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HINTERGRUND DER. ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Statorspule für
eine elektrische Drehmaschine nach Anspruch 1.
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2. Beschreibung des einschlägigen Stands
der Technik
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Aus
der
DE 40 31 276 A ist
ein Verfahren zur Herstellung einer Statorspule für eine elektrische Drehmaschine
bekannt, gemäß dem eine
Mehrzahl von U-förmigen
Leitersegmenten gebildet wird, die jeweils einen Kopfabschnitt und
ein Paar von Schenkeln aufweisen. Die Kopfabschnitte der U-förmigen Leitersegmente
werden verdreht, und eine Mehrzahl der U-förmigen Leitersegmente besteht
aus einer Gruppe von regulären
Segmenten und einer Gruppe von speziellen Segmenten.
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer Statorspule für eine elektrische Drehmaschine
ist beispielsweise in der
JP-B2-3118837 und
der
JP-B2-3196738 offenbart.
Die in diesen Patenten offenbarte Statorspule weist eine Mehrzahl
von U-förmigen Leitersegmenten
auf, die in deren axialer Richtung in Statorschlitze eingefügt werden.
Abschnitte am Schenkelende der U-förmigen Leitersegmente werden
miteinander elektrisch verbunden, nachdem die Segmente in die Statorschlitze
eingefügt
worden sind, um dadurch eine Statorspule zu bilden. Das U-förmige Leitersegment
weist einen Kopfabschnitt und ein Paar von Schenkeln auf, die sich
vom Kopfabschnitt erstrecken. Das Paar von Schenkeln wird in ein
Paar von Schlitzen eingefügt,
die eine Polteilung voneinander beabstandet positioniert sind, und
die aus den Schlitzen herausragenden Schenkel werden in einer Umfangsrichtung
verdreht und miteinander elektrisch verbunden, um dadurch die Statorspule
zu bilden. Somit wird eine erste Spule durch die Kopfabschnitte der
U-förmigen
Leitersegmente gebildet, und ein zweites Spulenende wird durch die
Schenkel gebildet, die aus einem Statorkern hervorragen und miteinander
elektrisch verbunden sind.
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Die
Herstellung der Statorspule erfolgt in den nachstehend angeführten Schritten.
Die Leitersegmente, die jeweils einen Kopfabschnitt und ein Paar von
Schenkeln aufweisen, die sich parallel vom Kopfabschnitt erstrecken,
sind aus einem Leiterdraht mit einem rechtwinkeligen Querschnitt
gebildet. Das Paar von Schenkeln erstreckt sich in dieser Stufe nahe
nebeneinander. Das eng angeordnete Paar von Schenkeln wird durch
Verdrehen derselben in Bezug auf den Kopfabschnitt voneinander getrennt,
so dass ein Schenkel in einen Schlitz eingefügt wird, während der andere Schenkel in
einen anderen Schlitz eingefügt
wird, der um eine Polteilung (elektrischer Winkel π) vom anderen
Schlitz entfernt positioniert ist. Auf diese Weise werden die U-förmigen Leitersegmente gebildet.
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Dann
werden die U-förmigen
Leitersegmente in die jeweiligen Schlitze eingefügt, und die aus dem Statorkern
herausragenden Schenkelabschnitte werden in einer Umfangsrichtung
um eine halbe Polteilung (elektrischer Winkel π/2) gebogen. Dann werden die
Enden der Schenkel elektrisch miteinander verbunden, um im Ganzen
eine Statorspule auszubilden.
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Die
vier geraden Leiterabschnitte der U-förmigen Segmente können in
einen Schlitz eingefügt werden,
wie in den vorstehenden Patenten gezeigt ist. In diesem Fall wird
eine Gruppe von kleinen Segmenten und eine Gruppe von großen Segmenten
gebildet. Das Paar von Leiterabschnitten des großen Segments wird an einer äußersten
Position im Schlitz und einer innersten Position positioniert, während das
Paar von Leiterabschnitten des kleinen Segments in einem inneren
Raum zwischen der äußersten
und innersten Position positioniert wird.
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Bei
einigen Wechselstromgeneratoren werden drei Verbundphasenspulen
verwendet, um eine Dreiphasen-Statorspule zu bilden. Es ist beispielsweise
bekannt, drei Verbundphasenspulen unter der Verwendung von sechs
Phasenspulen, U, V, W, X, Y und Z zu bilden. In diesem Fall werden
die U- und X-Phasenspulen seriell verbunden, wodurch eine U-X-Verbundphasenspule
gebildet wird. Desgleichen wird eine V-Y-Verbundphasenspule durch serielles Verbinden
von V- und Y-Phasenspulen gebildet, und ein W-Z-Verbundphasenspule
wird durch serielles Verbinden von W- und Z-Phasenspulen gebildet. Eine Polteilung
(elektrische Winkel π)
wird durch sechs Schlitze gebildet, und die sechs Schlitze werden
in einer Reihenfolge von U, X, -V, -Z, W, Y, -U, -X, V, Z, -W und
-Y angeordnet.
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Eine
Schlitzteilung zwischen einem Paar von Schenkeln eines U-förmigen Leitersegments,
das einen Zwischenphasenverbinder (z. B. zwischen U- und X-Phasen)
bildet, muss gegenüber
einer Schlitzteilung von anderen regulären U-förmigen Leitersegmenten anders
ausgebildet werden. Das gleiche gilt für ein U-förmiges Leitersegment, das einen
Ausgangsanschluss (z. B. einen U-X-Phasen-Ausgangsanschluss) und einen Nullpunktverbinder
(z. B. einen Verbinder, der die X-Phase mit einem Nullpunkt der Dreiphasenwicklung
verbindet) bildet. Wenn z. B. die Schlitzteilung des regulären Segments
6 Schlitze aufweist, weist die Schlitzteilung des vorherigen 7 Schlitze
auf, und die des letzteren 5 Schlitze. Das heißt, dass es notwendig ist,
reguläre
Segmente mit einer regulären
Schlitzteilung und spezielle Segmente mit einer anderen Schlitzteilung
zu bilden. In anderen Worten muss ein auf die Kopfabschnitte der U-förmigen Leitersegmente
ausgeübter
Verdrehbetrag entsprechend den Segmenttypen geändert werden. Dementsprechend
ist das Statorspulen-Herstellungsverfahren
bislang nicht einfach gewesen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts des vorstehend erläuterten
Problems entwickelt worden, und es ist eine Aufgabe der Erfindung,
ein verbessertes und vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer Statorspule
für eine
elektrische Drehmaschine zu schaffen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die vorstehende Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch
1 gelöst.
