(57)【要約】  電気機械に用いられるメインエレメントは、軸方向で接触し合う薄板から形成された磁気的に伝導性のボディと、環状コイル（１７）から成る巻線（１２）とを有している。ボディは、星形に配置された、軸方向に延びる複数の歯（１５）を備えている。環状コイル（１７）は、コイル枠体なしのエアコイルとして別個に巻成されていて、半径方向で歯（１５）に載着されている。歯（１５）への環状コイル（１７）の軸方向でかつ半径方向で遊びなしの嵌合を容易にするためには、磁気的に伝導性のボディの各端面で、歯（１５）の、ボディ軸線に対して１つの横方向平面に位置する各端面端部（１５３）に、歯（１５）の軸方向に弾性変形可能な補償エレメント（２０）が載着されている。この補償エレメント（２０）には、歯（１５）に被せ嵌められた環状コイル（１７）が軸方向でプレス嵌めされている。一方の端面における全ての補償エレメント（２０）は、閉じられた環状エレメント（１９）を介して互いに結合されており、これによって、絶縁性のプラスチックから成る一体の補償マスク（１８）が形成されている。
2007526737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械に用いられるメインエレメントであって、軸方向で接触し合う薄板から形成された磁気的に伝導性のボディが設けられており、該ボディが、星形に配置された、軸方向に延びる複数の歯（１５）を有しており、さらに、個々の環状コイル（１７）から成る巻線（１２）が設けられており、環状コイル（１７）が、コイル枠体なしのエアコイルとして別個に巻成されていて、半径方向で歯（１５）に被せ嵌められている形式のものにおいて、少なくとも磁気的に伝導性のボディの一方の端面で、歯（１５）の、ボディ軸線に対して１つの横方向平面に位置する各端面端部（１５３）に、歯（１５）の軸方向に弾性変形可能な補償エレメント（２０）が載着されており、該補償エレメント（２０）に、歯（１５）に被せ嵌められた環状コイル（１７）が軸方向でプレス嵌めされており、全ての補償エレメント（２０）が、閉じられた環状エレメント（１９）を介して互いに結合されており、これによって、補償マスク（１８）が形成されていることを特徴とする、電気機械に用いられるメインエレメント。
【請求項２】
磁気的に伝導性のボディの各端面に補償マスク（１８）が設けられている、請求項１記載のメインエレメント。
【請求項３】
補償エレメント（２０）の、歯（１５）と反対の側の外面に、平行なリブ（２２）が形成されており、該リブ（２２）が、歯（１５）の半径方向で互いに間隔を置いて重なり合って配置されている、請求項１または２記載のメインエレメント。
【請求項４】
補償エレメント（２０）が、屋根形に形成された横方向ウェブ（２０１）と、該横方向ウェブ（２０１）から一体に続く短い２つの脚部（２０２）とを備えたＵ字形を有しており、横方向ウェブ（２０１）が、歯（１５）の端面端部（１５３）をカバーしており、脚部（２０２）が、歯（１５）の、互いに反対の側の長手方向側面（１５２）を把持している、請求項１から３までのいずれか１項記載のメインエレメント。
【請求項５】
リブ（２２）が、屋根形の横方向ウェブ（２０１）から一体に外向きに成形されている、請求項４記載のメインエレメント。
【請求項６】
屋根形の横方向ウェブ（２０１）が、屋根面と歯（１５）の端面端部（１５３）との間に、横方向ウェブ（２０１）をばね弾性的に押し込むためのばねストローク（ｓ）が存在しているように形成されている、請求項４または５記載のメインエレメント。
【請求項７】
環状エレメント（１９）が、有利には肉薄の環状スリーブ（２１）によって形成されており、該環状スリーブ（２１）の外壁から、補償エレメント（２０）が星形に突出している、請求項１から６までのいずれか１項記載のメインエレメント。
【請求項８】
環状スリーブ（２１）が、補償エレメント（２０）の横方向ウェブ（２０１）を越えて軸方向に突出した突出区分（２１１）を有しており、該突出区分（２１１）が、歯（１５）に載着された環状コイル（１７）において、該環状コイル（１７）のコイルヘッド（１７１）の下面をカバーしている、請求項７記載のメインエレメント。
