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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Stator eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators
gemäß dem Anspruch
1, und ebenso ein Verfahren zur Herstellung solch eines Stators
gemäß dem Anspruch
8.
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Aus der WO 98 40953 A ist ein Wechselstromgenerator
für ein
Fahrzeug bekannt, bei dem die Wärmeabstrahleigenschaften
der Wicklungsendabschnitte eines Stators verbessert sind. Die Wicklungsendabschnitte
sind dicht bei den äußeren Umfangsseiten
von Kühlrippen
angeordnet und die Wicklungsenden an der äußeren Gehäuseseite liegen in Kontakt
mit Rahmen, und zwar über
einen Isolierfilm. In den Wicklungsendabschnitten sind die Wicklungsenden
voneinander getrennt, ausgenommen deren Teilabschnitte, und der
Ventilationswiderstand ist niedriger ausgebildet als derjenige um
die Abschnitte herum. Daher wird mit Hilfe dieser bekannten Konstruktion
eine hohe Wärmeabstrahleigenschaft
erzielt, da Kühlluft
hauptsächlich
durch die Innenseite der Abschnitte hindurch verläuft und
mit nahezu allen Wicklungsenden in den Abschnitten kollidiert.
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Aus der GB-A-2 105 117 ist ein Generator, speziell
ein Dreiphasengenerator, bekannt, der einen ringförmigen Stator
und eine Wicklung aufweist, die in zwei einzelne Schichtwicklungen
unterteilt ist, welche in Schlitze in dem Stator eingeschoben sind,
und wobei sich ein ringförmig
verlaufendes Kühlrohr
zwischen den Wicklungsenden der individuellen Schichtwicklung erstreckt
und mit einem Kühlsystem verbunden
ist. Alternativ kann eine Kühlung
mit Hilfe einer Vielzahl von Rohren bewirkt werden, die zwischen
den Wicklungsenden angeordnet sind und die mit einem Kühlsystem
verbunden sind.
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Das Dokument EP-A-0 251 207 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung einer Diamantwicklung (diamond coil)
für eine
elektrische Rotationsmaschine. Dieses bekannte Herstellungsverfahren
umfaßt
das Biegen eines geradlinigen Leiters in einer ersten Ebene an acht
Punkten, um auf diese Weise Wicklungsenden und Isolierbeschichtung
zu erzeugen, wodurch ein elektrischer Kurzschluß verursacht wird.
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Bei der zuvor beschriebenen Konstruktion kann,
da die radialen Spielräume
zwischen den Leiterteilen klein sind, die Zentrifugalkühlluft,
welche Umfangskühlluft
enthält,
die durch einen inneren Lüfter
erzeugt wird, nicht leicht durch die radialen Spielräume dazwischen
in der Umfangsrichtung hindurch gelangen. Es ist daher schwierig,
den Kühlwirkungsgrad
zu verbessern.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Stator zu schaffen, der die oben erläuterten
Probleme lösen
kann und eine sichere Isolation zwischen den Leiterteilen sicherstellen
kann und auch einen hohen Kühlungswirkungsgrad
sicherstellen kann.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Statorkonstruktion
wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Stators
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
wird die oben genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches
8 gelöst, wobei
verbesserte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
aus den Unteransprüchen
resultieren.
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Gemäß einem Merkmal der vorliegenden
Erfindung werden Spielräume
zwischen den Leiterteilen an den Wicklungsenden der Statorwicklung
ausgebildet.
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Es können daher Kollisionen zwischen
Leiterteilen bei Fahrzeugvibrationen oder ähnlichem reduziert werden.
Demzufolge werden Isolierfilme der Leiterteile durch die Kollisionen
nicht beschädigt. Ferner
kann die Kühlluft
in einfacher Weise durch die radialen Zwischenräume hindurch verlaufen, die
zwischen den Leiterteilen in einer Umfangsrichtung vorgesehen sind,
wodurch auch der Kühlwirkungsgrad verbessert
wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist der Spielraum zwischen den Leiterteilen
an den Wicklungsenden größer als
ein Spielraum zwischen den Leiterteilen in den Schlitzen.
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Da die Leiterteile, die in dem gleichen
Schlitz angeordnet sind, eine Statorwicklung bilden, welche die
gleiche elektrische Phase hat, wird die Erzeugung von elektrischer
Energie nicht durch einen Kurzschluß beeinflußt, und zwar auf Grund eines
Kontaktes zwischen den Leiterteilen in dem gleichen Schlitz. Da
auf der anderen Seite der Statorwicklungen, die unterschiedliche
elektrische Phasen haben, und zwar verschieden voneinander, benachbart
zueinander an dem Wicklungsende gelegen sind, wird die elektrische
Energieerzeugung durch einen Kurzschluß auf Grund eines Kontaktes
zwischen den Leiterteilen beeinflußt. Da jedoch der Zwischenraum zwischen
den Leiterteilen, die radial zueinander benachbart sind, an dem
Wicklungsende größer ist
als in dem Schlitz, können
Kollisionen reduziert werden, so daß eine zuverlässige Isolierung
zwischen den Leiterteilen sichergestellt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Leiterteil in einer Bogengestalt
gebogen, wodurch ein Zwischenraum zwischen dem anderen Leiterteil,
welches radial benachbart dazu angeordnet ist, und einem Leiterteil gebildet
wird.
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Es ist bei dieser Konstruktion einfach,
einen Spielraum oder Zwischenraum zwischen einem Leiterteil und
einem radial dazu benachbarten Leiterteil auszubilden, indem eines
derselben in eine Bogengestalt gebogen wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die radiale Weite eines Abschnitts der
Leiterteile reduziert, um konkave Abschnitte an den Wicklungsenden
zu bilden.
