DE102010016197A1

DE102010016197A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Formen der elektrischen Leiter einer Statorspule einer sich drehenden Elektromaschine

Info

Publication number: DE102010016197A1
Application number: DE102010016197A
Authority: DE
Inventors: Akito Kariya Akimoto; Aki Kariya Itakura; Katsuhiko Kariya Kanoh; Kazuhiro Kariya Nobata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-04-21
Also published as: JP4743329B2; JP2010259314A; CN101860144B; US8256094B2; US20100242277A1; CN101860144A

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Formen der elektrischen Leiter für eine Statorspule einer drehenden Elektromaschine vorgesehen. Der elektrische Leiter enthält eine Mehrzahl von geraden Abschnitten und eine Mehrzahl von gebogenen Abschnitten (Biegeabschnitte). Jeder der Biegeabschnitte enthält einen spezifischen Teil, wobei alle spezifischen Teile der Biegeabschnitte identisch zueinander sind. Die Vorrichtung enthält einen Klemmmechanismus, erste und zweite Halter und einen Formgebungsmechanismus. Der Klemmmechanismus klemmt den spezifischen Teil von einem der Biegeabschnitte der elektrischen Leitung in eine Breitenrichtung davon ein. Die ersten und zweiten Halter halten jeweils zwei unterschiedliche Sektionen des spezifischen Teils in eine Dickenrichtung davon. Der Formmechanismus bewegt einen der ersten und zweiten Halter relativ zum anderen in Dickenrichtung des spezifischen Teils, und somit wird der spezifische Teil geformt, um einen gekröpften Abschnitt darin auszubilden.

Description

Querverweis zu ähnlichen Anmeldungen
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2009-86324 , die am 31. März 2009 eingereicht wurde, und Nr. 2010-35559 , die am 22. Februar 2010 eingereicht wurde, deren Inhalte vollinhaltlich Bezug genommen wird in dieser Anmeldung.
Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft generell Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen drehender Elektromaschinen, welche beispielsweise in Kraftfahrzeugen als Elektromotoren und Generatoren verwendet werden.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen eines Drahtstücks bzw. eines elektrischen Leiters für eine Statorspule einer drehenden Elektromaschine, um Spulenenden der Statorspule in einer gewünschten Form auszubilden. Nach stehend bezeichnen die Spulenenden die axialen Endabschnitte der Statorspule, welche außerhalb der Nuten eines Statorkerns der drehenden Elektromaschine angeordnet sind.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Um das Drehmoment bezogen auf die Leistungsdichte einer drehenden Elektromaschine zu erhöhen, ist generell es notwendig, den Füllfaktor von elektrischen Leitungen bzw. Leitern, welche eine Statorspule der Maschine bilden, zu verbessern, beispielsweise durch Einsatz von Drahtleitungsstücken mit rechteckigen Querschnitt als elektrische Leitungen. Außerdem ist es notwendig, die Spulenenden der Statorspule, welche fast keinen Beitrag zu der Erzeugung des Drehmoments durch die drehende Elektromaschine leisten, zu minimieren. Ferner können die Spulenenden der Statorspule, beispielsweise durch Bereitstellung gekröpfter Abschnitte in den Spulenenden, minimiert werden.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2003-264964 offenbart ein Verfahren zum Ausbilden gekröpfter Abschnitte in den Spulenenden einer Statorspule einer drehenden Elektromaschine. Gemäß dem Verfahren wird zuerst eine elektrische Drahtleitung mit einem rechteckigen Querschnitt, unter Einsatz eines ersten Paares von formgebenden Stempel und Matrize, auf bzw. in einer ersten Ebene geformt, um einen zweidimensionalen gekröpften Abschnitt in der elektrischen Drahtleitung auszubilden. Anschließend wird die elektrische Drahtleitung unter Einsatz eines zweiten Paares von Stempel und Matrize auf einer zweiten Ebene, welche senkrecht zu der ersten Ebene ist, zum Ausbilden eines dreidimensionalen gebogenen Abschnitt (im folgenden auch Biegeabschnitt) in dem elektrischen Drahtleiter weiter geformt. Der Biegeabschnitt ist außerhalb der Nuten der Statorspule der drehenden Elektromaschine angeordnet und bildet somit einen Teil der Spulenenden der Statorspule. Der gebogene Abschnitt weist eine im Wesentlichen dreieckige Form auf und enthält dessen gekröpften Abschnitt auf dem Scheitel. Während der Biegeabschnitt durch das zweite Stempelpaar gehalten wird, wird als Nächstes das elektrische Drahtleiterstück bzw. der elektrische Leiter unter Einsatz einer Biegematrize an beiden Enden des Biegeabschnitts gebogen, wobei ein Paar von geraden Abschnitten des elektrischen Leiters ausgebildet wird. Die geraden Abschnitte sind durch die gebogenen Abschnitte bzw. die Biegeabschnitte verbunden und sind jeweils in zwei Nuten des Statorkerns aufgenommen. Darüber hinaus definiert der Abstand zwischen den geraden Abschnitten des elektrischen Leiters eine Spulenweite bzw. -teilung der Statorspule.
Mit dem oben stehenden Verfahren darf die Statorspule jedoch nur eine Spulenweite bzw. -teilung aufweisen, die durch die Form und Größe der Biegematrize bestimmt ist.
Andererseits kann eine Statorspule einer drehenden Elektromaschine durch ein erstes Stapeln von einer Mehrzahl von elektrischen Drahtleitern ausgebildet sein, um eine flachbandförmige elektrische Leitungsanordnung auszubilden und anschließend wird die elektrische Leitungsanordnung durch eine vorbestimmte Windungsanzahl in eine hohle zylindrische Form gerollt. Bei einer derartigen Statorspule nimmt der Radius von jeder der elektrischen Leitungen bzw. Leiter von der innersten Windung zu der äußersten Windung der Statorspule allmählich zu. Dementsprechend ist es für die Statorspule erforderlich, eine Mehrzahl von Spulenweiten bzw. -teilungen zu haben, die von der innersten Windung zu der äußersten Windung der Statorspule zunehmen.
Wenn das Verfahren, welches in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsschrift Nr. 2003-264964 zum Formen der elektrischen Leiter, die die Statorspule ausbilden, welche eine Mehrzahl von Spulenweite bzw. -teilungen aufweist, angewandt wird, ist es daher die Verwendung einer Mehrzahl von Biegematrizen, die verschiedene Formen und Größen aufweisen, notwendig. Dadurch werden aber die Herstellungskosten der Statorspule erhöht. Darüber hinaus ist es während des Formgebungsprozesses von jeder der elektrischen Leitungstücke notwendig, die Biegematrizen mehrmals auszutauschen, wodurch die Zeit, welche für die Herstellung der Statorspule erforderlich ist, zunimmt.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters bzw. einer elektrischen Leitung für eine Statorspule einer drehende Elektromaschine vorgesehen. Der elektrische Leiter weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und enthält eine Mehrzahl von geraden Abschnitten und eine Mehrzahl von gebogenen Abschnitten bzw. Biegeabschnitten. Die geraden Abschnitte erstrecken sich gerade parallel zueinander und sind in vorbestimmten Abständen voneinander beabstandet. Jeder der geraden Abschnitte ist in eine einer Mehrzahl von Nuten der Statorspule der drehenden Elektromaschine aufnehmbar. Jeder der gebogenen Abscchnitte bzw. Biegeabschnitte verbindet ein angrenzendes Paar der geraden Abschnitte und ist außerhalb der Nuten des Statorkerns anzuordnen. Jeder der Biegeabschnitte enthält einen speziellen bzw. spezifischen Teil, wobei alle spezifischen Teile der Biegeabschnitte identisch zueinander sind, ungeachtet der Abstände zwischen den geraden Abschnitten. Die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters bzw. einer elektrischen Leitung enthält einen Klemmmechanismus, einen ersten und zweiten Halter und einen Formungsmechanismus. Der Klemmmechanismus klemmt den spezifischen Teil eines der Biegeabschnitte des elektrischen Leiters in Breitenrichtung des spezifischen Teils ein. Die ersten bzw. zweiten Halter halten jeweils zwei verschiedene Abschnitte des spezifischen Teils in Breitenrichtung des spezifischen Teils. Der Formgebungsmechanismus bewegt einen der ersten und zweiten Halter relativ zum Anderen in Dickenrichtung des spezifischen Teils, damit wird der spezifische Teil geformt, um einen gekröpften Abschnitt in dem spezifischen Bereich auszubilden.
