JP5474184B2 - 電気機械、特に交流発電機のステータ巻線を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械、特に交流発電機のステータ巻線を製造するための方法であって、ステータ巻線が、少なくとも１つの相巻線を有しており、該相巻線が、複数のコイルを有しており、該コイルが、複数のコイル辺を有しており、製造に際して、複数のコイルを一方向に巻成し、巻成に際して、規定された個数の巻条を巻成し、コイルの２つのコイル辺をコイル結合部に一体に移行させて、電気機械のステータ巻線を製造するための方法に関する。

さらに、本発明は、ステータ巻線に関する。

さらに、本発明は、ステータを製造するための方法に関する。

さらに、本発明は、電気機械に用いられるステータに関する。

さらに、本発明は、電気機械に関する。

背景技術
国際公開第２００８／０８１０２０号に基づき、交流発電機として形成された電気機械のステータ巻線を製造するための方法が開示されている。同号に記載された方法によって、同号に図示された巻線は比較的多くの接合箇所を有している。

発明の開示
電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法によれば、引き続き、コイル結合部に移行させたコイル辺が、１つのコイルの一番外側に位置するコイル辺となるように、１つのコイルの巻条を相対的に移動させる。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、コイル辺を第１のグループと第２のグループとに分割し、両グループを互いに押し拡げる。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、少なくとも１つの相巻線が、互いに直列に接続された少なくとも２つのコイルを有しており、該コイルが、それぞれ１つのコイル結合部によって結合されており、各コイルが、両グループの間に１つの平面を有しており、後続のステップにおいて、中間のコイルの平面が、互いに１８０゜よりも小さい角度を成して配置されるように、少なくとも２つのコイルを互いに配置する。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、複数の相巻線をコイル結合部の範囲でひいては積上げ箇所でコイル辺のワイヤ方向に連続的にかつ重ね合わせて積み上げる。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、複数の相巻線が、積上げ箇所を起点として、２方向にそれぞれ少なくとも１つのコイルを有しており、第１の方向にかつ第２の方向にそれぞれ少なくとも１つの第１のコイルが配置されており、一方の第１のコイルの第１のグループを他方の第１のコイルの第１のグループに折り合わせるようにする。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、折合せによって、コイル結合部により互いに重なり合って結合されたサブアッセンブリを形成する。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、それぞれ２つの隣り合ったサブアッセンブリを曲げ加工によって相対的に運動させて、一方のサブアッセンブリの左側のコイル辺を、直接的に隣り合ったサブアッセンブリの左側のコイル辺に折り合わせる。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、２つのグループが、それぞれ同じ個数のコイル辺を有している。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、２つのグループのコイル辺を結合手段によって互いに固く結合する。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、結合手段が、有利には、面状の絶縁材に設けられた層である接着剤である。

電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、コイル結合部に移行させたコイル辺が、１つのコイルの一番外側に位置するコイル辺となるように、１つのコイルの巻条を相対的に移動させた後、コイルの少なくとも１つのコイル辺、有利には全てのコイル辺を型押し加工する。

本発明に係るステータ巻線によれば、ステータ巻線において、該ステータ巻線が、電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法により製造されている。

ステータを製造するための本発明に係る方法によれば、互いに平行に配置されたスロットを有するほぼ直方体状のステータコアを準備し、スロット内に本発明に係るステータ巻線を挿入する。

ステータを製造するための本発明に係る方法の有利な態様によれば、ステータコアをステータ巻線と共に、半径方向内側に向けられたスロットを備えた環形状に変形加工する。

本発明に係るステータによれば、該ステータが、ステータを製造するための本発明に係る方法により製造されている。

本発明に係る電気機械によれば、該電気機械が、本発明に係るステータを備えている。

発明の利点
独立請求項の特徴を備えた、電気機械のステータ巻線を製造するための本発明に係る方法は、ステータ巻線が少なくとも１つの相巻線を有しており、この相巻線が、１つのワイヤ片から一貫して、つまり、連続的に比較的簡単に製造可能であるという利点を有している。

独立請求項により提案された方法ステップは、１つのコイルのコイル辺が２つのグループに分割され、両グループが互いに押し拡げられることによって、効率よく実施することができる。両グループは、コイルの一方のサイドのコイル辺と、コイルの他方のサイドのコイル辺とに分割される。これによって、一番外側に位置するコイル辺が、１つのワイヤ片の、直接的に隣り合ったコイルに対する結合を可能にするコイル辺であることが達成可能となる。

従属請求項３および４の特徴による本発明の別の態様によれば、一貫して延びるワイヤから成っていて、均一な巻線オーバハングを有する二層重ね巻線を製造することが可能となる。

別の従属請求項の特徴に対する利点は、発明の実施の形態から明らかである。

電気機械の縦断面図である。 １つのワイヤを巻成するための第１の装置を示す図である。 巻成されたワイヤの断面図である。 図２ａに示した装置から取り外された後のコイル連鎖体を示す図である。 図３ａに示したコイル連鎖体の１つのコイルの詳細図である。 図３ｂに示した１つのコイルの断面図において、このコイルの巻条が相対的にどのように移動させられるのかを示す図である。 図４ａに示したコイルの巻条の移動後のコイル結合部側の状態を示す図である。 図４ａに示したコイルの巻条の移動後のコイル結合部と反対側の状態を示す図である。 移動後のコイルの平面図である。 型押し加工工程後の相対的に移動させられた巻条を備えた、図４ａ〜図４ｄに示したコイルを示す図である。 図５ａに示した巻条の型押し加工されたコイル辺の断面図である。 移動させられて型押し加工された巻条を備えた、図３ａに示したコイル連鎖体を示す図である。 面状の絶縁材による結合後の図６に示したコイル連鎖体の１つのコイルの立体図である。 図７ａに示したコイルの巻条の断面図である。 １つのコイルのコイル辺の両グループを押し拡げた後のコイルの立体図である。 図８ａに示したコイル辺の断面図である。 １つのコイルのコイル辺の両グループを押し拡げた後の図６に示したコイル連鎖体を示す図である。 図９に示したコイル連鎖体の断面図である。 コイル連鎖体を折り曲げた後の図１０に示したコイル連鎖体を示す図である。 相巻線に対応するコイル連鎖体を折り曲げて積み上げた後の複数のコイル連鎖体の断面図である。 コイル辺の折合せの工程後の複数、ここでは５つのコイル連鎖体を示す図である。 形成されたサブアッセンブリを互いに折り合わせる後続のステップを示す図である。 図１４に示した工程を実施した後の側面図である。 巻掛け後の２つの隣り合ったサブアッセンブリの概略図である。 直方体状のステータ鉄芯内の１つの相巻線を例示する図である。 ５つの相巻線の接続を示す図である。

