JP5537952B2 - 固定子と、巻線素子からなり、固定子溝に装入されている、固定子巻線とを備えた交流発電機ならびに本発明による固定子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械、殊にクローポール回転子およびハウジング内に設けられているファンを備えたマルチストランド型自動車用発電機のための巻線を製造するための巻線素子の種々の形態に関する。

背景技術
従来技術からは、巻線ヘッド内でのワイヤ経過が整列されていない固定子巻線が公知である。このような整列されていないワイヤ経過は、個々の複数のストランド巻線、殊に単層のストランド巻線が、例えばリング状の金属薄板積層体への引き込み技術（Einziehtechnik）によって、または直方体状の金属薄板積層体への装入技術（Einlegetechnik）によって個別に金属薄板積層体に順次挿入されることによって生じる。多数のワイヤから構成されている巻線である、個々のコイルヘッドのワイヤ経過は巻線ヘッドにおいて交差する。ワイヤはこれによって相互に間隔を空けずに、相互に接触して配置されるので、冷却空気は巻線ヘッドを通過して流れずに、全体を循環して流れ、したがって巻線ヘッドカバーボディの境界層にのみ接触する。整列されていないこれらの巻線によって、両側において巻線ヘッドの寸法が大きくなる。

非常に小型に実施されている構造化された巻線ヘッドを備えた固定子巻線も公知である。挿入巻き付け技術（Steckwickeltechnik）によって、実質的にＵ字状の導体区間が第１の積層体端面から金属薄板積層体の溝に軸方向に挿入され、続いてＵ字状の導体区間の自由な端部が、第１の積層体端面とは反対側の積層体端面において、先ず所望の形状または位置に実質的に接線で旋回または湾曲され、続いて別の導体区間の一方の端部と例えば溶接によってそれぞれ結合される。これにより、発電機の構造長、総重量および使用される銅線におけるオーム損失に関する利点が得られる。ただし接続個所の数が多くなることは欠点である。このことは、殊に電気機械の構造が小型である場合には、旋回および／または溶接に関して結合技術に対して高い空間的な要求が課され、製造時間が長くなり、またコストも増加する。

発明の概要
本発明の第１の実施形態によれば、以下のような交流発電機、殊に自動車用の三相交流発電機が設けられている。すなわち、交流発電機はＮ極とＳ極を有する回転子、殊に軸方向に延在しており、且つ回転子の周面においてＮ極とＳ極が交番するクローポールフィンガを備えた回転子と、溝を備えた磁心、殊に金属薄板積層体および磁心の溝内に配置されている固定子巻線を有する固定子とを有し、固定子巻線は巻線ヘッドを有し、これらの巻線ヘッドは、回転子に取り付けられている少なくとも１つのファンによってもたらされる、ほぼ半径方向の空気流によってそれぞれ冷却され、固定子は回転子に対向しており、また固定子と回転子は規定どおりに相互に位置決めされており、多相の固定子巻線は巻線素子から成り、少なくとも１つの巻線素子は溝に装入されている２つ以上の区間を有し、少なくとも１つの巻線素子は半径方向の位置を変化させる反転区間を１つ以上有する。

以下の利点が挙げられる：
−個々の巻線素子の接続コストが低減される
−巻線ヘッド接続部（溶接個所）の数が低減されることによって、腐食保護部によって覆われる巻線部分の数が低減され、したがって冷却が改善される
−巻線素子の製造が容易になる
−溝に装入される２つの区間を備えたＵ字状の部品に比べて、積層体における巻線素子の実装時間が低減される
−絶縁距離（空気区間）が増大されることによって、巻線ヘッドにおいて間隔を空けている区間の冷却および絶縁の質が改善される。

以下では、幾つかの図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

クローポール回転子を備えた自動車用の交流発電機の縦断面図を示す。 巻線素子の基本形態の斜視図を示す。 巻線素子の基本形態の概略図を示す。 巻線素子の接続形態の概略図を示す。 巻線素子の反転形態の概略図を示す。 固定子積層体の溝におけるストランド巻線の経過の概略図を示す。 下位の２つの整流器に結線されている２つの独立した交流系を備えた交流発電機の回路図を示す。 奇数個の導体用の巻線素子の第１の基本形態の概略図を示す。 奇数個の導体用の巻線素子の第２の基本形態の概略図を示す。 奇数個の導体用の巻線素子の第１の接続形態の概略図を示す。 巻線素子の反転形態の概略図を示す。 奇数個の導体用の巻線素子の第２の接続形態の概略図を示す。 奇数個の導体用の固定子積層体の溝におけるストランド巻線の経過の概略図を示す。 巻線素子の平坦な前段階の平面図を示す。 巻線素子の立体的な構造を製造するためのシリンダ状の装置を示す。 巻線素子の立体的な構造を製造するための直方体状の装置を示す。 本発明による固定子の一部の斜視図を示す。 本発明による固定子の一部の斜視図を示す。

図１には、自動車用の交流発電機１０の断面図が示されている。この交流発電機１０は殊に２つの部分から成るハウジング１３を有し、このハウジング１３は第１の軸受けシールド１３．１および第２の軸受けシールド１３．２から成る。第１の軸受けシールド１３．１および第２の軸受けシールド１３．２は固定子１６を収容する。この固定子１６は磁心としての環状の金属薄板積層体１７を有し、この薄板積層体１１の半径方向で内側に向かって開かれており、且つ軸方向に延在する矩形の溝１５内には固定子巻線１８が装入されている。環状の固定子１６の半径方向で内側に向いている表面は、電磁的に励起される回転子２０を包囲する。この回転子２０はクローポール回転子として構成されている。回転子２０は殊に２つのクローポールプレート２２および２３から成り、これらのクローポールプレート２２および２３の外周面には軸方向に延在するクローポールフィンガ２４および２５がそれぞれ配置されている。２つのクローポールプレート２２および２３は、回転子２０の周面において軸方向に延在するクローポールフィンガ２４，２５が交番的にＮ極およびＳ極になるように回転子２０内に配置されている。これによって、磁化方向が逆となるクローポールフィンガ２４，２５間では磁気的に必要とされるクローポールスペースが生じる。クローポールフィンガ２４，２５はその自由な端部に向かって先細りにされていることに基づき、機械軸に対して僅かに傾斜している。以下における本発明の説明では、この経過を単に軸方向と称する。回転子２０は、軸２７と、それぞれの側に各々１つずつ設けられている転がり軸受け２８とによって、それぞれの軸受けシールド１３．１ないし１３．２に回動可能に支承されている。回転子２０は軸方向の端面を２つ有し、これらの端面にはそれぞれファン３０が固定されている。これらのファン３０は基本的にプレート状ないしディスク状の部分から成り、この部分からファンブレードが公知のように延びている。またこれらのファン３０は、軸受けシールド１３．１および１３．２内の開口部４０を介して、電気機械１０の外側とこの電気機械１０の内部空間との間で空気交換を行うために使用される。このために、開口部４０は軸受けシールド１３．１および１３．２の軸方向の端部に設けられており、これらの開口部４０を介してファン３０によって冷却空気が電気機械１０の内部空間に吸引される。この冷却空気はファン３０の回転によって半径方向で外側に向かって加速されるので、冷却空気は駆動側では冷却空気透過性の巻線ヘッド４５を通過し、電子回路側では冷却空気透過性の巻線ヘッド４６を通過する。この作用により巻線ヘッドは冷却される。冷却空気は巻線ヘッドを通過した後、または巻線ヘッドの周囲を流れた後に、半径方向で外側に向かうように軸受けシールド１３．１および１３．２内の図示されていない開口部を通って流れる。巻線ヘッドは磁心の外側に位置する巻線の一部である。図１の右側には、周囲の影響から種々の構成部材を保護するための保護キャップ４７が設けられている。したがってこの保護キャップ４７は例えば、励磁巻線５１に励磁電流を供給するスリップリングモジュール４９を覆う。励磁電流は電圧調整器によって、車載電圧が一定となるように調整される。このスリップリングモジュール４９の周囲には冷却体５３が配置されており、この冷却体５３はこの実施例において整流器のプラスダイオード用の冷却体として作用する。ここでは軸受けシールド１３．２が整流器のマイナスダイオード用の冷却体として作用する。マイナスダイオードを別個の冷却体内に配置することも考えられる。軸受けシールド１３．２と冷却体５３との間に接続プレート５６が配置されており、この接続プレート５６は軸受けシールド１３．２内に固定されている整流器１９のマイナスダイオード５８と、整流器１９のここでは図示されていないプラスダイオードとを冷却体５３においてブリッジ回路の形で相互に接続する。

