(57)【要約】【課題】組み立ておよび製造が容易な、低ｒｐｍでの性能および効率が高い、発電装置用ステータを提供すること。【解決手段】本発明に係わる発電装置のためのステータアセンブリは、全体が円筒形をしたステータコアを備え、このステータコアは、内側表面に沿って形成され、ラジアル深さによって構成された複数のコアスロットを有し、これらコアスロット内にはステータコイルが配置されている。複数のコアスロットは、それらの間に複数の歯を構成し、これら歯は、ステータコアの内側表面に沿ってキャップを有し、これらコアスロットは、ヨーク部分によってステータコアに接続されている。複数のコアスロットは、それぞれの内側表面に沿って複数の絶縁スロットライナーによってライニングされている。歯のキャップは、複数のコアスロットの内径部に沿った突起を含む。これらスロット開口部は、ステータの内径部に沿った突起によって境界が定められている。これら突起は、スロットライナーの幅に実質的に等しく、境界が定められたスロット開口部が、ライニングされたコアスロットに挿入すべき導線ワイヤーの幅にほぼ等しくなるようになっている。ステータ巻線は、スロットライナーによって支持されたスロットワイヤーセグメントを含み、これらスロットライナーは、スロットワイヤーセグメントの少なくとも１つの行内に形成できる。【選択図】図１
2008503993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に延び、円周方向に離間した複数のコア歯を有する、全体が円筒形のステータコアを備え、隣接するコア歯が、その表面にコアスロットを構成し、各コア歯がそれぞれの径方向の深さおよび軸方向の長さを有し、前記コアスロットが、前記ステータコアの第１軸方向端部と第２軸方向端部の間に延びており、
前記コアスロットに嵌合されたスロットワイヤーセグメントを有するステータ巻線を備え、前記ステータのスロットワイヤーセグメントと前記コアスロットとが、絶縁部材により互いに絶縁されており、
前記複数のコア歯が、隣接するコア歯の間にスロット開口部を構成する突起を有し、
前記コアスロット開口部が、前記スロットセグメントの径方向の挿入を可能にする幅を有し、このスロット開口部の幅が、前記コアスロットの主要部分の幅未満であり、
前記スロットワイヤーセグメントが、複数のコアスロット内で径方向の列として整合しており、対応するスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含むスロットワイヤーセグメントの幅が、前記対応するコアスロットの前記絶縁部材よりも小さいコアスロットの主要部分の幅に厳密に一致する、発電装置のためのステータアセンブリ。
【請求項２】
前記突起の幅が、前記絶縁部材の幅に実質的に等しい、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項３】
前記スロットワイヤーセグメントが、実質的に長方形の横断面を有する、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項４】
前記絶縁部材が、紙、紙複合体または同等物から製造され、各材料が、電気的な絶縁特性を有する、請求項１記載のステータセンブリ。
【請求項５】
前記絶縁部材が、前記コアスロットの内側表面に塗布される塗料である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項６】
前記ステータ巻線が、ニス塗装され、前記コアスロットに固定された状態または接着された状態に接合されている、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項７】
前記コアスロットは、後方端部から前記突起の径方向外側エッジまで横断面が長方形となっている、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項８】
前記突起を含むコア歯の内径部における表面積が、前記突起を除く前記コア歯の内径部での表面積にほぼ等しいか、または表面積の２０％を超えない値だけ広い、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項９】
前記突起のうちの１つの幅が、前記絶縁部材の幅未満である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１０】
対応するスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含む前記スロットワイヤーセグメントの幅に対する前記スロット開口部の幅の比が、１.３３にほぼ等しいか、１.３３未満である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１１】
