DE112009002227T5

DE112009002227T5 - Anker für eine drehende Elektromaschine und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112009002227T5
Application number: DE112009002227T
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Aichi Yamamoto; Shinichi Aichi Otake; Keiichi Aichi Shinohara; Kiyotaka Aichi Koga
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-07-28
Also published as: JP2010200596A; US8164229B2; WO2010087078A1; US20100187938A1; CN102160266A

Abstract

Anker für eine drehende Elektromaschine, mit: einem zylindrischen Kern, der eine Mehrzahl von in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen aufweist, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind; und Spulen, die um die Schlitze gewickelt sind, wobei jeder der Schlitze derart geformt ist, dass seine innere Umfangsöffnung, die radial nach innen offen ist, in einer Breite in Umfangsrichtung kleiner ist als ein Schlitzinneres, das auf einer radialen äußeren Seite der inneren Umfangsöffnung positioniert ist, und lineare Leitungen, die die Spulen bilden, in der Breite in Umfangsrichtung größer ausgebildet sind, als die innere Umfangsöffnung, die Spulen Spulenendbereiche enthalten, die Spulenseitenbereiche verbinden, die in unterschiedlichen Schlitzen an gegenüber liegenden Längsenden des Kerns angeordnet sind, und die Spulenendbereiche, die sich auf einer Längsseite der Schlitze befinden, gekrümmte Spulenendbereiche sind, die radial nach innen gekrümmt ausgebildet sind, die gekrümmten Spulenendbereiche jeweils radiale Leitungsbereiche enthalten, die sich von den Spulenseitenbereichen radial erstrecken, und...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anker für eine drehende Elektromaschine, der einen zylindrischen Kern, der eine Mehrzahl von längserstreckenden Schlitzen aufweist, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, und Spulen, die um die Schlitze gewickelt sind, enthält, und betrifft ein Herstellungsverfahren für einen derartigen Anker.
Hintergrund Technik
Von einer drehenden Elektromaschine, die als Motor (Elektromotor) oder als Generator (elektrischer Generator) oder dergleichen verwendet wird, wird im Allgemeinen gefordert, dass sie in der Lage ist, eine größere Ausgangsleistung bereitzustellen, während ihre Größe kleiner wird. Entsprechend ist eines der größten Probleme, die es zu lösen gilt, die Energieeffizienz der drehenden Elektromaschine zu verbessern. Als Techniken zur Verbesserung der Energieeffizienz der drehenden Elektromaschine ist beispielsweise eine Technik bekannt, bei der der Raumfaktor bzw. Füllfaktor der Spulen in dem Anker der drehenden Elektromaschine verbessert wird.
Eine Quellenangabe, die eine Verbesserung des Füllfaktors der Spulen beschreibt, ist das unten aufgelistete Patentdokument 1. Das Patentdokument 1 beschreibt einen Stator als einen Anker für eine drehende Elektromaschine, bei dem die Spulen jeweils gebildet sind, indem ein rechteckiger Verdrahtungsleiter mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform verwendet wird, wodurch der Füllfaktor verbessert und die Amperewindung pro Einheitsquerschnittsbereich erhöht wird. Folglich wird die Ausgangsleistung der drehenden Elektromaschine verbessert.
Bei der in dem Patentdokument 1 beschriebenen drehenden Elektromaschine ist jeder der Schlitze des Stators ein offener Schlitz (ein Schlitz, bei dem eine Öffnung, die radial nach innen offen ist, in der Umfangsbreite (Breite in Umfangsrichtung) gleich oder größer ist als der Bereich zum Aufnehmen der Spulen), und die Spulen, die in eine vorgeschriebene Form vorgeformt sind, werden durch kontinuierliches Wickeln von den Öffnungen der Schlitze aus radial eingeführt, während sie rund herum und der Länge nach verformt und dadurch um die Schlitze gewickelt werden. Folglich kann die Anzahl von Bereichen, die nach der Einsetzung der Spulen in die Schlitze elektrisch zu verbinden sind, reduziert werden, wodurch die Produktivität verbessert werden kann.
Eine andere Quellenangabe, die eine Verbesserung des Füllfaktors der Spulen beschreibt, ist beispielsweise das folgende Patentdokument 2. Das Patentdokument 2 beschreibt einen Stator als einen Anker für eine drehende Elektromaschine, bei dem feine Drähte umfangsmäßig und radial gestapelt sind, um jede Spule einer vorgeschriebenen Form zu bilden. Um den Füllfaktor in jedem Schlitz zu verbessern, werden hier die feinen Drähte gestapelt und derart gebündelt, dass sie eine Querschnittsform aufweisen, die mit der des Schlitzes konform ist.
In dem Stator der in dem Patentdokument 2 beschriebenen drehenden Elektromaschine ist jeder der Schlitze des Kerns des Stators ein halboffener Schlitz (ein Schlitz, bei dem eine Öffnung, die radial nach innen offen ist, in der Umfangsbreite kleiner ist als der Bereich zur Aufnahme der Spulen). Auch durch das Erhöhen des effektiven magnetischen Flusses zwischen dem Stator und dem Rotor als ein Feld, wird folglich die Ausgangsleistung der drehenden Elektromaschine verbessert. Gemäß der Verwendung des Kerns vom halboffenen Schlitztyp in dem Stator der drehenden Elektromaschine werden hier die feinen Drähte derart vorgeformt, dass sie radial nach innen gebogen sind, und an den Spulenendbereichen, die sich auf einer Längsseite der Spulen befinden, der Länge nach gestapelt sind. Mit anderen Worten, auf der Seite, wo die feinen Drähte, die jede Spule bilden, sich radial erstrecken, sind die feinen Drähte umfangsmäßig nicht gestapelt. Folglich ist die Umfangsbreite dieses Bereichs kleiner als die Breite der Öffnung auf der radial inneren Seite jedes Schlitzes. Dann werden die vorgeformten Spulen der Länge nach von der Seite des gebogenen Spulenendbereichs aus eingesetzt, um um die Schlitze des Kerns gewickelt zu werden.
Zugehöriger Stand der Technik
Patentdokument

[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP-A-2008-167567
[Patentdokument 2] Japanisches Patent Nr. 3798968

Offenbarung der Erfindung
[Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind]
Da die drehende Elektromaschine, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, die offenen Schlitze verwendet, ist jedoch die Umfangsbreite der Öffnung jedes Schlitzes groß, und der Oberflächenbereich auf der Rotorseite jedes rechteckigen Verdrahtungsleiters ist groß. Wenn sich der Rotor dreht, erreicht entsprechend der magnetische Fluss von einem Dauermagneten oder dergleichen den rechteckigen Verdrahtungsleiter, wodurch ein Wirbelstrom auf dessen Oberfläche auf der Rotorseite erzeugt wird. Dies verursacht eine Erhöhung des Wirbelstromverlustes, und in einigen Fällen wird die Energieeffizienz der drehenden Elektromaschine beeinträchtigt.
Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Wirbelstromverlustes, indem das Ausmaß des Magnetflusses von dem Dauermagneten oder dergleichen, der die rechteckigen Verdrahtungsleiter erreicht, vermindert wird, kann die Verwendung des Kerns vom halboffenen Schlitztyp sein, wie in dem Patentdokument 2 beschrieben. Wenn die drehende Elektromaschine unter Verwendung des Kerns vom halboffenen Schlitztyp und der Spulen, die mit den rechteckigen Verdrahtungsleitern gebildet sind, gebildet wird, ist die Umfangsbreite jedes rechteckigen Verdrahtungsleiters selbst größer als die Umfangsbreite der Öffnung jedes Schlitzes. Folglich können die Spulen nicht von der radial inneren Seite aus in der in dem Patentdokument 1 beschriebenen Art und Weise in die Schlitze eingesetzt werden. Mit der Struktur, bei der der Spulenendbereich auf einer Längsseite radial nach innen gekrümmt ist, ist darüber hinaus erneut die Umfangsbreite des rechteckigen Verdrahtungsleiters selbst größer als die Umfangsbreite der Öffnung jedes Schlitzes. Folglich kann die Spule nicht der Länge nach in der in dem Patentdokument 2 beschriebenen Art und Weise in die Schlitze eingesetzt werden.
Aufgrund der Schwierigkeit, die die Herstellung selbst mit sich bringt, ist die drehende Elektromaschine nicht unter Verwendung des Kerns vom halboffenen Schlitztyp und der Spule, die durch rechteckige Verdrahtungsleiter gebildet werden, gebildet worden. Mit anderen Worten, die Technik zum Erreichen einer Verbesserung des Füllfaktors der Spule und einer Reduzierung des Wirbelstromverlustes ist nicht entwickelt.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Anker für eine drehende Elektromaschine zu schaffen, der den Füllfaktor der Spulen verbessern und den Wirbelstromverlust reduzieren kann.
[Mittel zum Lösen des Problems]
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist eine charakteristische Struktur eines Ankers für eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, der einen zylindrischen Kern mit einer Mehrzahl von sich der Länge nach erstreckenden Schlitzen, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, und Spulen enthält, die um die Schlitze gewickelt sind, dadurch definiert, dass: Jeder der Schlitze derart gebildet ist, dass seine innere Umfangsöffnung, die radial nach innen offen ist, in einer Umfangsbreite (Breite in Umfangsrichtung) kleiner ist als ein Schlitzinneres, das auf einer radial äußeren Seite der inneren Umfangsöffnung positioniert ist, und lineare Leitungen, die die Spulen bilden, geformt sind, um in der Umfangsbreite größer zu sein als die innere Umfangsöffnung; die Spulen Spulenendbereiche enthalten, die Spulenseitenbereiche, die in unterschiedlichen Schlitzen an gegenüberliegenden Längsenden des Kerns angeordnet sind, verbinden, und die Spulenendbereiche, die sich auf einer Längsseite der Schlitze befinden, gekrümmte Spulenendbereiche sind, die radial nach innen gekrümmt ausgebildet sind; die gekrümmten Spulenendbereiche jeweils radiale Leitungsbereiche enthalten, die sich von den Spulenseitenbereichen aus radial erstrecken, und einen Umfangsleitungsbereich, der sich zwischen einem Paar der radialen Leitungsbereiche auf der radial inneren Seite als die inneren Umfangsöffnungen erstreckt; und die radialen Leitungsbereiche jeweils mit einem konkaven Bereich schmaler Breite bereitgestellt sind, der relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs ausgespart ist, an einer radialen Position in dem radialen Leitungsbereich, die einer der inneren Umfangsöffnungen entspricht, um dadurch in der Umfangsbreite der inneren Umfangsöffnung kleiner zu sein.
In der vorliegenden Anmeldung sind die Begriffe, die die Richtungen „der Länge nach”, „radial” und „umfangsmäßig” bezeichnen, unter Bezugnahme auf den zylindrischen Kern definiert, und der Begriff „Längsrichtung” betrifft die Richtung entlang der Mittelachse des Kerns, „radiale Richtung” betrifft die Richtung senkrecht zu der Richtung entlang der Mittelachse des Kerns (Längsrichtung), und „Umfangsrichtung” betrifft die Einkreisungsrichtung um die Mittelachse des Kerns herum (oder die Richtung tangential dazu). Die Richtungen bezüglich der Spulen sind unter der Bedingung definiert, dass die Spulen in einem um die Schlitze gewickelten Zustand sind.
Ferner wird der Begriff „lineare Leitung” verwendet, um einen Leiter als ein einzelnes geradliniges Bauteil, das die Windungen der Spule bildet, auszudrücken.
Der Begriff „drehende Elektromaschine” wird ferner als Begriff verwendet, der einen Motor (Elektromotor), Generator (elektrischer Generator) und/oder einen Motor-Generator, der die Funktionen sowohl eines Motors als auch eines Generators, falls erforderlich, erfüllt, umfasst.
Selbst wenn die geradlinigen Leitungen, die die Spulen bilden, jeweils ausgebildet sind, um in der Umfangsbreite größer zu sein als die innere Umfangsöffnung jedes Schlitzes, können gemäß diesem charakteristischen Aufbau die Spulen der Länge nach von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs aus in die Schlitze des Kerns eingesetzt werden, indem die konkaven Bereiche schmaler Breite durch die inneren Umfangsöffnungen der Schlitze verlaufen können.
Da die Umfangsbreite jeder linearen Leitung willkürlich in einem Bereich eingestellt werden kann, der es erlaubt, dass die Spulen um die Schlitze gewickelt werden können, kann der Füllfaktor der Spulen verbessert werden, indem die Umfangsbreite jeder linearen Leitung eingestellt wird, um beispielsweise im Wesentlichen gleich der jedes Schlitzinneren zu sein.
Bei diesem Aufbau ist jeder der Schlitze des Kerns ein so genannter halboffener Schlitz, bei dem die innere Umfangsöffnung in der Umfangsbreite kleiner ist als das Schlitzinnere. Folglich kann das Volumen des Magnetflusses von einem Dauermagneten oder dergleichen des Feldes, der die Oberfläche der linearen Leitungen, die die Spulen bilden, erreicht, reduziert werden. Folglich kann die Erzeugung eines Wirbelstroms reduziert werden, wodurch der Wirbelstromverlust reduziert werden kann.
Mit diesem charakteristischen Aufbau kann entsprechend ein Anker für eine drehende Elektromaschine geschaffen werden, der den Füllfaktor der Spulen verbessern und den Wirbelstromverlust reduzieren kann.
Die konkaven Bereiche schmaler Breite sind hier geeigneterweise jeweils ein zusammengedrückt geformter Bereich, der mit einem radialen Leitungsbereich gebildet wird, der rundherum zusammengedrückt und der Länge nach erstreckt wird.
Durch das Zusammendrücken des radialen Leitungsbereichs in jedem der gekrümmten Spulenendbereiche an einer radialen Position, die der inneren Umfangsöffnung jedes Schlitzes entspricht, können die zusammengedrückt geformten Bereiche, die als konkave Bereiche schmaler Breite dienen, einfach gebildet werden. Es soll angemerkt werden, dass, wenn die Spulenendbereiche auf einer Längsseite radial nach innen gekrümmt werden, um die gekrümmten Spulenendbereiche zu bilden, die linearen Leitungen, die die Spulen bilden, in einigen Fällen in der Umfangsbreite an jeweiligen gekrümmten Bereichen vergrößert sein können, verglichen mit dem Zustand, bevor die linearen Leitungen gekrümmt werden. Um das Einsetzen der Spulen in die Schlitze in Längsrichtung sicherzustellen, während gleichzeitig der hervorragende Füllfaktor beibehalten wird, ist es entsprechend geeignet, die Bereiche, die umfangsmäßig an den gekrümmten Bereichen ausbauchen, rundherum zusammenzudrücken, bevor die Spulen in die Schlitze eingesetzt werden. Bei diesem Aufbau, da die konkaven Bereiche mit schmaler Breite (zusammengedrückt geformte Bereiche) gleichzeitig gebildet werden können, wenn die umfangsmäßig ausbauchenden Bereiche an den gekrümmten Bereichen rundherum zusammengedrückt werden, können die konkaven Bereiche schmaler Breite (zusammengedrückt geformte Bereiche) einfach gebildet werden.
