(57)【要約】【課題】予め製造された巻線を使用することができ、巻線室を可能な限り完全に閉鎖することができ、しかも可能な限り高い銅充てん率を得ることができる電気機器を提供する。【解決手段】電気機器用の部材において、この部材がＴ字形の断面を有しており、このＴ字形断面が脚部７と頭部６とによって形成されていて、脚部７が、頭部６とは反対側に位置していて該頭部６に対して平行に方向付けられた端面１０に、対称軸線１２を中心にしてほぼ対称的にかつ長手方向に延びている凹設部２を有している。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器用の部材であって、この部材がＴ字形の断面を有しており、このＴ字形断面が脚部（７）と頭部（６）とによって形成されていて、脚部（７）が、頭部（６）とは反対側に位置していて該頭部（６）に対して平行に方向付けられた端面（１０）に、対称軸線（１２）を中心にしてほぼ対称的にかつ長手方向に延びている凹設部（２）を有していることを特徴とする、電気機器用の部材。
【請求項２】
脚部（７）がその側面にそれぞれ、全長にわたって延在する凹設部（３）を有しており、該凹設部（３）が端面における凹設部（２）の底部レベルに配置されていて、該端面における凹設部（２）に対して平行に延びている、請求項１記載の部材。
【請求項３】
頭部（６）が形状結合式の結合部（８）を用いて脚部（７）に取り付けられている、請求項１又は２記載の部材。
【請求項４】
形状結合式の結合部（８）が、互いに対応する凹設部と凸設部とによって実現されている、請求項３記載の部材。
【請求項５】
側面（１１）の平面において延びていて端面における凹設部（２）を画成している脚部突出部が、足部（５）を形成するように変形されており、脚部（７）と頭部（６）とが一緒にＨ字形の断面を生ぜしめている、請求項１又は２記載の部材。
【請求項６】
巻線を巻回された極又は巻回されていない極が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の部材。
【請求項７】
電気機器用の部材であって、この部材が、対称軸線を備えたＴ字形の断面を有しており、このＴ字形断面が脚部（７）と頭部（６）とによって形成されていて、脚部（７）の、頭部（６）とは反対側に位置している端面（１０）に、対称軸線（１２）を中心にしてほぼ対称的にかつ長手方向に延びている足部（５）が、形状結合式の結合部（８）を用いて取り付けられていることを特徴とする、電気機器用の部材。
【請求項８】
頭部（６）が形状結合式の結合部（８）を用いて脚部（７）に取り付けられている、請求項７記載の部材。
【請求項９】
形状結合式の結合部（８）が、互いに対応する凹設部と凸設部とによって実現されている、請求項７又は８記載の部材。
【請求項１０】
複数の部材を用いて実現された一次部分を備えた電気機器であって、１つの部材（１）が特に、請求項１から９までのいずれか１項記載のように構成されていることを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
凹設部に挿入された極（１）を有している一体的に形成された一次部分を備えた電気機器であって、極（１）が、請求項１から９までのいずれか１項記載のように構成された部材として実現されていることを特徴とする電気機器。
【請求項１２】
請求項１から９までのいずれか１項記載の部材を備えた電気機器を製造する方法であって、まず初めに極・巻線（４）を脚部（７）に装着し、次いで巻線室を、脚部（７）によって掴まれた足部（５）及び／又は頭部（６）を使用して画成する、という方法ステップを特徴とする、電気機器を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電気機器の分野に関するものであり、独立請求項の上位概念部に記載された形式の、このような電気機器の部材の種々様々な構成及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術に基づいて、個別構成部材を用いて電気機器の製造を可能にするあまたの装置及び方法が公知である。通常、内側ロータ又は外側ロータのステータリングは個別構成部材によってまず初めに組み立てられ、次いで外側のガイド例えば保持管を用いて固定される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１０１１９６４２号明細書には、外側を６角形にかつ内側をリング状に形成されたヨークを備えたステータリングが開示されており、このステータリングは、長手方向凹設部を備えた成層鉄芯とその内側に接触している巻線とから成っており、これらの巻線は、取外し可能な別体のコイル坦体に装着されている。この公知の配置構成は巻回された極と巻回されていない中間極とを有していて、巻回されていない極はステータリングによって一体的に取り囲まれている。