Mit der oben stehenden Konfiguration kann die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters den elektrischen Leiter formen, um den gekröpften Abschnitt in jedem der spezifischen Teile der Biegeabschnitte auszubilden. Ferner sind alle spezifischen Bereiche der Biegeabschnitte des elektrischen Leiters identisch zueinander, ungeachtet der Abstände zwischen den geraden Abschnitten des elektrischen Leiters (das bedeutet, unabhängig von den Spulenweite bzw. -teilungen, welche durch die elektrischen Leitung definiert sind). Daher ist es möglich, den gekröpften Abschnitt in jedem der spezifischen Teile mit den selben Komponenten auszubilden, sprich ohne den Austausch von jeglichen Komponenten in der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters. Folglich ist es möglich, die Herstellungskosten und die Herstellungszeit der Statorspule, welche eine Mehrzahl von Spulenweite bzw. -teilungen aufweist, zu senken. Darüber hinaus ist es möglich, mit dem Klemmmechanismus, der den spezifischen Teil in Breitenrichtung einklemmt, die Isolierschicht zu verhindern, welche den spezifischen Teil, während der Ausbildung des gekröpften Abschnitts in dem spezifischen Teil, von der Ausbuchung in Breitenrichtung abdeckt.
In weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann jeder der gebogenen Abschnitte bzw. der Biegeabschnitte des elektrischen Leiters bevorzugt gestuft sein, um in dessen Mitte ein Scheitelteil aufzuweisen. Für jeden der Biegeabschnitte kann der spezifische Teil bevorzugt der Scheitelteil des Biegeabschnitts sein. In diesem Fall ist es möglich, ohne die Form der elektrischen Leiter komplizierter zu gestalten, die identischen spezifischen Teile in den Biegeabschnitten der elektrischen Leiter zu sichern, während es andererseits ermöglicht wird, dass die Abstände zwischen den geraden Abschnitten des elektrischen Leiters unterschiedlich sind.
Der Klemmmechanismus kann vorzugsweise eine Mehrzahl von Kontaktoberflächen zum Herstellen des Kontaktes mit dem spezifischen Teil haben. Jede der Kontaktoberflächen kann bevorzugt derart geformt sein, dass sie an eine der Seitenflächen des spezifischen Teils passt. In diesem Fall kann der Kontaktoberflächenbereich zwischen dem Klemmmechanismus und dem spezifischen Teil des Biegeabschnitts der elektrischen Leitung maximiert werden. Daher kann der Klemmmechanismus den spezifischen Teil in dessen Breitenrichtung festklemmen und somit wird die Bildungsgenauigkeit des gekröpften Abschnitts in dem spezifischen Teil sichergestellt.
Der Formgebungsmechanismus kann vorzugsweise mindestens ein elastisches Element enthalten, das einen der ersten und zweiten Halter in Dickenrichtung des spezifischen Teils drückt. In diesem Fall kann der eine der ersten und zweiten Halter, der durch das elastische Element angedrückt wird, den spezifischen Teil in Dickenrichtung mit einer konstanten Druckkraft halten und somit wird die Bildungsgenauigkeit des gekröpften Abschnitts in dem spezifischen Teil sichergestellt.
Der Klemmmechanismus kann vorzugsweise erste, zweite und dritte Klemmelemente enthalten. Die ersten und zweiten Klemmelemente können den spezifischen Teil von einer Seite des spezifischen Teils in Breitenrichtung drücken, während das dritte Klemmelement den spezifischen Teil von der anderen Seite drückt. Das erste und zweite Klemmelement kann vorzugsweise integral jeweils mit dem ersten und zweiten Halter ausgebildet werden. Folglich kann mit der integralen Bildung die Anzahl der Teile und damit die Herstellungskosten der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters reduziert werden.
Die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters kann vorzugsweise ferner einen dritten Halter enthalten, der während der Formgebung des spezifischen Teils beide geraden Abschnitte des elektrischen Leiters benachbart zu dem spezifischen Teil derart hält, dass der Abstand zwischen den geraden Abschnitten während der Formgebung unverändert bleibt. Mit dem dritten Halter ist es folglich möglich, beide geraden Abschnitte während der Formgebung des spezifischen Teils derart festzuhalten, dass der Abstand zwischen den geraden Abschnitten während der Formgebung unverändert bleibt. Folglich ist es möglich, die Spulenabstände der Statorspule genau zu definieren; wodurch wird es wiederum möglich ist, dass alle der geraden Abschnitte des elektrischen Leiters in die jeweiligen Nuten der Statorspule reibungslos bzw. leicht angeordnet zu werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Formen eines elektrischen Leiters bzw. einer elektrischen Leitung für eine Statorspule einer drehenden Elektromaschine vorgesehen. Der elektrische Leiter bzw. die elektrische Leitung weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und enthält eine Mehrzahl von geraden Abschnitten und eine Mehrzahl von gebogenen Abschnitte bzw. Biegeabschnitten. Die geraden Abschnitte verlaufen gerade parallel zueinander und sind in vorbestimmten Abschnitten angeordnet. Jeder der geraden Abschnitte ist in eine einer Mehrzahl von Nuten einer Statorspule der drehenden Elektromaschine aufnehmbar. Jeder der Biegeabschnitte verbindet ein benachbartes Paar der geraden Abschnitte und ist außerhalb der Nuten der Statorspule angeordnet. Jeder der Biegeabschnitte enthält einen spezifischen Teil, und alle spezifischen Teile der Biegeabschnitte sind identisch zueinander, ungeachtet der Abstände zwischen den geraden Abschnitten. Das Verfahren enthält einen Klemmschritt, einen Halteschritt und einen Formungsschritt. Bei dem Klemmschritt wird der spezifische Teil von einem der Biegeabschnitte des elektrischen Leiters in Breitenrichtung des spezifischen Teils eingeklemmt. Bei dem Halteschritt werden zwei verschiedene Sektionen bzw. Bereiche des spezifischen Teils jeweils mittels ersten und zweiten Halter in Dickenrichtung des spezifischen Teils gehalten. Bei dem Formungsschritt wird einer der ersten und zweiten Halter relativ zum Anderen in Dickenrichtung des spezifischen Teils bewegt und somit wird der spezifische Teil geformt, um einen gekröpften Abschnitt in dem spezifischen Teil auszubilden.
Mit dem oben stehenden Verfahren ist es möglich, den elektrischen Leiter bzw. die elektrische Leitung so zu formen, daß er bzw. sie den gekröpften Abschnitt in jedem der spezifischen Teile der Biegeabschnitte ausbildet. Ferner sind alle spezifischen Teile der Biegeabschnitte des elektrischen Leiters identisch zueinander, ungeachtet der Abschnitte zwischen den geraden Abschnitten des elektrischen Leiters (das bedeutet, unabhängig von den Spulenweiten, die durch die elektrische Leitung definiert werden). Daher ist es möglich, den gekröpften Abschnitt in jedem der spezifischen Teile mit den gleichen Komponente auszubilden, das bedeutet, daß die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters gemäß der vorliegenden Erfindung zum Formen eines elektrischen Leiters W verwendet werden kann, ohne daß dabei Komponenten austauschen zu müssen. Mit dem oben stehenden Verfahren ist es folglich möglich, die Herstellungskosten und die Herstellungszeit der Statorspule, welche eine Mehrzahl von Spulenteilungen bzw. -weiten aufweist, zu reduzieren. Darüber hinaus ist es mit dem Klemmschritt möglich, die Isolierschicht, die den spezifischen Teil von der Aufbauchung in Breitenrichtung abdeckt, zu verhindern, während der Bildung des gekröpften Abschnittes in dem spezifischen Teil.
In weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren vorzugsweise weiter einen Freigabeschritt enthalten, bei dem der zweite Halter den spezifischen Teil zuerst freigibt und anschließend der erste Halter den spezifischen Teil freigibt. In diesem Fall ist es möglich, den spezifischen Teil für eine Weile mittels des ersten Halters zu halten, nachdem der zweite Halter den spezifischen Teil freigibt. Folglich ist es möglich, den gerade ausgebildeten gekröpften Abschnitt in dem spezifischen Teil zuverlässig zu halten.