前記スロットワイヤーセグメントが、前記コアスロットの前記スロット開口部を通して実質的に径方向に挿入されている、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１２】
前記ステータ巻線パターンが、ｎ相の巻線から成り、これらｎ相の巻線のうちの少なくとも１つが、１本の連続する導線から形成されており、この導線が、前記コアスロット内に位置する対応するスロットワイヤーセグメントと、前記ｎ相のうちの前記少なくとも１つに属す２つの隣接するスロットワイヤーセグメントを接続する端部ループセグメントを有する、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１３】
前記端部ループセグメントのうちの実質的に大きいサブセットが、１つのカスケード巻線を形成するよう、エンドループセグメントごとに少なくとも１つのラジアルシフト調節部を構成する、請求項１２記載のステータアセンブリ。
【請求項１４】
前記絶縁部材の幅が、ほぼ０.１８ｍｍに等しいか、それ未満である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１５】
径方向に延び、円周方向に離間した複数のコア歯を有する、全体が円筒形のステータコアを備え、隣接するコア歯がその表面にコアスロットを構成し、各コア歯がそれぞれの径方向の深さ、軸方向の長さおよびコアスロット開口部を有し、前記コアスロットが前記ステータコアの第１軸方向端部と第２軸方向端部の間に延びており、
前記コアスロットに嵌合されたスロットワイヤーセグメントを有するステータ巻線を備え、前記ステータのスロットワイヤーセグメントと前記コアスロットとが、絶縁部材により互いに絶縁されており、
前記コアスロット開口部が、前記スロットセグメントの径方向の挿入を可能にする幅を有し、対応するスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含む前記スロットワイヤーセグメントの幅に対する前記スロット開口部の幅の比が、１.３３にほぼ等しいか、１.３３未満であり、
前記スロットワイヤーセグメントが、複数のコアスロット内で径方向の列に整合しており、対応するスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含むスロットワイヤーセグメントの幅が、前記対応するコアスロットの前記絶縁部材よりも薄いコアスロットの主要部分の幅に厳密に一致する、発電装置のためのステータアセンブリ。
【請求項１６】
ステータ巻線パターンが、ｎ相の巻線から成り、これらｎ相の巻線のうちの少なくとも１つが、１本の連続する導線から形成されており、この導線が、前記コアスロット内に位置する対応するスロットワイヤーセグメントと、前記ｎ個の位相のうちの前記少なくとも１つに属す２つの隣接するスロットワイヤーセグメントを接続する端部ループセグメントを有し、
前記端部ループセグメントのうちの実質的に大きいサブセットが、１つのカスケード巻線を形成するよう、エンドループセグメントごとに少なくとも１つのラジアルシフト調節部を構成する、請求項１５記載のステータアセンブリ。
【請求項１７】
前記絶縁部材の幅が、０.１８ｍｍにほぼ等しいか、またはそれ未満である、請求項１５記載のステータアセンブリ。
【請求項１８】
前記スロットワイヤーセグメントが、前記コアスロットの前記スロット開口部に実質的に径方向に挿入されている、請求項１５記載のステータアセンブリ。
【請求項１９】
径方向に延び、円周方向に離間した複数のコア歯を有する、全体が円筒形をしたステータコアを備え、隣接するコア歯がその表面にコアスロットを構成し、各歯がそれぞれの径方向の深さ、軸方向の長さおよびコアスロット開口部を有し、前記コアスロットが、前記ステータコアの第１軸方向端部と第２位軸方向端部との間に延び、前記コアスロットに嵌合されたスロットワイヤーセグメントおよび前記ステータ巻線の前記スロットワイヤーセグメントを有するステータ巻線を備え、前記コアスロットは、絶縁部材によって互いに電気的に絶縁されており、
前記コアスロット開口部が、前記スロットワイヤーセグメントの径方向の挿入を可能にする幅を有し、前記スロットワイヤーセグメント絶縁部を含む前記スロットワイヤーセグメントの幅に対する前記スロット開口部の幅の比が１.３３未満であり、前記スロットワイヤーセグメントは、複数のコアスロット内で径方向の列として整合しており、実質的に長方形の横断面を有し、
ステータ巻線パターンが、ｎ相の巻線から成り、これらｎ相のうちの少なくとも１つが、１本の連続する導線から形成されており、この導線が、前記コアスロット内に位置する対応するスロットワイヤーセグメントと、前記ｎ個の位相のうちの前記少なくとも１つに属す２つの隣接するスロットワイヤーセグメントを接続する端部ループセグメントを有し、
