DE19602771A1 - Drehanker für rotierende elektrische Maschine - Google Patents
Drehanker für rotierende elektrische MaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Läufer für eine rotierende
elektrische Maschine, bei welcher mit Isolierung beschichtete Spulen in
vielfachen Schichten herumgewickelt sind, und insbesondere einen Läufer
für eine rotierende elektrische Maschine, welcher eine Struktur zum
Aufrechterhalten eines Isolierungsabstands zwischen oberen und unteren
Spulen in der Nähe eines Steigers eines Kommutators besitzt, wo
isolierungsbeschichtete Spulen mit dem Kommutator verbunden sind.
Ein herkömmlicher Läufer für eine rotierende elektrische Maschine ist
derart aufgebaut, daß isolierungsbeschichtete Spulen in Schlitze von einem
magnetischen (Eisen)-Kern in vielfachen Schichten hineingewickelt sind
und Bereiche von den Spulen, bei denen Isolierbeschichtungen entfernt
sind, elektrisch mit einem Kommutatorleiter verbunden sind, d. h. mit
seinem Steiger zum Anschließen der Spule.
Ein derartiger bekannter Läufer für rotierende elektrische Maschinen ist
beispielsweise in JP, A, 63-11045 und JP, A, 63-265550 beschrieben.
Bisher war es zum elektrischen Verbinden der mit Isolierung
beschichteten Spulen mit den Steigern zum Spulenanschließen erforderlich,
die Isolierbeschichtungen zuvor von distalen Enden der
isolatorbeschichteten Spulen zu entfernten. Dabei können, aufgrund der
relativ großen Variationen beim Abisolieren, angrenzende Abschnitte von
den Isolierbeschichtungen, welche sich in der Nähe der distalen Enden
der Spule, aber außerhalb der Steiger befinden, ebenfalls übermäßig
abisoliert werden, so daß sie zusätzlich mit Abschnitten von dieser in
Kontakt kommen, welche direkt mit dem Steiger verbunden sind.
Demgemäß besteht, wenn die isolierungsbeschichteten Spulen in vielfachen
Schichten herumgewickelt sind, die Möglichkeit, daß ein Abschnitt einer
oberen Spule, bei dem die Isolierung abisoliert wurde, und ein Abschnitt
von einer unteren Spule, bei dem die Isolierung abisoliert wurde,
einander überkreuzen und einen Kurzschluß zwischen den oberen und
unteren Spulen bewirken.
Aus diesem Grund wird für gewöhnlich ein Isolierblatt als Zwischenlage
zwischen die oberen und unteren Spulen angeordnet.
Der oben aufgeführte Stand der Technik wies das Problem auf, daß der
Arbeitsschritt des Vorsehens eines Isolierblatts als Zwischenlage zwischen
den oberen und unteren Spulen erforderlich ist und die
Herstellproduktivität bei Läufern gering ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Läufer für eine rotierende
elektrische Maschine zu liefern, der mit hoher Effizienz hergestellt
werden kann.
Um das obige Ziel zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung einen
Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, aufweisend: einen
magnetischen Kern, der auf einer Welle befestigt ist und eine Mehrzahl
von in dessen Außenumfang ausgebildeten Schlitzen besitzt, eine Mehrzahl
von isolierungsbeschichteten Spulen, die in vielfachen Lagen in die
Schlitze des magnetischen Kerns hineingewickelt sind, und einen
Kommutator, der auf der Welle befestigt ist und mit Leitern versehen ist,
die Steiger (risers) zur Verbindung mit den isolierungsbeschichteten
Spulen beinhalten, wobei Endabschnitte der isolierungsbeschichteten
Spulen zumindest Kontaktabschnitte, bei denen die Isolierbeschichtung
entfernt ist und die mit den Steigern verbunden sind, und angrenzende
Abschnitte beinhalten, die in der Nähe der Kontaktabschnitte aber
außerhalb der Stichleitungen liegen, und ein gestufter Abschnitt in
zumindest einem von dem angrenzenden Abschnitt einer oberen Spule
und von einem angrenzenden Abschnitt einer unteren Spule von den
isolierungsbeschichteten, in vielfachen Schichten gewickelten Spulen
ausgebildet ist, und zwar an einer Stelle, bei der die obere Spule und
die untere Spule einander kreuzend gegenüberliegen. Mit dieser
Anordnung ist ein ausreichender Isolierabstand zwischen den oberen und
unteren Spulen an der Stelle gewährleistet, bei der die Spulen einander
überkreuzen, und ein Isolierelement, wie beispielsweise ein
dazwischenliegendes Isolierblatt wird nicht mehr benötigt, und die
Herstellproduktivität bei rotierenden elektrischen Maschinen wird
verbessert.
