 offenbart. Die Verbindungsabschnitte einer Mehrzahl von Leitersegmenten sind kreisförmig auf einem axialen Ende des Ständerkerns angeordnet und diese werden automatisch verlötet oder verschweißt. Es ist ebenso offenbart, daß vier Segemente in einem Schlitz angeordnet sind und daß Segmente, die für die Verbindungsabschnitte spezifisch sind, die den Wendeabschnitten und Zwischenabschnitten entsprechen, im voraus ausgebildet werden.
Die PCT-Patentanmeldung 92/06527 offenbart, wie es in 14 dieser Anmeldung gezeigt ist, eine Wellenwick lung, die aus Segmenten ausgebildet ist, von denen zwei Leiterteile in einer äußeren Schicht bzw. einer inneren Schicht in einem Schlitz angeordnet sind. 13 zeigt eine Wicklungsdarstellung für eine Einphasenwicklung. Die Bezugszeichen, die in einer Linie in der Mitte von dieser angeordnet sind, bezeichnen die Schlitzzahl. Eine durchgezogene Linie bezeichnet ein Leiterteil, das in eine Position A des Schlitzes eingeführt ist, der in 14 gezeigt ist, eine einfach strichpunktierte Linie bezeichnet ein Teil in einer Position B, eine zweifach strichpunktierte Linie bezeichnet ein Teil in einer Position C und eine gestrichelte Linie bezeichnet ein gleiches Teil in einer Position D.
Eine Mehrzahl der Leitersegmente beinhaltet einige Grundsegmente 105, die die gleiche Länge und die gleiche Form aufweisen. Ein Grundsegment 105 weist zwei gerade Leiterteile auf, die jeweils in Schlitzen angeordnet sind, die in einem Abstand von einem Pol voneinander getrennt angeordnet sind. Eine Wicklung ist aus einer Mehrzahl der Grundsegmente ausgebildet, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet und verbunden sind.
Jedoch weist eine derartige Wicklung vier Leiterteile in einem Schlitz auf, wodurch vier Wellenwicklungen ausgebildet werden, die um den Ständerkern gewickelt sind. Um vier Wicklungen in Reihe zu schalten, müssen spezifische Segmente verwendet werden, die von den Grundsegmenten verschieden sind. Die spezifischen Segmente dieses Falls beinhalten ein spezifisches Segment 100 zum Verbinden der ersten und zweiten Windungswicklungen, ein spezifisches Segment 101 zum Verbinden der zweiten und dritten Windungswicklungen und ein spezifisches Segment 102 zum Verbinden der dritten und vierten Windungswicklungen 102.
Um zwei Ausgangsanschlüsse X1, X2 aufweisen zu kön nen, werden zwei spezifische Segmente 103 und 104 verwendet.
Als Ergebnis sind, um eine Einphasenwicklung auszubilden, fünf unterschiedliche spezifische Segmente erforderlich. Ausgangsanschlüsse X1, X2 sind in einem Abstand von einem Pol voneinander getrennt angeordnet, um eine wechselseitige Störung mit den Grundsegmenten von Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen zu vermeiden, da jeder von Ausgangsanschlüssen X1, X2 eines der Leiterteile ist, das in die äußere Schicht in den Schlitz eingeführt ist.
Daher erfordert die vorhergehende herkömmliche Wicklung fünf spezifische Segmente, um eine Einphasenwicklung auszubilden. Anders ausgedrückt wird eine Vierwindungswicklung durch Verbinden von Leitersegmenten, die vier Leiterteile aufweisen, die in den gleichen Schlitz in dem Ständer eingeführt sind, der in der PCT-Patentanmeldung 92/06527 offenbart ist, um den Ständer ausgebildet.
Der Schritt eines Einführens der Segmente in die Schlitze und der Schritt eines Verbindens der Enden der Segmente zum Ausbilden einer kreisförmigen Wicklung sind für alle der Segmente die gleichen. Eine andere kreisförmige Wicklung wird in den gleichen Schlitzen wie den vorhergehenden Schlitzen ausgebildet. Andere zwei kreisförmige Wicklungen werden in den Schlitzen ausgebildet, welche in einem Abstand von drei Schlitzen von den vorhergehenden Schlitzen für die ersten zwei kreisförmigen Wicklungen verschoben sind. Daher werden vier kreisförmige Wicklungen ausgebildet.
Um eine einzige Vierwindungswicklung durch Verbinden der vier kreisförmigen Wicklungen auszubilden, ist es notwendig, jede der kreisförmigen Wicklungen an einem Abschnitt (insgesamt vier Abschnitten) zu unterbrechen und die Wicklungen an den unterbrochenen Abschnitten miteinander zu verbinden. Deshalb sind fünf spezifische Segmente – drei spezifische Segmente zum Verbinden anderer drei kreisförmiger Wicklungen und zwei Segmente für Ausgangsanschlüsse – erforderlich.