前記絶縁部材の幅が、０.１８ｍｍにほぼ等しいか、またはそれ未満である、発電装置のステータアセンブリ。
【請求項２０】
前記スロットワイヤーセグメントが、前記コアスロットの前記スロット開口部に実質的に径方向に挿入されている、請求項１５記載のステータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には自動車の発電装置のためのステータに関し、より詳細には、ステータの巻線のための長方形のワイヤーのラジアル挿入部が嵌合される、小さいスロット開口部、すなわち小型のキャップを有する発電装置のためのステータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電装置、例えば電動モータまたはオルタネータは周知である。オルタネータ、一般的には自動車のオルタネータはオルタネータのハウジングによって固定された状態に支持されたステータアセンブリと、このステータアセンブリ内に同心状に支持されたロータアセンブリとから一般に構成されている。ステータアセンブリは、内側表面に沿って複数のコアスロットが形成された、全体に円筒形状のステータコアと、コアスロット内に配置されたステータコイルとを含む。コアスロットは、これらスロットの間に複数の歯を構成し、これら歯は、ヨーク部分によってコアに接続されている。
【０００３】
ステータコイルは、その上部に巻かれた複数のワイヤーを接続し、ステータ巻線を形成することによって形成されている。これらステータ巻線は、複数の放射状に延びた層となるように、複数のコアスロットに嵌合されており、コアスロット内に位置するスロットワイヤーセグメントと、１つのフェーズの２つの隣接するスロットワイヤーセグメントを接続するエンドループセグメントとから形成されている。これらステータ巻線は、ステータコアのコアスロット内に所定の多相（すなわち三相または六相の）巻線パターンで形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
当技術分野では、オルタネータの出力および効率を高めるためには、スロットワイヤーセグメントを有する長方形の横断面のステータ巻線を、各コアスロット内の径方向の列として整合させ、任意の絶縁部を含むスロットワイヤーセグメントの幅を、任意の絶縁部を含むコアスロットの主要部分の幅に正確に一致させることが好ましいことが分かっている。任意の絶縁部を含むコアスロットの主要部分の幅に対する、任意の絶縁部を含むスロットワイヤーセグメントの幅の比が０.６よりも大である場合、スロットワイヤーセグメントの幅は、コアスロットの主要部分の幅に正確に一致するものと定義する。巻線導線がより太くなればなるほど、ステータ巻線の電気抵抗が減少し、よってステータの導線のパワー損失が減少するので、このようなことが好ましい。また、当技術分野では、コアの内径部において、ステータコアに小さいスロット開口部を設けることも知られている。このようにすると、有効空気ギャップが小さくなり、オルタネータの出力が増す。スロット開口部をより小さくすると、ロータの極表面での磁束の変動も小さくなり、これによってロータ極の上での渦電流による損失も減少し、よってオルタネータの効率が高まる。更に、コアスロット内に軸方向に挿入される個々のＵ字形導線を接続するのに必要な溶接作業を不要にするために、長方形の導線を連続させることによりステータアセンブリの製造を容易にすることも望ましい。本明細書で使用する「連続的」なる用語は、ステータコアの周りの１回の周回の少なくとも大部分で導線が連続的であることを意味する。しかしながら、これら望ましい特徴により、電気抵抗を少なくするために導線を太くしなければならないこと、導線をコアスロットの幅に正確に一致させなければならないこと、連続的な導線としなければならないこと、径方向内側の位置からコアスロット内に導線を挿入しなければならないこと、および小さいコアスロット開口部を有していなければならないことなどのような設計上の矛盾が生じる。
【０００５】
従来技術の解決案は、一般にスロット開口部に進入するのには十分細いが、コアスロットの幅には厳密には一致しない連続した導線を使用することにより、このような設計上の矛盾を解決していた。これら従来の対策の結果、空隙が大きくなり、スロットを満たす率も低くなり、これによってオルタネータの出力および効率が低くなっていた。従来技術の他の対策は、コアスロット内に軸方向に挿入され、次に、仕上がったステータ巻線を形成するのに共に溶接されるＵ字形をした導線を使用している。これら他の従来技術の対策は、スロットの充填率を大きくし、従って抵抗を低くせんとするものであるが、組み立てにおいて、何回も挿入したり溶接したりしなければならないという問題に直面する。従来技術の他の対策は、導線を平らなステータコアに挿入し、次にステータコアと導線のアセンブリを、所望する環状形状になるようにコイル状にするものである。これら従来技術の他の対策は、スロット充填率を高くし、よって抵抗を低くせんとするものであるが、ステータコイルと導線のアセンブリをコイル状にするための溶接に問題がある。
