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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen eines Wechselstromgeneratorstators für ein Fahrzeug,
wie einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen.
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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 der gleichen
Richtung in Schlitze eines Statorkerns eingeführt 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
bei dieser Konstruktion sehr regulär angeordnet werden können, können deren
Schlitz-Füllfaktor
und Ausgangsleistung erhöht
werden.
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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 werden geradlinige Abschnitte 301b, 302b, 303b in
Verdrehwerkzeuge 311, 312 eingeführt, die
relativ zu dem ringförmigen
Halter 310 verdreht oder gedreht werden, und zwar in Richtungen,
die um einen Winkel von T/2 (wobei T ein Polteilungswinkel ist) entgegengesetzt
zueinander verlaufen. 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 Wicklungsenden, die gebildet werden, ohne den ringförmigen Halter 310 zu
verwenden. Das heißt,
die Drahtlänge
nimmt zu.
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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
werden.
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Bei
diesem Verfahren werden die Segmente 301, 302, 303 lediglich
an den Windungsabschnitten 301a, 302a, 303a gehalten,
die an dem Ende des Statorkerns angeordnet sind, und zwar gegenüber dem
Ende, an welchem die Segmente 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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GB-A-644761
offenbart eine Vorrichtung zum Herstellen eines Ankers für dynamoelektrische Maschinen,
welcher die Merkmale der Präambel
von Anspruch 1 umfaßt.
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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.
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Um
die genannten Ziele zu erreichen, wird eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen
des Anspruches 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch
12 bereitgestellt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 bzw. 13 bis 15
definiert.
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4. Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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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 des Herausnehmens 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 des Einführens von
Rand- oder Kantenabschnitten der Segmente in die Schlitze veranschaulicht;
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10 ist
eine schematische Ansicht, die einen Schritt des Rückbewegens
der Leitersegmente aus einem Außenseitenhalter
und einem Innenseitenhalter veranschaulicht;
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11 zeigt
eine schematische Ansicht, die einen Schritt des Einführens 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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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden detailliert mit Bezug auf die beigefügten Figuren
beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wechselstromgeneratorstators
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 Statorkerns, 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
Segmente" bezeichnet)
werden jeweils in eine Vielzahl von Schlitzen 2 eingeschoben,
die an einem zylinderförmigen
Statorkern in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und die Rand-
bzw. Kantenabschnitte 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 darin 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 Umfangsrich tung 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 gedrückt.
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
Statorkerns 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
Verdrehteil 11 und 12 angeordnet. Wenn die Segment-Stoßvorrichtung 17 angehoben
wird, werden die Rand abschnitte 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
Außenseiterhalter 21 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 Statorkerns 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 einen Antriebsmechanismus 215 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 Statorkerns 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 Statorkern 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 der
Segmente 3 gegenüberliegt,
die durch den Außenseitenhalter 21 und
den Innenseitenhalter 22 gehalten werden. Der Außenseiterhalter 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 Außenseiterhalter 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 1/2 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 Statorkern 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
Statorkerns 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
Statorkerns 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 Statorkerns
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
gehalten 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.
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 ähnliches. Das Verfahren und
Gerät gemäß der Ausführungsform
der Erfindung sind in Verbindung mit einem leistungsstarken Fahrzeug-Wechselstromgenerator
nützlich.
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Weitere Aspekte
der Erfindung
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Da
die Führung
die geraden Abschnitte der Leitersegmente (3, 31, 32),
die in die Schlitze (2) eingeführt werden, führt, kann
die Positionierungsgenauigkeit im Vergleich zu einem Verfahren,
bei dem nur ein Ende der Windungsabschnitte gehalten wird, verbessert
werden. Infolgedessen wird verhindert, daß die Leitersegmente (3, 31, 32)
durch eine Kollision mit den Schlitz-Innenwänden beschädigt werden. Die Führung des
Leiterhalters (21, 22) ist ein Element, das gerade
Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c) der
Leitersegmente (3, 31, 32) in die vorgeschriebenen
Positionen lenkt. Die Führung
kann in einen Leiterhalter integriert sein, der die geraden Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c)
der Leitersegmente (3, 31, 32) hält und bewegt,
oder in ein Führungselement,
das die Leitersegmente (3, 31, 32) in
einem Einfügeschritt lenkt.
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Um
die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern, führt der Leiterhalter (21, 22)
die geraden Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c)
vorzugsweise an Abschnitten, die einem Ende des Statorkerns (1)
nahe sind.
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Da
die Umfangsführung
die Umfangsbewegung der Leitersegmente (3, 31, 32)
beschränkt,
wird verhindert, daß die
Leitersegmente 83, 31, 32) mit den Innenwänden der
Schlitze (2) kollidieren.