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Auf Grund der konkaven Abschnitte
kann bei den Leiterteilen die Isolation zwischen den Leiterteilen
sichergestellt werden und es kann die Kühlkapazität der Wicklungsenden verbessert
werden.
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Gemäß einem anderen Merkmal der
vorliegenden Erfindung besitzen die Leiterteile die Verbindungsabschnitte
an den Wicklungsenden. In bevorzugter Weise besitzen diese Stufenabschnitte,
die jeweils so ausgebildet sind, daß sie in der radialen Richtung
dicker sind. Zwei Leiterteile können
radial dicht beieinander nahe den Verbindungsabschnitten angeordnet
werden. Auf der anderen Seite können eine
Vielzahl von Leiterteilen voneinander getrennt, und zwar gemäß einem
Abstand von den Verbindungsabschnitten, vorgesehen werden.
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Ein Herstellungsprozeß für den Stator
eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators umfaßt einen Schritt gemäß Einführen einer
Vielzahl von Leiterteilen in eine Vielzahl von radialen Schichten
in jedem Schlitz, einen Schritt gemäß Biegen von geradlinigen Abschnitten
weg von den geradlinigen Abschnitten von den anderen Leiterteilen,
die radial zu diesen benachbart liegen, und einen Schritt gemäß Ausbilden von
Spielräumen
zwischen den Leiterteilen. Der Schritt gemäß der Ausbildung der Spielräume oder Zwischenräume umfaßt einen
Schritt gemäß Biegen der
gleichen geradlinigen Abschnitte derselben Leiterteile in entgegengesetzten
Richtungen.
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Wenn die Leiterteile gebogen worden
sind, werden sie mechanisch an den Biegeabschnitten gehärtet. Selbst
wenn daher einmal gebogene Leiterteile erneut an den einmal gebogenen
Abschnitten in der entgegengesetzten Richtung gebogen werden, können die
gebogenen Abschnitte nicht ihre originalen geradlinigen Gestalten
wieder herstellen. Wenn die geradlinigen Abschnitte der Leiterteile
an den sich radial gegenüber
liegenden Endschichten in jedem Schlitz in einer Richtung gebogen
werden, weg von den geradlinigen Abschnitten der Leiterteile, die
radial dazu verlaufen, werden sie mechanisch an den Biegeabschnitten
der geradlinigen Abschnitte gehärtet
bzw. versteift. Wenn daher die geradlinigen Abschnitte der Leiterteile
erneut in der entgegengesetzten Richtung gebogen werden, so daß sie nahe
zu den geradlinigen Abschnitten von Leiterteilen gebracht werden,
die radial benachbart dazu sind, werden sie an den gebogenen Abschnitten
gebogen und mechanisch verstärkt
oder verhärtet.
Daher können die
geradlinigen Abschnitte der Leiterteile nicht ihre ursprünglichen
geradlinigen Gestalten wieder einnehmen und sind gekrümmt, um
Zwischenräume zwischen
Leiterteilen zu bilden, die radial benachbart dazu gelegen sind,
und zwar von den gebogenen Abschnitten zu den Randabschnitten. Es
können
demzufolge Spielräume
oder Zwischenräume
zwischen den Leiterteilen vorgesehen werden, die radial zueinander
benachbart sind.
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Andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der
vorliegenden Erfindung als auch Funktionen von mit dieser in Verbindung
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:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Teil-Querschnittsansicht eines Stators gemäß der ersten Ausführungsform;
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3 eine
schematische perspektivische Ansicht von Segmenten gemäß der ersten
Ausführungsform;
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4A und 4B schematische Diagramme,
welche die Biegeschritte gemäß der ersten
Ausführungsform
veranschaulichen;
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5 eine
perspektivische Teilansicht einer zweiten Wicklungsendegruppe des
Stators gemäß der ersten
Ausführungsform;
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6 eine
schematische Darstellung, welche die zweite Wicklungsendegruppe
des Stators gemäß der ersten
Ausführungsform
veranschaulicht;
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7 eine
schematische vergrößerte Seitenansicht
der zweiten Wicklungsendegruppe von der Innenseite des Stators gemäß der ersten
Ausführungsform;
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8 eine
vergrößerte Draufsicht
von Segmenten gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
vergrößerte Querschnittsansicht gemäß einer
Linie IX-IX in 8;
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10 eine
vergrößerte Querschnittsansicht entlang
der Linie X-X in 8;
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11 eine
schematische vergrößerte Seitenansicht
einer zweiten Wicklungsendegruppe gemäß einer dritten Ausführungsform,
und zwar von der Innenseite des Stators gesehen;
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12 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Randabschnitts eines
Segments gemäß der dritten
Ausführungsform;
und
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13 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Randabschnitts eines
Segments gemäß einer
Abwandlung der dritten Ausführungsform der
Erfindung.
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Es wird nun ein Stator gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die 1 bis 7 beschrieben.
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Ein Fahrzeug-Wechselstromgenerator 1 enthält einen
Stator 2, der als ein Anker wirkt, einen Rotor 3,
der als Feldkern wirkt, und ein Frontgehäuse 4a und ein Heckgehäuse 4b,
welche den Rotor 3 haltern und den Stator 2 über Schrauben 4c fixieren,
und enthält
Gleichrichter 5, welche die elektrische Wechselstromenergie
in elektrische Gleichstromenergie umsetzen.
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Der Rotor 3 dreht sich mit
einer Welle 6 und besitzt Lundell-Polkerne 2,
Feldwicklungen 8, Schleifringe 9 und 10,
einen Gemischtstromventilator 11, der Kühlluft liefert, und einen Zentrifugalstromlüfter 12.