【０００６】
これまで説明した問題に鑑み、挿入される導線の太さがコアスロットの内側表面をライニングするスロット絶縁ライナーによって生じる幅に厳密に一致するよう、より小さいコア開口部を設けながら導線を径方向内側位置に挿入できるようにするコアスロットを有するステータを提供することが望ましい。この結果、組み立ておよび製造が容易な、低ｒｐｍでの性能および効率が高いステータが実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の原理を具現化したオルタネータのためのステータアセンブリは、内側表面に沿って形成され、径方向の深さに構成された複数のコアスロットを有する、全体に円筒形のステータコアを含み、これらコアスロット内にはステータコイルが配置されている。コアロットは、これらスロットの間に複数の歯を構成し、これら歯はステータコアの内側表面に沿ったキャップを含み、これら歯はヨーク部分によって共に接続されている。コアスロットは、これらコアスロットの後方端部から歯キャップの径方向外側エッジまで横断面が実質的に長方形となることができ、ステータコアの第１端部と第２端部との間に軸方向に延びている。当業者にとって導線またはコアスロットの横断面について言及するときの、長方形なる用語は、隣接するエッジの間にアールを有する長方形も含むことが公知である。
【０００８】
前記複数のコアスロットの各々は、絶縁スロットライナーによりこれらのそれぞれの内側表面に沿ってライニングされている。これら絶縁スロットライナーの各々は、コアスロットの後方端部から、対応するキャップの外側ラジアルエッジに対して外側に隣接する位置まで延びる一対の脚部部材を有する。歯のキャップは、ステータの内径部において、円周方向に延びる突起を含む。これらキャップの突起は、コアスロットの主要部分よりも幅が小さいステータの内径部に沿ったスロット開口部の境界を定めている。このように境界が定められたスロット開口部は、コアスロット内に挿入すべき導線ワイヤーの太さに実質的に等しいか、または若干広い幅を有する。コアスロット内において、ステータ巻線はスロットワイヤーセグメントを含み、これらワイヤーセグメントはスロットライナーによって支持され、少なくとも１列に設けることができる。
【０００９】
以下、本発明の実施例に関連し、本発明の別の特徴および利点を説明する。この説明は、本実施例の一部の特徴を要約するものであり、特許請求の範囲を限定するために使用すべきではない。
【００１０】
本発明の一部の実施例を示す添付図面を参照しながら、次の詳細な説明を読めば、本発明の利点と共に本発明について理解できよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は種々の形態で実施できるが、本明細書の開示内容は、本発明の例を示すものにすぎず、本発明を図示された特定の実施例だけに限定するものでないことを理解しながら、以下、発明を限定しない、例として示した実施例を説明し、添付図面に示す。
【００１２】
このような実施例では、選言的用語の使用は、接続的用語を含むものであり、定冠詞または不定冠詞の使用は、基数を示すものではない。特に物体の前のｔｈｅまたは物体の前でａを使用することは、かかる複数の物体のうちの１つを意味するものでもある。
【００１３】
オルタネータは、ステータと、ロータと、フレームと、ブラシユニットと、整流カバーと、後部カバーとを一般に含む。ステータは、複数のコアスロットを有するステータコアと、このコアスロット内に嵌合されたステータ巻線と、ステータ巻線を絶縁する複数の絶縁部材とを含む。フレームはステータとロータとを嵌合し、ロータリーシャフト上でロータが回転できるようにロータを支持する。一般にフレームは、ステータの内周部が適当なギャップを残してロータの極コアの外周部に向くようにロータを中心にステータを支持する。一部の応用例では、フレームが逆にステータを中心としてロータを支持することがある。
【００１４】
次に図１を参照する。ここには、連続ワイヤーを径方向に挿入するようになっている、本発明に係わるステータコア１００の一実施例が示されている。このステータコア１００は、全体に円筒形状をしており、コアの内側表面１２０に沿って形成され、ラジアル深さ１３０を有する、径方向に向いた複数のコアスロット１１０を構成している。これらコアスロット１１０は、ステータコア１００の内側表面１２０に沿って等間隔に離間していることが好ましい。従って、コアスロット１１０は、複数の歯１４０を構成しており、これら歯は、ヨーク部分１５０により径方向外側端部にて接続されている。コアスロット１１０は、コアスロット１１０の後方端部から歯キャップの径方向外側エッジまで、横断面が実質的に長方形となっており、ステータコア１１０の第１端部と第２端部との間に軸方向に延びている。これとは異なり、各コアスロット歯、対応する形状のワイヤーセグメント１６０が密に嵌合できるような、実質的に正方形または他の任意の形状でもよい。
