JP2007523590A - 多相回転電気機器のステータに波形巻線を挿入する方法、およびそのステータ - Google Patents

Abstract

【課題】オルターネータ兼スタータへの巻線の挿入を容易にする。
【解決手段】 本発明は、波形巻線をオルターネータ兼スタータに挿入する方法に関し、次のステップを含んでいる。すなわち、１）各々がスロット内の嵌合位置に取り付けられるようになっている２つの横方向ブランチ（７１１）を含む一連の鋸歯状部（７１）となるように、各位相巻線（７０）を成型するステップと、２）挿入工具（８０）に巻線（７０）を位置決めするステップと、３）巻回部（７３）を巻き順序と逆の順序でスタータのスロットに挿入するステップとを備えている。本発明によれば、挿入工具（８０）のまわりに巻線（７０）が同時に巻かれ、所定の巻き順序で、別の巻回部に続く巻回部（７３）は、交互に異なる巻線（７０）に属する。
【選択図】図８

Description

本発明は、一般的には、多相タイプの回転電気機器、例えば自動車用オルタネータ、またはオルターネータ兼スタータに関する。

より詳細に述べると、本発明の第１の特徴は、多相回転電気機器のステータ内に波形巻線を挿入する方法であって、前記ステータは、対称軸線を有する中心を貫通する孔を有する積層体と、前記積層体の径方向内側面内に軸方向に貫通するスロットとを備え、このスロットは、径方向に階層状に配置された複数の支持位置を構成し、かつ前記巻線は、複数の位相巻線を備え、各位相巻線は、導電性連続ワイヤーから構成されており、
１）前記ワイヤーは、リンクセグメントによって接続された一連の鋸歯状部に形成され、各鋸歯状部は、互いに向き合う２つの横方向ブランチを備え、各ブランチは、スロットの支持位置に挿入されるようになっており、各鋸歯状部は、更に２つの横方向ブランチを接続する頂部ブランチを接続するように、各巻線を成形するステップと、
２）挿入工具に前記巻線を置くステップと、
３）前記ステータのスロット内に前記巻回部を挿入するステップとを有する、ステータ内に波形巻線を挿入する方法に関する。

このタイプの方法は、従来技術においては、例えば米国特許第4,864,715号により公知である。この米国特許明細書の発明では、各位相巻線は、いくつかの巻回部を備え、支持ホイール状をした挿入工具上に、位相巻線が連続的に設けられ、次に、径方向に移動自在となるように形成された押し込み部材を備える工具により、積層体のスロット内に挿入される。この挿入は、位相巻線ごとに実行される。

支持ホイールは、スタータの厚さと実質的に等しい厚さを有することに留意すべきである。

この方法によって形成されるスタータは、積層体の両側に極めて密に実装された巻線オーバーハングを有し、空気の循環に対する抵抗力を大きくしている。更に、巻線オーバーハングは非対称であり、巻線オーバーハングのうちの１つは、他方の巻線オーバーハングよりも軸方向に高くなっており、このことも、巻線オーバーハングを冷却するために空気を循環させる上で好ましくない。

更に、スロットを満たす割合、すなわち、通常銅製である剥き出しの導電性ワイヤーの断面と、スロットのエッジとワイヤーとの間に介在するスロットアイソレータが実装されたスロットの全断面との比がより大きくなっているが、スロットに導電性ワイヤーを挿入するのに極めて大きい力が必要であり、所定の条件では、製品の質に悪影響を与える。その理由は、導電性ワイヤーの間の相互作用の多くが異なることになるからである。

より詳細には、最後に挿入される位相巻線は、前に挿入された位相巻線を押さなければならない。そのため、１つの巻線から別の巻線へ、好ましくない状態で力が伝えられる。所定の条件では、このことは、製品の品質に悪影響を与える。

上記に鑑み、本発明の目的は、上記欠点を克服することにある。

この目的のため、本発明の方法は、上記前文に記載した包括的な定義を満たし、かつ、前記巻線を置くステップ２）は、円筒形挿入工具上で実行され、各巻線は、前記挿入工具のまわりにいくつかの巻回部を構成し、この巻回部は所定の順序で重ねられており、前記巻線は、前記挿入工具のまわりに同時に巻かれ、前記所定の巻き付け順序で、別の巻回部に続く前記巻回部は、交互に異なる巻線に属することを、実質的な特徴としている。

本発明の１つの特徴によれば、前記ステータのスロット内に前記巻回部を挿入するステップ３）は、前記巻き順序と逆の順序で実行され、この巻回部（７３）の横方向ブランチは、径方向内側の位置を徐々に占める。

更に、異なる長さの積層体を有するステータに対して、同じ挿入工具を使用できる。

本発明の１つの可能な実施例では、前記巻き順序は、一連の同一シーケンスを有し、各シーケンスは、各巻線の１つの巻回部から成る。

別の有利な特徴によれば、前記鋸歯状部は、前記挿入工具の上で、挿入工具の対称軸線と平行なそれぞれの平面で延びるか、または前記対称軸線に対して、若干傾斜している。

更に、前記スロット内に巻線を挿入する前記ステップ３）は、前記ステータの対称軸線に沿って、前記挿入工具を移動することによって実行される。

同じ鋸歯状部の横方向ブランチは、実質的に直線状であり、互いに平行であることが好ましい。

前記鋸歯状部の頂部ブランチは、カーブしており、前記ステータの第１の軸方向側において、巻線オーバーハングを形成していることが好ましい。

同様に、前記リンクセグメントは、ワイヤーに沿って、２つの隣接する鋸歯状部のそれぞれ２つの横方向ブランチを接続し、これらのセグメントは、前記第１の側と反対の前記ステータの第２の軸方向側において、巻線オーバーハングを形成している。本発明によれば、巻線オーバーハングの内側と外側の間に、空気通路を有する非対称的または対称的な巻線オーバーハングを得ることができる。

