DE60032875T2

DE60032875T2 - Wickelkopf für die Statorwicklung eines Generators

Info

Publication number: DE60032875T2
Application number: DE60032875T
Authority: DE
Inventors: Yoshihito Chiyoda-ku Asao; Hiroki Chiyoda-ku Katayama; Katsumi Chiyoda-ku Adachi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: EP1128526A3; JP2001238419A; KR20010083144A; EP1128526B1; DE60032875D1; KR100428731B1; EP1128526A2; EP1638189B1; EP1638189A3; US6462453B1; EP1638189A2; JP3767789B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ständer für eine Lichtmaschine, die z. B. von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird und insbesondere betrifft sie einen Ständeraufbau für eine Fahrzeuglichtmaschine, die in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kfz oder einem Lastkraftwagen angebracht ist.
Beschreibung des Standes der Technik
20 ist ein Querschnitt, der eine herkömmliche Fahrzeuglichtmaschine zeigt.
Die Fahrzeuglichtmaschine aus 20 umfasst ein Gehäuse 3, das aus einer vorderen Aluminiumhälfte 1 und einer hinteren Aluminiumhälfte 2 aufgebaut ist; eine Welle 6, die in dem Gehäuse 3 drehbar gelagert ist, eine Riemenscheibe 4, die an einem ersten Ende der Welle 6 befestigt ist; einen Lundellläufer 7, der an der Welle 6 befestigt ist; Lüfter 5, die an dem ersten und zweiten axialen Ende des Läufers 7 befestigt sind; einen Ständer 8, der an einer Innenwand des Gehäuses 3 befestigt ist, um den Läufer 7 auf der Seite des Außenumfangs zu umgeben; Schleifringe 9, die an einem zweiten Ende der Welle 6 befestigt sind, um den Läufer 7 mit elektrischem Strom zu versorgen; ein Bürstenpaar 10, das auf den Schleifringen 9 mit diesen in Kontakt stehend schleift; einen Bürstenhalter 11 zum Halten der Bürsten 10; einen Gleichrichter 12, der mit dem Ständer 8 elektrisch verbunden ist, um eine in dem Ständer 8 erzeugte Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln; eine Wärmesenke 17, die an dem Bürstenhalter 11 angebracht ist; einen Regler 18, der auf der Wärmesenke 17 angebracht ist, um die Höhe der Wechselspannung, die in dem Ständer 8 erzeugt wird, einzustellen.
Der Läufer 7 ist aus einer Läuferwicklung 13, zum Erzeugen eines magnetischen Flusses auf den Durchgang von elektrischem Strom und einem Polkernpaar 20, 21, die derart angeordnet sind, dass sie die Läuferwicklung 13 umgeben, aufgebaut, wobei Magnetpole in den Polkernen 20, 21 durch den in der Läuferwicklung erzeugten magnetischen Fluss ausgebildet werden. Das Polkernpaar 20, 21 ist aus Eisen gebildet und weist jeweils 8 klauenförmige Magnetpole 22, 23 auf, die in einer gleichen Teilung in Umfangsrichtung auf einem Außenumfang angeordnet sind, so dass sie axial vorragen und die Polkerne 20, 21 sind einander zugewandt an der Welle 6 befestigt, so dass die klauenförmigen Magnetpole 22, 23 ineinander greifen.
Der Ständer 8 ist mit einem Ständerkern 15 versehen und eine Ständerwicklung 16, die aufgrund der Änderungen des durch die Läuferwicklung 13 erzeugten magnetischen Flusses, der die Rotation des Läufers 7 begleitet, eine Wechselspannung erzeugt, ist in den Ständerkern 15 gewickelt.
Bei der Fahrzeuglichtmaschine, die auf diese Art und Weise aufgebaut ist, wird elektrischer Strom von einer Batterie (nicht dargestellt) über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 zur Läuferwicklung 13 geführt, wodurch ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Die klauenförmigen Magnetpole 22 des ersten Polkerns 20 werden durch diesen magnetischen Fluss als Nordpole N magnetisiert und die klauenförmigen Magnetpole 23 des zweiten Polkerns 21 werden als Südpole S magnetisiert.
Gleichzeitig wird ein Drehmoment vom Motor über den Riemen und die Riemenscheibe 4 auf die Welle 6 übertragen, wodurch der Läufer 7 gedreht wird. Somit wird ein sich drehendes Magnetfeld auf die Ständerwicklung 16 aufgebracht, wodurch in der Ständerwicklung 16 eine elektromotorische Kraft erzeugt wird. Diese alternierende elektromotorische Kraft tritt durch den Gleichrichter 12 und wird in eine Gleichspannung umgewandelt, wobei die Ausgabe durch den Regler 18 eingestellt wird und die Batterie wieder aufgeladen wird.
Beim Erzeugen von Elektrizität erzeugen die Läuferwicklung 13, die Ständerwicklung 16, der Gleichrichter 12 und der Regler 18 kontinuierlich Wärme. Bei einer Lichtmaschine mit einer Nennleistung in der Größenordnung von 100A erzeugen diese Komponenten entsprechend 60W, 500W, 120W und 6W Wärme und zwar an Rotationspunkten, an denen die Temperatur hoch ist.
Um diese Wärme, die während der Erzeugung von Elektrizität produziert wird, abzuführen, sind Lufteinlassöffnungen 1a, 2a in axialen Endflächen der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 angeordnet sowie Luftausgabeöffnungen 1b, 2b in zwei Schulterabschnitten der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 am Außenumfang vorgesehen, wobei diese der radialen Außenseite der Spulenendgruppen am Vorderende und Hinterende 16f, 16r der Ständerwicklung 16 gegenüberliegen.
Am Hinterende wird Außenluft durch die Lufteinlassöffnungen 2a, die gegenüber der Wärmesenke des Gleichrichters 12 bzw. der Wärmesenke 17 des Reglers 18 angeordnet sind durch die Drehung der Lüfter 5 eingesaugt und strömt entlang der Achse der Welle 6 kühlt den Gleichrichter 12 und den Regler 18 und wird dann durch die Lüfter 5 zentrifugal abgelenkt, wodurch die Spulenendgruppe 16r am Hinterende der Ständerwicklung 16 gekühlt wird, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 2b an die Umgebung abgegeben wird. Gleichzeitig wird am Vorderende Außenluft durch die Drehung der Lüfter 5 durch die Lufteinlassöffnungen 1a axial eingesaugt und dann zentrifugal durch die Lüfter 5 abgelenkt, wodurch die Spulenendgruppe 16f am Vorderende der Ständerwicklung 16 gekühlt wird, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 1b an die Umgebung abgegeben wird.
Als nächstes wird ein Wicklungsverfahren der Ständerwicklung 16 unter Bezugnahme auf 22 erläutert. Darüber hinaus ist aus Gründen der Einfachheit das Wicklungsverfahren einer Spule mit nur einem Umlauf in 22 dargestellt.
Die Ständerwicklung 16 ist aufgebaut durch Verbinden mehrerer Spulensegmente 30 (Drahtlitzen), die z. B. aus einem Kupfermaterial aufgebaut sind und bei denen es sich um kurze elektrische Leiter mit einem flachen Querschnitt beschichtet mit einer Isolation handelt. Jedes Spulensegment 30 wird in einer im Wesentlichen U-Form bestehend aus zwei geraden Abschnitten 30a, die durch einen V-förmigen Wendeabschnitt 30b verbunden sind, ausgebildet.
Die Spulensegmente 30 werden zwei gleichzeitig vom Hinterende in Schlitzgruppen 15a drei Schlitze voneinander entfernt eingesetzt. Dabei werden vier gerade Abschnitte 30a derart in jedem der Schlitze 15a aufgenommen, dass sie sich in einer Radialrichtung in einer Reihe aneinanderreihen. Die Spulensegmente 30 auf einer Seite des Innenumfangs werden jeweils in eine erste Position von der Seite des Innenumfangs (im Folgenden als „erste Position" bezeichnet) der ersten Schlitze 15a eingeführt sowie in eine zweite Position von der Seite des Innenumfangs (im Folgenden als „zweite Position") bezeichnet) der zweiten Schlitze 15a drei Schlitze davon entfernt eingeführt und die Spulensegmente 30 auf der Seite des Außenumfangs werden in eine dritte Position von der Seite des Innenumfangs (im Folgenden als „dritte Position" bezeichnet) der ersten Schlitze 15a eingeführt sowie in eine vierte Position von der Seite des Innenumfangs (im Folgenden als „vierte Position" bezeichnet) der zweiten Schlitze 15a drei Schlitze davon entfernt. Mit andern Worten sind die Spulensegment 30 innerhalb der Schlitzgruppen 15a drei Schlitze voneinander entfernt aufgenommen, so dass sie unterschiedliche Lagen bilden.
Als nächstes werden die freien Ende 30c der Spulensegmente 30, die sich am Vorderende herauserstrecken, gebogen, so dass sie sich nach außen öffnen (umfangsmäßig nach außen), so dass sie in einem konstanten Winkel in Bezug auf die Richtung der Nuten der Schlitze 15a ausgerichtet sind und zusätzlich werden die freien Ende 30c derart gebogen, dass sie sich in der gleichen Axialrichtung wie der Ständerkern 15 erstrecken. Dann werden bei so positionierten Scheitelabschnitten der Wendeabschnitte 30b der Spulensegmente 30, dass sie die gleiche Höhe aufweisen die freien Enden 30c der Spulensegmente 30, die sich am Vorderende aus der ersten Position innerhalb der Schlitze 15a herauserstrecken und die freien Enden 30c der Spulensegmente 30, die sich am Vorderende aus der zweiten Position innerhalb der Schlitze 15a drei Schlitze davon entfernt herauserstrecken, radial gestapelt und durch Verschweißen verbunden. Somit werden zwei Innenumfangsspulen durch in Reihe verbinden mehrerer Spulensegmente 30 erzielt, die in einer ersten Schlitzgruppe aufgenommen sind, die durch jeden dritten Schlitz 15a gebildet ist.