発明の実施の形態
図１には、電気機械１０、本実施の形態では、自動車に用いられるオルタネータもしくは交流発電機の縦断面図が示してある。この電気機械１０は、特に二分割式のハウジング１３を有している。このハウジング１３は第１のエンドシールド１３．１と第２のエンドシールド１３．２とから成っている。第１のエンドシールド１３．１および第２のエンドシールド１３．２の内部には、いわゆる「ステータ１６」が収容されている。このステータ１６は、１つには、ほぼ円環状のステータコア１７から成っている。また、ステータ１６の、半径方向内側に向けられて軸方向に延びるスロット内には、ステータ巻線１８が挿入されている。環状のステータ１６は、スロットを備えた半径方向内側に向けられた表面でロータ２０を取り囲んでいる。このロータ２０は爪形磁極ロータとして形成されている。ロータ２０は、特に２つの爪形磁極板２２，２３から成っている。両爪形磁極板２２，２３の外周面には、それぞれ軸方向に延びる爪形磁極フィンガ２４，２５が配置されている。ロータ２０において、両爪形磁極板２２，２３は、軸方向に延びる爪形磁極フィンガ２４；２５がロータ２０の周面で互い違いになるように配置されている。これによって、逆極に磁化された爪形磁極フィンガ２４，２５の間に、磁気的に必要となる中間室が得られる。この中間室は爪形磁極中間室と呼ばれる。ロータ２０は、軸２７と、各ロータ側に位置するそれぞれ１つの転がり軸受け２８とによって各エンドシールド１３．１；１３．２内に回転可能に支承されている。

ロータ２０は、全部で２つの軸方向の端面を有している。両端面には、それぞれ１つのファン３０が取り付けられている。このファン３０は、主として、プレート状のもしくはディスク状の区分から成っている。この区分を起点として、ファン羽根が公知の形式で外向きに延びている。ファン３０は、エンドシールド１３．１，１３．２に設けられた開口４０を介して、電気機械１０の外側と電気機械１０の内室との間で空気交換を可能にするために働く。このためには、主として、エンドシールド１３．１，１３．２の軸方向の端部に開口４０が設けられている。この開口４０を介して、ファン３０によって冷却空気が電気機械１０の内室に吸い込まれる。冷却空気はファン３０の回転によって半径方向外向きに加速させられ、これによって、冷却空気が、冷却空気透過性の巻線オーバハング４５を通流することができる。この効果によって、巻線オーバハング４５が冷却される。冷却空気は、巻線オーバハング４５の通流後もしくは巻線オーバハング４５の周流後、図１に示していない開口を通って半径方向外向きに経路をとる。

図１の右側には、保護キャップ４７が位置している。この保護キャップ４７は種々異なる構成部材を環境影響に対して防護している。保護キャップ４７は、たとえば、いわゆる「スリップリングアッセンブリ４９」を覆っている。このスリップリングアッセンブリ４９は、励磁巻線５１に励磁電流を供給するために働く。スリップリングアッセンブリ４９を取り囲んで、ヒートシンク５３が配置されている。このヒートシンク５３は、本実施の形態では、正極ヒートシンクとして作用する。いわゆる「負極ヒートシンク」として、エンドシールド１３．２が作用する。このエンドシールド１３．２とヒートシンク５３との間には、接続プレート５６が配置されている。この接続プレート５６は、エンドシールド１３．２に配置された負極ダイオード５８と、ヒートシンク５３に設けられた正極ダイオード（図示せず）とを互いに接続し、ひいては、自体公知のブリッジ回路を形成するために働く。

図２ａには、巻成のための第１の装置７０が示してある。この装置７０は、本実施の形態では、２つのバー７３を有している。両バー７３は互いに平行に配置されている。両バー７３には、ワイヤ７６が巻き付けられる。このワイヤ７６は、たとえば２ｍｍの直径を有している。ワイヤ７６は、図２に示したように左巻きで、すなわち、矢印７９によって示したように反時計回り方向で両バー７３に巻き付けられる。まず、第１のコイル８２．１が巻成される。なお、各コイルは全般的に符号８２で示してある。個別の位置を備えた個別のコイルである限り、符号８２には、１つの点（．）によって分離して更なる符号が付してあり、これによって、個別のコイルが表してある。第１のコイル８２．１には、同じ巻き方向で第２のコイル８２．２が続いている。この第２のコイル８２．２には、さらに、第３のコイル８２．３が続いている。第１のコイル８２．１は、最初に両バー７３の外側に接続部８５を有している。この接続部８５は、のちに、電気機械１０内でレクティファイヤに接続するために働く。接続部８５には、ワイヤ７６の巻き方向において、まず、第１のコイル辺が続いている。この第１のコイル辺には、図２ａにおいて、符号８８．１が付してある。コイル辺は、この明細書では、全般的に符号８８で示してある。個別のコイル辺である限り、このコイル辺には、符号８８から１つの点（．）によって分離した更なる数字が付してある。１つのコイル辺８８．１には、１つのコイル辺結合部９１．１が続いている。本実施の形態では、コイル辺結合部も全般的に符号９１で示してあるが、個別のコイル辺結合部には、同じく１つの点（．）によって分離して更なる補足的な符号が付してある。コイル辺結合部９１．１には、第２のコイル辺８８．２が続いており、この第２のコイル辺８８．２には、コイル辺結合部９１．２が続いている。このコイル辺結合部９１．２には、さらに、後続のコイル辺８８．３が続いている。このコイル辺８８．３は、本実施の形態では、コイル辺８８．１とコイル辺８８．２とによって部分的に覆われている。第３のコイル辺８８．３はコイル辺８８．１に並んで位置している。コイル辺８８．３には、コイル辺結合部９１．３が続いており、このコイル辺結合部９１．３には、コイル辺８８．４が続いている。このコイル辺８８．４には、コイル辺結合部９１．４が続いている。このコイル辺結合部９１．４には、更なるコイル辺８８、本実施の形態では、特にコイル辺８８．５が続いている。しかし、このコイル辺８８．５はコイル辺８８．２，８８．４によって完全に覆われている。コイル辺８８．５には、コイル辺結合部９１．５が続いている。このコイル辺結合部９１．５は一体にコイル辺８８．６に移行している。第１のコイル８２．１は、上述した構造によれば、３つの巻条９４を有している。これら３つの巻条９４は、第１の巻条９４．１、この第１の巻条９４．１に続く、それぞれ個別の巻条である第２の巻条９４．２および第３の巻条９４．３である。

