DE10119776A1 - Stator einer Drehfeldmaschine und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Eine elektrische Drehfeldmaschine weist einen Statorkern (32) und eine Wicklung (31) auf. Die Wicklung (31) weist eine Vielzahl von Unterwicklungssätzen (31a, 31b) auf, welche in einer bestimmten Reihenfolge auf dem Statorkern montiert sind. Jede der Unterwicklungssätze (31a, 31b) weist eine Vielzahl von Phasenwicklungen (Xa, Ya, Za) auf. Jede der Phasenwicklungen (Xa, Ya, Za) ist aus einem kontinuierlichen Draht hergestellt. Die Unterwicklungssätze werden in einer zylindrischen Form ausgebildet, die eine Vielzahl von geraden Abschnitten (11a) und Biegungsabschnitten (312c, 312d) aufweist, bevor die Unterwicklungssätze auf den Statorkern montiert werden. Die Biegungsabschnitte (312c) sind regelmäßig angeordnet, um Kollisionen zwischen den Biegungsabschnitten zu verhindern. Es ist möglich, Kollisionen zu verhindern, da die Wicklungen auf dem Statorkern in einer geordneten Art und Weise montiert sind.

Description

Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2000-127226, die am 27. April 2000 angemeldet worden ist, und auf Nr. 2000-153140, die am 24. Mai 2000 angemeldet worden ist, auf deren Inhalt im Folgenden voll um­ fänglich Bezug genommen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stator einer elektrischen Drehfeldmaschine.

JP-A-11-299153 offenbart einen Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug, wel­ cher einen Stator mit gekrümmten bzw. gebogenen Spulenenden aufweist. Die Ab­ schnitte der Spule, die zwischen Schlitzen, welche durch einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, sind gebogen und in einer radialen Richtung in der Mitte verdrillt. Somit sind alle gebogen Abschnitte der Spule in Umfangsrichtung Seite an Seite angeordnet. Bei dieser Anordnung ist es schwierig, die gebogen Ab­ schnitte so anzuordnen, daß Kollisionen bzw. unerwünschte Zusammenstöße mit ande­ ren Abschnitten vermieden werden, da die Spule an den gebogen Stellen verbreitert ist, insbesondere wenn ein dicker Spulendraht verwendet wird.

JP-B-2927288 und JP-A-11-164506 offenbaren Fahrzeugwechselstromgenerato­ ren mit Statorwicklungen, welche aus einer Vielzahl von Segmenten hergestellt sind, die miteinander verschweißt sind. Bei dieser Anordnung erfordern die geschweißten Ab­ schnitte ein kompliziertes Herstellungsverfahren und ein zusätzliches Isolationsverfah­ ren.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile durch Vorsehen einer ver­ besserten Statoranordnung und eines verbesserten Herstellungsverfahrens.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Stator einer Dreh­ feldmaschine zu schaffen.

Es ist weiterhin eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Stator einer Drehfeldma­ schine vorzusehen, welche eine neue Anordnung von Wicklungen aufweist.

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung weist der Stator der Drehfeldmaschine eine Vielzahl von Unterwicklungssätzen auf. Jeder Unterwicklungs­ satz weist eine Vielzahl von Phasenwicklungen auf. Jede dieser Phasenwicklungen be­ steht aus einem ununterbrochenen bzw. kontinuierlichen Draht, der eine individuelle Spule an dem Statorkern vorsieht. Die Phasenwicklungen der gleichen Phase werden über Verbindungsabschnitte, die außerhalb des Statorkerns vorgesehen sind, verbunden. Die Umkehr- bzw. Biegungsabschnitte sind auf jeder der Unterwicklungssätze ange­ ordnet. Es ist daher möglich, Kollisionen zwischen den Biegungsabschnitte zu vermei­ den. Der ununterbrochene Draht ist in der Lage Verbindungen zwischen der mehrphasi­ gen Wicklung zu verringern.

Bei der vorliegenden Erfindung kann die Phasenwicklung zumindest drei gerade Abschnitte und zwei Biegungsabschnitte aufweisen, welche durch den kontinuierlichen Draht vorgesehen werden.

Die Unterwicklungssätze können auf dem Stator durch Schrumpfen der Unter­ wicklungssätze, Einfügen geschrumpften Unterwicklungssätze in einen Hohlraum des Statorkern und Expandieren der geschrumpften Unterwicklungssätze montiert werden.

Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung weist ein Stator einer elektrischen Drehfeldmaschine eine mehrphasige Wicklung auf, die aus einer Vielzahl von Phasenwicklungen besteht. Jede der Phasenwicklungen besteht aus einem ununter­ brochenen Draht. Die Biegungsabschnitte jeder Wicklung sind auf einer Seite der Sta­ torkerns in Bezug auf eine radiale Richtung Seite an Seite angeordnet. Da die Biegungs­ abschnitte Seite an Seite angeordnet sind, ist es möglich, Kollisionen zwischen den Bie­ gungsabschnitte zu verhindern. Der ununterbrochene Draht verringert die Anzahl von Verbindungen auf der mehrphasigen Wicklung.