Gleichermaßen werden die freien Enden 30c der Spulensegmente 30, die sich am Vorderende aus der dritten Position innerhalb der Schlitze 15a herauserstrecken und die freien Ende 30c der Spulensegmente 30, die sich am Vorderende aus der vierten Adresse innerhalb der Schlitze 15a drei Schlitze davon entfernt herauserstrecken, radial gestapelt und durch Verschweißen miteinander verbunden. Somit werden zwei Außenumfangsspulen durch Verbinden mehrerer Spulensegmente 30 in Reihe erzielt, die in der ersten Schlitzgruppe aufgenommen sind, die durch jeden dritten Schlitz 15a gebildet ist.
Diese Innenumfangs- und Außenumfangsspule werden in Reihe geschaltet, um einen Spulenphasenabschnitt mit vier Umläufen zu bilden.
Eine Anzahl an Spulensegmenten 30, die in einer zweiten Schlitzgruppe aufgenommen ist, die durch Schlitze 15a versetzt um einen Schlitz von den Schlitzen 15a der ersten Schlitzgruppe gebildet ist, werden auf die gleiche Art und Weise verbunden, um einen Spulenphasenabschnitt mit vier Umläufen zu bilden. Darüber hinaus werden mehrere Spulensegmente 30, die in einer dritten Schlitzgruppe aufgenommen sind, die durch Schlitze 15a versetzt um einen Schlitz von den Schlitzen 15a der zweiten Schlitzgruppe gebildet ist auf gleiche Art und Weise verbunden, um einen Spulenphasenabschnitt mit vier Umläufen zu bilden. Diese drei Spulenphasenabschnitte werden in einer Wechselstromschaltung verbunden, um die Ständerwicklung 16 zu bilden.
Auf diese Art und Weise wird durch Wickeln der Ständerwicklung 16 in den Ständerkern 15, wie es in 21 dargestellt ist, der Ständer 8 erzielt.
Am Vorderende des Ständerkerns 15 wird die isolierende Beschichtung vorab von den freien Enden 30c der Spulensegmente 30 abgestreift, wie es in den 23 und 24 dargestellt ist und die freien Enden 30c der Spulensegmente 30 werden radial aufeinander gestapelt und dann von oben lichtbogenverschweißt, wobei auf einen Kontaktpunkt A zwischen den Paaren gezielt wird. Somit werden zwei Spulensegmente 30 über die verschmolzenen Abschnitte 31 auf oberen Abschnitten der freien Enden 30c elektrisch miteinander verbunden. Spulenenden werden durch ein Verbindungsmuster gebildet, in dem elektrische Leiter in unterschiedlichen Positionen in Schlitzpaaren drei Schlitze entfernt voneinander in Reihe geschaltet sind, wobei das Verbindungsmuster durch Biegen und Verschweißen der freien Enden 30c der Spulensegmente 30 miteinander, die sich aus den Schlitzpaaren drei Schlitze voneinander entfernt nach außen erstrecken, erzielt wird. Diese Spulenenden sind um den Ständerkern 15 in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung angeordnet, um eine Spulenendgruppe 16f am Vorderende zu bilden. Kühlluft, die durch die Lüfter 5 zentrifugal abgelenkt wird, tritt durch Spalte zwischen den Spulenenden in die Spulenendgruppe 16f am Vorderende ein und strömt gleichmäßig entlang der Flächen der elektrischen Leiter, die die Spulenenden bilden, wodurch die Spulenendgruppe 16f am Vorderende effektiv gekühlt wird.
Gleichzeitig sind am Hinterende des Ständerkerns 15 Spulenenden durch ein Verbindungsmuster ausgebildet, in dem elektrische Leiter in unterschiedlichen Positionen in Schlitzpaaren drei Schlitze voneinander entfernt in Reihe geschaltet sind, wobei das Verbindungsmuster durch die Wendeabschnitte 30b der Spulensegmente 30 erzielt wird. Diese Spulenenden sind um den Ständerkern 15 mit einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung angeordnet, um eine Spulenendgruppe 16r am Hinterende zu bilden. Kühlluft, die durch die Lüfter 5 zentrifugal abgelenkt wird, tritt durch Spalte zwischen den Spulenenden in die Spulenendgruppe 16r am Hinterende ein und strömt gleichmäßig entlang der Flächen der elektrischen Leiter, die die Spulenenden bilden, wodurch die Spulenendgruppe 16r am Hinterende effektiv gekühlt wird.
Da Lichtmaschinen, die mit Ständern 8 ausgestattet sind, die auf diese Art und Weise ausgestaltet sind, an Motoren mit einem hohen Maß an Vibrationen angebracht werden, treten die im Folgenden beschriebenen Defekte leicht auf, was zu Problemen einer verminderten Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit führt.
Zuerst wird die isolierende Beschichtung von den freien Enden 30c der Spulensegmente 30 abgestreift. Da die Wendeabschnitte 30b der Spulensegmente 30 durch Biegen kurzer Leitersegmente aus Kupferdrahtmaterial beschichtet mit einer isolierenden Beschichtung ausgebildet werden, konzentriert sich eine Biegespannung an den Scheitelabschnitten der Wendeabschnitte 30b, was die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der isolierenden Beschichtung erhöht. Da die Ständerwicklung 16 während der Stromerzeugung ein elektrisches Potenzial aufweist und die Spulenendgruppen 16f und 16r in nächster Umgebung der Gehäusehälften, die geerdet sind, liegen, besteht das Risiko einer elektrolytischen Korrosion auf frei liegenden Abschnitten der elektrischen Leiter an den Scheitelabschnitten der Wendeabschnitte 30b und an den freien Enden 30c, was aufgrund von Vibrationen zu Drahtbruch führen kann.
Da die freien Enden 30c durch Lichtbogenschweißen miteinander verbunden sind, sind die verschmolzenen Abschnitte 31 ferner derart ausgebildet, dass sie vorragen. Mit anderen Worten erheben sich die verschmolzenen Abschnitte 31 von den Endflächen der freien Enden 30c und ragen horizontal hervor. Somit wird der Abstand zwischen den Verbindungsabschnitten der freien Enden 30c klein und es besteht das Risiko eines Lagenkurzschlusses aufgrund der Vibrationen. Tritt während der Stromerzeugung ein Lagenkurzschluss auf, wird die Ständerspannung gestört, wodurch ferner auch die Form einer Welle des magnetischen Flusses in einem Luftspalt zwischen dem Ständer 8 und dem Läufer 7 gestört wird, was ein Faktor darstellt, der eine magnetische Anziehung verursachen kann. Die Zunahme einer magnetischen Anziehung bewirkt exzessive elektromagnetische Geräusche.
Ferner können sich die verschweißten Abschnitte der freien Enden 30c aufgrund von Vibrationen versetzen oder ein Brechen kann auftreten, was den Verbindungswiderstand erhöht, wodurch die Temperatur der Ständerwicklung 16 übermäßig hoch wird.
Weil die Spulenendgruppe 16f am Vorderende auf einer Seite der Lüfter 5 angeordnet ist, wo die Kühlluft ausgegeben wird, treten aufgrund unangenehmer Interferenzgeräusche hoher Ordnung, die zwischen den Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 und den Lüftern 5 aufgrund der komplexen Form der verschmolzenen Abschnitte 31 auftreten, Strömungsgeräusche auf.
Ähnliche Lichtmaschinen, in denen die in den Schlitzen aufgenommenen Drahtlitzen elektrisch unisoliert sind und, die keine derartigen verschmolzenen Abschnitte aufweisen, sind in der US-A-5,965,965 und der JP-A-11-164506 offenbart.
Die JP-A-58-003552 und die JP-A-58-172948 offenbaren Lichtmaschinen mit einem Ständer, bei dem die Scheitelabschnitte der Spulenenden exzessiv mit Kunstharz bedeckt sind, so dass die Kühlung der Spulenenden schlecht ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab die obigen Probleme zu lösen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Ständer für eine Lichtmaschine bereitzustellen, bei dem Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit verbessert werden können ohne das Kühlen der Spulenendgruppen zu vermindern, indem das Freiliegen der elektrischen Leiter durch Aufbringen eines elektrisch isolierenden Kunstharzabschnittes auf die Scheitelabschnitte der Spulenenden vermieden wird.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand, wie er im Patentanspruch 1 definiert ist, gelöst.
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ständer für eine Lichtmaschine vorgeschlagen, wobei der Ständer umfasst: ^`
einen zylindrischen Ständerkern, der mit mehreren Schlitzen, die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken, ausgebildet ist; und
eine Ständerwicklung, die in dem Ständerkern angebracht ist,
wobei die Ständerwicklung mehrere Wicklungsunterabschnitte umfasst, die jeweils durch Einbringen elektrisch isolierender Drahtlitzen in Schlitze, die eine vorbestimmte Anzahl an Schlitzen voneinander entfernt sind, so dass sie unterschiedliche Lagen in Bezug auf eine Schlitztiefenrichtung bilden und Verbinden der unterschiedlichen Lagen in Schlitzen, die die vorbestimmte Anzahl von Schlitzen voneinander entfernt sind in Reihe außerhalb der Schlitze in einem vorbestimmten Schaltungs- bzw. Verbindungsmuster, um Spulenenden zu bilden, im Ständer angebracht sind,
wobei die Spulenenden in Umfangsrichtung ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, um zwei Spulenendgruppen der Ständerwicklung bilden,
einen elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt, der Oberflächen der Scheitlabschnitte der Spulenenden, die wenigstens eine der Spulenendgruppen bilden, bedeckt, während Luftdurchgangsräume zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Spulenenden gesichert werden.
Die Spulenenden der jeweiligen zwei Spulenendgruppen sind in Umfangsrichtung um den Ständerkern derart angeordnet, dass sie sich in zwei Reihen radial aneinanderreihen.