Die Welle 6 ist mit einer Riemenscheibe 20 verbunden
und wird durch eine Fahrzeugmaschine (nicht gezeigt) in Drehung
versetzt.
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Die Lundell-Polkerne 7 enthalten
ein Paar von Polkernen. Die Lundell-Polkerne 7 enthalten
einen Nabenabschnitt 71, der auf der Welle 6 über einen
Preßsitz
befestigt ist, einen Scheibenabschnitt 72, der sich radial
von beiden Enden des Nabenabschnitts 71 aus erstreckt,
und zwölf
Klauenpole 73.
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Der Mischströmungslüfter 11 auf der Riemenscheibenseite
besitzt Blätter,
die in einem spitzen Winkel zu einer Platine 111 geneigt
sind, die an einem Endabschnitt eines Polkernes 7 befestigt
ist, wie durch eine Schweißverbindung,
wobei die Blätter in
einem rechten Winkel zu der Platine 111 ragen und mit dem
Rotor 3 in Drehung versetzt werden. Der Zentrifugalströmungslüfter 12 an
der gegenüber
liegenden Seite einer Riemenscheibe besitzt Blätter oder Flügel, die
in einem rechten Winkel von einer Platine 121 abstehen,
welche an einem Endabschnitt eines Polkernes 7 befestigt
ist, wie beispielsweise durch eine Schweißverbindung oder ähnlichem.
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Das Gehäuse 4 besitzt Lufteinlaßfenster 41 an
einem axialen Ende eines Stators und besitzt Luftaustragfenster 42 für die Kühlluft an
beiden Schulterabschnitten des Umfangs derselben in Gegenüberlage
zu der ersten und zweiten Wicklungsendegruppe 31a und 31b des
Stators 2.
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Die Gleichrichter 5 sind
an einer Seite eines Endabschnitts des Fahrzeug-Wechselstromgenerators 1 gegenüber der
Riemenscheibe angeordnet. Demzufolge ist die erste Wicklungsendegruppe 31a so
angeordnet, daß sie
diesen Gleichrichtern 5 entspricht.
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Der Stator 2 enthält einen
Statorkern 32, Statorwicklungen, die aus einer Vielzahl
von Leiterteilen gebildet sind und aus Kupfer bestehen und die in
den Schlitzen 35 angeordnet sind, welche in dem Statorkern 32 ausgebildet
sind, und wobei Isolatoren 34 die Leiterteile gegenüber dem
Statorkern 32 isolieren. Der Statorkern 32 ist
auch zwischen dem Frontgehäuse 4a und
dem rückwärtigen Gehäuse 4b befestigt.
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Wie in 2 gezeigt
ist, sind eine Vielzahl an Schlitzen 35 in dem Statorkern 32 ausgebildet,
so daß eine
Vielphasen-Statorwicklung, die aus einer Vielzahl von Phasenwicklungen
besteht, darin angeordnet werden kann. Bei dieser Ausführungsform sind
sechsunddreißig
Schlitze 35 in gleichen Intervallen in dem Statorkern 32 vorgesehen,
so daß eine Dreiphasen-Statorwicklung,
die aus drei Phasenwicklungen zusammengesetzt ist, darin angeordnet werden
kann und der Zahl der Pole des Rotors 3 entspricht.
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Die drei Phasenwicklungen, die in
den Schlitzen 35 angeordnet sind, werden jeweils als durchgehende
Leiterteile betrachtet und es sind eine gerade Anzahl von Leiterteilen
(vier Leiterteile bei dieser Ausführungsform) in jedem der Vielzahl
der Schlitze 35 eingeführt.
Vier Leiterteile in jedem Schlitz 35 sind in radial aufeinander
folgenden Schichten angeordnet, einer innersten Schicht, einer inneren
mittleren Schicht, einer äußeren mittleren
Schicht und einer äußersten
Schicht, und zwar von der radialen Innenseite des Statorkernes 32 aus.
Diese Leiterteile sind mit Isolierfilmen 37, wie beispielsweise
einem Polyamidimidharzfilm, beschichtet.
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Die Leiterteile sind in einer vorgeschriebenen
Weise bzw. einem vorgeschriebenen Muster verbunden, um eine Dreiphasen-Statorwicklung
zu bilden. Bei dieser Ausführungsform
sind die Leiterteile, die in den Schlitzen 35 angeordnet
sind, miteinander durch durchgehende Abschnitte an einer Seite in
einer ersten Wicklungsendegruppe 31a aneinander gefügt und sind
miteinander an der anderen Seite in der zweiten Wicklungsendegruppe 31b verschweißt.
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Ein Leiterteil, welches in einem
Schlitz 35 angeordnet ist, wird mit dem anderen Leiterteil
als Paar zusammengefaßt,
welches in dem anderen Schlitz 35 angeordnet ist, und zwar
getrennt von dem einen Schlitz 35 gemäß vorgeschriebenen Polteilungen.
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Das heißt, ein Leiterteil, welches
bei einer Schicht in einem Schlitz 35 angeordnet ist, bildet
ein Paar mit dem anderen Leiterteil, welches an der anderen Schicht
in einem anderen Schlitz 35 angeordnet ist, getrennt von
dem einen Schlitz 35, entsprechend vorbestimmter Polteilungen.
Daher können eine
Vielzahl an Leiterteilen regulär
angeordnet werden, um Zwischenräume
dazwischen an den Wicklungsendeabschnitten sicherzustellen.