Ferner kann der erste Halter vorzugsweise erste und zweite Halteelemente enthalten, welche jeweils auf gegenüber liegenden Seiten des spezifischen Teils in Dickenrichtung des spezifischen Teils angeordnet sind. Das erste Halteelement kann vorzugsweise mittels einer elastischen Kraft auf den spezifischen Teil gedrückt werden. Bei dem Freigabeschritt kann der spezifische Teil vorzugsweise durch den gehaltenen Zustand des ersten Halters freigegeben werden, indem zuerst die elastische Kraft von dem ersten Halteelement entfernt wird und anschließend das erste Halteelement von dem spezifischen Teil entfernt wird. In diesem Fall kann der spezifische Teil allmählich von dem haltenden ersten Halter freigegeben werden und somit wird die Form des gerade ausgebildeten gekröpften Abschnitts zuverlässiger gehalten.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten Beschreibung, welche nach stehend angegeben wird, und der begleitenden Figuren einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vollständig verstanden, wobei diese nicht die Erfindung auf die spezifische Ausführungsform beschränken sollte, sondern nur für den Zweck der Erklärung und des Verständnisses dient.
In den begleitenden Figuren zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2A eine Frontansicht der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters;
2B eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters;
3A eine Draufsicht, welche die strukturelle Beziehung zwischen dem Klemmmechanismus und den ersten und zweiten Paaren von Halteelementen der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters darstellt;
3B eine perspektivische Ansicht, welche die strukturelle Beziehung zwischen dem Klemmmechanismus und den ersten und zweiten Paaren von Halteelementen der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters darstellt;
4A eine Seitenansicht von einer Sektion eines elektrischen Leiters, bevor mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters geformt wird;
4B eine Draufsicht der Sektion des elektrischen Leiters;
4C eine Draufsicht eines Teils eines elektrischen Leitters, bevor er mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters geformt wird;
5A eine Draufsicht, welche den Zustand eines spezifischen Teils der Sektion des elektrischen Leiters darstellt, der mittels dem Klemmmechanismus in Breitenrichtung des spezifischen Teils geklemmt wird, wobei die Sektion des elektrischen Leiters eine erste Spulenweite bzw. -teilung P1 definiert;
5B eine Draufsicht, welche den Zustand des spezifischen Teils darstellt, der mittels dem Klemmmechanismus in Breitenrichtung des spezifischen Teils geklemmt wird, wobei die Sektion des elektrischen Leiters eine zweite Spulenweite bzw. -teilung P2 definiert;
5C eine Draufsicht, welche eine Abwandlung eines Klemmelements des Klemmmechanismus darstellt;
6A eine Frontansicht, welche den Zustand der Sektion des elektrischen Leiters darstellt, der mittels des ersten und zweiten Paares der Halteelemente in Dickenrichtung des spezifischen Teils der Sektion gehalten wird;
6B eine perspektivische Ansicht, welche den Zustand der Sektion des elektrischen Leiters darstellt, der mittels des ersten und zweiten Paares der Halteelemente in Dickenrichtung des spezifischen Teils der Sektion geklemmt wird;
7A eine Frontansicht, welche die ersten und zweiten Paare der Halteelemente darstellt, wenn die Bildung eines gekröpften Abschnitts in der Sektion des elektrischen Leiters gerade fertig gestellt wurde;
7B eine perspektivische Ansicht, welche die ersten und zweiten Paare der Halteelemente darstellt, wenn die Bildung des gekröpften Abschnitts gerade fertiggestellt wurde;
8 eine perspektivische Ansicht, welche die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters darstellt, wenn die Bildung des gekröpften Abschnitts in der Sektion des elektrischen Leiters gerade fertig gestellt wurde;
9A eine Frontansicht, welche die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters darstellt, wenn die Bildung des gekröpften Abschnitts gerade fertiggestellt wurde;
9B eine Seitenansicht, welche die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters darstellt, wenn die Bildung des gekröpften Abschnitts gerade fertiggestellt wurde;
10A eine Seitenansicht der Sektion des elektrischen Leiters, nachdem mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters geformt wurde;
10B eine Draufsicht der Sektion des elektrischen Leiters, nachdem mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters geformt wurde;
11 eine Draufsicht, welche eine Art von Stapelung einer Mehrzahl von elektrischen Leitern zeigt, die mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters zum Bilden einer Statorspule geformt werden;
12 eine perspektivische Ansicht, welche den Zusammenbau eines Statorkerns mit der Statorspule zum Bilden eines Stators einer drehenden Elektromaschine darstellt; und
13 eine perspektivische Ansicht des Stators.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach stehend mit Bezug auf 1 bis 13 beschrieben.
1 und 2A bis 2B stellen die gesamte Konfiguration einer Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar. Die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 ist gestaltet, um elektrische Leitungen bzw. Leiter zum Bildung einer Statorspule 23 einer drehenden Elektromaschine zu formen. Darüber hinaus wird der Einfachheit halber auf einen Antriebsmechanismus (beispielsweise ein elektrischen Motor oder ein Aktuator) zum Antreiben einer Bewegungsplatte 11, um sich in die vertikale Richtung D1 auf und ab zu bewegen, in diesen Figuren verzichtet.
Wie in den 1 und 2A bis 2B dargestellt, enthält die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 die Bewegungsplatte 11, ein erstes Paar von Halteelementen 14 und 19, ein zweites Paar von Halteelementen 15 und 22, ein Klemmelement 16 und einen Sockel 18.
Die Bewegungsplatte 11 weist die Form eines Hexaeders auf und ist durch Stützstäbe 12 und 13 in beliebiger beweglicher Richtung anders als die vertikale Richtung D1 begrenzt. Wie oben stehend beschrieben, wird die Bewegungsplatte 11 durch den nicht gezeigte Antriebsmechanismus angetrieben, um sich in die vertikale Richtung D auf und ab zu bewegen. Die Bewegungsplatte 11 weist das Halteelement 14 auf, welches an der unteren Fläche derselben montiert ist; es weist außerdem das Halteelement 15 und ein hervorstehendes Element 17 auf, das an der unteren Fläche derselben fixiert ist. Darüber hinaus steht und ist jeder der Stützstäbe 12 und 13 auf der oberen Fläche des Sockels 18 fixiert.
Das erste Paar von Halteelementen 14 und 19 ist konfiguriert, um einen linken Teil einer Sektion eines elektrischen Leiters W in Dickenrichtung der Sektion (das bedeutet, in die vertikale Richtung D1 in 1 und 2A–2B) während der Formgebung der Sektion des elektrischen Leiters W zu halten, um einen gekröpften Abschnitt in der Sektion auszubilden.
Das Halteelement 14, wie in 2A gezeigt, ist an der unteren Fläche der Bewegungsplatte 11 mittels elastischer Elemente, insbesondere mittels Schraubenfedern S1 und S2 in der vorliegenden Ausführungsform montiert. Insbesondere weist jede der Federn S1 und S2 ein Ende auf, welches an dem Halteelement 14 fixiert ist, und das andere Ende, welches an der Bewegungsplatte 11 fixiert ist. Ferner zeigt das Halteelement 14, wie in 3B gezeigt, eine im Wesentlichen hexaedrische Form auf und weist eine Aussparung 14a auf, die an dessen vorderen, rechten und unteren Ecke ausgebildet ist. Das Halteelement 14 weist außerdem einen Vorsprung 14b auf, welcher an der hinteren Fläche des Halteelements 14 entlang der rechten, hinteren Seite des Halteelements 14 ausgebildet ist.
Das Halteelement 19, wie in 1 gezeigt, ist direkt an die obere Fläche des Sockels 18 fixiert. Das Halteelement 19 zeigt außerdem eine im Wesentlichen hexaedrische Form auf und weist einen Vorsprung 20 auf, welcher an der oberen Fläche des Halteelements 19 entlang rechten, oberen Seite des Halteelements 19 ausgebildet ist.
Das zweite Paar von Halteelementen 15 und 22 ist angebracht, um an das erste Paar von Halteelementen 14 und 19 von der rechten Seite des ersten Paares anzugrenzen. Das zweite Paar von Halteelementen 15 und 22 ist konfiguriert, um einen rechten Teil der Sektion des elektrischen Leiters W in Dickenrichtung der Sektion (das bedeutet, in die vertikale Richtung D1 in 1 und 2A–2B) während der Formgebung der Sektion zu halten, um den gekröpften Abschnitt in der Sektion auszubilden.
Das Halteelement 15 ist direkt an die untere Fläche der Bewegungsplatte 11 fixiert. Ferner zeigt das Halteelement 15, wie in 3B gezeigt, eine im Wesentlichen hexaedrische Form auf und weist eine Aussparung 15a auf, die an dessen linken, vorderen und unteren Ecke ausgebildet ist. Das Halteelement 15 weist außerdem einen Vorsprung 15b auf, welcher an der hinteren Fläche des Halteelements 15 entlang der linken, hinteren Seite des Halteelements 15 ausgebildet ist.