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Verbesserte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung einer Statorspule für eine elektrische Drehmaschine
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine
Dreiphasen-Statorspule wie eine Statorspule, die in einem Stator
für einen
Wechselstromgenerator verwendet wird, besteht aus einer Mehrzahl
von U-förmigen
Leitersegmenten, die in Schlitze eines Statorkerns eingefügt sind.
Jedes Segment weist einen Kopfabschnitt und ein Paar von Schenkeln
auf, die mit dem Kopfabschnitt verbunden sind und sich parallel
zueinander erstrecken. Die Leitersegmente beinhalten eine Gruppe
von speziellen Segmenten aus lauter Zwischenphasenverbindern, Ausgangsanschlüssen oder
Nullpunktverbindern, und eine Gruppe von regulären Segmenten, die andere Abschnitte
der Statorspule bilden.
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Bevor
die Segmente in die Statorschlitze eingefügt werden, wird der Kopfabschnitt
eines jeweiligen Segments in einer Verdrehvorrichtung verdreht, um
das voneinander um eine notwendige Schlitzteilung beabstandete Paar
von Schenkeln zu positionieren. Die Verdrehvorrichtung beinhaltet
einen Außenring
und einen Innenring, die beide koaxial gekoppelt sind, um relativ
zueinander drehbar zu sein. Beide Ringe weisen die gleiche Anzahl
von Nuten (oder Öffnungen)
auf wie die Anzahl der in dem Statorkern ausgebildeten Schlitze.
Die Nuten sind in beiden Ringen entlang ihrer Umfangsrichtung ausgebildet.
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Um
sowohl die regulären
als auch die speziellen Segmente in der Verdrehvorrichtung gleichzeitig
verdrehen zu können,
wird auf jedes der speziellen Segmente eine vorbereitende Verdrehung
ausgeübt.
Um auf das spezielle Segment eine vorbereitende Verdrehung auszuüben, wird
dessen Kopfabschnitt um eine vorbestimmten Schlitzteilung (z. B. eine
Polteilung) verdreht. Unter der Schlitzteilung versteht man einen
Abstand zwischen beiden Schenkeln des Segments, der durch die Anzahl
der Statorschlitze gezählt
wird. Die vorbereitende Verdrehung wird auf verschiedene Art und
Weise auf das spezielle Segment ausgeübt, obwohl die Verwendung der vorstehend
beschriebenen Verdrehvorrichtung zu bevorzugen ist.
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In
einem Vorgang zum gleichzeitigen Verdrehen der Kopfabschnitte aller
Segmente, wird ein Schenkel des regulären Segments in die Nut des
Außenrings
eingefügt,
während
der andere Schenkel in die Nut des Innenrings eingefügt wird,
die der Nut des Außenrings
gegenüberliegt,
in die der eine Schenkel eingefügt
wird. Andererseits wird ein Schenkel des speziellen Segments in
die Nut des Außenrings
eingefügt,
während
der andere Schenkel in die Nut des Innenrings eingefügt wird,
die an einer Position positioniert ist, die um einen Betrag der
vorbereitenden Verdrehung verschoben ist (z. B. eine Schlitzteilung).
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Nachdem
alle Segmente, die die regulären Segmente
und die speziellen Segmente beinhalten, in die Verdrehvorrichtung
eingefügt
worden sind, werden der Außenring
und der Innenring um eine Polteilung relativ gedreht, um dadurch
die regulären Segmente,
die um Polteilung (z. B. eine 6-Schlitzteilung) verdreht sind, und
die speziellen Segmente zu bilden, die um eine Polteilung plus oder
minus dem Betrag der vorbereitenden Verdrehung (z. B. 5-Schlitzteilung
oder 7-Schlitzteilung) verdreht werden.
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Dann
werden alle so verdrehten Segmente von der Verdrehvorrichtung gelöst und gleichzeitig
in die Schlitze des Statorkerns eingefügt, ohne die relativen Positionen
von allen Segmenten zu ändern.
Die Schenkelenden der Segmente werden gebogen und miteinander elektrisch
verbunden, um die Dreiphasen-Statorspule als Ganzes zu bilden.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung die speziellen Segmente, nachdem auf sie eine vorbereitende
Verdrehung ausgeübt
worden ist, zusammen mit den regulären Segmenten in die Verdrehvorrichtung
eingefügt
werden, können
alle Segmente um den gleichen Betrag gleichzeitig verdreht werden, wodurch
auf die regulären
Segmente und die speziellen Segmente jeweils notwendige Gesamtverdrehbewegungen
ausgeübt werden.
Ferner werden alle Segmente, die in der Verdrehvorrichtung verdreht werden,
zusammen in die Schlitze der Statorspule eingefügt, ohne ihre relativen Positionen
zu verändern.
Somit wird der Herstellungsvorgang der Statorspule erheblich vereinfacht.
