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1. Gebiet
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Leiterverdrehvorrichtung zum Verdrehen von Windungsabschnitten
von U-gestalteten Leitersegmenten, die in eine Vielzahl von umfangsmäßig angeordneten Schlitzen
eines Statorkernes angeordnet sind, nach dem Anspruch 1. Darüber hinaus
betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Verdrehen einer
Vielzahl von Leitersegmenten gemäß dem Anspruch
9.
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2. Stand der
Technik
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Da für einen Wechselstromgenerator
eines Fahrzeugs eine höhere
Leistung gefordert wird, muß der
Widerstand der Statorwicklung niedriger und niedriger werden, um
dadurch die Länge
des magnetischen Drahtes zu reduzieren.
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Es ist gut bekannt, daß eine Vielzahl
von U-gestalteten Leitersegmenten jeweils in Schlitze eines Statorkernes
in der gleichen Richtung eingeführt werden
und miteinander verbunden werden, um dadurch eine Statorwicklung
zu bilden, wodurch dann die Ausgangsleistung eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators
erhöht
werden kann, wie dies in der Druckschrift gemäß der internationalen Veröffentlichungsnummer
WO 92/06527 (1992) offenbart ist. Da die U-gestalteten Leitersegmente
sehr regulär
bei dieser Konstruktion angeordnet werden können, wird der Schlitz-Raumfaktor
und die Ausgangsleistung desselben erhöht.
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Bevor die Windungsabschnitte der
Leitersegmente verdreht werden und zwar bei einem Herstellungsprozeß der oben
erläuterten
herkömmlichen Konstruktion,
hält ein
ringförmiger
Halter 310 die Windungsabschnitte 301a, 302a, 303a der
Leitersegmente 301, 302, 303, wie in 16 der vorliegenden Anmeldung
gezeigt ist. Es sind geradlinige Abschnitte 301b, 302b, 303b in
Verdrehwerkzeuge 311, 312 eingeführt, die relativ
zu dem ringförmigen
Halter 310 verdreht werden oder gedreht werden und zwar
in Richtungen, die einander entgegengesetzt verlaufen und um einen
Winkel von T/2 (wobei T ein Polteilungswinkel ist). Als ein Ergebnis
werden die geraden Abschnitte 301b, 302b, 303b der
Segmente 301, 302, 303 mit T/2 gebogen
oder gedreht, wie in 17 gezeigt
ist.
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Da der ringförmige Halter 310 die
gesamten Bogenabschnitte der Windungsabschnitte 301a, 302a, 303a der
Segmente 301, 302, 303 hält, werden die
Wicklungsenden länger
als die Spulenenden, die gebildet werden ohne den ringförmigen Halter 310 zu verwenden.
Das heißt,
es wird die Drahtlänge
länger. Wenn
bei diesem herkömmlichen
Verfahren die Segmente 301, 302, 303 in
die Schlitze eingeführt
werden, werden die Segmente 301, 302, 303 durch
den ringförmigen
Halter 310 an den Windungsabschnitten 301a, 302a, 303a gehalten.
Die geraden Abschnitte 301b, 302b, 303b werden
in die Schlitze eingeführt,
wobei lediglich die Windungsabschnitte 301a, 302a, 303a festgehalten
sind.
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Bei diesem Verfahren werden die Segmente 301, 302, 303 lediglich
an den Windungsabschnitten 301a, 302a, 303a (Umlenkabschnitten)
gehalten, die an dem Ende des Statorkernes angeordnet sind und zwar
gegenüber
dem Ende, von welchem die Segmente aus in die Schlitze eingeschoben
werden. Daher können
die geradlinigen Abschnitte 301b, 302b, 303b nicht
exakt positioniert werden und die Segmente 301, 302, 303 können mit
den Schlitz-Innenwänden
kollidieren, wodurch sie beschädigt
werden, wenn die Leitersegmente in die Schlitze eingeführt werden.
Wenn die Zahl der Schlitze zunimmt, nimmt der Abstand zwischen den
Schlitzen ab und es wird eine höhere
Genauigkeit bei diesem Verfahren erforderlich. Es ist jedoch schwierig,
bei diesem Verfahren solch eine hohe Genauigkeit zu realisieren.
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3. Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde zur
Lösung der
oben genannten Probleme entwickelt und um ein Verfahren und ein
Gerät zur
Herstellung von U-gestalteten Leitersegmenten zu schaffen, mit dem
die Genauigkeit beim Einschieben der Segmente in die Schlitze eines
Stators verbessert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf
ab, ein Gerät
zur Herstellung eines Stators zu schaffen, bei dem die Beschädigungen
der Segmente reduziert ist und bei dem kurze Wicklungsenden gebildet
werden können.
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Die vorliegende Erfindung zielt auch
darauf ab ein Verfahren zur Herstellung eines Stators anzugeben,
bei dem kurze Wicklungsenden möglich
sind.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Leiterverdrehvorrichtung
wird die oben genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches
1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Leiterverdrehgerätes ergeben
sich aus den Unteransprüchen
2 bis 8.