Das Halteelement 22, wie in 2A gezeigt, ist an die obere Fläche des Sockels 18 mittels elastischer Elemente montiert, insbesondere mittels Schraubenfedern S3 und S4 in der vorliegenden Ausführungsform. Insbesondere weist jede der Federn S3 und S4 ein Ende auf, das an dem Halteelement 22 fixiert ist, und ein anderes Ende, das an dem Sockel 18 fixiert ist. Ferner zeigt das Halteelement 22, wie in 1 gezeigt, eine im Wesentlichen hexaedrische Form auf und weist einen Vorsprung 21 auf, welcher auf der oberen Fläche des Halteelements 22 entlang der linken, oberen Seite des Halteelements 22 ausgebildet ist.
Darüber hinaus stellt in der vorliegenden Ausführungsform das erste Paar von Halteelementen 14 und 19 einen ersten Halter der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 dar. Das zweite Paar von Halteelementen 15 und 22 stellt einen zweiten Halter der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 dar. Ferner stellen die ersten und zweiten Halter, die Bewegungsplatte 11, die Federn S1 bis S4 und der Antriebsmechanismus zusammen einen Formgebungsmechanismus der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 dar.
Das Klemmelement 16 stellt zusammen mit den Vorsprüngen 20 und 21 der Halteelemente 19 und 22 einen Klemmmechanismus der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 dar. Insbesondere drückt das Klemmelement 16 die Sektion des elektrischen Leiters W in Dickenrichtung der Sektion (das heißt, in die horizontale Richtung D2 in 2B) von der hinteren Seite der Sektion. Während dessen drücken die Vorsprünge 20 und 21 die Sektion des elektrischen Leiters W in Breitenrichtung von der vorderen Seite der Sektion. Das Klemmelement 16 bewegt sich in Richtung der Vorsprünge 20 und 21 und somit wird die Sektion des elektrischen Leiters W fest in Breitenrichtung gehalten. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform die relative Bewegung zwischen dem Klemmelement 16 und den Vorsprüngen 20 und 21 ausgeführt, indem die Vorsprünge 20 und 21 fixiert werden, während das Klemmelement 16 in die horizontale Richtung D2 bewegt wird.
Das Klemmelement 16 ist an dem Halteelement 19 mittels einer Feder S5 montiert. Insbesondere weist die Feder S5 ein Ende auf, das auf dem Klemmelement 16 fixiert ist, und das andere Ende, das auf dem Halteelement 19 fixiert ist.
Das Klemmelement 16 weist eine geneigte Oberfläche 16a und eine konkave Kontaktoberfläche 16b auf.
Die geneigte Oberfläche 16a, wie in 2B gezeigt, ist in die vertikale Richtung D1 derart geneigt, dass sie an eine geneigte Oberfläche 17a des vorstehenden Elements 17 passt, das an der unteren Fläche der Bewegungsplatte 11 fixiert ist. Wenn die Bewegungsplatte 11 durch den Antriebsmechanismus angetrieben wird, um sich in die vertikale Richtung D1 auf und ab zu bewegen, tritt die geneigte Oberfläche 17a des vorstehenden Elements 17 mit der geneigten Oberfläche 16a des Klemmelements 16 in Gleitkontakt und somit wird verursacht, dass das Klemmelement 16 sich in die horizontale Richtung D2 auf und ab bewegt. Das bedeutet, dass mit den geneigten Oberflächen 17a und 16a die Übertragungsrichtung der Leistung, welche durch den Antriebsmechanismus angewandt wird, von der vertikalen Richtung D1 in die horizontale Richtung D2 verändert wird.
Die konkave Kontaktoberfläche 16b, wie in 5A bis 5B gezeigt, ist derart gekrümmt, dass sie an eine konvexe Seitenfläche eines spezifischen Teils Wc der Sektion des elektrischen Leiters W passt, welcher der Kontaktoberfläche 16b gegenüber steht. Der spezifische Teil Wc wird später im Detail beschrieben.
3A bis 3B stellen die strukturelle Beziehung zwischen dem ersten Paar von Halteelementen 14 und 19, dem zweiten Paar von Halteelementen 15 und 22 und dem Klemmmechanismus dar, der aus dem Klemmelement 16 und den Vorsprüngen 20 und 21 besteht. Es ist anzumerken, dass der Einfachheit halber auf einige Elemente der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 von diesen Figuren verzichtet wird.
Wie in 3A gezeigt, sind die Halteelemente 19 und 22 in eine horizontale Richtung senkrecht zu der horizontalen Richtung D2 ausgerichtet, damit das Halteelement 19 an das Halteelement 22 mit dem Vorsprung 20 angrenzt, welcher an den Vorsprung 21 angrenzt.
Darüber hinaus, wie in den 3A bis 3B gezeigt, weist das Halteelement 19, zusätzlich zu dem Vorsprung 20 einen Vorsprung 19a auf, welcher auf der hinteren Fläche des Halteelements 19 entlang der rechten, hinteren Seite des Halteelements 19 ausgebildet ist. Das Halteelement 22 weist zusätzlich zu dem Vorsprung 21 einen Vorsprung 22a auf, welcher auf der hinteren Fläche des Halteelements 22 entlang der linken, hinteren Seite des Halteelements 22 ausgebildet ist. Der Vorsprung 19a des Halteelements 19 grenzt an den Vorsprung 22a des Halteelements 22 in der horizontalen Richtung senkrecht zu der horizontalen Richtung D2 an.
Die Vorsprünge 19a und 22a stehen nach hinten (das bedeutet, in Richtung des Klemmelements 16) jeweils von den hinteren Flächen der Halteelemente 19 und 22 hervor. Die Vorsprünge 19a und 22a sind derart geformt, dass die hinteren Seitenflächen der Vorsprünge 19a und 22a zusammen auf die konkave Kontaktoberfläche 16b des Klemmelements 16 passen können. Darüber hinaus stimmen die Konturen der hinteren Seitenfläche der Vorsprünge 19a und 22a mit der Kontur der konvexen Seitenfläche des spezifischen Teils Wc zusammen überein.
Andererseits stehen die Vorsprünge 20 und 21 nach oben (das bedeutet, in Richtung der Halteelemente 14 und 15) jeweils von den oberen Flächen der Halteelemente 19 und 22 heraus. Der Vorsprung 20 weist eine konvexe Kontaktoberfläche 20a auf, welche der linken Hälfte der Kontaktoberfläche 16b des Klemmelements 16 in der horizontalen Richtung D2 gegenüber steht. Der Vorsprung 21 weist eine konvexe Kontaktoberfläche 21a auf, welche der rechten Hälfte der Kontaktoberfläche 16b des Klemmelements 16 in der horizontalen Richtung D2 gegenüber steht. Die konvexen Kontaktoberflächen 20a und 21a sind derart geformt, dass sie zusammen auf eine konkave Seitenfläche des spezifischen Teils Wc der Sektion des elektrischen Leiters W passen, die den Kontaktoberflächen 20a und 21a gegenüber steht.
Ferner, wie in 3B gezeigt, weisen der Vorsprung 14b des Halteelements 14 und der Vorsprung 19a des Halteelements 19 im Wesentlichen die gleichen Querschnittsformen auf und sind in der vertikalen Richtung D1 derart ausgerichtet, dass dazwischen die linke Hälfte des spezifischen Teils Wc der Sektion des elektrischen Leiters W gehalten wird. Andererseits weisen der Vorsprung 15b des Halteelements 15 und der Vorsprung 22a des Halteelements 22 im Wesentlichen die gleiche Querschnittsform auf und sind in der vertikalen Richtung D1 derart ausgerichtet, dass dazwischen die rechte Hälfte des spezifischen Teils Wc der Sektion des elektrischen Leiters W gehalten wird. Folglich kann das Paar der Vorsprünge 14b und 19a und das Paar der Vorsprünge 15b und 22a den gesamten spezifischen Teil Wc in dessen Dickenrichtung zusammen klemmen (das bedeutet, in der vertikalen Richtung D1).
Nachdem die Konfiguration der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, wird der Prozess der Vorrichtung 10 zum Bilden des elektrischen Leiters W nach stehend beschrieben.