Bei diesem Aufbau kann darüber hinaus der Bereich des Querschnitts jeder Spule senkrecht zu der Stromverlaufsrichtung im Wesentlichen konstant über den gesamten Spulen gehalten werden. In diesem Fall kann der elektrische Widerstand in den zusammengedrückt geformten Bereichen im Wesentlichen gleich dem in dem Bereich sein, ausgenommen für die zusammengedrückt geformten Bereiche. Entsprechend ist es möglich, nachteilige Ereignisse, wie beispielsweise eine lokale Zunahme der Wärmeerzeugung in den zusammengedrückt geformten Bereichen, zu verhindern.
Bei diesem charakteristischen Aufbau, in einem Querschnitt jeder linearen Leitung, der senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der linearen Leitung geschnitten ist, ist geeigneterweise eine Richtung entlang der Umfangsrichtung innerhalb jedes Schlitzes eine erste Richtung, und eine Richtung senkrecht zu der ersten Richtung ist eine zweite Richtung. Die linearen Leitungen sind jeweils derart geformt, dass eine zweite Richtungsbreite kleiner ist als die Umfangsbreite von jeder der inneren Umfangsöffnungen. Jeder der konkaven Bereiche mit schmaler Breite ist geeigneterweise ein verdrallter Bereich, der mit dem radialen Leitungsbereich gebildet ist, dessen Stelle, die einer von den inneren Umfangsöffnungen entspricht, relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs derart verdrallt ist, dass die zweite Richtung im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung wird.
In der vorliegenden Anmeldung drückt der Begriff „die zweite Richtungsbreite” die Breite jeder linearen Leitung aus, gesehen von der Richtung senkrecht zu der zweiten Richtung in einem Querschnitt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der linearen Leitung.
Durch Verdrallen einer Stelle, die der inneren Umfangsöffnung in dem radialen Leitungsbereich entspricht, relativ zu dem anderen Bereich des radialen Leitungsbereichs, wodurch ein verdrallter Bereich gebildet wird, kann gemäß diesem Aufbau der konkave Bereich mit schmaler Breite gebildet werden. Hier ist es weder notwendig, die radialen Leitungsbereiche lokal stark zu verformen, noch eine große Kraft lokal an die radialen Leitungsbereiche anzulegen. Folglich kann verhindert werden, dass Isolationsfilme, die die linearen Leitungen abdecken, durch das Bilden der konkaven Bereiche mit der schmalen Breite beschädigt werden.
Um den Vorteil eines Kerns vom halboffenen Schlitztyp voll auszunutzen, ist darüber hinaus die Umfangsbreite jeder inneren Umfangsöffnung unter der Bedingung wünschenswerter Weise minimal ausgebildet, dass die inneren Umfangsöffnungen und die lineare Leitung sich nicht stören. Bei diesem Aufbau kann eine derartige Störung verhindert werden, indem einfach die lineare Leitung verwendet wird, deren zweite Richtungsbreite (Breite in der zweiten Richtung) kleiner ist als die Umfangsbreite jeder inneren Umfangsöffnung.
Ebenso kann bei diesem Aufbau zusätzlich der Bereich des Querschnitts jeder Spule, geschnitten senkrecht zu der Stromverlaufsrichtung, im Wesentlichen über den gesamten Spulen konstant gehalten werden. Folglich ist es möglich, nachteilige Ereignisse zu verhindern, wie beispielsweise eine Erhöhung der Wärmeerzeugung lokal in den zusammengedrückt geformten Bereichen.
Bei der Struktur, bei der die konkaven Bereiche schmaler Breite jeweils der zusammengedrückt geformte Bereich sind, der mit dem radialen Leitungsbereich gebildet wird, der rundherum zusammengedrückt und in Längsrichtung erstreckt ist, oder bei der der konkave Bereich schmaler Breite der verdrallt geformte Bereich ist, der mit dem radialen Leitungsbereich gebildet ist, dessen Stelle, die einer der inneren Umfangsöffnungen entspricht, relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs verdrallt ist, ist es geeignet, dass in den Spulen eine Mehrzahl von linearen Leitungen, die die Spulenseitenbereiche bilden, radial nebeneinander in jedem der Schlitze angeordnet sind, und die linearen Leitungen, die die gekrümmtem Spulenendbereiche bilden, der Länge nach nebeneinander angeordnet sind, und die konkaven Bereiche schmaler Breite der Länge nach nebeneinander angeordnet sind.
Wenn die konkaven Bereiche schmaler Breite der Länge nach als die zusammengedrückt geformten Bereiche erstreckt werden, indem sie der Länge nach nebeneinander angeordnet werden, haben die zusammengedrückt geformten Bereiche jeweils der Länge nach erstreckte Bereiche, die in der Längsrichtung aneinander angrenzen, wodurch sie sich abweisen. Wenn die konkaven Bereiche schmaler Breite als verdrallte Bereiche ausgebildet sind, wird die Längshöhe der linearen Leitung in jedem verdrallten Bereich größer als die der anderen Bereiche des radialen Leitungsbereichs benachbart zu dem verdrallten Bereich. Durch Anordnen der konkaven Bereiche schmaler Breite (verdrallte Bereiche) in Längsrichtung nebeneinander stoßen ihre jeweiligen in Längsrichtung hohen Bereiche in der Längsrichtung aneinander, wodurch sie sich abweisen. Als Ergebnis wird der Abstand in Längsrichtung zwischen jedem der linearen Leitungen, die nebeneinander angeordnet sind, breit, auf denjenigen Seiten in den gekrümmten Spulenendbereichen, ausgenommen für die konkaven Bereiche schmaler Breite. Wenn ein Kühlmittel folglich eingeführt wird, um zwischen jedem der linearen Leitungen zu strömen, wird der Fluss des Kühlmittels erleichtert und entsprechend die Kühleffizienz verbessert.
Ferner sind die Spulen geeigneterweise von einer Mehrzahl von Phasen, die voneinander verschieden sind, und in den Spulen der jeweiligen Phasen sind die linearen Leitungen der jeweils unterschiedlichen Phasen, die die Umfangsleitungsbereiche bilden, in Längsrichtung nebeneinander angeordnet.
Selbst wenn die linearen Leitungen, die in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, jeweils die Spulen der verschiedenen Phasen bilden, kann gemäß diesem Aufbau ein bestimmter Abstand zwischen den jeweiligen unterschiedlichen Phasenspulen gehalten werden. Folglich kann der Aufbau zur Isolierung vereinfacht werden. Abhängig von den Bedingungen, wie beispielsweise dem maximalen Wert des Stroms, der durch die Spulen fließt, oder dem maximalen Wert der Spannung, die über die Spulen angelegt wird, wird es entsprechend möglich, die elektrische Isolierung zwischen den Spulen der jeweiligen Phase sicherzustellen, ohne dass ein spezieller Aufbau vorgesehen wird. Entsprechend kann die vorliegende Erfindung effektiv auf den Anker für eine drehende Elektromaschine mit einem derartigen Aufbau angewendet werden.
Geeigneterweise ist ferner ein Phasen-zu-Phasen Isolationsblatt zwischen den jeweiligen linearen Leitungen der verschiedenen Phasen auf einer radial inneren Seite der zusammengedrückt geformten Bereiche in den gekrümmten Spulenendbereichen angeordnet.
Bei diesem Aufbau kann die elektrische Isolation zwischen den Spulen der jeweiligen Phasen durch das Phasen-zu-Phasen Isolationsblatt geeigneter sichergestellt werden. Der Abstand in Längsrichtung zwischen jeder der linearen Leitungen, die in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wie oben erwähnt, wird breiter und folglich wird ein bestimmter Abstand sichergestellt. Die Isolationsperformance, die erforderlich ist für die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter, kann reduziert werden, und folglich können die Herstellungskosten reduziert werden. Darüber hinaus kann die Belastung, die an die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter angelegt wird, zwischen den jeweiligen linearen Leitungen reduziert werden, und folglich kann eine gleich bleibende Isolationsqualität erreicht werden. Entsprechend kann die vorliegende Erfindung effizient für den Anker für eine drehende Elektromaschine mit diesem Aufbau angewendet werden.
Der Aufbau ist ferner geeigneterweise derart, dass: Der Kern Vorsprünge an einer Spitze eines radial nach innen vorstehenden Zahns enthält, der zwischen den Schlitzen, die benachbart zueinander sind, positioniert ist, die Vorsprünge in Umfangsrichtung in entgegengesetzter Richtung vorstehen, um gegenüberliegende Umfangswände der inneren Umfangsöffnungen zu bilden; ein schlitzinternes Isolationsblatt zwischen jedem Schlitz und den Spulenseitenbereichen darin angeordnet ist, um um die Spulenseitenbereiche herum gewickelt zu sein und die innere Umfangsöffnung abzudecken; und die gegenüberliegenden Enden in der Umhüllungsrichtung des schlitzinternen Isolationsblatts auf die Vorsprüngen festgeklemmt sind.
Mit den schlitzinternen Isolationsblättern kann bei diesem Aufbau die elektrische Isolierung zwischen dem Kern und den Spulenseitenbereichen geeignet sichergestellt werden. Da jedes schlitzinternes Isolationsblatt derart angeordnet ist, dass dessen gegenüberliegenden Enden in der Umhüllungsrichtung um die Spulenseitenbereiche auf die Vorsprüngen festgeklemmt sind, die an dem Kern bereitgestellt sind, und die innere Umfangsöffnung jedes Schlitzes abdecken, können die Spulenseitenbereiche effizient davor bewahrt werden, nach innen in der radialen Richtung abzugleiten, ohne dass irgendein spezieller Aufbau hinzugefügt werden muss. Darüber hinaus kann die elektrische Isolierung zwischen den Spulenseitenbereichen und dem Feld sichergestellt werden.
Ein charakteristischer Aufbau eines Herstellungsverfahrens eines Ankers für eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, der mit einem zylindrischen Kern bereitgestellt ist, der einer Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen vom halboffenen Typ aufweist, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, und mit Spulen, die um die Schlitze gewickelt sind, wobei lineare Leitungen, die die Spulen bilden, jeweils geformt sind, um in einer Umfangsbreite größer zu sein als eine innere Umfangsöffnung jedes Schlitzes, der radial nach innen offen ist, und die Spulen gekrümmte Spulenendbereiche enthalten, die jeweils Spulenseitenbereiche verbinden, die in unterschiedlichen Schlitzen angeordnet sind, an einem Längsende des Kerns, und die jeweils radial nach innen gekrümmt ausgebildet sind, besteht darin, dass das Verfahren aufweist: Bilden, an einer radialen Position entsprechend einer der inneren Umfangsöffnungen in einem radialen Leitungsbereich, der sich von jedem der Spulenseitenbereiche in die gekrümmten Spulenendbereiche erstreckt, eines konkaven Bereichs schmaler Breite, der relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs ausgespart ist, so dass der konkave Bereich schmaler Breite in der Umfangsbreite kleiner wird als die innere Umfangsöffnung; und Einsetzen der Spulen in Längsrichtung von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs aus in die Schlitze in einem Zustand, bei dem der konkave Bereich schmaler Breite, der gebildet wird beim Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite, an der Position der inneren Umfangsöffnung ausgerichtet ist.
In den Spulen, die die gekrümmten Spulenendbereiche auf einer Längsseite aufweisen, durch das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite, sind bei diesem Aufbau die radialen Leitungsbereiche an den radialen Positionen entsprechend den inneren Umfangsöffnungen der Schlitze (halboffen Schlitze) mit den konkaven Bereichen schmaler Breite bereitgestellt, die jeweils relativ zu den anderen Bereichen der radialen Leitungsbereiche ausgespart sind, und sind jeweils in der Umfangsbreite kleiner als die innere Umfangsöffnung. Selbst wenn die linearen Leitungen, die die Spulen bilden, jeweils größer in der Umfangsbreite sind als die inneren Umfangsöffnungen jedes Schlitzes, können entsprechend die Spulen in Längsrichtung von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs aus in die Schlitze des Kerns eingesetzt werden, indem den konkaven Bereichen schmaler Breite, die durch das vorherige Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite gebildet werden, erlaubt wird, durch die inneren Umfangsöffnungen der Schlitze bei dem Einsetzen zu verlaufen.
Da die Umfangsbreite jeder linearen Leitung willkürlich in einen Bereich eingestellt werden kann, der es erlaubt, dass die Spulen um die Schlitze gewickelt werden können, kann der Füllfaktor der Spulen verbessert werden, indem die Umfangsbreite jeder linearen Leitung beispielsweise im Wesentlichen gleich der jedes Schlitzinneren ist.
Ferner ist bei diesem Aufbau jeder der Schlitze des Kerns ein halboffener Schlitz, bei dem die innere Umfangsöffnung in der Umfangsbreite schmaler ist als das Schlitzinnere. Folglich kann das Volumen des Magnetflusses von einem Dauermagneten oder dergleichen des Felds, das die Oberfläche der linearen Leitungen, die die Spulen bilden, erreicht, reduziert werden. Folglich kann die Erzeugung eines Wirbelstroms unterdrückt werden, wodurch der Wirbelstromverlust reduziert werden kann.
Bei diesem Aufbau kann entsprechend ein Anker für eine drehende Elektromaschine, der den Füllfaktor der Spulen verbessert und den Wirbelstromverlust reduziert, hergestellt werden.
Geeigneterweise ist hier das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite ein umfangsmäßiges Zusammendrücken einer Stelle in dem radialen Leitungsbereich, die der inneren Umfangsöffnung entspricht.
Bei diesem Aufbau kann das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite ein einfacher Schritt des umfangsmäßigen Zusammendrückens einer Stelle in dem radialen Leitungsbereich sein, die der inneren Umfangsöffnung entspricht (das Zusammendrücken).
Dieser charakteristische Aufbau ist derart, dass: In einem Querschnitt von jedem der linearen Leitungen, senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der linearen Leitung, eine Richtung entlang der Umfangsrichtung innerhalb jedes der Schlitze eine erste Richtung ist, und eine Richtung senkrecht zu der ersten Richtung eine zweite Richtung ist; die linearen Leitungen derart geformt sind, dass die zweite Richtungsbreite (Breite in der zweiten Richtung) kleiner als die Umfangsbreite jeder inneren Umfangsöffnung ist; und das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite durch Verdrallen einer Stelle erfolgt, die der inneren Umfangsöffnung in dem radialen Leitungsbereich entspricht, relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs, so dass die zweite Richtung im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung wird.
Bei diesem Aufbau kann das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite ein einfacher Schritt des Verdrallens einer Stelle sein, die der inneren Umfangsöffnung in dem radialen Leitungsbereich entspricht, relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs (das Verdrallen). Hier ist es weder notwendig, die radialen Leitungsbereiche lokal stark zu verformen, noch ist es erforderlich, eine große Kraft lokal an die radialen Leitungsbereiche anzulegen. Folglich können die Isolationsfilme, die die linearen Leitungen abdecken, davor bewahrt werden, durch das Bilden der konkaven Bereiche schmaler Breite beschädigt zu werden.
In dem Aufbau, bei dem das Bilden der konkaven Bereiche schmaler Breite das Zusammendrücken ist, ist es geeignet, dass gleichzeitig mit der Bildung des konkaven Bereichs schmaler Breite bei dem Zusammendrücken ein gekrümmter Bereich des radialen Leitungsbereichs, der die Spulen bildet, ferner umfangsmäßig zusammengedrückt wird.