本発明の別の有利な特徴によれば、前記ステップ１）で形成される前記頂部ブランチまたはリンクセグメントは、前記巻線に沿って高さが増減する。

この場合、横方向ブランチがスロットの底部の径方向外側位置に挿入された前記巻回部は、頂部ブランチまたはリンクセグメントを有し、これらブランチまたはセグメントは、横方向ブランチが径方向内側位置を占める巻回部よりも、比較的高くなっている。

更に別の有利な特徴によれば、前記ステップ３）の後に、前記リンクセグメントまたは頂部ブランチを内側に向けて傾斜させることにより、前記巻線オーバーハングを成形するステップ４）を有している。

これとは異なり、本発明は、前記ステップ３）の後に、前記リンクセグメントまたは前記頂部ブランチを外側に向けて傾斜させることにより、前記巻線オーバーハングを成形するステップ（４）を有している。

更に本発明の方法は、前記ステップ１）と２）の間において、他のワイヤーと交差するようになっているワイヤーの領域内、または巻線を前記ステータ内に一旦挿入した後の同じワイヤーの別の領域内のワイヤーを、局部的に成形するステップ１’）を含んでいる。

前記ワイヤーの局部的成形は、ワイヤーの横断面を局部的に変形するか、またはワイヤーを局部的に湾曲させることによって実行できる。

この場合、局部的成形は、ピンチ加工、スタンピング加工、またはフライス加工によって実行できる。

前記ワイヤーは丸い断面を有し、前記スロットは、前記ワイヤーの直径の倍数である円周方向の幅を有するのが好ましい。

可能性のある実施例では、前記スロットは、前記ワイヤーの直径に対応する円周方向の幅を有し、径方向の最も内側の位置を占める前記横方向ブランチは、円周方向に拡大することによって変形され、スロットの内側の別の位置を占める横方向ブランチを保持するようになっている。

別の可能性のある実施例では、前記スロットは、前記ワイヤーの少なくとも２つの直径と等しい円周方向の幅を有すると共に、２つの軸方向ステップによって、２つの両側が部分的に閉じられた開口部を径方向内側に有し、前記スロットを占めるブランチは、前記スロットの内側において、前記ステップに当接する平坦なクサビにより、内側に保持されている。

スロットは、ワイヤーの直径の倍数である径方向の幅を有する。

最後に、巻線は、シンプレックス波形タイプでもよいし、または分散波形タイプのものでよい。

本発明の別の様相においては、本発明は、対称軸線を有し、中心を貫通する孔を有する積層体と、前記積層体の径方向内側面に軸方向に貫通するようになっており、各々が径方向に階層状に配置された複数の支持位置を提供するスロットと、各々が導電性連続ワイヤーから構成された複数の位相巻線を含む巻線とを備え、
各巻線のワイヤーは、リンクセグメントによって接続された一連の鋸歯状部となるように形成されており、各鋸歯状部は、各々がスロットの支持位置において、挿入するべき互いに対向する２つの横方向ブランチと、前記２つの横方向ブランチを接続する頂部ブランチを備え、
各巻線は、前記ステータのまわりに、いくつかの巻回部を構成する、多相回転電気機器のステータにおいて、
前記巻線の巻回部は、所定の順序で前記スロット内に挿入されており、これら巻回部の前記横方向ブランチは、径方向のより内側の位置を徐々に占め、かつ所定の順序で、別の巻回部に従う前記巻回部は、異なる巻線に交互に属することを特徴とする、多相回転電気機器のステータが提供される。

前記所定の順序は、一連の同一シーケンスを有し、各シーケンスは、各巻線（７０）の１つの巻回部（７３）から成っている。

同じ鋸歯状部の横方向ブランチは、実質的に直線状であり、互いに平行であることが好ましい。

例えば鋸歯状部の頂部ブランチは、カーブしており、スタンピングの第１の軸方向側で、巻線オーバーハングを形成している。

更に、リンクセグメントは、ワイヤーに沿って隣接する２つの鋸歯状部のそれぞれ２つの横方向ブランチを接続し、カーブした形状となっており、これらのセグメントは、第１の側と反対のステータの第２の軸方向側で、巻線オーバーハングを形成している。

変形実施例によれば、巻線オーバーハングを構成するリンクセグメントまたは頂部ブランチは、内側に向かって傾斜している。

これとは異なり、巻線オーバーハングを構成するリンクセグメントまたは頂部ブランチは、外側に向かって傾斜していることもある。

好ましくは、前記ワイヤーは、このワイヤーが他のワイヤーと交差する領域、または同じワイヤーの別の領域において、局部的に成形されている。

この場合、ワイヤーの局部的成形は、ワイヤーの横断面を局部的に変形すること、またはワイヤーを局部的にカーブさせることから成る。

この局部的成形は、ピンチ加工、スタンプ加工、またはフライス加工により実行することが好ましい。

別の有利な特徴によれば、前記ワイヤーは、丸い断面を有し、前記スロットは、前記ワイヤーの直径の倍数である円周方向の幅を有する。

変形実施例では、前記スロットは、前記ワイヤーの直径に対応する円周方向の幅を有し、径方向の最も内側の位置を占める前記横方向ブランチは、円周方向に拡大することによって変形され、スロットの内側の別の位置を占める横方向ブランチを保持するようになっている。

別の変形実施例では、前記スロットは、前記ワイヤーの少なくとも２つの直径と等しい円周方向の幅を有すると共に、２つの軸方向ステップによって、２つの両側が部分的に閉じられた開口部を径方向内側に有し、前記スロットを占めるブランチは、前記スロットの内側において、前記ステップに当接する平坦なクサビにより、内側に保持されている。