Die Scheitelabschnitte der Spulenenden sind in einer Zickzack-Formation ausgebildet.
Räume zwischen den radial benachbarten Scheitelabschnitten der Spulenenden des Ständerkerns können mit einem elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt gefüllt sein.
Die Drahtlitzen können mit einer flachen Querschnittsform ausgebildet sein.
Der elektrisch isolierende Kunstharzabschnitt kann durch Streichen der Scheitelabschnitte der Spulenenden ausgebildet werden.
Der elektrisch isolierende Kunstharzabschnitt kann durch Besprühen der Scheitelabschnitte der Spulenenden ausgebildet werden.
Der elektrisch isolierende Kunstharzabschnitt kann durch ein Fluidbettbeschichtungsverfahren auf den Scheitlabschnitten der Spulenenden ausgebildet werden.
Das für den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt verwendete Kunstharz kann als Hauptkomponente ein Epoxidkunstharz mit einer vorbestimmten Viskosität aufweisen, so dass sich das Kunstharz während dem Trocken oder Aushärten nicht von den Scheitelabschnitten der Spulenenden verteilt oder an anderen Abschnitten der Drahtlitzen als den Scheitelabschnitten anhaftet.
Ein Einkomponentenkunstharz, das bei Raumtemperatur aushärtet, kann als elektrisch isolierender Kunstharzabschnitt verwendet werden.
Ein Zweikomponentenkunstharz, das bei Raumtemperatur aushärtet, kann elektrisch isolierender Kunstharzabschnitt verwendet werden.
Ein wärmehärtender Epoxidpulverlack kann als elektrisch isolierender Kunstharzabschnitt verwendet werden.
Die Drahtlitzen können aus Spulensegmenten aufgebaut sein, bei denen es sich um elektrisch isolierte elektrische Leiter mit einer im Wesentlichen U-Form handelt, wobei die Wicklungsunterabschnitte jeweils durch Einbringen der Spulensegmente in Schlitze, die eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen entfernt sind, so dass sie in Bezug auf die Schlitzentiefenrichtung unterschiedliche Lagen bilden und Biegen und Verbinden der freien Enden der Spulensegmente, die sich aus den Schlitzen, die eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen entfernt sind, erstrecken und eine Verbindung miteinander erfordern, aufgebaut sind.
Die U-förmigen Spulensegmente können von einem axialen Ende des Ständerkerns in die Schlitze eingebracht werden.
Die Drahtlitzen können kontinuierliche Drähte sein, die aus elektrisch isolierten elektrischen Leitern aufgebaut sind.
Die Wicklungsunterabschnitte können durch wenigstens eine Wicklungsbaugruppe gebildet sein, die aus zwei ersten und zweiten Wicklungsgruppen besteht, wobei die erste Wicklungsgruppe mehrere erste Wicklungsunterabschnitte mit jeweils einem Umlauf und aufgebaut durch Wickeln einer der elektrisch isolierten Drahtlitzen, so dass sie sich außerhalb der Schlitze an axialen Endflächen des Ständerkerns zurückwindet und abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen belegt, umfasst, wobei die ersten Wicklungsunterabschnitte in einer Teilung von einem Schlitz voneinander und gleich der Anzahl der vorbestimmten Anzahl an Schlitzen angeordnet sind und wobei die zweite Wicklungsgruppe mehrere zweite Wicklungsunterabschnitte umfasst, die jeweils einen Umlauf aufweisen, der durch Wickeln einer der Drahtlitzen, so dass sie sich außerhalb der Schlitze an axialen Endflächen des Ständerkerns zurückwindet und abwechselnd eine innere Lage und einer äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen belegt, so dass sie umgekehrt und versetzt um einen elektrischen Winkel von 180° relativ zu den ersten Wicklungsunterabschnitten gewickelt sind, aufgebaut ist, wobei die zweiten Wicklungsunterabschnitte in einer Teilung von einem Schlitz zueinander angeordnet und gleich der Zahl der vorbestimmten Anzahl an Schlitzen angeordnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Teilperspektive eines Ständers für eine Lichtmaschine gemäß eines Beispiels, das notwendig ist, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, gesehen von einem Vorderende;
2 ist eine Teilvergrößerung dieses Ständers für eine Lichtmaschine gesehen vom Vorderende;
3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III in 2 gesehen aus der Richtung der Pfeile;
4 ist ein schematisches Diagramm, das das Aufbringen des elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitts bei dem Ständer für eine Fahrzeuglichtmaschine gemäß dem Beispiel erläutert;
5 ist ein schematisches Diagramm, das das Aufbringen des elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitts bei einem Ständer für eine Fahrzeuglichtmaschine gemäß einem anderen Beispiel, das notwendig ist, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, erklärt;
6 ist eine teilweise Draufsicht, die die Anordnung der Verbindungsabschnitte in einem Ständer für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
7 eine Teilperspektive eines Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung gesehen vom Vorderende;
8 ist eine Teilperspektive eines Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung gesehen von einem Hinterende;
9 ist eine Perspektive, die einen Ständer für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Draufsicht, die Verbindungen einer Ständerwicklungsphasengruppe in dem Ständer für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
11 ist ein Schaltplan für den Ständer einer Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für eine Wicklungsgruppe erläutert, die einen Teil einer Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet;
13 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für eine Wicklungsgruppe beschreibt, die einen Teil der Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet;
14A ist eine Draufsicht einer Wicklungsbaugruppe einer inneren Lage, die einen Teil der Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet;
14B ist eine Draufsicht einer Wicklungsbaugruppe einer inneren Lage, die einen Teil der Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
15A ist eine Draufsicht einer Wicklungsbaugruppe einer äußeren Lage, die einen Teil der Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
15B ist eine Draufsicht einer Wicklungsbaugruppe einer äußeren Lage, die einen Teil der Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine Perspektive, die einen Teil einer Drahtlitze zeigt, die einen Teil der Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet;
17 ist ein Diagramm, das die Anordnung der Drahtlitze erläutert, die einen Teil der Ständerwicklung des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet;
18 ist eine Perspektive, die einen mehrschichtigen Kern zeigt, der einen Ständerkern des Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet;
19A ist ein Querschnitt, der ein Herstellungsverfahren für den Ständer für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
19B ist ein Querschnitt, der ein Herstellungsverfahren für den Ständer für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
19C ist ein Querschnitt, der ein Herstellungsverfahren für den Ständer für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert;
20 ist ein Querschnitt, der den Aufbau eines herkömmlichen Ständers für eine Lichtmaschine zeigt;
21 ist eine Teilperspektive des herkömmlichen Ständers für eine Lichtmaschine gesehen vom Vorderende;
22 ist eine Reihe von Querschnitten, die ein Herstellungsverfahren des herkömmlichen Ständers für eine Lichtmaschine erläutert;
23 ist eine Teilvergrößerung des herkömmlichen Ständers für eine Lichtmaschine, wie er in 22 dargestellt ist; und
24 ist eine Teilperspektive, die ein Verbindungsabschnitt einer Ständerwicklung des herkömmlichen Ständers, wie er in 23 dargestellt ist, zeigt.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erstes Bespiel
1 ist eine Teilperspektive eines Ständers für eine Lichtmaschine gemäß eines Beispiels, das notwendig ist, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, gesehen von einem Vorderende, 2 ist eine Teilvergrößerung dieses Ständers für eine Lichtmaschine gesehen vom Vorderende, und 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III in 2 gesehen aus der Richtung der Pfeile. Darüber hinaus sind in den Zeichnungen jeweils Abschnitte, die identisch zu denen des herkömmlichen Ständers, wie er in den 20-24 dargestellt ist mit den gleichen Bezugsziffern versehen und auf eine Erläuterung dieser Abschnitte wird verzichtet.
In den Figuren sind jeweils elektrisch isolierende Kunstharzabschnitte 35, die als ihre Hauptkomponente ein Epoxidkunstharz mit einer Wärmebeständigkeitstemperatur von 200°C aufweisen, aufgebracht, so dass sie die Verbindungsabschnitte 34, die die freien Enden 30c der Spulensegmente 30 verbinden, bedecken, d. h. die Flächen der verschmolzenen Abschnitte 31 und die Abschnitte der freien Enden 30c, von denen die isolierende Beschichtung abgestreift wurde. Zusätzlich sind die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 derart aufgebracht, dass sie Räume S3 zwischen radial benachbarten Verbindungsabschnitte 34, die die freien Enden 30c miteinander verbinden, füllen.
Darüber hinaus ist der Rest des Aufbaus gleich dem des herkömmlichen Ständers 8.
Bei dem Ständer 80, der auf diese Art und Weise aufgebaut ist, wird eine gleichmäßige Schichtstärke der elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 so gesichert, dass sie auf den Flächen der Verbindungsabschnitte 34, die die freien Enden 30c miteinander verbinden ungefähr 60 μm beträgt. Da die Räume S2 (siehe 21) zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Verbindungsabschnitten 34, die die freien Enden 30c miteinander verbinden auf ca. 2–3 mm festgelegt sind bevor die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 aufgebracht werden, werden Trennräume als Luftdurchgangsräume S1 gesichert, die diesen Wert Minus 120 μm aufweisen.
Um die Schichtstärke der elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 auf den Flächen der Verbindungsabschnitte 34, die die freien Enden 30c miteinander verbinden, zu sichern und um die Räume zwischen den Verbindungsabschnitten 34, die radial benachbarte freien Enden 30c miteinander verbinden mit elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitten 35 zu füllen, wird das aufgebrachte elektrisch isolierende Kunstharz auf eine vorbestimmte Viskosität festgelegt. Mit anderen Worten wiesen die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 als ihre Hauptkomponente ein Epoxidkunstharz mit einer vorbestimmten Viskosität auf, so dass sich das elektrisch isolierende Kunstharz während des Trocknens oder Härtens nicht auf andere Abschnitte der Spulensegmente 30 als die Verbindungsabschnitte verteilt oder an diesen anhaftet.