【０００４】
英国特許第２２２４３９９号明細書に開示された構成では、製造及び巻回を容易にするために、ステータが複数の個別セグメント（Einzelsegmente）から成っている。これらの個別セグメントは巻回後にまとめられて、巻線を備えたステータを形成する。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許第１９６４３５６１号明細書には図１〜図８に、同一の個別セグメント又はＴ字形もしくはＸ字形の個別セグメントを用いたステータリングの構造が示されており、この公知の構成では個別セグメントはまず初めに別個に巻回され、次いでステータリングにまとめられることができる。セグメントは、それらがまとめられた後で、同時にステータのアウタシェル（Aussenhaut）を形成する。この明細書は、本発明の上位概念部に記載されたすべての技術的な特徴を有しており、ゆえに本発明に最も近い先行技術である。この公知の構成では、極を形成する個別セグメントは次のように、すなわち個別セグメントが図７及び図８に示されているように、溝状スリットを備えた巻線室を形成するために相互に補完し合わねばならないように、形成されている。択一的に図５及び図６に示された解決策では、巻線室が完全には閉鎖されておらず、この実施形態においても、Ｔ字形セグメントにおけるねじ山状の溝に巻線を、機械的な負荷をかけながら直接巻回することが必要である。閉鎖されていない巻線室は、特に磁束の形成を損ない、かつ外側に向かって及び隣接した巻線に対しての巻線のロータ側における保護を減少させる。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０１１９６４２号明細書
【特許文献２】英国特許第２２２４３９９号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許第１９６４３５６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の電気機器及びそれを製造する方法を改良して、特に予め製造された巻線を使用することができ、巻線室を可能な限り完全に閉鎖することができ、しかも可能な限り高い銅充てん率を得ることができるようにすることである。また付加的に、安価に実現できることも必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決する本発明は、電気機器において複数部分から成る一次部分が形成され得るような新たな解決策を示しており、すなわち本発明の構成では、電気機器用の部材において、一次部分の１つの極がＴ字形の断面を有しており、このＴ字形断面が脚部と頭部とによって形成されていて、脚部が、頭部とは反対側に位置していて該頭部に対して平行に方向付けられた端面に、対称軸線を中心にして対称的にかつ全長にわたって延びている凹設部を有しているようにした。
【発明の効果】
【０００８】
一次部分（Primaerteil）はこの場合、電気機器の位置固定の構成部材である。回転対称的なモータでは、このような構成部材は例えばステータである。しかしながらまた原理的には、これはリニアモータの一次部分であってもよい。一次部分は通常、積層された金属薄板から成る成層鉄芯として構成されており、この場合金属薄板は、打抜き、プレス、接着又は溶接のような方法を用いて互いに結合されている。その他の適宜な材料を選択することは、専門家の判断に委ねられている。
【０００９】
本発明のように極が脚部と頭部とによってＴ字形に形成されていると、例えば有利には外で形成された巻線を簡単に押し嵌めることによって又は巻線を直接巻回することによって、巻線を迅速かつ簡単に極に取り付けることができる。脚部の、頭部とは反対側に位置している端面に、全長にわたって形成された凹設部は、その対称性に基づいて、端面側に２つの同一の足を形成し、両足は簡単な変形によって脚部に対してほぼ直角に、ひいては頭部に対して事実上平行に方向付けられることができる。これによって頭部と後から形成可能な足部とを用いて、巻線は脚部に確実に固定される。変形された足部は、巻線室を越えて延在し、この巻線室を保護するように閉鎖する。頭部と足部とを用いて巻線室が部分的に囲繞されていることに基づいて、頭部と足部とは付加的に銅を把持することができ、これによって銅充てん率が高められ、電気機器の力の密度（Kraftdichte）が改善される。極の対称性に基づいて、極は簡単かつ安価に、数少ない製造ステップで大量生産可能である。以上述べたように、本発明による技術的な特徴は、本発明の課題を完全に解決している。