【００１５】
ヨーク部分１５０から、ステータコア１００の軸方向の長手部分内に実質的に位置するロータ（図示せず）に向かい、歯１４０は径方向内側に延びている。これとは異なり、ステータコア１００が内部に位置し、ロータに囲まれている場合、ステータコア１００の外側表面にコアスロット１１０が形成される。
【００１６】
引き続き図１を参照し続ける。一般にオルタネータのステータは、コアスロット１１０の主要部分よりも幅がより狭いスロット開口部を形成するために、ステータコアの歯にキャップが含まれるよう形成される。このようにスロット開口部をより小さくした目的は、有効空気ギャップを小さくすることにより、より大きいパワーを発生し、ロータ極の表面での変化する磁束を低減し、渦電流による損失を低減することによりオルタネータの効率を高めることにある。しかしながら、このように環状ステータコア１００のコアスロット１１０のスロット開口部を通過するように径方向に挿入される連続した導線を利用する、高スロット充填率のオルタネータの技術開発では、スロット開口部を導線の太さよりも細くすることはできない。これによって出力と効率が低下する。歯１４０は、ステータコア１００の内側表面に沿ったキャップ１７０を含む。このように、スロットの開口部を若干小さくするように、歯１４０上にキャップ１７０が設けられ、これによってオルタネータの性能および効率が高まる。
【００１７】
次に図２を参照する。ステータコア２００は、キャップ１７０を備えた歯１４０を有するコアスロット１１０を含み、キャップ１７０はこれらキャップの間にスロット開口部２２０を形成し、このスロット開口部の幅は、コアスロット１１０の主要部分の幅よりも狭くなっている。スロット開口部２２０は、コアの内径部における隣接する歯１４０の間の開口部として構成されている。キャップ１７０は、ステータコア２００の内径部１２０に沿った突起２４０を含む。従って、図２に示されているスロット開口部２２０は、隣接する円周方向の突起２４０によりステータコア２００の内側表面に沿って境界が定められている。このようにスロット開口部２２０はこれら突起２４０の間に挿入すべき導線ワイヤー１６０の太さに実質的に等しいかまたは若干広くなっている。
【００１８】
コアスロット１１０は、その内側表面に沿って、絶縁スロットライナーまたは絶縁部材２５０によってライニングされており、このライナーまたは絶縁部材はスロットワイヤーセグメント１６０を挿入する前に、コアスロット１１０によって固定された状態に嵌合できる。絶縁スロットライナー２５０は、後方端部２６２から対応する突起２４０の径方向外側エッジまで延びる一対の脚部部材２６０を有する。このように、スロットライナー２５０は、ステータコア２００の内径部１２０までは延びない、実質的に等しい脚部部材２６０を有することができる。従って、これら延びた脚部部材２６０は、自由端部２８０で終端している。自由端部２８０の各々の内側エッジは後方端部２６２から実質的に等しい距離にあることが好ましい。
【００１９】
まだ図２を参照し続ける。対向する突起２４０は、スロットライナー２５０の幅に実質的に等しい幅２２０を定め、それらの境界が定められたスロット開口部２２０がライニングされたステータコアスロット１１０内に挿入すべきスロットワイヤーセグメント１６０の幅に実質的に等しいか、または若干広くなるように定められている。従って、スロットライナー２５０が設置された位置にあるとき、自由端部２８０はこれらの間にギャップを形成する。このギャップも導線ワイヤー１６０の幅に実質的に等しいか、または若干広くなっている。対向する突起２４０の各々の幅は、スロットライナー２５０の幅に実質的に等しい。紙、紙複合体または電気絶縁特性を有する任意の他の形態の絶縁材料とすることができる絶縁スロットライナー２５０を、ステータ巻線を装填する前に、コアスロット１１０の内側に糊付けできる。更に、絶縁スロットライナー２５０をコアスロット１１０の内側表面に塗布するコーティング剤とすることができる。この絶縁スロットライナー２５０は、突起２４０の間でスロット開口部２２０をライニングする延長部を含んでいなくてもよい。
【００２０】