Als nächstes wird das Verfahren zum Aufbringen der elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 unter Bezugnahme auf 4 erläutert.
Ein Einkomponentenlack, der bei Raumtemperatur aushärtet, z. B. schnell trocknender Lack (der in 15–25 Sekunden trocknet), der als Basis einen Epoxidkunstharzlack aufweist und auf ein dünneres Inhaltsverhältnis von 50% verdünnt wurde, wurde für die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 verwendet.
Eine Maske wurde auf alle Abschnitte der Spulensegmente 30 mit Ausnahme der Verbindungsabschnitte 34 sowie Abschnitte des Ständerkerns 15 aufgebracht. Danach wurde eine Sprühlackierung durchgeführt, indem der Lack aus einer Radialrichtung auf die Spulenendgruppe 16f am Vorderende der Ständerwicklung 16 gesprüht wurde, wie es durch die Pfeile in 4 angedeutet ist.
Beim Sprühlackieren aus einer Radialrichtung haftet das elektrisch isolierende Kunstharz nicht leicht an den Seitenflächen an, die den Räumen S3 zwischen den Verbindungsabschnitten 34 zugewandt sind, aber weil die Räume S3 zwischen den radial benachbarten Verbindungsabschnitten 34 in der Größenordnung von 1 mm liegen, füllen die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 die Räume S3 leicht, wenn sie aufgebracht werden. In einem Fall, in dem die Räume S3 nicht ausreichend durch die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 befüllt sind, kann ein Sprühlackieren separat durchgeführt werden, um die Räume S3 mit elektrisch isolierendem Kunstharz 35 zu füllen.
Somit wird aufgrund der elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35, die derart aufgebracht sind, dass sie die Verbindungsabschnitte 34, die die freien Enden 30c verbinden, welches die Scheitelabschnitte der Spulenenden, die die Spulenendgruppe 16f am Vorderende bilden, d. h. die Flächen der verschmolzenen Abschnitte 31 und Abschnitte der freien Enden 30c, von denen die isolierende Beschichtung abgestreift wurde, bedecken, wird gemäß dem ersten Beispiel das Freiliegen der elektrischen Leiter in den Spulenenden, die die Spulenendgruppe 16f am Vorderende bilden, vermieden.
Somit war es möglich in Korrosionstests die Zeit zu verlängern bevor die Ausgabeleistung aufgrund elektrolytischer Korrosion abfällt und zwar im Vergleich zu dem herkömmlichen Ständer 8 um das Doppelte.
Folglich wird das Auftreten von Drahtbruch als Folge von Vibrationen unterdrückt, was es ermöglicht die Zuverlässigkeit zu verbessern.
Da die Verbindungsabschnitte 34 zuverlässig isoliert sind, wird ein Kurzschluss zwischen den Verbindungsabschnitten 34 selbst dann verhindert, wenn ein Versatz aufgrund von Vibrationen oder einer externen Kraft, die darauf aufgebracht wird, auftritt. Somit kann aufgrund dessen, dass Störungen der Wellenform des magnetischen Flusses in einem Luftspalt zwischen dem Ständer 80 und dem Läufer 7, die aus Lagenkurzschlüssen resultieren, vermieden werden, d. h. eine Erhöhung der magnetischen Anziehung, die aus dem Lagenkurzschluss resultiert wird, unterdrückt, so dass nicht länger exzessive elektromagnetische Geräusche auftreten.
Da die Räume S1 zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Verbindungsabschnitten 34 gesichert werden und Kühlluft durch die Räume S1 strömen kann, besteht kein Verlust an Kühlleistung in der Ständerwicklung 16.
Aufgrund dessen, dass die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 derart angeordnet sind, dass sie die Räume S3 zwischen den radial benachbarten Verbindungsabschnitten 34 füllen, wir die Festigkeit der Spulenenden, die die Spulenendgruppe 16f am Vorderende bilden, erhöht. Folglich wird ein Versatz der Verbindungsabschnitte 34, die die freien Enden 30c miteinander verbinden aufgrund von Vibrationen und Erhöhungen des Verbindungswiderstandes aufgrund des Auftretens von Rissen unterdrückt, wodurch exzessive Temperaturanstiege in der Ständerwicklung 16 vermieden werden. Zusätzlich wird eine Störung der Kühlluftströmung in den Räumen S3 zwischen dem radial benachbarten Verbindungsabschnitten 34 vermieden, was die hoch frequenten Komponenten unangenehmer Windgeräusche reduziert.
Da ein Einkomponentenlack, der bei Raumtemperatur aushärtet, verwendet wird, ist kein Trockenofen oder ähnliches notwendig, was es ermöglicht die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 bei niedrigen Kosten herzustellen.
Da die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 durch Sprühlackieren aufgebracht werden, was nur einfache Gerätschaft erfordert, können die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
Da der Lack auf die Spulenendgruppe 16f am Vorderende aus einer Radialrichtung aufgesprüht wird, strömt das Kunstharz auf die gleiche Art und Weise wie die Kühlluftströmung und haftet an den Flächen der Verbindungsabschnitte 34, wodurch es ermöglicht wird die elektrisch isolierende Kunstharzabschnitte 35 mit gleichmäßiger Schichtstärke auszubilden.
Da die Spulensegmente ferner mit einer flachen Querschnittsform ausgebildet sind, können die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 leicht mit einer gleichmäßigen Schichtstärke auf den Flächen der Verbindungsabschnitte 34 ausgebildet werden und zwar verglichen mit Spulensegmenten mit eine kreisförmigen Querschnitt, wodurch es ermöglicht wird die Isolationszuverlässigkeit zu erhöhen.
Bei dem obigen Beispiel wird darüber hinaus ein Einkomponentenlack, der bei Raumtemperatur aushärtet, verwendet. Es kann jedoch auch ein Zweikomponentenlack, der bei Raumtemperatur aushärtet, verwendet werden. In diesem Fall ist die Lagerung verbessert und das Lackieren kann einfacher ausgeführt werden, weil das Aushärten nicht beginnt bis die zwei Komponenten gemischt sind.
In dem obigen Beispiel werden die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte durch Sprühlackieren aufgebracht und ausgebildet, aber die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte können auch unter Verwendung eines Pinsels aufgebracht und ausgebildet werden
Zweites Beispiel
Bei dem ersten Beispiel oben werden die elektrischen isolierenden Kunstharzabschnitte 35 auf den Scheitelabschnitten der Spulenenden durch Sprühlackierung aufgebracht und ausgebildet, aber bei dem zweiten Beispiel werden die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 durch ein Fluidbettbeschichtungsverfahren auf den Scheitelabschnitten der Spulenenden aufgebracht und ausgebildet.
Bei dem zweiten Beispiel, wie es in 5 dargestellt ist, werden die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 durch Eintauchen der Spulenendgruppe 16f am Vorderende der Ständerwicklung 80 um einen vorbestimmten Betrag in einen Lack, der in flüssiger Form in einem Tauchbehälter 36 aufgenommen ist, dann herausheben und austrocknen und härten lassen, ausgebildet, um so die Flächen der Verbindungsabschnitte 34 zu bedecken und die Räume S3 zwischen den radial benachbarten Verbindungsabschnitten 34 zu füllen.
Weil die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 nicht an anderen Abschnitten anhaften, ist es folglich nicht notwendig eine Maske aufzubringen, wodurch der Lackiervorgang verbessert wird.
Darüber hinaus kann bei diesem Fluidbettbeschichtungsverfahren ein Einkomponentenlack, der bei Raumtemperatur aushärtet, verwendet werden, aber es wurde ein Lack verwendet, der bei einer hohen Temperatur aushärtet, z. B. ein Epoxidpulverlack mit einer Aushärttemperatur von 150°C und einer Härte nach dem Aushärten von 80°, der nach der Fluidbettebeschichtung für 30 Minuten bei 150°C trocknen und aushärten durfte. Somit ist die Viskosität bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 5–30% hoch, was es ermöglicht das Kunstharz aufzubringen und auszubilden, so dass es die Räume S3 ausfüllt, ohne dass das Kunstharz heruntertopft. Da der Lack, der bei einer hohen Temperatur aushärtet verwendet wird, wird die intramolekulare Bindung verbessert, wodurch elektrisch isolierende Kunstharzabschnitte bereitgestellt werden, die in Bezug auf Festigkeit und Wärmebeständigkeit überragend sind.
Ausführungsform 1
Bei dem ersten Beispiel oben, wie es in 4 dargestellt ist, sind die Verbindungsabschnitte 34 in Umfangsrichtung derart angeordnet, dass sie sich in zwei Reihen radial aneinanderreihen, aber bei der Ausführungsform 1, wie sie in 6 dargestellt ist, sind die Verbindungsabschnitte 34 auf der Seite des Innenumfangs und die Verbindungsabschnitte 34 auf der Seite des Außenumfangs in einer Zickzack-Formation bzw. Anordnung angeordnet, in dem sie in Umfangsrichtung versetzt sind und das elektrisch isolierende Kunstharz ist auf die Verbindungsabschnitte 34 durch eine Sprühbeschichtung aus einer Radialrichtung aufgebracht, wie es durch die Pfeile in 6 angedeutet ist.
Da die Verbindungsabschnitte 34 in einer Zickzack-Anordnung ausgebildet sind, sind die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte in diesem Fall so ausgebildet, dass sie zuverlässig alle Seiten der Verbindungsabschnitte 34 bedecken, wodurch die Isolationszuverlässigkeit erhöht wird.
Darüber hinaus können bei der Ausführungsform 1 auch Räume S4, wie sie in 6 dargestellt sind, mit elektrisch isolierendem Kunstharz befüllt werden, während zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Verbindungsabschnitten 34 Räume gesichert werden.