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Der
Leiterhalter (21, 22) umfaßt eine radiale Führung (211c, 221),
die gegenüberliegende
Seiten der geraden Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c)
in radialer Richtung des Statorkerns (1) führt.
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Da
die Führung
die radiale Bewegung der Leitersegmente (3, 31, 32)
begrenzt, kann verhindert werden, daß die Leitersegmente (3, 31, 32)
mit den radialen Innenwänden
der Nuten (2) kollidieren.
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Die
Umfangsführung
(211d, 211e) und die radialen Führungen
(211c, 221) bewegen sich in radialer Richtung
des Statorkerns (1).
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Der
Leiterhalter (21, 22) hält die Vielzahl von Leitersegmenten
(3, 31, 32) gleichzeitig.
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Die
Umfangsrichtungs-Führungsabschnitte (211d, 211e)
und die Radialrichtungs-Führungsabschnitte
(211a, 221c) können
in Radialrichtung bewegt werden.
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Da
eine Vielzahl von Leitersegmenten (3, 31, 32)
gleichzeitig gehalten und eingefügt
werden, kann die Fertigungseffizienz verbessert werden.
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Ein
Presser (16) kann zugefügt
werden, um die Leitersegmente (3, 31, 32)
in Axialrichtung des Statorkerns (1) in den Statorkern
(1) einzupressen.
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Daher
sind die Leitersegmente (3, 31, 32) vorzugsweise
U-gestaltet, und der Presser (16) umfaßt Umfangsstützabschnitte
(16a), die verhindern, daß die Windungsabschnitte (31a, 32a)
der Leitersegmente (3, 31, 32) sich in
Umfangsrichtung des Statorkerns (1) bewegen.
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Bei
diesem Aufbau kann, da die Umfangsstützabschnitte (16a)
die Windungsabschnitte (31a, 32a) in der Mitte
zwischen einander gegenüber
liegenden Umfangsseiten einschließen, die Umfangsbewegung der
Leitersegmente (3, 31, 32) beschränkt werden.
Die Umfangsstützabschnitte
(16a) verhindern die Umfangsbewegung der Leitersegmente
(3, 31, 32), so daß die Leitersegmente (3, 31, 32)
am Kollidieren mit den Umfangsinnenwänden der Schlitze (2)
gehindert werden können,
wenn sie in die Schlitze (2) eingeführt werden.
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Der
Umfangshalter (16a) weist einen Vorsprung auf, der an der
Oberfläche
des Pressers (16) angeordnet ist, die in Kontakt mit den
Windungsabschnitten (31a, 32a) der Leitersegmente
(3, 31, 32) steht.
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Ein
Axialhalter (24) ist ferner an einem Ende des Statorkerns
gegenüber
dem Presser (16) angeordnet, um Randabschnitte (31d, 31e, 32d, 32e)
der Leitersegmente (3, 31, 32) in Axialrichtung
zu halten, wenn der Presser (16) die Leitersegmente (3, 31, 32) niederdrückt.
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Wenn
der Presser (16, 23) die Leitersegmente (3, 31, 32)
niederdrückt,
werden sowohl die Windungsabschnitte (31a, 31b)
als auch die Randabschnitte (31d, 31e, 32d, 32e)
aufgehalten. Daher können
die Leitersegmente (3, 31, 32) mit sowohl
den inneren als auch den äußeren Segmenten gleichmäßig in die
Schlitze (2) eingefügt
werden. Daher kann verhindert werden, daß die geraden Abschnitte (31b, 31c, 32b, 32c)
der Leitersegmente (3, 31, 32) in den
Schlitzen (2) beschädigt
werden.
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Da
die Leitersegmente an Abschnitten in die Schlitze geführt werden,
die nahe an den Schlitzen liegen, kann im Vergleich zu Windungsabschnitten, die
nur an den Windungsabschnitten (31a, 32a) gestützt werden,
eine höhere
Positionierungsgenauigkeit erreicht werden. Infolgedessen kann verhindert werden,
daß die
Leitersegmente mit den Innenwänden
der Schlitze kollidieren, wodurch eine Beschädigung vermieden wird.
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Der
Einfügungsschritt
verhindert die Bewegung der Windungsabschnitte (31a, 32a)
der U-gestalteten Leitersegmente (3, 31, 32)
in den Umfangsrichtungen des Statorkerns (1).
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Der
Schritt des Einpressens schließt
einen Schritt der Beschränkung
der Bewegung der Windungsabschnitte (31a, 32a)
in deren Mitte ein.
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Daher
können
die Leitersegmente (3, 31, 32) daran
gehindert werden, sich in Umfangsrichtung zu verschieben, wenn sie
in die Schlitze (2) eingeführt werden, so daß verhindert
werden kann, daß sie
mit den Innenwänden
der Schlitze (2) kollidieren.