第３の巻条９４．３には、一体にコイル結合部９７が続いている。このコイル結合部９７は個別のコイル結合部９７．１として両コイル８２．１，８２．２を互いに一体に結合している。第２のコイル８２．２の構造は、ここではコイル結合部９７．１である始端片を除いて、第１のコイル８２．１と同じ構造である。これに相応して、コイル結合部９７．１には、１つのコイル辺８８．１が続いており、このコイル辺８８．１には、すでにコイル８２．１に対して前述したように、コイル辺結合部９１．１が続いており、最終的には、コイル辺８８．６が形成されている。このコイル辺８８．６の形成後、コイル８２．２はコイル結合部９７．２に移行している。このコイル結合部９７．２には、第３のコイル８２．３が続いている。この第３のコイル８２．３は、コイル８２．２と同じ構造を備えている。よって、この構造について、ここでは詳しく説明しない。なぜならば、この構造は、前述したコイル８２．２の構造に等しいからである。

図２ｂには、第１のコイル８２．１の断面図が示してある。この断面図は、巻線辺８８．１〜８８．６と３つのコイル辺結合部９１．１，９１．３，９１．５とを備えている。第１のコイル８２．１が方向１００に巻成されていることを認めることができる（図２ａも参照）。この方向１００は、巻条平面に対してほぼ垂直に配置されているかもしくはバー７３の長手方向軸線に対してほぼ垂直に配置されている。

図２ａにおいて説明した複数のコイル８２の配置を、全部で１６個のコイル８２が、図２ａに対して説明したように、連続して直列に「接続」されてバー７３にわたって巻成されるように実施することが提案されている。全部で１６個のコイル８２は、１６極の構造を備えた電気機械を形成することが全体的に目標とされることに関係している。

第１の装置７０に形成されたワイヤアッセンブリは、しばしば素線巻線または素線とも呼ばれる相巻線に対する先行体、つまり、中間製品１０３である。

この中間製品１０３が、巻成のための第１の装置７０から引き下げられると、１つの相巻線に対する、図３ａに示した全体的に認めることができる中間製品１０３が得られる。この中間製品１０３には、巻線が始まっている接続部８５と、巻線が終わっている接続部１１０とが示してある。両接続部８５，１００の間には、全部で１６個のコイル８２が配置されている。これらのコイル８２には、図３ａにおいて、符号８２．１〜８２．１６が付してある。

図３ｂには、コイル８２．８の平面図が示してある。コイル結合部９７．７には、コイル辺８８．１が続いており、コイル辺結合部９１．１には、コイル辺８８．２が続いており、コイル辺結合部９１．２には、コイル辺８８．３が続いており、最終的には、コイル結合部９７．８が形成されている。この側面図にも認めることができるように、コイル辺結合部９１．１，９１．２は互いに異なる曲率半径を備えてロッド７３に巻き付けられている。これによって、コイル結合部９７の近くに配置されたロッド７３が、コイル結合部９７から遠ざけられたロッド７３と異なる小さな半径を有していることを認めることができる。したがって、たとえばコイル辺結合部９１．２が、コイル辺結合部９１．１よりも小さな曲げ半径を有している。

コイル８２もしくはコイル８２．１の断面図を示した図２ｂに相俟って、図４ａおよび図４ｂには、どのようにして１つのコイル８２の巻条９４が相対的に移動させられるのかが示してある。さらに、図４ａに２つの矢印１０６；１０７によって示した、コイル辺８８．１，８８．３，８８．５に対するコイル辺８８．２，８８．４，８８．６の相対移動には、コイル辺８８．１，８８．３，８８．５をコイル辺８８．２，８８．４，８８．６に並べて１つの平面に位置させる別の運動が重畳されている。矢印１０６，１０７による相対移動は、図２ａに示した方向１００に対応している。重畳される別の運動は、矢印１０６，１０７による相対移動に対して垂直であると共にコイル辺８８のワイヤ方向に対して垂直である。

さらに、コイル結合部９７．７，９７．８が記入してある（図３も参照）。コイル辺８８の相対移動後、理想的な形態では、コイル辺８８．１〜８８．６が相並んで１つの平面に位置している。図４ｂに示した状態によれば、たとえば、コイル辺結合部９１．２がコイル辺８８．５に重畳しており、コイル辺結合部９１．４はコイル辺８８に重畳していない。

図４ｂには、コイル結合部９７．７；９７．８の側におけるコイル８２．８の状況が示してあるのに対して、図４ｃには、コイル８２．８の、コイル結合部９７が配置されていない反対の側におけるコイル８２．２の状況が示してある。明確に認めることができるように、図４ｃでは、コイル辺結合部９１．１，９１．３がコイル辺８８．３，８８．５もしくはコイル辺８８．５，８８．２に重畳している。相対移動の結果、コイル結合部９７．７，９７．８に移行するコイル辺８８．１，８８．６が、１つのコイル８２，ここではコイル８２．８の一番外側に位置するコイル辺８８、ここではコイル辺８８．１，８８．６となる。