Die mehrphasige Wicklung kann durch ein Vorbereiten einer mehrphasigen Wel­ lenwicklung mit ersten Biegungsabschnitte ausgebildet werden, und zumindest zwei gerade Abschnitte und einen zweiten Biegungsabschnitt zwischen ihnen auf jeden der Mittelabschnitte der mehrphasigen Wellenwicklung ausbilden. Die zweiten Biegungs­ abschnitte können durch ein Falten der Wellenwicklung an einer vorbestimmten Posi­ tion und einem Verschieben der geraden Abschnitte, die auf beiden Seiten der vorbe­ stimmten Position angeordnet sind, um eine vorbestimmten Magnetpolteilung ausgebil­ det werden. Die geraden Abschnitte können vor einem Falten verschoben werden.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie Bedienungsverfahren und die Funktion der betroffenen Teile aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnung, welche alle einen Teil dieser Anmeldung bilden, ersichtlich.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Wicklung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm der Wicklung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Spulenende gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Schnittansicht der Statorwicklung gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine von außen in radialer Richtung gesehene Draufsicht auf das Spulenende, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Spulenende gemäß einer zweiten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Wicklung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein Diagramm der Wicklung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 ein Diagramm der Wicklung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ein Diagramm der Wicklung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 13 eine Schnittansicht des Stators gemäß der vierten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung.

Ein Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Fig. 1 bis 6 zeigen die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt einen allgemeinen Aufbau des Wechselstromgenerators. Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine individuelle X-Phasenwicklung. Fig. 4 zeigt zwei X-Phasenwicklungen. Fig. 5 zeigt eine Anordnung von Drähten in einem Schlitz. Fig. 6 zeigt einen Teil eines zusammen­ gesetzten Stators, wie er von außen in radialer Richtung gesehen wird.

Der Wechselstromgenerator 1 weist einen in einem Rahmen 4 drehbar gelagerten Schaft bzw. eine Welle auf. Eine Riemenscheibe 20, die von einem Motor angetrieben wird, ist an dem vorderen Ende der Welle befestigt. Ein Rotor 2 und Schleifringe 9 und 10 sind auf der Welle 21 befestigt. Der Rotor 2 weist ein Paar von Polkernen 71 und 72 und eine Feldwicklung 8 auf, die mit den Schleifringen 9 und 10 verbunden ist. Jeder der Polkerne 71 und 72 sieht acht magnetische Pole vor, die in Umfangsrichtung ange­ ordnet sind. Die magnetischen Pole bestimmen eine magnetische Polteilung. An beiden Seiten des Rotors 2 sind Kühlgebläse 11 und 12 angeordnet.

Ein Stator 3, der einen zylindrischen Statorkern 32 und eine Statorwicklung 31 aufweist, wird von dem Rahmen 4 unterstützt. Der Statorkern 32 ist den Magnetpolen des Rotors 2 gegenüberliegend angeordnet. Der Statorkern 32 weist Schlitze 35 auf, welche sich an axialen Enden und radial innerhalb des Statorkerns 32 bzw. radial nach innen öffnen. Wie in Fig. 5 gezeigt, isoliert ein Isolator 34 eine Innenseitenoberfläche von den untergebrachten bzw. aufgenommenen Wicklungen 31. Jeder der Schlitze 35 sieht für die unterzubringenden Drahtabschnitte vier Positionen in radial angeordneten Schichten vor.

Die Statorwicklung 31 weist Abschnitte, die in den Schlitzen 35 untergebracht sind, und eine erste und eine zweite Spulenendengruppe 312a auf. Die Drähte sind in den Schlitzen 35 in radialer Richtung ausgerichtet.

Der Rahmen 4 weist ein Paar von axialen Einlaßöffnungen 41, die an Vorder- und Rückenseitenwänden angeordnet sind, und ein Paar von radialen Auslaßöffnungen 42 auf, die radial außerhalb der ersten und zweiten Spulenendengruppen 312a und 312b angeordnet sind. Der Rahmen 4 kann weiterhin ein Steuerteil unterstützen, daß einen Drei-Phasengleichrichter und einen Ausgangsanschluß 6 aufweist.

Im Betrieb hat ein Motor die Riemenscheibe 20 an und ein Feldstrom wird der Feldwicklung 8 durch die Schleifringe 9 und 10 zugeführt. Der Rotor 2 dreht sich und erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, um einen Wechselstrom in der Statorwicklung 31 zu induzieren. Der induzierte Strom in der Statorwicklung 31 wird gleichgerichtet und als Gleichstromleistung durch den Ausgangsanschluß 6 zur Verfügung gestellt. Das Kühl­ gebläse 11 erzeugt einen Kühlwind, der durch die zweite Spulenendengruppe 312a strömt. Das Kühlgebläse 12 erzeugt einen Kühlwind, der durch die erste Spulenenden­ gruppe 312a strömt.

