(57)【要約】【課題】ステータコアスロットと実質的に整列した端部アームインボリュート部を備えたステータバーを有する電動装置を提供すること。【解決手段】電動装置及びそのステータバー（２２０）であって、ステータバー（２２０）は、ステータの軸線に対して半径方向に延びるステータコアのスロット（１１４）に位置付けるための直線部分と、直線部分に対するインボリュート円錐湾曲部（２３２）及びスロット（１１４）の半径方向に実質的に整列した細長断面を有する端部アーム部分（２３０）とを備える。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動装置のステータ用のステータバー（２２０）であって、
前記ステータの軸線に対して半径方向に延びるステータコアのスロット（１１４）に位置付けるための直線部分と、
前記直線部分に対するインボリュート円錐湾曲部（２３２）と、前記スロット（１１４）の半径方向に実質的に整列した細長断面とを有する端部アーム部分（２３０）と、
を備えるステータバー。
【請求項２】
前記細長断面が実質的に矩形である、
請求項１に記載のステータバー。
【請求項３】
前記ステータバー（２２０）が固体材料を含む、
請求項１または２に記載のステータバー。
【請求項４】
前記細長断面が、約１．５から４．５インチの範囲の半径方向高さを有する、
請求項３に記載のステータバー。
【請求項５】
前記細長断面が、約１から６のアスペクト比を有する、
請求項４に記載のステータバー。
【請求項６】
前記インボリュート円錐湾曲部（２３２）が、約６０から８０度の範囲で直線部分に対して角度が付けられる、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のステータバー。
【請求項７】
電動装置において、
ロータと、
前記電動装置用のステータバー（２２０）を含むステータと、
を備え、
前記ステータバー（２２０）が、
前記ステータの軸線に対して半径方向に延びるステータコアのスロット（１１４）に位置付けるための直線部分と、
前記直線部分に対するインボリュート円錐湾曲部（２３２）と、前記スロット（１１４）の半径方向に実質的に整列した細長断面とを有する端部アーム部分（２３０）と、
を含む電動装置。
【請求項８】
前記細長断面が実質的に矩形である、
請求項７に記載の電動装置。
【請求項９】
前記ステータバー（２２０）が固体材料を含む、
請求項７乃至８のいずれか１項に記載の電動装置。
【請求項１０】
前記細長断面が、約１．５から４．５インチの範囲の半径方向高さを有する、
請求項９に記載の電動装置。
【請求項１１】
前記細長断面が、約１から６のアスペクト比を有する、
請求項１０に記載の電動装置。
【請求項１２】
前記インボリュート円錐湾曲部（２３２）が、約６０から８０度の範囲で直線部分に対して角度が付けられる、
請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の電動装置。
【請求項１３】
複数の隣接するステータバー（２２０）を更に備え、隣接する前記ステータバー（１２０、２２０）間の間隔が約０．１２５インチである、
請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、発電機及び大型モータなどの電動装置に関する。より具体的には、本発明は、ステータコアスロットと実質的に整列した端部アームインボリュート部を備えたステータバーを有する電動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、発電機１０４の形態の従来の電動装置のスタータ１００及びロータ１０２の一部が示されている。ロータ１０２は、現在公知の又は今後開発される何れかのロータ構造を含むことができる。ステータ１００は、複数の層状パンチング１１２を有するステータコア１１０を含む。当業者には公知のように、ステータコア１１０は、幾つかの円周方向に配列されたスロット１１４を含み、該スロットは、ステータ１００のＺ軸に対して半径方向に延びている。各スロット１１４は、その半径方向に位置付けられたペアのステータバー１２０を有する。ステータバー１２０は、誘電体で覆われた導電性金属バーであり、電気巻線回路を形成するよう互いに結合されている。各ステータバー１２０は、ステータコア１１０のスロット１１４を位置付けるための直線部分１２２と、ステータコア１１０及びスロット１１４を越えて外向きに延びて、巻線終端領域１２８を形成する端部アーム部分１３０とを含む。
【０００３】
図２から３を参照すると、発電機（図１）の巻線終端領域１２８の拡大斜視図が示されている。図示のように、各ステータバー１２０（図１）は、例えば、実質的に矩形、又は長方形、その他など、細長断面を有する。更に、各端部アーム部分１３０は、直線部１２２に対して、インボリュート円錐湾曲部１３２を含む。インボリュート部は通常、等半径で表される。すなわち、端部アーム部分１３０は、他の端部アーム部分と並置されたときに円錐形（実際には円錐台形）を形成するように外向きに延びて、直線部分１２２に対してインボリュート部分を形成するように一方向の円周方向に延びる。湾曲部１３２は、ステータバー１２０の端部１４０が、例えばスロット１１４（図１）から約６０から８０度離れて位置付けられるように設けられ、これにより、電気巻線回路が維持されるような半径方向に隣接するステータバー１４２へのステータバー１２０の接続が可能になる。