【請求項９】
環状スリーブ（２１）と補償エレメント（２０）とが、一体にプラスチック射出成形部材から製作されている、請求項７または８記載のメインエレメント。
【請求項１０】
歯（１５）の、互いに反対の側の長手方向側面（１５２）と、歯（１５）に被せ嵌められた環状コイル（１７）の、長手方向側面（１５２）に向かい合った内側長手方向側面との間に、それぞれ１つの絶縁ストリップ（２３）が位置している、請求項１から９までのいずれか１項記載のメインエレメント。
【請求項１１】
それぞれ１つの絶縁ストリップ（２３）が、環状コイル（１７）の、互いに向かい合った内側長手方向側面に取り付けられていて、有利には接着されている、請求項１０記載のメインエレメント。
【請求項１２】
絶縁ストリップ（２３）が、環状コイル（１７）の、外方に向けられた上面で該上面のカバーのために折り曲げられている、請求項１０または１１記載のメインエレメント。
【請求項１３】
磁気的に伝導性のボディが、中空円筒状の帰路形成ヨーク（１４）を有しており、該帰路形成ヨーク（１４）が、環状コイル（１７）を装着した歯（１５）の、外方に向けられた自由な歯面（１５４）に被せ嵌められている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のメインエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、電気機械に用いられるメインエレメントから出発する。
【０００２】
インナロータ型モータのメインエレメントとしての公知のステータ（ドイツ連邦共和国実用新案第２９９１６６０５号明細書）では、磁気的に伝導性のボディが２つの金属薄板積層体から形成されている。両金属薄板積層体は個々の金属薄板切断片から積層されている。１つの金属薄板切断片は、開口縁部を備えた、ロータのための収容開口を有している。開口縁部の全周にわたって、幾つかの鳩尾状の嵌込みスロットが等間隔に形成されている。金属薄板切断片は軸方向で互いに当て付けられていて、積層されており、これによって、中空円筒状の帰路形成ヨークが形成されている。別の金属薄板切断片は、鳩尾状の歯ベースを備えた歯ウェブと、この歯ウェブを越えて突出した歯ヘッドまたは歯シューとを有している。この金属薄板切断片は積層され、これによって、軸方向歯の歯区分が形成される。第３の金属薄板切断片は、鳩尾状の歯ベースと、歯ヘッドまたは歯シューとを備えた、嵌込みスロットの数に相当する数の、星形に配置された同じ歯ウェブを有している。この歯ウェブの歯ヘッドまたは歯シューは、周方向に延びる肉薄のウェブを介して互いに結合されている。歯区分の積層時には、このような金属薄板切断片が、軸方向の間隔を置いて歯積層体内に挿入され、この歯積層体の外側の両端面に配置される。この金属薄板切断片によって、歯の、ステータ星形体と呼ばれる打抜き積層体が、安定した形状を獲得する。
【０００３】
公知のステータのステータ巻線は、長く伸ばされた、歯数に相当する数の環状コイルを有している。この環状コイルはコイル枠体に巻き上げられ、ステータ星形体の歯に半径方向で被せ嵌められる。その後、ステータヨークが端面側で、ステータ巻線を備えたステータ星形体に載着され、ステータ星形体に設けられた歯の歯ベースが、帰路形成ヨークに設けられた嵌込みスロット内に形状接続的に押し込まれる。
【０００４】
ステータ巻線の環状コイルをコイル枠体なしに、いわゆる「エア巻線」として製作し、同じくステータ星形体の歯に載着することも知られている。この場合、エアコイルと歯との間に、挿入されたペーパストリップまたは歯の被覆体の形の電気的な絶縁体が設けられる。このようなエアコイルによって、巻成プロセスが簡単になり、ステータの、歯によって閉じ込められたスロット内のより高いスロット占積率が可能となる。環状コイルが軸方向にかつ半径方向に移動不能に歯に保持されるように、環状コイルの製造時およびステータ星形体の積層時には、環状コイルの内法の内側寸法、いわゆる「環状コイルの窓」と、ステータ星形体の積層体高さとに関する狭い誤差が維持されなければならない。