Durch Befüllen der Räume zwischen den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitten, die so ausgebildet sind, dass sie alle Seiten der Verbindungsabschnitte 34 mit elektrisch isolierendem Kunstharz bedecken, so dass sie Luftdurchgangskanäle bilden, die in Rotationsrichtung des Läufers geneigt sind, können erhöhte Luftwiderstände gegenüber der Kühlluftströmung, die durch die Lüfter erzeugt wird, vermindert werden, wodurch ein zusätzlicher geräuschreduzierender Effekt und ein Begradigungseffekt für die Kühlluftströmung bereitgestellt werden, wodurch die Kühlung verbessert wird.
Ausführungsform 2
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform 2 wird eine Ständerwicklung unter Verwendung von Spulensegmenten 33 mit einem kreisförmigen Querschnitt vorbereitet. Darüber hinaus ist die Ausführungsform 2 gleich der Ausführungsform 1 oben ausgebildet mit der Ausnahme der Tatsache, dass die Spulensegmente 33 mit einem kreisförmigen Querschnitt verwendet werden statt der Spulensegmente 30 mit einem flachen Querschnitt.
Folglich kann die gleichen Effekte wie bei der Ausführungsform 1 oben auch bei der Ausführungsform 2 erzielt werden.
Ausführungsform 3
8 ist eine Teilperspektive eines Ständers für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung gesehen von einem Hinterende.
In 8 sind die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 derart aufgebracht, dass sie die Oberflächen der Scheitelabschnitte der Spulenenden, die die Spulenendgruppe 16r am Hinterende bilden, bedecken, d. h. die Scheitelabschnitte der Wendeabschnitte 33b der Spulensegmente 30. Zusätzlich sind die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 aufgebracht, so dass sie Räume zwischen den Scheitelabschnitten der radial benachbarten Wendeabschnitte 30b füllen.
Darüber hinaus ist der Rest des Aufbaus gleich aufgebaut wie bei der obigen Ausführungsform 1. Mit anderen Worten sind die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 derart aufgebracht, dass sie die Flächen der Scheitelabschnitte der Spulenenden bedecken, die die Spulenendgruppe 16f am Vorderende bilden, d. h. die Verbindungsabschnitte 34 und dass sie Räume zwischen den radial benachbarten Verbindungsabschnitten füllen.
Folglich wird bei der Ausführungsform 3 das Freiliegen der elektrischen Leiter in jedem der Spulenenden, die die Spulenendgruppe 16f bilden, vermieden und da die beschädigten Abschnitte der Isolationsbeschichtung, die in den Scheitelabschnitten der Wendeabschnitte 30b auftreten können, die durch Biegen ausgebildet werden durch die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 bedeckt sind, wird das Freiliegen der elektrischen Leiter in jedem der Spulenenden, die die Spulenendgruppe 16r am Hinterende bilden, vermieden.
Somit wird auch die Korrosion der Spule aufgrund elektrolytischer Korrosion in der Spulenendgruppe 16r am Hinterende vermieden, wodurch die Zuverlässigkeit proportional verbessert wird.
Da die Wendeabschnitte 30b der Spulenendgruppe 16r am Hinterende ebenfalls zuverlässig isoliert sind, wird ein Kurzschluss zwischen den Wendeabschnitten 30b selbst dann verhindert, wenn aufgrund von Vibration oder externer Kraft ein Versatz aufgebracht wird. Da somit eine Störung der Wellenform des magnetischen Flusses im Luftspalt zwischen dem Ständer 80 und dem Läufer 7, der aus dem Lagenkurzschluss resultiert, vermieden wird, d. h. eine Erhöhung der magnetischen Anziehung, die aus dem Lagenkurzschluss resultiert, vermieden wird, treten keine exzessiven elektromagnetischen Geräusche auf.
Da die Räume zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Wendeabschnitten 30b gesichert sind und Kühlluft durch diese Räume strömen kann, besteht kein Kühlverlust in der Ständerwicklung 16.
Da die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 derart angeordnet sind, dass sie die Räume zwischen den radial benachbarten Wendeabschnitten 30b füllen, wird die Festigkeit der Spulenenden, die die Spulenendgruppe 16r am Hinterende bilden, erhöht. Zusätzlich wird eine Störung der Kühlluftströmung in den Räumen zwischen den radial benachbarten Wendeabschnitten 30b vermindert, wodurch hoch frequente Komponenten unangenehmer Windgeräusche reduziert werden.
Ausführungsform 4
Die Ausführungsformen 1–3 oben gelten für eine Ständerwicklung, die unter Verwendung kurzer U-förmiger Spulensegmente 30 und 33 aufgebaut ist, aber die Ausführungsform 4 gilt für eine Ständerwicklung, die unter Verwendung langer Drahtlitzen aufgebaut ist.
9 ist eine Perspektive, die einen Ständer für eine Lichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Verbindungsabschnitte, wie beispielsweise Querverbindungen in der Zeichnung weggelassen sind, um die Beschreibung zu erleichtern.
In 9 umfasst ein Ständer 81: einen Ständerkern 50, der aus einem zylindrischen mehrschichtigen Kern mit mehreren Schlitzen 50a, die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken, aufgebaut ist; eine Ständerwicklung 51, die in dem Ständerkern 50 angebracht ist; und Isolatoren 52, die in den Schlitzen 50a angeordnet sind, wobei die Isolatoren 52 eine elektrische Isolation der Ständerwicklung 51 zum Ständerkern 50 sichern. Die Ständerwicklung 51 weist Spulenendgruppen 51f, 51r auf, die sich entsprechend vom Vorderende und dem Hinterende des Ständerkerns 50 erstrecken und die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 sind derart angeordnet, dass sie die Scheitelabschnitte der Spulenenden, die die Spulenendgruppen 51f, 51r bilden, bedecken und die Räume zwischen den Scheitelabschnitten der radial benachbarten Spulenenden füllen. Darüber hinaus sind Räume zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Spulenenden gesichert.
Ferner ist die Ständerwicklung 51 mit zwei Wicklungsbaugruppen 60A, 60B, die in zwei Radialreihen angeordnet sind, versehen. Die Wicklungsbaugruppen 60A, 60B sind jeweils aus einer Vielzahl von Wicklungsunterabschnitten aufgebaut, in denen jeweils eine Drahtlitze 40 außerhalb der Schlitze 50a an Endflächen des Ständerkerns 50 zurückgewunden ist und in einer Wellenwicklung gewickelt ist, so dass sie abwechselnd eine innere Lage und einer äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze 50a eine vorbestimmte Anzahl an Schlitzen entfernt belegt. In diesem Fall ist der Ständerkern 50 mit 96 Schlitzen 50a in einer gleichen Teilung ausgebildet, um so zwei Dreiphasenständerwicklungsabschnitte 53 (unten beschrieben) aufzunehmen, so dass die Anzahl der Schlitze, die jeweils eine Ständerwicklungsphasengruppe aufnehmen der Anzahl der Magnetpole 16 des Läufers 7 entspricht. Ein kontinuierlicher Draht aus einem Kupferdrahtmaterial mit einem flachen Querschnitt beschichtet mit einer isolierenden Beschichtung wird z. B. als Drahtlitze 40 verwendet.
Als nächstes wird der Wicklungsaufbau einer Ständerwicklungsphasengruppe 54 unter Bezugnahme auf 10 im Detail erläutert. Darüber hinaus ist in 10 die Verdrahtung an einem ersten Ende des Ständerkerns 50 durch durchgezogene Linien angedeutet und die Verdrahtung an einem zweiten Ende durch gestichelte Linien.
Eine Ständerwicklungsphasengruppe 54 wird durch erste bis vierte Wicklungsunterabschnitte 41–44 gebildet, die jeweils aus einer Drahtlitze 40 ausgebildet sind. Der erste Wicklungsunterabschnitt 41 ist durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 40 in jeden sechsten Schlitz von den Schlitznummern 1–91, so dass sie abwechselnd eine erste Position von einer Seite des Innenumfangs (erste Position) und eine zweite Position von der Seite des Innenumfangs (zweite Position) innerhalb der Schlitze 50a einnimmt. Der zweite Wicklungsunterabschnitt 42 ist durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 40 in jeden sechsten Schlitz von den Schlitznummern 1–91 aufgebaut, so dass sie abwechselnd die zweite Position und die erste Position innerhalb der Schlitze 50a belegt. Der dritte Wicklungsunterabschnitt 43 ist durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 40 in jeden sechsten Schlitz von den Schlitznummern 1–91 ausgebildet, so dass sie abwechselnd eine dritte Position von der Seite des Innenumfangs (dritte Position) und eine vierte Position von der Seite des Innenumfangs (vierte Position) innerhalb der Schlitze 50a belegt. Der vierte Wicklungsunterabschnitt 44 ist durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 40 in jeden sechsten Schlitz von den Schlitznummern 1–91 aufgebaut, so dass sie abwechselnd die vierte Position und die dritte Position innerhalb der Schlitze 50a belegt.
Somit bilden die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 41–44 jeweils einen Wicklungsunterabschnitt mit einem Umlauf, indem eine Drahtlitze 40 in jeden sechsten Schlitz 50a gewickelt ist, so dass sie abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung belegt. Die Drahtlitzen 40 sind derart angeordnet, dass sie sich in einer Reihe von vier Litzen innerhalb jedes Schlitzes 50a mit der Längsrichtung ihres flachen Querschnitts (rechteckige Querschnitts) in Radialrichtung ausgerichtet aneinanderreihen.
Am ersten Ende des Ständerkerns 50 sind ein erster Endabschnitt 42a des zweiten Wicklungsunterabschnitts 42, der sich aus der zweiten Position des Schlitzes Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 44b des vierten Wicklungsunterabschnitts 44 sich aus der dritten Position des Schlitzes Nr. 91 erstreckt, verbunden und zusätzlich sind ein erster Endabschnitt 44a des vierten Wicklungsunterabschnitts 44, der sich aus der vierten Adresse des Schlitzes Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 42b des zweiten Wicklungsunterabschnitts 42, der sich aus der ersten Position des Schlitzes Nr. 91 erstreckt miteinander verbunden, um zwei Wicklungsumläufe zu bilden.