図２には、各溝に４つの導体を備えた巻線を実現するための、巻線素子６０の考えられる基本形態が示されている。ここで、導体の断面の狭い面は相互に対向しており、導体の断面の広い面はここでは図示していない溝壁と対向している。これらの導体は溝内で４つの半径方向溝位置に配置されている。ここでは、半径方向で最も外側の溝位置を溝位置１と称し、半径方向で最も内側の溝位置は溝位置４と称する。各巻線素子６０は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６０ａから成り、この第１の接続区間６０ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６０ａ，６０ｚ，６２ａ，６２ｚとの接触のために使用される。これに関して、導体の断面の幅広の面が接続区間の領域において、周方向に対して平行に、または実質的に平行に方向付けられている場合には、これによって接触面が拡大されるので有利である。この接触は材料結合的に、例えば溶接、はんだ付け、または電気的な接触を行うための他の方法によって行われる。

第１の接続区間６０ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６０ｂが続いており、この第１の傾斜区間６０ｂは第１の接続区間６０ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６０の第１の区間６０ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６０ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６０ｄが続いており、この第２の傾斜区間６０ｄにはさらに第１の反転区間６０ｅが続いている。第１の反転区間６０ｅからは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第３の傾斜区間６０ｆが延びており、この第３の傾斜区間６０ｆは第１の反転区間６０ｅを、第２の溝１５に装入されている第２の区間６０ｇに接続する。溝１５に装入されているこの第２の区間６０ｇは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第４の傾斜区間６０ｈと接続されており、この第４の傾斜区間６０ｈには第２の反転区間６０ｉが続いており、この第２の反転区間６０ｉは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第５の傾斜区間６０ｊを介して、第１の溝に装入されている巻線素子６０の第３の区間６０ｋと接続されている。溝に装入されている第３の区間６０ｋは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第６の傾斜区間６０ｌを介して第３の反転区間６０ｍと接続されている。第３の反転区間６０ｍは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第７の傾斜区間６０ｎを介して、第２の溝に装入されている第４の区間６０ｏと接続されている。溝に装入されている第４の区間６０ｏは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第８の傾斜区間６０ｐを介して、巻線素子の第２の接続区間６０ｚと接続されている。

ここに図示した巻線素子の基本形態は３つの反転区間６０ｅ，６０ｉ，６０ｍを有するように構成されている。さらには、巻線素子のループ数が低減または増大されることによって、巻線素子６０の基本形態が２つの反転区間または３つより多い反転区間を有するように構成されることも考えられる。

しかしながら反転区間が２つまたは、例えば４つの場合には、相互に接する巻線素子が金属薄板積層体１７の両側において相互に接触しなければならず、これによって機械コストおよび作業コストが増加する。

この実施例において、巻線素子は半径方向で４つの異なる位置を占め、巻線ヘッド内の導体のポジションは半径方向の位置によって表され、また溝１５内の導体のポジションは半径方向の溝位置によって表され、溝位置の半径方向のポジションと半径方向の位置は相互に対応する。溝に装入されている区間は半径方向に１つの列を形成し、したがってこれらの区間は整列されて設けられているので、より良好に取り扱うことができる。

半径方向位置の数および半径方向の溝位置の数は通常の場合、溝内の導体の数に対応し、導体が並んで配置されている場合には半径方向で重なっている。巻線素子６０のうち、半径方向の第１の位置には第１の傾斜区間６０ｂ、溝に装入されている第１の区間６０ｃおよび第２の傾斜区間６０ｄが配置されている。巻線素子６０は第１の溝１５において第１の溝位置を占め、また巻線素子６０に属し、且つ周方向において実質的に１磁極ピッチ分だけ第１の溝から間隔を空けている第２の溝において第３の溝位置を占める。溝位置の変化は第１の反転区間６０ｅによって生じる。半径方向の第３の位置には、第３の傾斜区間６０ｆ、溝に装入されている第２の区間６０ｇおよび第４の傾斜区間６０ｈが配置されている。第２の反転区間６０ｉによって、第２の溝１５の第３の溝位置から第１の溝１５の第２の溝位置への溝位置の変化が生じる。半径方向の第２の溝位置には、第５の傾斜区間６０ｊ、溝に装入されている第３の区間６０ｋおよび第６の傾斜区間６０ｌが配置されている。第３の反転区間６０ｍによって、第１の溝の第２の溝位置から第２の溝の第４の溝位置への溝位置の変化が生じる。半径方向の第４の溝位置には、第７の傾斜区間６０ｎ、溝に装入されている第４の区間６０ｏおよび第８の傾斜区間６０ｐが配置されている。

第１の接続区間６０ａは第２の半径方向位置および第１の半径方向位置にわたり延在している。第２の接続区間６０ｚは第４の半径方向位置および第３の半径方向位置にわたり延在している。

奇数番目の反転区間における半径位置の変化は偶数番目の反転区間における半径位置の変化よりも大きい。これによって巻線素子のワイヤは巻線ヘッドにおいて交差せずに案内され、ワイヤは巻線ヘッドにおいて十分に間隔が空けられ、それによって冷却が改善される。