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Beispielsweise wird ein Leiterteil 331a,
welches an der innersten Schicht in einem Schlitz 35 angeordnet
ist, mit einem anderen Leiterteil 331b als Paar zusammengefaßt, welches
an der äußersten Schicht
in dem anderen Schlitz 35 angeordnet ist, und zwar getrennt
von dem einen Schlitz 35 in der Uhrzeigerrichtung des Statorkernes 32 gemäß einer Polteilung.
In der gleichen Weise ist ein Leiterteil 332a an der inneren
mittleren Schicht in einem Schlitz 35 mit einem anderen
Leiterteil 332b als Paar zusammengefaßt, welches an der äußeren mittleren Schicht
in dem anderen Schlitz 35 angeordnet ist, getrennt von
dem einen Schlitz 35, und zwar in der Uhrzeigerrichtung
des Statorkernes 32 gemäß einer Polteilung.
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Diese paarweise zusammengefaßten Leiterteile
werden miteinander verbunden oder integriert, und zwar über durchgehende
Umlenkabschnitte 331c und 332c an einem axialen
Endabschnitt des Statorkernes 32.
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Demzufolge umschließt an einem
Ende des Statorkernes 32 ein durchgehender Draht, der ein Leiterteil,
welches an der äußersten
Schicht angeordnet ist, mit dem anderen Leiterteil verbindet, welches
an der innersten Schicht angeordnet ist, einen durchgehenden Draht,
der ein Leiterteil, welches an der äußeren mittleren Schicht angeordnet
ist, mit dem anderen Leiterteil, welches an der inneren mittleren
Schicht angeordnet ist. Das heißt,
bei einem Ende des Statorkernes 32 umschließt ein Verbindunsabschnitt
der paarweise zusammengefaßten Leiterteile
den anderen Verbindunsabschnitt der paarweise gebildeten Leiterteile
in den gleichen Schlitzen. Die Leiterteile, die an der inneren mittleren und
an der äußeren mittleren
Schicht angeordnet sind, sind miteinander verbunden oder aneinander gefügt, um ein
inneres Schichtwicklungsende zu bilden, und diejenigen, die an der
innersten und an der äußersten
Schicht angeordnet sind, sind dafür ausgebildet, um in der gleichen
Weise ein äußeres Schichtwicklungsende
zu bilden.
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Auf der anderen Seite wird ein Leiterteil 332a,
welches an der inneren mittleren Schicht in einem Schlitz 35 angeordnet
sind, auch mit einem Leiterteil 331a' paarweise zusammengefaßt, welches
an der innersten Schicht in dem anderen Schlitz 35 angeordnet
ist, getrennt von dem einen Schlitz 35 im Uhrzeigersinn
des Statorkernes 32 gemäß einer Polteilung.
In der gleichen Weise ist ein Leiterteil 331b', welches an
der äußersten
Schicht in einem Schlitz 35 angeordnet ist, mit einem Leiterteil 332b gepaart,
welches an der äußeren mittleren
Schicht in dem anderen Schlitz 35 angeordnet ist, getrennt
von dem einen Schlitz 35 in der Uhrzeigerrichtung des Statorkernes 32 gemäß einer
Polteilung. Danach werden diese Leiterteile verbunden, und zwar
durch eine Schweißverbindung
an dem anderen axialen Endabschnitt des Statorkernes 32.
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Daher sind an dem anderen axialen
Endabschnitt des Statorkernes 32 Verbindungsabschnitte,
welche die Leiterteile verbinden, welche an der äußersten und der äußeren mittleren
Schicht angeordnet sind, in Reihe mit Verbindungsabschnitten gelegen,
welche die Leiterteile verbinden, welche an den innersten und inneren
mittleren Schichten angeordnet sind. Schicht-benachbarte Wicklungsenden werden
durch Verbinden von Leiterteilen geformt, die an der äußersten
und der äußeren mittleren
Schicht angeordnet sind, und durch Verbinden von Leiterteilen, die
an der innersten und der inneren mittleren Schicht angeordnet sind.
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Auf diese Weise sind an dem anderen
axialen Endabschnitt des Statorkernes 32 Verbindungsabschnitte
der Leiterteile, die miteinander gepaart sind, regulär ohne Überlappung
gelegen.
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Ferner ist eine Vielzahl von Leiterteilen
durch Segmente gebildet, die aus Leiter gestaltet sind, welche einen
rechteckförmigen
Querschnitt und eine vorgeschriebene Dicke besitzen. Wie in 3 gezeigt ist, werden Leiterteile,
die an der innersten und der äußersten
Schicht angeordnet sind, durch ein großes Segment 331 gebildet,
welches in eine U-Gestalt geformt ist, und zwar aus einem durchgehenden Leiterdraht.
Leiterteile, die an der inneren mittleren und der äußeren mittleren
Schicht angeordnet sind, werden durch ein kleines Segment 332 gebildet,
welches in eine U-Gestalt geformt ist, und zwar aus einem durchgehenden
Leiterdraht.
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Ein Basissegment 33 besteht
aus einem großen
Segment 331 und einem kleinen Segment 332. Die
Basissegmente 33 sind regulär in Schlitzen 35 angeordnet,
um eine Zwei-Windungs-Wicklung um den Statorkern 32 herum
zu bilden. Jedoch ist ein Segment, welches einen Führungsdraht
einer Statorwicklung und einen Umlenkabschnitt bildet, welcher eine
erste Umlenk- und eine zweite Umlenkwicklung verbindet, durch spezifische
Segmente gebildet, die von dem Basissegment 33 verschieden
sind. Bei dieser Ausführungsform
beträgt
die Zahl der spezifischen Segmente gleich drei. Die Verbindung zwischen
der ersten Umlenkungs- und der zweiten Umlenkungswicklung ist zwischen
den Leiterteilen gelegen, die an einer Endschicht und einer mittleren Schicht
angeordnet sind, wodurch ein spezifisch gestaltetes Wicklungsende
gebildet wird.