Wenn die Spulenendbereiche auf einer Längsseite radial nach innen gebogen werden, um die gekrümmten Spulenendbereiche darzustellen, können in einigen Fällen die linearen Leitungen, die die Spulen bilden, in der Umfangsbreite an jeweiligen gekrümmten Bereichen vergrößert werden, verglichen mit dem Zustand, bevor die linearen Leitungen gekrümmt werden. Um entsprechend ein Einsetzen der Spulen in die Schlitze in Längsrichtung sicherzustellen, während der hervorragende Füllfaktor aufrecht erhalten bleibt, werden entsprechend die Bereiche, die in Umfangsrichtung an den gekrümmten Bereichen ausbauchen, umfangsmäßig zusammengedrückt, bevor sie eingesetzt werden. Bei diesem Aufbau können jeder radiale Leitungsbereich und jeder gekrümmte Bereich, die in der gleichen linearen Leitung nahe beieinander gebildet sind, in der Umfangsrichtung in einem einzelnen Schritt zusammengedrückt werden. Folglich kann der Anker für die drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, ohne dass die Herstellungsschritte kompliziert werden.
Darüber hinaus enthält der Kern geeigneterweise Vorsprünge an einer Spitze eines radial nach innen vorstehenden Zahns, der zwischen den Schlitzen, die benachbart zueinander sind, positioniert ist, wobei die Vorsprünge in der Umfangsrichtung entgegengesetzt wegstehen, um gegenüberliegende Umfangswände der inneren Umfangsöffnungen zu bilden, und bei dem Einsetzen werden die Spulen in die Schlitze in einem Zustand eingesetzt, bei dem das schlitzinterne Isolationsblatt, das in jedem der Schlitze angeordnet ist, offen ist, während es sich radial nach innen bezüglich der inneren Umfangsöffnung erstreckt. Geeigneterweise enthält das Verfahren ferner ein Festklemmen bzw. Einschnappen der Enden des schlitzinternen Isolationsblatts, das sich radial nach innen erstreckt, auf die Vorsprünge, nach dem Einsetzen.
Mit diesem Aufbau können die Spulen in die Schlitze in dem Einsetzschritt in einem Zustand eingesetzt werden, bei dem die schlitzinternen Isolationsblätter zwischen dem Kern und den Spulen angeordnet sind, und folglich können die Spulen in die Schlitze eingesetzt werden, ohne dass die Isolationsfilme, die die linearen Leitungen, die die Spulen bilden, abdecken, beschädigt werden.
Mit dem Festklemmen, das dem Einsetzen folgt, wird es möglich, die innere Umfangsöffnung des Schlitzes abzudecken und effizient zu verhindern, dass die Spulenseitenbereiche, die die Spulen bilden, in der radialen Richtung nach innen abgleiten, ohne Hinzufügung irgendwelcher spezieller Strukturen, indem die Enden jedes schlitzinternen Isolationsblatts auf die Vorsprünge festgeklemmt bzw. eingeschnappt werden können.
Mit den schlitzinternen Isolationsblättern kann die elektrische Isolation zwischen dem Kern und den Spulenseitenbereichen und zwischen den Spulenseitenbereichen und dem Feld weiter geeignet sichergestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die den Gesamtaufbau einer drehenden Elektromaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Draufsicht, die den Stator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Spule des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
5 ist eine Draufsicht des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, bei dem Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter angeordnet sind.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VI-VI in 5.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VII-VII in 6.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 6.
9 ist eine beispielhafte Zeichnung zum Zeigen eines Zusammendrückschritts zum Herstellen des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Möglichkeit eines Einsetzschritts zeigt zum Herstellen des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 10.
12 ist eine beispielhafte Zeichnung zum Zeigen eines Festklemmens zum Herstellen des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Draufsicht, die teilweise einen Stator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
14 ist eine Teilquerschnittsansicht entlang der Längsrichtung des Stators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine vergrößerte Ansicht eines verdrallt geformten Bereichs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie XVI-XVI in 14.
17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie XVII-XVII in 14.
18 ist eine beispielhafte Zeichnung des Einsetzschritts zum Herstellen des Stators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Beste Ausführungsformen der Erfindung
1. Erstes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ankers für eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Beschreibung für einen beispielhaften Fall gegeben, bei dem der Anker für eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Stator 2 einer drehenden Elektromaschine 1 angewendet wird. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, die den Gesamtaufbau gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt, und 2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau des Stators 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Der Stator 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Kombination der Statorkernform und der Spulenform, um den Füllfaktor der Spulen 21 in den Schlitzen 12 eines Statorkerns 11 zu verbessern und gleichzeitig den Wirbelstromverlust zu reduzieren. Im Folgenden wird der Aufbau jedes Teils der drehenden Elektromaschine 1 im Einzelnen beschrieben.
1-1. Gesamtaufbau der drehenden Elektromaschine
Wie in 1 gezeigt enthält die drehende Elektromaschine 1 den Stator 2, einen Rotor 3 und ein Gehäuse 5. Der Stator 2 enthält die Spulen 21. Wenn ein Strom durch die Spulen 21 fließt, kann ein Magnetfeld erzeugt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Stator 2 einem „Anker für eine drehende Elektromaschine” gemäß der Erfindung. Der Stator 2 ist an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 5 fixiert. Der Aufbau des Stators 2 wird später genau erklärt. Auf der radial inneren Seite des Stators 2 ist der Rotor 3, der als ein Feld dient, das einen Dauermagneten (nicht gezeigt) aufweist, derart angeordnet, dass er relativ zu dem Stator 2 mit einer Rotorwelle 4 als eine Drehachse drehbar ist. Mit anderen Worten, die drehende Elektromaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine drehende Elektromaschine vom Innenrotortyp, mit einem Stator 2 als Anker. Das Gehäuse 5 ist zylindrisch ausgebildet mit einer Stirnwand 5a, die auf einer Längsseite bereitgestellt ist. Das Gehäuse 5 ist in Richtung der anderen Längsseite offen. Um die Öffnung zu schließen, ist eine Abdeckung 6 an dem Gehäuse 5 angebracht. An radialen Zentren der Stirnwand 5a und der Abdeckung 6 des Gehäuses 5 sind Lager 7 bereitgestellt. Der Rotor 3 und die Rotorwelle 4 werden über die Lager 7 gehalten, um relativ zu dem Gehäuse 5 und der Abdeckung 6 drehbar zu sein.
1-2. Aufbau des Stators
Wie in 2 gezeigt enthält der Statur 2 den Statorkern 11 und die Spulen 21. Der Statorkern 11 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt mit einer Mehrzahl von laminierten ringförmigen, plattenähnlichen Magnetstahlblättern. Der Statorkern 11 ist an seiner inneren Umfangsfläche mit einer Mehrzahl von Schlitzen 12 versehen, die sich in Längsrichtung L des Statorkerns 11 erstrecken und an vorbestimmten Umfangsabständen in der Umfangsrichtung C verteilt angeordnet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Statorkern 11 einem „Kern” der vorliegenden Erfindung. Die Schlitze 12 sind im Querschnitt identisch zueinander und haben eine vorgeschriebene Breite und Tiefe. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Statorkern 11 mit insgesamt 48 Schlitzen 12 entlang seines gesamten Umfangs versehen. Jeder der Schlitze 12 ist gebildet, um eine innere Umfangsöffnung 13 zu haben, die in radialer Richtung R des Statorkerns 11 nach innen offen ist.
Wie in 3A gezeigt ist ein Zahn 15 zwischen jeweils benachbarten Schlitzen 12 des Statorkerns 11 bereitgestellt. Dies bedeutet, dass ein Schlitz 12 zwischen jeweils benachbarten Zähnen 15 bereitgestellt ist. An einer Spitze jedes Zahns 15, der sich in radialer Richtung R nach innen erstreckt, sind Vorsprünge 16 an gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung C des Zahns 15 bereitgestellt, die in der Umfangsrichtung C wegstehen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Vorsprünge 16 im Wesentlichen in der Querschnittsansicht senkrecht zu der Längsrichtung L im Wesentlichen rechteckig und mit dem Zahn 15 integriert ausgebildet, um in der Längsrichtung L durchgehend ausgebildet zu sein. Zwischen zwei Vorsprüngen 16, die sich jeweils an zwei benachbarten Zähnen 15 befinden, um sich in der Umfangsrichtung C gegenüber zu liegen, ist die innere Umfangsöffnung 13 gebildet. Es sei erwähnt, dass ein Raum in jedem der Schlitze 12, der sich auf einer in der radialen Richtung R der inneren Umfangsöffnung 13 äußeren Seite befindet, ein Schlitzinneres 14 ist.
Wie oben beschrieben sind die inneren Umfangsöffnungen 13 jeweils zwischen zwei Vorsprüngen 16 gebildet, die sich an zwei benachbarten Zähnen 15 befinden und in der Umfangsrichtung C zueinander weisen. Entsprechend ist jeder der Schlitze 12 des Statorkerns 11 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein halboffener Schlitz, bei dem eine Umfangsbreite W1 jeder inneren Umfangsöffnung 13, die in der radialen Richtung R nach innen offen ist, kleiner ausgebildet als eine Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14. Lineare Leitungen 31, die die Spulen 21 bilden, sind im Schlitzinneren 14 angeordnet, so dass die Spulen 21 um die Schlitze 12 gewickelt sind. Wie später beschrieben wird, sind hier die schlitzinternen Isolationsblätter 42 zwischen den Schlitzen 12 und den Spulen 21 angeordnet.
Der Stator 2 ist mit den Spulen 21 einer Mehrzahl von Phasen, die voneinander verschieden sind, bereitgestellt. Der Stator 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Stator, der in der drehenden Elektromaschine 1 verwendet wird, die von Dreiphasenwechselstrom angetrieben wird, und mit drei Phasenspulen 21 einer U-, V- und W-Phase bereitgestellt. Die Spulen 21 der jeweiligen Phasen sind mit linearen bzw. geradlinigen Leitungen 31 gebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jede lineare Leitung 31 durch einen einzelnen rechteckigen Draht gebildet, dessen Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, um den Füllfaktor der Spulen 21 bezüglich der Größe der Schlitze 12 zu maximieren, ist jede lineare Leitung 31 derart gebildet, dass deren Umfangsbreite W5 im Wesentlichen identisch zu der Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14 ist. Spezieller ist die Umfangsbreite W5 jeder linearen Leitung 31 auf einen im Wesentlichen gleichen Wert gesetzt wie die Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14, unter der Vorbedingung, dass die Spulen 21, die unter Verwendung der linearen Leitungen 31 gebildet werden, physikalisch in das Schlitzinnere 14 eingesetzt werden können. Durch die Verbesserung des Füllfaktors der Spulen 21 ist folglich eine Verbesserung bezüglich der Energieeffizienz der drehenden Elektromaschine 1 beabsichtigt. Wie beschrieben wurde sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schlitze 12 des Statorkerns 11 jeweils halboffen, wobei die Umfangsbreite W1 jeder inneren Umfangsöffnung 13 kleiner ist als die Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14. Entsprechend ist die Umfangsbreite W5 jeder linearen Leitung 31, die im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14 ist, gebildet, um größer als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 zu sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind radiale Leitungsbereiche 25 in gekrümmten Spulenendbereichen 24 der Spulen 21 aufgebaut, um jeweils einen konkaven Bereich 32 schmaler Breite zu haben, dessen Umfangsbreite W7 kleiner als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 ist. Einzelheiten werden später erklärt.
Die Spulen 21 der jeweiligen Phasen sind jeweils in eine vorgeschriebene Form geformt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt, ist jede der Spulen 21 in eine wellenähnliche Form geformt, um im Ganzen eine im Wesentlichen zylindrische Form zu bilden. Es sei erwähnt, dass nur eine U-Phasenspule 21u in 4 gezeigt ist. Die Spulen 21 enthalten jeweils Spulenseitenbereiche 22, die in den Schlitzen 12 angeordnet sind, und Spulenendbereiche 23, die die Spulenseitenbereiche 22, die in einem Schlitz 12 angeordnet sind, mit einem Paar von Spulenseitenbereichen 22, die in einem anderen Schlitz 12 angeordnet werden, an gegenüberliegenden Enden in der Längsrichtung L des Statorkerns 11 verbinden. Die Spulenseitenbereiche 22 sind geradlinig gebildet, um sich in der Längsrichtung L zu erstrecken, und sind mit der Form des jeweiligen Schlitzinneren 14 konform. Die Spulenendbereiche 23 sind gebildet, um sich in der Umfangsrichtung C zu erstrecken und verbinden die Paare von Spulenseitenbereichen 22, die in verschiedenen Schlitzen 12 angeordnet sind. Wie in 2 gezeigt sind die Spulenendbereiche 23 angeordnet, um in der Längsrichtung L jeweils von gegenüberliegenden Enden aus in der Längsrichtung L des Statorkerns 11 vorzustehen. Wie in 4 gezeigt sind die Spulen 21 jeweils in einer Wellenform gebildet und bilden Runden in der Umfangsrichtung C des Statorkerns 11, in dem sich die Spulenseitenbereiche 22 in der Längsrichtung L erstrecken und in der Mehrzahl der Schlitze 12 angeordnet sind, um an den Spulenendbereichen 23 abwechselnd auf einer Seite und der anderen Seite in der Längsrichtung L verbunden zu sein. Die Spulen 21 der jeweiligen Phasen sind vorgeformt, um auf den Statorkern 11 in einer Welle gewickelt zu sein in einem Zustand, bei dem die Spulenseitenbereiche 22 in den jeweiligen entsprechenden Schlitzen 12 angeordnet sind.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner jede der Spulen 21 derart aufgebaut, dass zwei der Spulenseitenbereiche 22, die in dem identischen Schlitz 12 angeordnet sind, einen Satz bilden. Der Satz von zwei Spulenseitenbereichen 22 wird durch eine einzelne durchgehende geradlinige Leitung 31 gebildet, die zwei Runden in der Umfangsrichtung C des Statorkerns 11 dreht. Ferner sind zwei Sätze von derartigen zwei Spulenseitenbereichen 22, die eine identische Phasenspule 21 bilden, parallel in der Umfangsrichtung C derart angeordnet, dass die zwei Sätze in den jeweiligen benachbarten Schlitzen 12 angeordnet sind. Die zwei Sätze von Spulenseitenbereichen 22 sind verbunden, um an vorgeschriebenen Positionen in den Spulenendbereichen 23 durchgehend zu sein. Entsprechend ist die Spule 21, wie in 4 gezeigt, durch eine einzelne durchgehende geradlinige Leitung 31 gebildet, die vier Runden in der Umfangsrichtung C des Statorkerns 11 durchläuft. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Sätze von Spulen 21, die jeweils im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen, wie in 4 gezeigt, benachbart zueinander in der radialen Richtung R in dem gleichen Schlitz 12. Entsprechend sind in jeweils zwei benachbarten Schlitzen 12 sechs Spulenseitenbereiche 22 nebeneinander in der radialen Richtung R angeordnet, um in einer Reihe in dem Schlitz 12 ausgerichtet zu sein.