以上、電気機械１０、特に交流発電機のステータ巻線１８を製造するための方法を説明した。ステータ巻線１８は少なくとも１つの相巻線、有利には３つ、５つ、６つまたは７つの相巻線を有している。この相巻線は複数のコイル８２．１〜８２．１６を有している。これらのコイル８２は方向１００に巻成される。この方向１００は、有利には巻条平面に対して垂直に延びている。規定された個数の巻条９４が巻成される。コイル８２は複数のコイル辺８８を有している。コイル８２の２つのコイル辺８８はコイル結合部９７に一体に移行している。引き続き、コイル結合部９７に移行しているコイル辺８８が、１つのコイル８２の一番外側に位置するコイル辺８８となるように、１つのコイル８２の巻条９４が相対的に移動させられる。

図４ｄには、移動させられたコイル８２．８の平面図が示してある。図４ｂおよび図４ｃに示した断面図に相俟って、移動後のこのようなコイル８２．８の状態および配置形態を良好に認めることができる。

選択的な作業ステップでは、図４ｄにおいて相並んで位置するコイル辺８８．１〜８８．６を、これらのコイル辺８８．１〜８８．６を図４ｄのように配置した平面に対して垂直に型押し加工することが提案されている。この型押し加工ステップによって、１つのスロットにおけるスロット占積率を著しく高めることができる。

したがって、選択的には、コイル結合部９７に移行しているコイル辺８８．１，８８．６が１つのコイル８２の一番外側に位置するコイル辺８８．１〜８８．６となるように、１つのコイル８２の巻条９４を相対的に移動させた後、コイル８２のコイル辺８８．１〜８８．６の少なくとも１つ、しかし、有利には全てのコイル辺８８．１〜８８．６が型押し加工されることが提案されている（図５ａおよび図５ｂも参照）。

図５ｂに示したコイル辺８８は平行側面状に型押し加工されている。このような平行側面状の型押し加工のほかに、たとえば、コイル辺８８．１〜８８．６の、全体的にほぼ台形の横断面を型押し加工することも可能である。これは、図５ｂに示した実施の形態のように、コイル辺８８．１〜８８．６を方形のスロット内に挿入したいか、またはコイル辺をむしろ台形のスロット内に挿入したいかに左右される。スロット側面は、たとえば正確に半径方向内側（図１参照）に向けられている。

図５ｂに示した各コイル辺８８．１〜８８．６は、互いに反対の側に位置する型押し加工部１１３を有している。便宜上、幾つかの少ない型押し加工部１１３だけを適宜図示した。

これまでの説明と異なり、１つのコイル８２の２つもしくは４つの巻条を備えた以下の状況が生じることもある：
− コイル８２が、たとえば巻条９４を２つだけ備えて巻成される場合には、コイル辺８８．５，８８．６は存在していない。したがって、コイル辺結合部９１．２が投影図においてコイル辺８８．５に重畳していない。１つのコイル辺結合部９１．１が投影図において（図４ｃに類似して）コイル辺８８．３にだけ重畳している。コイル辺８８．４に次のコイル結合部９７が続いている。
− コイル８２が、たとえば４つの巻条９４を備えて巻成される場合には、コイル８２が付加的にコイル辺８８．７，８８．８を有している。これは、コイル結合部９７の側に２つのコイル辺結合部９１．２，９１．４だけでなく、１つの更なるコイル辺結合部９１．６も存在していることに繋がる。このコイル辺結合部９１．６も同じく投影図において１つのコイル辺８８に重畳している。さらに、逆側では、両コイル辺結合部９１．１，９１．３と、１つのコイル辺結合部９１．５とが、それぞれ３つのコイル辺８８に重畳している。

コイル辺結合部９１はコイル辺８８の平面（図４ｂ参照）に位置していてもよい。同じことが、コイル８２一つあたり４つの巻条９４の形態に対するコイル辺結合部９１にも当てはまってよい。コイル８２一つあたり２つだけの巻条９４の形態では、コイル辺結合部９１がコイル辺８８の平面にだけ配置されていてもよい。

図６には、図５ｂにおいて図説したように、コイル辺８８が型押し加工された後の１つの相巻線に対する中間製品１０３が示してある。

図７ａには、型押し加工後に形成されたただ１つのコイル８２．８が示してある。図５ａに示したコイル８２．８と異なり、コイル辺８８．１〜８８．６が１つの結合手段１１６によって互いに固く結合されている。この結合手段１１６は面状の絶縁材、たとえば絶縁紙もしくは絶縁繊維材である。この絶縁紙もしくは絶縁材は、コイル辺８８．１〜８８．６に向けられた面に接着剤１２２を有している。この接着剤１２２によって、コイル辺８８．１〜８８．６が絶縁材に固く結合されている。この絶縁材もしくは結合手段１１６は、それぞれ３つのコイル辺から成る２つのグループが形成されているように、コイル辺８８．１〜８８．６を結合している。図７ｂには、コイル８２．８の横断面図が示してある。図７ｂには、３つのコイル辺８８．１，８８．３，８８．５が示してある。これらのコイル辺８８．１，８８．３，８８．５は互いに隣り合っていて、一列に配置された３つのコイル辺８８．１，８８．３，８８．５にＵ字形に巻き付けられた結合手段１１６としての絶縁材によって互いに結合されている。この絶縁材は層１１９を有している。この層１１９は接着剤１２２によって形成されている。コイル辺８８．１，８８．３，８８．５によって形成されたグループ１２５は、結合手段１１６によって互いに固く結合される。同じく、このことは、コイル辺８８．２，８８．４，８８．６から成るかもしくはコイル辺８８．２，８８．４，８８．６を有するグループ１２８にも当てはまる。したがって、２つのグループ１２５，１２８のコイル辺８８が、１つの結合手段１１６によって互いに固く結合されている。

絶縁材によるそれぞれ３つのコイル辺８８の取囲みは、たとえば二種類の形式で行うことができる：第１の実施の形態では、たとえば、互いに隣り合った３つのコイル辺８８が絶縁材１１６もしくは絶縁紙によってＵ字形に取り囲まれることが可能である。同じことを他方の３つのコイル辺８８に対して行うことができ、これによって、理想的な形態では、図７ｂに示したように、２つのＵ字形の絶縁材１１６がその脚部で互いに向かい合って位置している。択一的な形態では、たとえば６つの全てのコイル辺８８．１〜８８．６が１つの一体の絶縁材１１６もしくは絶縁紙によって取り囲まれてもよい。その後、後続のステップにおいて、一番内側の両コイル辺８８．２，８８．５の間で両側から絶縁材１１６が継ぎ目１３１に沿って切断され、両グループ１２５，１２８の間の結合が分離される。