図３は、図２を参照して説明した巻線素子の概略図を示す。

図４は、巻線素子６１の完全な固定子巻線に必要とされる接続形態の概略図を示す。この接続形態は、ストランド巻線の結線または整流器のコンタクトのための電気的な接続部を提供するために使用される。この接続部は有利には電子回路側の巻線ヘッド４６に配置されている。完全なストランド巻線を形成するために、巻線素子６１の少なくとも２つの接続形態、すなわちストランド巻線を開始するための接続形態およびストランド巻線を終了するための接続形態が必要とされる。

巻線素子の接続形態は、基本形態を短縮した構造に大部分対応している。

巻線素子６１の図示されている接続形態は各溝に４つの導体を備えさせるために設けられており、ここで導体の断面の狭い面は相互に対向しており、導体の断面の広い面は溝壁と対向している。巻線素子６１の各接続形態は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６１ａから成り、この第１の接続区間６１ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６１ａ，６０ｚとの接触のために使用される。

第１の接続区間６１ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６１ｂが続いており、この第１の傾斜区間６１ｂは第１の接続区間６１ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６１の第１の区間６１ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６１ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６１ｄが続いており、この第２の傾斜区間６１ｄにはさらに第１の反転区間６１ｅが続いている。第１の反転区間６１ｅからは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第３の傾斜区間６１ｆが延びており、この第３の傾斜区間６１ｆは第１の反転区間６１ｅを、溝１５に装入されている第２の区間６１ｇに接続する。溝１５に装入されているこの第２の区間６１ｇは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第４の傾斜区間６１ｈと接続されており、この第４の傾斜区間６１ｈには第２の反転区間６１ｉが続いており、この第２の反転区間６１ｉはさらに、軸方向および周方向に対して傾斜されている第５の傾斜区間６１ｊを介して、第１の溝に装入されている巻線素子６１の第３の区間６１ｋと接続されている。溝に装入されている第３の区間６１ｋは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第６の傾斜区間６１ｌを介して端子区間６１ｙと接続されている。

ここに図示した巻線素子６１の接続形態は２つの反転区間６１ｅ，６１ｉを有するように構成されている。ここでもまた原理的には、１つ、２つまたはそれ以上の反転区間６１ｅ，６１ｉを有するように巻線素子６１の接続形態を構成することは可能である。

この実施例において、巻線素子６１の接続形態は３つの半径方向位置を占める。

巻線素子６１の接続形態の半径方向位置の数は、通常の場合、溝１５内の導体の数よりも１少ない。巻線素子６１の接続形態において、半径方向の第１の位置には第１の傾斜区間６１ｂ、溝に装入されている第１の区間６１ｃおよび第２の傾斜区間６１ｄが配置されている。巻線素子６１の接続形態は第１の溝１５において第１の溝位置を占め、また、巻線素子６１に属し、且つ周方向において実質的に１磁極ピッチ分だけ第１の溝から間隔を空けている第２の溝１５において第３の溝位置を占める。溝位置の変化は第１の反転区間６１ｅによって生じる。半径方向の第３の位置には、第３の傾斜区間６１ｆ、溝に装入されている第２の区間６１ｇおよび第４の傾斜区間６１ｈが配置されている。第２の反転区間６１ｉによって、第２の溝１５の第３の溝位置から第１の溝１５の第２の溝位置への溝位置の変化が生じる。半径方向の第２の位置には、第５の傾斜区間６１ｊ、溝に装入されている第３の区間６１ｋおよび第６の傾斜区間６１ｌが配置されている。第１の接続区間６１ａは第２の半径方向位置および第１の半径方向位置にわたり延在している。端子区間６１ｙは実質的に第３の半径方向位置にわたり延在しているが、ストランド巻線のより良好な結線のために溝位置が第３の溝位置から別の溝位置に変わってもよい。

図５は、巻線素子６２の完全な固定子巻線に必要とされる反転形態の概略図を示す。巻線素子６２の反転形態は、巻線素子６０の基本形態を、電気的に１８０°ずらされた基本形態６０と直列に接続するために使用される。ここで、第１の周方向から延びてくるストランド巻線は反転され、第１の周方向とは反対の方向に延びる。完全なストランド巻線を形成するために、少なくとも１つの巻線素子６２の反転形態が必要とされる。巻線素子６２のこの反転形態は少なくとも１つの反転区間６２ｅを有し、この反転区間６２ｅは溝に装入されている２つの区間６２ｃ，６２ｇを同一の溝位置において接続する。

巻線素子６２の図示されている反転形態は各溝に４つの導体を備えさせるために設けられており、ここで導体の断面の狭い面は相互に対向しており、導体の断面の広い面は溝壁と対向している。巻線素子６２の各反転形態は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６２ａから成り、この第１の接続区間６２ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６２ａ，６０ａとの接触のために使用される。

第１の接続区間６２ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６２ｂが続いており、この第１の傾斜区間６２ｂは第１の接続区間６２ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６２の第１の区間６２ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６２ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６２ｄが続いており、この第２の傾斜区間６２ｄにはさらに第１の反転区間６２ｅが続いている。第１の反転区間６２ｅからは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第３の傾斜区間６２ｆが延びており、この第３の傾斜区間６２ｆは第１の反転区間６１ｅを、溝１５に装入されている第２の区間６２ｇに接続する。溝１５に装入されているこの第２の区間２ｇは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第４の傾斜区間６２ｈと接続されており、この第４の傾斜区間６２ｈは第２の接続区間６２ｚと接続されている。

ここに図示した巻線素子６２の反転形態は１つの反転区間６２ｅを有するように構成されている。ここでもまた原理的には、巻線素子６１の反転形態が反転区間を１つだけ有するように構成するのではなく、別の数の奇数個の反転区間を有するように構成することは可能である。この場合、全ての接続区間は１つの巻線ヘッド側に配置されている。また巻線素子の反転形態に偶数個の反転区間を設けることも原理的には可能であり、この場合には接続区間が２つの巻線ヘッド側に配置されている。

この実施例において、巻線素子６２の反転形態は１つの半径位置に配置されている。

巻線素子６２の反転形態の半径方向位置の数は通常の場合１である。有利には、簡単な実装を保証することができるという理由から、反転形態が半径方向で最も内側の位置を占める。すなわち巻線素子６２の反転形態において、半径方向の第４の位置には、第１の傾斜区間６２ｂ、溝に装入されている第１の区間６２ｃ、第２の傾斜区間６２ｄ、第１の反転区間６２ｅ、第３の傾斜区間６２ｆ、溝に装入されている第２の区間６２ｇおよび第４の傾斜区間６２ｈが配置されている。

第１の接続区間６２ａは第３の半径方向位置および第４の半径方向位置にわたり延在している。第２の接続区間６２ｚは実質的に第４の半径方向位置および第３の半径方向位置にわたり延在している。