Die Statorwicklung 31 weist zwei Unterwicklungssätze 31a und 31b auf. Jeder der Unterwicklungssätze weist drei individuelle Phasenwicklungen auf, nämlich eine X-, Y- und Z-Phasenwicklung. Daher weist der Stator 31 zwei individuelle Wicklungen auf, die die gleiche elektrische Phase besitzen. Zum Beispiel ist eine Phasenwicklung Xa in einem ersten Unterwicklungssatz und eine Phasenwicklung Xb in einem zweiten Unterwicklungssatz zum Vorsehen einer X-Phasenwicklung der mehrphasigen Wick­ lung verbunden. Die Phasenwicklungen können entweder seriell oder parallel miteinan­ der verbunden sein. Nachdem alle Phasenwicklungen in dem Statorkern 32 montiert worden sind, sind die Verbindungen außerhalb des Statorkerns vorgesehen.

Wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt, ist die Phasenwicklung aus einem kontinuierli­ chen fugenlosen (jointless) Draht hergestellt. Der kontinuierliche Draht sieht zumindest eine individuelle Spule an dem Stator 32 vor. Zum Beispiel weist der kontinuierliche Draht zumindest drei gerade Abschnitte 311a auf. Bei dieser Ausführungsform weist der kontinuierliche Draht eine individuelle bzw. einzelne Spule auf, die vollständig um den Statorkern 32 gewickelt ist.

Die Phasenwicklung Xa in dem ersten Wicklungssatz weist einen Anfangsab­ schnitt 3120, einen Endabschnitt 3121, eine Vielzahl von geraden Abschnitten 3011a und eine Vielzahl von Biegungsabschnitte 312c auf. Die Biegungsabschnitte 312c bil­ den die Spulenendgruppen 312a an den gegenüberliegenden Seiten. Die geraden Ab­ schnitte 311a besetzen bzw. haben äußere Schichten 31a1 und innere Schichten 31a2. Die äußeren Schichten 31a1 und inneren Schichten 31a2 sind in radialer Richtung in den Schlitzen 35 aufeinander gestapelt.

Jeder Biegungsabschnitt 312c verbindet ein Paar von geraden Abschnitten 311a, welche in verschiedenen Schlitzen 35 angeordnet sind, die um die magnetische Poltei­ lung voneinander beabstandet sind und in den benachbarten Schichtpositionen in ihren entsprechenden Schlitzen angeordnet sind. Zum Beispiel verbindet jeder Biegungsab­ schnitt 312c eine äußere Schicht 31a1 und eine innere Schicht 31a2 in verschiedenen Schlitzen. Die geraden Abschnitte 11a, welche in radialer Richtung in dem gleichen Schlitz benachbart sind, werden daher mit allen unterschiedlichen Biegungsabschnitten verbunden, die sich in gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Richtungen erstrec­ ken.

Der Biegungsabschnitt 312c weist einen Mittenabschnitt 311, welcher in einer ra­ dialen Richtung zum Vorsehen einer radialen Stufe verdrillt ist, und ein Paar von Halb- bzw. Teilabschnitten 313 und 314 auf, die um einen vorbestimmten radialen Abstand verschoben sind und mit den gegenüberliegenden Seiten des Mittenabschnitts verbun­ den sind. Die Mittenabschnitte 311 sind ebenso derart gebogen, daß das Paar von Halb­ abschnitten 313 und 314 geneigt ist. Die Mittenabschnitte 311 sind an Zähnen plaziert, die zwischen den Schlitzen 35 ausgebildet sind, da die Halbabschnitte die gleiche Länge aufweisen.

Die geraden Abschnitte 311a und die Biegungsabschnitte 312c sind abwechselnd zum Ausbilden einer Wellenwicklung in aufsteigender Reihenfolge von dem Anfangs­ abschnitt 3120 bis zu einem vierunddreißigsten Schlitz verbunden. Ein unregelmäßiger Biegungsabschnitt bzw. Umkehrbiegungsabschnitt 312d wird zwischen dem vierund­ dreißigsten und dem ersten Schlitz verwendet, um eine Umkehrverbindung vorzusehen. Dann wird eine Rückwellenwicklung in absteigender Reihenfolge von dem ersten Schlitz zu dem Endabschnitt 3121 durch bzw. über einen vierten Schlitz ausgebildet. Daher ist die Phasenwicklung um den Statorkern zweifach gewickelt. Der Umkehrbie­ gungsabschnitt 312d ist zum Verbinden der geraden Abschnitte 311a in der gleichen Schicht nicht verdrillt.

Die Phasenwicklungen Ya und Za des ersten Unterwicklungssatzes sind auch für die verschiedenen Schlitze in einer ähnlichen Art und Weise ausgebildet. Jede der Pha­ senwicklungen kann aus einer Wellenwicklung aufgebaut sein, welche einmal um den Statorkern gewickelt ist.