Bevorzugt ist bei dem obigen Läufer für eine rotierende elektrische
Maschine der gestufte Abschnitt sowohl in dem angrenzenden Abschnitt
der oberen Spule als auch dem angrenzenden Abschnitt der unteren
Spule ausgebildet, und zwar an der Stelle, an der die obere Spule und
die untere Spule einander gegenüberliegen. Mit dieser Anordnung ist ein
ausreichender Isolierabstand zwischen den oberen und unteren Spulen an
der Stelle gewährleistet, bei der die Spulen einander überkreuzen, und
ein Isolierungsdefekt wird verhindert.
Bei dem obigen Läufern für eine rotierende elektrische Maschine wird
der gestufte Abschnitt, der im angrenzenden Abschnitt ausgebildet ist, und
ein abisolierter Abschnitt, der im Kontaktabschnitt, bei dem die
Isolierbeschichtung entfernt ist, ausgebildet ist, bevorzugt durch Pressen
mittels eines Schneidstempels erzeugt.
Bevorzugt wird bei dem obigen Läufer für eine rotierende elektrische
Maschine, wenn der gestufte Abschnitts erzeugt wird, die entsprechende
Spule nicht in einem größeren Umfang beschnitten als derjenige, um den
die Spule im Kontaktabschnitt beschnitten wird, um die
Isolierungsbeschichtung zu entfernen, um einen abisolierten Abschnitt zu
bilden, so daß die Querschnittsfläche der Spule im gestuften Abschnitt
nicht geringer ist als im Kontaktabschnitt.
Mit dieser Anordnung wird, trotz der Erzeugung des gestuften Abschnitts
in der Spule, die Gestaltung der rotierenden elektrischen Maschine in
keiner Weise durch die Erzeugung des gestuften Abschnitts beeinträchtigt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Läufer
entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von einem Teil von Fig. 1.
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von sich kreuzenden Abschnitten
von oberen und unteren Spulen des Läufers in Fig. 2.
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von sich kreuzenden Abschnitten
von oberen und unteren Spulen des Läufers entsprechend einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
bezugnehmend auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Läufer einer
rotierenden elektrischen Maschine entsprechend einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
Der Läufer besitzt einen zylindrischen magnetischen Kern 2, der auf einer
zentralen Welle 1 befestigt ist. In einer Vielzahl von Schlitzen 2a, die
im Außenumfang des zylindrischen magnetischen Kerns 2 ausgebildet sind,
sind mit Isolator beschichtete Spulen 3 doppelt gewickelt. Ein
Kommutator 4 ist auf der Welle 1 befestigt. Der Kommutator 4 weist
ein ringförmiges Harzformpreßteil 8 auf, das auf der Welle 1 befestigt
ist, und eine Vielzahl von Leitern 4b, die auf dem Außenumfang des
ringförmigen Harzformpreßteils 8 befestigt sind. Jeder der Leiter 4b ist
an einem Ende in radialer Richtung aufgebogen, um einen Steiger 4a zu
bilden. Eine untere Spule 7 und eine obere Spule 6 der
isolierungsbeschichteten Spulen 3 sind mit dem Steiger 4a elektrisch
verbunden, wobei deren Isolierbeschichtungen abgetragen wurden.
Beide Enden der Welle 1 werden über (nicht gezeigte) Wellenlager durch
Auflager getragen. Um den magnetischen Kern des wie oben erläutert
aufgebauten Läufers ist ein stationärer Anker, der Feldmagnetpole
beinhaltet, die jeweils aus einem Feldmagnetkern und einer
Feldmagnetspule aufgebaut sind, durch Befestigen an den Auflager
angeordnet, wodurch eine rotierende elektrische Maschine aufgebaut wird.
Dieser Typ von rotierender elektrischer Maschine ist zur Verwendung als
Drehmomentmaschine, wie beispielsweise ein elektrischer Startermotor,
geeignet, aber kann auch für einen elektrischen Generator mit ähnlichem
Aufbau Verwendung finden.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht von einem Teil von Fig. 1, bei
welcher der Kommutator 4 und vorstehende Enden der
isolierungsbeschichteten Spulen 3 miteinander verbunden sind.