図６は、固定子積層体内のストランド巻線の経過の概略図を示す。ここでは９６個の溝を備えた積層体が示されており、これらの溝には６つのストランド巻線が配置されている。この場合、回転子は１６の極を有する。図６は概略的に示されたものであり、図面を明瞭にするために残りの５つのストランド巻線は図示していない。本発明をあらゆる任意の数のストランドおよび極に適合させることができ、例えば、６０個の溝および５つのストランド巻線ならびに１２の極を有する回転子を備えた固定子積層体も考えられる。

実線で示された接続部は電子回路側の巻線ヘッドに配置されている。破線で示された接続部は駆動側の巻線ヘッドに配置されている。

ストランド巻線７０は巻線素子６１の１つの接続形態と、巻線素子６０の７つの基本形態と、巻線素子６２の１つの反転形態と、巻線素子の別の７つの基本形態と、巻線素子の別の１つの接続形態とから構成されており、これらは全て記載した順序で直列に接続されている。これによって、このストランド巻線７０は固定子積層体を第１の周方向に向かって一度通過し、また第１の周方向とは反対方向に向かって一度通過する。全ての溝位置はこのストランド巻線に対応付けられている全ての溝によって占有されている。

図６に図示されていないストランド巻線７１，７２，７３，７４，７５は図示されているストランド巻線７０と同一に構成されており、図示されているストランド巻線７０に対して一定の溝数だけ周方向にずらされている。このように溝をずらすことによって、この実施例ではストランド巻線７０，７１，７２，７３，７４，７５の間で電気的に３０°の位相角が生じるか、電気的に３０°の倍数の位相角が生じる。

したがって、以下のような構成の交流発電機、殊に自動車用の三相交流発電機が設けられている。すなわち、交流発電機はＮ極とＳ極を有する回転子２０、殊に軸方向に延在しており、且つ回転子２０の周面においてＮ極とＳ極が交番するクローポールフィンガ２４，２５を備えた回転子２０と、溝１５を備えた磁心、殊に金属薄板積層体１７および磁心の溝１５内に配置されている固定子巻線１８を有する固定子１６とを有し、固定子巻線１８は巻線ヘッド４５，４６を有し、これらの巻線ヘッド４５，４６は、回転子２０に取り付けられている少なくとも１つのファン３０によってもたらされる、ほぼ半径方向の空気流によってそれぞれ冷却され、固定子１６は回転子２０に対向しており、また固定子１６と回転子２０は規定どおりに相互に位置決めされており、多相の固定子巻線１８は巻線素子６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７から成り、少なくとも１つの巻線素子は溝に装入されている２つ以上の区間を有し、少なくとも１つの巻線素子６０,６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７は半径方向の位置を変化させる反転区間を１つ以上有する。

図７には、６つのストランド巻線７０，７１，７２，７３，７４，７５を備えた交流発電機１０が回路図に基づき示されている。６つのストランド巻線７０，７１，７２，７３，７４，７５は独立した２つの三相交流系に結線されている。独立した三相交流系はそれぞれ１つのスター結線を有し、それらのスター結線のストランド巻線７０，７１，７２，７３，７４，７５は中性点において電気的に１２０°の位相差を有する。スター結線はストランド巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１（７０，７１，７２）またはＵ２，Ｖ２，Ｗ２（７３，７４，７５）によって形成される。２つの独立した三相交流系は電気的に３０°の位相差を有する。２つの三相交流系はそれぞれ別個のＢ６ブリッジ整流器１９．１，１９．２と接続されており、これらのＢ６ブリッジ整流器１９．１，１９．２は直流電圧側において並列に接続されている。したがって整流器１９は並列に接続されている２つのブリッジ整流器１９．１，１９．２から構成されている。直流電圧側においては電圧制御器２１が整流器１９に並列に接続されている。電圧制御器は、励磁巻線５１を流れる電流の制御によって発電機の電圧、したがって車載電圧を制御する。車載電源は車両バッテリ３１および車両負荷３２によって概略的に示されている。巻線が２つのＢ６ブリッジ整流器１９．１，１９，２の後段において相互に接続されている限りにおいて、三相交流系は独立している。

図８から図１３は溝に奇数個の導体を備えさせるための別の実施形態を示す。

図８には、各溝に３つの導体を備えた巻線を実現するための、巻線素子６３の第１の基本形態の概略図が示されている。ここで、導体の断面の狭い面は相互に対向しており、導体の断面の広い面はここでは図示していない溝壁と対向している。これらの導体は溝内で３つの半径方向溝位置に配置されている。ここでは、半径方向で最も外側の溝位置を溝位置１と称し、半径方向で最も内側の溝位置は溝位置３と称する。奇数個の導体６３に関する巻線素子の第１の基本形態は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６３ａから成り、この第１の接続区間６３ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６３ａ，６３ｚ，６６ｚとの接触のために使用される。これに関して、導体の断面の幅広の面が接続区間の領域において、周方向に対して平行に方向付けられている場合には、これによって接触面が拡大されるので有利である。この接触は材料結合的に、例えば溶接、はんだ付け、または電気的な接触を行うための他の方法によって行われる。

第１の接続区間６３ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６３ｂが続いており、この第１の傾斜区間６３ｂは第１の接続区間６３ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６３の第１の区間６３ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６３ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６３ｄが続いており、この第３の傾斜区間６３ｄにはさらに第１の反転区間６３ｅが続いている。第１の反転区間６３ｅからは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第３の傾斜区間６３ｆが延びており、この第３の傾斜区間６３ｆは第１の反転区間６３ｅを、第２の溝１５に装入されている第２の区間６３ｇに接続する。溝１５に装入されているこの第２の区間６３ｇは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第４の傾斜区間６３ｈと接続されており、この第４の傾斜区間６３ｈには第２の反転区間６３ｉが続いており、この第２の反転区間６３ｉはさらに、軸方向および周方向に対して傾斜されている第５の傾斜区間６３ｊを介して、第１の溝に装入されている巻線素子６３の第３の区間６３ｋと接続されている。溝に装入されている第３の区間６３ｋは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第６の傾斜区間６３ｌを介して第３の反転区間６３ｍと接続されている。第３の反転区間６３ｍは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第７の傾斜区間６３ｎを介して、第２の溝に装入されている第４の区間６３ｏと接続されている。溝に装入されている第４の区間６３ｏは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第８の傾斜区間６３ｐを介して、巻線素子の第２の接続区間６３ｚと接続されている。

ここに図示した奇数個の導体６３に関する巻線素子の第１の形態は３つの反転区間６３ｅ，６３ｉ，６３ｍを有するように構成されている。さらには、巻線素子を溝内の種々の奇数個の導体に適合させるために、巻線素子６３の基本形態が２つの反転区間または３つより多い反転区間を有するように構成することも考えられる。このことは、巻線素子のループ数が低減または増大されることによって達成される。しかしながら反転区間が２つまたは、例えば４つの場合には、相互に接する巻線素子が金属薄板積層体１７の両側において相互に接触しなければならず、これによって機械コストおよび作業コストが増加する。