4A bis 4B stellen eine Sektion des elektrischen Leiters W dar, bevor mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 geformt wird. 4C stellt einen Teil des elektrischen Leiters W dar, bevor mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10, welche eine Mehrzahl von Sektionen des elektrischen Leiters W enthält, geformt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der elektrische Leiter W eine isolationsbeschichtete elektrische Leitung mit einer vorbestimmten Länge (beispielsweise einigen Metern). Insbesondere besteht der elektrische Leiter W aus einer elektrischen Leitung, welche einen rechteckigen Querschnitt und die vorbestimmte Länge aufweist, und einer Isolierschicht, welche die äußere Oberfläche des elektrischen Leiters abdeckt. Der elektrische Leiter besteht beispielsweise aus Kupfer. Die Isolierschicht besteht aus einem Harz oder aus Lack, beispielsweise PPS (Polyphenylen-Sulfid).
Wie in den 4A bis 4C gezeigt, enthält der elektrische Leiter W eine Mehrzahl von geraden Abschnitten Wb und eine Mehrzahl von Biegeabschnitten Wa. Die geraden Abschnitte Wb verlaufen gerade parallel zueinander und sind in vorbestimmten Abständen voneinander beabstandet. Jeder der geraden Abschnitte Wb ist in eine einer Mehrzahl von Nuten 24a eines Statorkerns 24 der drehenden Elektromaschine aufnehmbar. Jeder der Biegeabschnitte Wa verbindet ein benachbartes Paar der geraden Abschnitte Wb und ist außerhalb der Nuten 24a des Statorkerns 24 angeordnet, um ein Teil der Spulenenden der Statorspule 23 auszubilden.
Darüber hinaus enthält die Sektion des elektrischen Leiters W, die in den 4A–4B gezeigt ist, nur ein benachbartes Paar der geraden Abschnitte Wb und einen der Biegeabschnitte Wa, welcher das Paar der geraden Abschnitte Wb verbindet. Was die anderen Sektionen des elektrischen Leiters W betrifft, weisen diese die gleiche Konfiguration auf und sind in der gleichen Weise wie die Sektion geformt, die in den 4A bis 4B gezeigt ist. Daher wird nach stehend aufgrund Vermeidung der Redundanz nur der Formgebungsprozess der einzelnen Sektionen des elektrischen Leiters W beschrieben.
Wie in 4A bis 4B gezeigt, wurde der Biegeabschnitt Wa durch einen früheren Prozess abgestuft, um in dessen Mitte ein Scheitelteil Wc zu enthalten. Mit der gestuften Form ist es möglich, die Höhe der Spulenenden der Statorspule 23 zu reduzieren. Darüber hinaus stellt in der vorliegenden Ausführungsform das Scheitelteil Wc des Biegeabschnitt Wa den spezifischen Teil der Sektion des elektrischen Leiters W dar, welcher zuvor erwähnt wurde.
Der Abstand zwischen dem Paar der geraden Abschnitte Wb definiert eine Spulenweite bzw. -teilung der Statorspule 23. Falls die Spulenteilung von einem gewünschten Wert abgewichen ist, kann das Paar der geraden Abschnitte Wb nicht jeweils in zwei gewünschte Nuten 24a des Statorkerns 24 platziert werden. Daher ist es wesentlich, die Spulenweite bzw. -teilung auf den gewünschten Wert festzulegen und zu halten.
Bei dem Formgebungsprozess wird die Sektion des elektrischen Leiters W zuerst auf die Halteelemente 19 und 22 der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 festgelegt, wie in den 1 und 2A bis 2B gezeigt.
Anschließend treibt der Antriebsmechanismus die Bewegungsplatte 11 an, um sich von ihrer Anfangsposition, die in den 1 und 2A bis 2B gezeigt ist, nach unten zu bewegen, um eine Formgebung-Sartposition zu erreichen, welche dem Klemmmechanismus und die ersten und zweiten Halter veranlasst, die Sektion des elektrischen Leiters W zu klemmen. Wie zuvor beschrieben, besteht der Klemmmechanismus aus dem Klemmelement 16 und den Vorsprüngen 20 und 21; der erste Halter besteht aus den Halteelementen 14 und 19; und der zweite Halter besteht aus den Halteelementen 15 und 22.
Die 5A bis 5B stellen den Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa in dem Zustand des Eingeklemmt sein durch den Klemmmechanismus in Breitenrichtung des Scheitelteils Wc dar. Insbesondere stellt 5A den Fall der Sektion des elektrischen Leiters W dar, der einen ersten Spulenabstand P1 definiert, während 5B den Fall der selben Definition einer zweiten Spulenteilung P2 darstellt, die größer als P1 ist. Darüber hinaus wird in den 5A bis 5B eine Ruhelage des Klemmelements 16 mit Ketten-Doppelstrichlinien angegeben, während eine Klemmposition desselben mit kontinuierlichen Linien angegeben wird. In der Ruhelage ist das Klemmelement 16 von dem Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W entfernt und übt somit keine Klemmkraft auf das Scheitelteil Wc aus. In der Klemmposition tritt das Klemmelement 16 mit dem Scheitelteil Wc in Kontakt, um das Scheitelteil Wc in dessen Breitenrichtung zusammen mit den Vorsprüngen 20 und 21 zu klemmen.
Das heißt, dass der Prozess der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 zum Formen des elektrischen Leiters W einen Klemmschritt enthält, bei dem der Klemmmechanismus das Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W in Breitenrichtung klemmt.
Darüber hinaus bewegt sich das Klemmelement 16, wie in den 5A bis 5B gezeigt, in die horizontale Richtung D2 zwischen der Ruhelage und der Klemmposition. Das Scheitelteil Wc, der den spezifischen Teil des Biegeteils Wa des elektrischen Leiters W darstellt, kann unverändert bleiben, wenn die Spulenteilung, welche durch die Sektion des elektrischen Leiters W definiert ist, verändert wird, beispielsweise von der ersten Spulenteilung P1 zu der zweiten Spulenteilung P2.
In der vorliegenden Ausführungsform sind alle Scheitelteile Wc der Biegeteile Wa des elektrischen Leiters W identisch zueinander ausgebildet, ungeachtet der Spulenteilungen, die durch der elektrische Leiter W definiert sind (das heißt, unabhängig der Abstände zwischen den geraden Abschnitten Wb des elektrischen Leiters W).
Darüber hinaus kann die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 anstatt des Klemmelements 16, das in 5A bis 5B gezeigt ist, ein Klemmelement 16', wie in 5C gezeigt, verwenden. Das Klemmelement 16' weist eine flache Kontaktoberfläche 16b` anstatt der konkaven Kontaktoberfläche 16b des Klemmelements 16 auf, um mit dem Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W in Kontakt zu treten. Mit dem Klemmelement 16' ist es außerdem möglich, das Scheitelteil Wc in dessen Breitenrichtung zuverlässig zu klemmen.
Die 6A bis 6B stellen die Sektion des elektrischen Leiters W in dem Zustand des Eingeklemmt sein durch den ersten und zweiten Halter in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc dar. Es ist anzumerken, dass der Einfachheit halber auf einige Elemente der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10, welche in 6A gezeigt sind, in 6B verzichtet wird.
Wie in 6A bis 6B gezeigt, klemmt das erste Paar von Halteelementen 14 und 19, die den ersten Halter der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 darstellen, die linke Hälfte der Sektion des elektrischen Leiters W mit dem Vorsprung 20 des Halteelements 19 dazwischen, das in die Aussparung 14a des Halteelements 14 passt. Gleichzeitig klemmt das zweite Paar von Halteelementen 15 und 22, welche den zweiten Halter der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 darstellen, die rechte Hälfte der Sektion des elektrischen Leiters W mit dem Vorsprung 21 des Halteelements 22 dazwischen, das in die Aussparung 15a des Halteelements 15 passt.
Das heißt, dass der Prozess der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 zum Formen des elektrischen Leiters W einen Halteschritt enthält, bei dem der erste und zweite Halter jeweils die linke und rechte Hälfte des Scheitelteils Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W in Dickenrichtung hält (oder klemmt).
Darüber hinaus sind, nach der Anpassung der Vorsprünge 20 bzw. 21 in die Aussparungen 14a und 15a, die Halteelemente 14 und 22 in der Bewegung in beliebige horizontale Richtungen begrenzt.