【０００４】
組み立て中、各ステータバー１２０（図１）は、スロット１１４内に半径方向に移動させることによって隣接するステータバーと相対的に位置付けられる。しかしながら、前のステータバーが既に位置付けられている場合、端部アーム部分１３０の側部が、組み立て中にインボリュート円錐湾曲部１３２において隣接する端部アーム部分１３０と干渉する。この問題に対処するために、組立工が端部アーム部分１３０に応力を加えて曲げなくてはならず、これは場合によっては絶縁破壊試験障害につながり、機能不全となったステータバーの交換が必要となる。
【０００５】
図３から５は、既に位置付けられているステータバー１２０Ｂ（図４では１２０Ｂ及び１２０Ｃ）の端部アーム部分１３０に対して位置付けられることになるステータバー１２０Ａの端部アーム部分１３０に沿った４つの位置ＡからＤにおける問題を示している。詳細には、図４は、図３に示す位置Ｂ又はＣにおいてインボリュート円錐湾曲部１３２が、端部アーム部分１３０によって形成される円錐形状１４４（図４において線で示される）に垂直であるように位置付けられながら、ステータバー１２０（図１）のステータバー１２０の直線部分１２２がどのようにしてスロット１１４内に滑動して位置付けられるかを示している。ステータバー１２０Ａが、スロット内を滑動するように位置Ａにある直線部分１２２での移動Ｘの半径方向に沿って移動すると、位置Ｂ又はＣにおけるインボリュート円錐湾曲部１３２は、隣接するステータバー１２０Ｂ（円内）と干渉する。図５は、図３で表された全ての位置ＡからＤにおけるペアの端部アーム１２０Ａ、１２０Ｂの概略断面図を示す。図５において、位置付けられているステータバー１２０Ａの最初の位置は仮想線で示され、最終位置は実線で示されている。位置Ａにおいて、直線部分付近では図４と同様にして、既に位置付けられているステータバー１２０Ｂに対して位置付けられるステータバー１２０Ａは、ステータバー１２０Ｂと干渉することなく、スロット１１４内に容易に位置付けることができる。しかしながら、位置Ｂ及びＣにおいては、ステータバー１２０Ａは、ステータバー１２０が移動Ｘの半径方向に沿って移動するときに、既に位置付けられているステータバー１２０Ｂ（円内）と干渉する。位置Ｄでは、許容可能な曲げを増大させたことにより、干渉は存在しないか、又はほとんど問題ではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、電動装置のステータ用のステータバーを提供し、該ステータバーが、ステータの軸線に対して半径方向に延びるステータコアのスロットに位置付けるための直線部分と、直線部分に対するインボリュート円錐湾曲部及びスロットの半径方向に実質的に整列した細長断面を有する端部アーム部分と、を備える。
【０００７】
本開示の第２の態様は、電動装置を提供し、該電動装置が、ロータと、前記電動装置用のステータバーを含むステータとを備え、該ステータバーが、ステータの軸線に対して半径方向に延びるステータコアのスロットに位置付けるための直線部分と、直線部分に対するインボリュート円錐湾曲部及びスロットの半径方向に実質的に整列した細長断面とを有する端部アーム部分と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】端部付近の従来の発電機の部分断面図。
【図２】図１の従来の発電機の端部アーム部分の斜視図。
【図３】図２の端部アーム部分のインボリュート円錐部分の拡大斜視図。
【図４】従来の発電機におけるステータスロット位置と、端部アームのインボリュート部分に沿った位置での端部アーム部分の断面図。
【図５】図３に表された位置ＡからＤでのペアの端部アームの概略断面図。
【図６】本発明の実施形態による、端部アーム部分のインボリュート円錐部分の拡大斜視図。
【図７】本発明の実施形態による、ステータスロット位置と、端部アーム部分のインボリュート部分に沿った位置での端部アーム部分の断面図。
【図８】図６に表された位置ＡからＤでのペアの端部アームの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図６から８を参照すると、本発明の実施形態によるステータバー２２０が示されている。本発明の実施形態は、発電機の形態の電動装置に対して例示しているが、本教示は大型モータなど他の電動装置にも等しく適用可能であることは理解される。図６及び８は、既に位置付けられているステータバー２２０Ｂ（図７では２２０Ｂ及び２２０Ｃ）の端部アーム部分２３０に対して位置付けられることになるステータバー２２０Ａの端部アーム部分２３０に沿った位置ＡからＤのステータバー２２０を示している。図７は、端部アーム部分２３０のステータスロット位置Ａ及びインボリュート部に沿った位置での端部アーム部分２３０の断面図を示す。１つの実施形態では、ステータバー２２０は、銅に接着されたガラス繊維及びマイカの絶縁材料を備えた銅などの固体材料を含むことができ、１から６の範囲のアスペクト比で１．５から４．５インチの範囲の半径方向高さ（Ｈ）（図７）を有することができる。
【００１０】
