DE69911508T2

DE69911508T2 - Stator eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69911508T2
Application number: DE69911508T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kariya-city Aichi-pref. Ishida; c/o Denso Corporation Shinichi Matsubara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2019-06-19
Also published as: US6242836B1; JP2000014068A; EP0967709A1; DE69911508D1; JP3899685B2; EP0967709B1

Description

Verfahren zur Herstellung desselben
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß den Ansprüchen 9 und 10.
Aus PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 008, Nr. 256 (E-280), 22. November 1984 (1984-11-22) & JP 59 129548 A (NIPPON DENSO KK), 25. Juli 1984 (1984-07-25) ist ein Anker für eine elektrische Rotationsmaschine bekannt. Um ein Kurzschlußproblem zwischen einer Wicklung und einem Kern zu verhindern, ist ein isolierendes Papier zwischen der Innenwand eines Schlitzes und den Wicklungssegmenten, die in einen Schlitz eingeführt sind, vorgesehen. Das Isolierpapier ist in dem Schlitz so angeordnet und in diesen so eingeführt, daß es zur Achse des Schlitzes hin geneigt ist, der an dem äußeren Umfang eines kreisförmigen Kernes ausgebildet ist und zwar bei einem Loch ähnlich einer C-Gestalt entsprechend dem Querschnitt des Loches. In dem Isolierpapier sind wellenförmig gewickelte obere und untere Schicht-Wicklungen enthalten, die aus flachen Ankerwicklungen gebildet sind. Da die Gesamtheit des Papiers in der longitudinalen Richtung des Schlitzes geneigt ist, sind ein weiter oder breiter Teil und ein schmaler Teil an der Seitenphase des Papiers an der Lochseite ausgebildet. Auf diese Weise kann ein Kurzschlußproblem zwischen den Wicklungen und dem Kern verhindert werden.
Aus der FR-A-2 594 271 ist eine Isolatorkonstruktion für zwei Leiterabschnitte bekannt, die in den Schlitz eines Rotors eingeführt sind. Diese bekannte Isolatorkonstruktion umfaßt ein Isolationsblatt, welches um jedes Leitersegment herumgewickelt ist, so daß sich überlappende Abschnitte des Isolationsblattes gebildet sind.
Eine Isolierkonstruktion zwischen einem Statorkern und einer Statorwicklung eines Stators eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug ist in der JP-A-8-80001 offenbart, in welcher Isolierfilmblätter zwischen den Schlitzwänden und der Statorwicklung angeordnet sind. Jeder Schlitz besitzt eine Öffnung, die an dem inneren Umfang des Statorkernes ausgebildet ist und die durch ein getrenntes gemäß einem Preßsitz eingebrachtes keilförmiges Teil verschlossen ist, um im Schlitz vorhandene Abschnitte der Statorwicklung innerhalb des Schlitzes zurückzuhalten.
Da das Isolierfilmteil und das mit Preßsitz eingebrachte Isolierteil in solch einem Statorkern getrennt sind, werden zwangsläufig kleine Spalte zwischen den zwei Teilen gebildet. Wenn sich ein Rotor innerhalb des Stators dreht, steigt der Druck nahe den Schlitz-Öffnungen an. Als ein Ergebnis kann Schnee gemischt mit Salz oder auch Salzwasser in die Schlitze durch die schmalen Spalte eindringen, und zwar durch die Kühlluft, die auf die Statorwicklung aufgeblasen wird. Dies verursacht eine Elektrolyse an den in dem Schlitz befindlichen Abschnitten der Statorwicklung, wodurch ein Isolationsfehler der Statorwicklung resultieren kann.
Auf der anderen Seite wurde der Raumfaktor der im Schlitz befindlichen Abschnitte der Statorwicklung erhöht, um der kürzlichen Anforderung nach einer erhöhten Ausgangsleistung des Fahrzeug-Wechselstromgenerators Rechnung zu tragen. Das getrennt vorgesehene keilförmige Teil wurde zu einem Hindernis in Verbindung mit der Vergrößerung des Raumfaktors.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stator eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug zu schaffen, der eine verbesserte Isolationskonstruktion aufweist, die zwischen der Statorwicklung und dem Statorkern ausgebildet ist, und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Stators anzugeben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Stator für einen Wechselstromgenerator eines Fahrzeugs wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stators ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die oben genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 9 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus dem Anspruch 10.