Als Nächstes treibt der Antriebsmechanismus die Bewegungsplatte 11 an, um sich von ihrer Formgebung-Startposition, die in den 6A bis 6B gezeigt sind, weiter nach unten zu bewegen (das bedeutet, wie in 6A gezeigt, in die Richtung D3), um eine Formgebung-Endposition zu erreichen. Folglich werden die Federn S1 und S2 durch die Bewegungsplatte 11 zusammengedrückt, ohne dass das erste Paar von Halteelementen 14 und 19 in die vertikale Richtung verschoben wird, wohingegen die Federn S3 und S4 durch die Bewegungsplatte 11 zusammengedrückt werden, um das zweite Paar von Halteelementen 15 und 22 nach unten zu verschieben. Dadurch wird eine Relativbewegung in der vertikalen Richtung zwischen dem ersten und zweiten Halter erzeugt, welche jeweils die linke und rechte Hälfte der Sektion des elektrischen Leiters W klemmen und somit einen gekröpften Abschnitt Wd in dem Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W ausbilden.
Das bedeutet, dass der Prozess der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 zum Formen des elektrischen Leiters W einen Formgebungsschritt enthält, in dem einer der ersten und zweiten Halter relativ zum Anderen in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc bewegt wird und somit der Scheitelteil Wc geformt wird, um dessen gekröpften Abschnitt Wd auszubilden.
Außerdem ist anzumerken, dass der Begriff ”gekröpft” hier nur für den Zweck der Beschreibung der gesamten Form des Abschnitts Wd verwendet wird und nicht den Winkel der Biegung in dem Abschnitt Wd auf 90° begrenzt.
7A bis 7B stellen den ersten und zweiten Halter dar, wenn die Bildung des gekröpften Abschnitts Wd gerade fertiggestellt ist. Es ist anzumerken, dass der Einfachheit halber auf einige Elemente der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 in 7B verzichtet wird. Außerdem stellen 8 und 9A bis 9B die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 dar, wenn die Bildung des gekröpften Abschnitts Wd gerade fertiggestellt ist. Wie mit den gestrichelten Linien in 7A angegeben, ist der gekröpfte Abschnitt Wd in dem Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W ausgebildet.
Nach der Bildung des gekröpften Abschnitts Wd treibt der Antriebsmechanismus die Bewegungsplatte 11 an, um sich von ihrer Formgebung-Endposition, die in den 8 oder 9A bis 9B gezeigt ist, nach oben zu bewegen, um zu ihrer Ausgangsposition zurückzukehren, die in den 1 und 2A bis 2B gezeigt ist. Folglich kehren außerdem die Halteelemente 14, 15, 19 und 22 und das Klemmelement 16 zu ihren Anfangspositionen zurück, die in den 1 und 2A bis 2B gezeigt sind, und der nicht zusammengedrückte Anfangszustand der Federn S1 bis S4 wird wieder hergestellt. Daher wird die Sektion des elektrischen Leiters W vom Eingeklemmt sein durch den Klemmmechanismus und den ersten und zweiten Halter freigegeben.
Es ist anzumerken, dass der Prozess der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 zum Formen des elektrischen Leiters W außerdem einen Freigabeschritt enthält, bei dem der erste und zweite Halter den Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W freigibt.
Ferner geben in der vorliegenden Ausführungsform die ersten und zweiten Halter das Scheitelteil Wc zu verschiedenen Zeiten frei. Insbesondere zieht sich, nachdem die Halteelemente 14 und 15 nach oben über ihre in den 6A–6B gezeigten Positionen hinaus bewegt werden, das Halteelement 15 zuerst von dem Scheitelteil Wc zurück wobei später von dem Halteelement 14 gefolgt. Dies kommt daher, dass das Halteelement 14, welches an der Bewegungsplatte 11 mittels der Federn S1 und S2 montiert ist, in Kontakt mit dem Scheitelteil Wc bleibt, bis die Federn S1 und S2 in ihrem Anfangszustand wieder hergestellt werden (das bedeutet, bis die elastischen Kräfte der Federn S1 und S2, die auf das Halteelement 14 einwirken, entfernt sind), und anschließend nach oben entlang mit der Bewegungsplatte 11 bewegt wird. Im Vergleich dazu bewegt sich das Halteelement 15, welches direkt an die Bewegungsplatte 11 fixiert ist, zeitgleich mit der Bewegungsplatte 11 nach oben.
Die 10A bis 10B stellen die Sektion des elektrischen Leiters W dar, nachdem diese durch die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 geformt wird.
Es ist aus den 10A bis 10B im Vergleich zu den 4A bis 4B ersichtlich, dass nach dem Formgebungsprozess der gekröpfte Abschnitt Wd in dem Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W ausgebildet ist. Außerdem wird nach dem Formgebungsprozess die gesamte Form des elektrischen Leiters W vom Zweidimensionalen zum Dreidimensionalen verändert.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Bildung der Statorspule 23 beschrieben. Zuerst werden eine Mehrzahl von elektrischen Leitern W (beispielsweise 6) vorbereitet, von denen jede die gekröpften Abschnitte Wd aufweist, welche in den Scheitelteil Wc der Biegeabschnitte Wa durch den oben beschriebenen Formgebungsprozess ausgebildet sind. Anschließend werden die elektrischen Leiter W, wie in 11 gezeigt, gestapelt, um eine flachband-geformte Elektroleitungsanordnung auszubilden. Danach wird die flachband-geformte Elektroleitungsanordnung durch eine vorbestimmte Anzahl von Windungen (beispielsweise sechs Windungen) gerollt, um eine hohle zylindrische Elektroleitungsanordnung auszubilden, welche die Statorspule 23 bildet.
Darüber hinaus ist der Statorkern 24 an die Statorspule 23, wie in 12 gezeigt, angeordnet, so dass die geraden Abschnitte Wb der elektrischen Leiter W in den Nuten 24a des Statorkerns 24 aufgenommen werden und die Biegeabschnitte Wa der elektrischen Leiter W werden außerhalb der Nuten 24a angeordnet, um die Spulenenden der Statorspule 23 auszubilden. Dadurch wird ein Stator der drehenden Elektromaschine erhalten, welche in 13 gezeigt ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die folgenden Vorteile zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 den Klemmmechanismus, die ersten und zweiten Halter und den Formgebungsmechanismus. Der Klemmmechanismus ist mit dem Klemmelement 16 und den Vorsprüngen 20 und 21 konfiguriert, um das Scheitelteil Wc von einem der Biegeabschnitte Wa des elektrischen Leiters W in Breitenrichtung des Scheitelteils Wc zu klemmen. Der erste Halter ist mit dem ersten Paar von Halteelementen 14 und 19 konfiguriert, um die linke Hälfte des Scheitelteils Wc in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc zu halten (oder klemmen). Der zweite Halter ist mit dem zweiten Paar von Halteelementen 15 und 22 konfiguriert, um die rechte Hälfte des Scheitelteils Wc in Dickenrichtung zu halten (oder klemmen). Die Formgebungsmechanismus enthält den ersten Halter (das bedeutet, das erste Paar von Halteelementen 14 und 19), den zweiten Halter (das bedeutet, das zweite Paar von Halteelementen 15 und 22), die Bewegungsplatte 11 und den Antriebsmechanismus. Der Formgebungsmechanismus ist konfiguriert, um einen der ersten und zweiten Halter relativ zum Anderen in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc zu bewegen und somit den Scheitelteil Wc zu formen, um dessen gekröpften Abschnitt Wd auszubilden.
Mit der oben stehenden Konfiguration kann die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 der elektrische Leiter W formen, um den gekröpften Abschnitt Wd in jedem der Scheitelteile Wc der Biegeabschnitte Wa auszubilden. Ferner sind alle Scheitelteile Wc der Biegeabschnitte Wa des elektrischen Leiters W identisch zueinander, ungeachtet der Abstände zwischen den geraden Abschnitten Wb des elektrischen Leiters W (das bedeutet, unabhängig von den Spulenteilungen, welche durch die elektrischen Leiter W definiert sind). Daher ist es möglich, den gekröpften Abschnitt in jedem der Scheitelteile Wc mit den gleichen Komponenten auszubilden, das bedeutet, ohne Austausch beliebiger Komponenten der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10. Folglich ist es möglich, die Herstellungskosten und die Herstellungszeit der Statorspule 23 zu reduzieren, welche eine Mehrzahl von Spulenteilungen aufweist. Darüber hinaus ist es möglich, mit dem Klemmmechanismus, welche das Scheitelteil Wc in Breitenrichtung klemmt, die Isolierschicht zu verhindern, die das Scheitelteil Wc von Ausbauchung in Breitenrichtung während der Bildung des gekröpften Abschnitts in dem Scheitelteil Wc abdeckt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Biegeabschnitte Wa des elektrischen Leiters W gestuft, um in dessen Mitte ein Scheitelteil Wc zu enthalten. Darüber hinaus wird für jeden der Biegeabschnitte Wa der Scheitelteil Wc als spezifischer Teil geformt, um den gekröpften Abschnitt Wd darin auszubilden.