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In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Verdrehen einer Vielzahl von Leitersegmenten wird die oben genannte
Aufgabe durch die Verfahrensschritte des Anspruches 9 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus den Unteransprüchen
10 bis 15.
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Das Gerät zum Lösen der oben genannten Aufgabe
enthält
ein erstes Drehwerkzeug (11), welches einen geraden Abschnitt
(31b, 32b) der U-gestalteten Leitersegmente (3, 31, 32)
hält, enthält ein zweites
Drehwerkzeug (12), welches den anderen geraden Abschnitt
(31c, 32c) der U-gestalteten Leitersegment (3, 31, 32)
festhält
und eine Drehung relativ zu dem ersten Drehwerkzeug (11)
durchführt, und
mit einem umfangsmäßigen Halter
(16a), der den mittleren Abschnitt der Windungsabschnitte (31a, 32a)
der U-gestalteten Leitersegmente (3, 31, 32)
festhält
und eine Umfangsbewegung der Windungs- oder Umlenk-Abschnitte (31a, 32a)
einschränkt.
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Wenn die Umlenkabschnitte (31a, 32a)
verdreht werden, hält
der umfangsmäßige Halterungsabschnitt
(16a) lediglich die radialen mittleren Abschnitte der Umlenkabschnitte
(31a, 32a) und zwar lediglich in der Umfangsrichtung
fest. Wenn der geradlinige Abschnitt (31b, 31c, 32b, 32c)
der U-gestalteten Leitersegmente (3, 31, 32)
in der Umfangsrichtung aufgeweitet werden, sind lediglich die mittleren Abschnitte
der Umlenkabschnitte (31a, 32a) fixiert, so daß die beiden
Seiten der Umlenkabschnitte sanft oder weich in einer gekrümmten Linie
gebogen werden können.
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Die U-gestalteten Leitersegmente
(3, 31, 32) enthalten sich überlappende
Leitersegmente mit unterschiedlichen Krümmungsradien. Das erste Drehwerkzeug
(11) und das zweite Drehwerkzeug (12) halten jeweils
die geraden Abschnitte (31b, 32b) fest, die sich
von gegenüberliegenden
Seiten der Umlenkabschnitte (31a, 32a) der sich überlappenden
Leitersegmente (3, 31, 32) aus erstrecken
und die unterschiedlichen Radien haben. Der umfangsmäßige Halter
(16a) schränkt
die umfangsmäßig verlaufende Bewegung
der sich überlappenden
Umlenkabschnitte (31a, 32a) ein.
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Somit können die sich überlappenden
Umlenkabschnitte (31a, 32a) gleichzeitig verdreht
werden.
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Es sind Festhaltelöcher (111, 112, 121, 122) in
dem ersten Drehwerkzeug (11) und in dem zweiten Drehwerkzeug
(12) in der axialen Richtung derselben ausgebildet, um
die geradlinigen Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c)
der Leitersegmente (3, 31, 32) festzuhalten.
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Es können genau so viele Haltelöcher (111, 112, 121, 122)
entsprechend einer Zahl vorgesehen werden, die der Zahl der Schlitze
(2) entspricht und zwar in gleichen Intervallen in der
Umfangsrichtung.
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Ein Verfahren, um die oben genannte
Aufgabe zu lösen,
umfaßt
einen Fixierungsschritt für
das Einführen
der geraden Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c)
der U- gestalteten
Leitersegmente (3, 31, 32) in die Haltelöcher (111, 112, 121, 122),
eines ersten Drehwerkzeugs (11) und eines zweiten Drehwerkzeugs
(12), einen Dreh-Abschnitt-Halteschritt
gemäß Festhalten
von lediglich einem mittleren Abschnitt der Umlenkabschnitte (31a, 32a),
um die umfangsmäßige Bewegung
des ersten und des zweiten Drehwerkzeugs (11, 12)
einzuschränken,
und einen Biege- oder Verdrehschritt gemäß einem Verdrehen des ersten
Drehwerkzeugs (11) relativ zu dem zweiten Drehwerkzeug
(12).
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Wenn die Umlenkabschnitte (31a, 32a)
gebogen oder verdreht werden, hält
der umfangsmäßige Halter
(16a) die Umlenkabschnitte (31a, 32a)
lediglich umfangsmäßig fest
und lediglich an dem radialen mittleren Abschnitt der Umlenkabschnitte
(31a, 32a).
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Wenn die geradlinigen Abschnitte
(31b, 31c, 32b, 32c) der U-gestalteten
Leitersegmente (3, 31, 32) umfangsmäßig aufgeweitet
werden, ist lediglich der mittlere Abschnitt der Umlenkabschnitte
(31a, 32a) fixiert, so daß die sich gegenüberliegenden
Seiten der Umlenkabschnitte (31a, 32a) in einer
glatten oder weichen Kurve geformt werden können.
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Es kann die Vielzahl der Leitersegmente
(3, 31, 32) in der Umfangsrichtung ausgerichtet
werden. Die Vielzahl der Umlenkabschnitte (31a, 32a)
mit einem unterschiedlichen Krümmungsradius
können sich
dabei überlappen.