Obwohl 4 nur die U-Phasenspule 21u zeigt, sind die V-Phasenspule 21v und die W-Phasenspule 21w gleichermaßen aufgebaut. Für jede der V-Phasenspule 21v und der W-Phasenspule 21w sind drei Sätze davon benachbart zueinander in der radialen Richtung R in dem gleichen Schlitz 12 angeordnet, und in jeweils zwei benachbarten Schlitzen 12 sind sechs Spulenseitenbereiche 22 der gleichen Phase nebeneinander in der radialen Richtung R angeordnet, um in einer Reihe in dem Schlitz 12 ausgerichtet zu sein.
Wie in 3B gezeigt sind in dem Statorkern 11 zwei benachbarte U-Phasenschlitze 12u, zwei benachbarte V-Phasenschlitze 12v und zwei benachbarte W-Phasenschlitze 12w der Reihe nach wiederholt gebildet. Die jeweiligen Spulenseitenbereiche 22 der U-Phasenspule 21u, der V-Phasenspule 21v und der W-Phasenspule 21w sind dann in der in der 4 gezeigten Form jeweils angeordnet in den U-Phasenschlitzen 12u, den V-Phasenschlitzen 12v und den W-Phasenschlitzen 12w auf einer Zweischlitz-zu-Zweischlitzbasis in der Umfangsrichtung C.
Von den Spulenendbereichen 23 der Spulen 21 der jeweiligen Phasen, die sich an den gegenüberliegenden Enden in der Längsrichtung L des Statorkerns 11 befinden, sind die Spulenendbereiche 23 auf einer Seite in der Längsrichtung L (die obere Seite in 2) gekrümmte Spulenendbereiche 24, die nach innen gekrümmt in der radialen Richtung R gebildet sind. Wie in 6 gezeigt sind die gekrümmten Spulenendbereiche 24 jeweils in der radialen Richtung R an gekrümmten Bereichen 34 nach innen gekrümmt, im Wesentlichen senkrecht zu den Spulenseitenbereichen 22. Wie in den 3B und 4 gezeigt, enthalten die gekrümmten Spulenendbereiche 24 jeweils radiale Leitungsbereiche 25, die sich in der radialen Richtung R von den Spulenseitenbereichen 22 aus erstrecken, und einen Umfangsleitungsbereich 26, der in der Umfangsrichtung C ein Paar der radialen Leitungsbereiche 25 miteinander verbindet, auf der inneren Seite in der radialen Richtung R der inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die lineare Leitung 31, die jeden der radialen Leitungsbereiche 25 bildet, gebildet, um sich von dem Spulenseitenbereich 22 in der Längsrichtung L des Statorkerns 11 zu erstrecken, und dann in der radialen Richtung R nach innen gekrümmt zu sein. Wie oben erwähnt sind die sechs linearen Leitungen 31, die die Spulenseitenbereiche 22 bilden, in einer Reihe in der radialen Richtung R in jedem Schlitz 12 ausgerichtet angeordnet. An jedem der radialen Leitungsbereiche 25 sind folglich die sechs geradlinigen Leitungen 31 in einer ausgerichteten Art und Weise derart angeordnet, dass die sechs linearen Leitungen 31 im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung L in der radialen Richtung R nach innen gekrümmt sind, um im Wesentlichen parallel zu der radialen Richtung R zu sein, während sie in einer Reihe ausgerichtet bleiben. Die radialen Leitungsbereiche 25 sind folglich in der Längsrichtung L nebeneinander angeordnet. Es sei erwähnt, wie man in den 2 und 3B sehen kann, dass die radialen Leitungsbereiche 25 derart angeordnet sind, dass sie sich nicht in der Umfangsrichtung C überlappen, zumindest an Bereichen auf der äußeren Seite in der radialen Richtung R relativ zu den inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12 des Statorkerns 11. Die radialen Leitungsbereiche 25 erstrecken sich in der radialen Richtung R nach innen zumindest bezüglich der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 11. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind von den linearen Leitungen 31, die die gekrümmten Spulenendbereiche 24 bilden, diejenigen Bereiche, die bezüglich der Position die gleichen sind wie die Spulenseitenbereiche 22 in der Umfangsrichtung C, als die radialen Leitungsbereiche 25 bestimmt.
Die lineare Leitung 31, die jeden der Umfangsleitungsbereiche 26 bildet, ist ausgebildet, um sich von dem radialen Leitungsbereich 25, der einem Schlitz 12 entspricht, in Richtung zu dem radialen Leitungsbereich 25, der dem anderen Schlitz 12 entspricht, zu erstrecken, während er in der Umfangsrichtung C gekrümmt ist, und um dann in der radialen Richtung R nach außen gebogen zu sein, um mit dem radialen Leitungsbereich 25, der dem anderen Schlitz 12 entspricht, verbunden zu sein. Wie oben erwähnt erstrecken sich die radialen Leitungsbereiche 25 in der radialen Richtung R nach innen, zumindest bezüglich der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 11. Folglich sind die Umfangsleitungsbereiche 26 in der radialen Richtung R bezüglich der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 11 nach innen angeordnet. Von den sechs linearen Leitungen 31, die in einer Reihe in der radialen Richtung R in jedem Schlitz 12 ausgerichtet angeordnet sind, sind hier zwei lineare Leitungen 31, die auf der äußeren Seite in der radialen Richtung R angeordnet sind, nebeneinander in der radialen Richtung R an den Umfangsleitungsbereichen 26 angeordnet. Derartige zwei lineare Leitungen 31, die auf der äußeren Seite in der radialen Richtung R in jedem der zwei benachbarten Schlitze 12 der gleichen Phase angeordnet sind, also insgesamt vier lineare Leitungen 31, sind nebeneinander in der radialen Richtung R an den Umfangsleitungsbereichen 26 angeordnet. Von den sechs linearen Leitungen 31, die in einer Reihe in der radialen Richtung R in jedem Schlitz 12 angeordnet sind, sind ferner zwei lineare Leitungen 31, die auf der inneren Seite in der radialen Richtung R angeordnet sind, angeordnet, um nebeneinander in der radialen Richtung R zu sein. Derartige zwei lineare Leitungen 31, die auf der inneren Seite in der radialen Richtung R in jedem der zwei benachbarten Schlitze 12 der gleichen Phase angeordnet sind, also insgesamt vier lineare Leitungen 31, sind in der radialen Richtung R an den Umfangsleitungsbereichen 26 nebeneinander angeordnet. Von den sechs linearen Leitungen 31, die in einer Reihe in der radialen Richtung R in jedem Schlitz 12 ausgerichtet angeordnet sind, sind ferner die verbleibenden zwei linearen Leitungen 31 nebeneinander in der radialen Richtung R angeordnet. Derartige zwei verbleibende lineare Leitungen 31, die in jedem von zwei benachbarten Schlitzen 12 der gleichen Phase angeordnet sind, also insgesamt vier lineare Leitungen 31, sind dann in der radialen Richtung R an den Umfangsleitungsbereichen 26 nebeneinander angeordnet. Diese drei Sätze von vier linearen Leitungen 31, die in der radialen Richtung R nebeneinander angeordnet sind, sind derart angeordnet, dass der eine, der von dem Spulenseitenbereich 22 ausgeht, der auf der äußeren Seite in der radialen Richtung R in jedem Schlitz 12 angeordnet ist, näher zu der einen Seite in der Längsrichtung L ist.
An den gekrümmten Spulenendbereichen 24 der Spulen 21 der jeweiligen Phasen sind lineare Leitungen 31, die jeweils die Spulen 21 der verschiedenen Phasen bilden, in den Umfangsleitungsbereichen 26 benachbart angeordnet, so dass sie in der Längsrichtung L nebeneinander liegen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in den 5 und 6 gezeigt, ist die lineare Leitung 31, die die U-Phasenspule 21u bildet, benachbart zu den linearen Leitungen 31 angeordnet, die die V-Phasenspule 21v und die W-Phasenspule 21w bilden, auf einer Seite (die rechte Seite in der 6) in der Längsrichtung L. Die lineare Leitung 31, die die V-Phasenspule 21v bildet, ist benachbart zu der linearen Leitung 31 angeordnet, die die W-Phasenspule 21w bildet, auf einer Seite in der Längsrichtung L, an einer Region, wo sie die W-Phasenspule 21w in der Umfangsrichtung C überlappt. Darüber hinaus ist die lineare Leitung 31, die die V-Phasenspule 21v bildet, benachbart zu der linearen Leitung 31, die die U-Phasenspule 21u bildet, angeordnet, auf der anderen Seite in der Längsrichtung L, an einer Region, wo sie mit der U-Phasenspule 21u in der Umfangsrichtung C überlappt. Die lineare Leitung 31, die die W-Phasenspule 21w bildet, ist benachbart zu den linearen Leitungen 31, die die U-Phasenspule 21u und die V-Phasenspule 21v bilden, auf der anderen Seite in der Längsrichtung L angeordnet.
Wie in den 5 und 6 gezeigt sind die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 jeweils zwischen entsprechenden linearen Leitungen 31 angeordnet, die die Umfangsleitungsbereiche 26 der Spulen 21 der entprechenden verschiedenen Phasen bilden, und benachbart zu einer anderen in der Längsrichtung L an den gekrümmten Spulenendbereichen 24, so dass eine elektrische Isolation zwischen ihnen sichergestellt ist. Als Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 können Blätter verwendet werden, die aus einem Material sind, das hervorragende elektrische Isolationseigenschaften und eine Wärmebeständigkeit aufweist, beispielsweise Aramidfasern und Polyethylen-terephthalat, die miteinander verbunden sind.
1-3. Aufbau des radialen Leitungsbereichs
Als nächstes wird der Aufbau der radialen Leitungsbereiche 25 der gekrümmten Spulenendbereiche 24 der jeweiligen Spulen 21 beschrieben. Wie in den 3B und 4 gezeigt hat jeder radiale Leitungsbereich 25 einen konkaven Bereich schmaler Breite 32, dessen Umfangsbreite W7 kleiner als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 ist. Der konkave Bereich schmaler Breite 32 ist in dem radialen Leitungsbereich 25 an einer radialen Position, die der inneren Umfangsöffnung 13 von jedem der Schlitze 12 entspricht, bereitgestellt. Es sei erwähnt, dass die Umfangsbreite des radialen Leitungsbereichs 25, ausgenommen für den konkaven Bereich 32 schmaler Breite, gleich der Umfangsbreite W5 der linearen Leitung 31 ist, die jede Spule 21 bildet, und entsprechend größer ist als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 des Schlitzes 12. Mit anderen Worten, die radialen Leitungsbereiche 25 sind an den radialen Positionen, die den inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12 entsprechen, mit den konkaven Bereichen 32 schmaler Breite versehen, die jeweils relativ zu den anderen Bereichen der radialen Leitungsbereiche 25 ausgespart sind.
Die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite sind derart geformt, bei Ansicht in der Längsrichtung L, dass ihre äußere Form mit der äußeren Form der Vorsprünge 16, die an den Spitzen der Zähne 15 angeordnet sind, die sich in der radialen Richtung R des Statorkerns 11 nach innen erstrecken, konform ist. Mit anderen Worten, an den radialen Leitungsbereichen 25 sind die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite jeweils so geformt, dass nur der Bereich um die radiale Position herum, die der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 entspricht, ausgespart ist. Die Umfangsbreite W7 jedes konkaven Bereichs 32 schmaler Breite ist geformt, um kleiner zu sein als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12. Nur an der radialen Position in jedem der radialen Leitungsbereiche 25, die der inneren Umfangsöffnung 13 des Schlitzes 12 entspricht, ist der konkave Bereich 32 schmaler Breite, dessen Umfangsbreite W7 kleiner ist als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13, gebildet. Es sei erwähnt, da nur die vorgeschriebene Position in jedem der radialen Leitungsbereiche 25 als konkaver Bereich 32 schmaler Breite gebildet ist, die einzigen Stellen, die in jeder Spule 21 zu bearbeiten sind, diejenigen Stellen sind, die den inneren Umfangsöffnungen 13 entsprechen. Folglich kann die Verarbeitung bzw. Bearbeitung leichter durchgeführt werden.
Da jeder der radialen Leitungsbereiche 25 bereitgestellt ist an deren radialen Positionen, die der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 entsprechen, wobei der konkave Bereich 32 schmaler Breite eine Form aufweist, die zu der äußeren Form der Vorsprünge 16 konform ist, gibt es folglich keine Überlappung zwischen den Vorsprüngen 16, die an den Spitzen der Zähne 15 angeordnet sind, die sich in der radialen Richtung R des Statorkerns 11 nach innen erstrecken, und der linearen Leitung 31, die jede Spule 21 bildet, gesehen in der Längsrichtung L. Wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, selbst wenn der Stator 2 unter Verwendung eines Statorkerns 11 vom halboffenen Schlitztyp aufgebaut ist, zusammen mit den Spulen 21, die jeweils mit der linearen Leitung 31 gebildet werden, die die Umfangsbreite W5 aufweist, die im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14 des Statorkerns 11 ist, indem erlaubt wird, dass der konkave Bereich 32 schmaler Breite durch die innere Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 des Statorkerns 11 verläuft, können die Spulen 21 in der Längsrichtung L von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs 24 aus in die Schlitze 12 eingesetzt werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jede der linearen Leitungen 31 durch einen einzelnen rechteckigen Draht gebildet und derart gebildet, dass seine Umfangsbreite W5 im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14 ist. Verglichen mit einem Fall, bei dem jede Spule 21 mit einer Anordnung von feinen linearen Leitungen gebildet ist, beispielsweise einem Bündel von einer Mehrzahl von feinen linearen Leitungen, kann folglich der Füllfaktor jeder Spule 21 in dem Schlitzinneren 14 verbessert werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus jeder der Schlitze 12 des Statorkerns 11 ein so genannter halboffener Schlitz, bei dem die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 kleiner ist als die Umfangsbreite W3 des Schlitzinneren 14. Wenn der Rotor 3 dreht, kann folglich das Volumen des Magnetflusses von dem Dauermagneten des Rotors 3, das die Oberfläche der linearen Leitungen 31, die die Spulen 21 bilden, erreicht, reduziert werden. Die Erzeugung eines Wirbelstroms auf der Oberfläche der linearen Leitungen 31 kann folglich unterdrückt werden, wodurch der Wirbelstromverlust reduziert werden kann.
Der Aufbau des Stators 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erreicht beide Vorteile, zum Einen eine Verbesserung bezüglich des Füllfaktors der Spulen und zum Anderen eine Reduzierung des Wirbelstromverlustes.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite zusammengedrückt geformte Bereiche 33, die gebildet werden, indem in der Umfangsrichtung C ein Bereich, der sich in der radialen Richtung R von jedem der radialen Leitungsbereiche 25 erstreckt, zusammengedrückt wird. Wie in den 4 und 6 gezeigt werden die radialen Leitungsbereiche 25 jeweils in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt und in Längsrichtung L an dem zusammengedrückt geformten Bereich 33 erstreckt. Die Bereiche, die in der Längsrichtung L der zusammengedrückt geformten Bereiche 33 erstreckt sind, sind in Längsrichtung L nebeneinander angeordnet. Mit anderen Worten, die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite sind nebeneinander in der Längsrichtung L angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zusammengedrückt geformten Bereiche 33 jeweils in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt und in der Längsrichtung L derart erstreckt, dass über der gesamten radialen Richtung R jedes zusammengedrückt geformten Bereichs 33 der Bereich des Querschnitts jedes zusammengedrückten Bereichs 33, geschnitten senkrecht zu der Stromfließrichtung der Spulen 21, im Wesentlichen gleich der Querschnittsform der anderen Seiten ist, ausgenommen der zusammengedrückt geformte Bereich 33. Der Bereich des Querschnitts jeder Spule, geschnitten senkrecht zu der Stromfließrichtung, kann folglich im Wesentlichen über den gesamten Spulen 21 konstant gehalten werden. Entsprechend kann der elektrische Widerstand in den zusammengedrückt geformten Bereichen 33 im Wesentlichen gleich dem an den Stellen sein, ausgenommen für die zusammengedrückt geformten Bereiche 33. Entsprechend ist es möglich, nachteilige Ereignisse zu verhindern, wie beispielsweise eine Zunahme der Wärme, die lokal in den zusammengedrückt geformten Bereichen 33 erzeugt wird.