Die fünf spezifischen Segmente können an einem Spulenende nicht in einem Abstand von einem Pol zusammengebracht werden, da die vier kreisförmigen Wicklungen in zwei Gruppen ausgebildet sind, die in einem Abstand von drei Schlitzen voneinander verschoben sind, und sind in der radialen Richtung an den Spulenenden nicht gestapelt.
Wenn zwei Leiterteile (eine Hälfte der vorhergehenden Anzahl) in einen Schlitz eingeführt werden, ist es möglich, die spezifischen Segmente auf einem Spulenende in einem Abstand von einem Schlitz zusammenzubringen. Jedoch kann ein Verringern der Anzahl von Windungen die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators nicht mit einer niedrigen Geschwindigkeit liefern.
13 zeigt, daß die Leiterteile, die sich von der inneren Schicht ausdehnen, an Verbindungsabschnitten 106 mit Leiterteilen verbunden sind, die sich von der äußeren Schicht ausdehnen. Deshalb sind die Leiterteile, die sich sowohl von inneren als auch äußeren Schichten der jeweiligen Schlitze ausdehnen, in der gleichen Richtung geneigt und stören sich nicht gegenseitig.
Bei der Ständerwicklung, die in der PCT-Patentanmeldung 92/06527 offenbart ist, sind Verbindungsabschnitte 106 kreisförmig auf einem Ende des Ständerkerns angeordnet. Deshalb werden, wenn der Ständer klein wird, Abstände zwischen den Verbindungsabschnitten zu klein für die Verbindung.
Daher machen ein Erhöhen der Anzahl von spezifischen Segmenten und ein Verringern des Abstands zwischen den Verbindungsabschnitten die Herstellungsschritte des Ständers schwieriger und die Herstellungskosten höher.
Die PCT-Patentanmeldung 92/06527 lehrt, daß Lagen-(oder Schleifen)-Wicklungen der Ständerwicklung aus den Segmenten ausgebildet werden können. Jedoch gibt es darüber keine detaillierte Beschreibung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Ständer zu schaffen, der eine wesentliche Anzahl von Leitersegmenten in einem Schlitz mit einer kleinen Anzahl von kreisförmigen Wicklungen aufweist.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorhergehenden Probleme und um einen Ständer zu schaffen, welcher Wicklungen aufweist, die einfach aus Leitersegmenten ausgebildet sind, geschaffen worden.
Genauer gesagt, besteht die vorliegende Erfindung darin, einen Ständer zu schaffen, welcher eine ausreichende Anzahl von Leitersegmenten in allen Schlitzen unter Verwendung weniger spezifischer Segmente aufweist. Eine genaue Definition der Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Andere Aufgaben, Merkmale und Charakteristiken der vorliegenden Erfindung sowie die Funktionen von betreffenden Teilen der vorliegenden Erfindung werden aus einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung, der beiliegenden Ansprüche und der Zeichnung ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:
1 eine Querschnittsansicht eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine Teilansicht eines Ständers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Ansicht eines Leitersegments gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 einen Abschnitt einer Wicklungsdarstellung des Ständers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 einen Abschnitt einer Wicklungsdarstellung des Ständers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 einen Abschnitt einer Wicklungsdarstellung des Ständers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 einen Stromlaufplan gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel;
8 eine schematische Darstellung einer ersten Spulenendgruppe des Ständers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 einen Abschnitt einer Wicklungsdarstellung des Ständers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
10 einen Abschnitt einer Wicklungsdarstellung des Ständers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
11 einen Stromlaufplan gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel, das nicht Teil der Erfindung ist,
12 einen Stromlaufplan gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
13 eine Wicklungsdarstellung eines herkömmlichen Ständers; und
14 eine Darstellung eines Abschnitts eines herkömmlichen Ständers, der herkömmliche Leiterteile aufweist, die in einem Schlitz angeordnet sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
[Erstes Ausführungsbeispiel, das nicht Teil der Erfindung ist]
Ein Ständerkern gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, wird unter Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
Ein Wechselstromgenerator 1 besteht aus einem Ständer 2, der als ein Anker wirkt, einem Läufer 3, der als ein Magnetfeld wirkt, einem Gehäuse 4 zum Halten des Ständers 2 und Läufers 3, und einem Gleichrichter zum Wandeln einer Wechselstromleistung zu einer Gleichstromleistung. Der Läufer 3 dreht sich zusammen mit einer Welle 6 und besteht aus einem Polkern 7 eines Lundell-Typs, einer Feldspule 8, Schleifringen 9, 10 und Kühlventilatoren 11, 12. Die Welle 6 ist mit einer Scheibe 20 verbunden, um von einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) angetrieben zu werden, die in ein Fahrzeug eingebaut ist. Der Polkern 7 eines Lundell-Typs besteht aus einem Paar von Polkernteilen. Jedes der Teile des Polkerns 7 besteht aus einem Vorsprungsabschnitt 71, der an der Welle 6 befestigt ist, einem Scheibenabschnitt 72, der sich radial von dem Vor sprungsabschnitt 71 ausdehnt, und einer Mehrzahl von Klauenpolen.