さらに前記スロットは、前記ワイヤーの直径の倍数である径方向の幅を有する。

最後に、巻線は、シンプレックス波形タイプのものでもよいし、または分散波形タイプのものでもよい。

当然ながら、上に説明した特徴事項のすべては、別々であってもよいし、または組み合わせてもよい。

以下、添付図面を参照し、単なる理解のために、発明を限定しないように記載した次の説明から、本発明の上記以外の特徴よび利点が、より明らかとなると思う。

この挿入方法は、自動車用オルタネータ、またはオルタネータ兼スタータのステータ１に挿入するべき波形巻線５０に対して実施される。

実施されるアセンブリでは、ステータ１は、軸方向の対称軸線２０（図１０）を有する円筒形積層体１０の形態をした本体と、この積層体１０の径方向内側面１１内に形成された軸方向スロット３０を備えている。スロット３０は、歯と称される軸方向リブ３５によって、互いに離間している（図１１Ａ、図１１Ｂ）。

これらのスロット３０は、中心を通過する孔を有する積層体１０を、軸方向に通過している。スロット３０は、径方向内側および２つの軸方向両端で開口するよう、積層体１０の軸方向の全長にわたって延びている。各スロット３０は、径方向に階層状に配置された複数の支持位置を提供している。

巻線５０は、複数の位相巻線７０を備え、各巻線は、導電性連続ワイヤー６０から成っている（図３および図４）。ワイヤーは、例えばニスのような絶縁体で被覆された銅から製造されている。各位相巻線７０は、数個の巻回部７３を備え、１つの巻回部は、ステータ本体の１回転に対応している。

ワイヤーとスロットのエッジの間には、スロットインシュレータ（図２Ｂ）が、公知の態様で介在されている。

ワイヤー６０と位相巻線７０とは、例えば図２Ｂおよび図１０からわかるように、積層体１０の外側、かつその両側において、巻線オーバーハング４０、４０’を形成している。これら巻線オーバーハングは、本発明に係わる挿入方法によって、良好に離間させ、コンパクトにすることが可能となっている。

本発明の方法は、次のステップを含んでいる。

１）各巻線７０を成形するステップ。
２）挿入工具８０上に巻線７０を載せるステップ。
３）ステータのスロット３０内に、巻線部７３を挿入するステップ。

最初のステップでは、巻線のワイヤー６０は、図３に示すように、リンクセグメント７２によって接続された一連の鋸歯状部７１となるように成形される。各鋸歯状部７１は、各ブランチスロット３０の支持位置に挿入されるようになっている、互いに向き合った２つの横方向ブランチ７１１と、更に２つの横方向ブランチ７１１を接続する頂部ブランチ７１２とを備えている。

スロットの各々は、いくつかの高さにおいて、径方向に階層状に配置された横方向ブランチを支持するための複数の位置を提供している（図１１Ａ〜図１１Ｃ）。

１つの特徴によれば、リンクセグメント７２および頂部ブランチ７１２は、巻線オーバーハング４０、４０’をよりコンパクトにするよう、傾斜した形状となっており、空気の流れを促進している。

セグメント７２およびブランチ７１２は、頂部が平らなＶ字形状となっている。

第２のステップでは、１つの特徴として、図５に示すような円筒形工具上で、巻線の設置が実行される。各巻線７０は、挿入工具８０のまわりに巻かれたいくつかの巻回部７３を構成している。

ワイヤー６０および位相巻線７０は、米国特許第4,864,715号の支持ホイールの形態をした工具内よりも、より良好に配置され、かつ良好に支持される。

第３のステップでは、巻回部７３は、所定の順序で重ねられる。

このようにして、好ましくは１回の作業で、また変形例では数回の作業で、巻線を軸方向に挿入することが容易となっている。

第３段階では、ステータ１のスロット３０への巻回部７３の挿入は、工具８０による巻き順序と逆の順序で実行される。この場合、巻回部７３の横方向のブランチ７１１は、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、巻回部７３が挿入されるにつれ、径方向のより内側の位置を次第に占める。

従って、実施例または変形例では、制御された状態で、規則的な挿入を実行できる。

挿入工具８０は、工具の軸方向上部側に自由端が向いた円内に配置された工具の軸方向対称軸線と平行な複数のフィンガー８１を備え、これらフィンガーは図５に示すように、ギャップ８２によって離間している。

ステップ２）において、巻線を配置する間、各鋸歯状部７１の横方向ブランチ７１１の各々は、ギャップ８２内に配置され、基本的には円から外に延び、円の内側で、頂部ブランチ７１２が横方向ブランチに接続し、円の内側において、リンクセグメント７２が鋸歯状部に接続するよう、巻線７０は挿入工具に配置される。

巻回部７３は、工具８０の上部側により、フィンガー８１の自由端上を通過させられ、挿入工具８０の対称軸線と平行に重ねられる。まず、巻回部は、工具の下側に配置されるよう、所定位置に配置され、最後に、工具８０の上部側に配置されるように、所定位置に置かれる。

ギャップ８２の数とスロット３０の数は、等しくなっている。

ステップ３）において、巻回部７３は、挿入工具８０から積層体１０へ移し替えられ、同じ巻回部７３の鋸歯状部７１の横方向ブランチ７１１は、積層体１０のまわりに規則的に分散された複数のスロット３０内に挿入される。これらのスロットは、同じ数の他のスロット３０により互いに分離されている。頂部ブランチ７１２は、積層体１０の軸方向の第１の側に巻線オーバーハング４０を形成し、リンクセグメント７２は、第１の側と反対側の積層体１０の第２の軸方向の側に、別の巻線オーバーハング４０’を形成している。

スロット３０内に、巻回部が同心状に挿入される。この場合、巻回部は、最初にスロットの底部内において、径方向外側に配置され、最後に、スロットの開口部の高さにおいて、積層体１０の径方向内側に挿入される。

本発明の１つの特徴によれば、ステップ２）と同時に、挿入工具８０のまわりに巻線７０が巻かれるので、所定の巻き順序で、別の巻回部の後に続く巻回部７３は、異なる巻線部７０に交互に属することになる。

特定の有利な実施例では、巻き順序は、一連の同じシーケンスを有し、各シーケンスは、各巻線７０の１つの巻回部７３から成っている。

ステップ３）において、巻回部７３がスロット３０に挿入された後、ステータ内では、外側から内側に、各巻線７０の１つの巻回部７３を含む第１のシリーズの巻回部７３が存在し、次に、第１の巻回部と同じ第２のシリーズの巻回部が存在し、次に、第３のシリーズ等々の巻回部が存在する。

