JP3320714B2 - 電気機械、有利には三相交流発電機の固定子を製造するための方法 - Google Patents

電気機械、有利には三相交流発電機の固定子を製造するための方法

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Description

【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載された、車両用
の電気機械、有利には三相交流発電機のための固定子を
製造するための方法に関する。
実公昭57−65570号公報には、熱を導出するための発
電機の固定子ケーシングに冷却リブを備えることが公知
である。この冷却リブは、固定子巻線を備えた固定子積
層鉄心をあらかじめケーシング内に挿入してから、固定
子巻線の巻線オーバーハングにおける環状の室と共に、
熱伝導性の成形樹脂によって充てんされている。この場
合に巻線オーバーハングは成形樹脂内に完全に埋め込ま
れているので、内部で生ぜしめられる損失熱は外部に導
出され得るようになっている。このような形式の電気機
械における欠点は、巻線オーバーハングを熱伝導性のプ
ラスチック内に埋め込むために、前以て完全に完成され
た固定子をそのケーシングと共にプレス成形型又は鋳込
み成形型内に挿入しなければならず、これによって鋳込
み成形型又はプラスチック成形型をシールするための特
別な手段を必要とすることになるという点にある。この
ような構成によれば、電気機械が、軸方向で相前後して
配置された、固定巻線を備えた固定子積層鉄心を有して
いて、しかも、このシステムを鉢状の固定子ケーシング
内に埋め込まなければならない場合は、さらにコストが
高くなる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3128081号明細書に
よれば、閉鎖された水冷ケーシング内に配置された、２
重発電機システムを備えた自動車用の三相交流発電機が
公知である（図５参照）。この三相交流発電機において
は、２つのシステムの巻線オーバーハングが露出してい
る。巻線オーバーハングにおける熱導出特性は比較的低
いので、このような電気機械の効率は制限されていて、
しかもその外径は構造的に比較的大きいものである。ま
た、２つの固定子積層鉄心は両側から円筒形の固定子ケ
ーシング内に挿入されるようになっているので、ケーシ
ングを鉢状に構成することはできないようになってい
る。
JP−Ａ−60−187250（特開昭60−187250号公報）によ
れば、２つの固定子積層鉄心を、管状の固定子ケーシン
グ内に側方から軸方向で相前後して挿入し、この固定子
ケーシングの両側を、回転子の挿入後に軸受蓋によって
閉鎖することが開示されている。しかしながら、この公
知の明細書では、損失熱を導出するための手段は設けら
れていない。
本発明の解決策は、軸方向で相前後して配置された２
つの固定子システムを備えた、表面冷却式の電気機械に
おいて、良好な熱導出特性を有し構造がコンパクトで、
しかもできるだけ安価に製造及び組み立てることができ
るようにすることである。
発明の利点 請求項１に記載した特徴を有する、本発明による電気
機械は、２つの固定子巻線をプレス成形型内で、固定子
巻線の巻線オーバーハングを埋め込んだ熱伝導性のプラ
スチックによって１つの構造ユニットにあらかじめ組み
立てられ、この構造ユニットに、同様にあらかじめ組み
立てられた円筒形又は鉢状のケーシングが焼きばめによ
って取り付けられるようになっているので、コストの高
いプレス成形型又は組み立て装置を省くことができると
いう利点を有している。固定子積層鉄心と同様にプラス
チックは、組み立ててから機械ケーシングの内面に面状
に当接するようになっているので、巻線オーバーハング
からケーシングに向かって良好な熱導出が保証される。
２つの固定子巻線の接続導線のための接続部分は、巻線
オーバーハングを熱伝導性のプラスチック内に押し込む
際に、ガタつかないように固定されると共に耐腐食特性
を与えられる。
請求項２以下に記載した手段によって、請求項１に記
載した特徴の有利な実施例及び改良が可能である。従っ
て例えば、プレス工具の底部として、プレス工具の内側
の環状壁と外側の環状壁との間の室を閉鎖する環状円板
を使用して、この環状円板上に固定子巻線の接続導線の
ための接続部分をねじによって固定すると特に有利であ
る。この場合に、接続導体の両端部がそれぞれ、ねじ山
付きブシュの６角形部分の平らな面上に溶接され、この
６角形部分が後で熱伝導性のプレス内に埋め込まれるよ
うになっていると特に有利である。この構成において
は、前側の固定子積層鉄心の前端面側がプレス工具でプ
ラスチックを押し込む前に、環状円板の外周に固定され