Die isolatorbeschichteten Spulen 3, die in jeden der Schlitze des
magnetischen Kerns 2 doppelt gewickelt sind, erstrecken sich von einem
Seitenende des magnetischen Kerns 2 nach links und rechts, als obere
Spule 6 bzw. untere Spule 7. Wie gezeigt, ist die obere Spule 6 zuerst
nach links gebogen und dann zurückgebogen, so daß sie sich parallel zu
den Leitern 4a erstreckt. Die untere Spule 7 ist zuerst nach rechts
gebogen und dann zurückgebogen, so daß sie sich parallel zu den Leitern
4a erstreckt.
Die Mehrzahl der Leiter 4a sind parallel zueinander angeordnet, wobei
ein Teil des ringförmigen Harzformpreßteils 8 sich zwischen zwei
benachbart liegenden befindet. Endabschnitte der Leiter 4b auf der
gleichen Seite wie der magnetische Kern 2 sind in radialer Richtung des
Kommutators 4 aufgebogen, um so die Steiger 4a zu bilden. Die obere
Spule 6 und die untere Spule 7 sind wie gezeigt kurbelförmig gebogen
und deren Isolierbeschichtungen wurden zuvor von den Kontaktabschnitten
6a, 7a an distalen Enden von diesen abisoliert. Dann werden die obere
Spule 6 und die untere Spule 7, die in jeweilige Schlitze, die voneinander
mit zwei Schlitzen dazwischen beabstandet sind, hineingewickelt sind,
übereinandergelegt und bei den Kontaktabschnitten 6a, 7a mit dem
Steiger 4a des gleichen Leiters 4b verbunden. Demgemäß überkreuzen
die obere Spule 6 und die untere Spule 7 einander in einem
Zwischenraum zwischen dem Kommutator 4 und dem magnetischen Kern
2. Die obere Spule 6 und die untere Spule 7 sind in vertikaler
Richtung auf der Seite des magnetischen Kerns 2 durch einen kleinen
Spalt getrennt, aber sind auf der Seite des Kommutators 4 in vertikaler
Richtung in Kontakt miteinander. Daher war herkömmlicherweise ein
Isolierblatt in den Zwischenraum zwischen der oberen Spule 6 und der
unteren Spule 7 eingefügt. Im Gegensatz dazu besitzt in der
vorliegenden Erfindung die untere Spule 7 einen gestuften Abschnitt 7c,
der in einem Teil von ihrem angrenzenden Abschnitt 7b ausgebildet ist,
der sich benachbart zum Kontaktabschnitt 7a befindet, welches Teil der
oberen Spule 6 gegenüberliegt, und die obere Spule 6 besitzt einen
gestuften Abschnitt 6c, der in einem Teil von ihrem angrenzenden
Abschnitt 6b ausgebildet ist, der sich in der Nähe des Kontaktabschnitts
6a befindet, welches Teil der unteren Spule 7 gegenüberliegt.
Die gestuften Abschnitte 6c, 7c werden, da sie für diese Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung spezifische Strukturmerkmale darstellen,
nachfolgend bezugnehmend auf Fig. 3 beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, bei der
die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in Fig. 2 sich im
Zwischenraum zwischen dem Kommutator 4 und dem magnetischen Kern
2 überkreuzen.
Das vorstehende Ende der oberen Spule 6 beinhaltet den
Kontaktabschnitt 6a, welcher direkt mit dem Steiger 4a des Kommutators
4 in Kontakt ist, und den angrenzenden Abschnitt 6b, welcher in der
Nähe des Kontaktabschnitts 6a, aber außerhalb des Steigers 4a
angeordnet ist. In ähnlicher Weise weist das vorstehende Ende der
unteren Spule 7 den Kontaktabschnitt 7a, welcher direkt mit dem Steiger
4a des Kommutators 4 in Kontakt ist, und den angrenzenden Abschnitt
7b auf, welcher sich in der Nähe des Kontaktabschnitts 7a, aber
außerhalb des Steigers 4a befindet.
Die gestuften Abschnitte 6c, 7c sind in Teilen der angrenzenden
Abschnitte 6b, 7b der oberen und unteren Spulen 6, 7 ausgebildet, wobei
diese Teile einander gegenüberliegen.
Die obere Spule 6 und die untere Spule 7 sind vollständig mit
Isolationsbeschichtungen, wie beispielsweise Email, beschichtet, aber die
Isolationsbeschichtungen wurden in Abisolierungsabschnitten 6d, 7d an den
distalen Enden der Spule entfernt, welche Spulenoberflächen aufweisen,
die in Kontakt mit den Steigern 4a und den Kontaktflächen der oberen
und unteren Spulen gebracht sind. Während im dargestellten Zustand
lediglich der abisolierte Abschnitt 6d auf einer Oberseite der oberen
Spule 6 und einer Oberseite der unteren Spule 7 in der Zeichnung in
Erscheinung treten, sind die abisolierten Abschnitte ebenso bei den diesen
Oberseiten gegenüberliegenden Unterseiten ausgebildet.