同じシリーズの部分を形成する別の巻線部７０の巻回部の横方向ブランチ７１１が占めるスロット３０に対し、所定の巻線７０の巻回部の横方向ブランチ７１１が占めるスロット３０が、回転角方向にシフトしている。

従って、巻線オーバーハング４０、４０’では、同じシリーズの巻回部の頂部ブランチ７１２と、リンクセグメント７２とは、図２Ｂに示すように、互いに径方向には整合せず、逆に回転角方向にシフトしている。

この結果、巻回部の頂部ブランチ７１２とリンクセグメント７２とは、巻線オーバーハング４０、４０’内では、回転電気機器を冷却するための空気循環に対向するコンパクトなブロックを構成しない。

図５に示す本発明の別の特徴によれば、鋸歯状部７１は、挿入工具８０の上に一旦巻回部７３が巻かれると、挿入工具８０の対称軸線と平行なそれぞれの平面内に延びるか、またはこの対称軸線に対して若干傾斜する。

このような特徴は、ステータ１の対称軸線２０に沿って、すなわち、軸方向に挿入工具８０を移動させることにより、スロット３０内に巻線７０を挿入するステップ３）を実行する上で、特に重要である。

フィンガー８１は、工具８０の外径を定める。この径は、積層体１０の内径よりも若干小さくなっている。

図７Ａおよび図７Ｂに示すように、工具８０は、フィンガー８０の他に、フィンガー８１によって構成されるシリンダの中心において、軸方向に移動自在なマッシュルーム８３を有している。このマッシュルーム８３は、フィンガー８１が構成するシリンダの内径と実質的に等しい外径を有する。

挿入工具８０は、上端部が上を向いた状態において、ステータ１の第２の軸方向側面より下に配置される。

スロット３０へ横方向ブランチ７１１を挿入する第１段階の間には、工具８０は、図７Ａ、図７Ｂの軸線２０に沿って軸方向に移動し、巻回部７３を挿入し、フィンガー８１およびマッシュルーム８３は、軸方向に平行に移動し、次に第２段階では、フィンガー８１は静止したままであるが、マッシュルーム８３は移動し続ける。

第１段階の間で、マッシュルーム８３は、フィンガー８１と同じ速度で移動する。底部からスロット３０へ、横方向ブランチ７１１が進入し、このブランチは、スロット３０に沿って上向きにスライドする。最初に、対応するスロット３０に係合するのは、フィンガー８１のすぐ外側で延びる、各横方向ブランチ７１１の一部である。次にこの部分は、挿入工具８０の移動と共に、徐々に上方向に移動し、横方向ブランチ７１１全体が、フィンガーからリンクセグメント７２まで移動する。

フィンガー８１の自由端が、第１の側に向いた積層体１０の軸方向面の高さに到達したときに、第１段階が終了する。

フィンガー８１は停止し、マッシュルーム８３は移動し続けるので、マッシュルームは、図９に示すように、頂部ブランチ７１２を軸方向上に押す。

マッシュルーム８３は、最も下方に位置する巻回部の頂部ブランチ７１２を直接押し、この頂部ブランチは、これよりも高い位置に位置する巻回部に、この力を伝える。従って、マッシュルーム８３がすべての巻回部７３を押すこと、および巻回部は、すべて１回の作業で、スロット内に挿入されることが理解できると思う。

この運動には、二重の効果がある。まずこの運動によって、頂部ブランチ７１２をフィンガー８１の自由端よりも、上にスウィングさせることが可能となり、このブランチは、積層体１０と直線状となる軸方向の位置を占めることができる。最初、巻回部７３の頂部は、頂部スウィング位置に位置し、最後に、巻回部７３のブランチは、底部スウィング位置に位置する。

更に、リンクセグメント７２を軸方向に引き、このセグメントを、積層体１０の第２の側上の所定位置にロックし、巻線オーバーハング４０’を形成することも可能である。

巻線７０の鋸歯状部７１が、この工具の対称軸線と実質的に平行な平面にある挿入工具８０上に配置されていることを考慮すると、横方向ブランチ７１１がスロット３０に挿入され、頂部ブランチがフィンガー８１の自由端よりも上でスウィングされるときに、横方向ブランチは、実質的にねじりを受けない。

更に、挿入工具８０のまわりに巻回部７３が構成されているので、マッシュルーム８３から最も遠い巻回部７３、すなわち挿入工具８０上の最も高く配置されている巻回部７３に、マッシュルーム８３の押し込み力を、相当に効率的に伝えることが可能となっている。

この目的のために、巻回部７３における巻き順序により、巻回部の各頂部ブランチ７１２が、すぐ上の巻回部の少なくとも２つの頂部ブランチ７１２に当接することが可能となっている。この場合、これら２つの頂部ブランチ７１２は、次に高い巻回部の他の２つの頂部ブランチ７１２に当接し、次々に同様の当接が行われる。従って、押し込み力は、挿入工具の円周方向のまわりに、極めて良好に分散される。

すべての巻線７０を、１回の作業で挿入しうるように、マッシュルームは、頂部ブランチ７１２に大きな押し込み力を加えることができなければならない。この目的のために、挿入工具８３には、２つのアクチュエータ、すなわち、マッシュルームを上方向に押す下方アクチュエータと、マッシュルームを上方向に引く上方アクチュエータとが設けられている。

従って、このマッシュルーム８３は、良好な状態で、頂部ブランチ７１２の設置を行うのに必要な力を伝える。

別の特別な有利な特徴においては、ステップ１）で形成される頂部ブランチ７１２およびリンクセグメント７２は、巻線７０に沿って、軸方向の高さが増減している。

図３に示すように、ステップ１）の終了時の巻線７０は、おおむね長手方向に延び、横方向ブランチ７１１は、いずれも実質的に横方向に延び、すべてが、互いに長手方向に整合した状態で、平行に配置されている。