この実施例において、巻線素子は半径方向で３つの異なる位置を占め、巻線ヘッド内の導体のポジションは半径方向の位置によって表され、また溝１５内の導体のポジションは半径方向の溝位置によって表され、溝位置の半径方向のポジションと半径方向の位置は相互に対応する。

半径方向位置の数および半径方向の溝位置の数は通常の場合、溝内の導体の数に対応し、導体が並んで配置されている場合には半径方向で重なっている。巻線素子６３のうち、半径方向の第１の位置には第１の傾斜区間６３ｂ、溝に装入されている第１の区間６３ｃおよび第２の傾斜区間６３ｄが配置されている。巻線素子６３は第１の溝１５において第１の溝位置を占め、また巻線素子６３に属し、且つ周方向において実質的に１磁極ピッチ分だけ第１の溝から間隔を空けている第２の溝において第２の溝位置を占める。溝位置の変化は第１の反転区間６３ｅによって生じる。半径方向の第２の溝位置には、実質的に、第３の傾斜区間６３ｆ、溝に装入されている第２の区間６３ｇ、第４の傾斜区間６３ｈ、第２の反転区間６３ｉ、第５の傾斜区間６３ｊ、溝に装入されている第３の区間６３ｋおよび第６の傾斜区間６３ｌが配置されている。この場合、第２の反転区間６３ｉによって溝位置の変化は生じない。第３の反転区間６３ｍによって第１の溝の第２の溝位置から第２の溝の第３の溝位置への溝位置の変化が生じる。半径方向の第３の溝位置には、第７の傾斜区間６０ｎ、溝に装入されている第４の区間６０ｏおよび第８の傾斜区間６０ｐが配置されている。

第１の接続区間６３ａは、初めに第１の半径方向位置および第２の半径方向位置の一部を覆い、続いて完全に第１の半径方向位置内に延在する。第２の接続区間６３ｚは、初めに完全に第３の半径位置にわたり延在し、続いて第２の半径方向位置および第３の半径方向位置の一部を覆う。

図９には、各溝に３つの導体を備えた巻線を実現するための、巻線素子６４の第２の基本形態の概略図を示す。奇数個の導体に関する巻線素子６４の第２の基本形態は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６４ａから成り、この第１の接続区間６４ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６４ａ，６４ｚ，６６ａとの接触のために使用される。これに関して、導体の断面の幅広の面が接続区間の領域において、周方向に対して平行に方向付けられている場合には、これによって接触面が拡大されるので有利である。この接触は材料結合的に、例えば溶接、はんだ付け、または電気的なコンタクトを行うための他の方法によって行われる。

第１の接続区間６４ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６４ｂが続いており、この第１の傾斜区間６４ｂは第１の接続区間６４ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６４の第１の区間６４ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６４ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６４ｄが続いており、この第２の傾斜区間６４ｄにはさらに第１の反転区間６４ｅが続いている。第１の反転区間６４ｅからは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第３の傾斜区間６４ｆが延びており、この第３の傾斜区間６４ｆは第１の反転区間６４ｅを、溝１５に装入されている第２の区間６４ｇに接続する。溝１５に装入されているこの第２の区間６４ｇは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第４の傾斜区間６４ｈと接続されており、この第４の傾斜区間６４ｈは巻線素子の第２の接続区間６４ｚとさらに接続されている。

ここに図示した奇数個の導体６４に関する巻線素子の第２の基本形態は１つの反転区間６４ｅを有するように構成されている。さらには、巻線素子を溝内の種々の奇数個の導体に適合させるために、巻線素子６４の基本形態が２つの反転区間または２つより多い反転区間を有するように構成されることも考えられる。

この実施例において、巻線素子は半径方向で３つの異なる位置を占め、巻線ヘッド内の導体のポジションは半径方向の位置によって表され、また積層体溝内の導体のポジションは半径方向の溝位置によって表され、溝位置の半径方向のポジションと半径方向の位置は相互に対応する。

巻線素子６４のうち、半径方向の第１の位置には第１の傾斜区間６４ｂ、溝に装入されている第１の区間６４ｃおよび第２の傾斜区間６４ｄが配置されている。巻線素子６４は第１の溝１５において第１の溝位置を取り、巻線素子６４に属し、且つ周方向において実質的に１磁極ピッチ分だけ第１の溝から間隔を空けている第２の溝において第３の溝位置を占める。溝位置の変化は第１の反転区間６４ｅによって生じる。半径方向の第３の位置には、第３の傾斜区間６４ｆ、溝に装入されている第２の区間６４ｇおよび第４の傾斜区間６４ｈが配置されている。

第１の接続区間６４ａは、初めに第２の半径方向位置および第１の半径方向位置の一部を覆い、続いて完全に第１の半径方向位置内を延びる。

第２の接続区間６４ｚは、初めに完全に第３の半径位置にわたり延在し、続いて第２の半径方向位置および第３の半径方向位置の一部を覆う。

図１０は、奇数個の導体６５に関する、巻線素子の完全な固定子巻線に必要とされる第１の接続形態の概略図を示す。この接続形態は、ストランド巻線の結線または整流器のコンタクトのための電気的な接続部を提供するために使用される。この接続部は有利には電子回路側の巻線ヘッド４６に配置されている。完全なストランド巻線を形成するために、巻線素子６５，６７の少なくとも２つの接続形態、すなわちストランド巻線を開始するための接続形態およびストランド巻線を終了するための接続形態が必要とされる。

巻線素子６５の第１の接続形態は、巻線素子６３の第１の基本形態を短縮した構造に大部分対応している。

巻線素子６５の図示されている接続形態は各溝に３つの導体を備えさせるために設けられており、ここで導体の断面の狭い面は相互に対向しており、導体の断面の広い面は溝壁と対向している。巻線素子６５の各第１の接続形態は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６５ａから成り、この第１の接続区間６５ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６３ｚ，６５ａとの接触のために使用される。

第１の接続区間６５ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６５ｂが続いており、この第１の傾斜区間６５ｂは第１の接続区間６５ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６５の第１の区間６５ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６５ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６５ｄが続いており、この第２の傾斜区間６５ｄにはさらに第１の反転区間６５ｅが続いている。

第１の反転区間６５ｅからは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第３の傾斜区間６５ｆが延びており、この第３の傾斜区間６５ｆは第１の反転区間６５ｅを、溝１５に装入されている第２の区間６５ｇに接続する。溝１５に装入されているこの第２の区間６５ｇは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第４の傾斜区間６５ｈと接続されており、この第４の傾斜区間６５ｈには第２の反転区間６５ｉが続いており、この第２の反転区間６５ｉはさらに、軸方向および周方向に対して傾斜されている第５の傾斜区間６５ｊを介して、第１の溝に装入されている巻線素子６５の第３の区間６５ｋと接続されている。溝に装入されている第３の区間６５ｋは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第６の傾斜区間６５ｌを介して端子区間６５ｙと接続されている。