Bei einem Herstellungsverfahren wird jede der Phasenwicklungen einzeln bzw. individuell ausgebildet und in einer zylindrischen Anordnung als der erste Unterwick­ lungssatz angeordnet. Die Phasenwicklungen können durch einen Lockern jeder Pha­ senwicklung und durch ein Trennen der Wellenwicklungen zusammengestellt werden. Der zylindrische erste Unterwicklungssatz ist zum Verringern eines Durchmessers durch Komprimieren von außen geschrumpft und in einen Mittenhohlraum des Stator­ kerns 32 eingefügt. Dann wird der geschrumpfte Unterwicklungssatz zum Einfügen der geraden Abschnitte 311a in die Schlitze 35 aufgeweitet. Zum Aufweiten des ge­ schrumpften Unterwicklungssatzes wird vorzugsweise eine Federrückkraft bzw. Feder­ rückstellkraft (spring back force) verwendet.

Weiterhin ist der zweite Unterwicklungssatz in einer ähnlichen Art und Weise ausgebildet und eingefügt. Danach werden Enden 322, die aus den zwischen den Schlit­ zen 35 ausgebildeten Zähnen herausragen, zum Verengen der Breite der inneren Öff­ nung der Schlitze 35 plastisch deformiert (z. B. nach innen gebogen). Der Unterwick­ lungssatz kann durch ein Verfahren hergestellt werden, daß in der folgenden Ausfüh­ rungsform beschrieben ist.

Die Phasenwicklungen in der gleichen elektrischen Phase sind in Serie verbunden, um eine einzige Phasenwicklung in der Mehrphasenwicklung 31 vorzusehen. Zum Bei­ spiel sind die Phasenwicklung Xa und Xb in Serie über eine Verbindung 3200 verbun­ den. Die mehrphasige Wicklung 31 kann eine Sternverbindung oder eine Ringverbin­ dung aufweisen. Diese Verbindungen zwischen den Phasenwicklungen werden außer­ halb des Statorkerns 32 gebildet.

Wie in Fig. 4, 5 und 6 gezeigt ist, besetzt einer der Unterwicklungssätze 31a oder 31b zwei radial benachbarte Paare von Schichten in dem Schlitz 35. Die Phasenwick­ lung Xa in dem ersten Unterwicklungssatz besetzt die äußerste und die dazu benach­ barte äußere Mittelschicht. Die Phasenwicklung Xb in dem zweiten Unterwicklungssatz besetzt die innere Mittelschicht und die innerste Schicht. Das Gleiche gilt für die ande­ ren Phasen. Die Halbabschnitte 313 und 314 in der gleichen Schicht sind in der gleichen Richtung geneigt und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Weiterhin sind die Halbabschnitte in der gleichen Schicht in der unterschiedlichen Richtung zu den Halb­ abschnitten der benachbarten Schicht geneigt. Zum Beispiel kreuzen die Halbab­ schnitte 313 in der äußersten Schicht die Halbabschnitte 314 in der äußeren Mittel­ schicht.

Bei dieser Ausführungsform sind die jeweiligen Unterwicklungssätze 31a und 31b in radialer Richtung in dem Schlitz 35 gestapelt. Die Biegungsabschnitte 312c sind da­ her Seite an Seite in Bezug auf eine radiale Richtung an beiden Seiten des Statorkerns angeordnet. Die Biegungsabschnitte 312c sind zum Vermeiden von Kollisionen mit Ausnahme von Bereichen, in welchen die Umkehrbiegungsabschnitte 312d angeordnet sind, regelmäßig angeordnet. Fast alle Biegungsabschnitte 312c weisen Lücken zwi­ schen einander auf. Die Biegungsabschnitte 312d und die Biegungsabschnitte 312c, die sich mit dem Biegungsabschnitt 312d überkreuzen, können eine Extralänge und eine etwas kompliziertere Form aufweisen, um einander zu vermeiden.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die mehr­ phasige Wicklung weist zwei Unterwicklungssätze auf, welche in Umfangsrichtung angeordnet sind. Daher sind gerade Abschnitte 100 und 101, gerade Abschnitte 102 und 103, und Biegungsabschnitte 412c in Umfangsrichtung angeordnet. Folglich ist eine mehrphasige Wicklung, welche vier Biegungen (4T) in jeder Phase aufweist, auch vor­ gesehen. Der Schlitz 351 weist eine innere Breite als die der zwischen den Schlitzen 351 ausgebildeten Zähne 321 auf, um breitere Lücken zwischen den Biegungsabschnitten 412c vorzusehen.

Bei der ersten und zweiten Ausführungsform können zum Vorsehen von mehr Drähten in dem Schlitz mehr Unterwicklungssätze verwendet werden, um einen ge­ wünschten Ausgang bzw. Ausgangsleistung zu erzielen. Zum Beispiel können zusätzli­ che dritte und vierte Unterwicklungssätze verwendet werden. Die in der zweiten Aus­ führungsform beschriebene mehrphasige Wicklung kann als der Unterwicklungssatz in der ersten Ausführungsform verwendet werden, um eine 8 T-Wicklung, d. h. 8 Biegun­ gen in jeder Phase, vorzusehen.