Folglich wird es möglich, ohne die Form des elektrischen Leiters W komplizierter zu gestalten, die identischen spezifischen Teile in den Biegeabschnitten Wa des elektrischen Leiters W sicherzustellen, während den Intervallen zwischen den geraden Abschnitten Wb des elektrischen Leiters W ermöglicht wird, unterschiedlich zu sein.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Klemmmechanismus die konkave Kontaktoberfläche 16b des Klemmelements 16, die konvexe Kontaktoberfläche 20a des Vorsprungs 20 und die konvexe Kontaktoberfläche 21a des Vorsprungs 21. Die konkave Kontaktoberfläche 16b ist derart geformt, dass sie an die konvexe Seitenoberfläche des Scheitelteils Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W passt. Die konvexen Kontaktoberflächen 20a und 21a sind derart geformt, dass sie zusammen an die konkave Seitenoberfläche des Scheitelteils Wc passen.
Folglich kann der Kontaktoberflächenbereich zwischen dem Klemmmechanismus und dem Scheitelteil Wc des Biegeabschnitts Wa des elektrischen Leiters W maximiert werden. Daher kann der Klemmmechanismus das Scheitelteil Wc in Breitenrichtung fest klemmen und somit wird die Bildungsgenauigkeit des gekröpften Abschnitts Wd in dem Scheitelteil Wc sichergestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Formgebungsmechanismus weiter die Federn S1 und S2, welche das Halteelemente 14 des ersten Halters in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc drückt, und die Federn S3 und S4, welche das Halteelement 22 des zweiten Halters in Dickenrichtung drückt.
Mit den Federn S1 bis S4 können die ersten und zweiten Halter das Scheitelteil Wc in Dickenrichtung mit konstanten Druckkräften halten und somit wird die Bildungsgenauigkeit des gekröpften Abschnitts Wd in dem Scheitelteil Wc sichergestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Klemmmechanismus das Klemmelement 16 und die Vorsprünge 20 und 21. Das Klemmelement 16 drückt das Scheitelteil Wc von einer Seite des Scheitelteils Wc in Breitenrichtung, während die Vorsprünge 20 und 21 das Scheitelteil Wc von der anderen Seite drücken. Die Vorsprünge 20 und 21 sind jeweils mit dem Halteelement 19 des ersten Halters und dem Halteelement 22 des zweiten Halters integral ausgebildet.
Mit der oben stehenden integralen Bildung werden die Anzahl der Teile und dadurch die Herstellungskosten der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 reduziert.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Prozess der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 zum Formen des elektrischen Leiters W den Klemmschritt, den Halteschritt und den Formgebungsschritt. Bei dem Klemmschritt klemmt der Klemmmechanismus das Scheitelteil Wc von einem der Biegeabschnitte Wa des elektrischen Leiters W in Breitenrichtung des Scheitelteils Wc. Bei dem Halteschritt halten (oder klemmen) die ersten und zweiten Halter jeweils die linke und rechte Hälfte des Scheitelteils Wc in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc. Bei dem Formgebungsschritt wird einer der ersten und zweiten Halter relativ zum Anderen in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc bewegt und somit das Scheitelteil Wc geformt, um den gekröpften Abschnitt Wd darin auszubilden.
Mit dem oben stehenden Prozess ist es möglich, den elektrischen Leiter W zu formen, um den gekröpften Abschnitt Wd in jedem der Scheitelteile Wc der Biegeabschnitte Wa auszubilden. Ferner sind alle Scheitelteile Wc der Biegeabschnitte Wa des elektrischen Leiters W identisch zueinander, ungeachtet der Abstände zwischen den geraden Abschnitten Wb des elektrischen Leiters W. Daher ist es möglich, den gekröpften Abschnitt Wd in jedem der Scheitelteile Wc mit den gleichen Komponenten auszubilden, das bedeutet, ohne Austausch beliebiger Komponenten der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10. Folglich ist es mit dem oben stehenden Prozess möglich, die Herstellungskosten und die Herstellungszeit der Statorspule 23, welche eine Mehrzahl von Spulenteilungen aufweist, zu reduzieren. Außerdem ist es durch den Klemmschritt möglich, die Isolierschicht zu verhindern, welche das Scheitelteil Wc vor Aufbauchung in Breitenrichtung während der Ausbildung des gekröpften Abschnitts Wd in dem Scheitelteil Wc abdeckt.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Prozess der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 zum Formen des elektrischen Leiters W weiter den Freigabeschritt, bei dem der zweite Halter zuerst den Scheitelteil Wc freigibt und anschließend der erste Halter denselben freigibt.
Ein derartiges Freigeben des Scheitelteils Wc ermöglicht es, den Scheitelteil Wc für eine Weile durch den ersten Halter zu halten, nachdem der zweite Halter den Scheitelteil Wc freigibt. Folglich ist es möglich, den gerade ausgebildeten gekröpften Abschnitt Wd in dem Scheitelteil Wc zuverlässig zu halten.
Ferner enthält in der vorliegenden Ausführungsform der erste Halter die Halteelemente 14 und 19, welche jeweils an den gegenüber liegenden Seiten des Scheitelteils Wc in Dickenrichtung des Scheitelteils Wc angeordnet sind. Darüber hinaus wird das Halteelement 14 durch die elastischen Kräfte der Federn S1 und S2 auf den Scheitelteil Wc gedrückt. Bei dem Freigabeschritt wird das Scheitelteil Wc aus dem gehaltenen Zustand durch den ersten Halter freigegeben, indem die elastische Kraft der elastischen Kräfte der Federn S1 und S2 von dem Halteelement 14 entfernt wird (das bedeutet, zunächst Wiederherstellen des ursprünglichen nicht zusammengedrückten Zustands der Federn S1 und S2), und anschließend wird das Halteelement 14 von dem Scheitelteil Wc weg bewegt.
Folglich kann das Scheitelteil Wc allmählich vom gehaltenen Zustand durch den ersten Halter freigegeben werden und somit die Form des gerade ausgebildeten gekröpften Abschnitts Wd zuverlässiger zu halten.
Während die einzelnen oben stehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, versteht ein Fachmann, dass verschiedene Abwandlungen, Veränderungen und Verbesserungen ausgeführt werden können, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
[Abwandlung 1]
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Biegeabschnitte Wa des elektrischen Leiters W gestuft, um in dessen Mitte ein Scheitelteil Wc zu enthalten. Jedoch kann jeder der Biegeabschnitte Wa auch andere Formen aufweisen, vorausgesetzt, dass alle Scheitelteile Wc der Biegeabschnitte Wa identisch zueinander sind, ungeachtet der Abstände zwischen den geraden Abschnitten Wb des elektrischen Leiters W. Beispielsweise kann jeder der Biegeabschnitte Wa gekurvt sein anstatt gestuft werden. Andererseits ist es außerdem für jeden der Biegeabschnitte Wa möglich, teilweise gestuft und teilweise gekrümmt zu sein.
[Abwandlung 2]
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Scheitelteile Wc der Biegeabschnitte Wa des elektrischen Leiters W als spezifischen Teile geformt, um die gekröpften Abschnitte Wd darin auszubilden. Jedoch ist es auch möglich, andere Teile der Biegeabschnitte Wa anstelle der Scheitelteile Wc als spezifische Teile zu formen, vorausgesetzt, dass diese Teile identisch zueinander sind, ungeachtet der Abstände zwischen den geraden Abschnitten Wb des elektrischen Leiters W. Beispielsweise ist es möglich, andere Endteile der Biegeabschnitte Wa anstelle der Scheitelteile Wc als spezifische Teile zu formen; jeder der Endteile grenzt an einen der geraden Abschnitte Wb.
[Abwandlung 3]
In der vorliegenden Ausführungsform ist der elektrische Leiter W eine isolationsbeschichtete elektrische Leitung. Der elektrische Leiter W kann jedoch auch eine blanke elektrische Leitung sein, welche isoliert werden kann, nachdem mittels der Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 geformt wird.