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Weitere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand eines
besseren Verstädnisses
der bevorzugten Ausführungsform,
die nachstehend unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen
beschrieben wird, näher
erläutert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Querschnittansicht, die einen Wechselstromgenerator zur Verwendung
in einem Fahrzeug darstellt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Statorspule ausbildende,
U-förmige Segmente darstellt;
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3 ist
eine teilweise im Querschnitt erstellte Ansicht, die einen Schlitz
eines Statorkerns darstellt, in den vier im Schlitz befindliche
Leiter der U-förmigen
Leitersegmente eingefügt
sind;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Statorkern mit auf einem
Innenumfang desselben ausgebildeten Schlitzen und U-förmigen Leitersegmenten,
die in die Schlitze eingefügt
werden sollen, darstellt;
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5 ist
eine Zeichnung, die eine Statorspule darstellt, die in einer Sternschaltung
unter Verwendung von drei Verbundphasenspulen verbunden ist, wobei
jede Verbundphasenspule durch zwei Phasenspulen gebildet wird, die
seriell miteinander verbunden sind;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Verdrehen
von Kopfabschnitten der Leitersegmente darstellt;
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7 ist
eine teilweise im Querschnitt erstellte Ansicht, die die in 6 gezeigte
Vorrichtung darstellt;
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8 ist
eine Querschnittansicht, die eine Vorrichtung zum Verdrehen von
am Schenkelende befindlichen Abschnitten der U-förmigen Leitersegmente darstellt;
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9 ist
eine Draufsicht, die die in 8 gezeigte
Verdrehvorrichtung darstellt, die entlang einer Linie IX-IX von 8 erstellt
wurde;
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10A ist eine schematische Draufsicht, die die
Leitersegmente darstellt, die in die Schlitze eines Statorkerns
eingefügt
sind, bevor ein Verdrehvorgang ausgeführt wird;
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10B ist eine schematische Ansicht, die die Leitersegmente
darstellt, die in die Schlitze eines Statorkerns eingefügt werden,
nachdem die Segmente in Bezug auf ihre Kopfabschnitte verdreht worden
sind;
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11 ist
eine Zeichnung, die elektrische Verbindungen der in 5 gezeigten
Statorspule schematisch darstellt;
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12A ist eine Draufsicht, die eine Teilansicht
einer Verdrehvorrichtung ist, in der ein kleines Segment zum Ausbilden
eines Zwischenphasenverbinders eingefügt ist;
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12B ist eine Draufsicht, die die gleiche Verdrehvorrichtung
darstellt, wie in 12A gezeigt ist, wobei das darin
eingefügt
kleine Segment vorbereitend verdreht wird;
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13A ist eine Draufsicht, die einen vorbereitend
verdrehten Kopfabschnitt des kleinen Segments, das den Zwischenphasenverbinder
bildet, schematisch darstellt;
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13B ist eine Seitenansicht, die den selben vorbereitend
verdrehten Kopfabschnitt schematisch darstellt, der in 13A gezeigt ist; und
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14 ist
eine Seitenansicht, die eine modifizierte Form einer Kopfdruckplatte
darstellt, die beim Vorgang des vorbereitenden Verdrehens des Leitersegments
verwendet wird.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Es
erfolgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Zunächst wird
unter Bezugnahme auf 1 eine Gesamtstruktur eines
Wechselstromgenerators zur Verwendung in einem Fahrzeug beschrieben.
Der Wechselstromgenerator 1 besteht aus einem Rotor 2,
einem Stator 3, einem Gehäuse 4, einem Gleichrichter 5,
einem Ausgangsanschluss 6, einer Drehwelle 7, Bürsten 8,
Schleifringen 9 und anderen dazugehörigen Komponenten. Der Stator 3 besteht
aus einem Statorkern 32 mit mehreren, darin ausgebildeten Schlitzen
und einer Statorspule 31, die in den Schlitzen angeordnet
ist. Der Statorkern 32 wird im Inneren des Gehäuses 4 feststehend
gelagert. Der Rotor 2 besteht aus einem Paar von Rotorkernen 71,
die mit der Rotorwelle 7 feststehend verbunden sind, und
einer Erregerspule 72, die auf die Rotorkerne 71 gewickelt
ist. Die Rotorwelle 7 wird im Gehäuse 4 drehbar gelagert,
und der Rotor 2 ist im Inneren des Stators 3 angeordnet.
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Die
Statorspule 31 ist eine Dreiphasen-Ankerwicklung mit drei
Anschlüssen
zum Ausgeben eines Drehstroms. Der Drehstrom wird durch den Gleichrichter 5 zu
einem Gleichstrom gleichgerichtet, der vom Ausgangsanschluss 6 ausgegeben
wird. Der Erregerstrom wird der Erregerspule 72 durch die Bürsten 8 zugeführt, die
mit den Schleifringen 9 in gleitendem Kontakt stehen. Ein
Betrag des Erregerstroms wird durch einen Regulator (nicht gezeigt)
gesteuert, um eine Gleichstromspannung, die vom Ausgangsanschluss 6 ausgegeben
wird, auf einem vorbestimmten Wert beizubehalten.
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Da
der Betrieb des Wechselstromgenerators 1 dieser Art hinreichend
bekannt ist, wird auf eine ausführliche
Erläuterung
verzichtet.
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Die
Statorspule 31 wird durch eine Mehrzahl von U-förmigen Leitersegmenten 33 gebildet,
die aus großen
Segmenten 331 und kleinen Segmenten 332 bestehen
(wie in 2 gezeigt ist). Die U-förmigen Leitersegmente 33 werden
in die Schlitze 35 eingefügt, die im Statorkern 32 ausgebildet
sind, und die Schenkelabschnitte der U-förmigen Leitersegmente, die
aus dem Statorkern 32 herausragen, werden elektrisch verbunden,
um die Dreiphasenankerwicklung zu bilden. Jedes U-förmige Leitersegment 33 ist aus
einem Leiterdraht mit einem rechtwinkeligen Querschnitt gebildet
und mit Ausnahme seiner Verbindungsenden mit einem Isolierharzfilm
bedeckt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 erfolgt eine ausführliche
Beschreibung der U-förmigen Leitersegmente 33,
die aus großen
Segmenten 331 und kleinen Segmenten 332 bestehen.
Das große
Segment 331 beinhaltet einen U-förmigen Kopfabschnitt 331c, ein
Paar von im Schlitz befindlichen Leitern 331a, 331b,
ein Paar von Abschnitten 331f, 331g am Schenkelende
und ein Paar von Verbindungsabschnitten 331d, 331e.
Desgleichen beinhaltet das kleine Segment 332 einen U-förmigen Kopfabschnitt 332c,
ein Paar von im Schlitz befindlichen Leitern 332a, 332b,
ein Paar von Abschnitten 332f, 332g am Schenkelende
und ein Paar von Verbindungsabschnitten 332d, 332e.