鋸歯状部７１の頂部ブランチ７１２のいずれも、同じ整合側面に配置され、カーブしている。これら頂部ブランチは、横方向ブランチ７１１の側で凹状となっている。

リンクセグメント７２は、頂部ブランチ７１２と反対の整合側に配置され、横方向ブランチ７１１に凹部が向くカーブの形状を有する。

図３から分かるように、すべての横方向ブランチ７１１は、横方向に同じ長さを有するが、カーブした頂部ブランチ７１２およびリンクセグメント７２の軸方向高さは、巻線７０に沿って変化している。カーブした頂部ブランチ７１２およびリンクセグメント７２の軸方向の高さとは、横方向の高さを意味する。

更に、極方向ピッチ、すなわち、整合した２つの連続する横方向ブランチ７１１を分離する長手方向間隔は、巻線７０全体に沿って一定である。

例外として、巻線７０の単一ポイントにおいて、２つの横方向ブランチ７１１を、異なるピッチで分離することもできる。

まず最初に、スロット３０に挿入されるようになっており、スロット３０の底部の径方向外側位置に横方向ブランチ７１１が挿入される巻回部７３は、ステップ１）の終了時に、頂部ブランチ７１２およびリンクセグメント７２を有し、これらブランチおよびセグメントは、横方向ブランチ７１１が径方向内側位置を占めている巻回部７３のブランチおよびセグメントよりも、比較的高い横方向高さを有する。

図１の例では、同じ巻回部７３の頂部ブランチ７１２、およびリンクセグメント７２のすべては、同じ高さを有する。

この高さは、１つの巻回部７３から次の巻回部まで、巻線７０に沿って、一様に低くなっている。

ブランチ７１１を挿入するスロット３０の開口部の間の間隔に対応する一定の間隔を、ブランチ７１１の間に形成するよう、巻線に沿って、すべての極方向ピッチを、同じに維持しなければならないことを、明確に理解するべきである。

同じ巻線の異なる巻回部７３の頂部ブランチ７１２とリンクセグメント７２との間の高さの差によって、スロット３０の底部に、外側巻回部の連続する横方向ブランチ７１１が配置され、このブランチは、内側巻回部の横方向ブランチの７１１よりも、互いにより広く離間し、このブランチが、スロット３０の入口に配置されることを補償している。

積層体１０内に一旦巻回部が挿入されると、２つの外側ブランチ７１１を接続する頂部ブランチ７１２またはリンクセグメント７２は、２つの内側ブランチ７１１を接続する頂部ブランチ７１２またはリンクセグメント７２よりも広く開口する。この、より広い開口によって、外側ブランチを接続するブランチまたはセグメントは、２つの内側ブランチ７１１を接続する頂部ブランチ７１２またはリンクセグメント７２と同じ高さまで高さを減少させるような平坦化を受ける。

このようにして、図２Ｂに示すように、すべての要素が同じ軸方向高さとなった場合に、巻線オーバーハングが得られる。

外側巻回部のブランチ７１１と内側巻回部のブランチ７１１の間の間隔の差を補償する目的を有する、上に説明した巻線７０に沿う巻回部７３の横方向高さのバラツキと、階層状に配置された巻線オーバーハングを得るようになっている巻回部の横方向の高さの別のバラツキとを、組み合わせることができる。

第１のバラツキに追加されるこのような別のバラツキは、同じ巻線オーバーハングの頂部ブランチ７１２またはリンクセグメント７１の、外側から内側に向かって、高さが増減することを意味する。図１Ａに示された従来のステータは、巻線オーバーハングの頂部ブランチ７１２およびリンクセグメント７２の階層状の、かかる構造を有する。このような巻線オーバーハングの構造によって、冷却が促進される。

ステップ３）の後に、内側または外側に向かって、リンクセグメント７２または頂部ブランチ７１２を機械的に傾斜させることにより、巻線オーバーハングを成形するステップ４）を追加し、巻線オーバーハングが同じ高さの要素から成るステータを使用する同様な結果を得ることができる。

例えば、径方向内外に向かってジョーを移動させ、リンクセグメント７２または頂部ブランチ７１２を変形することによって、このような傾斜を実現できる。

更に別の有利な特徴として、本発明の方法は、ステップ１）と２）の間で、他の巻線７０のワイヤー６０と交差するようになっているワイヤー６０の領域６１内において、または巻線７０を一旦ステータに挿入した後の同じワイヤーの別の領域にあるワイヤー６０を、局部的に成形するステップ１’）を含んでいる。

この領域６１は、図４では丸印で示されている。

ワイヤー６０のこのような局部的な成形は、ワイヤー６０の横断面を局部的に変形するか、またはワイヤー６０を局部的にカーブさせることによって実行できる。

この変形は、断面を局部的に平坦にし、電流が流れる断面全体を小さくすることなく、所定の方向の断面を薄くする。前記所定の方向に、ワイヤー６０の交差領域６１が重ねられているので、２つの重ねられたワイヤー６０のスペース条件が小さくなっている。断面が丸いワイヤー６０の場合、平坦化によって一般に楕円形の断面が形成される。

領域６１の平坦化は、適合するクランプによってピンチ加工するか、適合したモールドが装備されたプレス機械内でスタンプ加工するか、または回転工具を使ってフライス加工することによって実現できる。

ワイヤー６０の領域６１に局部的な曲率を与えることによって、ワイヤーの交差ポイントを、巻線オーバーハング４０の、あまり込み入っていない場所にシフトすることができる。この位置では、ワイヤー６０を交差させるのに、十分なスペースを利用できる。

ワイヤーを引き寄せることによって、ワイヤーを局部的に変形させるフックにより、このような曲率を得ることができる。

ワイヤー６０は、一般に断面が丸くなっている。スロット３０内への横方向ブランチ７１１の配置を容易にすると共に、このスロット内の銅の密度を高めるために、このスロット３０に対して、ワイヤーの直径の倍数である円周方向の幅を選択できる。