Aufgrund der Tatsache, dass die zusammengedrückt geformten Bereiche 33 jeweils geformt sind, um sich in der Längsrichtung L zu erstrecken, und die Bereiche, die in der Längsrichtung L erstreckt sind, der zusammengedrückt geformten Bereiche 33 nebeneinander in der Längsrichtung L angeordnet sind, wie in der 6 gezeigt, haben die zusammengedrückt geformten Bereiche 33 jeweils Erstreckungsbereiche in der Längsrichtung L, die in der Längsrichtung L aneinander angrenzen, wodurch sie einander abweisen. Als Ergebnis, wie man in den 7 bis 9 sieht, ist an den Stellen in den gekrümmten Spulenendbereichen 24, außer für die zusammengedrückt geformten Bereiche, ein Abstand D in Längsrichtung zwischen den linearen Leitungen 31, die in der Längsrichtung L benachbart zueinander sind, breit ausgebildet, ohne dass irgendein spezieller Abstandshalter oder dergleichen erforderlich ist. Wenn ein Kühlmittel eingeführt wird, um zwischen den linearen Leitungen 31 derart zu strömen, dass die gekrümmten Spulenendbereiche 24 gekühlt werden, wird als Ergebnis der Fluss des Kühlmittels zwischen den linearen Leitungen 31 erleichtert und die Wärmeaustauscheffizienz verbessert, und entsprechend wird die Kühleffizienz verbessert.
Wie oben erwähnt sind die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 jeweils zwischen den jeweiligen linearen Leitungen 31 angeordnet, die unterschiedlichen Phasenspulen 21 bilden und in der Längsrichtung L an den gekrümmten Spulenendbereichen 24 benachbart zueinander sind. Wie in den 5 und 6 gezeigt sind die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 auf der inneren Seite in der radialen Richtung R der zusammengedrückt geformten Bereiche 33, die an den radialen Leitungsbereichen 25 gebildet sind, angeordnet. Wie oben erwähnt, ist aufgrund der Tatsache, dass die zusammengedrückt geformten Bereiche 33 gebildet sind, um sich in der Längsrichtung L zu erstrecken, und die Bereiche, die in der Längsrichtung L erstreckt sind, der zusammengedrückt geformten Bereiche 33, in der Längsrichtung L nebeneinander angeordnet sind, der Längsrichtungsabstand D zwischen den linearen Leitungen 31, die in der Längsrichtung L benachbart zueinander sind, breiter ausgebildet. Die Isolationsleistungfähigkeit, die für die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 erforderlich ist, kann folglich reduziert werden, und folglich können die Herstellungskosten reduziert werden. Zusätzlich kann die Belastung, die auf die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 zwischen den jeweiligen linearen Leitungen 31 in der Längsrichtung L wirkt bzw. angelegt wird, reduziert werden, und folglich kann eine konstante Isolationsqualität erreicht werden.
1-4. Herstellungsverfahren des Stators
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Stators 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Herstellungsverfahren des Stators 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält einen Kernbildungsschritt, einen Spulenvorformschritt, einen Zusammendrückschritt, einen Einsetzschritt und Festklemm- bzw. Einschnappschritt, durch die der Stator 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellt werden kann. Im Folgenden werden diese Schritte im Einzelnen beschrieben.
Der Kernbildungsschritt ist ein Schritt zum Bilden des Statorkerns 11. In dem Kernbildungsschritt wird zuerst eine Mehrzahl von dünnen plattgeformten Magnetstahlblättern in eine ringförmige plattenähnliche vorgeschriebene Form geformt (die im Vorangegangenen beschriebene halboffene Schlitztypform). Die magnetischen Stahlplatten werden hier in die identische Form geformt. Die Mehrzahl von Magnetstahlplatten mit der identischen Form werden in der Längsrichtung L laminiert und von einem zylindrischen Kernhalter (nicht gezeigt) abgestützt und fixiert. Folglich ist der Statorkern 11 gebildet.
Der Spulenvorformschritt ist ein Schritt zum Vorformen der Spulen 21 der jeweiligen Phasen. In dem Spulenvorformschritt wird mit einer einzelnen geradlinigen Leitung 31, die mit einem rechteckigen Draht (im Querschnitt) gebildet ist, und unter Verwendung einer vorgeschriebenen Spulenformaufspannvorrichtung (nicht gezeigt), jede der Spulen 21 der jeweiligen Phasen geformt, die die vorgeschriebene Form aufweisen (die Wellenwickelform, wie oben beschrieben). Für jede der Spulen 21 der jeweiligen Phasen, die in dem Spulenvorformschritt gebildet werden, wenn die Spulenseitenbereiche 22, die sich in der Längsrichtung L erstrecken, in der radialen Richtung R nach innen gekrümmt werden, um die radialen Leitungsbereiche 25 zu sein, oder wenn die radialen Leitungsbereiche 25, die sich in der radialen Richtung R nach außen erstrecken, in der Längsrichtung L gekrümmt werden, um die Spulenseitenbereiche 22 zu sein, gibt es Fälle, bei denen eine Wölbung, die in der Umfangsrichtung C weg steht, in jedem der gekrümmten Bereiche 34 gebildet werden kann, die die Spulenseitenbereiche 22 und die radialen Leitungsbereiche 25 der gekrümmten Spulenendbereiche 24 miteinander verbinden. In einem derartigen Fall wird die Umfangsbreite der Wölbung möglicherweise größer als die Umfangsbreite W5 der linearen Leitung 31, die jede Spule 21 bildet. Ein derartiges Ereignis tritt insbesondere dann auf, wenn jede Spule 21 mit der linearen Leitung 31, deren Umfangsbreite W5 im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W3 des Schlitzinneren 14 ist, geformt wird zum Zweck der Verbesserung des Füllfaktors der Spulen 21 in jedem Schlitzinneren 14.
Der Zusammendrückschritt ist ein Schritt zum Formen der linearen Leitungen 31, die die Spulen 21 der jeweiligen Phasen bilden, die in dem Spulenvorformschritt vorgeformt sind, indem sie in eine vorgeschriebene Form zusammengedrückt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Formschritt für einen konkaven Bereich schmaler Breite in dem vorliegenden Zusammendrückschritt durchgeführt. In dem Formschritt für den konkaven Bereich schmaler Breite wird der konkave Bereich 32 schmaler Breite, der relativ zu den anderen Bereichen der radialen Leitungsbereiche 25 derart ausgespart ist, dass die Umfangsbreite jedes konkaven Bereichs 32 schmaler Breite kleiner ist als die Umfangsbreite W1 jeder inneren Umfangsöffnung 13, an einer radialen Position gebildet, die jeder inneren Umfangsöffnung 13 in jedem der radialen Leitungsbereiche 25 entspricht, die sich von den Spulenseitenbereichen 22 in den gekrümmten Spulenendbereichen 24 radial erstrecken. In dem Zusammendrückschritt, durch Zusammendrücken in der Umfangsrichtung C der Wölbung, die in jedem der gekrümmten Bereiche 34 in den Spulen 22 der jeweiligen Phasen entwickelt wird, wird die Wölbung geformt, um eine Umfangsbreite zu haben, die im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W5 jeder linearen Leitung 31 ist. In dem Zusammendrückschritt werden ferner die radialen Leitungsbereiche 25 jeweils in der Umfangsrichtung C in der radialen Richtung R an einer Position zusammengedrückt, die der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 des Statorkerns 11 entspricht, so dass der radiale Leitungsbereich 25 geformt ist, damit er eine Umfangsbreite W7 aufweist, die kleiner als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 ist. Mit anderen Worten, in dem Zusammendrückschritt wird die Stelle in jedem der radialen Leitungsbereiche 25, die der inneren Umfangsöffnung 13 entsprecht, in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt. Der Ausdruck „die Stelle in jedem der radialen Leitungsbereiche 25, die der inneren Umfangsöffnung 13 entspricht” betrifft hier die „Stelle in jedem der radialen Leitungsbereiche 25, wo der radiale Leitungsbereich 25 und die innere Umfangsöffnung 13 bezüglich der radialen Position einander entsprechen”. Durch das Vorangegangene werden zusammengedrückt geformte Bereiche 33, die als konkave Bereiche 32 schmaler Breite dienen, gebildet.
Die gekrümmten Bereiche 34 sind hier jeweils an der Stelle positioniert, die den Spulenseitenbereich 22 und den radialen Leitungsbereich 25 miteinander verbindet, und, wie in den 4 und 9 zu sehen, sind die Position in dem radialen Leitungsbereich 25 in der radialen Richtung R, die der inneren Umfangsöffnung 13 entspricht, und der gekrümmte Bereich 34 in der gleichen linearen Leitung 31 nahe beieinander positioniert. Zusätzlich werden diese Stellen beide geformt, indem sie in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird folglich gleichzeitig mit dem Zusammendrücken der Ausbauchung bzw. Auswölbung in der Umfangsrichtung C, die in jedem gekrümmten Bereich 34 entwickelt wird, die Position in radialer Richtung R in jedem radialen Leitungsbereich 25, der der inneren Umfangsöffnung 13 entspricht, in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt, um den zusammengedrückt geformten Bereich 33 in dem Zusammendrückschritt zu bilden. Mit anderen Worten, gleichzeitig mit dem Zusammendrücken in der Umfangsrichtung C der Position in radialer Richtung R in jedem radialen Leitungsbereich 25, die der inneren Umfangsöffnung 13 entspricht, um den zusammengedrückt geformten Bereich 33 zu bilden, wird auch die Ausbauchung, die in jedem gekrümmten Bereich 34 ausgebildet ist, in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt. In dieser Weise können der radiale Leitungsbereich 25 und der gekrümmte Bereich 34, die in der gleichen linearen Leitung 31 nahe beieinander ausgebildet sind, beide in der Umfangsrichtung C in einem einzelnen Schritt zusammengedrückt werden, so dass der Stator 2 ohne Erhöhung der Anzahl an Schritten hergestellt werden kann.
Es sei erwähnt, dass, wenn jeder der radialen Leitungsbereiche 25 und der gekrümmten Bereiche 34 durch Zusammendrücken in der Umfangsrichtung C geformt wird, ein Paar von Formen (nicht gezeigt) beispielsweise verwendet werden kann, das auf ihren Ebenen, die parallel zueinander weisen, beispielsweise Vorsprünge aufweist, die der Querschnittsform der Vorsprünge 16, die an den Zähnen 15 des Statorkerns 11 bereitgestellt sind, entsprechen. Mit anderen Worten, durch das Angrenzen und Zusammenpressen der Formen von gegenüberliegenden Seiten aus in der Umfangsrichtung C auf die lineare Leitung 31, wodurch der radiale Leitungsbereich 25 und der gekrümmte Bereich 34 gebildet werden, kann jeder zusammengedrückt geformte Bereich 33 geformt und ebenso die Umfangsbreite des gekrümmten Bereichs 34 eingestellt werden.
Der Einsetzschritt ist ein Schritt zum Einsetzen in der Längsrichtung L der Spulen 21 der jeweiligen Phasen, die in die vorgeschriebene Form durch den Zusammendrückschritt geformt sind, in die Schlitze 12 des Statorkerns 11. Mit anderen Worten, der Einsetzschritt ist ein Schritt zum Einsetzen der Spulen 21 in die Schlitze 12 in der Längsrichtung L von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs 24 aus, während die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite, die durch den Bildungsschritt zum Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite gebildet werden, an den inneren Umfangsöffnungen 13 ausgerichtet werden. Bei dem Zustand, bei dem der Zusammendrückschritt beendet ist, sind die zusammengedrückt geformten Bereiche 33 an den radialen Leitungsbereichen 25 bereitgestellt, und die Umfangsbreite jedes gekrümmten Bereichs 34 ist eingestellt, um im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W5 jeder linearen Leitung 31 zu sein. Beispielsweise bilden der Statorkern 11 und die linearen Leitungen 31, die die Spulen 21 der jeweiligen Phasen bilden, eine Struktur, bei der sie sich nicht überlappen, gesehen in der Längsrichtung L. In dem vorliegenden Einsetzschritt, wie in den 10 und 11 gezeigt, werden die Spulen 21 in Längsrichtung L in die Schlitze 12 von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs 24 aus in einem Zustand eingesetzt, bei dem die zusammengedrückt geformten Bereiche 33 als die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite in jeweiligen radialen Leitungsbereiche 25 und die inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze des Statorkems 11 einander entsprechen.