場合により、個々のコイル辺の上述した結合なしに難なく行われてもよい次のステップでは、両グループ１２５，１２８が空間的に互いに分離される。この工程は、図７ｂに両矢印１３４，１３５によって示してある。両矢印１３４，１３５は互いに逆方向に向けられていて、次のステップでグループ１２５，１２８をどの方向に運動させたいのかを示している。

図８ａおよび図８ｂには、互いに押し離されたかもしくは押し拡げられたコイル８２．８が示してある。図８ａには、コイル８２．８の立体図が示してある。図８ｂには、互いに押し拡げられたコイル８２．８のコイル辺８８．１〜８８．６の断面図が示してある。互いに押し拡げられた両グループ１２５，１２８を明確に認めることができる。全般的には、コイル結合部９１．１〜９１．５が、のちに相巻線の最終状態において、全体的に巻線オーバハング４５を形成している。さらに、図８ｂには、平面１４０が記入してある。この平面１４０は、根本的には、コイル辺８８．５，８８．２の、かつて互いに向き合わされていた表面によって規定されている。両コイル辺８８．５，８８．２は一直線に形成されていて、互いに平行である（理想的な形態）。

図９には、各コイル８２のグループ１２５，１２８が互いに押し拡げられた後の中間製品１０３の一部が抜粋して示してある。図９では、各コイル８２．６〜８２．１１と、その他には、中間製品１０３の別の各コイル８２とが、図８ｂにより示したような平面１４０を有している。

図１０には、図９に示した中間製品１０３の概略的な断面図が示してある。図１０には、記入した平面１４０を良好に認めることができる。

後続のステップでは、各中間製品１０３が変形加工されることが提案されている。この変形加工時には、以下の条件が適用されるようになっている：各相巻線もしくは相巻線の中間製品１０３が、それぞれ直列に接続された少なくとも２つのコイル、ここでは、たとえばコイル８２．８，８２．９を有している。これらのコイルは、この形態では、コイル結合部９７．８によって直列に接続されている。各コイル８２．８；８２．９は両グループ１２５，１２８の間に１つの平面１４０を有している。提案された方法ステップによれば、少なくとも２つのコイル８２．８，８２．９の各平面１４０が、互いに１８０゜よりも小さい角度αを成して配置されるように、少なくとも２つのコイル８２．８，８２．９を互いに配置することが提案されている（図１１参照）。

図１２には、全部で５つの異なる中間製品１０３が概略的に示してある。これらの中間製品１０３の各々は、後期の相巻線もしくは相素線を表している。最終的には、これは、５つの相素線が、５素線であるかもしくは５相であるステータ巻線１８の一部であることを意味している。ここで念のために付言しておくと、これまで説明した巻線構造は、基本的には、３相のステータ巻線１８または二重の３相のステータ巻線１８にも使用可能である。図１２には、どのようにして相巻線１４３，１４４，１４５，１４６，１４７の個々の中間製品１０３が積上げ箇所１５０でコイル辺８８．１〜８８．６のワイヤ方向１５３に連続的にかつ重なり合って積み上げられるのかが示してある。したがって、まず、中間製品１０３もしくは相巻線１４３が配置され、その後、次の相巻線１４４がそのコイル結合部９７．８で相巻線１４３のコイル結合部９７．８に載置される。その後、後続の相１４５〜１４７が各コイル結合部９７．８で続いていく。さらに、図１２に認めることができるように、これに続いて、それぞれ異なるコイル８２が連続して接合される。本実施の形態では、個々の相巻線１４３〜１４７が、それぞれ１６個のコイル８２、すなわち、コイル８２．１〜８２．１６を有している。相巻線１４３〜１４７の中間１５９、すなわち、コイル結合部９７．８において、相巻線１４３〜１４７が互いに直角に配置されるかもしくは相巻線１４３〜１４７の、中間のコイル結合部９７．８の左右に配置された両半部が互いに直角に配置される。相巻線１４３〜１４７の、それぞれコイル結合部９７．８の両側に配置された半部は、矢印１５６によって示したように、互いに折り合わされる。したがって、図１２に示したように、コイル結合部９７．８に片側で最も近いコイル８２．８のコイル辺８８．５が、他方の最も近いコイル８２．９のコイル辺８８．５に載置される。同じことが、別の相巻線１４４〜１４７に当てはまる。

複数の相巻線（１４３，１４４，１４５，１４６，１４７）は、積上げ箇所（１５０）を起点として、２方向にそれぞれ少なくとも１つのコイル（８２）を有している。第１の方向および第２の方向には、それぞれ少なくとも１つの第１のコイル（８２．８，８２．９）が配置されていて、一方の第１のコイル（８８．９）の第１のグループ（１２５）が、他方の第１のコイル（８８．８）の第１のグループ（１２５）に折り合わされるようにする。

相巻線１４３の中間１５９を示した図９に相俟って、折合せ時には、図１２により以下のことが達成される：コイル８２．９のコイル辺８８．５が、コイル８２．８のコイル辺８８．５に載置され、コイル８２．１０のコイル辺８８．５が、コイル８２．７のコイル辺８８．５に載置され、コイル８２．１１のコイル辺８８．５が、コイル８２．６のコイル辺８８．５に載置され、最終的には、図示しないが、コイル８２．１６のコイル辺８８．５が、コイル８２．１のコイル辺８８．５に載置されるかもしくは折り付けられる。

図１３には、相巻線１４３〜１４７のコイル８２．９への個々の相１４３〜１４７の隣り合ったコイル８２．８の折合せ後の状態が示してある。図面を簡単にかつ見やすくするために、図中、コイル辺に対して方形がシンボリックな横断面として使用してある。