Lufteinlaßfenster 41 sind auf einem axialen Ende eines Gehäuses 4 ausgebildet und Luftauslaßfenster 42 sind auf den Schulterabschnitten des Gehäuses 4 gegenüber der ersten Spulenendgruppe 31a und zweiten Spulenendgruppe 31b ausgebildet.
Der Ständer 2 besteht aus einem Ständerkern 32, einer Ständerwicklung, die in Schlitzen 35, die in dem Ständerkern 32 ausgebildet sind, angeordnet ist, und Isolatoren 34 zum Isolieren der Leiterteile von dem Ständerkern 34.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist der Ständerkern 32 36 Schlitze auf, die in gleichen Abständen, die der Anzahl von Polen des Läufers 3 entsprechen, ausgebildet sind, um eine Dreiphasen-Ständerwicklung unterzubringen.
Die in den Schlitzen 35 des Ständerkerns 32 untergebrachte Ständerwicklung besteht aus einer Mehrzahl von Leitersegmenten. Jedes der Leitersegmente weist ein Paar von Leiterteilen auf und jeder der Schlitze 35 weist eine gerade Anzahl der Leiterteile (gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier Leiterteile) auf. Vier Leiterteile in jedem der Schlitze 35 sind in der radialen Richtung des Ständerkerns 32 ausgerichtet, um eine innerste Schicht, eine innere Mittelschicht, eine äußere Mittelschicht und eine äußerste Schicht auszubilden. Die Leitersegmente sind in einem vorgeschriebenen Muster verbunden, um die Ständerwicklung auszubilden. Die Leitersegmente bilden durchgängige Spulenenden an einem Ende des Ständerkerns 32 und verbundene Spulenenden an dem anderen Ende von diesem aus.
Eines der Leiterteile in einem der Schlitze 35 ist mit einem der Leiterteile in einem anderen der Schlitze 35 gepaart, der in einem Abstand von einem Pol von dem Ersteren beabstandet ist. Anders ausgedrückt ist eines der Leiterteile von jedem der Leitersegmente in einer Schicht in einem der Schlitze 35 angeordnet und ist das andere in einer anderen Schicht in einem anderen der Schlitze 35 angeordnet, welcher in einem Abstand von einem Pol von dem Ersteren beabstandet ist. Daher können die Leitersegmente in die Spulenenden eingeführt werden und stellen Platz dazwischen sicher.
Zum Beispiel ist ein Leiterteil 331a des Leitersegments 331 in der innersten Schicht in einem der Schlitze 35 angeordnet und ist ein Leiterteil 331b des gleichen Leitersegments 331 in der äußersten Schicht in einem anderen der Schlitze 35 angeordnet, der in einem Abstand von einem Pol von dem Ersteren beabstandet ist. Auf die gleiche Weise ist ein Leiterteil 332a des Leitersegments 331 in der inneren Mittelschicht in einem der Schlitze 35 angeordnet und ist ein Leiterteil 332b des gleichen Segments 332 in der äußeren Mittelschicht in einem anderen der Schlitze 35 angeordnet, der in einem Abstand von einem Pol von diesem im Uhrzeigersinn beabstandet ist. Die Leitersegmente 331, 332 weisen durchgängige U-Wendeabschnitte 331c bzw. 332c auf.
Daher umgibt der durchgängige U-Wendeabschnitt der Leiterteile, die in der äußersten Schicht und innersten Schicht angeordnet sind, den durchgängigen U-Wendeabschnitt der Leiterteile in der äußeren Mittelschicht und der inneren Mittelschicht. Anders ausgedrückt umgibt einer der zwei U-Wendeabschnitte der Leitersegmente, die in den gleichen Schlitzen angeordnet sind, die anderen U-Wendeabschnitte an einem Ende des Ständerkerns 32. Jedes der Leitersegmente, das ein Paar der Leiterteile aufweist, die jeweils in der äußeren Mittelschicht angeord net sind, bildet ein inneres Spulenende und jedes der Leitersegmente, das ein Paar der Leiterteile aufweist, die jeweils in der äußersten Schicht und der innersten Schicht angeordnet sind, bildet ein äußeres Spulenende.