【０００５】
発明の利点
請求項１の特徴を備えた、電気機械に用いられる本発明によるメインエレメントは、少なくとも磁気的に伝導性のボディの一方の端面、有利には両方の端面に付設された、補償エレメントで歯の端面端部をカバーする補償マスクによって、環状コイルが軸方向に移動しないように歯に位置固定されるという利点を有している。この場合、環状コイルの窓寸法と、磁気的に伝導性のボディの積層体高さとの間に狭い誤差が維持される必要はない。歯への環状コイルの固い嵌合に対する誤差補償は、軸方向に弾性変形する補償エレメントのばねストロークによって行われる。この補償エレメントは、環状コイルの載着時に多かれ少なかれ強く軸方向に圧縮される。補償エレメントによって、同時に、歯に対する環状コイルのコイルヘッドの電気的な絶縁と、歯縁部による機械的な損傷に対する環状コイルの防護とが行われる。
【０００６】
磁気的に伝導性のボディの両端面に載着された補償マスクによって、付加的に、環状コイルが中心で歯に位置固定され、磁気的に伝導性のボディの安定性が高められる。このことは、巻線の組付けプロセスに対して有利である。
【０００７】
後続の請求項に記載した手段によって、請求項１に記載したメインエレメントの有利な構成および改良形が可能となる。
【０００８】
本発明の有利な構成によれば、補償エレメントの、歯と反対の側の外面に、平行なリブが形成されており、該リブが、歯の半径方向で互いに間隔を置いて重なり合って配置されている。コイルヘッドで環状コイルの線材巻条の間に係合するリブによって、半径方向での環状コイルの遊びなしの位置固定が達成される。
【０００９】
本発明の有利な構成によれば、補償マスクを形成するために、歯に対応配置された補償エレメントを結合する環状エレメントが、有利には肉薄の環状スリーブによって形成されており、該環状スリーブの外壁から、補償エレメントが星形に突出している。この場合、環状スリーブが、補償エレメントを越えて軸方向に突出した突出区分を有しており、該突出区分が、歯に載着された環状コイルにおいて、該環状コイルのコイルヘッドの下面をカバーしている。突出区分によって、コイルヘッドの領域での巻線の安定性が増大させられる。
【００１０】
本発明の有利な構成によれば、一方で、歯の、互いに反対の側の長手方向側面と、他方で、歯に被せ嵌められた環状コイルの、長手方向側面に向かい合った内側長手方向側面との間に、それぞれ１つの絶縁ストリップが挿入されている。これによって、環状コイルと歯との間の完全な電気的な絶縁が達成される。絶縁ストリップが、環状コイルの、互いに向かい合った内側長手方向側面に取り付けられていて、特に接着されていると有利であり、これによって、歯への環状コイルの組付け時に自動的に位置決めされる。
【００１１】
本発明の有利な構成によれば、絶縁ストリップが、環状コイルの、外方に向けられた上面で該上面のカバーのために折り曲げられており、これによって、環状コイルが、あとでまだ歯の自由な外面に被せ嵌められる中空円筒状の帰路形成ヨークに対しても電気的に絶縁されている。
【００１２】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
実施例の説明
以下に、電気機械に用いられるメインエレメントを、インナロータを備えた直流モータのステータの例で説明する。ステータ１０（図５参照）は、ステータボディ１１と呼ばれる、公知の形式で金属薄板積層体にまとめられた多数の金属薄板から成る磁気的に伝導性のボディと、ステータ巻線１２とを有している。このステータ巻線１２をステータボディ１１に容易に被着するためには、ステータボディ１１が分割されていて、いわゆる「ステータ星形体１３」と、このステータ星形体１３を外側で取り囲む中空円筒状の帰路形成ヨーク１４とから形成されている。この場合、ステータ星形体１３だけでなく帰路形成ヨーク１４も、接触し合う金属薄板から積層された金属薄板積層体として形成されている。
【００１４】