Die im Schlitz befindlichen Segmente 331a, 331b, 332a, 332b der
großen
und kleinen Segmente 331, 332 sind in die Schlitze 35 des
Statorkerns 32 eingefügt,
und andere Abschnitte sind außerhalb
der Schlitze 35 angeordnet. Der im Schlitz befindliche
Leiter 331b wird an einer äußersten Position des Schlitzes 35 positioniert,
und der im Schlitz befindliche Leiter 331a wird an einer
innersten Position im Schlitz 35 positioniert. Die im Schlitz
befindlichen Leiter 332a, 332b sind an einem mittleren Abschnitt
zwischen den äußersten
und innersten Positionen im Schlitz 35 positioniert. Diese
Abschnitte der im Schlitz befindlichen Leiter werden an späterer Stelle
ausführlicher
erläutert.
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Die
im Schlitz befindlichen Leiter 331a und 332a werden
in den gleichen Schlitz eingefügt,
während
die im Schlitz befindlichen Leiter 331b und 332b in
einen anderen Schlitz eingefügt
werden, der vom vorherigen Schlitz um eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen
(eine ungerade Anzahl von Schlitzen) beabstandet ist. In dieser
besonderen Ausführungsform ist
der letztere Schlitz vom vorherigen Schlitz um eine Polteilung (elektrischer
Winkel π)
beabstandet. Der Kopfabschnitt 331c des großen Segments
ist so angeordnet, dass er eine Außenseite des Kopfabschnitts 332c des
kleinen Segments 332 umgibt. 331d' und 331e', die in 2 gezeigt
sind, bezeichnen Verbindungsenden der anderen großen Segmente,
und diese Verbindungsenden 331d' und 331e' sind jeweils mit den Verbindungsenden 332d und 332e des
kleinen Segments verbunden. Desgleichen bezeichnet 332d' ein Verbindungsende
eines anderen kleinen Segments, und das Verbindungsende 332d' wird mit dem
Verbindungsende 331d des großen Segments 331 elektrisch
verbunden.
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Wie
in 3 gezeigt ist, sind die vier im Schlitz befindlichen
Leiter im Schlitz 35 eingefügt. Der im Schlitz befindliche
Leiter 331a des großen Segments 331 ist
an einer radial innersten Position im Schlitz 35 positioniert,
während
ein anderer im Schlitz befindlicher Leiter 331b' eines anderen
großen
Segments an einer radial äußersten
Position im Schlitz 35 positioniert ist. Der im Schlitz
befindliche Leiter 332a des kleinen Segments 332 ist
an einer radialen Außenseite
des im Schlitz befindlichen Leiters 331a positioniert,
während
ein anderer im Schlitz befindlicher Leiter 332b` eines
anderen kleinen Segments an einer radialen Innenseite des im Schlitz
befindlichen Leiters 331b' positioniert
ist. Zur Vereinfachung der Erläuterung
der Positionen der im Schlitz befindlichen Leiter werden die Positionen
als die erste, zweite, dritte und vierte Position bezeichnet, wobei
ab der radial äußersten
Position in Schlitz 35 gezählt wird. Eine Isolierlage 34 ist
im Schlitz 35 angeordnet, um die im Schlitz befindlichen
Leiter vom Statorkern 32 zu isolieren.
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4 zeigt
ein Beispiel einer Positionsbeziehung zwischen dem Schlitz 35 des
Statorkerns 32 und den U-förmigen Leitersegmenten 33,
die aus dem großen Segment 331 und
dem kleinen Segment 332 bestehen. In diesem Beispiel besteht
eine Polteilung aus drei Schlitzen.
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5 zeigt
elektrische Verbindungen der Statorspule 31, die in einer
Dreiphasen-Sternschaltung verbunden sind. Eine U-X-Verbundphase
besteht aus einer U-Phasenspule und einer X-Phasenspule, die seriell
verbunden sind. Desgleichen besteht eine V-Y-Verbundphase aus einer
V-Phasenspule und einer Y-Phasenspule, die seriell verbunden sind,
und eine W-Z-Verbundphase besteht aus einer W-Phasenspule und einer
Z-Phasenspule, die seriell verbunden sind. In diesem Beispiel besteht
eine Polteilung (elektrischer Winkel π) aus sechs Schlitzen, und die
Schlitze sind in der folgenden Reihenfolge angeordnet: U, X, -V,
-Z, W, Y, -U, -X, V, Z, -W und -Y. In dieser Schlitzanordnung sind
die U-Phasenspule und die X-Phasenspule, die nebeneinander positioniert
sind, seriell verbunden, um einen Zwischenphasenverbinder 1000 zu
bilden. Ein Ende dieser Reihenschaltung dient als ein Ausgangsanschluss 2000 der
U-X-Verbundphase, während
das andere Ende einen Nullpunktverbinder 3000 bildet, der
mit einem Nullpunkt C verbunden ist. Andere Verbundphasen V-Y und
W-Z werden in der gleichen Weise gebildet und verbunden.
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Das
U-förmige
Leitersegment, das den Zwischenphasenverbinder 1000 bildet,
weist eine Polteilung auf, die sich von dem der regulären Segmente unterscheidet.
Das heißt,
dass dieses spezielle Segment eine 7-Schlitzteilung aufweist, während ein
reguläres
Segment eine 6-Schlitzteilung aufweist. Wenn in anderen Worten einer
der im Schlitz befindlichen Leiter dieses speziellen Segments in
Schlitz Nr. 1 eingefügt
ist, ist der andere im Schlitz befindliche Leiter in Schlitz Nr.
8 eingefügt.
Was das reguläre Segment
angeht, so ist, wenn einer der im Schlitz befindliche Leiter in
Schlitz Nr. 1 eingefügt
ist, der andere im Schlitz befindliche Leiter in Schlitz Nr. 7 eingefügt. Desgleichen
weist ein spezielles Segment, das den Ausgangsanschluss 2000 und
den Nullpunktverbinder 3000 ausbildet, eine Schlitzteilung
auf, die sich von dem des regulären
Segments unterscheidet. Dieses spezielle Segment weist ein 5-Schlitzteilung auf,
d. h., wenn einer der im Schlitz befindlichen Leiter in den Schlitz
Nr. 1 eingefügt
ist, ist der andere in den Schlitz Nr. 6 eingefügt. Das Segment, das den Zwischenphasenverbinder 1000 bildet,
und das Segment, das den Ausgangsanschluss 2000 und den Nullpunktverbinder 3000 bildet,
werden als spezielle Segmente bezeichnet, während die anderen Segmente
als reguläre
Segmente bezeichnet werden. Die Schlitzteilung der jeweiligen Segmente
wird an späterer
Stelle ausführlicher
erläutert.