Fig. 8 bis 12 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 8 zeigt einen allgemeinen Aufbau des Wechselstromgenerators. Fig. 9 bis Fig. 12 zeigt ein Herstellungsverfahren für eine individuelle Phasenwicklung.

Der Wechselstromgenerator 1 weist mit Ausnahmen einer mehrphasigen Wick­ lung 531 einen ähnlichen Aufbau wie die erste Ausführungsform auf. Die mehrphasige Wicklung 531 weist in dem Statorkern 32 untergebrachte Abschnitte 502, eine auf einer Rückseite angeordnete erste Spulenendgruppe 510 und eine auf einer Vorderseite ange­ ordnete zweite Spulenendgruppe 520 auf. Die erste Spulenendgruppe 510 weist innere Spulenenden 512 und äußere Spulenenden 514 auf, die Seite an Seite in Bezug auf eine radiale Richtung angeordnet sind. Die inneren und äußeren Spulenenden 512 und 514 sind in Umfangsrichtung in einer konzentrischen Anordnung angeordnet. Die zweite Spulenendgruppe 520 weist große Spulenenden 522 und kleine Spulenenden 524 auf, welche in einer umgebenden Art und Weise angeordnet sind. Dabei umgeben die großen Spulenenden 522 die kleinen Spulenenden 524. Die Spulenenden sind mit Ausnahme der Bereiche, in denen unregelmäßige Spulenenden (d. h. Bereiche mit Umkehrbie­ gungsabschnitte) angeordnet sind, regelmäßig angeordnet. Die Spulenenden regelmäßig angeordnet, um Kollisionen zu verhindern. Nahezu alle Spulenenden weisen Lücken untereinander auf.

Bei einem Herstellungsverfahren wird die mehrphasige Wicklung individuell aus­ gebildet und mit dem Statorkern 32 zusammengebaut. Die mehrphasige Wicklung ist eine dreiphasige Wicklung, die X, Y und Z Wicklungen aufweist. Das folgende Verfah­ ren bildet diese drei Wicklungen gleichzeitig aus.

Fig. 9 zeigt eine Phasenwicklung X nach einem ersten Schritt. Fig. 10 zeigt ein Schaltbild der Phasenwicklung X. Zwei Wellenwicklungen werden in einem ersten Schritt ausgebildet. Die Phasenwicklung X ist aus einem kontinuierlichen fugenlosen Draht von einem Anfangsabschnitt 540 bis zu einem Endabschnitt 550 hergestellt. Die Phasenwicklung X ist in einer zylindrischen Form angeordnet.

Die Wicklung weist gerade Abschnitte 530 und Biegungsabschnitte 512 und 514 als die inneren und äußeren Spulenenden auf. Die geraden Abschnitte 530 erweisen in­ nere Schichten 532 und äußere Schichten 534 auf. Die Biegungsabschnitte 512 und 514 weisen regelmäßige Biegungsabschnitte 512a und 514a und einen unregelmäßigen Bie­ gungsabschnitt (Umkehrbiegungsabschnitt) 514b auf. Die geraden Abschnitte 530 und die Biegungsabschnitte 512 und 514 sind zum Ausbilden einer Wellenwicklung von dem Anfangsabschnitt 540 zu einem vierunddreißigsten Schlitz in aufsteigender Reihen­ folge abwechselnd miteinander verbunden. Ein unregelmäßiger Biegungsabschnitt 514b wird zum Vorsehen einer Rückverbindung zwischen den vierunddreißigsten und ersten Schlitz verwendet. Dann wird eine Rückwellenwicklung von dem ersten Schlitz bis zu dem Endabschnitt 550 durch einen vierten Schlitz in absteigender Reihenfolge ausge­ bildet.

Die Biegungsabschnitte 512 und 514 verbinden ein Paar von geraden Abschnit­ ten 530, welche durch eine vorgegebene Magnetpolteilung voneinander beabstandet sind. Die regelmäßigen Biegungsabschnitte 512a und 514a sind zum Verbinden der ge­ raden Abschnitte 530 in den unterschiedlichen Schichten 532 und 534 verdrillt. Der unregelmäßige Biegungsabschnitt 514b ist zum Verbinden der geraden Abschnitte 530 in den gleichen Schichten 532 nicht verdrillt.

Fig. 11 zeigt die Phasenwicklung X nach einem zweiten Schritt. Bei dem zweiten Schritt werden gerade Abschnitte 502 und verschobene Abschnitte 505 durch Verdrillen der geraden Abschnitte 530 ausgebildet. Die geraden Abschnitte 502 sind als in den Schlitzen untergebrachte Abschnitte ausgebildet. Jeder der geraden Abschnitte 502 weist eine Linie entsprechend einer axialen Länge des Statorkerns 32 auf. Die Verschie­ bungsabschnitte 505 sind in der Mitte der geraden Abschnitte 530 als die zweite Spulenendgruppe 520 ausgebildet. Die Verschiebeabschnitte 505 sind um eine magneti­ sche Polteilung verschoben. Zum Beispiel weisen die Verschiebungsabschnitte 505 ei­ nen Versatz von drei Schlitzen gegenüber den geraden Abschnitten 502 auf. Bei den Fig. 10 und 11 zeigt die durchgezogene Linie äußere Schichten und die gestrichelte Li­ nie innere Schichten an.