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Es wird nun im folgenden ein Verfahren
zur Herstellung einer Statorwicklung beschrieben.
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Die Basissegmente 33 werden
in einer Weise vorgesehen, gemäß welcher
ein Umlenkabschnitt 331c des U-gestalteten großen Segments 331 einen Umlenkabschnitt
332c des
U-gestalteten kleinen Segments 332 umgibt oder umschließt. Danach
werden diese in den Statorkern 32 von einem axialen Ende
desselben aus eingeführt.
Es wird dann ein Leiterteil 331a, welches auf einer Seite
des großen
Segments 331 gelegen ist, in die innerste Schicht von einem
Schlitz eingeschoben, ein Leiterteil 332a, welches auf
einer Seite des kleinen Segments 332 gelegen ist, wird
in eine innere mittlere Schicht des einen Schlitzes eingeschoben,
ein Leiterteil 331b, welches an der anderen Seite des großen Segments 331 gelegen
ist, wird in eine äußerste Schicht
des anderen Schlitzes eingeführt,
der von dem einen Schlitz im Uhrzeigersinn des Statorkernes 32 um
eine Polteilung getrennt ist, und ein Leiterteil 332b,
welches an der anderen Seite des kleinen Segments 332 gelegen
ist, wird in eine äußere mittlere
Schicht des anderen Schlitzes eingeführt.
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Als ein Ergebnis werden, wie in 2 gezeigt ist, geradlinige
Abschnitte 331a, 332a, 332b' und 331b' in einem Schlitz
angeordnet, der eine radiale Linie von einer innersten Schichtseite
aus bildet. Hierbei bestehen die geradlinigen Abschnitte 332b' und 331b' aus solchen
wie den großen
und kleinen Segmenten, die miteinander gepaart sind. Da ferner die
Leiterteile 33 durch U-gestaltete Segmente gebildet werden,
wird eine Rückfederkraft
den Leiterteilen in einer Richtung gemäß einer Weitung der Umlenkabschnitte 331c und 332c erteilt.
Daher wird ein gewisser Spielraum zwischen dem geradlinigen Abschnitt 332 des
kleinen Segments 332 und dem geradlinigen Abschnitt 331b des
großen
Segments 331 vorgesehen.
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Nachdem die Leiterteile eingeschoben
wurden, entstehen an der zweiten Wicklungsendegruppe 31b Spielräume oder
Zwischenräume,
und zwar werden diese radial zwischen den Leiterteilen an der innersten
und der inneren mittleren Schicht und zwischen solchen der äußersten
und der äußeren mittleren
Schicht gebildet.
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In den 4A und 4B wird der gerade Abschnitt 331b in
Form eines ersten Fortsatzabschnittes, der sich von der äußersten
Schicht des Schlitzes 35 aus erstreckt, in einer radialen
nach außen
verlaufenden Richtung gebogen, wie dies durch den Pfeil A angezeigt
ist. Das heißt,
der gerade Abschnitt 331b, der sich von der äußersten
Schicht aus erstreckt, wird in einer Richtung gebogen, so daß er sich
von dem geraden Abschnitt 332 aus trennt oder von diesem
entfernt, und zwar in Form eines zweiten erweiterten Abschnitts.
der sich von der äußeren mittleren Schicht
aus erstreckt. Dann wird der gerade Abschnitt 331b an einem
radialen Außenseitenauslaßabschnitt 35a des
Schlitzes 35 als Drehpunkt gebogen. Danach wird der radial
zur Außenseite
hin gebogene gerade Abschnitt 331b, der sich von der äußersten
Schicht aus erstreckt, in einer radialen entgegengesetzten, nach
innen zu verlaufenden Richtung gebogen, so daß dieser dichter zu dem geraden
Abschnitt 332a hin gelangt, der sich von der äußeren mittleren
Schicht aus erstreckt, wie dies durch den Pfeil B angezeigt ist.
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Wenn ein Leiterteil gebogen wird,
so daß es sich
neigt, wird es mechanische an dem Biegeabschnitt verstärkt. Selbst
wenn daher das gebogene Leiterteil erneut in einer entgegengesetzten
Richtung an dem Biegeabschnitt gebogen wird, kann es seine ursprüngliche
geradlinige Gestalt nicht wieder herstellen. Das heißt, bei
diesem Schritt wird das Leiterteil mechanisch an den Biegeabschnitten 331f verstärkt, die
in einer radial nach außen
verlaufenden Richtung gebogen sind, dort wo sie aufgeweitet werden.
Wenn daher der geradlinige Abschnitt 331b erneut in einer
radial nach innen verlaufenden Richtung gebogen wird, wird dieser
an dem maschinenverstärkten
Biegeabschnitt 331f als ein Zentrum gebogen. Daher kann
das Leiterteil die ursprüngliche
gerade Gestalt nicht wieder herstellen und es bildet sich somit
ein Bogenabschnitt 331i, der von dem Biegeabschnitt 331f bis
zu einem Führungsrandabschnitt 331e in
einer radial nach außen
verlaufenden Richtung gekrümmt
ist. Da auf diese Weise das Leiterteil 331b, welches an
der äußersten
Schicht angeordnet ist, radial an der Außenseite der Schlitze 35 aufgeweitet
wird, um den Bogenabschnitt 331i zu bilden, wird ein Zwischenraum
oder Spielraum 38 zwischen dem Leiterteil 331b,
welches an der äußersten Schicht
angeordnet ist, und dem Leiterteil 332b, welches an der
inneren mittleren Schicht angeordnet ist und radial benachbart dazu
liegt, gebildet. Daher ist der Spielraum oder Zwischenraum 38 zwischen
den benachbarten Leiterteilen, die an der Außenseite der Schlitze 35 gelegen
sind, größer als
derjenige darin.