Andererseits ist ein Leiterteil 332a des Leitersegments 332, das in der inneren Mittelschicht in einem der Schlitze 35 angeordnet ist, mit einem Leitersegment 331a' eines unterschiedlichen Leitersegments 331 gepaart, das in der innersten Schicht in einem anderen der Schlitze 35 angeordnet ist, das in einem Abstand von einem Pol im Uhrzeigersinn von diesem beabstandet ist. Auf die gleiche Weise ist ebenso ein Leiterteil 331b' des Leitersegments 331, das in der äußersten Schicht in einem der Schlitze 35 angeordnet ist, mit dem Leiterteil 332b des Leitersegments 332 gepaart, das in der äußeren Mittelschicht in einem anderen der Schlitze 35 angeordnet ist, das in einem Abstand von einem Pol im Uhrzeigersinn von diesem beabstandet ist. Diese gepaarten Leiterteile werden an dem anderen Ende des Ständerkerns 32 jeweils zusammengeschweißt.
Deshalb sind Verbindungsabschnitte der Leiterteile in der äußersten Schicht und der Leiterteile in der äußeren Mittelschicht und Verbindungsabschnitte der Leiterteile in der innersten Schicht und der Leiterteile in der inneren Mittelschicht in einem Umfang des anderen Endes des Ständerkerns 32 ausgerichtet. Die Verbindungsabschnitte der Leiterteile in der äußersten Schicht und diejenigen der äußeren Mittelschicht und die Verbindungsabschnitte der Leiterteile der innersten Schicht und diejenigen in der inneren Mittelschicht bilden Spulenenden mit einer durchgängigen Schicht.
Daher sind die gepaarten Leiterteile derart angeordnet, daß sich die Teile auf dem anderen Ende des Ständer kerns 32 nicht gegenseitig stören.
Jedes der Leiterteile ist ein Abschnitt eines bestimmt geformten Leitersegments, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Wie es in 3 gezeigt ist, bilden eines der Leiterteile in der innersten Schicht und eines der Leiterteile in der äußersten Schicht ein Leitersegment 331 in der Form eines großen U aus. Eines der Leiterteile in der inneren Mittelschicht und eines der Leiterteile in der äußeren Mittelschicht bilden ein Leitersegment 332 in der Form eines kleinen U aus. Die großen und kleinen Leitersegmente sind die Grundsegmente 33. Die Grundsegmente sind in den Schlitzen gemäß einer vorgeschriebenen Regel angeordnet, um eine Wicklung auszubilden, die sich zweimal um den Ständerkern 32 windet. Die Formen der Segmente für Anschlüsse der Wicklung und zum Verbinden der ersten Windung und der zweiten Windung der Wicklung sind spezifisch. Drei spezifische Segmente sind in diesem Ausführungsbeispiel erforderlich. Die erste Windung der Wicklung und die zweite Windung der gleichen sind zwischen der äußersten Schicht und der äußeren Mittelschicht und zwischen der innersten Schicht und der inneren Mittelschicht verbunden, was daher spezifische Spulenenden ausbildet.
Eine X-Phasen-Wicklung der Dreiphasenwicklungen wird unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 beschrieben. Die Leiterteile, die in der äußersten Schicht angeordnet sind, sind mit einfach strichpunktierten Linien dargestellt, die Leiterteile, die in der äußeren Mittelschicht angeordnet sind, sind durch gestrichelten Linien dargestellt, die Leiterteile, die in der inneren Mittelschicht angeordnet sind, sind durch durchgezogene Linien dargestellt und die Leiterteile, die in der innersten Schicht angeordnet sind, sind durch eine zweifach strichpunktierte Linie dargestellt.
Eine erste Spulenendgruppe 31a ist auf der Oberseite der Darstellungen gezeigt und eine zweite Spulenendgruppe 31b ist auf der Unterseite der Darstellungen gezeigt. Die Bezugszeichen, die in der seitlichen Mittellinie ausgerichtet sind, bezeichnen die Schlitzzahl. Die Bezugszeichen für andere Phasenwicklungen sind die gleichen.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist jedes der Grundsegmente 33 in jedem vierten Schlitz von Schlitz ”1” eingeführt. In der zweiten Spulenendgruppe 31b ist ein Ende des Leiterteils, das sich von der äußeren Mittelschicht in einen der Schlitze 35 ausdehnt, mit dem Ende des Leitersegments verbunden, das sich von der äußersten Schicht eines anderen der Schlitze 35 ausdehnt, der in einem Abstand von einem Pol von diesem im Uhrzeigersinn beabstandet ist. Ein Ende des Leiterelements, das sich von der innersten Schicht von einem der Schlitze ausdehnt, ist ebenso mit dem Ende des Leiterteils verbunden, das sich von der inneren Mittelschicht in einen der Schlitze 35 ausdehnt, der von diesem in einem Abstand von einem Pol im Uhrzeigersinn beabstandet ist. Daher wird die erste Wicklung 311, welche eine mit zwei Windungslagen gewickelte Spule pro Pol aufweist, ausgebildet.