Bei einem Stator eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt jeder Schlitz-Isolator einen Verschließabschnitt, der die Öffnung des Schlitzes verschließt. Daher können die elektrischen Leiter innerhalb der Schlitze ohne zusätzliche Festhalteteile gehalten werden. Zusätzlich kann der Verschließabschnitt Salzwasser oder einen anderen Elektrolyten in einfacher Weise fernhalten.
Als ein Ergebnis bleibt die Isolationsbeschichtung der Statorwicklung frei von einer Beschädigung, die ansonsten durch einige der Keil-Teile hervorgerufen wird, die in die Schlitze in Form eines Preßsitzes eingebracht sind.
Jeder der Isolatoren kann eine Rolle aus einem rechteckförmigen Blatt sein, bei dem sich gegenüberliegende Seiten einander überlappen, um in den Innenumfang des Schlitzes hineinzupassen. Die Isolatoren können rohrförmig ausgebildet sein.
Bei einem Verfahren zur Herstellung des Stators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Bündel der im Schlitz gelegenen Abschnitte durch ein Isolationsblatt umschlossen. Es werden dann die Bündel der im Schlitz befindlichen Abschnitte in all die Schlitze eingeführt und die sich von den Bündeln aus erstreckenden Verbindungsabschnitte werden miteinander verbunden, um die Statorwicklung zu bilden.
Jeder der Isolatoren kann in einen der Schlitze eingeführt werden und ist gemäß einem angepaßten Sitz an der gesamten Umfangsfläche des Schlitzes angeordnet, um die Öffnung des Schlitzes zu verschließen, bevor die Leiter in dem Schlitz von einem axialen Ende des Statorkernes aus eingeführt werden.
Somit kann der Stator eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einfach hergestellt werden.
Andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung als auch Funktionen der damit in Beziehung stehenden Teile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug mit einem Stator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine teilweise Querschnittsansicht des Stators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 ein perspektivisches schematisches Diagramm eines Segments, welches in einem Statorkern eingeschoben wird, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein perspektivisches Diagramm, welches das Segment gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, welches in einen Schlitz eingeführt ist; und
S eine Teil-Querschnittsansicht eines Stators gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Ein Stator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Hinweis auf die 1 bis 4 beschrieben. Der Fahrzeug-Wechselstromgenerator 1 enthält einen Stator 2, einen Rotor 3, ein Frontgehäuse 4a und ein rückwärtiges Gehäuse 4b und einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetz-Gleichrichter 5. Das Frontgehäuse und rückwärtige Gehäuse 4a und 4b haltern den Stator 2 und den Rotor dazwischen und zwar mit Hilfe einer Vielzahl von Schrauben 4c.
Der Rotor 3 besitzt eine Welle 6, einen Polkern 7, eine Feldwicklung 8, Schleifringe 9, 10 und einen Mischströmungsventilator 11 und einen Zentrifugal-Ventilator oder Lüfter 12. Die Welle 6 ist an einer Riemenscheibe 20 fixiert, die durch eine Maschine (nicht gezeigt) angetrieben wird, welcher in einem Fahrzeug montiert ist.
Der Polkern 7 besitzt ein Paar von Polkernteilen, von denen jedes Nabenabschnitte 71, Scheibenabschnitte 72 und sechs Klauenpolteile 73 enthält.
Das Frontgehäuse 4a und das rückwärtige Gehäuse 4b besitzen jeweils Lufteinlässe 41 an den axialen Enden derselben und auch Luftauslässe 42 an dem äußeren Umfang derselben um die Wicklungenenden 31a, 31b herum.
Der Stator 2 besitzt einen ringförmigen Statorkern 32 und eine Dreiphasen-Wechselstrom-Statorwicklung.
Der Statorkern 32 besteht aus einem Laminat von dünnen Stahlblechen mit 36 seitenparallelen Schlitzen 30, die an dem inneren Umfang derselben ausgebildet sind, mit einer Vielzahl an Jochabschnitten 32a und einer Vielzahl an Zahnkanten oder Zahnrändern 32b.
Wie in 2 gezeigt ist, nimmt jeder Schlitz 30 eine Vielzahl von Leitersegmenten auf, die gegenüber dem Statorkern 32 durch Isolatoren 34 isoliert sind.