た多数のスペーサピン上に載せられて、接続部分が、前
側の巻線オーバーハングの手前で熱伝導性のプラスチッ
ク内でガタつき防止及び腐食防止された埋め込まれるよ
うになっている。この場合に、２つの三相交流−固定子
巻線のそれぞれに、有利にはそれぞれ４つの接続部分が
互いに並んで、熱伝導性のプラスチック内に埋め込まれ
て、１つの接続グループが形成されている。
図面 本発明の実施例が図面に示されていて、以下に詳しく
説明されている。
図１は、２つの発電機システムを備えた自動車用の三
相交流発電機の部分的な断面図を示し、図２は、固定子
巻線及びプレス工具の底部を備えた発電機の、あらかじ
め組み立てられた２つの固定子積層鉄心を示し、図3aは
接続部を示し、図3bは、固定子巻線の接続導線を接続部
に取り付けた状態を示し、図４はプレス工具内であらか
じめ組み立てられた２つの固定子システムを示し、図５
はプレス工具の底部を示し、図６は発電機固定子の、プ
ラスチック射出成形で完成された構成ユニットを示して
いる。
実施例の説明 図１には、自動車、組み立て機械及びこれと類似のも
のにおける電流供給のための三相交流発電機が符号10で
示されている。この三相交流発電機10は、ステータとも
呼ばれている固定子11と、駆動軸13に固定されたクロー
ポール構造の２重・ワインディングレスロータ12と、２
つの励磁巻線14,15とから成っている。これら２つの励
磁巻線14,15は、２つのフライホイールリム16,17上に配
置されていて、ケーシング底部20a若しくは前側のベア
リングキャップ18に固定されている。駆動軸13の後端部
は、発電機10の鉢状のメタルケーシング20の底部20aに
設けられた第１のボールベアリング19内に受容されてい
る。駆動側では、駆動軸13が別のボールベアリング20を
介してベアリングキャップ18内に受容されており、該ベ
アリングキャップ18は、メタルケーシング20を駆動側に
向かって閉鎖していて、三相交流発電機10の電気的な接
続部22、並びに図示していない形式で整流器及び調整器
を有している。液体冷却式の三相交流発電機はメタルケ
ーシング20の外部でスペーサリブ23を備えていて、（図
示されているように）車両の装置24に相応形状で形成さ
れた鉢状の切欠内に挿入され、ここでねじ25によって固
定されている。冷却液体は、インレット孔26を介してメ
タルケーシング20の外側面まで案内され、発電機10で生
じた熱を奪って、アウトレット孔27を介して機械の冷却
循環回路に導かれる。
三相交流発電機10の固定子11は、軸方向で相前後して
配置された２つの固定子積層鉄心28,29を有しており、
これらの固定子積層鉄心28,29の溝30内にはそれぞれ固
定子巻線31,32が挿入されていて、互いに星形又はその
他の形式で接続されている。固定子巻線31,32は、それ
ぞれ、２つのクローポールシステム33,34を有する２重
・ワインディングレスロータ12と協働するようになって
いる。２つの固定子積層鉄心28,29はメタルスペーサリ
ング35によって互いに間隔を保って保持されていて、溝
の半分だけ互いにずらして位置決めされている。これら
の固定子積層鉄心28,29は、固定子巻線31,32の巻線オー
バーハングと共に、熱伝導性のプラスチック36内に埋め
込まれていて、あらかじめ完成された１つの構成ユニッ
ト37を形成している。
図２〜図５には、この構成ユニット27を製造するため
の種々異なる段階が示されている。この場合、図２によ
ればまず、２つの固定子巻線31,32がスペーサリング35
によって軸方向で間隔を保って保持されていて、２つの
固定子積層鉄心28,29の互いに向き合う端面側で、外周
に分配配置された多数の位置決めピン38によって互いに
固定されている。この場合に、これらの位置決めピン38
は固定子積層鉄心の孔内に押し込まれる。位置決めピン
はその自由端部が、スペーサリング35の端面側に形成さ
れた対応する形状の切欠39に係合する。これらの切欠39
は、２つの固定子積層鉄心28,29が互いに、溝の半分だ
けずらして位置固定されるように配置されている。しか
も、固定子積層鉄心31,32の、この位置決め作業時に、
後ろの固定子巻線が前の固定子積層鉄心28の溝30を通っ
て、前方若しくは下方に、機械の接続側に向かって貫通
案内される。この場合に接続導線40の端部40aは、それ
ぞれ、図3aで拡大して示されたねじ山付きブシュ41の６
角形部分41aの、固定子11の接続部を形成する平らな面
に接触する。この接続部はまず、図４に示された、プレ
ス工具42の底部として構成された環状円板43上にねじ44
によって固定され、まず接続導線40の端部40aが図3bに
従って曲げられる。環状円板43はさらに図５に示されて
いるように、外周部に分配配置された多数のスペーサピ