この幅は、一般にワイヤー６０の直径の１倍または２倍に等しい。変形例では、このスロットの幅は、ワイヤーの直径の２倍以上、例えば直径の３倍または４倍とされる。

スロット３０が、ワイヤー６０の直径と対応する円周方向の幅を有する場合、最も径方向内側の位置を占める横方向ブランチ７１１、すなわち、積層体１０の内周部に最も近い横方向ブランチ７１１は、図１１Ａに示すように、円周方向に広くするよう変形される。横方向ブランチ７１１は、スロットの２つの対向するラジアル面に当接しているので、スロット３０内の所定位置にロックされている。別の位置を占める横方向ブランチ７１１は、このようにして、スロット３０の内部に保持されている。

一般に、横方向ブランチ７１１の３つのポイントにおいて、挿入ステップ３）の後に、このような変形が実行される。これによって、ワイヤーの丸い断面は楕円に変形される。

スロット３０が、ワイヤー６０の少なくとも２つの径と、等しい円周方向の幅を有する場合（図１１Ｂ）、このスロット３０は、歯３５から突出する、歯の足とも称される２つの軸方向ステップ３２により、２つの反対の側面が部分的に閉じられた開口部３１を径方向内側に有する。各スロット３０を占める横方向ブランチ７１１は、図１１Ｂに示すように、スロット３０の内側において、ステップ３２に当接する平らなクサビ３３により、スロットの内部に保持されている。

このクサビ３３は、スロット３０の軸方向の全長にわたって延び、形状は長方形となっている。

スロット３０の幅が、ワイヤー６０の直径に対応する場合、歯３５は、ステップ３３を有していなくてもよく、クサビ３３を省略することができる。従って、積層体１０の構造、およびスロット３０内に巻線７０を挿入する作業を簡略にすることができる。

最後に、スロット３０への横方向ブランチ７１１の配置を容易にするために、スロット３０は、ワイヤー６０の直径の倍数である径方向の幅を有することができる。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、スロット３０に対して選択された寸法は、ワイヤー６０の横方向のブランチ７１１を通常スロット３０へ挿入するステップ３）において、いくつかの良好な順序で、径方向に整合するように定められていることを意味する。

従って、これまで説明した方法により、多数の利点が得られることが明らかに理解できると思う。

すべての位相巻線の挿入は、１回の作業で実施できるので、サイクル時間が短くなる。

更に、巻線を作製する作業は、特に細かい作業であり、注意が必要である。挿入ステップ３）の終了時に、ステップ１）および１’）によって、ほとんど欠陥のない良好な順序の巻線オーバーハングを得ることができる。品質管理および故障の修理のその後の作業が、大幅にスピードアップされ、サイクル時間も短縮される。

マッシュルームの押し込み力が、挿入工具上の底部に配置された巻回部から、頂部に配置された巻回部に良好に伝達されるので、巻線オーバーハングの形成が良好に行われる。この力は、工具の全周にわたって、均一に分散される。

最後に、この方法は、現在使用している工具にも適合でき、工具を若干変更するだけでよい。

本発明によるステータも、利点を有する。

異なる巻線の巻回部の挿入順序を変えることにより、巻線オーバーハングを、特に良好に離間させることができる。そのため、巻線オーバーハングの冷却が大幅に促進される。巻線のオーバーハングを通過する冷却用空気の流れは、毎秒１０リットルを越えることができる。

上記のような導電性ワイヤーは、銅からなっているので、スロット内の銅の密度を、６５％まで増加できる。この密度は、絶縁されていない横方向ブランチの断面の表面積と、絶縁されていないスロットの断面との比である。この密度は、従来のステータでは、４５％〜５０％に限定されている。

この結果、本発明のいくつかの特徴を組み合わたことによる効果が得られる。

まず第１に、スロット内に、横方向ブランチを順に挿入できることによって、この効果が得られる。

この効果は、ワイヤーが交差する領域を、良好に作製できることからも得られる。このことによって、巻線オーバーハングを良好に配置し、従って、スロット内の横方向ブランチ７１１の位置を最適にすることが可能となる。

最後に、スロットの寸法の選択、ウェッジを省略すること、すなわち、従来技術のＵ字形クサビの代わりに、長方形のクサビを使用することも、この結果を得る上で、一部の役割を果す。

工具を軸方向に移動させることにより、スロットへの巻回部の挿入を実行するということと組み合わせて、挿入工具に、巻回部の鋸歯状部を、実質的に垂直に位置決めすることによって、挿入中、実質的にワイヤーを変形しないことが可能となっている。従って、挿入前に特定の成形を受ける交差領域６１は、変形せず、ロータの巻線オーバーハング内に、正しく構成される。

上記方法は、任意の数のスロットを含むステータ、および任意の数の位相巻線を含む巻線に適用できる。特に６極〜８極のロータ、および３〜６の位相巻線を含む巻線に対応する３６〜９６のスロットを含むステータに適用できる。

巻線は、シンプレックス波形でもよいし、分散波形タイプでもよい。

本発明の方法は、断面が丸くなっている円筒形、もしくは正方形の、すべてのワイヤーの径、および自動車用オルタネータ兼ステータのための通常の径のすべてのステータに適用できる。

本発明に係わるステータは、例えば欧州特許第EP-A-0515259号に記載されている内側ファンを有するオルタネータ内に、有利に取り付けられるようになっている。このオルタネータは、ロータ、例えばフローロータまたは突出極ロータを囲むステータを備えている。

ロータは、前方端部プレートと、後方端部プレートと称される２つの部品から成るハウジング内の中心で回転するように、ボールベアリングによって装着されたシャフトに取り付けられている。この端部プレートは、中空であり、空気の入口を形成するための開口部が設けられた底部と、空気の出口を形成するための開口部が設けられた周辺リムを有する。