Die Statorwicklung besteht aus einer Vielzahl von U-gestalteten Leitersegmenten 33, die aus einem runden Kupferdraht gebildet sind, die in einem vorgeschriebenen Muster verbunden sind. Wie in 3 gezeigt ist, besitzt jedes Leitersegment 33 einen durchgehenden U-gestalteten Kreuzungsabschnitt 33b, ein Paar von Schlitzabschnitten 33a und ein Paar von Verbindungsabschnitten 33c. Der U-gestaltete Abschnitt 33b ist an einem axialen Ende des Statorkernes 32 angeordnet und verbindet durchgehend einen im Schlitz gelegenen Abschnitt 33a des Paares, der in einem Schlitz 30 angeordnet ist, mit dem anderen im Schlitz gelegenen Abschnitt 33a, der in dem anderen Schlitz 30 gelegen ist. Jeder Verbindungsabschnitt 33c des Paares der Verbindungsabschnitte erstreckt sich von einem der oben genannten im Schlitz befindlichen Abschnitt 33a aus und ist an dem anderen axialen Ende des Statorkernes 32 gelegen, um jeweils mit dem anderen Verbindungsabschnitt des anderen Segments 33 verschweißt zu werden, welches sich von einem verschiedenen einen der Schlitze 30 aus erstreckt.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Isolator 34 aus einem allgemein rechteckförmigen Isolierblatt hergestellt, welches sich axial erstreckende Seiten besitzt, die sich einander überlappen und zwar an dem Uberlappungsabschnitt 34a, um einen sich axial erstreckenden Zylinder zu formen. Die Isolatoren 34 werden von einem axialen Ende des Statorkernes 32 in die Schlitze 30 eingeschoben, wobei die sich überlappenden Abschnitte 34a an der radial äußeren Wand der Schlitze 30 zu liegen kommen, so daß die Schlitzöffnungen 35 jeweils durch die Verschlußabschnitte 34b verschlossen werden. Die Überlappungsabschnitte 34a können irgendwo anders als in den Schlitzöffnungen 35 angeordnet sein, um die gleiche Wirkung wie sie oben erläutert ist, zu erzielen.
Danach werden die Segmente 33 in die Schlitze 30 von einem Ende des Statorkernes 32 aus eingeführt, so daß zwei im Schlitz vorhandene Abschnitte 33a jeweils in zwei Schlitze 30 eingeführt werden, die gemäß einer vorgeschriebenen Polteilung voneinander beabstandet sind.
Dann werden die Verbindungsabschnitte 33c in entgegengesetzter Richtung in der Umfangsrichtung gebogen, wie dies durch unterbrochene Linien in 3 gezeigt ist, und werden verbunden, um eine Dreiphasen-Wechselstromwicklung zu bilden.
Es werden somit die Schlitzöffnungen 35 ohne Bildung von Spalten verschlossen und die Segmente 33 werden innerhalb der Schlitze 30 zurückgehalten, ohne dabei irgendwelche spezifischen Festhalteteile verwenden zu müssen. Da es nicht erforderlich ist, getrennte keilförmige Teile in die Schlitze 30 gemäß einem Preßsitz einzubringen, kann irgendeine Beschädigung der Segmente 33 wie beispielsweise ein Zerkratzen oder Probleme beim Einschieben solcher Teile vermieden werden. Darüber hinaus kann auch der Raumfaktor der Leitersegmente 33 in den Schlitzen vergrößert werden.
Die Segmente 33 und die Isolatoren 34 können in einfacher Weise in die Schlitze 30 von dem gleichen axialen Ende des Statorkernes 32 aus eingeführt werden und zwar aneinanderhängend oder auch getrennt. Es ist daher möglich, die Segmente 33 in die Schlitze 30 in der richtigen Reihenfolge einzubringen, um den Raumfaktor zu erhöhen, was zu einer Reduzierung im Widerstand der Statorwicklung führt und auch zu einer hohen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators führt.
Wie in 5 gezeigt ist, kann das U-gestaltete Segment 33 aus einem Leiterdraht mit einer rechteckförmigen Gestalt im Querschnitt hergestellt werden, welches an den Schlitz 30 angepaßt ist. Die Uberlappungsabschnitte 34a werden in bevorzugter Weise auf der radialen Linie positioniert, mit der die Segmente 33 ausgerichtet sind, wie dies in 2 gezeigt ist, da der Überlappungsabschnitt 33a sicher nach unten gedrückt wird und zwar durch die ausgerichteten Segmente 33.
Die Größe und die Gestalt der rohrförmigen Isolatoren 34 und der rechteckförmigen Segmente entsprechen denjenigen des Schlitzes 30, wodurch unnötige Spalte reduziert werden.