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Unter
Bezugnahme auf 6 und 7 wird ein
Vorgang zum Verdrehen der Kopfabschnitte 331c, 332c der
Segmente zum Ausbilden einer erforderlichen Schlitzteilung beschrieben.
Bevor dieser Vorgang ausgebildet wird, wird auf die speziellen Segmente
eine vorbereitende Verdrehung (die nachstehend erläutert wird)
ausgeübt,
so dass alle Segmente, einschließlich der regulären Segmente
und speziellen Segmente, in diesem Vorgang zusammen verdreht werden
können,
um alle Segmente mit den jeweiligen abschließenden Schlitzteilungen versehen zu
können.
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Wie
in 6 gezeigt ist, besteht eine Vorrichtung 10 zum
Verdrehen des Kopfabschnitts aus einem Außenring 12 und einem
Innenring 11, wobei beide Ringe 12, 11 miteinander
verbunden sind, um zwischen ihnen eine relative Drehung zu erlauben. Paare
von Löchern 121, 122 sind
im Außenring 12 entlang
dessen Umfangsrichtung seriell gebildet. Ein Intervall zwischen
benachbarten Paaren von Löchern 121, 122 ist
mit einem Intervall zwischen benachbarten Schlitzen 35 identisch,
die im Statorkern 52 ausgebildet sind. Desgleichen sind
Paare von Löchern 111, 112 im
Innenring 11 seriell ausgebildet.
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Der
Innenring 11 und der Außenring 12 sind ursprünglich so
verbunden, dass vier Löcher 111, 112, 121 und 122 in
einer Reihe in einer radialen Richtung der Ringe positioniert sind.
Die Schenkel des großen
Segments 331 werden in das äußerste Loch 122 bzw.
das innerste Loch 11 eingefügt. Die Schenkel des kleinen
Segments 332 werden in die Löcher 121 bzw. 112 eingefügt. Die
speziellen Segmente werden in der später beschriebenen Weise unter
Bezugnahme auf 10A eingefügt.
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Nachdem
alle Segmente in die Ringe 11, 12 eingefügt worden
sind, wird auf die Kopfabschnitte der eingefügten Segmente durch eine Kopfdruckplatte 16 eine
Druckbewegung ausgeführt,
wie in 7 gezeigt ist. Die Kopfabschnitte eines jeweiligen Paars
aus dem kleinen Segment 332 und dem großen Segment 331 werden
jeweils an deren Seiten durch Klauen 160 der Kopfdruckplatte 16 gehalten. Das
heißt,
dass die Kopfabschnitte durch die Kopfdruckplatte 16 nach
unten gedrückt
werden und durch die Klauen 160 an der Seite gehalten werden. Dann
werden der Innenring 11 und der Außenring 12 um eine
6-Schlitzteilung (die einer Polteilung entspricht) relativ gedreht.
Im Verlauf der relativen Drehung wird die Kopfdruckplatte 16 in
der axialen Richtung verschoben, um der axialen Bewegung der Kopfabschnitte
aufgrund von deren Verformung folgen zu können. Auf diese Weise werden
die U-förmigen
Leitersegmente 33, die eine notwendige Schlitzteilung aufweisen,
verformt.
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Dann
werden alle Segmente 33 von den Ringen 11, 12 entfernt,
während
die Kopfdruckplatte 16 in ihrer Position festgehalten werden,
um auf die Kopfabschnitte eine Druckbewegung auszuführen. Dann
werden alle Segmente 33, die von den Ringen 11, 12 entfernt
worden sind, zusammen in die jeweiligen Schlitze 35 des
Statorkerns 32 eingefügt,
während
sich ihre relativen Positionen zueinander unverändert beibehalten. Somit sind
die vier im Schlitz befindlichen Leiter der Segmente in einem jeweiligen Schlitz 35 positioniert,
wie in 3 gezeigt ist. Dann wird die Kopfdruckplatte 16 von
den Kopfabschnitten der Segmente gelöst. Alternativ kann die gleiche Kopfdruckplatte 16 im
nächsten
Vorgang verwendet werden, ohne von den Kopfabschnitten losgelöst zu werden.
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Unter
Bezugnahme auf 8 und 9 erfolgt
eine Beschreibung eines Vorgangs zum Verdrehen der am Schenkelende
befindlichen Abschnitte der Segmente 33, die aus dem Statorkern 32 hervorragen. 8 zeigt
eine Schenkelende-Verdrehvorrichtung 500, und 9 zeigt
eine Querschnittansicht der in 8 gezeigten
Vorrichtung, die entlang der Linie IX-IX in 8 erstellt
wurde. In diesem Vorgang wird der am Schenkelende befindliche Abschnitt 331g,
der mit dem im Schlitz befindlichen Leiter 331b verbunden
ist, der an der ersten Position im Schlitz 35 positioniert
ist, in einer Umfangsrichtung verdreht, während der am Schenkelende befindliche Abschnitt 331f,
der mit dem im Schlitz befindlichen Leiter 331a verbunden
ist, der an der vierten Position im Schlitz 35 positioniert
ist, in der anderen Umfangsrichtung verdreht wird. Der Gesamtbetrag
der auf die beiden am Schenkelende befindlichen Abschnitte 331g und 331f ausgeübten Verdrehbewegung
beträgt
eine Polteilung, d. h. eine 6-Schlitzteilung. Der am Schenkelende
befindliche Abschnitt 332g, der mit dem im Schlitz befindlichen
Leiter 332b verbunden ist, der an der zweiten Position
im Schlitz 35 positioniert ist, wird in einer Umfangsrichtung
verdreht, während
der am Schenkelende befindliche Abschnitt 332f, der mit
dem im Schlitz befindlichen Leiter 332a verbunden ist,
der an der dritten Position im Schlitz 35 positioniert
ist, in der anderen Umfangsrichtung verdreht wird. Der Gesamtbetrag
der auf die beiden am Schenkelende befindlichen Abschnitte 332g und 332f ausgeübte Verdrehbetrag
beträgt
eine Polteilung, d. h. eine 6-Schlitzteilung.