Auf die gleiche Weise wird, wie es in 5 gezeigt ist, eine zweite Wicklung 312 ausgebildet.
Wicklungen 311 und 312, die in den 4 und 5 gezeigt sind, sind an einem Ende 33n der ersten Wicklung 311 und einem Ende 33n der zweiten Wicklung 312 verbunden, um dadurch eine Vierwindungswicklung 315 auszubilden, die eine Vierwindungsspule pro Pol aufweist.
Das Leitersegment, das einen Verbindungsabschnitt eines Endes 33m der ersten Wicklung 311 und eines Endes 33n der zweiten Wicklung 312 aufweist, weist eine Form auf, die sich von der des großen Grundsegments 311 und des kleinen Grundsegments 312 unterscheidet.
Eine X-Phasenwicklung weist drei spezifische Segmente auf: das Segment, das einen Verbindungsabschnitt eines Endes 33n der ersten Wicklung 331 und eines Endes 33n der zweiten Wicklung 332 aufweist, das Segment, das den Anschluß X1 aufweist, und das Segment, das den Anschluß X2 aufweist. Die Anzahl der spezifischen Segmente kann auf die nachstehend beschriebene Weise verringert werden.
Die erste Wicklung 311, die in 4 gezeigt ist, ist durch Unterbrechen von einem der U-Wendeabschnitte 332c und der kleinen Segmente 332 der gemäß einer vorgeschriebenen Regel gewickelten kreisförmigen Wicklung ausgebildet, die in einen Schlitz ”1” und einen Schlitz ”34” eingeführt ist.
Auf die gleiche Weise ist die zweite Wicklung 312 durch Unterbrechen von einem der U-Wendeabschnitte 331c der großen Segmente 331 der gemäß einer vorgeschriebenen Regel gewickelten kreisförmigen Wicklung ausgebildet, die in einen Schlitz ”1” und einen Schlitz ”34” eingeführt ist. Einer der unterbrochenen Abschnitte des U-Wendeabschnitts 331c und einer der unterbrochenen Abschnitte des U-Wendeabschnitts 332c sind in Reihe geschaltet und die anderen unterbrochenen Abschnitte von sowohl dem U-Wendeabschnitt 331c als auch dem U-Wendeabschnitt 332c sind zu Anschlüssen der Wicklung ausgebildet, wodurch die Wicklung 315 ausgebildet wird. Daher werden jeweils zwei kreisförmige Wicklungen unterbrochen und werden umgeordnet, um eine Vierwindungslagenwicklung 315 mit lediglich drei spezifischen Segmenten auszubilden.
Die spezifischen Segmente können in einem Abstand von einem Pol der ersten Spulenendgruppe zusammen angeordnet werden. Auf die gleiche Weise werden eine Y-Phasen-Wicklung und eine Z-Phasen-Wicklung in denjenigen der Schlitze 35, welche einen Winkelunterschied von 120° voneinander aufweisen, ausgebildet. Sowohl der Anschluß X1 der X-Phasen-Wicklung als auch Anschlüsse Y1, Z1 der Y-, Z-Phasen-Wicklungen sind mit einem Gleichrichter 5 verbunden und Anschlüsse X2 und andere Anschlüsse Y2, Z2 (nicht gezeigt) sind an einem Nullpunkt miteinander verbunden. Wie es in 7 gezeigt ist, sind die Dreiphasenwicklungen in der Sternschaltung verbunden. Die Wicklung, die in 6 gezeigt ist, weist einen Anschluß X1 auf, der sich axial von der Seite der ersten Spulenendgruppe 31a ausdehnt.