折合せ時には、いわゆる「巻線オーバハング１６２」が得られる。この巻線オーバハング１６２については、あとで詳しく説明する。ステータ巻線１８が、たとえば３つの相巻線しか有していないような形態では、巻線オーバハング１６２が、図示のように５つのグループ１２８によって付与されるのではなく、単に３つのグループ１２８によって付与されるに過ぎない。

相巻線１４３〜１４７が、図１２および図１３に対して図説したように、１６個の磁極ペア数において互いに折り合わされると、いわゆる「サブアッセンブリ１６５」と呼ばれる巻線範囲が形成される。このサブアッセンブリ１６５は、ここで説明した方法によれば、全部で５つの相巻線１４３〜１４７の場合、１０個のコイル８２から成っている。図１３に示したサブアッセンブリ１６５は、相巻線１４３〜１４７のコイル８２．８とコイル８２．９とから成っていて、これに相応して、全部で１０個のコイル８２から成っている。したがって、相巻線１４３〜１４７の両半部の上述した折合せによって、それぞれ１０個のコイル８２を有する全部で８つのサブアッセンブリ１６５が得られる。これに相応して、一方の端部１６８を起点として、まず、サブアッセンブリ１６５の一方の半部を成す５つのコイル８２．８が続いており、これらのコイル８２．８には、サブアッセンブリ１６５の第２の半分を成す５つのコイル８２．９が続いている。第２のサブアッセンブリ１６５は、５つのコイル８２．７と５つのコイル８２．１０とから形成される。このパターンは、サブアッセンブリ１６５の一方の半部が（５つの）コイル８２．１によって形成されていて、他方の半部の５つのコイルがコイル８２．１６によって形成されている８つのサブアッセンブリ１６５まで継続される。

より抽象的な形態では、複数の相巻線１４３〜１４７が積上げ箇所１５０を起点として２つの方向にそれぞれｎ個のコイルを有しているように、複数の相巻線１４３〜１４７の半部の折合せを定義することができる。上述した形態では、これは、左右に（図９も参照）それぞれｎ＝８つのコイル８２が配置されていることを意味している。１つの相巻線１４３〜１４７の中間１５９を起点として、これは、第１の方向（左方）および第２の方向（右方）にそれぞれ１つの第１のコイル８２．８；８２．９が配置されていることを意味している。一方の第１のコイル８８．９の第１のグループ１２５が、他方の第１のコイル８８．８の第１のグループ１２５に折り合わされるようにする。この工程は、１つの相巻線１４３〜１４７の中間１５９を起点として、２番目に近いコイル８２．７；８２．１０でも同様に実施される。同じことが、３番目に近いコイル８２．６；８２．１１に当てはまり、以後、このことが継続される。

図１４に示したように、相巻線１４３〜１４７の両半部の折合せによって、複数のサブアッセンブリ１６５が形成される。これらのサブアッセンブリ１６５は、互いに重なり合ってコイル結合部９７．７，９７．９によって結合されているかもしくはコイル結合部９７．６，９７．１０によって結合されているかもしくはコイル結合部９７．５，９７．１１によって結合されているかもしくはコイル結合部９７．４，９７．１２によって結合されているかもしくはコイル結合部９７．３，９７．１３によって結合されているかもしくはコイル結合部９７．２，９７．１４によって結合されているかもしくはコイル結合部９７．１，９７．１５によって結合されている。

図１５には、第１のサブアッセンブリ１６５の側面図および部分的に第２のサブアッセンブリ１６５の側面図も示してある。

後続のステップでは、サブアッセンブリ１６５が互いに相対的に回動させられることが提案されている。この回動は、図１５に相応の矢印１７１によって示してある。図１４に相俟って、これは、図１４で全体的に右側に示したサブアッセンブリ１６５が、そこにも同じく矢印１７１で示したように、「巻き掛けられる」、すなわち、一方のサブアッセンブリ１６５のコイル辺８８．２が、最も近い他方のサブアッセンブリ１６５のコイル辺８８．２に当て付けられることを意味している。こうして、図１６に示したような状況が得られる。ステータ巻線１８の符号１７４で示した区分は、少なくとも巻線オーバハング１６２を形成する側に対して、ステータコア１７内への挿入前のステータ巻線１８の最終状態を達成している。「巻掛け」の工程は、それぞれ２つの隣り合ったサブアッセンブリ１６５が曲げ加工によって相対的に運動させられ、一方のサブアッセンブリ１６５の左側のコイル辺８８が、直接的に隣り合ったサブアッセンブリ１６５の左側のコイル辺８８に折り合わされることによって説明することもできる。

両グループ１２５，１２８は、それぞれ同じ個数のコイル辺８８を有している。本実施の形態によれば、各グループ１２５；１２８のコイル辺８８の個数は、それぞれ３つである。巻線の構成に応じて、コイル辺８８の個数は、たとえば２つまたは４つまたは５つであってもよく、いずれにせよ、整数の倍数であってよい。

図１７には、相巻線１４７が例示してある。位置決めは、完成させられたステータ巻線１８、すなわち、最後のサブアッセンブリ１６５も巻き掛けられた後のステータ巻線１８が、ほぼ直方体状のステータ鉄芯もしくはステータコア１７に挿入されることによって行われる。このステータコア１７は、積層された複数のもしくは多数の金属薄板から成っている。このような構造は、原理的に国際公開第２００１／０５４２５４号に基づき公知である。同号に記載された公知先行技術と異なり、図１７に示したステータコア１７では、このステータコア１７が始端部１８０にも終端部１８３にも、それぞれ半分のスロット１８６を有している。半分の両スロット１８６の間には、全部で７９個のスロット１８９が配置されている。原理的には、前述した国際公開第２００１／０５４２５４号において使用されるようなステータコア、すなわち、本実施の形態に相俟って、全８０個のスロット１８９を備えたステータコアが使用可能である。１番スロットもしくは半分のスロット１８６には、接続部８５が位置している。この接続部８５は、ほぼ軸方向に半分のスロット１８６から導出されている。６番スロット１８９には、接続部１１０が位置している。コイル８２．１はそのコイル辺８８．１，８８．３，８８．５で１番スロット１８９、すなわち、スロット位置１に設けられた半分のスロット１８６に配置されているのに対して、コイル辺８８．２，８８．４，８８．６は６番スロット１８９に位置決めされている。スロット位置１に設けられた半分のスロット１８６の左横には、全部で６つの符号が記載してある。これらの符号は、上昇順でスロット層を示している。半分のスロット１８６のスロット層１には、コイル辺８８．１が配置されており、その上方には、コイル辺８８．３が配置されており、さらに上方には、コイル辺８８．５が配置されている。これに相応して、６番スロット１８９では、スロット位置４にコイル辺８８．２が位置しており、スロット位置５にコイル辺８８．４が位置しており、スロット位置６にコイル辺８８．６が位置している。６番スロット１８９を起点として、第１のコイル結合部９７．１が延びており、これによって、１１番スロット１８９のスロット層１で再びコイル辺８８．１が続いている。巻線はこの方向で８０番スロット１８９後のグループ１２８まで続いていて、その後、コイル結合部９７．８（図１３も参照）によって７６番スロット１８９にまで戻される。