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Die
Vorrichtung 500 zum Verdrehen der am Schenkelende befindlichen
Abschnitte der Segmente, die in 8 gezeigt
ist, besteht aus den folgenden Komponenten: einem Kernträger 51,
um auf demselben den Statorkern 32 zu lagern; einer äußeren Klemmeinrichtung 52 zum
Halten des Außenumfangs
des Statorkerns 32; einer Kopfdruckplatte 53 zum
Ausführen
einer Abwärtsdruckbewegung
auf die Kopfabschnitte des Segments; einer Schenkelende-Verdreheinrichtung 54 zum
Verdrehen der am Schenkelende befindlichen Abschnitte der Segmente;
einer Welle 54a zum Antreiben der Schenkelende-Verdreheinrichtung 54 in
die axiale Richtung; Drehtreibern 541a-544a zum
Ansteuern des Schenkelverdreheinrichtungen 54 in der Umfangsrichtung; einem
Treiber 54b zum Ansteuern der Welle 54a in der
axialen Richtung, und einer Steuerung 55 zum Steuern eines
Betriebs der Drehtreiber 541a-544a und des Treibers 54b.
Die Schenkelende-Verdreheinrichtung 54 weist vier Verdrehringe 541-544 auf, die
koaxial angeordnet sind und unabhängig voneinander angetrieben
werden. Die Verdrehringe 541-544 werden in der
axialen Richtung gleichzeitig angesteuert.
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Wie
in 9 gezeigt ist, weist der Verdrehring 541 Löcher 541b zum
Einfügen
der am Schenkelende befindlichen Abschnitte 331g auf, die
mit den im Schlitz befindlichen Leitern 331b verbunden
sind, die an der ersten Position in den Schlitzen 35 positioniert
sind. Die Löcher 541b sind
in der Umfangsrichtung bei einem gleich großen Intervall angeordnet. Desgleichen
weist der Verdrehring 542 Löcher 542b zum Einfügen von
am Schenkelende befindlichen Abschnitten 332g auf, die
mit den im Schlitz befindlichen Leitern 332b verbunden
sind, die an der zweiten Position in den Schlitzen 35 positioniert
sind. Der Verdrehring 543 weist Löcher 543b zum Einfügen von
am Schenkelende befindlichen Abschnitten 332f auf, die
mit den im Schlitz befindlichen Leitern 332 verbunden sind,
die an der dritten Position in den Schlitzen 35 positioniert
sind. Der Verdrehring 544 weist Löcher 544b zum Einfügen von
am Schenkelende befindlichen Abschnitten 331f auf, die
mit den im Schlitz befindlichen Leitern 331a verbunden sind,
die an der vierten Position in den Schlitzen 35 positioniert
sind.
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Die
Löcher 541b und
die Löcher 542b sind durch
Trennwände 541c und 542c radial
voneinander beabstandet, wodurch sich ein Trennabstand d1 ergibt.
Die Löcher 542b und
Löcher 543b sind
durch die Trennwände 542d und 543d radial
beabstandet, wodurch sich ein Trennabstand d2 ergibt. Die Löcher 543b und
die Löcher 544b sind
durch die Trennwände 5443c und 544c beabstandet,
wodurch sich ein Trennabstand d3 ergibt. In dieser Anordnung sind
die Trennabstände
d1 und d3 gleich groß ausgeführt, während der
Trennabstand d2 größer als
d1 und d2 ausgeführt
ist.
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Es
wird nun der Vorgang des Verdrehens des Schenkelendes beschrieben.
Nachdem alle Segmente 33 in die Schlitze 35 des
Statorkerns 32 eingefügt
worden sind, wird der Statorkern 32 auf die Schenkelverdrehvorrichtung 500,
die in 8 gezeigt ist, gesetzt. Der Statorkern 32 wird
auf den Kernträger 51 gelegt,
und der Außenumfang
des Statorkerns 32 wird durch die Außenklemmeinrichtung 52 festgeklemmt.
Auf die Kopfabschnitte der Segmente wird durch die Kopfdruckplatte 53 eine
Druckbewegung ausgeübt.
Da die Kopfabschnitte 331c der großen Segmente 331 die Kopfabschnitte 332c des kleinen
Segments 332 bedecken, übt
die Kopfdruckplatte 53 nur auf die Kopfabschnitte der großen Segmente
eine Druckbewegung aus.
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Dann
werden die Verdrehringe 541-544 so angehoben,
dass alle Schenkelenden der Segmente in die jeweiligen Einfügelöcher 541b-544b eingefügt werden.
Da die Spitze eines jeweiligen Schenkelendes spitz zulaufend ausgebildet
ist, wie in 7 gezeigt ist, wird jedes Schenkelende
problemlos in die jeweiligen Löcher 541b-544b eingefügt. Dann
werden die Schenkelenden durch Verdrehen der Verdrehringe 541-544 und
Ansteuern der Verdrehringe 541-544 in der axialen
Richtung wie folgt verdreht.
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Die
beiden Verdrehringe 541 und 543 werden im Uhrzeigersinn
um eine halbe Polteilung (Dreischlitzteilung) gedreht, während die
anderen beiden Verdrehringe 542 und 544 gegen
den Uhrzeigersinn um eine halbe Polteilung (Dreischlitzteilung)
verdreht werden. Die Schenkelende-Verdreheinrichtung 54 wird
angehoben, während
die Verdrehringe verdreht werden, so dass eine Länge der Schenkelenden, die sich
vom Statorkern 32 bis zur oberen Oberfläche der Verdrehringe erstrecken,
bei einer vorbestimmten Länge
beibehalten wird. In diesem Vorgang bewegen sich die Verdrehringe 541-544 spiralförmig aufwärts, wodurch
die Schenkelenden über
eine halbe Polteilung hinaus überdreht
werden. Die Überdrehbewegung
wird auf die Schenkelenden ausgeübt,
um einen Rückfederungsbetrag
der verdrehten Schenkelenden zu kompensieren. Obwohl die Verdrehringe 541-544 in
diesem Vorgang übermäßig angehoben werden,
rutschen die Segmente nicht aus den Schlitzen heraus, weil die Schenkelenden
bereits an der unteren Oberfläche
des Statorkerns 32 umgebogen sind.