Fig. 12 zeigt die Phasenwicklung nach einem dritten Schritt. Die Wicklungen werden an der Mitte der Verschiebungsabschnitte 505 zum Ausbilden der zweiten Spu­ lenendgruppe 520 gefaltet. Folglich weist die Phasenwicklung X vierfach geschichtete gerade Abschnitte 502 auf. In Fig. 12 zeigt die durchgezogene Linie äußerste Schichten, die gestrichelte Linie äußere Mittelschichten, die Punktstrichlinie innerste Schichten und die Doppelpunktstrichlinie innere Mittelschichten an.

Die Phasenwicklungen Y und Z werden ebenso zusammen mit der Phasenwick­ lung X aus dem ersten Schritt in einer ähnlichen Art und Weise ausgebildet. Daher wird eine zylindrisch angeordnete mehrphasige Wicklung, welche drei Phasenwicklungen aufweist, vorgesehen. Die mehrphasige Wicklung ist auf dem Statorkern 32 montiert und in einer Stern- oder Ringverbindung in der gleichen, wie in der Ausführungsform 1 beschriebenen, Art und Weise zusammengestellt.

Bei dieser Ausführungsform sind nahezu alle Biegungsabschnitte regelmäßig an­ geordnet, um Kollisionen zu verhindern. Dies vermeidet die Notwendigkeit für ein zu­ sätzliches Biegungsverfahren, komplex geformte Biegungsabschnitte oder einer Extra­ länge der Biegungsabschnitte, um Kollisionen zu verhindern. Es ist daher möglich ein Verbindungsverfahren zwischen Leitersegmenten und einem zusätzlichen Isolationsver­ fahren zu verringern bzw. zu vereinfachen.

Bei der dritten Ausführungsform erstrecken sich die Enden 540 und 550 aus der ersten Spulenendgruppe 510. Jedoch können sich die Enden 540 und 550 durch ein Vor­ sehen der Enden 540 und 550 durch ein Vorsehen der Enden 540 und 550 an der Mitte der geraden Abschnitte 530 aus der zweiten Spulenendgruppe 520 erstrecken.

Fig. 13 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Wicklung zum Vorsehen von sechs Drähten in dem Schlitz dreifach gefaltet. Der Stator 603 weist eine erste Spulenendgruppe 610 und eine zweite Spulenendgruppe 620 auf. Die erste Spulenendgruppe 610 weist eine umgebende Spu­ lenendgruppe 612 auf, welche große Spulenenden 614 und kleine Spulenenden 616 aufweist. Die erste Spulenendgruppe 610 weist ebenso innere Spulenenden 618 auf. Daher sieht die umgebende Spulenendgruppe 612 ebenso äußere Spulenenden, die mit inneren Spulenenden 618 gepaart sind, vor. In ähnlicher Weise weist die zweite Spulenendgruppe 620 eine umgebene Spulenendgruppe 622 auf, welche große Spulenenden 624 und kleine Spulenenden 626 aufweist. Die erste Spulenendgruppe 620 weist ebenso äußere Spulenenden 628 auf, die mit der umgebenden Spulenendgruppe 622 zu paaren bzw. paarweise anzuordnen sind. Daher sieht die Wicklung die konzentri­ sche Anordnung und die umgebende Anordnung auf beiden Seiten vor.

Anstelle eines Drahtes mit einem runden Querschnitt kann auch ein Draht mit ei­ nem flachen oder rechteckigen Querschnitt verwendet werden. Jeder Draht kann aus einer Vielzahl von feinen Drähten aufgebaut sein, um einen flexiblen Querschnitt vorzu­ sehen. Dieser Draht kann in die Schlitze ohne dem Deformierungsverfahren eingefügt sein, auch wenn die innere Öffnung enger ist. Weiterhin ist es möglich, die plastische Deformation der Enden 322 durch eine Erwärmung des zu deformierenden Abschnitts durch ein Zuführen von Strom in einer konzentrierten Art und Weise zu unterstützen.

Die vorliegende Erfindung kann auf einen Stator angewendet werden, welcher eine gerade Anzahl an unterzubringenden Abschnitten, die in einem Schlitz geschichtet sind, aufweist. Die mehrphasige Wicklung kann mehr als drei Phasenwicklungen auf­ weisen. Die Anzahl der Schlitze 35 ist gemäß der Anzahl an Magnetpolen und der An­ zahl an Phasen variabel. Die vorliegende Erfindung kann auf einen Generator, auf einen Motor oder auf eine elektrische Drehfeldmaschine, die wahlweise als Generator oder Motor arbeiten kann, angewendet werden. Die vorliegende Erfindung kann auf einen Stator eines Fahrzeugwechselstromgenerators, wie er beispielsweise bei Personenkraft­ fahrzeugen, Lastkraftfahrzeugen usw. angewendet werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben worden ist, ist beachten, daß verschiedene Abwandlungen und Modifikationen dem Fachmann ersichtlich sind. Derartige Abwandlungen und Modifikationen sind als unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallend aufzufassen, wie er durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist.