相巻線１４７に類似して、別の４つの相巻線１４３〜１４６が形成されている。相巻線１４７に相応して、相巻線１４６はその接続部８５で２番スロットに位置しており、後続の全ての巻線区分が、相巻線１４７に相俟って、スロット一つ分だけ右方にずらされており、これによって、一番左側に配置されたグループ１２８がもはやスロット位置１ではなく、スロット位置２に存在することになる。別の相巻線１４５〜１４３の構成は、これに相応している。

ステータコア１７内へのステータ巻線１８の挿入後、ステータコア１７がステータ巻線１８と共に、半径方向内側に向けられたスロット１８９を備えた環形状に変形加工されることが提案されている。

図１８に示したように、本実施の形態では５つの相巻線１４３〜１４７を接続することが提案されている。接続点２００，２０１，２０２，２０３，２０４は、公知の形式でブリッジ整流回路に接続されている。

補足的に以下にステータ巻線１８に対する製造法の変化形態を説明する。バリエーションは、個々のコイル８２の巻条９４の個数に関する。前述した実施の形態では、巻条９４の個数がコンスタントであり、コイル一つあたり３つであり、これによって、結果的にスロット１８９一つあたり６つの導体が得られたのに対して、以下に原理的に説明する方法によって、スロット１８９一つあたり奇数個の導体を達成することも可能である。

このためには、確かに、図２ａに示したように、コイル８２が次々に巻成される；しかし、このコイル連鎖体は、全部で１６個の連続するコイル８２の場合、まず、それぞれ３つの巻条９４を備えた８つのコイル８２．１〜８２．８を有している。これらのコイル８２．１〜８２．８に続く８つのコイル８２．９〜８２．１６は、たとえば、それぞれ２つの巻条９４を有している。巻成に続くステップは、最初に８つのコイル８２．１〜８２．８に対しては、図９までの図面に示したステップと同様に実施されるが、続く８つのコイル８２．９〜８２．１６に対しては、類似して実施される。たとえばコイル８２．９におけるコイル辺８８の型押し加工後、このコイル辺８８は、図５ｂに相俟って右側から左側に見て、以下のように相並んで位置している：コイル辺８８．１にコイル辺８８．３が続いており、このコイル辺８８．３にコイル辺８８．２が続いており、最終的にコイル辺８８．４が続いている。図９までの図面と同様のステップは、類似して難なく実施可能である。

図１０に相俟って、上述した変化形態に対する図面では、コイル８２．９を含めた右側のコイル８２がただ２つの巻条９４．１，９４．２しか有していないことだけが変更されている。なお、両巻条９４の間には、同じく１つの平面１４０が記入してある。

図１１に相俟って、後続のステップにおいて、各中間製品１０３が変形加工されることが提案されている。この変形加工時には、以下の条件が適用されるようになっている：各相巻線もしくは相巻線の中間製品１０３が、それぞれ直列に接続された少なくとも２つのコイル、ここでは、たとえばコイル８２．８，８２．９を有している。これらのコイルは、この形態では、コイル結合部９７．８によって直列に接続されている。各コイル８２．８；８２．９は両グループ１２５，１２８の間に１つの平面１４０を有している。提案された方法ステップによれば、少なくとも２つのコイル８２．８（３つの巻条９４），８２．９（２つの巻条９４）の各平面１４０が、互いに１８０゜よりも小さい角度αを成して配置されるように、少なくとも２つのコイル８２．８，８２．９を互いに配置することが提案されている。

図１２に類似して、この実施の形態に係る中間製品１０３も同じく互いに載置され、類似して、互いに折り合わされる。

図１３に相俟って、サブアッセンブリ１６５は以下のようになる：コイル結合部９７．８を起点として、右側には、５つのグループ１２８を備えた巻線オーバハング１６２が得られる。この巻線オーバハング１６２は、同じく３つのワイヤ区分を備えたグループ１２８を有している。これに対して、巻線オーバハング１６２の左側のグループ１２８は、それぞれ互いに重なり合って位置する２つのワイヤ区分から成っている。この真上のグループ１２５は、さらに、互いに重なり合って位置する３つのワイヤ区分を有している。この左横の５つのグループ１２５は、さらに、互いに重なり合って位置するただ２つのワイヤ区分を有している。同様に得られたサブアッセンブリ１６５の折返しによって、図１６に類似して、すでに説明した巻線オーバハング１６２（重なり合った３つの導体区分）が得られる。この巻線オーバハング１６２には、左側に向かって、ステータ巻線１８の、符号１７４で示した区分が続いている。この区分１７４は、重なり合った５つの導体区分によってステータ巻線１８の最終状態を有している。得られた左側の巻線オーバハング（図示せず）は、２つの導体区分の高さを有している。