Wie im Vorangegangenen beschrieben, werden die Spulen 21 der jeweiligen Phasen derart vorgeformt, dass die Spulenseitenbereiche 22 in einer Wellenwickelform sind, wobei sie in entsprechenden jeweiligen Schlitzen 12 angeordnet werden können. Durch das Vorformen der Spulen 21 der jeweiligen Phasen in eine vorgeschriebene Form in einer derartigen Art und Weise können die Spulen 21 leicht in Längsrichtung L in die Schlitze 12 eingesetzt werden. Entsprechend kann die Arbeitslast bei der Montage der Spulen 21 der jeweiligen Phasen auf dem Statorkern 11 reduziert werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 10 gezeigt, werden die Spulen 21 der jeweiligen U-, V- und W-Phase in eine Einheit kombiniert, und in einem Zustand, bei dem die Spulenseitenbereiche 22 an jeweiligen entsprechenden Schlitzen 12 ausgerichtet sind, um darin angeordnet zu werden, wird die Einheit in einer integrierten Art und Weise in die Schlitze 12 eingesetzt. Man beachte, dass es auch möglich ist, drei Untereinheiten zu bilden, indem die Spulen 21 der jeweiligen U-, V- und W-Phase, die jeweils die in 4 gezeigte Form aufweisen, kombiniert werden, und um diese an der gleichen Position in den Schlitzen 12 in radialer Richtung R anzuordnen, und in einem Zustand, bei dem die Spulenseitenbereiche 22 an jeweiligen entsprechenden Schlitzen 12 ausgerichtet sind, um darin angeordnet zu werden, können die Nebeneinheiten in die Schlitze 12 der Reihe nach eingesetzt werden, jeweils in einer integrierten Art und Weise. In diesem Fall werden die Nebeneinheiten in radialer Richtung R in die Schlitze 12 von dem äußersten zu dem innersten eingesetzt. Alternativ kann jede der Spulen 21, die wie in 4 gezeigt geformt sind, in die Schlitze eins zu eins eingesetzt werden, so dass die Spulenseitenbereiche 22 in jeweiligen entsprechenden Schlitzen 12 angeordnet werden. In diesem Fall werden die Spulen 21 in radialer Richtung R in radialer Richtungslage der Spulenseitenbereiche 22 von dem äußersten zu dem innersten in die Schlitze 12 eingesetzt, und in Längsrichtungslage der Umfangsleitungsbereiche 22 der gekrümmten Spulenendbereiche 24 von der in der Längsrichtung L entferntesten Seite zu der nähesten.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in den 11 und 12 gezeigt, werden darüber hinaus die Spulen 21 in die Schlitze 12 in einem Zustand eingesetzt, bei dem die schlitzinternen Isolationsblätter 42, die in den Schlitzen 12 angeordnet sind, offen sind und sich in der radialen Richtung R bezüglich der inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12 nach innen erstrecken. Mit anderen Worten, jedes der schlitzinternen Isolationsblätter 42 ist derart angeordnet, dass es eine Runde in jedem Schlitz 12 entlang der inneren Oberfläche des Schlitzes 12 macht, wobei seine gegenüberliegenden Enden 42e beide jeweils in der radialen Richtung R bezüglich der inneren Umfangsöffnung 13 nach innen weg stehen. Als schlitzinterne Isolationsblätter 42 können ähnlich wie bei den Phasen-zu-Phasen Isolationsblättern 41 Blätter verwendet werden, die aus einem Material gebildet sind, das hervorragende elektrische Isolationseigenschaften und Wärmebeständigkeit aufweist, beispielsweise Aramidfasern oder Polyethylen-terephthalat, die verbunden sind. In diesem Zustand werden die Spulen 21 auf der inneren Umfangsseite relativ zu den schlitzinternen Isolationsblättern 42 eingesetzt, die jeweils eine Runde entlang der inneren Oberfläche des entsprechenden Schlitzes 12 machen. In dieser Weise werden die Spulen 21 in die Schlitze 12 in dem Einsetzschritt eingesetzt, in einem Zustand, bei dem die schlitzinternen Isolationsblätter 42 zwischen dem Statorkern 11 und den Spulen 21 angeordnet sind, und folglich können die Spulen 21 in die Schlitze 12 eingesetzt werden, ohne die Isolationsbeschichtungen, die die linearen Leitungen 31, die die Spulen 21 bilden, abdecken, zu beschädigen.
Der Festklemmschritt ist ein Schritt zum Festklemmen bzw. Einschnappen der Enden 42e jedes schlitzinternen Isolationsblatts 42, das sich in der radialen Richtung R bezüglich der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 nach innen erstreckt, auf die Vorsprünge 16, die an den Zähnen 15 des Statorkerns 11 bereitgestellt sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie im Vorangegangenen beschrieben, sind die Vorsprünge 16, die jeweils einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, mit jedem Zahn 15 integriert ausgebildet. Jeder der Vorsprünge 16 hat eine Umfangswand 16c, die zu der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 weist, und eine radiale äußere Wand 16r, die zu dem Schlitzinneren 14 weist, die auf der äußeren Seite in der radialen Richtung R positioniert ist, gesehen von dem Vorsprung 16 aus. In dem Festklemmschritt, wie in 12 gezeigt, werden die gegenüberliegenden Enden 42e jedes schlitzinternen Isolationsblatts 42 abwechselnd gefaltet und auf die radial äußeren Wände 16r der Vorsprünge 16 eingeschnappt bzw. festklemmt. Die Enden 42e auf einer Seite in der Umfangsrichtung C werden hier auf die radial äußere Wand 16r des Vorsprungs 16 des Zahns 15 auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung C eingeschnappt. Andererseits wird das Ende 42e auf der einen Seite in der Umfangsrichtung C auf die radial äußere Wand 16r des Vorsprungs 16 des Zahns 15 auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung C eingeschnappt, über das schlitzinterne Isolationsblatt 42. Es sei angemerkt, dass zur Verbesserung der Handhabbarkeit beim Falten der Enden 42e es geeignet ist, Falten in den schlitzinternen Isolationsblättern 42 an vorgeschriebenen Positionen in der Längsrichtung L im Voraus vorzusehen.
Die schlitzinternen Isolationsblätter 42 sind folglich jeweils zwischen den Schlitzen 12 und den Spulenseitenbereichen 22 angeordnet, die die Bereiche der Spulen 21 sind, die innerhalb der Schlitze 12 anzuordnen sind, um so um die Spulenseitenbereiche 21 gewickelt zu werden und die inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12 abzudecken. Entsprechend kann mit den schlitzinternen Isolationsblättern 42 die elektrische Isolation zwischen dem Statorkern 11 und den Spulenseitenbereichen 22, die die Spulen 21 bilden, und zwischen den Spulenseitenbereichen 22 und dem Rotor 3, der als ein Feld dient, geeignet sichergestellt werden.
Da die gegenüberliegenden Enden 42e jedes schlitzinternen Isolationsblatts 42 auf die radial äußeren Wände 16r der Vorsprünge 16 festgeklemmt sind, die jeweils an benachbarten Zähnen 15 bereitgestellt sind, um die innere Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 abzudecken, können die Spulenseitenbereiche 22, die die Spulen 21 bilden, effektiv davor bewahrt werden, nach innen in der radialen Richtung R abzugleiten. Entsprechend wird ein Bauteil zum Schließen der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 (beispielsweise ein Keil), das sonst notwendig wäre, überflüssig. Folglich können die Herstellungskosten reduziert und die Herstellungsschritte vereinfacht werden.
Anschließend werden die Spulen 21 der jeweiligen Phasen an vorgeschriebenen Positionen verbunden durch Schweißen oder dergleichen, und der Stator 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist fertig gestellt.
2. Zweites Ausführungsbeispiel
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel des Ankers für eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 13 ist eine Draufsicht, die teilweise den Stator 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Der Statorkern 11 des Stators 2 ist ähnlich aufgebaut wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, ausgenommen der Aufbau der Spulen 21 des Stators 2, speziell ausgenommen der Aufbau der konkaven Bereiche 32 schmaler Breite der Spulen 21. Im Folgenden wird der Aufbau des Ankers für eine drehende Elektromaschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zu dem ersten Ausführungsbeispiel liegt, unter Bezugnahme auf die 13 bis 18, falls notwendig. Das, was im Folgenden nicht beschrieben wird, ist ähnlich aufgebaut wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Von den Figuren, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, entsprechen die 13, 14 und 18 jeweils den 3B, 6 und 11, auf die in gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen wurde.
2-1. Aufbau des radialen Leitungsbereichs
Wie in 13 gezeigt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, die lineare Leitung 31, die jede Spule 21 bildet, durch einen einzelnen (im Querschnitt) rechteckigen Draht gebildet, dessen Querschnittsform im Wesentlichen rechteckig ist, und derart gebildet, dass die Umfangsbreite der linearen Leitung 31 im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14 ist (siehe 3A). Die „Umfangsbreite der linearen Leitung” bezieht sich hier auf eine Breite W8 in der Umfangsrichtung C innerhalb jedes Schlitzes 12 (entlang der ersten Richtung D1 in den 16 und 17 gezeigt), im Querschnitt der linearen Leitung 31, geschnitten senkrecht zu dessen Erstreckungsrichtung. Die Breite W8 in der ersten Richtung der linearen Leitung 31 (im Folgenden einfach bezeichnet als „die erste Richtungsbreite W8”) ist gesetzt, um im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W3 jedes Schlitzinneren 14 zu sein, unter der Vorbedingung, dass die Spulen 21, die unter Verwendung der linearen Leitungen 31 gebildet werden, physikalisch in das Schlitzinnere 14 eingesetzt werden können. Entsprechend ist die erste Richtungsbreite W8 jeder linearen Leitung 31 gebildet, um größer zu sein als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12.
Dagegen ist, im Querschnitt jeder linearen Leitung 31, geschnitten senkrecht zu dessen Erstreckungsrichtung, eine Breite W9 der linearen Leitung 31 entlang einer Richtung, die die erste Richtung D1 innerhalb jedes Schlitzes 12 kreuzt (die zweite Richtung D2, wie in den 16 und 17 gezeigt, im Folgenden einfach als „die zweite Richtungsbreite W9 bezeichnet”) gebildet, um kleiner zu sein als die Umfangsbreite W1 (siehe 3A) jeder inneren Umfangsöffnung 13. Wie man in den 16 und 17 sehen kann, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Richtung D2 die Richtung senkrecht zu der ersten Richtung D1.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind die linearen Leitungen 31, die die radialen Leitungsbereiche 25 bilden, geformt, um sich von den Spulenseitenbereichen 22 in Längsrichtung L des Statorkerns 11 wegzuerstrecken, wie ebenfalls in 14 gezeigt, und um dann in der radialen Richtung R nach innen gekrümmt zu sein. Folglich haben die Bereiche, die sich in der radialen Richtung R des radialen Leitungsbereichs erstrecken, ausgenommen die Bereiche, wo die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite gebildet sind, jeweils eine Breite in Umfangsrichtung C, die gleich der ersten Richtungsbreite W8 der linearen Leitung 31 ist, und eine Breite in Längsrichtung L, die gleich der zweiten Richtungsbreite W9 der linearen Leitung 31 ist (siehe 17).
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite der radialen Leitungsbereiche 25 verdrallt geformte Bereiche 35, die gebildet werden, indem die Stellen, die jeweils den inneren Umfangsöffnungen 13 in den radialen Leitungsbereichen 25 entsprechen, relativ zu den anderen Bereichen der radialen Leitungsbereiche 25 derart verdrallt werden, dass die zweite Richtung D2 im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung C wird. Speziell, wie in 15 gezeigt, sind die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite gleich dem verdrallt geformten Bereich 35, der gebildet wird, indem die Stellenn, die jeweils den inneren Umfangsöffnungen 13 in den radialen Leitungsbereichen 25 entsprechen, jeweils um einen vorgeschriebenen Winkel verdrallt werden, jeweils verdreht in der Erstreckungsrichtung der linearen Leitungen 31, die die radialen Leitungsbereiche 25 bilden. Wie oben erwähnt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Richtung D2 senkrecht zu der ersten Richtung D1, und folglich ist der oben genannte vorbestimmte Winkel gleich 90°. Ferner beziehen sich „die Stellen, die jeweils den inneren Umfangsöffnungen 13 in den radialen Leitungsbereichen 25 entsprechen” auf die „Stellen in den radialen Leitungsbereichen 25, die den inneren Umfangsöffnungen 13 bezüglich der radialen Position entsprechen”. Durch das Bilden der konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als derartige verdrallt geformte Bereiche 35, wird die Umfangsbreite W7 jedes konkaven Bereichs 32 schmaler Breite (streng genommen der minimale Wert der Umfangsbreite jedes konkaven Bereichs schmaler Breite) gleich der zweiten Richtungsbreite W9 der linearen Leitung 31.
Wie oben erwähnt ist hier die zweite Richtungsbreite W9 der linearen Leitung 31 gebildet, um kleiner zu sein als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12. Folglich, wie in 13 gezeigt, gesehen in der Längsrichtung L, ist die äußere Form der konkaven Bereiche 32 schmaler Breite (verdrallt geformte Bereiche 35) gebildet, um konform zu sein zu der äußeren Form der Vorsprünge 16, die auf den Spitzen der Zähne 15 bereitgestellt sind, und die sich in der radialen Richtung R des Statorkerns 11 nach innen erstrecken. Mit anderen Worten, in Längsrichtung L gesehen überlappen sich die Vorsprünge 16 und die linearen Leitungen 31, die die radialen Leitungsbereiche 25 bilden, nicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der verdrallt geformte Bereich 35 derart geformt, dass der Bereich in dem verdrallt geformten Bereich 35 mit der kleinsten Umfangsbreite und die Umfangswand 16c der inneren Umfangsöffnung 13 sich in der radialen Richtung R überlappen. Entsprechend können die Spulen 21 in Längsrichtung L von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs 24 in die Schlitze 12 eingesetzt werden, während die radialen Leitungsbereiche 25 und die inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12 davor bewahrt werden, einander zu stören.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite derart geformt, dass die Stellen, die den inneren Umfangsöffnungen 13 in den radialen Leitungsbereichen 25 entsprechen, relativ zu den anderen Bereichen der radialen Leitungsbereiche 25 derart verdrallt sind, dass die zweite Richtung D2 im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung C wird. Folglich wird die Höhe des konkaven Bereichs 32 schmaler Breite in Längsrichtung (streng genommen der maximale Wert der Höhe des konkaven Bereichs 32 schmaler Breite in Längsrichtung) gleich der ersten Richtungsbreite W8 der linearen Leitung 31 (siehe 16). Andererseits wird die Höhe in Längsrichtung der Bereiche, die sich in der radialen Richtung R der radialen Leitungsbereiche 25 erstrecken, ausgenommen die Bereiche, wo die konkaven Bereiche schmaler Breite gebildet sind, gleich der zweiten Richtungsbreite W9 der linearen Leitung 31 (siehe 17). Mit anderen Worten, die Höhe in Längsrichtung der linearen Leitungen 31 in den konkaven Bereichen 32 schmaler Breite ist größer als die der linearen Leitungen 31 in anderen Bereichen der radialen Leitungsbereiche 25 benachbart zu den konkaven Bereichen 32 schmaler Breite. Wie in 14 gezeigt, haben aufgrund der Tatsache, dass die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite in Längsrichtung L nebeneinander angeordnet sind, die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite jeweilige Bereiche mit großer Höhe in Längsrichtung, die in Längsrichtung L aneinander angrenzen, wodurch sie einander abweisen. Als Ergebnis, wie man in den 14, 16 und 17 sieht, ist an den Stellen in den gekrümmten Spulenendbereichen 24, ausgenommen die verdrallt geformten Bereiche 35, ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, der Abstand D in Längsrichtung zwischen den linearen Leitungen 31, die in Längsrichtung L benachbart zueinander sind, breit ausgebildet, ohne Bereitstellung irgendeines speziellen Abstandshalters oder dergleichen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind darüber hinaus die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als die verdrallt geformten Bereiche 35 ausgebildet, so dass, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, über der gesamten radialen Richtung R jedes konkaven Bereichs 32 schmaler Breite der Querschnittsbereich des konkaven Bereichs 32 schmaler Breite senkrecht zu der Stromverlaufsrichtung der Spulen 21 im Wesentlichen gleich dem Querschnittsbereich der anderen Stellen ist, ausgenommen für den konkaven Bereich 32 schmaler Breite.
Um den Vorteil des Statorkerns 11, der ein Kern vom halboffenen Schlitztyp ist, voll zu nutzen, ist es erstrebenswert, die Umfangsbreite W1 jeder inneren Umfangsöffnung 13 geeignet zu minimieren bei der Bedingung, dass die inneren Umfangsöffnungen 13 und die linearen Leitungen 31 sich nicht stören. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine derartige Störung einfach verhindert werden, indem die linearen Leitungen 31 verwendet werden, deren Breite in der zweiten Richtung D2 kleiner ist als die Umfangsbreite W1 jeder inneren Umfangsöffnung 13.