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Es können daher die Umlenkabschnitte
(31a, 32a) der Vielzahl der Leitersegmente (3, 31, 32) gleichzeitig
verdreht werden.
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Das Verfahren zur Lösung der
oben genannten Aufgabe umfaßt
ferner einen Festhalteschritt gemäß Festhalten der U-gestalteten
Leitersegmente (3, 31, 32), einen Einführschritt
zum Führen
und Einschieben der geraden Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c)
von den Randabschnitten (31d, 31e, 32d, 32e) derselben
in die Schlitze (2), und einen Preß-Befestigungsschritt gemäß Herstellen
eines Preßsitzes
der U-gestalteten Leitersegmente (3, 31, 32)
in den Schlitzen (2) an den Umlenkabschnitten (31a, 32a) derselben.
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Da die Leitersegmente in die Schlitze
an den Abschnitten benachbart den Schlitzen geführt werden, kann eine höhere Positionierungsgenauigkeit erreicht
werden und zwar verglichen mit den Windungsabschnitten, die lediglich
an den Umlenkabschnitten (31a, 32a) abgestützt sind.
Als ein Ergebnis können
die Leitersegmente daran gehindert werden mit den Innenwänden der
Schlitze zu kollidieren, wodurch eine Beschädigung verhindert wird.
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Der Einführungsschritt beschränkt die
Bewegung der Umlenkabschnitte (31a, 32a) der U-gestalteten
Leitersegmente (3, 31, 32) in den Umfangsrichtungen
des Statorkernes (1).
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Der Preß-Befestigungsschritt enthält einen Schritt
gemäß einer
Einschränkung
der Bewegung der Umlenkabschnitte (31a, 32a) an
der Mitte derselben.
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Es können daher die Leitersegmente
(3, 31, 32) daran gehindert werden, sich
in der Umfangsrichtung zu verschieben, wenn dieselben in die Schlitze (2)
eingeschoben werden, so daß dieselben
daran gehindert werden können
mit den Innenwänden
der Schlitze (2) zu kollidieren.
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4. Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Statorkerns, von Isolatoren und
Segmenten eines Stators gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung;
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Segmente vor der Verdrehung;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Verdrehwerkzeugs für die Umlenkabschnitte;
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht des Drehwerkzeugs für die Umlenkabschnitte (turn-portions);
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5 ist
eine Teil-Querschnittsansicht der Segmente und eines Segmentpressers;
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht der verdrehten Segmente;
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7 ist
eine schematische Ansicht, die einen Schritt gemäß Herausnehmen der Segmente aus
dem Verdrehwerkzeug veranschaulicht;
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8 zeigt
eine schematische Ansicht, welche die Segmente veranschaulicht,
die durch einen Außenseitenhalter
und einen Innenseitenhalter festgehalten werden;
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9 ist
eine schematische Ansicht, die einen Schritt gemäß der Einführung von Rand- oder Kantenabschnitten
der Segmente in die Schlitze veranschaulicht;
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10 ist
eine schematische Ansicht, die einen Schritt gemäß einer Rückbewegung der Leitersegmente
aus einem Außenseitenhalter
und einem Innenseitenhalter veranschaulicht;
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11 zeigt
eine schematische Ansicht, die einen Schritt gemäß Einführung der Segmente in die Schlitze
wiedergibt;
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12 ist
eine Teil-Querschnittsansicht des Stators;
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13 ist
eine perspektivische Teilansicht des Stators;
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14 zeigt
ein Flußdiagramm,
welches die Schritte bei der Herstellung des Stators veranschaulicht;
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15 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abwandlung des Einführschrittes
der Segmente in die Schlitze veranschaulicht; und
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16 und 17 zeigen jeweils schematische Ansichten,
die ein herkömmliches
Gerät zum
Verdrehen der Windungs- oder Umlenkabschnitte veranschaulichen.
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5. Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun in Einzelheiten unter Hinweis
auf die anhängenden
Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung eines Wechselstromgenerator-Stators eines Fahrzeugs
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden in Einzelheiten unter Hinweis
auf die 1–14 beschrieben. 1 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines Statorkernes, von Isolatoren und von Segmenten, die
bei der Herstellung eines Stators verwendet werden.
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Eine Vielzahl von U-gestalteten Leitersegmenten 3 (im
folgenden als „die
Leitersegmente" bezeichnet)
werden jeweils in eine Vielzahl von Schlitzen 2 eingeschoben,
die an einem zylinderförmigen Statorkern
in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und die Randabschnitte
der Segmente werden verbunden, um eine Statorwicklung zu bilden.
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Ein Kupferdraht mit einem rechteckförmigen Querschnitt
wird in ein Segment mit einer vorgeschriebenen Länge geschnitten, welches gebogen wird,
um die U- gestalteten
Segmente 3 zu bilden. Wie in 2 gezeigt
ist, gibt es zwei Arten von U-gestalteten
Segmenten 3, ein großes
Segment und ein kleines Segment. Der Umlenkabschnitt 32a des
großen
Segments 32 umschließt
den Umlenkabschnitt 31a des kleinen Segments 31.