[Abwandlung 4]
Die Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters 10 kann ferner einen dritten Halter enthalten, welcher mit Halteelementen 30 und 31 und Federn S30 und S31 konfiguriert ist, wie in den 2A bis 2B und 9A bis 9B gezeigt. Insbesondere kann das Halteelement 30 an dem Halteelement 19 mittels der Feder S30 montiert werden. Das Halteelement 30 drückt mit der elastischen Kraft der Feder S30 den linksseitigen geraden Abschnitt Wb nach rechts (das bedeutet, in die Richtung D3a, die in 2A und 9A gezeigt ist). Andererseits kann das Halteelement 31 an das Halteelement 22 mittels der Feder S31 montiert werden. Das Halteelement 31 drückt mit der elastischen Kraft der Feder S31 den rechtsseitigen geraden Abschnitt Wb nach links (das bedeutet, in die Richtung D3b, die in 2A und 9A gezeigt ist). Folglich ist es mit dem dritten Halter möglich, die beiden geraden Abschnitte Wb während der Formgebung des Scheitelteils Wc festzuhalten, so dass der Abstand zwischen den geraden Abschnitten Wb unverändert bleibt, während der Formgebung. Folglich ist es möglich, die Spulenteilungen der Statorspule 23 genau zu definieren und somit zu ermöglichen, dass alle geraden Abschnitte Wb des elektrischen Leiters W reibungslos in die entsprechenden Nuten 24 des Statorkerns 24 platziert werden.
[Abwandlung 5]
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Federn S1 und S2 zwischen der Bewegungsplatte 11 und dem Halteelement 14 eingefügt, und die Federn S3 und S4 sind zwischen dem Sockel 18 und dem Halteelement 22 eingefügt. Jedoch ist es möglich, die Federn S1 und S2 zwischen dem Sockel 18 und dem Halteelement 19 einzufügen und die Federn S3 und S4 zwischen der Bewegungsplatte und dem Halteelement 15 einzufügen. Außerdem kann die Anzahl der Federn, die für jeden der ersten und zweiten Halter verwendet wird, ungleich zwei sein, beispielsweise eins oder drei.
[Abwandlung 6]
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schraubenfedern S1 bis S4 als elastische Elemente für den ersten und zweiten Halter verwendet. Jedoch ist es möglich, andere elastische Elemente, wie beispielsweise Gummielemente und Fluidfedern, anstelle der Schraubenfedern S1 bis S4 zu verwenden.
[Abwandlung 7]
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Leistungs-Übertragungsrichtung von der vertikalen Richtung D1 zu der horizontalen Richtung D2 mittels des Gleitkontakts zwischen der geneigten Oberfläche 17a des vorstehenden Elements 17 und der geneigten Oberfläche 16a des Klemmelements 16 verändert. Es ist jedoch möglich, die Leistungsübertragungsrichtung durch andere Einrichtungen zu verändern, beispielsweise durch eine Zahnstangenvorrichtung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-86324 [0001]
JP 2010-35559 [0001]
JP 2003-264964 [0005, 0008]

Claims

Vorrichtung zum Formen eines elektrischen Leiters für eine Statorspule einer drehenden Elektromaschine, wobei der elektrische Leiter einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und eine Mehrzahl von geraden Abschnitten sowie eine Mehrzahl von gebogenen Abschnitten enthält, wobei sich die geraden Abschnitte gerade parallel zueinander erstrecken und in vorbestimmten Abständen voneinander beabstandet sind, jeder der geraden Abschnitte in einer von einer Mehrzahl von Nuten eines Statorkerns der drehenden Elektromaschine aufgenommen ist, jeder der gebogene Abschnitte ein benachbartes Paar von geraden Abschnitten verbindet und außerhalb der Nuten des Statorkerns angeordnet ist, und jeder der gebogene Abschnitte einen speziellen Teil enthält und alle speziellen Teile der gebogene Abschnitte zueinander identisch sind, ungeachtet von den Abständen zwischen den geraden Abschnitten, wobei die Vorrichtung zum Formen des elektrischen Leiters aufweist: einen Klemmmechanismus, der den speziellen Teil von einem der gebogene Abschnitte des elektrischen Leiters in Breitenrichtung des speziellen Teils klemmt; erste und zweite Halter, welche jeweils zwei verschiedene Sektionen des speziellen Teils in einer Dickenrichtung des speziellen Teils halten; und ein Formgebungsmechanismus, welcher einen der ersten und zweiten Halter relativ zum Anderen in Dickenrichtung des speziellen Teils bewegt und dadurch den speziellen Teil formt, um einen gekröpften Abschnitt in dem speziellen Teil auszubilden.
Vorrichtung zum Formen des elektrischen Leiters nach Anspruch 1, wobei jeder der gebogene Abschnitte des elektrischen Leiters derart gestuft ist, daß sie in der Mitte einen Scheitelteil aufweisen, und der spezielle Teil für jeden der gebogene Abschnitte der Scheitelteil des gebogenen Abschnitts ist.
Vorrichtung zum Formen des elektrischen Leiters nach Anspruch 1, wobei der Klemmmechanismus eine Mehrzahl von Kontaktoberflächen zum Herstellen von Kontakt mit dem speziellen Teil aufweist, wobei jede der Kontaktoberflächen derart geformt ist, dass sie an eine der Seitenoberflächen des speziellen Teils passt.
Vorrichtung zum Formen des elektrischen Leiters nach Anspruch 1, wobei der Klemmmechanismus mindestens ein elastisches Element enthält, welches einen der ersten und zweiten Halter in Dickenrichtung des speziellen Teils drückt.
Vorrichtung zum Formen des elektrischen Leiters nach Anspruch 1, wobei der Klemmmechanismus erste, zweite und dritte Klemmelemente enthält, die ersten und zweiten Klemmelemente den speziellen Teil von einer Seite des speziellen Teils in der Breitenrichtung drücken, während das dritte Klemmelement den speziellen Teil von der anderen Seite her drückt, und die ersten und zweiten Klemmelemente jeweils mit dem ersten und zweiten Haltern integral ausgebildet sind.
Vorrichtung zum Formen des elektrischen Leiters nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen dritten Halter, welcher während der Formgebung des speziellen Teils die beiden geraden Abschnitte des elektrischen Leiters, die dem speziellen Teil benachbart sind, hält, um den Abstand zwischen den geraden Abschnitten während der Formgebung unverändert zu halten.
Verfahren zum Formen des elektrischen Leiters für eine Statorspule einer drehenden Elektromaschine, wobei der elektrische Leiter einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist sowie eine Mehrzahl von geraden Abschnitten und eine Mehrzahl von gebogene Abschnitten enthält, wobei sich die geraden Abschnitte gerade parallel zueinander erstrecken und in vorbestimmten Abständen voneinander beabstandet sind, jeder der geraden Abschnitte in eine einer Mehrzahl von Nuten eines Statorkerns der drehenden Elektromaschine aufgenommen ist, jeder der gebogene Abschnitte ein benachbartes Paar der geraden Abschnitte verbindet und außerhalb der Nuten des Statorkerns angeordnet ist, und jeder der gebogene Abschnitte einen speziellen Teil enthält und alle speziellen Teile der gebogene Abschnitte identisch zueinander sind, ungeachtet von den Abständen zwischen den geraden Abschnitten, wobei das Verfahren aufweist: einen Klemmschritt, bei dem der spezielle Teil von einem der gebogene Abschnitte des elektrischen Leiters in eine Breitenrichtung des speziellen Teils geklemmt wird; einen Halteschritt, bei dem zwei unterschiedliche Sektionen des speziellen Teils jeweils durch erste und zweite Halter in einer Dickenrichtung des speziellen Teils gehalten werden; und einen Formschritt, bei dem einer der ersten und zweiten Halter relativ zum Anderen in Dickenrichtung des speziellen Teils bewegt wird und dadurch der spezielle Teil geformt wird, um einen gekröpften Abschnitt in dem speziellen Teil auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 7, weiter aufweisend einen Freigabeschritt, bei dem der zweite Halter zuerst den speziellen Teil freigibt und anschließend der erste Halter den speziellen Teil freigibt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Halter erste und zweite Halteelemente enthält, welche jeweils auf der gegenüber liegenden Seite des speziellen Teils in der Dickenrichtung des speziellen Teils anzuordnen sind, das erste Halteelement durch eine elastische Kraft auf den speziellen Teil gedrückt wird, und, bei dem Freigabeschritt, der spezielle Teil aus dem gehaltenen Zustand durch den ersten Halter freigegeben wird, indem die elastische Kraft von dem Halteelement aufgehoben wird, und anschließend das erste Halteelement von dem speziellen Teil weg bewegt wird.