【００１０】
本発明の有利な構成では、脚部がその側面にそれぞれ、全長にわたって延在する凹設部を有しており、該凹設部が端面における凹設部の底部レベルに配置されていて、該端面における凹設部に対して平行に延びている。このように構成されていると、足の変形が容易になる。それというのはこの場合、材料は据え込まれる側において減じられていて、同時に曲げ縁部が生ぜしめられており、その結果正確な変形が可能になるからである。
【００１１】
また頭部は、脚部と一体的に形成される代わりに、形状結合式の結合部を用いて脚部に取り付けられていてもよく、このように構成されていると、巻線を設ける場合におけるフレキシビリティが高まり、例えば巻線を巻回した後で初めて頭部を取り付けることができる。このような構成のためには、互いに対応する凹設部と凸設部とによって実現される機械的な結合部が有利である。これにより簡単な取付けと確実な保持とが保証される。
【００１２】
前記課題を解決する本発明の択一的な構成では、極が対称軸線とＴ字形の断面とを有していて、脚部と頭部とによって形成されており、脚部の、頭部とは反対側に位置している端面に、対称軸線を中心にして対称的にかつ全長にわたって延びている足部が、形状結合式の結合部を用いて取り付けられている。
【００１３】
このような構成においても、既に上に述べた第１の解決策におけると同じ利点が得られる。しかしながらこの構成では極の形成が簡単化されている。すなわちこの解決策では、変形作業が省かれていて、足部は脚部に別体の部材として取り付けられるからである。形状結合式の結合部は同時にガイドとしても働く。そしてこの場合でも足部を用いて巻線は脚部に確実に固定され、足部は巻線室を越えて延在し、巻線室を二次部分に対して画成もしくは閉鎖する。頭部と足部とによって形成された巻線室に基づいて、巻線室は付加的に銅を把持することができ、これによって銅充てん率が高められ、かつ電気機器の力の密度が改善される。極の対称性に基づいて、極は簡単かつ安価に数少ない製造ステップを用いて大量生産することができる。またこの構成でも、第１の解決策におけると同じ利点を得るために、頭部は形状結合式の結合部を用いて脚部に有利に取り付けられる。
【００１４】
本発明の特に有利な構成では、形状結合式の結合部が、互いに対応する凹設部と凸設部とによって（例えば鳩尾状のアリ継ぎのように）実現されており、このように構成されていると、取付け時における確実な保持と最適なガイドとが達成される。
【００１５】
本発明は、極を備えた複数部分から形成された一次部分を有する電気機器、特に上に述べた実施形態のうちのいずれか１つの実施形態による電気機器の実現を可能にしており、一次部分が、複数の個別セグメントから成っていて、これらの個別セグメントがまとめられた一次部分を形成していると、本発明による利点を得ることができる。このように構成されていると、高い銅充てん率と閉鎖された溝とを有する安価に製造可能な電気機器が得られる。付加的な利点としては、簡単化された製造技術において得られる高い力の密度、大きなトルク及び、減じられた係止モーメント（Rastmomente）に基づく減じられたトルク変動（Drehmomentwelligkeit）が挙げられる。比較可能な結果は、一次部分が全周にわたって分配された極挿入体（Poleinschuebe）を有していて、対応する極が本発明に相応して実現されている場合に、得られる。これについては、ドイツ連邦共和国特許公開第１０１１９６４２号明細書の図１及び図３並びに対応する記載を参照。この明細書には、このような極挿入体の原理的な構成が示されており、専門家は、このような一次部分のための本発明による構成を実現する際に前記明細書の記載を参照することが勧められる。
【００１６】
本発明は、特に巻線を設ける際における、同一に形成された極を備えた電気機器を製造するための簡単化された方法にも関する。本発明の方法では、まず初めに極・巻線を脚部又は巻線コアに装着し、次いで巻線室を閉鎖するようにした。巻線はこの場合側方に張り出した頭部及び足部の周りを面倒な形式で案内される必要はなく、頭部及び／又は足部によって邪魔されることなく、まず初めに脚部又は巻線コアに取り付けられることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１ａに示された一体的なブランクは頭部６と脚部７と、脚部７の長手方向軸線に沿って形成された溝２とを有しており、この溝２は脚部７の、頭部６とは反対側の端面１０に、対称軸線に対して鏡像的に配置されている。この溝はＶ字形に、Ｕ字形に及び大きな幅もしくは小さな幅をもって形成されていることができる。その他の有利な溝形状もまた可能であり、専門家の裁量にゆだねられている。脚部７の側面１１には付加的に別の溝３が示されているが、この溝３もまたＶ字形に形成されていても、Ｕ字形に形成されていてもよい。この溝３は両側において頭部６から均一な間隔をおいて配置され、かつ端面側の溝２の底部のレベルにおいて該溝２に対して平行に延びるように配置されている。溝３はブランク長さ全体に沿って延びていて、足９の折り曲げを簡単化することができる。なぜならば溝３を設けることによって、さもないと屈曲時に圧縮されねばならない材料が、既に存在していないからである。