Die Randabschnitte 32d, 32e des großen Segments 32 besitzen
konisch verlaufende Flächen,
die von der Außenseite
zur Innenseite hin abfallen, und die Randabschnitte 31d, 31e des
kleinen Segments 31 besitzen konisch ausgebildete Oberflächen, die
von der Innenseite zur Außenseite
desselben hin abfallen.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Drehwerkzeugs für die Umlenkabschnitte
der Segmente 3. 4 zeigt
eine Querschnittsansicht des Drehwerkzeugs für die Umlenkabschnitte. Das
Drehwerkzeug 10 für
die Umlenkabschnitte enthält
ein Innenseiten-Verdrehteil 11, ein Außenseiten-Verdrehteil 12,
einen Umlenkmechanismus 13, 14 zum Umlenken oder
Umkehren der Innenseiten- und
Außenseiten-Verdrehteile 11, 12,
einen Controller 15, einen Segment-Presser 16 und
eine Segmentstoßvorrichtung 17.
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Die Segmentlöcher 111, 112 für die geraden Abschnitte 31b, 32b der
Segmente 3, die daran eingeführt und gehalten werden, sind
Seite an Seite radial in dem Innenseiten-Verdrehwerkzeug 11 ausgebildet.
Es sind genau so viele (z. B. 36) Segmentlöcher 111, 112 wie
die Zahl, welche der Zahl der Schlitze 2 entspricht, in
der Umfangsrichtung in gleichen Intervallen ausgebildet. Mit anderen
Worten sind 36 Segmentlöcher 111, 112 in
einem Kreis in gleichen Intervallen ausgebildet. Die Segmentlöcher 121, 122 des
Außenseiten-Verdrehwerkzeugs 12 sind
die gleichen wie die Löcher 111, 112 des
Innenseiten-Verdrehwerkzeugs 11. Als ein Ergebnis sind vier
Segmentlöcher 111, 112, 121, 122 in
einer radialen Linie von den Innenseitendrehteilen 11 zu
dem Außenseitendrehteil 12 ausgebildet.
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Ein Paar von kleinen und großen gebogenen Segmenten 3,
die in 3 gezeigt sind,
werden gleichzeitig in die Segmentlöcher 111, 112, 121, 122 der
Innenseiten- und Außenseiten-Verdrehteile 11, 12 eingeführt.
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Nachdem die Segmente 31, 32 in
all die Segmentlöcher 111, 112, 121, 122 eingeführt worden sind,
wird der Ring-Presser 16 in Kontakt mit dem Umlenkabschnitt 32a des
großen
Segments 32 von der oberen Seite der Innenseiten- und Außenseiten-Verdrehteile 11, 12 gebracht.
Da der Umlenkabschnitt 31a des kleinen Segments 31 durch
den Abschnitt 32a des großen Segments 32 umschlossen ist,
wird der Umlenkabschnitt 31a des kleinen Segments 31 durch
den Umlenkabschnitt 32a des großen Segments 32 nach
unten gedruckt. Dadurch werden die kleinen und großen Segmente 3 daran gehindert,
aus den Segmentlöchern 111, 112, 121, 122 nach
außen
bzw. herauszurutschen.
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5 zeigt
eine Teil-Querschnittsansicht der Segmente, die in die Segmentlöcher eingeführt sind, und
den Segmentpresser. Der Segmentpresser 16 enthält zylinderförmige Vorsprünge 16a,
die in axialer Richtung zwischen benachbarten Umlenkabschnitten 31a, 32a der
kleinen und großen
Segmente 3 eingeführt
sind. Der Vorsprung 16a ist an dem radialen zentralen Abschnitt
der Umlenkabschnitte 31a, 32a angeordnet, um die
Mitte der Umlenkabschnitte 31a, 32a zwischen den
sich umfangsmäßig gegenüberliegenden
Seiten derselben zu halten, wodurch die umfangsmäßige Bewegung der mittleren
Abschnitte eingeschränkt
wird.
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Die innenseitigen und die außenseitigen
Verdrehteile 11 und 12 werden durch den Verdrehmechanismus 13, 14 gedreht,
die jeweils durch den Controller 15 gesteuert werden. Das
innenseitige Verdrehteil 11 dreht sich im Gegenuhrzeigersinn
und zwar gesehen von einem Abschnitt über dem Drehwerkzeug 10 des
Drehabschnitts, und das Außenseitige
Verdrehteil 12 dreht sich im Uhrzeigersinn und zwar jeweils
um einen Winkel T/2 (d. h. um ein und eine Hälfte einer Schlitzteilung).
Somit werden die Umlenkabschnitte 31a, 32a des
kleinen und des großen
Segments 3 in der Umfangsrichtung verdreht.