Da die Segmente 33 durch Reibungskraft über die Isolatoren 34 festgehalten werden, kann auch der Vibrationswiderstand verbessert werden.
Die Isolatoren 34 können in die Schlitze 30 von den Schlitzöffnungen 35 her eingeführt werden und zwar anstelle einer Einführung vom axialen Ende des Statorkernes her. Die Segmente 33 zusammen mit den Isolatoren 34 können also von den Schlitzöffnungen 35 her eingeschoben werden.
Eine Vielzahl der im Schlitz vorhandenen Abschnitte 33a können durch ein Isolatorblatt 34 umwickelt sein oder können bereits im voraus in den rohrförmigen Isolator 34 eingeschoben sein. Die Statorwicklung kann auch mit Hilfe eines durchgehenden Drahtes in einer gut bekannten Weise ausgebildet sein. In diesem Fall sind eine vorgeschriebene Anzahl von Windungen im voraus ausgebildet und werden durch die Blattisolatoren 34 umwickelt. Danach werden sie in die Schlitze 30 von den Schlitzöffnungen 35 her eingeführt. Die Isolatoren 34 werden gedreht, so daß die Überlappungsabschnitte 34a an dem radialen Außenabschnitt der Schlitze 30 angeordnet werden können.

Claims

Stator eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug mit: einem Statorkern (32) mit einer Vielzahl von seitenparallelen Schlitzen (30) mit einer Öffnung, einer Statorwicklung, die in den Schlitzen (30) angeordnet ist, und wobei jeder der Vielzahl der Schlitze (30) einen Isolator (34) enthält, der die Statorwicklung gegenüber dem Statorkern (32) isoliert, wobei jeder der Isolatoren (34) einen Außenumfang hat, der dicht an einen der Vielzahl der Schlitze (30) anliegend angepaßt ist, und wobei jeder der Isolatoren (34) aus einer Rolle aus einem rechteckförmigen Blatt geformt ist, welches einen Überlappungsabschnitt aufweist, der sich entlang der Statorwicklung erstreckt; dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsabschnitt (34a) an einer Wand des seitenparallelen Schlitzes (30) angeordnet ist, so daß dieser durch die Statorwicklung nach unten gedrückt wird.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsabschnitt an einem begrenzten Bereich des äußeren Umfangs angeordnet ist und eng in einen der Vielzahl der Schlitze eingepaßt ist.
Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Uberlappungsabschnitt auf der gleichen radialen Linie angeordnet ist, auf der die Segmente (33) ausgerichtet sind und zwar in einem der Vielzahl der Schlitze gegenüber der Offnung.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Isolatoren (34) aus einer Rolle aus einem rechteckförmigen Blatt besteht mit sich gegenüberliegenden Seiten (34a), die sich einander überlappen, so daß dieses Blatt in den inneren Umfang des Schlitzes (30) eingepaßt ist, und daß ein Verschlußabschnitt (34b) an einem Abschnitt ausgebildet ist, der ein anderer ist als die sich überlappenden gegenüberliegenden Seiten (34a).
Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Seiten (34a) an einer radialen Außenseite des Schlitzes (30) angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (34) aus einem rohrförmigen Teil besteht.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der elektrischen Leiter (33) miteinander zur Bildung einer Statorwicklung verbunden sind.
Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schlitz vorhandenen Abschnitte (33a) Querschnitte aufweisen, die in die Schlitze (30) eingepaßt bzw. an diese angepaßt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Stators nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bündel von im Schlitz befindlichen Abschnitten (33a) durch jeden der Isolatoren (34) umschlossen wird, jeder der Isolatoren (34) in einem der Schlitze (30) zusammen mit dem Bündel der im Schlitz angeordneten Abschnitte (34) eingeschoben wird, und Verbindungsabschnitte (33c), die sich von dem Bündel der im Schlitz angeordneten Abschnitte (33a) aus erstrecken, zur Bildung der Statorwicklung miteinander verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Stators nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Isolatoren (34) in einen der Schlitze (30) eingeschoben wird und dicht anliegend an der inneren Umfangsfläche der Schlitze angeordnet wird und die Öffnungen (35) der Schlitze (30) verschließt, die Leiter (33) in die Schlitze (30) von einem axialen Ende des Statorkernes (32) aus eingeführt werden, und die Verbindungsabschnitte (33c), die sich von den im Schlitz befindlichen Abschnitten (33a) aus erstrecken, miteinander zur Bildung der Statorwicklung verbunden werden.