Die obere Spule 6 und die untere Spule besitzen wie gezeigt einen
rechteckigen Querschnitt und besitzen im isolatorbeschichteten Zustand
eine Höhe L₁ von 3,2 mm und eine Breite L₂ von 1,6 mm. Die
abisolierten Abschnitte 6d, 7d sind durch Pressen mittels eines
Schneidstempels mit einer Breite von 3,1 mm erzeugt. Daher besitzen
die Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei denen die abisolierten Abschnitte 6d,
7d ausgebildet sind, eine Höhe L₃ von 3,1 mm und eine Breite L₄ von
1,6 mm. Weiter besitzen die Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei denen die
abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, eine Länge L₅ von 7 mm,
und Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b, bei denen die abisolierten
Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, besitzen eine Länge L₆ von 2 mm.
Diese Abmessungen hängen von dem für das Pressen verwendeten
Schneidstempel ab, aber die Isolierungsbeschichtungen können beim
Abisolierschritt über die gewünschten Bereich hinaus abisoliert sein. Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das in diesem Fall auftretende
Problem zu lösen. Vom Standpunkt der Verbindung zum Steiger 4a aus
müssen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d lediglich in den
Kontaktabschnitten 6a, 7a vorgesehen sein. In der vorliegenden
Erfindung sind jedoch die abisolierten Abschnitte 6d, 7d nicht nur in den
Kontaktabschnitten 6a, 7a, sondern auch in Teilen der angrenzenden
Abschnitte 6b, 7b vorgesehen, und zwar in einem Verhältnis zu den
gestuften Abschnitten 6c, 7b, das später noch beschrieben wird.
In Bereichen der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b in der Nähe der
abisolierten Abschnitte 6d, 7d sind die gestuften Abschnitte 6c, 7c an der
Stelle ausgebildet, bei der die obere Spule 6 und die untere Spule 7
einander gegenüberliegen. Die gestuften Abschnitte 6c, 7c sind ebenfalls
durch Pressen mittels eines Schneidstempels erzeugt. Demgemäß sind die
abisolierten Abschnitte 6d, 7d und die gestuften Abschnitte 6c, 7c
gleichzeitig durch Pressen erzeugt.
Die gestuften Abschnitte 6c, 7c haben eine Länge L₇ von 6 mm und
eine Tiefe L₈ von 0,1 mm in der dargestellten Ausführungsform. Daher
besitzen die Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b, bei denen die
gestuften Abschnitte 6c, 7c ausgebildet sind, eine Höhe L₇ von 3,1 mm,
welche die gleiche ist wie die Höhe 7 der Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei
denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind. Demgemäß
haben die Kontaktabschnitte 6a, 7a, bei denen die abisolierten Abschnitte
6d, 7d ausgebildet sind, die Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b,
bei denen die abisolierten Abschnitte 6d, 7d ausgebildet sind, und die
Teile der angrenzenden Abschnitte 6b, 7b, bei denen die gestuften
Abschnitte 6c, 7c ausgebildet sind, alle die gleiche Höhe von 3,1 mm.
Die obige Anordnung ist unter Berücksichtigung des elektrischen
Widerstands der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 festgelegt.
Genauer gesagt sind die Kontaktabschnitte 6a, 7a beschnitten oder in
Höhenrichtung reduziert, um die abisolierten Abschnitte 6d, 7d zu bilden,
und deren elektrische Widerstandswerte sind gegenüber den Werten vor
der Erzeugung der abisolierten Abschnitte 6d, 7d erhöht. Wenn die
Höhe der abgestuften Abschnitte 6c, 7c geringer ist als die der
abisolierten Abschnitte 6d, 7d würde der elektrische Widerstand der
gestuften Abschnitte 6c, 7c erhöht werden und der elektrische
Gesamtwiderstand der Spulen würde durch die Widerstandswerte der
gestuften Abschnitte 6c, 7c dominiert werden. Dies bedeutet, daß die
Auslegung der gesamten rotierenden elektrischen Maschine nochmals
erfolgen müßte. Indem die Höhe der gestuften Abschnitte 6c, 7c so
festgelegt ist, daß sie nicht geringer ist als die der abisolierten Abschnitte
6d, 7d, indem die Spulen 6, 7 zum Bilden der gestuften Abschnitte 6c,
7c nicht in größerem Umfang beschnitten sind, als die Spulen 6, 7 in
den Kontaktabschnitten, zum Abisolieren der Isolierungsbeschichtungen zur
Bildung der abisolierten Abschnitte 6d, 7d, beschnitten sind, so daß die
Querschnittsfläche der Spulen in den gestuften Abschnitten 6c, 7c nicht
geringer ist als in den Kontaktabschnitten 6a, 7a und Teile der oberen
und unteren Spulen 6, 7, welche eine minimale Querschnittsfläche
besitzen, durch die gestuften Abschnitte 6c, 7c vorgesehen sind. Somit
ist sogar mit den in den Spulen ausgebildeten gestuften Abschnitten 6c,
7c keine Modifikation der Gestaltung der rotierenden elektrischen
Maschine erforderlich.