Ein Herstellungsverfahren der Ständerwicklung wird hier im weiteren Verlauf beschrieben. Grundsegmente 33 werden derart angeordnet, daß jeder der U-Wendeabschnitte von U-förmigen großen Segmenten einen der U-Wendeabschnitte 332 der U-förmigen kleinen Segmente 332 umgibt und sind in die jeweiligen Schlitze des Ständerkerns 32 von der gleichen Seite von diesem eingeführt. Leiterteile 331a der großen Segmente 331 sind in der innersten Schicht der Schlitze 35 angeordnet, Leiterteile 332a der kleinen Segmente 332 sind in der inneren Mittelschicht angeordnet, Leiterteile 331b der großen Segmente 331 sind in der äußersten Schicht in den Schlitzen angeordnet, welche in einem Abstand von einem Pol von den zuvor erwähnten Schlitzen im Uhrzeigersinn beabstandet sind, und Leiterteile 332b der kleinen Segmente 332 sind in der äußeren Mittelschicht in den Schlitzen angeordnet, welche in einem Abstand von einem Pol von den zuvor erwähnten Schlitzen 35 beabstandet sind.
Als Ergebnis sind gerade Abschnitte der Leiterteile 331a, 332a, 332b', 331b' eingeführt, wie es in 2 ge zeigt ist. Leiterteile 332b', 331b' sind mit Leiterteilen von großen und kleinen Segmenten gepaart, die in dem Schlitz angeordnet sind, der in einem Abstand von einem Pol von diesem beabstandet ist.
Danach werden in der zweiten Spulenendgruppe 31b die Leiterteile in der äußersten Schicht und der innersten Schicht gebogen, um sie voneinander zu trennen, so daß jeder der Verbindungsabschnitte 331b, 331e derart geneigt ist, daß er 1,5 Schlitze bedeckt. Die Leiterteile in der inneren Mittelschicht und der äußeren Mittelschicht werden ebenso derart gebogen, um nahe zueinander zu sein, daß jeder der Verbindungsabschnitte 332d, 332e geneigt ist, um 1,5 Schlitze zu bedecken.
Die vorhergehenden Schritte werden für alle Leitersegmente 33 in den Schlitzen 35 wiederholt. In der zweiten Spulenendgruppe 31b werden ein Verbindungsabschnitt 331e' des Leiterteils in der äußersten Schicht und ein Verbindungsabschnitt 332e der äußeren Mittelschicht und ebenso ein Verbindungsabschnitt 332d des Leiterteils in der inneren Mittelschicht und ein Verbindungsabschnitt 331d' des Leiterteils in der innersten Schicht für eine elektrische Verbindung durch ein Ultraschallschweißgerät oder ein Lichtbogenschweißgerät verschweißt oder verlötet.
Die Leitersegmente werden durch eine Preßmaschine aus Kupferplatten in den U-Formen ausgebildet. Ein Satz des großen Segments und des kleinen Segments kann getrennt oder gemeinsam ausgebildet werden. Die Leitersegmente können durch Biegen aus einem flachen Draht ausgebildet werden. Die Form des U-Wendeabschnitts kann zu einer Bogenform geändert werden.
Gemäß der zuvor beschriebenen Struktur sind die Lei terteile in der gleichen Schicht der ersten Spulenendgruppe 31a und der zweiten Spulenendgruppe 31b in der gleichen Richtung geneigt. Demgemäß können die Leitersegmente in der gleichen Schichtlagenwicklung 315, welche vier Leiterteile in jedem Schlitz aufweist, ohne eine wechselseitige Störung vorgesehen werden. Die spezifischen Segmente sind für jede Phase auf drei beschränkt.
Alle der Verbindungsabschnitte können in der zweiten Spulenendgruppe 31b gesammelt werden und deshalb kann die Arbeitszeit verringert werden. Auf der anderen Seite kann eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten kreisförmig in gleichen Abständen verteilt sein. Demgemäß kann ein ausreichender Abstand zwischen Verbindungsabschnitten aufrechterhalten werden und kann eine Verbindungsarbeit, wie zum Beispiel ein Schweißen, einfach gemacht werden. Zum Beispiel kann ein Positionieren eines Schweißgeräts oder dergleichen einfach ausgeführt werden, so daß die Produktivität erhöht werden kann.
Da große Segmente 33 kleine Segmente 332 umgeben, um Doppelwindungspulen auszubilden, können beide gleichzeitig ausgebildet und zusammen in Schlitze eingeführt werden, wodurch eine hohe Produktivität vorgesehen wird. Außerdem können unterschiedlich geformte spezifische Segmente in einem Abstand von einem Pol der ersten Spulenendgruppe 31a gesammelt werden, um die Produktivität zu erhöhen.
Daher können die Leitersegmente und die Ständerwicklung mit einer hohen Produktivität und niedrigen Kosten hergestellt werden.
[Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung]
Mehr Leiterteile als vier Leiterteile der Wicklung 315 des ersten Ausführungsbeispiels in jedem Schlitz können gemäß den folgenden Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.