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Dann
wird die Schenkelende-Verdreheinrichtung 54 nach unten
bewegt, während
die Verdrehringe 541-544 sich jeweils in die den
vorstehend beschriebenen Richtungen entgegengesetzten Richtungen
drehen. Auf diese Weise wird der Schenkelende-Verdrehvorgang abgeschlossen,
und der Statorkern 32 mit den verdrehten Segmenten wird von
der Schenkelende-Verdreheinrichtung 500 abmontiert.
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In
dem vorstehend beschriebenen Schenkelende-Verdrehvorgang werden
die Schenkelenden der Segmente um einen notwendigen Betrag verdreht,
während
die Schenkelenden bei einer erforderlichen Länge beibehalten werden. Da
die Schenkelenden übermäßig verdreht
sind, um die Rückfederung
zu kompensieren, kann bewirkt werden, dass ein abschließender Verdrehbetrag
in einen erforderlichen Bereich fällt.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden die beiden benachbarten Verdrehringe,
d. h. die Verdrehringe 541 und 542, in zueinander
entgegengesetzten Richtungen verdreht. Daher nähern sich die in den Verdrehring 541 eingefügten Schenkelenden den
in den Verdrehring 542 eingefügten Schenkelenden. Desgleichen
werden die Verdrehringe 543 und 544 in zueinander
entgegengesetzte Richtungen gedreht, und die in den Verdrehring 543 eingefügten Schenkelenden
nähern
sich den Schenkelenden, die in den Verdrehring 544 eingefügt sind.
Da die sich einander annähernden
Schenkelenden an ihren jeweiligen Verbindungsenden im nächsten Verbindungsvorgang
elektrisch verbunden werden, kann der Verbindungsvorgang problemlos
ausgeführt
werden. Die in den Verdrehring 542 eingefügten Schenkelenden
und die in den Verdrehring 543 eingefügten Schenkelenden werden nicht
miteinander elektrisch verbunden. Um zu verhindern, dass diese nicht
miteinander elektrisch verbundenen Schenkelenden sich im Schenkelende-Verdrehvorgang
einander annähern,
wird der Trennabstand d2 (der in 9 gezeigt
ist) größer ausgeführt als
die anderen Trennabstände
d1 und d3. Der nächste
Verbindungsvorgang kann ohne Weiteres ausgeführt werden, indem der Trennabstand
d2 größer ausgeführt wird.
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Nachdem
der Schenkelende-Verdrehvorgang abgeschlossen worden ist, werden
die Verbindungsenden miteinander elektrisch verbunden, um insgesamt
eine Ankerwicklung auszubilden. Wie in 2 gezeigt
ist, werden die Verbindungsenden 332d und 331d', die Verbindungsenden 332e und 331e' und die Verbindungsenden 331d und 332d' miteinander
elektrisch verbunden. Die anderen Verbindungsenden werden in ähnlicher
Weise miteinander verbunden. In diesem Verbindungsvorgang können verschiedene
Verfahren wie TIG-Schweißen,
Löten, Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder
Laserschweißen
angewendet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 10A-14 wird
nun ein Vorgang beschrieben, in dem eine vorbereitende Verdrehbewegung
auf die speziellen Segmente ausgeübt wird, die eine Schlitzteilung
aufweisen, die sich von der der regulären Segmente unterscheidet.
Der Innenring 11 und der Außenring 12, die in
diesem Vorgang verwendet werden, weisen anstelle der Einfügelöcher 111-122 Einfügenuten
auf. Alternativ können
die Nuten oder Löcher
jedoch nach Wahl verwendet werden.
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Bevor
der Vorgang beschrieben wird, in dem eine vorbereitende Verdrehbewegung
ausgeübt
wird, erfolgt eine Erläuterung
der Gründe,
warum die Ausübung
einer solchen vorbereitenden Verdrehbewegung erforderlich ist. 10A zeigt, wie im vorstehend beschriebenen Vorgang
des Verdrehens der Kopfabschnitte die regulären Segmente (die großen Segmente
und die kleinen Segmente) und die speziellen Segmente in den Innenring 11 und
den Außenring 12 eingefügt werden.
Eine Art der speziellen Segmente, mit der der Zwischenphasenverbinder 1000 (der
als ein spezielles Segment P bezeichnet wird), der in den Innen-
und den Außenring 11, 12 eingefügt wird,
ausgebildet wird, ist anhand einer gestrichelten Linie dargestellt,
und eine andere Art der speziellen Segmente, die den Ausgangsanschluss 2000 und
den Nullpunktverbinder 3000 (der als ein spezielles Segment
T bezeichnet wird) ausbildet, ist anhand einer durchgehenden, dicken
Linie dargestellt. Bei dem speziellen Segment P handelt es sich um
ein kleines Segment und bei dem speziellen Segment T um ein großes Segment.
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Wie
in 10A gezeigt ist, sind die regulären Segmente
alle in die Nuten der Innenringe 11, 12 eingefügt, die
einander gegenüberliegen,
während die
speziellen Segmente P und T in die Nuten eingefügt sind, die um einen Schlitz
verlagert sind. Obwohl nur die speziellen Segmente P, T in der U-X-Phase
in 10A gezeigt sind, werden die speziellen Segmente
in anderen Phasen (V-V und W-Z) auf die gleiche Weise eingefügt. Weil
die speziellen Segmente P, T in die um einen Schlitz verlagerten Nuten
eingefügt
sind, während
die regulären
Segmente in die einander gegenüberliegenden
Nuten eingefügt
sind, müssen
die speziellen Segmente vorbereitend um einen Schlitz verdreht werden,
um sie reibungslos in die Nuten einfügen zu können.