Am zweiten Ende des Ständerkerns 50 sind ein erster Endabschnitt 41a des ersten Wicklungsunterabschnitts 41, der sich aus der ersten Position des Schlitzes Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 43b des dritten Wicklungsunterabschnitts 43, der sich aus der vierten Position des Schlitzes Nr. 91 erstreckt, verbunden und zusätzlich sind ein erster Endabschnitt 43a des dritten Wicklungsunterabschnitts 43, der sich aus der dritten Position des Schlitzes Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 41b des ersten Wicklungsunterabschnitts 41, der sich aus der zweiten Position des Schlitzes 91 erstreckt, verbunden, um zwei Wicklungsumläufe zu bilden.
Zusätzlich sind ein Abschnitt der Drahtlitze 40 des dritten Wicklungsunterabschnitts 42, der sich am ersten Ende des Ständerkerns 50 aus der dritten Position des Schlitzes Nr. 61 und der vierten Position des Schlitzes Nr. 67 erstreckt, aufgeschnitten und ein Abschnitt der Drahtlitze 40 des vierten Wicklungsunterabschnitts 44, der sich an dem ersten Ende des Ständerkerns 50 aus der dritten Position des Schlitzes Nr. 67 und einer vierten Position des Schlitzes Nr. 73 erstreckt, sind ebenfalls aufgeschnitten. Ein erstes aufgeschnittenes Ende 43c des dritten Wicklungsunterabschnitts 43 und ein erstes aufgeschnittenes Ende 44c des vierten Wicklungsunterabschnitts 44 sind verbunden, um eine Ständerwicklungsphasengruppe 44 mit vier Umläufen zu bilden, wobei die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 41–44 in Reihe geschaltet sind.
Darüber hinaus wird der Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten aufgeschnittenen Ende 43c des dritten Wicklungsunterabschnitts 43 und des ersten aufgeschnittenen Endes 44c des vierten Wicklungsunterabschnitts 44 ein Brückenverbindungsabschnitt, ein zweites aufgeschnittenes Ende 43d des dritten Wicklungsunterabschnitts 43 und ein zweites aufgeschnittenes Ende 44d des dritten Wicklungsunterabschnitts 44 werden entsprechend ein Sternpunkt N und eine Ausgabeleitung O.
Insgesamt werden sechs Ständerwicklungsphasengruppen 44 auf gleiche Art ausgebildet, indem die Schlitze 50a in die die Drahtlitzen 40 gewickelt werden jeweils immer um einen Schlitz versetzt werden. Wie es in 11 dargestellt ist, werden dann drei Ständerwicklungsphasengruppen 44 jeweils in zwei Sternschaltungen verschaltet, um zwei Dreiphaseständerwicklungsabschnitte 53 zu bilden und die Dreiphaseständerwicklungsabschnitte 53 sind jeweils mit ihrem eigenen Gleichrichter 12 verbunden. Die Gleichrichter 12 sind parallel geschaltet, so dass die Gleichspannungsausgaben aus jedem der Gleichrichter kombiniert werden.
Somit sind die Drahtlitzen 40, die die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 41–44 bilden jeweils in einer Wellenwicklung gewickelt, so dass sie sich aus ersten Schlitzen 50a an Endflächen des Ständerkerns 50 herauserstrecken, zurückwinden und in zweite Schlitze 50a sechs Schlitze entfernt wieder eintreten. Die Drahtlitzen 40 sind jeweils derart gewickelt, dass sie abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage relativ zur Schlitztiefenrichtung (der Radialrichtung) in jedem sechsten Schlitz belegen. Der erste Wicklungsunterabschnitt 41 und der zweite Wicklungsunterabschnitt 42 sind umgekehrt gewickelt und um einen elektrischen Winkel von 80° relativ zueinander versetzt. Gleichermaßen sind der dritte Wicklungsunterabschnitt 43 und der vierte Wicklungsabschnitt 44 ebenfalls umgekehrt gewickelt und um einen elektrischen Winkel von 180° in Bezug aufeinander versetzt.
Wendeabschnitte 40a der Drahtlitzen 40 erstrecken sich aus dem Ständerkern 50 und sind zurückgewunden, um Spulenenden zu bilden. Die Wendeabschnitte 40a, die in einer im Wesentlichen identischen Form an beiden Axialenden des Ständerkerns 50 ausgebildet sind, sind in Umfangsrichtung und radial zueinander beabstandet und ordentlich in zwei Verbindungsreihen angeordnet, um Spulenendgruppen am Vorderende und Hinterende 51f, 51r zu bilden.
Als nächstes wird die Montage des Ständers 81 unter Bezugnahme auf die 12–19C erläutert.
Wie es in 12 dargestellt ist, werden zunächst 12 lange Drahtlitzen 40 gleichzeitig in der gleichen Ebene gebogen, um eine Blitzform zu bilden. Dann wird die Wicklungsbaugruppe 60a, wie sie in den 14A, 14B dargestellt ist durch progressives Falten der Litzen in rechten Winkeln, wie es durch den Pfeil in 13 dargestellt ist und unter Verwendung eines Werkzeugs vorbereitet. Zusätzlich wird die Wicklungsbaugruppe 60B, die Überbrückungsverbindungen und Ausgabeleitungen aufweist, wie sie in den 15A, 15B dargestellt ist, gleichermaßen vorbereitet.
Darüber hinaus wird, wie es in 16 dargestellt ist, jede Drahtlitze 40 durch Biegen in einem planaren Muster, in dem gerade Abschnitte 40b verbunden durch Wendeabschnitte 40a in einer Teilung von sechs Schlitzen (6P) aneinander gereiht sind, ausgebildet. Benachbarte gerade Abschnitte 40b sind mittels der Wendeabschnitte 40a um einen Abstand gleich einer Breite W der Drahtlitze 40 versetzt. Die Wicklungsbaugruppen 60A, 60B sind durch Anordnen von sechs Drahtlitzenpaaren, so dass sie in einer Teilung von einem Schlitz voneinander versetzt sind, aufgebaut, wobei jedes Drahtlitzenpaar aus zwei Drahtlitzen 40, die in dem obigen Muster ausgebildet sind, aufgebaut ist und die Drahtlitzen in einer Teilung von sechs Schlitzen versetzt sind und derart angeordnet sind, dass sich die geraden Abschnitte 40b, wie es in 17 dargestellt ist, überlappen. Sechs Endabschnitte der Drahtlitzen 40 erstrecken sich an der ersten und zweiten Seite an ersten und zweiten Enden der Wicklungsbaugruppen 60a, 60b nach außen. Ferner sind die Wendeabschnitte 40a, die die Spulenenden bilden derart angeordnet, dass sie sich in Reihen auf den ersten und zweiten Seitenabschnitten der Wicklungsbaugruppen 60a, 60b aneinanderreihen.
Zwischenzeitlich wird ein quaderförmiger mehrschichtiger Kern 46 vorbereitet, wie es in 18 dargestellt wird, indem eine vorbestimmte Anzahl an Blechen aus einem SPCC-Material, bei dem es sich um ein magnetisches Material handelt, die mit trapezförmigen Schlitzen 46a in einer vorbestimmten Teilung (einem elektrischen Winkel von 35°) ausgebildet sind, geschichtet wird und ein Außenabschnitt davon laserverschweißt wird.
Wie es in 19A dargestellt ist, sind die Isolatoren 52 in den Schlitzen 46a des quaderförmigen mehrschichtigen Kerns 46 angebracht und die geraden Abschnitte der zwei Wicklungsbaugruppen 60A, 60B werden derart eingebracht, dass sie sich in jedem der Schlitze 46a stapeln. Somit sind die zwei Wicklungsbaugruppen 60A, 60B in dem quaderförmigen mehrschichtigen Kern 46 angebracht, wie es in 19B dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die geraden Abschnitte 40b der Drahtlitzen 40 in Reihen von vier in einer Radialrichtung innerhalb der Schlitze 46a angeordnet und gegenüber dem quaderförmigen mehrschichtigen Kern 46 durch die Isolatoren 42 isoliert. Die zwei Wicklungsbaugruppen 60A, 60B sind eine über der anderen gestapelt, wenn sie in dem quaderförmigen mehrschichtigen Kern 46 angebracht sind.
Als nächstes wird der quaderförmige mehrschichtige Kern 46 aufgerollt und seine Enden auf Stoß gebracht und miteinander verschweißt, um den zylindrischen Ständerkern 50 zu erzielen, wie er in 19C dargestellt ist. Durch Aufrollen des quaderförmigen mehrschichtigen Kerns 46 nehmen die Schlitze 46a (entsprechend der Schlitze 50a in dem Ständerkern) eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform an und die Öffnungsabschnitte der Schlitze (entsprechend den Öffnungsabschnitten der Schlitze 50a) werden kleiner als die Schlitzbreitendimension der geraden Abschnitte 40b. Dann werden die Ständerwicklungsphasengruppen 54 durch miteinander Verbinden der Endabschnitte der Drahtlitzen 40 ausgebildet und zwar auf Basis des Verbindungsverfahren, wie es in 10 dargestellt ist.
Danach werden die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 durch Eintauchen der Spulenendgruppen 51f am Vorderende des Ständers, der auf diese Art und Weise vorbereitet wurde, um einen vorbestimmten Betrag in einen Lack, der in flüssiger Form in einem Tauchbehälter 36 aufgenommen ist und Eintauchen der Spulenendgruppe 51r am Hinterende um einen vorbestimmten Betrag in den Lack, der in dem Tauchbehälter 36 aufgenommen ist, dann Herausheben des Ständers und Trocknen und Aushärten lassen der elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 ausgebildet, so dass sie die Oberflächen der Scheitelabschnitte der Wendeabschnitte 40a bedecken und die Räume zwischen den Scheitelabschnitten der radial benachbarten Wendeabschnitten 40a befüllen, um den Ständer 81, wie er in 9 dargestellt ist, zu erzielen.