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Wenn die Umlenkabschnitte 31a, 32a verdreht
werden, hält
der Vorsprung 16a die Umlenkabschnitte 31a, 32a nicht,
ausgenommen an dem radialen mittleren Abschnitt der Umlenkabschnitte 31a, 32a in
der Umfangsrichtung. Wenn die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c des
kleinen und des großen
Segments 3 in der Umfangsrichtung bei dem Verdrehschritt
der Seite der Umlenkabschnitte 31a, 32a aufgeweitet
werden, ist lediglich die Mitte der Umlenkabschnitte 31a, 32a fixiert,
so daß beide
Seiten der Umlenkabschnitte sanft und glatt in einer gekrümmten Linie
gebogen werden können.
Somit besitzen dann die kleinen und großen Segmente 3 verdrehte
Umlenkabschnitte 31a und 32a, wie dies in 6 gezeigt ist und werden
auf diese Weise geschaffen. Es ist dabei wichtig, daß beide
Verdrehteile 11 und 12 relativ zueinander verdreht
werden. Daher kann eines der Verdrehteile 11, 12 verdreht
werden, während
das andere feststeht.
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Es werden nun Schritte gemäß einem
Herausziehen der kleinen und großen Segmente 3 mit den
verdrehten Umlenkabschnitten 31a, 32a aus dem
Verdrehwerkzeug 10 heraus und das Einführen derselben in die Schlitze 2 des
Statorkernes weiter unten beschrieben.
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7 zeigt
eine schematische Ansicht, die einen Schritt gemäß einem Herausziehen der verdrehten
Segmente aus dem Verdrehwerkzeug veranschaulicht und 8 ist eine schematische
Ansicht, welche die Segmente veranschaulicht, die durch einen Außenseitenhalter
und durch einen Innenseitenhalter festgehalten werden. Die Segment-Stoßvorrichtung 17 ist
unter dem innenseitigen und außenseitigen
Verdrehten 11 und 12 angeordnet. Wenn die Segment-Stoßvorrichtung 17 angehoben
wird, werden die Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e des
kleinen und des großen
Segments 3, die durch das Verdrehwerkzeug 10 verdreht
wurden, nach oben in der axialen Richtung gestoßen. Demzufolge werden die geraden
Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
Segmente 31, 32 teilweise aus den Segmentlöchern 111, 112, 121, 122 herausgezogen.
Die Außenseiten-
und Innenseiten-Halter 21 und 22 halten die herausgezogenen
Abschnitte der geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c fest.
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Der Außenseitenhalter 31 besitzt
dünne Zahnteile 211 und
einen Zähnehalter 212.
Der Zähnehalter 212 ist
ein zylinderförmiges
Teil mit 36 rechteckförmigen
Durchgangslöchern 212a,
die sich radial erstrecken, um den 36 Schlitzen des Statorkernes 1 zu
entsprechen. Jedes der Zahnteile 211 besitzt einen Basisabschnitt 211a mit
einem rechteckförmigen Querschnitt,
und einen Zahn 211b, der sich von einer Seite des Basisabschnitts 211a radial
nach innen zu erstreckt. Der Querschnitt des Basisabschnitts 211a entspricht
der Gestalt des Halters 212a. Der Basisabschnitt 211a des
Zähneteiles 211 wird
in eines der Löcher 212a eingeführt. Die
Zahnteile 211 können
in der radialen Richtung durch den Antriebsmechanismus bewegt werden.
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Der innenseitige Halter 22 enthält eine
Vielzahl von fächerförmig gestalteten
innenseitigen Halterteilen 211 und einen Extrudierer 222,
der die innenseitigen Halter 221 in der radialen nach außen verlaufenden
Richtung extrudiert. Das radial innere Ende der Halterteile 221 besitzt
eine Fläche,
die von oben nach unten hin konisch verläuft. Der Extrudierer 222 besitzt
einen konisch gestalteten unteren Abschnitt, der nach unten zeigt.
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Die Zahnteile 211 werden
radial nach innen hin bewegt, um die Zahnabschnitte 211b zwischen den
geraden Abschnitten 31b, 31c, 32b, 32c,
die zueinander benachbart sind, einzuführen, die sich von den Segmentlöchern 111, 112, 121, 122 aus
erstrecken. Der Rand oder Kante des Zahnabschnitts 211b ist
konisch gestaltet, so daß er
in einfacher Weise zwischen die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c eingeführt werden
kann.
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Die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c werden
zwischen der innenseitigen Fläche 211d von einem
Zahnabschnitt 211b und der Außenseitenfläche 211e des benachbarten
Zahnabschnitts 211b gehalten. Da die Segmente 3 um
eine Länge
in der axialen Richtung gestoßen
werden bevor sie durch die Zahnteile 211 gehalten werden,
können
die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
Segmente 3 an Abschnitten gehalten werden, die um die gleiche Länge niedriger
sind als die oberen Enden derselben.
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Der Extrudierer 222 kann
sich nach oben und nach unten mit Hilfe des Antriebsmechanismus
bewegen. Die innenseitige Fläche
des innenseitigen Halters 221 steht in Kontakt mit der
konischen Fläche des
Extrudierers 222. Daher werden die Halterteile 221 in
radialer Richtung nach außen
aufgrund der nach unten verlaufenden Bewegung des Extrudierers 222 bewegt,
es wird die außenseitige
Fläche 221a des
innenseitigen Halters 221 in Kontakt mit dem innersten
geraden Abschnitt 32b der vier Segmente 3 gebracht,
die in radialer Richtung ausgerichtet sind, wodurch die geraden
Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c radial
nach außen
gestoßen
werden.