Claims (19)

1. Stator (3, 603) einer elektrischen Drehfeldmaschine mit:
einem Statorkern (32) mit einer Vielzahl von Schlitzen (35, 351);
einer mehrphasigen Wicklung (31), die in den Schlitzen angeordnet ist, mit einer Vielzahl von Unterwicklungssätzen (31a, 31b), wobei jeder Unterwicklungssatz eine Vielzahl von Phasenwicklungen (Xa, Ya, Za) einschließlich einer Vielzahl von geraden Abschnitten (311a, 100, 101, 102, 103, 502), die in den Schlitzen an­ geordnet sind, und einer Vielzahl von Biegungsabschnitten (312c, 412c, 512, 514, 522, 524, 614, 616, 618, 624, 626, 628) aufweist, die die geraden Abschnitte da­ zwischen verbinden, wobei die Phasenwicklung aus einem kontinuierlichen Draht hergestellt ist, die eine individuelle Spule an dem Statorkern vorsieht; und
an einer Außenseite des Statorkerns vorgesehene Verbindungsabschnitte (3200) zum Verbinden zwischen Phasenwicklungen (Xa, Ya, Za) der gleichen Phasen.

2. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder der Bie­ gungsabschnitte (312c, 412c, 512, 514, 522, 524, 614, 616, 618, 624, 626, 628) ein Paar von geraden Abschnitten (311a, 100, 101, 102, 103, 502) verbindet, wel­ che jeweils in den Schlitzen um eine vorbestimmte Magnetpolteilung voneinander beabstandet angeordnet sind und jeweils in einer benachbarten Position in ihren entsprechenden Schlitz angeordnet sind.

3. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 2, wobei die Biegungs­ abschnitte (312c, 412c, 512, 514, 522, 524, 614, 616, 618, 624, 626, 628) haupt­ sächlich derart ausgebildet sind, daß die geraden Abschnitte (311a, 100, 101, 102, 103, 502), die in dem gleichen Schlitz in radialer Richtung benachbart sind, mit unterschiedlichen Biegungsabschnitten, die sich in gegenüberliegenden Richtun­ gen erstrecken, verbunden sind.

4. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 3, wobei der Biegungs­ abschnitt einen Mittenabschnitt (311), der zum Vorsehen einer radialen Stufe in radialer Richtung verdrillt ist, und ein Paar von Halbabschnitten (313, 314) auf­ weist, die um einen vorbestimmten radialen Abstand an den Mittenabschnitt ver­ schoben sind, und wobei der Halbabschnitt einer der Phasenwicklungen, der an einer radial inneren Schicht angeordnet ist, den Halbabschnitt der anderen der Phasenwicklungen, die an einer radial äußeren Schicht angeordnet sind, kreuzt.

5. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 1, wobei die Phasen­ wicklung (Xa, Ya, Za) aus einem kontinuierlichen Draht besteht, der von einem Anfangsabschnitt (3120, 540) bis zu einem Endabschnitt (3121, 550) um den Statorkern herum gewickelt ist.

6. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 1, wobei der Draht der Phasenwicklung einen runden Querschnitt aufweist.

7. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (351) eine Vielzahl von Positionen aufweist, die in Umfangsrichtung be­ nachbart angeordnet sind, in welche die geraden Abschnitte (100, 101, 102, 103) untergebracht sind.

8. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (351) eine engere Breite als die eines zwischen den Schlitzen ausgebilde­ ten Zahnes (321) aufweist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Stators einer elektrischen Drehfeldmaschine mit einem Statorkern (32), der eine Vielzahl von Schlitzen (35) und eine mehrphasige Wicklung (31) aufweist, wobei das Verfahren aufweist:
Herstellen einer Vielzahl von Unterwicklungssätzen (31a, 31b), die jeweils eine Vielzahl von Phasenwicklungen (Xa, Ya, Za) aufweisen, wobei jede Phasen­ wicklung eine Vielzahl von geraden Abschnitten (311a) und Biegungsabschnitten (312c), die in Serie verbunden sind, aufweist;
Anordnen der geraden Abschnitte (311a) der Unterwicklungssätze (31a, 31b) in den Schlitzen (35) des Statorkerns durch innere Öffnungen der Schlitze durch Schrumpfen der Unterwicklungssätze, Einfügen der geschrumpften Unterwick­ lungssätze in einen Hohlraum des Statorkerns und Expandieren der geschrumpften Unterwicklungssätze; und
Verbinden der Phasenwicklungen gleicher Phase.