この端部プレートの底部は、全体として横方向を向いており、中心にロータ支持シャフトを回転自在に取り付けるためのボールベアリングを有する。これらの底部は、外周部が全体に軸方向を向く周辺リムとして延びており、複数の位相巻線を有する巻線を備えるステータの本体を取り付けるためのショルダーを備え、位相巻線の巻線オーバーハングが、端部プレートの周辺リムの開口部の下で、ステータ本体の両側にて軸方向に突出するように延びている。

端部プレートの周辺リムは、例えば、ボルトまたはタイロッドにより、ステータおよびロータを収容するためのハウジングを形成するように組み立てられている。ロータは、軸方向端部の少なくとも一方にファンを有し、このファンは、当該巻線オーバーハングの径方向下方に設けられている。後方端部プレートは、少なくとも１つのブラシホルダを有し、一方、ロータ支持シャフトに取り付けられたプーリーは、前方端部プレートに隣接している。

オルタネータのその他の部品に関しては、上記引用例を参照されたい。この場合、磁界巻線を有するクローロータは、いくつかの磁界巻線を有する突出極ステータに置換できることに留意するべきである。

ブリッジ整流器、例えばダイオードブリッジは、位相巻線に接続されており、変形例では、例えばフランス国公開特許第FR-A-2745444号に記載されているようなインバータを形成し、ステータの位相巻線に電流を注入し、オルタネータを、例えば自動車の熱エンジンを始動させるための電動モータと機能させるようになっている。かかるオルタネータは、オルタネータ兼スタータと称される。

いずれのケースにおいても、ロータ支持シャフトが回転すると、ファンによって、空気の入口開口部と出口開口部の間で空気流が形成され、本発明に従い、巻線オーバーハングに空気流を通過させることが可能となっている。

より詳細には、ワイヤーを別々に作製し、次に位相巻線をスロット内に挿入する前に、位相巻線を構成することにより、ステータのうちの、巻線オーバーハングと称される端部巻線に対し対称的な特性を与え、巻線オーバーハングを通過する空気の循環を、例えば毎秒１０リットル以上に改善する空気流アパーチャ、およびスロープを巻線オーバーハング内に形成することが可能となる。

当然ながら、変形例として、本発明に係わる工具により、１つの巻線オーバーハングを、他方の巻線オーバーハングよりも、軸方向に高くすることができる。

当然ながら、ワイヤーをスロットに挿入する前に、スロット内に、スロットインシュレータを設け、好ましくは固定する。簡潔にするために、図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１Ａ、図２Ｂ、図９および図１１Ｃに示されたスロットインシュレータを示してはいない。

図に示すように、導電性ワイヤーの断面は、丸くしてもよいし、または正方形または長方形、または楕円形もしくはその他の形状としてもよい。

図では、ステータの本体の形状は、円筒形である。変形例では、ステータ本体の外周部の形状は、非円筒形、例えば樽形状である。多数の積層体のうちの各積層体に形成されたスロットは、変形例では、軸方向に傾斜している。

本発明に係わる巻線を有するステータが設けられた多相回転電気機器は、強力である。

各位相巻線は、１本以上のワイヤーを有し、各位相巻線は、少なくとも２本のワイヤーを有することができる。

従来技術の方法に従って得られるステータの一部を、軸方向に見た図である。 本発明の方法に従って得られるステータの一部を、軸方向に見た図である。 図１Ａのステータの斜視図である。 図１Ｂのステータの斜視図である。 ステップ１）における成形後の、図１Ｂおよび図２Ｂのステータの位相巻線の拡大略図である。 挿入後、３つの巻線がステータ内で交差している領域を示す、図１Ｂおよび図２Ｂのステータの３つの位相巻線の拡大略図であって、丸印は局部的成形領域を示す。 ステップ２）において、挿入工具上に巻線を設置した後の挿入工具の側面図である。 図５の矢印ＶＩに沿った斜視図である。 挿入工具を軸方向に移動させることにより、巻回部をステータのスロット内に挿入するステップ３）を示す略図である。 挿入工具を軸方向に移動させることにより、巻回部をステータのスロット内に挿入するステップ３）を示す略図である。 ステップ３）における積層体および挿入工具の側面図である。 図８の矢印ＩＸに沿う斜視図である。 本発明に従って得られたステータの略側面図である。 １つのワイヤーの直径に対応する幅を有する本発明のステータのスロットの断面の略図である。 ２つのワイヤーの直径に対応する幅を有する本発明のステータのスロットの断面の略図である。 従来技術のステータのスロットに対応する幅を有する本発明のステータのスロットの断面の略図である。

符号の説明

１ ステータ
１０ 積層体
２０ 対称軸線
３０ 軸方向スロット
３５ リブ
４０、４０’ オーバーハング
５０ 巻線
６０ ワイヤー
７０ 位相巻線
７１ 鋸歯状部
７２ リンクセグメント
７３ 巻回部
８０ 挿入工具
７１１ 横方向ブランチ
７１２ 頂部ブランチ

Claims (18)