Eine Mehrzahl der Wicklungen 316, von denen jede vier Leiterteile in jedem Schlitz aufweist, können auf die Wicklung 315 des ersten Ausführungsbeispiels in der radialen Richtung gebracht werden, um eine in Reihe geschaltete Wicklung auszubilden.
Die erste Spulenendgruppe 31a, die acht Leiterteile in jedem der Schlitze 35 aufweist, ist in 8 gezeigt und eine Wicklungsdarstellung der X-Phasen-Wicklung ist in den 9 und 10 gezeigt. 9 zeigt, daß die Leiterteile in vier Schichten angeordnet sind: eine äußerste erste Schicht, die durch einfach strichpunktierte Linien dargestellt, eine zweite Schicht, die durch gestrichelte Linien dargestellt ist, eine dritte Schicht durch durchgezogene Linien und eine vierte Schicht durch zweifach strichpunktierte Linien. 10 zeigt die Leiterteile, die in fünften bis achten Schichten angeordnet sind: eine fünfte Schicht durch einfach strichpunktierte Linien, eine sechste Schicht, die durch gestrichelte Linien dargestellt ist, eine siebte Schicht durch durchgezogene Linien und eine achte Schicht durch zweifach strichpunktierte Linien. Die Wicklungen, die in den 9 und 10 gezeigt sind, werden auf die gleiche Weise wie das erste Ausführungsbeispiel hergestellt. Wicklungsenden XX1 und XX2 sind durch ein Leitersegment verbunden, das einen U-Wendeabschnitt aufweist, um eine in Reihe geschaltete Wicklung auszubilden.
Alle der Verbindungsabschnitte können in einer zweien Spulenendgruppe 31b gesammelt werden, um die Produktivität zu verbessern. Andererseits können die Verbindungsabschnitte auf der kreisförmigen Vierwindungswick lung mit gleichen Abständen verteilt sein. Daher kann das Verbinden so einfach wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Obgleich dieses Ausführungsbeispiel fünf spezifische Segmente erfordert, können diese spezifischen Segmente in einem Bereich eines Abstands eines Pols einer ersten Spulenendgruppe 31a wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gesammelt werden.
[Andere Ausführungsbeispiele]
Das spezifische Segment zum Verbinden der ersten Wicklung 311 und der zweiten Wicklung 322 kann anstelle des spezifischen Segments zum Verbinden des Leiterteils in der innersten Schicht und des Leiterteils in der inneren Mittelschicht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, um das Leiterteil in der äußersten Schicht und das Leiterteil in der inneren Mittelschicht zu verbinden. In diesem Fall dehnen sich die Leiterteile in der innersten Schicht und der äußeren Mittelschicht als Leiterdrähte aus.
Als eine Variante sind die Verbindungsabschnitte der Leiterteile der äußeren Mittelschicht und die Leiterteile der inneren Mittelschicht in der einen Spulenendgruppe von dem Verbindungsabschnitt der Leiterteile in der äußersten Schicht und der innersten Schicht umgeben und sind die Leiterteile der äußersten Schicht und der äußeren Mittelschicht sowie die Leiterteile der innersten Schicht und der inneren Mittelschicht durch durchgängige Drähte verbunden.
Der Ausdehnungsdraht kann auf der Seite der zweiten Spulenendgruppe anstelle von einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, die die Ausdehnungsdrähte auf der Seite der ersten Spulenendgruppe 31a aufweisen, angeordnet sein.
Auch dann, wenn die Anzahl der Pole und der Schlitze geändert wird, kann die gleiche Wicklungsstruktur wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, von denen jedes 12 Klauenpole und 36 Schlitze aufweist, vorgesehen werden. Zum Beispiel kann die Anzahl der Schlitze verdoppelt werden, um zwei Dreiphasenwicklungen aufzuweisen, um einen kombinierten Ausgang auszuweisen.
Wenn ein Paar der gleichen Phasenwicklungen für jede Phase ausgebildet wird, sind zwei in Stern geschaltete Wicklungen und jeweilige Gleichrichter verfügbar, die eine Gleichstromleistung aufweisen, wie es in 11 gezeigt ist.
In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist der Ständerkern 36 Schlitze auf. Jedoch können die gleichen Wicklungen für den Ständer ausgebildet werden, der zweimal so viele Schlitze wie die vorhergehenden aufweist, wie es in 12 gezeigt ist. Das Ausführungsbeispiel, das in 12 gezeigt ist, weist Wicklungen auf, welche einen elektrischen Winkel aufweisen, der 30° unterschiedlich von den anderen Phasenwicklungen ist, und damit in Reihe geschaltet sind. Die um 30° unterschiedlichen Wicklungen werden auf die gleiche Weise wie die Wicklungen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet.