2-2. Herstellungsverfahren des Stators
Ein Herstellungsverfahren des Stators 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel, unterscheidet sich jedoch durch einen „Verdrallungsschritt” anstelle des „Zusammendrückschritts”. Mit anderen Worten, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Bildungsschritt für den konkaven Bereich schmaler Breite von dem Verdrallungsschritt ausgeführt.
Der Verdrallungsschritt ist ein Schritt zum Verdrallen der Stellen, die jeweils den inneren Umfangsöffnungen 13 in den radialen Leitungsbereichen 25 entsprechen, relativ zu den anderen Bereichen der radialen Leitungsbereiche 25, so dass die zweite Richtung D2 im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung C wird. Die „Stellen, die jeweils den inneren Umfangsöffnungen 13 in den radialen Leitungsbereichen 25 entsprechen” betreffen hier die „Stellen in den radialen Leitungsbereichen 25, die den inneren Umfangsöffnungen 13 bezüglich der radialen Position entsprechen”. Durch den Verdrallungsschritt werden die verdrallt geformten Bereiche 35, die als konkave Bereiche 32 schmaler Breite dienen, gebildet. Da der Bildungsschritt für den konkaven Bereich 32 schmaler Breite von dem Verdrallungsschritt ausgeführt wird, ist es weder notwendig, die radialen Leitungsbereiche 25 lokal stark zu verformen, noch ist es notwendig, eine große Kraft lokal an die radialen Leitungsbereiche 25 anzulegen. Folglich kann verhindert werden, dass die Isolationsfilme (beispielsweise Emaille), die die linearen Leitungen 31 abdecken, aufgrund der Bildung der konkaven Bereiche 32 schmaler Breite beschädigt werden.
Es sei erwähnt, dass der Verdrallungsschritt durchgeführt werden kann, indem beispielsweise ein Verdrallungsmechanismus verwendet wird, der folgendes enthält: Einen Haltemechanismus, der Stellenn hält, die auf gegenüber liegenden Seiten in der Erstreckungsrichtung der linearen Leitung 31 benachbart zu der Stelle sind, wo der verdrallt geformte Bereich 35 zu bilden ist; und einen Drehmechanismus, der um den zentralen Bereich in der Erstreckungsrichtung der Stelle greift, wo der verdrallt geformte Bereich 35 zu bilden ist, und der die gegriffene Stelle um einen vorbeschriebenen Winkel (90° in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) in der Erstreckungsrichtung der linearen Leitung 31 dreht, wodurch der verdrallt geformte Bereich 35, wie in 15 gezeigt, gebildet werden kann. Es sei angemerkt, dass ähnlich wie bei dem Zusammendrückschritt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, ein derartiger Verdrallungsschritt für die lineare Leitung 31 durchgeführt werden kann, die jede der Spulen 21 der jeweiligen Phasen bildet, und die in dem Spulenvorformschritt vorgeformt wird. Alternativ kann er für die lineare Leitung 31 durchgeführt werden, bevor die lineare Leitung 31 dem Spulenvorformschritt unterworfen wird.
Der Einsetzschritt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 18 gezeigt, ein Schritt zum Einsetzen der Spulen 21 in die Schlitze 12 von der Seite des gekrümmten Spulenendbereichs 24 aus in Längsrichtung L in einem Zustand, bei dem die verdrallt geformten Bereiche 35, die in dem Verdrallungsschritt gebildet worden sind, an den inneren Umfangsöffnungen 13 ausgerichtet werden.
Andere Ausführungsbeispiele

(1) In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung gegeben worden für den beispielhaften Fall, bei dem die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als zusammengedrückt geformte Bereiche 33 gebildet sind, die durch Zusammendrücken der radialen Leitungsbereiche 25 in Umfangsrichtung C gebildet werden. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für den beispielhaften Fall gegeben worden, bei dem die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als verdrallt geformte Bereiche 35 ausgebildet sind. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, es ist lediglich notwendig, dass die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite jeweils derart geformt sind, dass ihre Breite W7 in Umfangsrichtung, also ihre Umfangsbreite W7, kleiner ist als die Breite W1 in Umfangsrichtung, also die Umfangsbreite W1, der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12. Beispielsweise ist die Bildung der konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als Rillenbereiche schmaler Breite durch einen Schneideprozess oder dergleichen in ähnlicher Weise eines von geeigneten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
(2) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für den beispielhaften Fall gegeben worden, bei dem die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als zusammengedrückt geformte Bereiche 33 gebildet sind, die gebildet werden, indem sie in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt und in Längsrichtung L erstreckt werden, derart, dass der Querschnittsbereich jedes zusammengedrückt geformten Bereichs 33 senkrecht zu der Stromverlaufsrichtung der Spulen 21 im Wesentlichen gleich dem Querschnittsbereich der anderen Stellen ist. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, die Bildung der konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als zusammengedrückt geformte Bereiche 33, die nur in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt sind und sich nicht in Längsrichtung L erstrecken, ist beispielsweise eines von geeigneten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. In dem Fall, bei dem der zusammengedrückt geformte Bereich 33 gebildet wird durch Zusammendrücken in Umfangsrichtung C und Erstrecken in Längsrichtung L ist die Bildung der konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als die zusammengedrückt geformten Bereiche 33 derart, dass der Querschnittsbereich jedes zusammengedrückt geformten Bereichs 33 senkrecht zu der Stromverlaufsrichtung der Spulen 21 verschieden ist von dem Querschnittsbereich der anderen Stellen, ebenfalls eines von geeigneten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
(3) In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung gegeben worden für den beispielhaften Fall, bei dem die lineare Leitung 31 durch einen einzelnen rechteckigen Draht gebildet ist, dessen Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ist, und derart gebildet ist, dass seine Breite in Umfangsrichtung W5, also seine Umfangsbreite W5, im Wesentlichen gleich der Breite W3 in Umfangsrichtung, also der Umfangsbreite W3, jedes Schlitzinneren 14 ist. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, es ist lediglich notwendig, dass die Umfangsbreite W5 der linearen Leitung 31 größer ist als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12, und folglich kann irgendeine Breite zwischen der Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 und der Umfangsbreite W3 des Schlitzinneren 14 gewählt werden. Ebenso ist die Querschnittsform der linearen Leitung 31 nicht speziell beschränkt, und verschiedene Formen können verwendet werden, folglich beispielsweise eine Kreisform oder eine Polygonalform. Wenn die Umfangsbreite W5 darüber hinaus größer gewählt wird als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13, kann eine Leitung als lineare Leitung 31 verwendet werden, die eine Anordnung von einer Mehrzahl von Leitungen ist, die zusammengenommen sind als ob sie eine einzelne Leitung wären. Beispielsweise kann eine verlitzte Leitung oder dergleichen verwendet werden, die durch Verlitzen einer Mehrzahl von Leitungen integriert gebildet wird.
(4) In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für den beispielhaften Fall gegeben worden, bei dem die lineare Leitung 31 durch einen einzelnen rechteckigen Draht gebildet ist, dessen Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ist, und derart gebildet ist, dass ihre Breite W8 in der ersten Richtung, also ihre erste Richtungsbreite W8, im Wesentlichen gleich der Breite W3 in Umfangsrichtung, also der Umfangsbreite W3, jedes Schlitzinneren 14 ist. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, es ist lediglich notwendig, dass die erste Richtungsbreite W8 der linearen Leitung 31 größer ist als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12, und folglich kann irgendeine Breite zwischen der Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 und der Umfangsbreite W3 des Schlitzinneren 14 gewählt werden. Die lineare Leitung 31 ist auch nicht auf diejenigen beschränkt, deren Querschnittsform rechteckig ist. Mit anderen Worten, wenn die Breite W8 in der ersten Richtung größer ist als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 des Schlitzes 12, und die Breite W9 in der zweiten Richtung, also die zweite Richtungsbreite W9, kleiner ist als die Umfangsbreite W1 der inneren Umfangsöffnung 13 des Schlitzes 12, kann eine lineare Leitung 31 mit verschiedenen Querschnittsformen, beispielsweise oval oder einer Polygonalform, verwendet werden. In diesem Fall kann sie derart aufgebaut sein, dass die zweite Richtung D2 nicht senkrecht zu der ersten Richtung D1 ist. Beispielsweise kann die zweite Richtung D2 geeignet ausgerichtet sein, so dass sie die erste Richtung D1 kreuzt und derart ausgerichtet sein, dass die Breite W9 in der zweiten Richtung minimiert wird. Darüber hinaus kann eine Leitung, die eine Anordnung von einer Mehrzahl von Leitungen ist, die zusammengefügt sind, so als ob sie eine einzelne Leitung darstellen, als lineare Leitung 31 verwendet werden. Beispielsweise kann eine verlitzte Leitung oder dergleichen verwendet werden, die durch Verlitzen einer Mehrzahl von Leitungen integriert gebildet wird.
(5) In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für den beispielhaften Fall gegeben worden, bei dem die linearen Leitungen 31 im Wesentlichen eine rechteckige Querschnittsform mit langen Seiten und kurzen Seiten haben, wobei die erste Richtung D1 die Richtung entlang der langen Seiten und die zweite Richtung D2 die Richtung entlang der kurzen Seiten ist, wodurch die zweite Richtung D2 senkrecht zu der ersten Richtung D1 ist. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, wenn die Vorsprünge 16, die an den Spitzen der Zähne 15 bereit gestellt sind, die sich nach innen in der radialen Richtung R des Statorkerns 11 erstreckend, und die linearen Leitungen 31, die die radialen Leitungsbereiche 25 bilden, derart gebildet werden können, dass sie sich nicht überlappen, in Längsrichtung L gesehen, kann die zweite Richtung D2, die als im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung C in den verdrallt geformten Bereichen 35 beschrieben wurde, nicht entlang der kurzen Seiten des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts ausgerichtet sein. Beispielsweise kann die zweite Richtung D2 die Richtung sein, die einen vorgeschriebenen Winkel bezüglich der ersten Richtung D1 aufweist, der ein anderer ist als 90° (beispielsweise 70 oder 80°). In diesem Fall sind die konkaven Bereiche 32 schmaler Breite als die verdrallt geformten Bereiche 35 gebildet, die gebildet werden durch Verdrallen der Stelle, die der inneren Umfangsöffnung 13 in jedem radialen Leitungsbereich 25 entspricht, um den vorgeschriebenen Winkel in Erstreckungsrichtung der linearen Leitungen 31, die die radialen Leitungsbereiche 25 bilden.
(6) In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für den beispielhaften Fall gegeben worden, bei dem der verdrallt geformte Bereich 35 derart gebildet ist, dass der Bereich des verdrallt geformten Bereichs 35, der die kleinste Breite in Umfangsrichtung aufweist, und die Umfangswand 16c der inneren Umfangsöffnung 13 sich in der radialen Richtung R überlappen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, wenn in Längsrichtung L gesehen jegliche Überlappung zwischen den Vorsprüngen 16, die an den Spitzen der Zähne 15 bereitgestellt sind, die sich in der radialen Richtung R des Statorkerns 11 nach innen erstrecken, und den linearen Leitungen 31, die die radialen Leitungsbereiche 25 bilden, verhindert werden kann, kann der verdrallt geformte Bereich 35 derart gebildet werden, dass jeder Bereich des verdrallt geformten Bereichs 35, der ein anderer ist als der Bereich mit der kleinsten Breite in Umfangsrichtung, also der kleinsten Umfangsbreite, und die Umfangswand 16c der inneren Umfangsöffnung 13 sich in der radialen Richtung R überlappen können.
(7) In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für den beispielhaften Fall gegeben worden, bei dem das Herstellungsverfahren des Stators 2 den „Verdrallungsschritt” anstelle des „Zusammendrückschritts” enthält, also nicht den „Zusammendrückschritt” enthält. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, ein geeignetes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann auch einen Fall umfassen, bei dem das Herstellungsverfahren des Stators 2 ferner zusätzlich zu dem Verdrallungsschritt einen Zusammendrückschritt enthält zum Zusammendrücken der gekrümmten Bereiche 34 in den Spulen 21 der jeweiligen Phasen in Umfangsrichtung C derart, dass sie geformt werden, um die Breite in Umfangsrichtung, also die Umfangsbreite, aufzuweisen, die im Wesentlichen gleich der ersten Richtungsbreite W8 der linearen Leitung 31 ist. Dieses Ausführungsbeispiel kann geeignet praktiziert werden, wenn eine Ausbauchung, die in der Umfangsrichtung C vorsteht, in jedem der gekrümmten Bereiche 34 ausgebildet ist, die die Spulenseitenbereiche 22 und die radialen Leitungsbereiche 25 in den gekrümmten Spulenendbereichen 24 verbinden.
(8) In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für beispielhafte Fälle gegeben worden, bei denen der Stator 2 ein Stator ist, der für die drehende Elektromaschine 1 verwendet wird, die von einem Dreiphasenwechselstrom angetrieben wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, eine geeignete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Fall umfassen, bei dem der Stator 2 für eine drehende Elektromaschine 1 verwendet wird, die von einem Einphasenwechselstrom angetrieben wird. Alternativ kann ein geeignetes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Fall umfassen, bei dem der Stator 2 verwendet wird für eine drehende Elektromaschine 1, die von einem Zweiphasenwechselstrom oder einem Vierphasenwechselstrom oder einem Wechselstrom mit noch mehr Phasen angetrieben wird.
(9) In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für beispielhafte Fälle gegeben worden, bei denen die drei Sätze von Spulen 21, die wie in 4 gezeigt gebildet sind, benachbart zueinander in der radialen Richtung R in dem gleichen Schlitz 12 derart angeordnet sind, dass sechs Spulenseitenbereiche 22 in jedem Schlitz 12 in einer Reihe in der radialen Richtung R ausgerichtet angeordnet sind. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, die Anzahl der Spulenseitenbereiche 22, die in jedem Schlitz 12 angeordnet sind als in einer Reihe in radialer Richtung R ausgerichtet, kann entsprechend geändert werden. Zusätzlich ist die Form der vorgeformten Spule 21, wie in 4 gezeigt, lediglich ein Beispiel, und folglich können verschiedene Formen verwendet werden.
(10) In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für beispielhafte Fälle gegeben worden, bei denen Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 zwischen jeweiligen linearen Leitungen 31, die die jeweiligen unterschiedlichen Phasenspulen 21 bilden, angeordnet sind und benachbart zueinander in der Längsrichtung L in den gekrümmten Spulenendbereichen 24 sind. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, ein geeignetes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann auch einen Fall umfassen, bei dem die Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41 in Abhängigkeit von den Bedingungen der Verwendung nicht vorgesehen sind. Wie im Vorangegangenen beschrieben ist der Abstand D in Längsrichtung in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel zwischen jedem der benachbarten linearen Leitungen 31 in der Längsrichtung L an den gekrümmten Spulenendbereichen 24 breit. Entsprechend, in Abhängigkeit von den Bedingungen, beispielsweise dem maximalen Wert des Stroms, der durch die Spulen 21 fließt, oder dem maximalen Wert der Spannung über den Spulen 21, wird es möglich, die elektrische Isolation zwischen den Spulen 21 der jeweiligen Phasen nur mit einem Isolationsfilm sicherzustellen, der die Oberfläche jeder linearen Leitung 31 bedeckt und ohne Zwischenanordnung der Phasen-zu-Phasen Isolationsblätter 41.