Als Ergebnis der Erzeugung der gestuften Abschnitte 6c, 7c an der Stelle,
bei der die angrenzenden Abschnitte 6b, 7b der oberen und unteren
Spulen 6, 7, wie oben erläutert, einander gegenüberliegen, ist ein
Isolierungsabstand zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule
7 gewährleistet. In der dargestellten Ausführungsform wird, da der
Isolierabstand im Vergleich zu dem Fall, bei dem keine gestuften
Abschnitte ausgebildet sind, 0,2 mm oder mehr beträgt, ein Kurzschließen
beider Spulen sicher verhindert, sogar wenn kein Isolierblatt zwischen den
Spulen vorgesehen ist.
Die Stelle, an der die gestuften Abschnitte 6c, 7c ausgebildet sind, liegt
9 mm bis 15 mm entfernt von den Spitzen der oberen Spule 6 und der
unteren Spule 7, und entspricht einem Gebiet A und einem Teil eines
Gebietes B, welche mit unterbrochenen Linien in Fig. 2 eingekreist sind.
Genauer gesagt stellt das Gebiet A ein Gebiet dar, bei dem die obere
Spule 6 und die untere Spule 7 in den abwechselnden Schlitzen einander
in einer vertikal beabstandeten Beziehung in der Nähe des Steigers 4a
überkreuzen. Der Grund für das Erzeugens der gestuften Abschnitte 6c,
7c in dem Gebiet A ist, daß die Spaltbreite zwischen der oberen Spule
6 und der unteren Spule 7 geringer ist als der im Gebiet B, bei dem die
obere Spule 6 und die untere Spule 7 in den angrenzenden Schlitzen
einander überkreuzen. Weiter werden in einem Teil des Gebietes B,
welches in der Nähe des Gebiets A liegt, die gestuften Abschnitte
ebenfalls erzeugt, da dort die Spaltbreite verengt ist. Selbstverständlich
können, wenn im Entwurfsstadium befürchtet wird, daß die oberen und
unteren Spulen miteinander in einer Position in Kontakt kommen können,
die näher am magnetischen Kern 2 als das Gebiet B liegt, die gestuften
Abschnitte weiter ausgedehnt werden. Im Gegensatz dazu können, wenn
die Spaltbreite zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7
ausreichend groß ist, die gestuften Abschnitte auch lediglich im Gebiet
A ausgebildet sein. Eine derartige Gestaltungswahl hängt auch von der
Anzahl der Schlitze 2a ab. Wenn die Anzahl der Schlitze gering ist, ist
es ausreichend, die gestuften Abschnitte im Gebiet A zu erzeugen, in
dem die obere Spule 6 und die untere Spule 7 in den abwechselnden
Schlitzen einander in einer vertikal beabstandeten Beziehung überkreuzen.
Mit zunehmender Anzahl der Schlitze ist nicht nur ein Erzeugen der
gestuften Abschnitte im Gebiet A erforderlich, sondern diese müssen auch
zum Gebiet B ausgedehnt werden. In jedem Fall müssen die gestuften
Abschnitte im Gebiet A erzeugt werden, in dem die obere Spule 6 und
die untere Spule 7 in den abwechselnden Schlitzen einander in vertikal
beabstandeter Beziehung überkreuzen.