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Andererseits greift eine außenseitige
Haltefläche 211c des
Zahnabschnitts 211b an den äußersten geradlinigen Abschnitt 32c der
vier Segmente 3 an, wenn die Zahnteile 211 sich
nach innen bewegen, wodurch die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c radial
nach innen gestoßen
werden. Es werden daher die ausgerichteten vier Segmente 3 durch die
außenseitige
Fläche 221a des
innenseitigen Halters 221 und durch die außenseitige
Haltefläche 211c des
außenseitigen
Halters 21 in der radialen Richtung gehalten.
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Der außenseitige Halter 21 und
der innenseitige Halter 22 halten die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c und
bewegen sich aufwärts,
um die Segmente 3 aus dem Verdrehwerkzeug 10 herauszuziehen.
Wenn der außenseitige
Halter 21 und der innenseitige Halter 22 nach
oben bewegt werden, werden der innenseitige Halter 22 und
eine Abstützplatte 213 des
außenseitigen
Halters 21 durch den Antriebsmechanismus 214 synchron
miteinander bewegt.
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9 zeigt
eine schematische Ansicht, die einen Schritt gemäß Einführung der Segmente in die Schlitze
des Statorkernes 1 vom Rand derselben aus veranschaulicht; 10 ist eine schematische
Ansicht, die einen Schritt veranschaulicht gemäß Entfernen des außenseitigen
Halters und des innenseitigen Halters von den Segmenten; und 11 zeigt eine schematische
Ansicht, die einen Schritt gemäß Herstellung
einer Preßverbindung
oder eines Preßsitzes
der Segmente in den Schlitzen wiedergibt.
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Wie in 9 gezeigt
ist, ist der Statorkem 1 mit Isolatoren 4 ausgerüstet und
ist in ein Zusammenbauwerkzeug 20 eingesetzt. Der Statorkern 1 wird
so positioniert, daß jeder
der Schlitze so angeordnet wird, daß er einem entsprechenden einen
der Segmente
3 gegenüberliegt,
die durch den Außenseitenhalter 21 und
den Innenseitenhalter 22 gehalten werden. Der Außenseitenhalter 21 und
der Innenseitenhalter 22 werden von einem Abschnitt über dem
Statorkern 1 aus abgesenkt, um die Segmente 3 in
die Schlitze 2 von den Randabschnitten 31d, 31e, 32d, 32e derselben
einzuführen.
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Bei diesem Schritt halten der Außenseitenhalter 21 und
der Innenseitenhalter 22 die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
Segmente 3 an dem unteren Abschnitt entlang der Länge, der
durch die Segment-Stoßvorrichtung 17 angehoben
wurde. Da die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c an
der Position nahe den Randabschnitten 31d, 31e, 32d, 32e gehalten
werden, kann eine hohe Genauigkeit sichergestellt werden und zwar
verglichen mit der Vorrichtung zum Haltern von lediglich den Windungs- oder
Umlenkabschnitten 31a, 32a. Mit anderen Worten
bilden die Halter 21, 22 nicht nur Halter zum
Halten der Vielzahl der Segmente für die Durchführung einer
Bewegung, sondern bilden auch Führungen zum
Führen
der Randabschnitte der Segmente zu den Öffnungen der Schlitze 2 hin.
Bei der vorangegangenen Beschreibung der vorliegenden Erfindung besitzen
der äußerste gerade
Abschnitt 32c und der innerste 32b der vier Segmente 3,
die in einer radialen Linie angeordnet sind, eine konisch gestaltete oder
sich verjüngende
Fläche.
Daher können
die vier Segmente 3 glatt in die Schlitze 2 eingeschoben
werden.
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Wenn die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
Segmente 3 in die Schlitze 2 eingeschoben werden,
werden beide Umfangsseiten der Umkehrabschnitte 31a, 32a durch
die Vorsprünge 16a des Segmentpressers 16 abgestützt. Daher
kann verhindert werden, daß die
Segmente 3 sich in der Umfangsrichtung verschieben, so
daß die
Positionierungsgenauigkeit verbessert werden kann.
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Wie in 10 gezeigt
ist, werden, nachdem die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
Segmente 3 in die Schlitze 2 eingeführt worden
sind, die Außenseitenhalter 21 nach
außen
bewegt und die innenseitigen Halter 22 werden nach oben
bewegt, um die Segmente 3 zu befreien. Wie in 11 gezeigt ist, wird eine
Segmentpreßeinheit 23 abgesenkt,
so daß der
Segmentpresser 16 die Umlenkabschnitte 31a, 32a der
Segmente
3 nach unten preßt. Es werden somit die Segmente 3 gemäß einem
Preßsitz
in den Schlitzen 2 verankert, um Wicklungsenden mit einer
vorgeschriebenen Höhe
zu bilden.