1. 多相回転電気機器のステータ内に波形巻線を挿入する方法であって、前記ステータ（１）は、対称軸線を有する中心を貫通する孔を有する積層体（１０）と、前記積層体（１０）の径方向内側面に軸方向に貫通するスロット（３０）とを備え、このスロット（３０）は、径方向に階層状に配置された複数の支持位置を構成し、かつ前記巻線は、複数の位相巻線（７０）を備え、各位相巻線は、導電性連続ワイヤー（６０）から構成されており、
   １）前記ワイヤー（６０）は、リンクセグメント（７２）によって接続された一連の鋸歯状部（７１）に形成され、各鋸歯状部は、互いに向き合う２つの横方向ブランチ（７１１）を備え、各ブランチは、スロット（３０）の支持位置に挿入されるようになっており、各鋸歯状部は、更に２つの横方向ブランチ（７１１）を接続する頂部ブランチ（７１２）を接続するように、各巻線（７０）を成形するステップと、
   ２）挿入工具（８０）に、前記巻線（７０）を置くステップと、
   ３）前記ステータのスロット（３０）内に、前記巻回部（７３）を挿入するステップとを有する、ステータ内に波形巻線を挿入する方法において、
   前記巻線を置くステップ２）は、円筒形挿入工具（８０）上で実行され、各巻線（７０）は、前記挿入工具（８０）のまわりに、いくつかの巻回部（７３）を構成し、この巻回部（７３）は、所定の順序で重ねられており、かつ前記巻線（７０）は、前記挿入工具（８０）のまわりに同時に巻かれ、前記所定の巻き順序で別の巻回部に続く前記巻回部（７３）は、交互に異なる巻線（７０）に属することを特徴とする、波形巻線をステータに挿入する方法。
2. 前記ステータのスロット（３０）内に前記巻回部（７３）を挿入する前記ステップ３）は、前記巻き順序と逆の順序で実行され、この巻回部（７３）の横方向ブランチ（７１１）は、径方向内側の位置を徐々に占めるようにすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記巻き順序は、一連の同一シーケンスを有し、各シーケンスは、各巻線（７０）の１つの巻回部（７３）から成ることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 前記鋸歯状部（７１）は、前記挿入工具（８０）の上で、前記挿入工具（８０）の対称軸線に平行な平面にあるか、または前記対称軸線に対して若干傾斜していることを特徴とする、請求項１記載の方法。
5. 前記スロット（３０）内に巻線（７０）を挿入する前記ステップ３）は、前記ステータ（１）の対称軸線（２０）に沿って、前記挿入工具（８０）を移動させることによって実行されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
6. 前記鋸歯状部（７１）の頂部ブランチ（７１２）は、カーブしており、前記ステータ（１）の第１の軸方向側において、巻線オーバーハング（４０）を形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記リンクセグメント（７２）は、ワイヤー（６０）に沿って、２つの隣接する鋸歯状部（７１）のそれぞれ２つの横方向ブランチ（７１１）を接続し、これらのセグメントは、前記第１の側と反対の前記ステータ（１）の第２の軸方向側において、巻線オーバーハング（４０）を形成することを特徴とする、セグメント６記載の方法。
8. 前記ステップ１）で形成される前記頂部ブランチ（７１２）またはリンクセグメント（７２）は、前記巻線（７０）に沿って、高さが増減していることを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 横方向ブランチ（７１１）がスロット（３０）の底部の径方向外側位置に挿入された前記巻回部（７３）は、頂部ブランチ（７１２）またはリンクセグメント（７２）を有し、これらのブランチまたはセグメントは、横方向ブランチ（７１１）が径方向内側位置を占める巻回部（７３）よりも比較的高くなっていることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. 前記ステップ３）の後に、前記リンクセグメント（７２）または前記頂部ブランチ（７１２）を内側に向けて傾斜させることにより、前記巻線オーバーハング（４０）を成形するステップ（４）を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
11. 前記ステップ３）の後に、前記リンクセグメント（７２）または前記頂部ブランチ（７１２）を外側に向けて傾斜させることにより、前記巻線オーバーハング（４０）を成形するステップ（４）を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
12. 前記ステップ１）と２）の間において、他のワイヤー（６０）と交差するようになっているワイヤーの領域（６１）内、または巻線（７０）を前記ステータ（１）内に一旦挿入した後の同じワイヤー（６０）の別の領域内のワイヤー（６０）を局部的に成形するステップ１’）を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
13. 前記ワイヤー（６０）は、丸い断面を有し、前記スロット（３０）は、前記ワイヤー（６０）の直径の倍数である円周方向の幅を有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
14. 前記スロット（３０）は、前記ワイヤー（６０）の直径と対応する円周方向の幅を有し、径方向の最も内側の位置を占める前記横方向ブランチ（７１１）は、円周方向に拡大することによって変形され、スロット（３０）の内側の別の位置を占める横方向ブランチ（７１１）を保持するようになっていることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
15. 前記スロット（３０）は、前記ワイヤー（６０）の少なくとも２つの直径と等しい円周方向の幅を有すると共に、２つの軸方向ステップ（３２）によって、２つの両側が部分的に閉じられた開口部（３１）を径方向内側に有し、かつ前記スロットを占める横方向ブランチ（７１１）は、前記スロット（３０）の内側において、前記ステップ（３２）に当接する平坦なクサビ（３３）により、内側に保持されていることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
16. 対称軸線（２０）を有し、かつ中心を貫通する孔を有する積層体（１０）と、前記積層体（１０）の径方向内側面に軸方向に貫通するようになっており、各々が径方向に階層状に配置された複数の支持位置を提供するスロット（３０）と、導電性連続ワイヤー（６０）から構成された複数の位相巻線（７０）を含む巻線（５０）とを備え、
    各巻線（７０）のワイヤーは、リンクセグメント（７２）によって接続された一連の鋸歯状部（７１）となるように形成されており、各鋸歯状部は、各々がスロット（３０）の支持位置において挿入すべき互いに対向する２つの横方向ブランチ（７１１）と、前記２つの横方向ブランチ（７１１）を接続する頂部ブランチ（７１２）とを備え、
    各巻線（７０）は、前記ステータ（１）のまわりに、いくつかの巻回部（７３）を構成している、多相回転電気機器のステータにおいて、
    前記巻線（７０）の巻回部（７３）は、所定の順序で前記スロット（３０）内に挿入されており、これら巻回部（７３）の前記横方向ブランチ（７１１）は、径方向のより内側の位置を徐々に占め、かつ所定の順序で、別の巻回部に続く前記巻回部（７３）は、異なる巻線（７０）に交互に属することを特徴とする、多相回転電気機器のステータ。
17. 前記所定の順序は、一連の同一シーケンスを有し、各シーケンスは、各巻線（７０）の１つの巻回部（７３）から成ることを特徴とする、請求項１６記載のステータ。
18. 前記ワイヤー（６０）は、このワイヤーが他のワイヤー（６０）と交差する領域（６１）、または同じワイヤー（６０）の別の領域において、局部的に成形されていることを特徴とする、請求項１６記載のステータ。

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