Wie beim Stand der Technik besteht beim Schritt des Abisolierens und
dem Schritt der Erzeugung des gestuften Abschnitts die Möglichkeit, daß
die Isolierungsbeschichtungen über die gewünschten Bereiche hinaus
übermäßig abisoliert werden. Jedoch ist, da sich dieser übermäßig
abisolierte Bereich im Gebiet B oder sogar noch näher am magnetischen
Kern 2 befindet, die Spaltbreite zwischen der oberen Spule 6 und der
unteren Spule 7 in diesem abisolierten Bereich ausreichend groß und
daher bleibt das übermäßige Abisolieren der Isolierbeschichtungen
wirkungslos.
Mit der dargestellten Ausführungsform ist es, da die gestuften Abschnitte
in Teilen der angrenzenden Abschnitte ausgebildet sind, welche sich in
der Nähe der Kontaktabschnitte der oberen und unteren Spulen an der
Stelle befinden, bei der die beiden Spulen einander gegenüberliegen,
möglich, eine ausreichende Spaltbreite zwischen der oberen Spule 6 und
der unteren Spule 7 zu gewährleisten und einen Defekt aufgrund eines
Kurzschlusses zu vermeiden.
Ebenso wird ein Teil zur Verhinderung eines Kurzschlusses, wie
beispielsweise ein Isolierblatt als Zwischenlage, welches bei der bekannten
Technik erforderlich war, nicht mehr benötigt, und die
Herstellproduktivität bei Läufern für rotierende elektrische Maschinen
wird verbessert.
Infolgedessen können die Herstellungskosten auf ein niedriges Niveau als
bei der bekannten Technik gesenkt werden.
Da weiter ein ausreichender Abstand von Spule zu Spule gewährleistet
ist, kann sogar das Abisolieren, bei dem die Isolierbeschichtungen leicht
über die bei der Auslegung gewünschten Positionen hinaus abisoliert
werden, in praktischer Weise ausgeführt werden. Dies bedeutet, daß ein
sehr genaues Abisolieren nicht notwendigerweise erforderlich ist.
Zusätzlich können, da der Abisolierschritt und der Schritt zur Erzeugung
des gestuften Abschnitts durch Pressen im gleichen Schritt durchgeführt
werden kann, die gestuften Abschnitte auch innerhalb einer Zeitspanne
erzeugt werden, die für den herkömmlichen Abisolierschritt erforderlich
war, und daher erhöht die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht
die Anzahl der Arbeitsschritte. Wenn die abisolierten Abschnitte und die
gestuften Abschnitte in der obigen Beschreibung gleichzeitig durch Pressen
erzeugt werden, ist es auch möglich, die beiden Abschnitte nicht im
gleichen Schritt zu erzeugen. Speziell können nach Erzeugen der
abisolierten Abschnitte in einem einzigen Preßschritt die gestuften
Abschnitte durch einen weiteren Preßschritt erzeugt werden. Alternativ
können die gestuften Abschnitte durch Pressen erzeugt werden, nachdem
der Abisolierschritt, mittels Eintauchen der Enden der
isolatorbeschichteten Spulen in eine Abisolierlösung oder mittels
Abkratzen der Isolierbeschichtungen an den Spulenenden, durchgeführt
worden ist.
Weiter ist, auch wenn die isolatorbeschichteten Spulen in der
Beschreibung einen rechteckigen Querschnitt besitzen, der Querschnitt
nicht auf eine rechteckige Form begrenzt, und die vorliegende Erfindung
ist auch auf Spulen anwendbar, die einen kreisförmigen Querschnitt
besitzen, ohne daß das zugrundeliegende Konzept der Erfindung geändert
wird. In diesem Fall ist es jedoch beim Erzeugen der gestuften
Abschnitte erforderlich, eine Schneidtiefe der gestuften Abschnitte unter
Berücksichtigung der Querschnittsfläche der abisolierten Abschnitte
auszulegen, da die Querschnittsfläche von Teilen von runden Spulen, die
nach der Erzeugung der gestuften Abschnitte verbleibt, mit nichtlinearer
Abhängigkeit von der Schneidtiefe variiert.
Fig. 4 stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar
und ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zustand zeigt, bei dem
sich eine obere Spule 6 und eine untere Spule 7 im Zwischenraum
zwischen dem Kommutator 4 und dem magnetischen Kern 2 überkreuzen.
In dieser Ausführungsform besitzen die obere Spule 6 und die untere
Spule 7 eine voneinander abweichende Konfiguration. Genauer gesagt
besitzt die untere Spule 7 die gleiche Konfiguration wie in der in der
Fig. 3 gezeigten Ausführungsform, und besitzt ein vorstehendes Ende mit
einem Kontaktabschnitt 7a, welcher direkt mit dem Steiger 4a des
Kommutators 4 verbunden ist, und einen angrenzenden Abschnitt 7b,
welcher sich in der Nähe des Kontaktabschnitts 7a, aber außerhalb des
Steigers 4a befindet.