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Nachdem
alle Segmente, einschließlich
der regulären
Segmente und der speziellen Segmente P, T, in die Nuten des Innen-
und Außenrings 11, 12 eingefügt worden
sind, werden beide Ringe um eine Polteilung, d. h. eine 6-Schlitzteilung,
relativ gedreht. 10B zeigt eine Situation, nachdem
die Ringe 11, 12 relativ gedreht worden sind.
Alle Segmente sind um eine 6-Schlitzteilung gleichzeitig gedreht
worden. Dabei weist das spezielle Segment P, das den Zwischenphasenverbinder 1000 ausbildet,
eine 7-Schlitzteilung auf, und das spezielle Segment T, das den
Ausgangsanschluss 2000 und den Nullpunktverbinder 3000 bildet,
weist eine 5-Schlitzteilung auf. Die regulären Segmente weisen eine 6-Schlitzteilung
auf.
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Nachdem
die Kopfabschnitte der Segmente in der Verdrehvorrichtung verdreht
worden sind, werden alle Segmente aus der Vorrichtung herausgenommen,
wobei die relative Position der Segmente unverändert erhalten bleibt. Dann
werden alle Segmente in die Schlitze 35 des Statorkerns 32 gleichzeitig
eingefügt,
und die Verbindungsenden der Segmente werden miteinander elektrisch
verbunden, wobei die Statorspule 31 als Ganzes ausgebildet
wird. Die elektrischen Verbindungen der Segmente, die die U-X-Phase ausbilden,
sind in 11 in einer Abwicklung dargestellt.
Der Kopfabschnitt 331c des speziellen Segments T, der den
U-X-Ausgangsanschluss 2000 und den Nullpunktverbinder 3000 bildet,
ist an einem Schnittpunkt herausgeschnitten, wie. in 11 gezeigt
ist.
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Anschließend erfolgt
unter Bezugnahme Auf 12A, 12B und 13A, 13B eine
Beschreibung des Vorgangs des vorbereitenden Verdrehens des Kopfabschnitts 332c des
speziellen Segments P. In diesem vorbereitenden Verdrehvorgang kann
die gleiche Vorrichtung, die in 6 gezeigt
ist, verwendet werden. Wie in 12A gezeigt ist,
wird ein Schenkel des speziellen Segments P, der den Zwischenphasenverbinder 1000 bildet,
der noch nicht verdreht ist, in eine Nut 100b des Innenrings 11 eingefügt, und
der andere Schenkel wird in eine Nut 100a des Außenrings 12 eingefügt. Beide
Seiten des Kopfabschnitts 332c werden durch die Klauen 160 (in 7 gezeigt)
gelagert. Dann werden der Innenring 11 und der Außenring 12 um
eine Schlitzteilung relativ gedreht. Die Position von beiden Ringen 11, 12 nach
der relativen Drehung um eine Schlitzteilung ist in 12B gezeigt. Das spezielle Segment T, das den
Ausgangsanschluss 2000 und den Nullpunktverbinder 3000 bildet,
wird in der gleichen Weise vorbereitend verdreht wie das spezielle
Segment P. Das spezielle Segment T wird jedoch um eine Schlitzteilung
in einer vom speziellen Segment P unterschiedlichen Richtung vorbereitend
verdreht.
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13A zeigt das spezielle Segment P, das den Zwischenphasenverbinder 1000 bildet,
von dessen Kopfabschnitt aus betrachtet, nachdem das spezielle Segment
P um eine Schlitzteilung in der Verdrehvorrichtung vorbereitend
verdreht worden ist. Der Kopfabschnitt besteht aus einer oberen
Teil 1000a und einem Paar von geneigten Abschnitten 1000b.
In 13A ist zur Bezugnahme auch das vorbereitend verdrehte
spezielle Segment T dargestellt, das den Ausgangsanschluss 2000 und
den Nullpunktverbinder 3000 bildet, die später eingefügt werden. 13B ist eine schematische Darstellung einer Vorderansicht
des vorbereitend verdrehten speziellen Segments P, wobei das obere
Teil 1000a durch die Klauen 160 von beiden Seiten
festgeklemmt wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden die speziellen Segmente P, T, nachdem
auf sie die jeweiligen vorbereitenden Verdrehbewegungen ausgeübt worden
sind, zusammen mit anderen regulären
Segmenten alle in die Verdrehvorrichtung 10 eingefügt, wie
in 10A gezeigt ist. Dann werden der Innenring 11 und
der Außenring 12 um
die 6-Schlitzteilung relativ gedreht, wie in 10B gezeigt
ist, wodurch gleichzeitig die 6-Schlitzteilung den regulären Segmenten,
die 7-Schlitzteilung den speziellen Segmenten P und die 5-Schlitzteilung
den speziellen Segmenten T zugewiesen wird.
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Die
Kopfdruckplatte 16, die in 7 gezeigt ist,
kann in eine Form modifiziert werden, die in 14 gezeigt
ist. Die modifizierte Kopfdruckplatte 1600 besteht aus
einem Paar von Ringen 1601, 1602, die koaxial
angeordnet sind, so dass sie in einem beschränkten Winkel relativ drehbar
sind. Eine Klaue 160a erstreckt sich vom Ring 1601,
und eine andere Klaue 160b erstreckt sich vom Ring 1602 durch
eine lose Durchgangsöffnung
(nicht gezeigt), die im Ring 1601 ausgebildet ist. Im Kopfverdrehvorgang
wird ein Raum zwischen dem Paar von Klauen 160a, 160b geöffnet, und
die Kopfdruckplatte 1600 wird gesenkt, um die Kopfabschnitte
der Segmente von deren beiden Seiten festzuklemmen. Dann wird der
Raum zwischen dem Paar von Klauen 160a, 160b verengt,
um die Kopfabschnitte durch relatives Drehen beider Ringe 1601, 1602 festzuklemmen.
Auf diese Weise wird der Kopfabschnitt durch die Kopfdruckplatte 1600 während des
Vorgangs zum Verdrehen der Kopfabschnitte der Segmente beständig gelagert.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehend bevorzugte
Ausführungsform
dargestellt und beschrieben worden ist, ist Fachleuten klar, dass
daran Veränderungen
an Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem in den Ansprüchen definierten
Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.