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In der gleichen Weise wird der gerade
Abschnitt 331a, der sich von der innersten Schicht aus erstreckt,
in einer radial nach innen zu verlaufenden Richtung von dem Statorkern 32 in
einer Bogenlinie gebogen, wodurch ein Spielraum zwischen dem geraden
Abschnitt 331a, der sich von der innersten Schicht aus
erstreckt, und dem geraden Abschnitt 332a, der sich von
der inneren mittleren Schicht aus erstreckt, die radial benachbart
ist, erzeugt. Als ein Ergebnis werden an der zweiten Wicklungsendegruppe 31b Spielräume oder
Zwischenräume
zwischen dem geraden Abschnitt 331a, der sich von der innersten
Schicht aus erstreckt, und dem geraden Abschnitt 332a,
der sich von der inneren mittleren Schicht aus erstreckt, und zwischen
dem geraden Abschnitt 331b, der sich von der äußersten
Schicht aus erstreckt, und dem geraden Abschnitt 332b,
der sich von der äußeren mittleren
Schicht aus erstreckt, gebildet.
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Danach werden die geraden Abschnitte 331a und 331b,
die sich von den Endschichten aus erstrecken, in einer solchen Richtung
gebogen, um das große
Segment 331 um eine halbe Polteilung aufzuweiten (1,5 Schlitzteilungen
bei dieser Ausführungsform),
und zwar an den Verbindungsabschnitten 331d und 331e.
Die geraden Abschnitte 332a und 332b, die sich
von den mittleren Schichten aus erstrecken, werden in einer solchen
Richtung gebogen, um das kleine Segment 332 um eine Hälfte einer Polteilung
an den Verbindungsabschnitten 332d und 332e zu
schließen.
Als ein Ergebnis werden bei der zweiten Wicklungsendegruppe 31b die
Leiterteile, die radial zueinander benachbart sind, in zueinander entgegengesetzten
Richtungen gebogen.
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Die zuvor beschriebenen Schritte
werden für alle
Segmente 33 in allen Schlitzen 35 durchgeführt. Danach
werden bei der zweiten Wicklungsendegruppe 31b die Verbindungsabschnitte 331e' und 332e, die
sich von der äußersten
und der äußeren mittleren Schicht
aus erstrecken, elektrisch verbunden, und es werden die Verbindungsabschnitte 332d und 331d', die sich von
der inneren mittleren und der innersten Schicht aus erstrecken,
ebenfalls elektrisch verbunden, und zwar durch einen Ultraschallschweißvorgang,
einen Bogenschweißvorgang,
mit Hilfe einer Hartlötvorrichtung
oder ähnlichem.
Demzufolge wird, wie in einer perspektivischen Ansicht von 5 dargestellt ist, ein Stator
geschaffen.
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Wie in den 6 und 7 gezeigt
ist, werden Spielräume
oder Zwischenräume
an der zweiten Wicklungsendegruppe 31b zwischen den geradlinigen
Endschichtabschnitten 331a und 331b und den geradlinigen
Mittelschichtabschnitten 332a und 332b gebildet.
Daher werden die beschriebenen Zwischenräume radial an den Kreuzungsabschnitten 33c geschaffen,
wo benachbarte Leiterteile sich radial überlappen.
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Wenn als ein Ergebnis ein Fahrzeug
vibriert, können
Kollisionen zwischen den Leiterteilen, die radial zueinander benachbart
sind, an der zweiten Wicklungsendegruppe 31b reduziert
werden, so daß Beschädigungen
der Isolierfilme 37 reduziert werden können. Ferner kann ein elektrischer
Kurzschluß,
der durch Kontaktbildung zwischen beschädigten Abschnitten der Isolierfilme 37 erzeugt
werden kann, verhindert werden.
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Wie in 6 gezeigt
ist, werden die geraden Abschnitte verformt, um Verbindungsabschnitte
radial zu trennen, und zwar durch jeweiliges Verbinden der innersten
und der äußersten
geradlinigen Schichtabschnitte 331a und 331b mit
geradlinigen Mittelschichtabschnitten 332a und 332b an
deren Führungsrandabschnitten.
Als ein Ergebnis wird ein Spielraum 332s zwischen den Verbindungsabschnitten
an den Wicklungsenden aufgeweitet, wodurch die Isolierqualität verbessert
wird.
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Ferner werden radiale Spielräume an den Kreuzungsabschnitten 33c geschaffen,
die zwischen benachbarten Leiterteilen gelegen sind. Daher kann eine
Zentrifugalluftströmung
des inneren Lüfters,
die eine umfangsmäßig verlaufende
Luftströmung
enthält,
nicht nur durch die Netzwerkkonstruktions-Luftströmungspfade 36 an
der zweiten Wicklungsendegruppe 31b hindurch verlaufen,
sondern auch durch radial verlaufende Spielräume oder Zwischenräume an den
Kreuzungsabschnitten 33c, die umfangsmäßig zwischen den Leiterteilen
gelegen sind. Daher wird auch die Kühlkapazität an den Wicklungsenden verbessert.
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Ferner wird die elektrische Energieerzeugung
durch einen elektrischen Kurzschluß auf Grund einer Kontaktbildung
der Leiterteile von unterschiedlichen Phasenwicklungen beeinflußt. Daher
sind die Spielräume,
die zwischen den Leiterteilen gelegen sind, in der zweiten Wicklungsendegruppe 31b größer als
in den Schlitzen 35, wodurch die oben erläuterten
Effekte erzielt werden können.