次に図３を参照する。ここには、連続ワイヤーを径方向に挿入するようになっている従来技術に係わるステータコア３００の一実施例の部分図が示されている。コアスロットの内側表面３２０に向かって径方向外側に延び、ラジアル深さ３３０によって構成される複数のコアスロットと共にステータコア３００が示されている。これらコアスロット３１０は、これらスロットの間に複数の歯３４０を構成しており、これら歯はヨーク部分３５０によって互いに接続されている。コアスロット３００は、実質的に長方形の形状をしており、ステータコア３００の軸長手方向に延び、巻線の対応するワイヤーセグメント３７０を嵌合している。従って、ステータコア３００の軸長手方向内に実質的に位置するロータ（図示せず）に隣接するヨーク部分３５０から径方向前方に歯３４０が延びている。これら歯３４０は実質的に真っすぐな壁を有することができ、これら壁はそれらの間にコアスロット３１０を構成する。ステータコア３００の後方端部３６５から内径部３２０に向かってスロットライナー３６０が延びている。
【００２１】
図４ａ〜４ｂに示されるように、導線ワイヤーセグメント３７０をコアスロット３１０に挿入する間、ワイヤーセグメント３７０が、スロットライナー３６０の自由端部３８０を引っかけることがある。このことは、来技術の１つの欠点となっている。
【００２２】
図５ａ〜５ｂを参照する。ここには本発明に従い、絶縁ライナー２５０でライニングされたコアスロット１１０内にスロットワイヤーセグメント１６０を装填するためのマルチステップ組み立て方法が示されている。ヨーク部分１６０によって互いに接続された一対の歯１４０の間に介在されたステータコアの一部２００をコアスロット１１０が構成している。長方形の横断面を一般に有する複数のスロットワイヤーセグメント１６０が列状に整合しており、各列はコアスロット１１０内に挿入されるようになっている。当業者であれば、長方形の横断面を有するワイヤーは、正方形の横断面を有するワイヤーを含むこと、および長方形の横断面のコーナーにアール部分が存在できることが一般に理解できよう。
【００２３】
図５ｂを参照すると、ここにはコアスロット１１０に進入するスロットワイヤーセグメント１６０が示されている。上で示されるように、スロットワイヤーセグメント１６０の幅は、隣接するキャップ１７０の対向する突起２４０によって形成されるスロット開口部２２０に厳密に一致している。スロットワイヤーセグメント１６０の幅は、既にスロットライナー２５０によってライニングされている、コアスロット１１０に対して内側で利用できる幅にも、厳密に一致している。キャップ１７０の間に挿入される間、対向する突起２４０によってシールドされるスロットワイヤーセグメント１６０は、スロットライナー２５０の自由端部２８０を引っかけることはない。
【００２４】
次に、再度図２に戻る。ここには、それぞれ複数のスロットワイヤーセグメント１６０およびそれらの間の対応する絶縁スロットライナー２５０によって満たされたコアスロット１１０が示されている。これら複数のスロットワイヤーセグメント１６０は、層状の列として整合している。１つのステータは、複数（ｎ）の位相、一般に三相または六相から構成でき、この場合、各位相のスロットワイヤーセグメントは、所定の数のスロットだけシフトされており、セグメントは層状の列として整合できる。
【００２５】
一旦挿入し、設置した位置に位置すると、所定の数のスロットワイヤーセグメント１６０が突起２４０の実質的に径方向後方に位置し、スロットライナー２５０と接触する。従って、高いスロット充填率が達成される。絶縁スロットライナー２５０は、絶縁スロットライナー２５０の外側表面とコアスロット１１０の内側表面を接合するある種の接着剤または同等物を用いて、それぞれのコアスロット１１０内に固定された状態に接着できる。更に、ステータの巻線アセンブリがステータコア２００の内側表面内径部１２０内に落下するのを防止するために、ステータコア２００に接着できるようにスロットワイヤーセグメント１６０にニスを塗ってもよい。一般に、スロットワイヤーセグメント１６０はｎ個の異なる位相のステータ巻線を絶縁するように、ニスが塗られる。このニスは、スロットワイヤーセグメント１６０を一体に接合すると共に、一旦ステータコアスロット１１０内に挿入された絶縁スロットライナー２５０と共に、更に絶縁を行う。これとは異なり、それぞれのステータコアスロット１１０内にスロットワイヤーセグメント１６０を圧嵌めしてもよい。
【００２６】
ステータコアの歯１４０およびそれらのそれぞれのキャップ２７０によって構成されるステータコア２００の内側表面は、表面積を実質的に広くしており、これによってステータコア２００とロータ（図示せず）との間の有効空気ギャップを小さくし、よってオルタネータの出力を高めている。更に、スロット開口部が小さくなることにより、ロータの極の表面上の磁束の変動は低減し、これによって渦電流の損失が小さくなり、よってオルタネータの効率が高まっている。実質的に長方形の横断面を有し、スロットライナー２５０によって利用できるようになっている幅に厳密に一致する幅を有するスロットワイヤーセグメント１６０は、電気抵抗を望ましいことに低減でき、このこともステータ巻線の電力の損失を小さくしている。更に、歯のキャップ１７０、スロットライナー２５０およびスロットワイヤーセグメント１６０を設けたことにより、ステータアセンブリの製造が望ましいことに容易となり、かつ製造時間が短縮された。