10. Verfahren zur Herstellung des Stators der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 9, daß weiterhin ein Verengen der Breite der inneren Öffnungen der Schlitze durch plastisches Deformierung der Enden (322) der zwischen den Schlitzen (35) ausgebildeten Zähnen (321) aufweist.

11. Stator einer elektrischen Drehfeldmaschine mit:
einem Statorkern (32), der eine Vielzahl von Schlitzen (35) aufweist; und
einer mehrphasigen Wicklung (31) mit untergebrachten Abschnitten (311a, 100, 101, 102, 103, 502), die in Schlitzen zum Vorsehen von mindestens zwei Paaren der untergebrachten Abschnitte untergebracht worden sind, wobei jedes der Paare eine innere Schicht und eine äußere Schicht in Bezug auf eine radiale Tiefe der Schlitze beinhaltet, und mit Biegungsabschnitten (312c, 312d, 412c, 512, 514, 522, 524, 614, 616, 618, 624, 626, 628), die ein Paar von untergebrachten Ab­ schnitten in verschiedenen Schichten verbinden und Spulenenden an gegenüber­ liegenden Seiten des Statorkerns vorsehen, wobei die mehrphasige Wicklung eine Vielzahl von Phasenwicklungen (X, Y, Z), aufweist, wobei jede Phasenwicklung aus einem kontinuierlichen Draht hergestellt ist, und die Biegungsabschnitte (312c, 312d, 412c, 512, 514, 614, 618, 624, 628) Seite an Seite in Bezug auf eine radiale Richtung auf einer Seite des Statorkerns angeordnet sind.

12. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 11, wobei die Biegungs­ abschnitte (522, 524, 614, 616, 624, 626) eine umgebenden Anordnung (520, 612, 622) auf einer Seite des Statorkerns durch ein Umgeben einer Gruppe von Bie­ gungsabschnitten (524, 616, 626) mit einer anderen Gruppe von Biegungsab­ schnitte (522, 614, 624) ausbilden.

13. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 11, wobei die Biegungs­ abschnitte (312c, 312d, 412c, 512, 514, 614, 618, 624, 628), die Seite an Seite an­ geordnet sind, eine konzentrische Anordnung (312a, 510, 610, 620) auf einer Seite des Statorkerns durch ein konzentrisches Anordnen der Biegungsabschnitte aus­ bilden.

14. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 13, wobei die konzentri­ sche Anordnung (510) lediglich auf einer Seite des Statorkerns angeordnet ist, und die Biegungsabschnitte eine umgebende Anordnung (520) lediglich auf der ande­ ren Seite des Statorkerns durch ein Umgeben einer Gruppe von Biegungsab­ schnitten mit einer anderen Gruppe von Biegungsabschnitten ausbilden.

15. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 11, wobei eine gerade Anzahl der untergebrachten Abschnitte in den Schlitz geschichtet sind.

16. Stator der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 11, wobei die mehrpha­ sige Wicklung aus einem Draht hergestellt ist, welcher einen runden Querschnitt aufweist.

17. Verfahren zur Herstellung eines Stators einer elektrischen Drehfeldmaschine mit einem Statorkern (32), der eine Vielzahl an Schlitzen (35) aufweist, die sich nach innen öffnen, und eine mehrphasige Wicklung (31) aufweist, wobei das Verfahren aufweist:
Vorbereiten einer mehrphasigen Wellenwicklung mit einer Vielzahl von ersten Biegungsabschnitten (512, 514) auf beiden axialen Enden und einer Vielzahl von Mittenabschnitten (530) zwischen ihnen;
Ausbilden von mindestens zwei geraden Abschnitten (502, 502) und einen zwei­ ten Biegungsabschnitt (520) zwischen ihnen auf jedem der Mittenabschnitte (530) durch Falten der mehrphasigen Wellenwicklung an einer vorbestimmten Position der Mittenabschnitte und Verschieben der geraden Abschnitte (502, 502), die an gegenüberliegenden Seiten der vorbestimmten Position der Mittenabschnitte an­ geordnet sind, um eine vorbestimmte magnetische Polteilung; und
Montieren der mehrphasigen Wicklung auf den Statorkern (32) durch ein Schrumpfen der mehrphasigen Wicklung, ein Einfügen der geschrumpften mehr­ phasigen Wicklung in einem Hohlraum des Statorkerns und ein Expandieren der mehrphasigen Wicklung, zum Einfügen der geraden Abschnitte in die Schlitze.

18. Verfahren zur Herstellung des Stators der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 17, das weiterhin den Schritt eines Anordnens der ersten Biegungsab­ schnitte (512, 514) Seite an Seite in Bezug auf eine radiale Richtung auf einer Seite des Statorkerns aufweist.

19. Verfahren zum Herstellen des Stators der elektrischen Drehfeldmaschine nach Anspruch 18, wobei die zweiten Biegungsabschnitte durch ein Verschieben der geraden Abschnitte (502, 502) vor einem Falten der mehrphasigen Wellenwick­ lung ausgebildet werden.