(11) In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für beispielhafte Fälle gegeben worden, bei denen jeder der Vorsprünge 16 die Umfangswand 16c und die radial äußere Wand 16r aufweist, und dessen Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, als Vorsprünge 16 können solche verwendet werden, die verschiedene Formen haben. Beispielsweise kann ein geeignetes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Fall umfassen, bei dem jeder Vorsprung 16 keine Umfangswand 16c aufweist und dessen Querschnitt im Wesentlichen dreieckig ist, so dass die Umfangsbreite, also die Breite in Umfangsrichtung, zwischen zwei Vorsprüngen 16 entsprechend benachbarter Zähne 15, die vorstehen, um in der Umfangsrichtung C zueinander zu weisen, von jeder inneren Umfangsöffnung 13 in Richtung äußere Seite in radialer Richtung R größer wird.
(12) In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für beispielhafte Fälle gegeben worden, bei denen die gegenüber liegenden Enden 42e von jedem der schlitzinternen Isolationsblätter 42 abwechselnd gefaltet sind und auf den radialen äußeren Wänden 16r der Vorsprünge 16 festgeklemmt sind, wodurch die innere Umfangsöffnung 13 jedes Schlitzes 12 abgedeckt wird, und wodurch verhindert wird, dass die Spulenseitenbereiche 22, die die Spulen 21 bilden, nach innen in radialer Richtung R herausrutschen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, ein geeignetes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann einen Fall umfassen, bei dem ein separates Verschließbauteil, beispielsweise ein Keil, derart bereitgestellt ist, dass jede innere Umfangsöffnung 13 des Schlitzes 12 verschlossen wird, mit oder ohne den gegenüber liegenden Enden 42e jedes schlitzinternen Isolationsblatts 42, die auf die radialen Wände 16r der Vorsprünge 16 festgeklemmt sind.
(13) In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für den beispielhaften Fall gegeben worden, bei dem in dem Zusammendrückschritt gleichzeitig mit dem Zusammendrücken in der Umfangsrichtung C der Position in den radialen Leitungsbereichen 25, die den inneren Umfangsöffnungen 13 entsprechen, in radialer Richtung R, die gekrümmten Bereiche 34 ebenfalls in der Umfangsrichtung C zusammengedrückt werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, ein geeignetes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls das separate Durchführen des Schritts des Zusammendrückens in der Umfangsrichtung C der gekrümmten Bereiche 34 in den Spulen 21 der jeweiligen Phasen, so dass die gekrümmten Bereiche 34 jeweils geformt werden, um eine Umfangsbreite zu haben, die im Wesentlichen gleich der Umfangsbreite W5 der linearen Leitung 31 ist, und der Schritt des Zusammendrückens in der Umfangsrichtung C der Positionen in den radialen Leitungsbereichen 25, die den inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12 des Statorkerns 11 entsprechen in der radialen Richtung R, so dass die Umfangsbreite W7 jedes zusammengedrückten Bereichs kleiner wird als die Umfangsbreite W1 jeder inneren Umfangsöffnung 13. Der zuletzt genannte Schritt kann geeignet durchgeführt werden für die lineare Leitung 31, bevor die lineare Leitung 31 dem Spulenvorformschritt unterworfen wird.
(14) In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für beispielhafte Fälle gegeben worden, bei denen in dem Einsetzschritt die Spulen 21 in die Schlitze 12 in einem Zustand eingesetzt werden, bei dem die schlitzinternen Isolationsblätter 42, die in den Schlitzen 12 angeordnet sind, jeweils offen sind und sich in der radialen Richtung R bezüglich der inneren Umfangsöffnungen 13 der Schlitze 12 nach innen erstrecken. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, ein geeignetes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist auch das Einsetzen der Spulen 21 in die Schlitze 12 in einem Zustand, bei dem beispielsweise die schlitzinternen Isolationsblätter 42 um die Spulenseitenbereiche 22 im Voraus gewickelt werden.
(15) In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für beispielhafte Fälle gegeben worden, bei denen der Anker für eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung für den Stator 2 angewendet wird, der als ein Stator für die drehende Elektromaschine 1 dient, so dass die drehende Elektromaschine 1 eine drehende Elektromaschine 1 vom Innenrotortyp ist, die den Stator 2 als Anker enthält. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, geeignete Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen auch die Verwendung eines Ankers für eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Rotor der drehenden Elektromaschine 1, so dass die drehende Elektromaschine 1 eine drehende Elektromaschine vom Außenrotortyp ist, die den Rotor als den Anker enthält.

Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann geeignet für einen Anker für eine drehende Elektromaschine verwendet werden, der einen zylindrischen Kern mit einer Mehrzahl von sich länglich erstreckenden Schlitzen, die umfangsmäßig verteilt angeordnet sind, und Spulen, die um die Schlitze gewickelt sind, enthält.
Bezugszeichenliste

1: Drehende Elektromaschine
2: Stator (Anker)
11: Statorkern (Kern)
12: Schlitz
13: Innere Umfangsöffnung
14: Schlitzinneres
15: Zahn
16: Vorsprung
16c: Umfangswand
21: Spule
22: Spulenseitenbereiche
23: Spulenendbereiche
24: Gekrümmte Spulenendbereiche
25: Radialer Leitungsbereich
26: Umfangsleitungsbereich
31: Lineare Leitung
32: Konkaver Bereich schmaler Breite
33: Zusammengedrückt geformter Bereich
34: Gekrümmter Bereich
35: Verdrallt geformter Bereich
41: Phasen-zu-Phasen Isolationsblatt
42: Schlitzinternes Isolationsblatt
L: Längsrichtung
R: Radiale Richtung
C: Umfangsrichtung
D1: Erste Richtung
D2: Zweite Richtung

Zusammenfassung
Ein Anker für eine drehende Elektromaschine, der den Füllfaktor der Spulen verbessern und den Wirbelstromverlust reduzieren kann, wird geschaffen. Der Anker 2 für eine drehende Elektromaschine enthält einen zylindrischen Kern 11 mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden Schlitzen 12, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, und Spulen, die um die Schlitze 12 gewickelt sind. Jeder der Schlitze 12 ist derart gebildet, dass seine innere Umfangsöffnung kleiner ist in einer Umfangsbreite als ein Schlitzinneres, und lineare Leitungen, die die Spulen bilden, sind jeweils gebildet, um in der Umfangsbreite größer zu sein als die innere Umfangsöffnung. Die Spulen 21 enthalten Spulenendbereiche 23 und diejenigen Spulenendbereiche 23, die sich auf einer Längsseite befinden, sind gekrümmte Spulenendbereiche 42, die als radial nach innen gekrümmt gebildet sind und radiale Leitungsbereiche 25 enthalten. Die radialen Leitungsbereiche 25 sind jeweils mit einem konkaven Bereich 32 schmaler Breite versehen, der relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs 25 ausgespart ist, an einer radialen Position in dem radialen Leitungsbereich 25, die einer der inneren Umfangsöffnungen entspricht, um in der Umfangsbreite kleiner zu sein als die innere Umfangsöffnung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-167567 A [0006]
JP 3798968 [0006]

Claims

Anker für eine drehende Elektromaschine, mit: einem zylindrischen Kern, der eine Mehrzahl von in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen aufweist, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind; und Spulen, die um die Schlitze gewickelt sind, wobei jeder der Schlitze derart geformt ist, dass seine innere Umfangsöffnung, die radial nach innen offen ist, in einer Breite in Umfangsrichtung kleiner ist als ein Schlitzinneres, das auf einer radialen äußeren Seite der inneren Umfangsöffnung positioniert ist, und lineare Leitungen, die die Spulen bilden, in der Breite in Umfangsrichtung größer ausgebildet sind, als die innere Umfangsöffnung, die Spulen Spulenendbereiche enthalten, die Spulenseitenbereiche verbinden, die in unterschiedlichen Schlitzen an gegenüber liegenden Längsenden des Kerns angeordnet sind, und die Spulenendbereiche, die sich auf einer Längsseite der Schlitze befinden, gekrümmte Spulenendbereiche sind, die radial nach innen gekrümmt ausgebildet sind, die gekrümmten Spulenendbereiche jeweils radiale Leitungsbereiche enthalten, die sich von den Spulenseitenbereichen radial erstrecken, und einen Umfangsleitungsbereich, der ein Paar der radialen Leitungsbereiche auf der radial inneren Seite der inneren Umfangsöffnungen verbindet, und die radialen Leitungsbereiche jeweils mit einem konkaven Bereich schmaler Breite bereitgestellt sind, der relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs ausgespart ist, an einer radialen Position in dem radialen Leitungsbereich, die einer der inneren Umfangsöffnungen entspricht, um in der Umfangsbreite kleiner zu sein als die innere Umfangsöffnung.
Anker für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 1, bei dem die konkaven Bereiche schmaler Breite jeweils ein zusammengedrückt geformter Bereich sind, der mit dem radialen Leitungsbereich gebildet ist, der in Umfangsrichtung zusammengedrückt und in Längsrichtung erstreckt ist.
Anker für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 1, bei dem in einem Querschnitt jeder linearen Leitung, geschnitten senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der linearen Leitung, eine Richtung entlang der Umfangsrichtung innerhalb jedes Schlitzes eine erste Richtung ist und eine Richtung senkrecht zu der ersten Richtung eine zweite Richtung ist, die linearen Leitungen jeweils derart geformt sind, dass eine Breite in der zweiten Richtung kleiner ist als die Breite in der Umfangsrichtung jeder inneren Umfangsöffnung, und jeder der konkaven Bereiche schmaler Breite ein verdrallt geformter Bereich ist, der mit dem radialen Leitungsbereich gebildet ist, der eine Stelle aufweist, die einer der inneren Umfangsöffnungen entspricht, die relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs verdrallt ist, so dass die zweite Richtung im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung wird.
Anker für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei in den Spulen eine Mehrzahl von derartigen linearen Leitungen, die die Spulenseitenbereiche bilden, radial in jedem Schlitz nebeneinander angeordnet sind, und die linearen Leitungen, die die gekrümmten Spulenendbereiche bilden, in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, und die konkaven Bereiche schmaler Breite in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Anker für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 4, wobei die Spulen von einer Mehrzahl von Phasen sind, die voneinander verschieden sind, und in den Spulen der jeweiligen Phasen die linearen Leitungen der jeweiligen verschiedenen Phasen, die die Umfangsleitungsbereiche bilden, in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Anker für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 5, wobei ein Phasen-zu-Phasen Isolationsblatt zwischen jeweiligen linearen Leitungen der verschiedenen Phasen angeordnet ist, auf einer radial inneren Seite der zusammengedrückt geformten Bereiche in den gekrümmten Spulenendbereichen.
Anker für eine drehende Elektromaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kern Vorsprünge an einer Spitze eines radial nach innen wegstehenden Zahns enthält, der zwischen den Schlitzen, die benachbart zueinander sind, positioniert ist, wobei die Vorsprünge entgegengesetzt in der Umfangsrichtung wegstehen, um entgegengesetzte Umfangswände der inneren Umfangsöffnungen zu bilden, das schlitzinterne Isolationsblatt zwischen jedem Schlitz und den Spulenseitenbereichen darin angeordnet ist, um um die Spulenseitenbereiche gewickelt zu sein und die innere Umfangsöffnung abzudecken, und gegenüber liegende Enden in einer Wickelrichtung des schlitzinternen Isolationsblatts auf den Vorsprüngen festgeklemmt sind.
Herstellungsverfahren eines Ankers für eine drehende Elektromaschine, mit einem zylindrischen Kern, der eine Mehrzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden Schlitzen vom halboffenen Typ aufweist, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, und mit Spulen, die um die Schlitze gewickelt sind, wobei die linearen Leitungen, die die Spulen bilden, jeweils gebildet sind, um in einer Breite in Umfangsrichtung größer zu sein als eine innere Umfangsöffnung von jedem der Schlitze, der radial nach innen offen ist, und die Spulen gekrümmte Spulenendbereiche enthalten, die jeweils die Spulenseitenbereiche, die in unterschiedlichen Schlitzen an einem Längsende des Kerns angeordnet sind, verbinden und jeweils als radial nach innen gekrümmt ausgebildet sind, wobei das Verfahren aufweist: Bilden, an einer radialen Position, die einer der inneren Umfangsöffnungen in einem radialen Leitungsbereich entspricht, der sich von jedem der Spulenseitenbereiche in den gekrümmten Endbereichen radial erstreckt, eines konkaven Bereichs schmaler Breite, der relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs ausgespart ist, derart, dass der konkave Bereich schmaler Breite in der Breite in Umfangsrichtung kleiner wird als die innere Umfangsöffnung; und Einsetzen der Spulen von einer Seite des gekrümmten Spulenendbereichs aus in die Schlitze in Längsrichtung, in einem Zustand, bei dem der konkave Bereich schmaler Breite, der gebildet wird durch das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite, an einer Position der inneren Umfangsöffnung ausgerichtet wird.
Herstellungsverfahren eines Ankers für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 8, wobei das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite ein umfangsmäßiges Zusammendrücken einer Stelle in dem radialen Leitungsbereich ist, die der inneren Umfangsöffnung entspricht.
Herstellungsverfahren eines Ankers für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 8, wobei in einem Querschnitt jeder linearen Leitung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der linearen Leitung, eine Richtung entlang einer Umfangsrichtung innerhalb jedes Schlitzes eine erste Richtung ist, und eine Richtung senkrecht zu der ersten Richtung eine zweite Richtung ist, die linearen Leitungen derart jeweils geformt sind, dass eine zweite Richtungsbreite kleiner ist als die Breite in Umfangsrichtung der inneren Umfangsöffnung, und das Bilden des konkaven Bereichs schmaler Breite ein Verdrallen einer Stelle ist, die der inneren Umfangsöffnung in dem radialen Leitungsbereich entspricht, relativ zu den anderen Bereichen des radialen Leitungsbereichs, so dass die zweite Richtung im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung wird.
Herstellungsverfahren eines Ankers für eine drehende Elektromaschine nach Anspruch 9, wobei indem Zusammendrückschritt gleichzeitig mit der Bildung des konkaven Bereichs schmaler Breite ein gekrümmter Bereich des radialen Leitungsbereichs, der die Spulen bildet, ferner umfangsmäßig zusammengedrückt wird.
Herstellungsverfahren eines Ankers für eine drehende Elektromaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Kern Vorsprünge an einer Spitze eines radial nach innen wegstehenden Zahns enthält, der zwischen den Schlitzen, die benachbart zueinander sind, positioniert ist, wobei die Vorsprünge in Umfangsrichtung entgegengesetzt wegstehen, um entgegengesetzte Umfangswände der inneren Umfangsöffnungen zu bilden, und in dem Einsetzschritt die Spulen in die Schlitze in einem Zustand eingesetzt werden, bei dem ein schlitzinternes Isolationsblatt, das in jedem der Schlitze angeordnet ist, offen ist, während es sich radial nach innen bezüglich der inneren Umfangsöffnung erstreckt, wobei das Verfahren ferner enthält: Festklemmen der Enden des schlitzinternen Isolationsblatts, das sich radial nach innen erstreckt, auf den Vorsprüngen, nach dem Einsetzen.