ン45を有しており、このスペーサピン45上に、前／下側
の固定子積層鉄心28の前端面側が、接続部41が前／下側
の巻線オーバーハング31aの手前で位置決めされるよう
に被せはめられる。こうして、２つの固定子巻線31,32
の、それぞれ４つの接続部若しくはねじ山付きブシュ41
が、それぞれ１つの接続グループにまとめられ、こうし
て形成された２つの接続グループが互いに向き合う位置
を占めるようになっている。前方に折り曲げられた、接
続導線40の端部は、ねじ山付きブシュ40の６角形部分41
aの平らな面に溶接されるようになっている。
次いで、図４に示されているように、あらかじめ組み
立てられた２つの固定子積層鉄心28,29はその外径部で
スペーサリング35と一緒にプレス工具42の外側の環状壁
46内に挿入される。この環状壁はプレス工具42の底部と
しての環状円板43にまで延びている。次いで、固定子積
層鉄心28,29の内径部にプレス工具42の軸方向ガイドさ
れたポンチ47の、内側の環状壁48が挿入される。この場
合に、プレス工具42の底部としての環状円板43は、内側
の環状壁48と外側の環状壁46との間の室を閉鎖する。ポ
ンチ47の取り入れ口49を介して、熱伝導性のプラスチッ
ク、例えばグラスファイバーを含有したポリエステル・
プラスチックが高圧下で熱い状態で内側の環状壁48と外
側の環状壁46との間に押し込められ、こうして、固定子
積層鉄心28,29、スペーサリング35、巻線オーバーハン
グ31a,31b,32a,32b並びにねじ山付きブシュ41が、図６
に示されているように熱伝導性のプラスチック36内に埋
め込まれ固定される。この場合に、互いに向き合う２つ
の接続グループが、熱伝導性のプラスチック36の軸方向
のそれぞれ１つの突起部50内に埋め込まれる。これは、
環状円板43がプレス工具42の底部内の、２つの接続グル
ープ間でそれぞれ１つのフランジ部分51を備えているこ
とによって達成される。このフランジ部分51は、前側の
巻線オーバーハング31aのすぐ手前に達している。同様
形式で、後ろの巻線オーバーハング32bの範囲内でも、
ポンチ47の相応の成形部によって、巻線オーバーハング
32bのプラスチック取り囲み部36に突起部52が一体成形
されている。
熱伝導性のプラスチック36の硬化後に、プレス工具42
が開放され、次いで、ねじ44がねじ山付きブシュ41から
外された、環状円板43がスペーサピン45と共に、完成さ
れた固定子構成ユニット37の前側の端面側から引き出さ
れる。プレス工具42から取り出された、図６に示された
固定子構成ユニット37は次いで、加熱されたメタルケー
シング20内に挿入され、この時に、後ろの巻線オーバー
ハング32bにおける熱伝導性のプラスチック36の突起部5
2が、鉢状のメタルケーシング20の底部20aにおけるスト
ッパとして用いられる。次いで焼きばめ作業によって、
メタルケーシング20が、熱伝導性のプラスチック36の外
側の環状面36a、固定子積層鉄心31,32及びスペーサリン
グ35に、熱伝導状態で焼きばめされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファクラー，ベルンハルト ドイツ連邦共和国 Ｗ―7300 エスリン ゲン インネレ ブリュッケ 16 (72)発明者 ビュルガー，クラウス ゲオルク ドイツ連邦共和国 Ｗ―7145 マルクグ レーニンゲン リンデンヴェーク 18 (72)発明者 クノルプ，アルブレヒト ドイツ連邦共和国 Ｗ―7141 ムル ハ イドンヴェーク 14 (56)参考文献 特表 平５−500300（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−502784（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 19/34 H02K 9/22 H02K 16/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表面冷却されたメタルケーシング（20）内
    に軸方向で相前後して間隔を保って挿入された２つの固
    定子積層鉄心（28,29）が設けられており、これらの固
    定子積層鉄心の溝（30）内にそれぞれ１つの固定子巻線
    （31,32）が挿入されていて、これらの固定子積層鉄心
    が２つのクローポールシステム（33,34）と協働し、こ
    れら２つのクローポールシステム（33,34）が、機械の
    互いに向き合う端面側で軸受された駆動軸（13）に配置
    されており、この場合に固定子巻線の、端面側で突出す
    る巻線オーバーハング（31a,31b;32a,32b）が、熱を導
    出するためにメタルケーシングによって取り囲まれてい