ステータ星形体１３は、星形に配置された、半径方向に方向付けられた、長手方向に延びる複数の歯１５を有している。これらの歯１５の、内方に向けられた端部には、周方向で見て両側に、歯１５を越えて突出した歯シュー１５１が形成されている。本実施例において全部で９つの歯１５の歯シュー１５１は、半径方向で狭幅のウェブ１６を介して互いに結合されている。これによって、ステータ星形体１３の１つの金属薄板切断片または１つの薄板は、歯シュー１５１が形成された９つの歯１５と、歯シュー１５１に一体に結合された９つのウェブ１６とから成っている。ステータ星形体１３の所望の軸方向の長さまたは積層体高さに相応して、相応に多数の金属薄板切断片が積層されて、ステータ星形体１３が形成される。この場合、このステータ星形体１３は積層体高さに約１．５枚分の金属薄板厚さの誤差範囲を有している。ステータ巻線１２は、互いに結線された、長く伸ばされた楕円形の環状コイル１７から成っている。この環状コイル１７はコイル枠体なしのエアコイルとしてステータボディ１１から分離されて巻成機で巻成される。それぞれ１つの環状コイル１７は半径方向で１つの歯１５に載着されており、これによって、環状コイル１７の数は歯１５の数、すなわち、本実施例では９である数に相当している。
【００１５】
ステータ１０のためには、環状コイル１７が軸方向にかつ半径方向に移動しないように歯１５に位置固定されていて、この方向に遊びを生ぜしめないことが著しく重要である。この遊びは、環状コイル１７の間の切換接続部の機械的な負荷を生ぜしめる恐れがある。このことは、長い間に切換接続部の破断ひいてはステータ巻線１２の故障に繋がる恐れがある。したがって、歯１５への環状コイル１７の固い嵌合が保証されているように、環状コイル１７の、コイル窓とも呼ばれる内側寸法が、極めて公差正確に歯１５の寸法に適合されていなければならない。しかし、ステータ星形体１３の積層高さの誤差範囲によって、環状コイル１７の、このような遊びなしの嵌合は困難にしか実現することができない。
【００１６】
このことを解決するためには、ステータ星形体１３の各端面に、電気的に絶縁性の材料から成る、図１に斜視的に示した補償マスク１８が差し被せられている。各補償マスク１８は、歯数に相当する数の、歯１５の軸方向に弾性変形可能である補償エレメント２０と、これらの補償エレメント２０を互いに結合する閉じられた環状エレメント１９とを有している。この環状エレメント１９と補償エレメント２０とは一体のプラスチック射出成形部材として製作されている。各補償エレメント２０は、屋根形に形成された横方向ウェブ２０１と、この横方向ウェブ２０１から一体に続く２つの脚部２０２とを備えたほぼＵ字形を有している。環状エレメント１９は肉薄の環状スリーブ２１として形成されている。この環状スリーブ２１の外壁から、Ｕ字形の補償エレメント２０が星形に突出している。この場合、環状スリーブ２１は、補償エレメント２０の、半径方向に方向付けられた横方向ウェブ２０１を越えて軸方向に突出した突出区分２１１を有している。ステータ星形体１３の端面への補償マスク１８の載着時には、それぞれ１つの補償エレメント２０が１つの歯１５に載着され、これによって、歯１５の端面端部が屋根形の横方向ウェブ２０１によってカバーされており、短い脚部２０２が、歯１５の、互いに反対の側の両長手方向側面１５２に被せ嵌められる。図４から明確に認めることができるように、歯１５に載着された補償エレメント２０では、歯１５の端面端部１５３と補償エレメント２０の屋根形の横方向ウェブ２０１との間にばねストロークｓが存在している。このばねストロークｓだけ、補償エレメント２０を歯１５の軸方向に弾性的に押し込むことができる。ばねストロークｓは、補償マスク１８が歯１５の長さ、すなわち、ステータ星形体１３の積層体高さに関して補償することができる誤差範囲を規定している。各補償エレメント２０の、１つの歯１５の端面端部１５３と反対の側の外面には、平行なリブ２２が形成されている。このリブ２２は半径方向で互いに間隔を置いて重なり合って配置されている。この場合、リブ２２は屋根形の横方向ウェブ２０１から一体に外向きに成形されている。
【００１７】