ここに図示した巻線素子６５の接続形態は２つの反転区間６５ｅ，６５ｉを有するように構成されている。ここでもまた原理的には、巻線を溝内の比較的多数の奇数個の導体に適合させるために、巻線素子６５の接続形態が１つまたは２つより多い反転区間６５ｅ，６５ｉを有するように構成されることも考えられる。

この実施例において、巻線素子６５の接続形態は２つの半径方向位置を占める。

巻線素子６５の接続形態の半径方向位置の数は、通常の場合、溝１５内の導体の数よりも１少ない。巻線素子６５の接続形態において、半径方向の第１の位置には第１の傾斜区間６５ｂ、溝に装入されている第１の区間６５ｃおよび第２の傾斜区間６５ｄが配置されている。巻線素子６５の接続形態は第１の溝１５において第１の溝位置を占め、また巻線素子６５に属し、且つ周方向において実質的に１磁極ピッチ分だけ第１の溝から間隔を空けている第２の溝１５において第２の溝位置を占める。溝位置の変化は第１の反転区間６５ｅによって生じる。半径方向の第２の溝位置には、実質的に、第３の傾斜区間６５ｆ、溝に装入されている第２の区間６５ｇ、第４の傾斜区間６５ｈ、第２の反転区間６５ｉ、第５の傾斜区間６５ｊ、溝に装入されている第３の区間６５ｋ、第６の傾斜区間６５ｌおよび端子区間６５ｙが配置されている。この場合、第２の反転区間６５ｉによって半径方向位置の変化は生じない。

第１の接続区間６５ａは、初めに第２の半径方向位置および第１の半径方向位置の一部を覆い、続いて完全に第１の半径方向位置内を延びる。端子区間６５ｙは実質的に第２の半径方向位置にわたり延在しているが、ストランド巻線のより良好な結線のために半径方向位置が第２の半径方向位置から別の半径方向位置に変わってもよい。

図１１は、巻線素子６６の完全な固定子巻線に必要とされる反転形態の概略図を示す。巻線素子６６の反転形態は、巻線素子６３の第１の基本形態を、電気的に１８０°ずらされた第２の基本形態６４と直列に接続するために使用される。ここで、第１の周方向から延びてくるストランド巻線は反転され、第１の周方向とは反対の方向に延びる。完全なストランド巻線を形成するために、少なくとも１つの巻線素子６６の反転形態が必要とされる。巻線素子６６のこの反転形態は少なくとも１つの反転区間６６ｅを有し、この反転区間６６ｅは溝に装入されている２つの区間６６ｃ，６６ｇを同一の溝位置において接続する。

巻線素子６６の図示されている反転形態は各溝に３つの導体を備えさせるために設けられており、ここで導体の断面の狭い面は相互に対向しており、導体の断面の広い面は溝壁と対向している。巻線素子６６の各反転形態は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６６ａから成り、この第１の接続区間６６ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６６ａ，６４ａとの接触のために使用される。

第１の接続区間６６ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６６ｂが続いており、この第１の傾斜区間６６ｂは第１の接続区間６６ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６６の第１の区間６６ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６４ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６６ｄが続いており、この第２の傾斜区間６６ｄにはさらに第１の反転区間６６ｅが続いている。第１の反転区間６６ｅからは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第３の傾斜区間６６ｆが延びており、この第３の傾斜区間６６ｆは第１の反転区間６６ｅを、溝１５に装入されている第２の区間６６ｇに接続する。溝１５に装入されているこの第２の区間６６ｇは、軸方向および周方向に対して傾斜されている第４の傾斜区間６６ｈと接続されており、この第４の傾斜区間６６ｈは第２の接続区間６６ｚと接続されている。

ここに図示した巻線素子６６の反転形態は１つの反転区間６６ｅを有するように構成されている。ここでもまた原理的には、巻線素子６６の反転形態が反転区間を１つだけ有するように構成するのではなく、３つまたはあらゆる別の数の奇数個の反転区間を有するように構成することは可能である。この場合、全ての接続区間は１つの巻線ヘッド側に配置されている。また巻線素子の反転形態に偶数個の反転区間を設けることも原理的には可能であり、この場合には接続区間が２つの巻線ヘッド側に配置されている。

この実施例において、巻線素子６６の反転形態は１つの半径方向位置を占める。

巻線素子６６の反転形態の半径方向位置の数は通常の場合１である。有利には、簡単な実装を保証することができるという理由から、反転形態が半径方向で最も内側の位置を占める。すなわち巻線素子６６の反転形態において、半径方向の第３の位置には、第１の傾斜区間６６ｂ、溝に装入されている第１の区間６６ｃ、第２の傾斜区間６６ｄ、第１の反転区間６６ｅ、第３の傾斜区間６６ｆ、溝に装入されている第２の区間６６ｇおよび第４の傾斜区間６６ｈが配置されている。

第１の接続区間６６ａは、初めに第２の半径方向位置および第３の半径方向位置の一部を覆い、続いて完全に第３の半径方向位置内を延びる。第２の接続区間６６ｚは、初めに完全に第３の半径位置にわたり延在し、続いて第３の半径方向位置および第２の半径方向位置の一部を覆う。

図１２は、奇数個の導体６７に関する、巻線素子の完全な固定子巻線に必要とされる第２の接続形態の概略図を示す。この接続形態は、ストランド巻線の結線または整流器のコンタクトのための電気的な接続部を提供するために使用される。この接続部は有利には電子回路側の巻線ヘッド４６に配置されている。完全なストランド巻線を形成するために、巻線素子６５，６７の少なくとも２つの接続形態、すなわちストランド巻線を開始するための接続形態およびストランド巻線を終了するための接続形態が必要とされる。

巻線素子６７の第１の接続形態は、巻線素子６４の第１の基本形態を短縮した構造に大部分対応している。

巻線素子６７の図示されている接続形態は各溝に３つの導体を備えさせるために設けられており、ここで導体の断面の狭い面は相互に対向しており、導体の断面の広い面は溝壁と対向している。巻線素子６７の各接続形態は、実質的に軸方向に方向付けられている少なくとも１つの第１の接続区間６７ａから成り、この第１の接続区間６７ａは半径方向で隣接している２つの接続区間６４ｚ，６７ａとの接触のために使用される。

第１の接続区間６７ａには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第１の傾斜区間６７ｂが続いており、この第１の傾斜区間６７ｂは第１の接続区間６７ａを、軸方向に方向付けられており、且つ溝１５に装入されている巻線素子６７の第１の区間６７ｃに接続する。第１の溝に装入されている第１の区間６７ｃには、軸方向および周方向に対して傾斜されている第２の傾斜区間６７ｄが続いており、この第２の傾斜区間６７ｄにはさらに端子区間６７ｙが続いている。