１０ 電気機械
１３ ハウジング
１３．１ エンドシールド
１３．２ エンドシールド
１６ ステータ
１７ ステータコア
１８ ステータ巻線
２０ ロータ
２２ 爪形磁極板
２３ 爪形磁極板
２４ 爪形磁極フィンガ
２５ 爪形磁極フィンガ
２７ 軸
２８ 転がり軸受け
３０ ファン
４０ 開口
４５ 巻線オーバハング
４７ 保護キャップ
４９ スリップリングアッセンブリ
５１ 励磁巻線
５３ ヒートシンク
５６ 接続プレート
５８ 負極ダイオード
７０ 装置
７３ バー
７６ ワイヤ
７９ 矢印
８２，８２．１〜８２．１６ コイル
８５ 接続部
８８，８８．１〜８８．６ コイル辺
９１，９１．１〜９１．５ コイル辺結合部
９４，９４．１〜９４．３ 巻条
９７，９７．１〜９７．１５ コイル結合部
１００ 方向
１０３ 中間製品
１０６ 矢印
１０７ 矢印
１１０ 接続部
１１３ 型押し加工部
１１６ 結合手段
１１９ 層
１２２ 接着剤
１２５ グループ
１２８ グループ
１３１ 継ぎ目
１３４ 矢印
１３５ 矢印
１４０ 平面
１４３ 相巻線
１４４ 相巻線
１４５ 相巻線
１４６ 相巻線
１４７ 相巻線
１５０ 積上げ箇所
１５３ ワイヤ方向
１５６ 矢印
１５９ 中間
１６２ 巻線オーバハング
１６５ サブアッセンブリ
１６８ 端部
１７１ 矢印
１７４ 区分
１８０ 始端部
１８３ 終端部
１８６ 半分のスロット
１８９ スロット
２００ 接続点
２０１ 接続点
２０２ 接続点
２０３ 接続点
２０４ 接続点
α 角度

Claims (18)

1. 電気機械（１０）のステータ巻線（１８）を製造するための方法であって、ステータ巻線（１８）が、少なくとも１つの相巻線（１４３，１４４，１４５，１４６，１４７）を有しており、該相巻線（１４３，１４４，１４５，１４６，１４７）が、複数のコイル（８２）を有しており、該コイル（８２）が、複数のコイル辺（８８）を有しており、製造に際して、複数のコイル（８２）を一方向（１００）に巻成し、巻成に際して、規定された個数の巻条（９４）を巻成し、コイル（８２）の２つのコイル辺（８８）をコイル結合部（９７）に一体に移行させて、電気機械のステータ巻線を製造するための方法において、引き続き、コイル結合部（９７）に移行させたコイル辺（８８）が、１つのコイル（８２）の一番外側に位置するコイル辺（８８）となるように、１つのコイル（８２）の巻条（９４）を相対的に移動させることを特徴とする、電気機械のステータ巻線を製造するための方法。
2. コイル辺（８８）を第１のグループ（１２５）と第２のグループ（１２８）とに分割し、両グループ（１２５，１２８）を互いに押し拡げる、請求項１記載の方法。
3. 少なくとも１つの相巻線（１４３，１４４，１４５，１４６，１４７）が、互いに直列に接続された少なくとも２つのコイル（８２）を有しており、該コイル（８２）が、それぞれ１つのコイル結合部（９７）によって結合されており、各コイル（８２）が、両グループ（１２５，１２８）の間に１つの平面（１４０）を有しており、後続のステップにおいて、中間のコイル辺（８８．２，８８．５）の平面（１４０）が、互いに１８０゜よりも小さい角度（α）を成して配置されるように、少なくとも２つのコイル（８２）を互いに配置する、請求項２記載の方法。
4. 複数の相巻線（１４３，１４４，１４５，１４６，１４７）をコイル結合部（９７）の範囲でひいては積上げ箇所（１５０）でコイル辺（８８）のワイヤ方向（１５３）に連続的にかつ重ね合わせて積み上げる、請求項３記載の方法。
5. 複数の相巻線（１４３，１４４，１４５，１４６，１４７）が、積上げ箇所（１５０）を起点として、２方向にそれぞれ少なくとも１つのコイル（８２．８，８２．９）を有しており、一方のコイル（８２．８）の第１のグループ（１２５）を他方のコイル（８２．９）の第１のグループ（１２５）に載置する、請求項４記載の方法。
6. 載置によって、コイル結合部（９７）により互いに重なり合って結合されたサブアッセンブリ（１６５）を形成する、請求項５記載の方法。
7. それぞれ２つの隣り合ったサブアッセンブリ（１６５）を曲げ加工によって相対的に運動させて、一方のサブアッセンブリ（１６５）のコイル辺（８８．２）を、直接的に隣り合った他方のサブアッセンブリ（１６５）のコイル辺（８８．２）に載置する、請求項６記載の方法。
8. ２つのグループ（１２５，１２８）が、それぞれ同じ個数のコイル辺（８８）を有している、請求項２記載の方法。
9. ２つのグループ（１２５，１２８）のコイル辺（８８）を結合手段（１１６）によって互いに固く結合する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 結合手段（１１６）が、面状の絶縁材に設けられた層（１１９）である接着剤（１２２）である、請求項９記載の方法。
11. コイル結合部（９７）に移行させたコイル辺（８８）が、１つのコイル（８２）の一番外側に位置するコイル辺（８８）となるように、１つのコイル（８２）の巻条（９４）を相対的に移動させた後、コイル（８２）の少なくとも１つのコイル辺（８８）を型押し加工する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. コイル（８２）の全てのコイル辺（８８）を型押し加工する、請求項１１記載の方法。
13. 電気機械（１０）が、交流発電機である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. ステータ巻線において、該ステータ巻線が、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法により製造されていることを特徴とする、ステータ巻線。
15. ステータを製造するための方法において、互いに平行に配置されたスロット（１８９）を有する直方体状のステータコア（１７）を準備し、スロット（１８９）内に請求項１４記載のステータ巻線（１８）を挿入することを特徴とする、ステータを製造するための方法。
16. ステータコア（１７）をステータ巻線（１８）と共に、半径方向内側に向けられたスロット（１８９）を備えた環形状に変形加工する、請求項１５記載の方法。
17. 電気機械に用いられるステータにおいて、該ステータが、請求項１６記載の方法により製造されていることを特徴とする、電気機械に用いられるステータ。
18. 電気機械において、該電気機械が、請求項１７記載のステータ（１６）を備えていることを特徴とする、電気機械。

Images