Ein gestufter Abschnitt 7c ist in einem Teil des angrenzenden Abschnitts
7b der unteren Spule 7 ausgebildet, wobei dieser Bereich der oberen
Spule 6 gegenüberliegt. Eine Isolierungsbeschichtung der unteren Spule
7 wird durch Pressen in einem Abisolierungsabschnitt 7d an einem
distalen Ende der Spule entfernt. Der gestufte Abschnitt 7c befindet sich
in einem Teil des angrenzenden Abschnitt 7b in der Nähe des
Abisolierungsabschnitts 7d, bei dem die obere Spule 6 und die untere
Spule 7 einander gegenüberliegen. Der gestufte Abschnitt 7c wird
ebenfalls durch Pressen mittels eines Schneidstempels erzeugt.
Demgemäß werden der Abisolierungsabschnitt 7d und der gestufte
Abschnitt 7c gleichzeitig durch Pressen erzeugt. Die Abmessungen des
Abisolierungsabschnitt 7d und des gestuften Abschnitts 7c sind die
gleichen wie bei der Ausführungsform von Fig. 3.
Andererseits bildet die obere Spule 6 lediglich einen
Abisolierungsabschnitt 6d mit einer Länge L₁₀ von 15 mm. Die anderen
Abmessungen L₁, L₂, L₃, L₄ sind die gleichen wie bei der
Ausführungsform von Fig. 3. Demgemäß besitzt die obere Spule 6
gleichmäßige, die äußere Konfiguration festlegende Abmessungen und die
gleiche Querschnittsfläche über ein Gebiet vom Kontaktabschnitt 6a zum
angrenzenden Abschnitt 6b.
Als Ergebnis des Erzeugens des gestuften Abschnitts 7c an der Stelle, bei
der die angrenzenden Abschnitte 6b, 7b der oberen und unteren Spulen
6, 7 einander wie oben erläutert gegenüberliegen, ist ein Isolierabstand
zwischen der oberen Spule 6 und der unteren Spule 7 gewährleistet. In
dieser Ausführungsform wird, da der Isolierabstand verglichen mit dem
Fall, bei dem keine gestuften Abschnitte erzeugt sind, 0,15 mm oder
mehr beträgt, ein Kurzschluß der beiden Spulen sicher verhindert, sogar
wenn kein Isolierblatt zwischen den Spulen vorgesehen ist.
Die Stelle, bei der der gestufte Abschnitt 7c ausgebildet ist, liegt 9 mm
bis 15 mm entfernt von der Spitze der unteren Spule 7 und entspricht
einem Gebiet A, das mit unterbrochener Linie in Fig. 2 eingekreist ist.
Genauer gesagt stellt das Gebiet A ein Gebiet dar, in dem die obere
Spule und die untere Spule 7 in den abwechselnden Schlitzen einander
in vertikal beabstandeter Beziehung in der Nähe des Steigers 4a
überkreuzen. Der Grund für das Erzeugen des gestuften Abschnitts 7c
im Gebiet A ist, daß die Spaltbreite zwischen den oberen und unteren
Spulen geringer ist als in einem mit einer unterbrochenen Linie
eingekreisten Gebiet B, in dem die obere Spule 6 und die untere Spule
7 in den aneinandergrenzenden Schlitzen einander überkreuzen.
Selbstverständlich kann, wenn in der Entwicklungsphase befürchtet wird,
daß die oberen und unteren Spulen miteinander ebenso im Gebiet B in
Kontakt kommen könnten, der gestufte Abschnitt auch in das Gebiet B
ausgedehnt werden.
Diese Ausführungsform ist zur Anwendung auf beispielsweise
isolierungsbeschichtete Spulen mit kreisförmigem Querschnitt geeignet.
Speziell werden die oberen und unteren Spulen nach ihrem Einfügen in
die Schlitze des magnetischen Kerns in entgegengesetzte Richtungen
gebogen oder verdreht, und in Abhängigkeit von der Spulenform ist ein
Anordnen der gestuften Abschnitte der oberen und unteren Spulen in
einander gegenüberliegender Beziehung schwierig, wenn diese verdreht
sind. Diese Ausführungsform ist zur Anwendung in einem derartigen Fall
geeignet.