【００２７】
図２に示されるように、コアスロット１１０に嵌合された最大横断面のスロットワイヤーセグメント１６０および最小の横断面の非電気材料を有するステータとして、高スロット充填率のステータが構成されている。非電気材料は、絶縁部材２５０、スロットワイヤーセグメント１６０の間の空気、および導線上の絶縁体（図示せず）から構成されるが、これらだけに限定されるものではない。一般に絶縁部材２５０は比較的薄い幅、一般に０.１８ｍｍ未満の幅を有することができる。六相を有することができる代表的な高スロット充填率のステータに対し、突起２４０を除く内径部１２０の表面近くのコアの歯１４０の幅は、約２.０ｍｍとなり得る。各突起２４０の幅は実質的に絶縁部材２５０の幅に等しいので、０.１８ｍｍ未満ともなり得る。従って、突起２４０を含む内径部１２０の表面におけるコアの歯１４０の幅は、約２.３６ｍｍまたはそれ未満の幅を有し得る（コアの歯１４０の両側に突起２４０が位置する）。このように、内径部１２０に存在する突起２４０による表面積の増加は、１８％以下である。
【００２８】
大きい内径部１２０を有する別のより大きいステータコア２００に対し、スロット開口部２２０の幅は２.０ｍｍ以下であり、任意のスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含むスロットワイヤーセグメント１６０の幅は、約１.６５ｍｍに等しい。従って、この構造では、任意のスロットワイヤーセグメント絶縁部を含むスロットワイヤーセグメント１６０の幅に対するスロット開口部２２０の幅の比は１.２１未満である。より小さい直径１２０を有する別のより小さいステータコア２００では、スロット開口部２２０の幅は１.６ｍｍ以下であり、スロットワイヤーセグメント絶縁部を含むスロットワイヤーセグメント１６０の幅は、約１.２ｍｍに等しい。このように、対応するスロットワイヤーセグメント絶縁部を含むスロットワイヤーセグメント１６０に対するスロット開口部２２０の幅の比は１.３３未満となり得る。
【００２９】
従って、前に述べたように、ステータの巻線はスロット内に位置するスロット部分および各位相の２つの隣接するスロット部分を接続する端部ループ部分から形成されており、ステータコアのスロット内の所定の多相（例えば三相または六相）の巻線パターンとして形成されている。代表的な端部ループ部分の巻線は、カスケード巻線パターン、インターレース巻線パターン、またはヘアピン導線パターンのうちの１つとすることができる。別の実施例では、ステータ巻線は両方の端部および隣接するコアスロット（図示せず）の間にカスケードパターンを有することもできる。このカスケード巻線は複数の位相を有する巻線のスロットワイヤーセグメントをスロット開口部に通過させ、コアのコアスロット内に径方向に挿入する作業を大幅に容易にできる。このカスケード巻線は、各位相の導線を有するものとして構成されており、これら導線は、各端部ループセグメントがステータコアの中心軸方向軸線に対して実質的に同じ径方向位置にて、コアスロット内に嵌合された２つのスロットセグメントおよび径方向に整合し、従って、相互に順次径方向に挿入できるようにする導線の層を接続するよう、エンドループセグメントの実質的に大きいサブセット（大部分）と、位相を形成するように所定の数のスロットだけシフトまたは調節され、各ラジアル層に対し、導線を順次ラジアル方向に挿入できるようにラジアル方向に整合した、対応する層のための複数の導線とから構成される。本明細書で使用する「ラジアル層」なる用語は、ステータコアの中心軸方向軸線に対し、同じ径方向位置内に嵌合されたスロットセグメントを有する１つの円周部の大部分に対し、コアを中心として円周方向に延びている導線部分として定義される。
【００３０】
以上で、本発明を使用する態様を示すために、本発明に係わる、小さいスロット開口部を介し、正方形のワイヤーを径方向に挿入できるようにする、オルタネータのステータを組み立てるための方法の特定の実施例について開示した。当業者には、本発明のその他の変形例および変更例の実施およびその種々の特徴が明らかとなり、かつ本発明は本明細書に説明した特定の実施例によって限定されないと理解すべきである。従って、本発明および本明細書に開示し、請求した基本となる原理の範囲内のすべての変形例および変更例、または均等物をカバーするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係わるステータコアの一実施例の部分図である。