Die gleiche Struktur kann an dem Ständer angewendet werden, der dreimal so viele Schlitze wie die vorhergehenden aufweist.
Ein Ständer, der eine Dreieckschaltung von X-, Y-, Z-Wicklungen aufweist, kann anstelle der vorhergehenden Sternschaltung von X-, Y-, Z-Wicklungen ebenso vorgesehen werden. Eine derartige Sternschaltung und Dreieckschaltung kann kombiniert werden, wenn zwei oder mehr Gleichrichter verwendet werden.
Eine Anzahl von spezifischen Segmenten ist eins mehr als die Anzahl von kreisförmigen Wicklungen, wie zum Beispiel die Wicklung 311, 312, 313 oder 314, wie sie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind. Jede der vorhergehenden kreisförmigen Wicklungen weist eine Mehrzahl von Windungen und eine beschränkte Anzahl der spezifischen Segmente auf.
In der vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind die Leitersegmente aus flachen Drähten ausgebildet. Jedoch kann ein Runddraht verwendet werden, wenn die geraden Abschnitte der Leitersegmente 331a, 331b, 332a, 332b derart ausgebildet sind, daß sie flach sind.
In der vorhergehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele von ihr offenbart worden. Es ist jedoch ersichtlich, daß viele Ausgestaltungen und Änderungen bezüglich den spezifischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne den Umfang der beiliegenden Ansprüche zu verlassen. Demgemäß ist die Beschreibung der vorliegenden Erfindung in diesem Dokument lediglich in einem beispielhaften und nicht einem beschränkenden Sinne zu verstehen.

Claims

Ständer (2) eines Wechselstromgenerators (1) für ein Fahrzeug, der einen Ständerkern (32) mit einer Mehrzahl von Schlitzen und eine mehrphasige Ständerwicklung beinhaltet, wobei: die mehrphasige Ständerwicklung eine erste Wicklung (315), die in einem Umfang des Ständerkerns (32) angeordnet ist, und eine zweite Wicklung (316) aufweist, die entlang der ersten Wicklung angeordnet ist, jeder der Mehrzahl von Schlitzen (35) eine Mehrzahl von Schichten aufweist, die in einer Radialrichtung ausgerichtet sind, und jede der ersten und zweiten Wicklungen (315, 316) eine Mehrzahl von Leiterteilen aufweist, die jeweils in der Mehrzahl von Schichten angeordnet sind, wobei die zweite Wicklung (316) auf der ersten Wicklung (325) in Radialrichtung angeordnet ist, um eine Wicklung mit Reihenschaltung zu bilden, und wobei jede der ersten und zweiten Wicklungen eine Vielzahl von großen haarnadelartigen U-förmigen Leitersegmenten und kleinen haarnadelartigen U-förmigen Leitersegmenten hat, die miteinander verbunden sind, um eine ersten Spulenendgruppe, die sich an einem axialen Ende des Ständerkerns befindet, so dass die kleinen U-förmigen Leitersegmente durch die großen U-förmigen Leitersegmente umgeben sind, und eine zweite Spulenendgruppe zu bilden, die sich an dem anderen axialen Ende des Ständerkerns befindet, so dass Enden der U-förmigen Leitersegmente jeweils verbunden sind, um eine Spule mit Schleifenwicklung für jeden Pol zu bilden, wobei die Leiterteile der gleichen Leitersegmente in Schlitzen angeordnet sind, die voneinander um eine Polteilung beabstandet sind.
Ständer nach Anspruch 1, wobei: das große Leitersegment (331) einen großen Wendeabschnitt (331c), der an einem Ende des Ständerkerns (32) angeordnet ist, und ein Paar von Leiterteilen (331a, 331b) aufweist, die sich jeweils von diesem durch ein Paar der Schlitze (35), die voneinander beabstandet sind, zu dem anderen Ende des Ständerkerns (32) ausdehnen, um die daran angrenzenden kleinen Leitersegmente (332) zu verbinden, und das kleine Leitersegment einen kleinen Wendeabschnitt (332c), der an dem einen Ende des Ständerkerns (32) angeordnet ist, und ein Paar von Leiterteilen aufweist, die sich jeweils von diesem durch ein Paar der Schlitze (35), die voneinander beabstandet sind, zu dem anderen Ende des Ständerkerns (32) ausdehnen, um daran angrenzende große Leitersegmente zu verbinden.
Ständer (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der Mehrzahl von Leiterteilen in Übereinstimmung mit jedem der Schlitze (35) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.