Mit dieser Ausführungsform ist es, da der gestufte Abschnitt in einem
Teil des angrenzenden, zum Kontaktabschnitt benachbarten Abschnitt der
unteren Spule an der Stelle ausgebildet ist, an welcher die unteren und
oberen Spulen einander gegenüberliegen, möglich, einen ausreichenden
Spaltabstand zwischen den oberen und unteren Spulen zu gewährleisten
und einen Defekt aufgrund eines Kurzschlusses zu verhindern.
Ebenso wird ein Teil zur Verhinderung eines Kurzschlusses, wie
beispielsweise ein Isolierblatt als Zwischenlage, welches bei der bekannten
Technik nötig war, nicht mehr benötigt, und die Herstellproduktivität bei
Läufern für rotierende elektrische Maschinen wird verbessert.
Demzufolge können die Herstellungskosten auf ein niedrigeres Niveau als
bei der bekannten Technik verringert werden.
Da weiter ein ausreichender Abstand von Spule zu Spule gewährleistet
ist, kann sogar das Abisolieren, bei dem die Isolierungsbeschichtungen
leicht über die bei der Auslegung gewünschten Positionen hinaus
übermäßig entfernt werden, in praktischer Weise ausgeführt werden. Dies
bedeutet, daß ein sehr genaues Abisolieren nicht notwendigerweise
erforderlich ist.
Auch wenn in der obigen Beschreibung der Abisolierungsabschnitt und
der gestufte Abschnitt gleichzeitig durch Pressen erzeugt werden, können
die beiden Abschnitte auch in voneinander getrennten Schritten erzeugt
werden. Speziell kann nach Erzeugen des Abisolierungsabschnitt durch
einen einzigen Preßschritt der gestufte Abschnitt durch einen weiteren
Preßschritt erzeugt werden. Alternativ kann der gestufte Abschnitt durch
Pressen erzeugt werden, nachdem das Abisolieren durch Eintauchen des
Endes der isolatorbeschichteten Spule in einer Abisolierlösung
durchgeführt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Läufer für rotierende
elektrische Maschinen mit verbesserter Effizienz hergestellt werden.
Claims (4)
1. Läufer für eine rotierende elektrische Maschine, aufweisend: einen
magnetischen Kern, der auf einer Welle befestigt ist und eine
Mehrzahl von in dessen Außenumfang ausgebildeten Schlitzen
besitzt; eine Mehrzahl von mit Isolierung beschichteten Spulen, die
in vielfachen Lagen in die Schlitze des magnetischen Kerns
hineingewickelt sind; und einen Kommutator, der auf der Welle
befestigt ist und mit Leitern versehen ist, die Steiger zur
Verbindung mit den mit Isolierung beschichteten Spulen beinhalten;
wobei Endabschnitte der mit Isolierung beschichteten Spulen
zumindest Kontaktabschnitte, bei denen die Isolierbeschichtung
entfernt ist und die mit den Steigern verbunden sind, und
angrenzende Abschnitte beinhalten, die in der Nähe der
Kontaktabschnitte aber außerhalb der Steiger liegen, und ein
gestufter Abschnitt in zumindest einem von den Abschnitten, dem
angrenzenden Abschnitt einer oberen Spule und dem angrenzenden
Abschnitt einer unteren Spule von den mit Isolierung beschichteten,
in vielfachen Schichten gewickelten Spulen ausgebildet ist, und zwar
an einer Stelle, bei der die obere Spule und die untere Spule
einander kreuzend gegenüberliegen.
2. Läufer für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1,
bei welchem der gestufte Abschnitt sowohl in dem angrenzenden
Abschnitt der oberen Spule als auch dem angrenzenden Abschnitt
der unteren Spule ausgebildet ist, und zwar an der Stelle, an der
die obere Spule und die untere Spule einander gegenüberliegen.
3. Läufer für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1,
bei welchem der gestufte Abschnitt, der im angrenzenden Abschnitt
ausgebildet ist, und ein abisolierter Abschnitt, der im
Kontaktabschnitt, bei dem die Isolierbeschichtung entfernt ist,
ausgebildet ist, durch Pressen mittels eines Schneidstempels erzeugt
ist.
4. Läufer für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1,
bei welchem, wenn der gestufte Abschnitts erzeugt wird, die
entsprechende Spule nicht in einem größeren Umfang beschnitten
als derjenige, um den die Spule im Kontaktabschnitt beschnitten
wird, um zur Erzeugung eines abisolierten Abschnitts die
Isolierungsbeschichtung zu entfernen, so daß die Querschnittsfläche
der Spule im gestuften Abschnitt nicht geringer ist als im
Kontaktabschnitt.
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