【００１９】
図１ｂには、脚部７に設けられた巻線４を備えたブランク１が示されている。巻線４は直接脚部に巻き付けられているか又は、別個に形成され、次いで脚部の端面１０の側から押し嵌められている。巻線の外縁部を成形するため及び銅充てん率（Kupferfuellfaktor）を最適化するために、巻線ユニットは通常さらにプレスされる。コア６，７，５と一緒に、巻付け後には全体の台形状の断面が生ぜしめられる。図１ｂには付加的にさらに力Ｆが示されている。この力Ｆは、足を適宜な工具によって図１ｃに示された形状にするために、加えられねばならない。
【００２０】
図１ｃには完成した極が示されており、この極は、円弧状の上側の制限部と下側の制限部とを備えたほぼＨ字形の断面を有し、かつ脚部７と頭部６と足部５との間に巻線を有していて、この場合巻線は可能な限り成層鉄芯（Blechpaket）１の寸法を超えてはみ出さないようになっている。頭部６及び足部５の円弧状の構成に基づいて、極１はリングの１セグメントであり、つまり扇形もしくは弓形をしている。同じ形式のこのようなセグメントを複数まとめると、個別セグメントから形成された円筒体が得られ、この円筒体の壁厚は頭部幅と足部幅と脚部高さとの寸法によって決定される。さらに円弧半径は円筒体の直径を規定する。このような円筒体は例えば、全周にわたって均一に分配された極を有する、モータのステータとして機能することができる。
【００２１】
ここでさらに付言すれば、極はそれぞれが必ずしも巻線を巻回されていなくてもよい。巻回されている極又は極グループと巻成されていない極又は極グループとが全周にわたって交互に分配されているような構成も可能である。本発明による原理の使用は、巻回された極を実現するためにも巻回されていない極を実現するためにも勧められる。
【００２２】
さらにまた、円筒壁に相応な凹設部を備えた円筒形のステータに、極を後から押し込んで、同様に全周にわたって均一に分配された極を備えたステータを得ることも可能である。
【００２３】
極ブランク１の別の構成が図２ａ〜図２ｃに示されている。この実施例においても、図１ａ〜図１ｃについて既に述べたことは共通であるが、図２ａ〜図２ｃに示された実施例では、極ブランク１は初めから複数分から形成されており、足部５は脚部７の変形によってではなく、別体の部材５によって形成されており、足部を形成するこの部材５は、適宜な結合部８の使用によって形状結合式（formschluessig）に脚部７と結合されている。
【００２４】
上に述べたすべての実施例において、頭部６を同様に形状結合式の結合部８を用いて、別体の頭部によって実現すること、又は足部とは反対側に位置する脚部側の変形によって実現することも可能である。これによってまた、図２ａ〜図２ｃに示された、複数部分からなるセグメントに基づいたステータを実現するための解決策の使用も、勧められる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】一体的な極ブランクの種々異なった構成形態を示す図である。
【図１ｂ】極ブランクに設けられた巻線を示す図である。
【図１ｃ】巻線を巻回されて完成した極を示す図である。
【図２ａ】図１ａに示された極ブランクとは別の実施例による２部分から成る極ブランクを示す図である。
【図２ｂ】極ブランクに設けられた巻線を示す図である。
【図２ｃ】巻線を巻回されて完成した極を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  極、  ２  溝、  ３  溝、  ４  巻線、  ５  足部、  ６  頭部、  ７  脚部、  ８  結合部、  ９  端面側の足、  １０  端面、  １１  側面、  １２  対称軸線
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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