１つの実施形態では、ステータバー２２０は、ステータコア（図１）のスロット１１４内に位置付けるための直線部分２２２を含む。本明細書に記載され、図７に示すように、スロット１１４は、ステータ１００（図１）の軸線Ｚに対して半径方向に延びる。図６及び７で最もよく示されるように、従来のステータバーとは対照的に、端部アーム部分２３０は、直線部分２２２に対してインボリュート円錐湾曲部２３２と、スロット１１４の半径方向で実質的に整列した細長断面とを含む。すなわち、インボリュート円錐湾曲部２３２は、端部アーム部分２３０によって形成された円錐形２４４（図７では線で示される）に垂直ではなく、直線部分２２２に平行であるように位置付けられる。結果として、図７で最もよく示されるように、組み立て中、各ステータバー２２０は、スロット１１４内に半径方向に移動させることによって隣接するステータバー２２０Ｂ、２２０Ｃに対して位置付けられる。前のステータバーが既に位置付けられている場合、インボリュート円錐湾曲部は、移動が必要となったときの移動の半径方向と実質的に整列（実質的に平行であるように整列又はオフセット）するので、インボリュート円錐湾曲部２３２における隣接する端部アーム部分２３０との端部アーム部分２３０の側部の干渉が最小限になる。隣接するステータバー２２０Ｂ、２２０Ｃも同様に整列されるので、組立工が端部アーム部分２３０に与える必要のある曲げ及び応力の量が大幅に低減又は排除することができる。加えて、１つの実施形態では、この整列によって、隣接するステータバー２２０間の間隔を例えば約０．１２５インチにまで低減できるようになる。湾曲部２３２は、例えばスロット１１４から約６０から８０度離れてステータバー２２０の端部２４０が位置付けられるように設けることができ、これにより、電気巻線回路が維持されるような半径方向に隣接するステータバーへのステータバー２２０の接続が可能になる。
【００１１】
図８は、図６で表されたような位置ＡからＤ全てにおいてペアの端部アーム２２０Ａ、２２０Ｂの概略断面図を示している。図８において、位置付けられるステータバー２２０Ａの最初の位置は仮想線で示され、最終位置は実線で示される。従来のステータバー１２０（図１から５）とは対照的に、全ての位置ＡからＤにおいて、ステータバー２２０Ａは、該ステータバー２２０Ａが移動Ｘの半径方向に沿って移動するときに、干渉が僅か又は全くない状態で容易に位置付けることができる。これは、ステータバー２２０Ａのスロット１１４（図示せず）への位置付けが位置Ａで、又は位置ＢもしくはＣの湾曲部２３２で、或いは位置Ｄの端部２４０にて認められるか否かに関わらず当てはまる。更に、これは、ステータバー２２０が発電機１０４（図１）の構成中に最初に配置されているか、或いはステータバー２２０が保守又は交換のために取り外されているかに関わらず当てはまる。すなわち、ステータバー２２０は、直線部分２２２を移動の半径方向に沿ってスロット１１４内外にそれぞれ移動させることにより、ステータコア１１０（図１）の内外に移動させることができ、端部アーム部分２３０は、移動Ｘの方向に平行移動して、隣接する端部アーム部分間に位置付けられるようになる。
【００１２】
本明細書における用語「第１の」、「第２の」などは、どのような順序、数量、又は重要度を意味するものではなく、むしろ、１つの要素を別の要素と区別するために用いており、本明細書において数詞のない表現は、数量の限定を意味するものではなく、むしろ参照する要素の少なくとも１つが存在することを意味する。数量に関して使用する「約」という修飾語は、記載の数値を包含しており、前後関係によって決まる意味を有する（例えば、特定の数量の測定値に付随するある程度の誤差を含む）。本明細書で使用する場合における「１つ又は複数の」という前置表現は、この表現が前置する用語のものの単数及び複数の両方を含み、従ってその用語のものの１つ又はそれ以上を含む（例えば、１つ又は複数の金属という表現は、１つ又はそれ以上の金属を含む）ことを意図している。本明細書に開示した範囲は、包括的でありかつ独立して組合せ可能である（例えば、「最大約２５重量％までの又はより具体的には約５重量％〜約２０重量％」の範囲は、「約５重量％〜約２５重量％」の範囲の端点及び全ての中間値を含むなど）。
【００１３】
本明細書では様々な実施形態について説明してきたが、これらの実施形態における要素の様々な組合せ、変形又は改良を当業者が行なうことができ、これらもまた本発明の技術的範囲内にあることは、本明細書から理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正良を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、提出した請求項の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することになるものとする。
【符号の説明】
【００１４】
１０４  発電機
１１４  スロット
２２０  ステータバー
２３０  端部アーム部分
２３２  インボリュート円錐湾曲部
２２２  直線部分
２４４  円錐形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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