ここに図示した巻線素子６７の第２の接続形態には反転区間が設けられていない。ここでもまた原理的には、巻線を溝内の比較的多数の奇数個の導体に適合させるために、巻線素子６７の接続形態が２つの反転区間、または別のあらゆる偶数個の反転区間を有するように構成されることも考えられる。

この実施例において、巻線素子６７の接続形態は１つの半径方向位置のみを占める。

巻線素子６７の第２の接続形態の半径方向位置の数は通常の場合１である。巻線素子６７の接続形態において、半径方向の第１の位置には第１の傾斜区間６７ｂ、溝に装入されている第１の区間６７ｃ、第２の傾斜区間６７ｄおよび端子区間６７ｙが配置されている。

第１の接続区間６７ａは、初めに第２の半径方向位置および第１の半径方向位置の一部を覆い、続いて完全に第１の半径方向位置内を延びる。端子区間６７ｙは実質的に第１の半径方向位置にわたり延在しているが、ストランド巻線のより良好な結線のために半径方向位置が第１の半径方向位置から別の半径方向位置に変わってもよい。

図１３は、固定子積層体内のストランド巻線の経過の概略図を示す。ここでは９６個の溝を備えた積層体が示されており、これらの溝には６つのストランド巻線が配置されている。この場合、回転子は１６の極を有する。図１３は概略的に示されたものであり、図面を明瞭にするために残りの５つのストランド巻線は図示していない。本発明をあらゆる任意の数のストランドおよび極に適合させることができ、例えば、６０個の溝および５つのストランド巻線ならびに１２の極を有する回転子を備えた固定子積層体も考えられる。

実線で示された接続部は電子回路側の巻線ヘッドに配置されている。破線で示された接続部は駆動側の巻線ヘッドに配置されている。

ストランド巻線７０は巻線素子６５の１つの第１の接続形態と、巻線素子６３の７つの第１の基本形態と、巻線素子６６の１つの反転形態と、巻線素子６４の別の７つの第２の基本形態と、巻線素子６７の第２の接続形態とから構成されており、これらは全て記載した順序で直列に接続されている。これによって、このストランド巻線７０は固定子積層体を第１の周方向に向かって一度通過し、また第１の周方向とは反対方向に向かって一度通過する。全ての溝位置はこのストランド巻線に対応付けられている全ての溝によって占有されている。

図１３に図示されていないストランド巻線７１，７２，７３，７４，７５は図示されているストランド巻線７０と同一に構成されており、図示されているストランド巻線７０に対して固定の溝数だけ周方向にずらされている。このように溝をずらすことによって、この実施例ではストランド巻線７０，７１，７２，７３，７４，７５の間で電気的に３０°の位相差が生じるか、電気的に３０°の倍数の位相差が生じる。

図１４は、巻線素子の製造ステップの例として、実質的に一平面に巻かれている、巻線素子６０の基本形態の前段階を示す。接続区間６０ａ，６０ｚは前段階の部分６０’ａ，６０’ｚとして同一の平面内に配置されている。第１の溝位置に位置する区間、すなわち第１の傾斜区間６０ｂと、溝に装入される第１の区間６０ｃと、第２の傾斜区間６０ｄとはこの前段階において一緒に１つの第１の直線区間６０’ｂ，６０’ｃ，６０’ｄを形成する。

第３の溝位置に位置する区間、すなわち第３の傾斜区間６０ｆと、溝に装入される第２の区間６０ｇと、第４の傾斜区間６０ｄとはこの前段階において一緒に１つの第２の直線区間６０’ｆ，６０’ｇ，６０’ｈを形成する。

第２の溝位置に位置する区間、すなわち第５の傾斜区間６０ｊと、溝に装入される第３の区間６０ｋと、第６の傾斜区間６０ｌとはこの前段階において一緒に１つの第３の直線区間６０’ｊ，６０’ｋ，６０’ｌを形成する。

第４の溝位置に位置する区間、すなわち第７の傾斜区間６０ｎ、溝に装入される第４の区間６０ｏと、第８の傾斜区間６０ｐはこの前段階において一緒に１つの第４の直線区間６０’ｎ，６０’ｏ，６０’ｐを形成する。

反転区間６０ｅ，６０ｉ，６０ｍはこの前段階においてそれぞれ１つの湾曲区間６０’ｅ，６０’ｉ，６０’ｍを形成する。２つの湾曲区間６０’ｅ，６０’ｍは交差している。これらの湾曲区間６０’ｅ，６０’ｍは交差個所において、平面に対し付加的な空間を有する。

巻線素子６０’の前段階はさらなる製造ステップにおいて、後に溝に装入される第１の区間６０’ｃおよび第３の区間６０’ｋが、後に溝に装入される第２の区間６０’ｇおよび第４の区間６０’ｏに対して、巻線平面に垂直に実質的に１磁局ピッチ分だけずらされることにより第１の立体形状に形成され、この際、後に溝に装入される区間６０’ｃ，６０’ｋ，６０’ｇ，６０’ｏは直線状に維持される。

後続の製造ステップにおいては、接続区間およびこの接続区間に属する傾斜区間が所定の形状に成形され、所定の位置に位置決めされる。

巻線素子の他の形状に関する製造方法も上記と同様に実施される。

図１５は、本発明による巻線素子の製造方法に関する、リング状の金属薄板積層体に嵌め込むための装置８０，８１を示す。装置は、相互に接しており、且つ相互に周方向に旋回可能な２つのシリンダまたはシリンダセグメント８０，８１から構成されている。内側のシリンダまたは内側のシリンダセグメント８０は外部領域に溝を有し、この溝に後の内側溝区間６０’ｏ，６０’ｇの前段が装入される。外側のシリンダまたは外側のシリンダセグメント８１は内部領域に溝を有し、この溝に後の外側溝区間６０’ｃ，６０’ｋの前段が装入される。相応に平坦な巻線素子６０’，６１’，６２’，６３’，６４’，６５’，６６’，６７’の前段が装置に取り付けられた後に、内側のシリンダまたはシリンダセグメント８０が外側のシリンダまたはシリンダセグメント８１に対して約１磁極ピッチ分だけ州方向に旋回される。これによって、巻線素子の立体的な構造が形成される。そのようにして得られる巻線素子６０は、半径方向で内側に向かって開かれている溝を備えた円形の固定子積層体への装入に適している。何故ならば、溝に装入される巻線素子の区間は半径方向に方向付けられるからである。

溝内に４つの導体を備えた巻線素子６０の基本形態に関する製造原理に従い、溝内に３つの導体を備えた巻線素子６３の第１の基本形態も製造することができ、この第１の基本形態においては、付加的な製造ステップによって、異なる溝に装入される巻線素子の区間が相互に一溝位置だけ半径方向にずらされる。