Weil gemäß Ausführungsform 4 die Oberflächen der Spulenenden, in anderen Worten die Oberflächen der Scheitelabschnitte der Wendeabschnitte 40a, die die Spulenendgruppen 51f, 51r bilden durch die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 bedeckt sind, wird ein Freiliegen des Kupfermaterials, in anderen Worten der elektrischen Leiter der Drahtlitzen 40, durch die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 verhindert, selbst wenn die isolierende Beschichtung auf den Scheitelabschnitten der Wendeabschnitte 40a beschädigt wird, wenn die Drahtlitzen 40 gebogen werden. Ferner sind die Räume zwischen den benachbarten Wendeabschnitte 40a mit den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitten 35 befüllt und die Räume zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Wendeabschnitte 40a sind gesichert.
Folglich können die gleichen Effekte wie bei dem ersten Beispiel oben auch bei der Ausführungsform 4 erzielt werden.
Bei der Ausführungsform 4 ist die Ständerwicklung 51 den ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 41–44 aufgebaut, in denen jeweils eine Drahtlitze 40 derart gewickelt ist, dass sie abwechselnd eine innere Lage und eine äußeren Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb jedes sechsten Schlitzes 50a belegt, wobei die Drahtlitze außerhalb der Schlitze 50a in axialen Endflächen des Ständerkerns 50 zurückgewunden ist. Die zwei Wicklungsbaugruppen 60A, 60B, die verwendet werden, sind durch ein Paar aus ersten und zweiten Wicklungsgruppen gebildet, wobei die erste Wicklungsgruppe durch sechs erste Wicklungsunterabschnitte 41 (dritte Wicklungsunterabschnitte 43), die in einer Teilung von eine Schlitz zueinander angeordnet sind und eine zweite Wicklungsgruppe, die durch sechs zweite Wicklungsunterabschnitte 42 (vierte Wicklungsunterabschnitte 44), die in einer Teilung von einem Schlitz zueinander angeordnet sind, gebildet ist, wobei die zweiten Wicklungsunterabschnitte 42 (vierten Wicklungsunterabschnitte 44) umgekehrt gewickelt sind und um einen elektrischen Winkel von 180° relativ zu den ersten Wicklungsunterabschnitten 41 (den dritten Wicklungsunterabschnitten 43) versetzt sind. Die zwei Wicklungsbaugruppen 60A, 60B sind in zwei Reihen in Radialrichtung in dem Ständerkern 50 eingebracht.
Da die Wicklung mit einem Umlauf aus einer Drahtlitze 40 gebildet ist, ist die Anzahl der Verbindungen verglichen mit der Ausführungsform 1, in der die Wicklung mit einem Umlauf aus einer Vielzahl von U-förmigen Spulensegmenten 30 gebildet ist signifikant reduziert, wodurch die Produktivität des Ständers verbessert wird, das Erweichen der elektrischen Leiter aufgrund des Verschweißens vermieden wird, die Steifigkeit des Ständers verbessert wird und dadurch ermöglicht wird magnetische Geräusche zu reduzieren.
Da die Spulenendgruppe 51f am Vorderende durch die Wendeabschnitte 40a gebildet ist, kann die Höhe, in der die Spulenendgruppe 51f am Vorderende von der Endfläche des Ständerkerns 50 vorragt, verglichen mit der Ausführungsform 1 reduziert werden, bei der die Spulenendgruppe 51f des Vorderendes durch miteinander Verbinden der freien Enden 30c der Spulensegmente 30 aufgebaut ist. Somit kann der Luftwiderstand der Spulenendgruppe 51f am Vorderende verringert werden, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird Windgeräusche, die von der Drehung des Läufers 7 herrühren zu vermindern und eine Spulenkriechreaktanz wird reduziert, wodurch die Ausgabe und der Wirkungsgrad verbessert werden.
Durch Installieren der Wicklungsbaugruppen 60A, 60B im Ständerkern 50 in zwei Reihen werden darüber hinaus auf einmal sechs Ständerwicklungsphasengruppen 54 in den Ständerkern 50 gewickelt, was es ermöglicht die Montage signifikant zu verbessern.
Da die Wendeabschnitte 40a in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie sich radial in zwei Reihen aneinanderreihen, sind die Wendeabschnitte 40a, die die Spulenendgruppen 51f, 51r bilden jeweils in zwei Radialreihen verteilt, wodurch die Höhen, um die sich die Spulenendgruppen 51f, 51r von den Endflächen des Ständerkerns 50 erstrecken, reduziert werden. Somit kann der Luftwiderstand der Spulenendgruppen 51f, 51r vermindert werden, wodurch es ermöglicht wird Windgeräusche, die aus der Rotation des Läufers 7 resultieren zu vermindern.
Aufgrund dessen, dass die Wendeabschnitte 40a leicht in eine im Wesentlichen identischen Form ausgebildet werden können, können die Spulenendgruppen 51f, 51r, die beide durch die Wendeabschnitte 40a gebildet werden in einer im Wesentlichen identischen Form ausgebildet werden. Somit werden Unregelmäßigkeiten auf den radial inneren Flächen der Spulenendgruppen 51f, 51r in Umfangsrichtung vermindert, wodurch Windgeräusche reduziert werden, die zwischen dem Läufer 7 und den Spulenendgruppen 51f, 51r erzeugt werden. Ferner wird die Kriechinduktivität am Vorder- und Hinterende gleich, wodurch eine stabile Ausgabe bereitgestellt wird. Ferner wird die Wärmeabfuhr in jedem der Wendeabschnitte 40a gleichmäßig und somit wird die Wärmeabfuhr in den Spulenendgruppen 51f, 51r gleichmäßig, wodurch die Kühlung der Ständerwicklung 51 verbessert wird.
Darüber hinaus weist bei jeder der obigen Ausführungsformen die Ständerwicklungsphasengruppe vier Umläufe auf, aber die Ständerwicklungswicklungsphasengruppen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf vier Umläufe beschränkt und können z. B. zwei Umläufe oder sechs Umläufe aufweisen.
Weil bei der vorliegenden Erfindung die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 derart aufgebracht und ausgebildet sind, dass die elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitte 35 die Flächen der Scheitelabschnitte der Spulenenden bedecken, nimmt der Effekt darüber hinaus zu, wenn die Erfindung bei einem Ständerkern mit einer größeren Anzahl an Schlitzen zum Einsatz kommt, bei dem die Trennung zwischen den Spulenenden kleiner wird.
Die vorliegende Erfindung ist auf die obige Art und Weise aufgebaut und weist die unten beschriebenen Effekte auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ständer für eine Lichtmaschine bereitgestellt, wobei der Ständer umfasst:
einen zylindrischen Ständerkern mit mehreren Schlitzen, die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichung axial erstrecken; und
eine Ständerwicklung, die in dem Ständerkern angebracht ist,
wobei die Ständerwicklung mehrere Wicklungsunterabschnitte umfasst, die jeweils durch Einbringen elektrisch isolierender Drahtlitzen in Schlitze, die eine vorbestimmte Anzahl an Schlitzen voneinander entfernt sind, so dass sie unterschiedliche Lagen in Bezug auf eine Schlitztiefenrichtung bilden und Verbinden der unterschiedlichen Lagen in Schlitzen, die die vorbestimmte Anzahl von Schlitzen voneinander entfernt in Reihe außerhalb der Schlitze in einem vorbestimmten Schaltungsmuster um Spulenenden zu bilden im Ständerkern angebracht sind,
wobei die Spulenenden in Umfangsrichtung ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, um zwei Spulenendgruppen der Ständerwicklung zu bilden,
einen elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt der Oberflächen der Scheitelabschnitte der Spulenenden, die wenigstens eine der Spulenendgruppen bilden, bedeckt, während Luftdurchgangsräume zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Spulenenden gesichert werden, wodurch ein Ständer für eine Lichtmaschine bereitgestellt wird, der es ermöglicht die Zuverlässigkeit und die Leistungsfähigkeit zu verbessern, ohne die Kühlung der Spulenendgruppen zu vermindern.
Die Spulenenden jeder der zwei Spulenendgruppen sind in Umfangsrichtung um den Ständerkern so angeordnet, dass sie sich in zwei Reihen radial aneinanderreihen, wodurch es ermöglicht wird die axiale Länge der Spulenendgruppen kurz zu halten.
Die Scheitelabschnitte der Spulenenden sind in einer Zickzack-Anordnung angeordnet, wodurch es ermöglicht wird den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt derart aufzubringen und auszubilden, dass er zuverlässig die Oberflächen der Scheitelabschnitte der Spulenenden bedeckt.
Räume zwischen den radial benachbarten Scheitlabschnitten der Spulenenden des Ständerkerns können mit elektrisch isolierendem Kunstharzabschnitt befüllt werden, wodurch die Festigkeit der Spulenendgruppen erhöht wird, wodurch es ermöglicht wird magnetische Geräusche zu reduzieren.
Die Drahtlitzen können mit einer flachen Querschnittsform ausgebildet werden, wodurch es ermöglicht wird den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt in einer gleichmäßigen Schichtstärke auf die Oberflächen der Scheitelabschnitte der Spulenenden aufzubringen und dadurch die Isolationszuverlässigkeit zu erhöhen.
Der elektrisch isolierende Kunstharzabschnitt kann auf den Scheitelabschnitten der Spulenenden durch Lackieren bzw. Streichen ausgebildet werden, wodurch es ermöglicht wird die Luftdurchgangsräume zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Spulenenden leicht auszubilden.
Der elektrisch isolierende Kunstharzabschnitt kann durch Sprühlackieren auf den Scheitelabschnitten der Spulenenden ausgebildet werden, wodurch die Lackiergerätschaft vereinfacht wird, wodurch es ermöglicht wird den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt bei niedrigen Kosten auszubilden.