ステータ星形体１３への両補償マスク１８の載着後、個々の環状コイル１７が半径方向で歯１５に被せ嵌められる。この場合、歯１５の軸方向の長さと環状コイル１７のコイル窓の内法の長さとの間の既存の誤差に応じて、補償エレメント２０の横方向ウェブ２０１がコイルヘッド１７１によって多かれ少なかれ歯１５の端面端部１５３に向かって押し込まれる。これにより、補償エレメント２０のばね戻し力によって、環状コイル１７が摩擦接続的にかつ軸方向で遊びなしに歯１５に位置固定される。補償エレメント２０の横方向ウェブ２０１に形成されたリブ２２は、環状コイル１７のコイルヘッド１７１に設けられた個々の巻条の間に係合し、したがって、歯１５に対する環状コイル１７の半径方向の運動を阻止する。環状コイル１７のコイルヘッド１７１は環状スリーブ２１の突出区分２１１に載置している。このことは、ステータ巻線１２の高められた安定性に寄与する。
【００１８】
歯１５に対する環状コイル１７のさらなる絶縁のためには、一方で、歯１５の、互いに反対の側の長手方向側面１５２と、他方で、歯１５に被せ嵌められた環状コイル１７の、長手方向側面１５２に向かい合った内側長手方向側面との間に、図３および図４に示したように、それぞれ１つの絶縁ストリップ２３が挿入されている。この絶縁ストリップ２３は、環状コイル１７の、互いに向かい合った内側長手方向側面に取り付けられていて、有利には接着されており、これによって、絶縁ストリップ２３は、歯１５への環状コイル１７の差被せ時に自動的に正確に位置決めされる。絶縁ストリップ２３は、環状コイル１７からの進出箇所で折り曲げられていて、環状コイル１７の、外方に向けられた上面をカバーしている。
【００１９】
このように環状コイル１７を備えたステータ星形体１３には、中空円筒状の帰路形成ヨーク１４が軸方向で被せ嵌められる。この場合、半径方向外側に向けられた歯面１５４は、形状接続的に帰路形成ヨーク１４の内壁に接触している。環状コイル１７の上面を越えて突出した絶縁ストリップ２３によって、環状コイル１７が帰路形成ヨーク１４に対しても電気的に絶縁されている。
【００２０】
本発明は、ステータとして説明した、電気機械に用いられるメインエレメントに限定されていない。同じく、このメインエレメントは、アウタロータを備えた、たとえば直流モータのロータとして形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】補償マスクの斜視的な平面図である。
【図２】両端面に載着された補償マスクを備えたステータのステータ星形体の斜視図である。
【図３】幾つかの歯に載着された環状コイルを備えたステータ星形体を図２と同様に示す図である。
【図４】図３に示した部分ＩＶの拡大斜視図である。
【図５】最終組付けされたステータの斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ステータ、  １１  ステータボディ、  １２  ステータ巻線、  １３  ステータ星形体、  １４  帰路形成ヨーク、  １５  歯、  １６  ウェブ、  １７  環状コイル、  １８  補償マスク、  １９  環状エレメント、  ２０  補償エレメント、  ２１  環状スリーブ、  ２２  リブ、  ２３  絶縁ストリップ、  １５１  歯シュー、  １５２  長手方向側面、  １５３  端面端部、  １５４  歯面、  １７１  コイルヘッド、  ２０１  横方向ウェブ、  ２０２  脚部、  ２１１  突出区分、  ｓ  ばねストローク
【図１】
2007526737.tif 000003
【図２】
2007526737.tif 000004
【図３】
2007526737.tif 000005
【図４】
2007526737.tif 000006
【図５】
2007526737.tif 000007
【国際調査報告】
2007526737.tif 000008
2007526737.tif 000009
2007526737.tif 000010
2007526737.tif 000011
2007526737.tif 000012
2007526737.tif 000013