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Es wird nun ein Stator gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung unter Hinweis auf die 8 und 9 beschrieben. Bei der zweiten
Ausführungsform
können
die Zwischenräume
zwischen den Leiterteilen an den End- und Mittelschichten vorgesehen
werden.
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Gerdlinige Abschnitte 331a, 331b, 332a und 332b der
kleinen und großen
Segmente 331 und 332 bei der zweiten Ausführungsform
besitzen jeweils konkave Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h an sich
gegenüber
liegenden Flächen
im Falle der Anordnung der Segmente in einer Vielfachform. Diese konkaven
Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h werden
an einem Abschnitt P vorgesehen, der die Kreuzungsabschnitte 33c zwischen
den Leiterteilen, die einander benachbart sind, enthalten, wenn
die Segmente 33 umfangsmäßig verdreht werden, nachdem
sie in die Schlitze 35 eingeführt wurden.
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Diese konkaven Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h werden
in Abschnitte geformt, die durch P angezeigt sind, wie in den 7 und 8 dargestellt ist. Als ein Ergebnis wird
die Isolierqualität zwischen
den Leiterteilen und wird die Kühlkapazität an dem
Abschnitt P der Wicklungsenden verbessert, und zwar dort, wo sich
die Leiterteile einander kreuzen.
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Eine radiale Dicke der Leiterteile
ist kleiner an diesen konkaven Abschnitten 331g, 331h, 332g und 332h als
bei den Abschnitten in den Schlitzen 35. Daher ist der
Spielraum zwischen den Leiterteilen an dem Abschnitt P größer als
in dem Schlitz 35.
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Ferner ist eine radiale Dicke der
Leiterteile an diesen konkaven Abschnitten 331g, 331h, 332g und 332h kleiner
als an den Führungsrandabschnitten
der Segmente 331 und 332. Als ein Ergebnis kann
der Spielraum oder Zwischenraum zwischen den Leiterteilen an dem
Abschnitt P aufrecht erhalten werden, und zwar selbst nachdem die
Führungsrandabschnitte
der Segmente verbunden worden sind.
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Wie in 9 gezeigt
ist, ist der Querschnitt des Leiterteiles, welches in dem Schlitz 35 angeordnet
ist, elliptisch gestaltet mit vier runden Ecken. Diese vier runden
Ecken besitzen einen solch großen Radius,
wie dies ein Raum erlaubt, und zwar für die Aufnahme eines Volumens
an Material, welches bewegt wird, während die Leiterteile an den
konkaven Abschnitten 331g, 331h, 332g und 332h gepreßt werden.
Als ein Ergebnis werden, wie in 10 gezeigt
ist, die Weite oder Breite und der Querschnittsbereich des Leiterteiles
gleich demjenigen gehalten, welches in 9 bei den konkaven Abschnitten 331g, 331h, 332g und 332h gezeigt
ist, wenn der Radius der vier Ecken kleiner wird. Demzufolge kann
ein Einführprozeß der Segmente
in die Schlitze 35 nicht durch die konkaven Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h unterbrochen
werden.
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Die konkaven Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h werden
durch Pressen der Leiterteile erzeugt, deren Querschnittsbereich
nicht stark verformt ist, so daß Beschädigungen
der Isolierfilme 37, welche die Oberfläche des Leiterteils bedecken,
verhindert werden können.
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Ferner sind die konkaven Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h lediglich
außerhalb
der Schlitze 35 vorgesehen. Demzufolge können die
radialen Spielräume
zwischen den Leiterteilen in dem Schlitz 35 kleiner sein.
Daher kann die Isolierqualität
an den Kreuzungsabschnitten 33c an den Wicklungsenden verbessert
werden, während jedoch
der Vibrationswiderstand erhöht
wird, und zwar durch Reduzierung eines radialen Bewegungsbereiches
der Leiterteile in den Schlitzen 35.
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Bei der zweiten Ausführungsform
brauchen die geraden Abschnitte 331a und 331b der
Endschichtleiterteile nicht radial gebogen zu werden, nachdem die
Segmente 33 in die Schlitze eingeführt worden sind. Die anderen
Herstellungsprozesse sind gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
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Bei der zweiten Ausführungsform
sind die konkaven Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h an sich
gegenüber
liegenden Flächen
der Leiterteile vorgesehen, die sich von den End- und Mittelschichten aus
erstrecken. Daher können
die Spielräume
oder Zwischenräume
in sicherer Weise zwischen den sich radial benachbarten Leiterteilen
an der zweiten Wicklungsendegruppe 31b erzeugt werden.
Wenn daher ein Fahrzeug vibriert, kann eine Beschädigung der Isolierfilme 37,
die durch Kollisionen von benachbarten Leiterteilen bewirkt werden,
verhindert werden, so daß ein
Kurzschluß zwischen
Wicklungen verhindert werden kann, die voneinander in einer elektrischen
Phase verschieden sind. Da die Zwischenräume an den sich kreuzenden
Abschnitten 33c zwischen radial benachbarten Leiterteilen
vorgesehen sind, kann die Zentrifugalluftströmung des inneren Lüfters und
kann die umfangsmäßig verlaufende Luftströmung nicht
nur durch die Netzwerkkonstruktions-Luftströmungspfade 36 an der
zweiten Wicklungsendegruppe 31b hindurch verlaufen, sondern auch
durch radiale Zwischenräume
an den sich kreuzenden Abschnitten 33c zwischen den umfangsmäßig verlaufenden
Leiterteilen. Es kann daher die Kühlkapazität an den Wicklungsenden verbessert werden.