Der elektrisch isolierende Kunstharzabschnitt kann unter Verwendung eines Fluidbettbeschichtungsverfahrens auf den Scheitelabschnitten der Spulenenden ausgebildet werden, wodurch die Notwendigkeit für eine Abdeckung vermieden wird, wodurch der Vorgang des Aufbringens des elektrisch isolierenden Kunstharzes verbessert wird.
Das als elektrisch isolierende Kunstharzabschnitt verwendete Kunstharz kann als seine Hauptkomponente ein Epoxidkunstharz mit einer vorbestimmten Viskosität aufweisen, so dass das Kunstharz sich beim Trocknen oder Aushärten nicht von den Scheitelabschnitten der Spulenenden verteilt oder an anderen Abschnitten der Drahtlitzen als den Scheitelabschnitten anhaftet, wodurch Luftdurchgangsräume zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Spulenenden gesichert werden und ermöglicht wird Verminderungen in der Kühlung zu vermeiden.
Ein Einkomponentenkunstharz, das bei Raumtemperatur aushärtet, kann für den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt verwendet werden, wodurch die Notwendigkeit für einen Trockenofen vermieden wird, wodurch es ermöglicht wird den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt bei niedrigen Kosten auszubilden.
Ein Zweikomponentenkunstharz, das bei Raumtemperatur aushärtet, kann für den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt verwendet werden, wodurch die Lagerung der Lackkomponenten verbessert wird und es ermöglicht wird das Lackieren leicht auszuführen.
Ein wärmehärtender Epoxidpulverlack kann für den elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt verwendet werden, wodurch ein elektrisch isolierender Kunstharzabschnitt mit überragender Festigkeit und Wärmebeständigkeit bereitgestellt werden kann.
Die Drahtlitzen können aus Spulensegmenten aufgebaut sein, bei denen es sich um elektrisch isolierte elektrische Leiter, die in einer im Wesentlichen U-Form ausgebildet sind, handeln kann und wobei jeder der Wicklungsunterabschnitte durch Einbringen der Spulensegmente in Schlitze eine vorbestimmte von Schlitzen entfernt, so dass unterschiedliche Lage relativ zu einer Schlitztiefenrichtung gebildet werden und Biegen und Verbinden der freien Enden der Spulenenden, die sich aus den Schlitzen der vorbestimmten Anzahl an Schlitzen entfernt erstrecken und die eine Verbindung miteinander erfordern, aufgebaut sein kann, wodurch es ermöglicht wird die Ständerwicklung durch Einbringen der Spulensegmente in den Ständerkern nach dem Vorbereiten des zylindrischen Ständerkerns vorbereitet werden kann, wodurch die Herstellung des Ständers vereinfacht wird.
Die U-förmigen Spulensegmente können von einem axialen Ende des Ständerkerns in die Schlitze eingebracht werden, wodurch die Spulenenden die jede der Spulenendgruppen bilden in einer im Wesentlichen identischen Form ausgebildet werden können, wodurch die Anordnungsfähigkeit der Spulenenden zunimmt.
Die Drahtlitzen können kontinuierliche Drähte sein, die aus elektrisch isolierenden elektrischen Leitern aufgebaut sind, wodurch die Spulenenden durch Wendeabschnitte aus kontinuierlichem Draht aufgebaut sind, wodurch die axiale Höhe der Spulenendgruppen reduziert wird.
Die Wicklungsunterabschnitte können durch wenigstens eine Wicklungsbaugruppe gebildet sein, die aus einem Paar erster und zweiter Wicklungsgruppen gebildet ist, wobei die erste Wicklungsgruppe mehrere erste Wicklungsunterabschnitte mit jeweils einem Umlauf und aufgebaut durch Wickeln einer der elektrisch isolierten Drahtlitzen, so dass sie sich außerhalb der Schlitzen an axialen Endflächen des Ständerkerns zurückwindet und abwechselnd eine inner Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen belegt, umfasst, wobei die ersten Wicklungsunterabschnitte in einer Teilung von einem Schlitz voneinander und gleich der Anzahl der vorbestimmten Anzahl an Schlitzen angeordnet sind und wobei die zweite Wicklungsgruppe mehrere zweite Wicklungsunterabschnitte umfasst, die jeweils einen Umlauf aufweisen, der durch Wickeln einer der Drahtlitzen, so dass sie sich außerhalb der Schlitze an axialen Endflächen des Ständerkerns zurückwindet und abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen belegt, so dass sie umgekehrt und versetzt um einen elektrischen Winkel von 180° relativ zu den ersten Wicklungsunterabschnitten gewickelt sind, aufgebaut ist, wobei die zweiten Wicklungsunterabschnitte in einer Teilung von einem Schlitz zueinander angeordnet und gleich der Zahl der vorbestimmten Anzahl an Schlitze angeordnet sind, wodurch die vorliegende Erfindung für eine Ständerwicklung mit einer Vielzahl an Wendungen in jeder Ständerwicklungsphasengruppe geeignet ist und zwar einfach indem die Anzahl der Wicklungsbaugruppen erhöht wird.

Claims

Ständer für eine Lichtmaschine, umfassend: einen zylindrischen Ständerkern (15, 50) mit mehreren Schlitzen (15a, 50a), die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken; und eine Ständerwicklung (16, 51), die in dem Ständerkern (15, 50) angebracht ist, wobei die Ständerwicklung (16, 51) mehrere Wicklungsunterabschnitte (41–44) umfasst, die jeweils durch Einbringen elektrisch isolierender Drahtlitzen (30, 33, 40) in Schlitze (15a, 50a), die eine vorbestimmte Anzahl an Schlitzen voneinander entfernt sind, so dass sie unterschiedliche Lagen in Bezug auf eine Schlitztiefenrichtung bilden und Verbinden der unterschiedlichen Lagen in Schlitzen (15a, 50a), die die vorbestimmte Anzahl von Schlitzen voneinander entfernt in Reihe außerhalb der Schlitze in einem vorbestimmten Schaltungsmuster um Spulenenden zu bilden im Ständerkern (15, 50) angebracht sind, wobei die Spulenenden in Umfangsrichtung ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, um zwei Spulenendgruppen (16f, 16r, 51f, 51r) der Ständerwicklung zu bilden, einen elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt (35) der Oberflächen der Scheitelabschnitte der Spulenenden, die wenigstens eine der Spulenendgruppen (16f, 16r, 51f, 51r) bilden, bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenenden jeder der zwei Wicklungsendgruppen (16f, 16r, 51f, 51r) in Umfangsrichtungsrichtung um den Ständerkern (15, 50) angeordnet sind, so dass sie sich in zwei Reihen radial aneinander reihen, die Scheitelabschnitte der Wicklungsenden in einer Zickzackanordnung ausgebildet sind, und Trennräume zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Spulenenden ausgebildet sind, um Luftdurchgangsräume zu sichern.
Ständer für eine Lichtmaschine nach Anspruch 1, bei dem Räume zwischen radial benachbarten Scheitelabschnitten der Wicklungsenden des Ständerkerns (15, 50) mit dem elektrisch isolierenden Kunstharzabschnitt (35) gefüllt sind.
Ständer für eine Lichtmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Drahtlitzen (30, 40) mit einer flachen Querschnittsform ausgebildet sind.
Ständer für eine Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1–3, bei dem ein Einkomponentenkunstharz, das bei Raumtemperatur aushärtet, als elektrisch isolierender Kunstharzabschnitt verwendet wird.
Ständer für eine Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1–3, bei dem ein Zweikomponentenkunstharz, das bei Raumtemperatur aushärtet, als elektrisch isolierender Kunstharzabschnitt (35) verwendet wird.
Ständer für eine Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1–3, bei der ein wärmehärtender Epoxidpulverlack als elektrisch isolierender Kunstharzabschnitt (35) verwendet wird.
Ständer für eine Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1–6, bei dem: die Drahtlitzen aus Spulensegmenten (30, 33) aufgebaut sind, bei denen es sich um elektrisch isolierte elektrische Leiter mit einer im Wesentlichen U-Form handelt; und die Wicklungsunterabschnitte jeweils durch Einbringen der Spulensegmente (30, 33) in Schlitze (15a), die eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen entfernt sind, so dass sie in Bezug auf die Schlitztiefenrichtung unterschiedliche Lagen bilden und Biegen sowie Verbinden der freien Enden (30c) der Spulensegmente (30, 33), die sich aus den Schlitzen (15a), die eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen entfernt sind erstrecken und eine Verbindung miteinander erfordern, aufgebaut sind.
Ständer für eine Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1–7, bei dem die Wicklungsunterabschnitte (41–44) durch wenigstens eine Wicklungsbaugruppe (60a, 60b) gebildet sind, die aus zwei ersten und zweiten Wicklungsgruppen besteht, wobei die erste Wicklungsgruppe mehrere erste Wicklungsunterabschnitte (41, 43) mit jeweils einem Umlauf und aufgebaut durch Wickeln einer der elektrisch isolierten Drahtlitzen (44), so dass sie sich außerhalb der Schlitzen an axialen Endflächen des Ständerkerns (50) zurückwindet und abwechselnd eine inner Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze (50a) in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen belegt, umfasst, wobei die ersten Wicklungsunterabschnitte (41, 43) in einer Teilung von einem Schlitz voneinander und gleich der Anzahl der vorbestimmten Anzahl an Schlitzen angeordnet sind und wobei die zweite Wicklungsgruppe mehrere zweite Wicklungsunterabschnitte (42, 44) umfasst, die jeweils einen Umlauf aufweisen, der durch Wickeln einer der Drahtlitzen (40), so dass sie sich außerhalb der Schlitze an axialen Endflächen des Ständerkerns (50) zurückwindet und abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze (50a) in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen belegt, so dass sie umgekehrt und versetzt um einen elektrischen Winkel von 180° relativ zu den ersten Wicklungsunterabschnitten (41, 43) gewickelt sind, aufgebaut ist, wobei die zweiten Wicklungsunterabschnitte in einer Teilung von einem Schlitz zueinander angeordnet und gleich der Zahl der vorbestimmten Anzahl an Schlitze angeordnet sind.