    る形式の車両用の電気機械、有利には三相交流発電機の
    固定子を製造するための方法において、 ａ）固定子巻線（31,32）を支持する２つの固定子積層
    鉄心（28,29）を、プレス工具（42）内に挿入するため
    に、スペーサ手段（35）によって互いに位置決めし、こ
    の時に後ろの固定子巻線（32）の接続導線（40）を前側
    の固定子積層鉄心（28）の溝を通って貫通案内し、 ｂ）プレス工具（42）の底部（43）に固定子巻線（31,3
    2）のための接続部（41）を解除可能に固定して、この
    場合に接続部（41）を固定子巻線（31,32）の接続導線
    （40）も接触させるようになっており、 ｃ）２つの固定子積層鉄心（28,29）の外径部をスペー
    サ手段（35）と共にプレス工具（42）の外側の環状壁
    （46）内に挿入し、固定子積層鉄心（28,29）の内径部
    にプラス工具（42）の、軸方向でガイドされたポンチ
    （47）によって形成された、プレス工具（42）の内側の
    環状壁（48）を挿入し、 ｄ）熱伝導性のプラスチック（36）を熱い状態で内側の
    環状室（48）と外側の環状壁（46）との間に押し込み、
    これによって、固定子積層鉄心（28,29）、スペーサ手
    段（35）、巻線オーバハング（31a,31b,32a,32b）及び
    接続部（41）を、１つの構成ユニット（37）として、熱
    伝導性のプラスチック（36）内に埋め込み及び／又は固
    定するようにした、 ことを特徴とする、電気機械、有利には三相交流発電機
    の固定子を製造するための方法。
  2. 【請求項２】プレス工具（42）の底部（43）として環状
    円板を使用するようにし、該環状円板によって、内側の
    環状壁（48）と外側の環状壁（46）との間の室を閉鎖
    し、該環状円板に、ねじ山付きブシュの形状の接続部
    （41）をねじ（44）によって解除可能に固定するように
    した、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】固定子巻線（31,32）の接続導線（40）の
    端部（40a）を、ねじ山付きブシュ（41）の６角形部分
    （41a）の平らな面に溶接し、該６角形部分（41a）を後
    で熱伝導性のプラスチック（36）内に埋め込む、請求項
    ２記載の方法。
  4. 【請求項４】前側の固定子積層鉄心（28）の前側の端面
    側を、工具（42）内でプラスチックによって取り囲む
    前、底部（43）の外周に固定された多数のスペーサピン
    （45）上に載せて、接続部（41）を前側の巻線オーバー
    ハング（31a）の手前で熱伝導性のプラスチック内に埋
    め込むようにする、請求項１から３までのいずれか１項
    記載の方法。
  5. 【請求項５】２つの固定子巻線（31,32）にそれぞれ配
    属された各４つの接続部（41）をそれぞれ１つの接続グ
    ループ毎にまとめて、これらの接続グループを熱伝導性
    のプラスチック（36）内に埋め込むようにする、請求項
    １から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】互いに向き合う２つの接続グループを、熱
    伝導性のプラスチック（36）のそれぞれ１つの軸方向の
    突起部（50）内に埋め込み、この時に２つの接続グルー
    プの間でそれぞれ、２つのフランジ部分（51）を備えた
    プレス工具（42）の底部（43）を、機械の前側の巻線オ
    ーバーハング（31a）のすぐ手前まで達するようにす
    る、請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】２つの固定子積層鉄心（28,29）を、熱伝
    導性のスペーサリング（35）によって軸方向で互いに間
    隔を保って保持する、請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】２つの固定子積層鉄心（28,29）の互いに
    向き合う端面側に、外周に分配して配置した多数の位置
    決めピン（38）を固定子積層鉄心（28,29）の孔内に押
    し込んで、スペーサリング（35）の端面側に形成された
    対応する切欠き（39）内に、２つの固定子積層鉄心（2
    8,29）が溝の半分だけ互いにずらして位置保持されるよ
    うに係合させるようにする、請求項７記載の方法。
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