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Die gleichen konkaven Abschnitte 331g, 331h, 332g und 332h können an
einer Seite der Flächen
der Leiterteile vorgesehen werden. Beispielsweise können lediglich
die konkaven Abschnitte 331g und 332h vorgesehen
werden, um zusätzliche Schritte,
wie beispielsweise einen Preßschritt,
zu reduzieren oder zu vermindern. Das Volumen des Leiterteiles,
welches an den konkaven Abschnitten bewegt werden muß, kann
von dem Volumen, welches vier Ecken überdeckt, reduziert werden,
wie in 10 gezeigt ist,
und zwar auf das Volumen, welches lediglich zwei Ecken überdeckt
oder umfaßt. Ferner
kann der Querschnitt der Leiterteile lediglich an den Seitenflächen bogenförmig gestaltet
sein, wo die konkaven Abschnitte ausgebildet sind. Diese Konstruktion
kann Isolierfilmbeschädigungen
reduzieren, die durch die Preßarbeit
an den konkaven Abschnitten erzeugt werden können.
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Das Leiterteil kann an dem Kreuzungsabschnitt 33c verdreht
werden und es können
die kürzeren
Ränder
desselben radial zeigend ausgerichtet werden, anstelle des konkaven
Abschnitts, der durch die Preßarbeit
gebildet wird, so daß die
radiale Dicke des Leiterteiles an dem Kreuzungsabschnitt 33c klein
gehalten werden kann.
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Ein Stator gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Hinweis auf 11 beschrieben.
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Die Isolation zwischen den Leiterteilen
ist besonders nahe den Verbindungsabschnitten wichtig, da die Isolierfilme,
die an den Leiterteilen aufgeschichtet sind, nahe den Verbindungsabschnitten
beschädigt
werden, die hohen Schweißtemperaturen ausgesetzt
werden. Daher kann, wie in 11 gezeigt
ist, der Abschnitt Q des konkaven Abschnitts auf lediglich den Kreuzungsabschnitt
beschränkt oder
begrenzt werden. Bei dieser Konstruktion kann die Isolierqualität zwischen
den Leiterteilen verbessert werden.
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Als eine Abwandlung können die
konkaven Abschnitte auf beiden Seiten der Leiterteile ausgebildet
werden, beispielsweise so, wie dies in 12 gezeigt ist. Ein Randabschnitt 510 eines
Segments 500 wird mit dem anderen Randabschnitt verbunden.
Die konkaven Abschnitte 520 und 530, die dem Abschnitt P
entsprechen, der in 8 gezeigt
ist, werden an beiden Seiten des Segments an einem tiefer liegenden
Teil als dieser Rardabschnitt 510 ausgebildet. Der Querschnitt
A1 des Randabschnitts 510 ist gleich demjenigen gemäß A2 der
konkaven Abschnitte 520 und 530, und zwar in einem
Bereich oder Fläche,
und die Weiten oder Breiten an dem Querschnitt A1 und A2 sind gleich.
Lediglich der Randabschnitt 610 des Segments 600,
welches in 13 gezeigt ist,
ist gepreßt,
so daß es
abgeflacht ist. Der Randabschnitt 610 des Segments 600 wird
mit dem anderen Randabschnitt eines Segments mit Hilfe eines Schweißvorganges
verbunden. Nachdem das Segment in einen Statorkern eingeschoben
worden ist, wird das Leiterteil benachbart zu einem anderen in einer
longitudinalen Richtung eines Querschnitts des Randabschnitts 610 angeordnet.
Es können
daher die Spielräume
oder Zwischenräume
zwischen den Leiterteilen durch Abflachen des Querschnitts A1 des Randabschnitts 610 der
Segmente 600 dünner
als der Querschnitt A2 der anderen Abschnitte derselben aufrecht
erhalten werden. Ferner sind die Flächen der Querschnitte A1 und
A2 gleich. In 13 sind
die Weiten oder Breiten der Querschnitte A1 und A2 untereinander
gleich. Da bei dieser Konstruktion eine radiale Dicke des Leiterteiles
an einem Abschnitt nahe dem Verbindungsabschnitt größer ist
als die Dicke an dem Kreuzungsabschnitt direkt darunter, können Spielräume zwischen
den Leiterteilen nahe dem Verbindungsabschnitt aufrecht erhalten
werden, wodurch eine höhere
Isolierqualität
erreicht wird. Bei der in 13 veranschaulichten
Konstruktion erweitert sich das Leiterteil, welches aus dem Schlitz
ragt, etwas an einem Abschnitt nahe dem Verbindungsabschnitt, wodurch
die erforderlichen Spielräume
aufrecht erhalten werden.
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Bei der in 13 veranschaulichten Konstruktion kann
der Querschnitt des Randabschnitts 610 sowohl in der nach
oben verlaufenden Seitenrichtung als auch der nach unten verlaufenden
Seitenrichtung erweitert werden.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen überlappen
sich, wie in 3 gezeigt
ist, Umlenkabschnitte 331c und 332c von zwei U-gestalteten
Leiterteilen, das heißt
solche der großen
und kleinen Segmente 331 und 332, um eine Statorwicklung zu
bilden. Es können
sich jedoch mehr Leiterteile überlappen,
um eine Statorwicklung zu formen. Ferner können gerade Leiterteile miteinander
an beiden axialen Enden des Statorkernes 32 verbunden sein, anstelle
der U-gestalteten. Selbst bei diesen Konstruktionen können, wenn
Spielräume
zwischen radial gegenüber
liegenden Flächen
der Leitersegmente, die radial zueinander benachbart sind, vorgesehen sind,
die gleichen betrieblichen Wirkungen wie bei den oben beschriebenen
Ausführungsformen
erzielt werden.