図１６は、本発明による巻線素子の製造方法に関する、直方体状の金属薄板積層体に嵌め込むための装置８２，８３を示す。装置は、相互に重ねられた直方体状の２つの装置部分（以下では上部８２および下部８３と称する）から構成されている。上部８２は下面において溝を有する。下部８３は上面において溝を有する。装置８２，８３は相互に３次元にスライド可能である。上部８２の溝には後の内側の溝区間６０’ｏ，６０’ｇが装入され、下部８３の溝には後の外側の溝区間６０’ｃ，６０’ｋが装入される。装置に１つまたは複数の前段６０’が取り付けられた後に、上部が下部に対して図面における矢印の方向に約１磁極ピッチ分スライドされる。これによって、巻線素子の立体的な構造が形成される。そのようにして得られる巻線素子６０は、一方の側に向かって開かれている溝を備えた直方体状の金属薄板積層体（溝の開口部は直方体状の金属薄板積層体を円形状に曲げた後に固定子に対向する）への装入に適している。何故ならば、溝に装入される巻線素子の区間は溝の深さ方向に平行に方向付けられるからである。

溝内に４つの導体を備えた巻線素子６０の基本形態に関する製造原理に従い、溝内に３つの導体を備えた巻線素子６３の第１の基本形態も製造することができ、この第１の基本形態においては、付加的な製造ステップによって、異なる溝に装入される巻線素子の区間が相互に一溝位置だけ溝の深さ方向にずらされる。

直方体状の金属薄板積層体へと嵌め込まれる巻線素子６０は、溝に装入される区間と共に平行に溝の深さ方向に方向付けられている。全ての巻線素子が実装された直方体状の金属薄板積層体は円形状に湾曲され、それにより２つの積層体端部が相互に接触して対向し、材料結合的に結合される。巻線素子の接続区間は、金属薄板積層体が曲げられた後に相互に材料結合的に、例えば溶接によって結合され、これによりストランド巻線が製造される。溶接された接続区間に設けられる保護層は腐食からの保護のため、また電気的な絶縁体として使用される。

後に溝に装入される巻線素子の区間が金属薄板積層体に装入される前に絶縁される場合には有利である。溝の深さ方向においてそれぞれ隣接しており、溝に装入される巻線素子の区間を一緒に絶縁することができる。絶縁部の重畳領域を溝壁に沿って、または溝に装入される巻線素子の２つの区間の間に配置することができる。有利には、絶縁部が溝に装入される巻線素子の区間に接着される。

図１７および図１８は、本発明による固定子１６の一部の斜視図を示す。溝に装入されている区間６０ｃ，６０ｇ，６０ｋ，６０ｏの領域における導体断面の幅広の面の配向は溝の深さ方向に対して平行であり、且つ接続区間６０ａ，６０ｚの領域においては周方向である。反転区間６０ｉによって、溝に装入される区間６０ｃ，６０ｇ，６０ｋ，６０ｏの半径方向の溝位置は、第１の溝１５の位置から所属の第２の溝１５の位置に変わる。金属薄板積層体１７の外側に配置されており、且つ巻線ヘッド４５，４６を形成する区間６０ａ，６０ｂ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆ，６０ｈ，６０ｉ，６０ｊ，６０１，６０ｍ，６０ｎ，６０ｐ，６０ｚは相互に間隔を空けており、且つ巻線ヘッド４５，４６を通る所定の通流開口部を形成し、この通流開口部により半径方向の冷却空気流が生じる。

さらには、固定子巻線の１つの巻線素子は、溝に装入されており、且つ溝位置に依存して溝の形状に適合されている断面を備えた区間を少なくとも１つ有し、このことは例えば、本来の円形ワイヤを基礎とし、且つ型押しされている区間に該当する。

溝の形状は矩形であるべきである。これにより、ワイヤ断面が矩形であれば溝占積率は高まり、その結果、ストランド巻線のオーム抵抗が低減される。

固定子に含まれる巻線素子の総数は少なくとも固定子の溝数に対応する。

２つの実施例が示したように、溝１５に装入されている区間の数は偶数または奇数である。

各ストランド巻線は使用される巻線素子のタイプに関して、巻線素子の少なくとも１つの基本形態および接続形態を含む。このことは例えば、巻線素子が１つの周方向にのみ配向されている場合に該当する。

Claims (10)

1. 自動車用の交流発電機において、
   Ｎ極とＳ極を有する回転子（２０）と、
   溝（１５）を備えた金属薄板積層体（１７）および当該金属薄板積層体（１７）の前記溝（１５）内に配置されている固定子巻線（１８）を有する固定子（１６）とを有し、
   前記固定子巻線（１８）は巻線ヘッド（４５，４６）を有し、該巻線ヘッド（４５，４６）は、前記回転子（２０）に取り付けられているファン（３０）によってもたらされる、ほぼ半径方向の空気流によってそれぞれ冷却され、
   前記固定子（１６）は前記回転子（２０）に対向しており、
   前記固定子（１６）および前記回転子（２０）は規定どおりに相互に位置決めされており、
   多相の前記固定子巻線（１８）のストランド巻線（７０，７１，７２，７３，７４，７５）は、複数の巻線素子（６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７）から成り、
   前記固定子巻線（１８）は、内側に向かって開かれている溝（１５）を有しかつ円形状に曲げられる前記金属薄板積層体（１７）に装入されており、
   １つのストランド巻線の少なくとも１つの巻線素子は溝（１５）に装入されている２つよりも多くの区間を有し、
   少なくとも１つの巻線素子（６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７）は半径方向位置を変化させる反転区間を１つよりも多く有し、
   奇数番目の反転区間における半径方向位置の変化は偶数番目の反転区間における半径方向位置の変化よりも大きいことを特徴とする、交流発電機。
2. 前記固定子巻線（１８）の巻線素子（６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７）は、溝（１５）に装入されており、且つ溝位置に依存して溝の形状に適合されている断面を備えた区間を少なくとも１つ有する、請求項１記載の交流発電機。
3. 前記溝（１５）に装入されている区間は半径方向に１つの列を形成する、請求項１または２記載の交流発電機。
4. 前記溝の形状は矩形である、請求項３記載の交流発電機。
5. 導体の断面の幅広の面は接続区間の領域において、周方向に対して平行に方向付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の交流発電機。
6. 前記溝（１５）に装入されている区間の導体の断面の幅広の面は、溝の深さ方向に対して平行に方向付けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の交流発電機。
7. 固定子に含まれる前記巻線素子の総数は少なくとも前記固定子の溝数に対応する、請求項１から６までのいずれか１項記載の交流発電機。
8. 前記金属薄板積層体の外側に配置されており、且つ巻線ヘッドを形成する、前記巻線素子の区間は少なくとも部分的に相互に間隔を空けており、且つ半径方向の冷却空気流のための所定の通流開口部を形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載の交流発電機。
9. 各ストランド巻線は巻線素子の少なくとも１つの基本形態および接続形態を含む、請求項１から８までのいずれか１項記載の交流発電機。
10. 前記交流発電機は、三相交流発電機である、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載の交流発電機。

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