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Wenn die Segmente 3 gemäß einer
Preßverbindung
oder eines Preßsitzes
in die Schlitze 2 eingepaßt wurden, werden die Umlenkabschnitte 32a der
großen
Segmente 32 durch den Segmentpresser 16 nach unten
gepreßt.
Die Vorsprünge 16a,
die sich vom Boden des Segmentpressers 16 nach unten hin erstrecken,
halten die mittleren Abschnitte der Umkehrabschnitte 31a, 32a,
um die umfangsmäßige Verschiebung
der Segmente 3 zu beschränken. Somit verhindern die
Vorsprünge 16a,
daß die
Segmente 3 mit den Innenwänden der Schlitze 2 kollidieren und
beschädigt
werden.
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Die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
vier radial ausgerichteten Segmente 3 werden in die Schlitze 2 eingeführt, so
daß vier
Segmente in dem Schlitz ausgerichtet werden können, wie in 12 gezeigt ist.
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Nachdem die Segmente 3 in
all den Schlitzen 2 angeordnet worden sind, werden die
geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
Segmente 3, die sich aus den Schlitzen 2 heraus
erstrecken, abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen verdreht
und zwar in jeder Schicht und zwar jeweils um einen Winkel von T/2
(d. h. um ein 1½ Schlitzteilungen)
und zwar mit Hilfe eines Randverdrehwerkzeugs (nicht gezeigt). Mit
anderen Worten werden die Segmente 3 in der ersten und
der dritten Schicht von der innersten Schicht um T/2 verdreht und
zwar in einer Umfangsrichtung, und die Segmente 3 der zweiten
und vierten Schicht werden um T/2 in der anderen Umfangsrichtung
verdreht oder gedreht. Die Verdrehungsrichtung ist für jede Schicht
die gleiche und zwar um den Statorkem 1 herum und die Segmente in
der gleichen Schicht sind in der gleichen Richtung geneigt.
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Nachdem die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c von
jedem der Segmente 3 in der Umfangsrichtung verdreht wurde,
werden Isolierfilme, welche die Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e der
Segmente 3 bedecken, abgeschält, nachdem der Statorkern mit
den verdrehten Segmenten abgenommen worden ist, wobei die Randabschnitte 31d,
31e, 32d, 32e derselben
in eine starke alkalische Lösung
eingetaucht werden. Danach werden die Randabschnitte 32d in
der ersten Schicht von der innersten Seite und die Randabschnitte 31d in
der zweiten Schicht elektrisch miteinander verbunden, und die Abschnitte 31e in
der dritten Schicht und die Randabschnitte 32e in der vierten
Schicht werden durch Schweißen
verbunden wie beispielsweise durch TIG-Schweißen, Hartlöten, Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Laserstrahlschweißen. Somit
wird eine Dreiphasen-Statorwicklung hergestellt, wie in 13 gezeigt ist.
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Das Verfahren zur Herstellung eines
Stators unter Verwendung des oben beschriebenen Gerätes wird
unter Hinweis auf ein Flußdiagramm
beschrieben, welches in 14 gezeigt
ist.
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Das Verfahren enthält die Schritte
gemäß Herstellung
einer Vielzahl von Segmenten 31, 32, Verdrehen
der Umlenkabschnitte 31a, 32a, Herausziehen der
verdrehten Segmente 3, Festhalten des Statorkerns 4 mit
den Isolatoren in den Schlitzen 2, Einführen der Segmente in die Schlitze 2 des
Statorkernes 1, Verdrehen der Randabschnitte und Verschweißen der
Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e. Der
Schritt gemäß dem Abschälen des
Films kann vor dem Schritt der Durchführung einer Schweißung oder
bei dem Schritt der Herstellung der Segmente enthalten sein.
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Wenn die Umlenkabschnitte 31a, 32a verdreht
werden, hält
der Vorsprung 16a die Umlenkabschnitte 31a, 32a teilweise,
um die Umfangsbewegung derselben einzuschränken. Dies verhindert eine
Zunahme in der Höhe
und in der Länge
des Wicklungsenden der Umlenk- bzw. Windungsabschnitte 31a, 32a.
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Wenn die Segmente 3 in die
Schlitze 2 eingeführt
werden, werden nicht die Umlenkabschnitte 31a, 32a,
sondern die geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c festgehalten.
Das heißt,
die Segmente 3 werden nahe den Randabschnitten 31d, 31e, 32d, 32e der
Segmente 3, die in die Schlitze 2 einzuführen sind,
gehalten. Daher können
die Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e exakt
positioniert werden und zwar verglichen mit denjenigen, die an den
Umlenkabschnitten desselben abgestützt werden. Als ein Ergebnis
kann verhindert werden, daß die
Segmente 3 beschädigt
werden, wenn die Segmente 3 in die Schlitze 2 eingeführt werden
und ansonsten mit den Innenwänden
der Schlitze 2 kollidieren würden. Selbst wenn die Zahl
der Schlitze erhöht
wird, können
die Segmente 3 exakt positioniert werden.
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Die Zahnteile 211 und der
Außenseitenhalter 21 halten
die Segmente 3 in der Umfangsrichtung, wodurch verhindert
wird, daß die
Segmente mit den Umfangswänden
der Schlitze 2 kollidieren. Die Außenseitenfläche 221a des innenseitigen
Halters 221 und die außenseitige
Haltefläche 211c des
außenseitigen
Halters 21 halten die Segmente 3 in der radialen
Richtung, wodurch verhindert wird, daß die Segmente 3 mit
den radialen Wänden
der Schlitze 2 kollidieren.
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Die Vorsprünge 16a halten die
Mitte der Umlenkabschnitte 31a, 32a zwischen den
Umfangsseiten derselben, um die umfangsmäßige Bewegung der Segmente 3 zu
beschränken
oder zu verhindern, wenn die Segmente 3 gemäß einem
Preßsitz
in die Schlitze 2 eingepaßt werden. Der Vorsprung 16a schränkt die
Segmente 3 darin ein, sich umfangsmäßig zu verschieben, um zu verhindern,
daß die
Segmente 3 mit den Umfangswänden der Schlitze 2 kollidieren,
wenn die Segmente 3 in die Schlitze 2 eingeführt werden.
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Es werden eine Vielzahl von Segmenten 3 zur
gleichen Zeit gemäß den folgenden
Schritten verarbeitet: Verdrehen von Umlenkabschnitten; Herausziehen
der verdrehten Segmente 3; Einführen der Segmente in die Schlitze 2 des
Statorkernes 1; Verdrehen der Rand- oder Kantenabschnitte;
und Abschälen
der Isolierbeschichtung. Als ein Ergebnis kann die Zahl der Herstellungsschritte
und können die
Kosten reduziert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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15 veranschaulicht
einen Schritt gemäß der Herstellung
eines Preßsitzes
der Segmente in den Schlitzen unter Verwendung eines Stator-Herstellungsgerätes gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Das Verfahren gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist nahezu das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform, ausgenommen einem
Schritt gemäß Herstellung
eines Preßsitzes
der Segmente in den Schlitzen.
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Bei der zweiten Ausführungsform
besitzt das Zusammenbauwerkzeug 20 einen Axial-Halter 24 der
Segmente. Der Axial-Halter 24 ist auf der Seite des Statorkernes
gegenüber
der Seite desselben angeordnet, von welcher die Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e der
Segmente 3 aus eingeschoben werden, um die Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e der
Segmente 3 festzuhalten.
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Bei dem Schritt gemäß der Herstellung
eines Preßsitzes
werden die Segmente 3 durch den Presser eingepreßt, während die
Segmente an den Randabschnitten 31d, 31e, 32d, 32e durch
den Axial-Halter 24 gehalten werden.
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Die Segmente 3 werden gemäß einem
Preßsitz
in die Schlitze 2 eingepaßt, während die Segmente an beiden
Randabschnitten 31d, 31e, 32d, 32e und
die Umlenkabschnitte 31a, 32a abgestützt oder
gehaltert werden. Die Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e werden
festgehalten, um die Segmente 3 in die Schlitze 2 glatt
in der radialen Richtung einzuschieben. Es kann daher eine Beschädigung oder Zerstörung der
Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e, die
durch die Schlitze 2 verursacht wird, reduziert werden.
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(Andere Ausführungsform)
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Der Querschnitt des Leiters kann
kreisförmig ausgebildet
sein. Wenn jedes der Segmente einen kreisförmigen Querschnitt besitzt,
werden die Segmenthalter 111, 112, 121, 122 des
Verdrehwerkzeugs 10 für
die Umlenkabschnitte kreisförmig
ausgeführt.
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Die Halter zum Bewegen der Vielzahl
der Segmente 3 können
getrennt von den Führungen
für die
Randabschnitte 31d, 31e, 32d, 32e der
geraden Abschnitte 31b, 31c, 32b, 32c der
Vielzahl der Segmente 3 in den Öffnungen der Schlitze 2 ausgebildet sein.
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Beispielsweise können zwei Halter in der axialen
Richtung vorgesehen sein, so daß der
obere Halter als ein Segmenthalter verwendet werden kann, und der
untere Halter als eine Segmentführung verwendet
werden kann anstelle des einheitlichen Halters 21 gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Die Segmente 3 können in
einer einzelnen umfangsmäßigen Schicht
anstatt in Vielfachschichten angeordnet sein. Bei dieser Anordnung
sind die Halter 21, 22, die bei den oben erläuterten
Ausführungsformen
beschrieben sind, bei der Bewegung der Vielzahl der Segmente und
beim Einschieben derselben in exakter Weise in den Statorkern 1 hinein,
effizient.
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Industrielles
Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wechselstromgenerators
für ein
Fahrzeug wie beispielsweise ein Passagierfahrzeug, ein Lastfahrzeug
oder ähnlichem.
Das Verfahren und Gerät
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung sind in Verbindung mit einem leistungsstarken Fahrzeug-Wechselstromgenerator
nützlich.