【図２】図１のステータから見たコアスロットの一実施例の部分図である。
【図３】従来技術のステータコアを示す部分図である。
【図４ａ】従来技術に関連した装填方法の欠点を示す、マルチステップ組み立て方法のうちの１つを示す。
【図４ｂ】従来技術に関連した装填方法の欠点を示す、マルチステップ組み立て方法のうちの１つを示す。
【図５ａ】本発明に係わるステータコアスロットを装填する方法を示すマルチステップ組み立て方法のうちの１つのステップを示す。
【図５ｂ】本発明に係わるステータコアスロットを装填する方法を示すマルチステップ組み立て方法のうちの１つのステップを示す。
【符号の説明】
【００３２】
１００  ステータコア
１１０  コアスロット
１２０  内側表面
１３０  ラジアル深さ
１４０  歯
１５０  ヨーク部分
１７０  キャップ
２００  ステータコア
２２０  スロット開口部
２４０  突起
２５０  絶縁部材
２６０  脚部部材
２６２  後方端部
２７０  キャップ
２８０  自由端部
３００  ステータコア
３１０  コアスロット
３２０  内側表面
３３０  ラジアル深さ
３４０  歯
３５０  ヨーク部分
３６０  スロットライナー
３６５  後方端部
３７０  ワイヤーセグメント
３８０  自由端部
【図１】
2008503993.tif 000003
【図２】
2008503993.tif 000004
【図３】
2008503993.tif 000005
【図４Ａ】
2008503993.tif 000006
【図４Ｂ】
2008503993.tif 000007
【図５Ａ】
2008503993.tif 000008
【図５Ｂ】
2008503993.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月15日(2007.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に延び、円周方向に離間した複数のコア歯を有する、全体が円筒形のステータコアを備え、隣接するコア歯が、その表面にコアスロットを構成し、各コア歯がそれぞれの径方向の深さおよび軸方向の長さを有し、前記コアスロットが、前記ステータコアの第１軸方向端部と第２軸方向端部の間に延びており、
前記コアスロットに嵌合されたスロットワイヤーセグメントを有するステータ巻線を備え、前記ステータのスロットワイヤーセグメントと前記コアスロットとが、絶縁部材により互いに絶縁されており、
前記複数のコア歯が、隣接するコア歯の間にスロット開口部を構成する突起を有し、
前記コアスロット開口部が、前記スロットセグメントの径方向の挿入を可能にする幅を有し、このスロット開口部の幅が、前記コアスロットの主要部分の幅未満であり、
前記スロットワイヤーセグメントが、複数のコアスロット内で径方向の列として整合しており、対応するスロットセグメントの絶縁部を含むスロットワイヤーセグメントの幅が、コアスロットの主要部分の幅に厳密に一致し、
前記突起を含むコア歯の内径部における表面積が、前記突起を除く前記コア歯の内径部での表面積にほぼ等しいか、または表面積の２０％を超えない値だけ広い、発電装置のためのステータアセンブリ。
【請求項２】
前記突起の幅が、前記絶縁部材の幅に実質的に等しい、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項３】
前記スロットワイヤーセグメントが、実質的に長方形の横断面を有する、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項４】
前記絶縁部材が、紙、紙複合体または同等物から製造され、各材料が、電気的な絶縁特性を有する、請求項１記載のステータセンブリ。
【請求項５】
前記絶縁部材が、前記コアスロットの内側表面に塗布される塗料である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項６】
前記ステータ巻線が、ニス塗装され、前記コアスロットに固定された状態または接着された状態に接合されている、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項７】
前記コアスロットは、後方端部から前記突起の径方向外側エッジまで横断面が長方形となっている、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項８】
前記突起のうちの１つの幅が、前記絶縁部材の幅未満である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項９】
対応するスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含む前記スロットワイヤーセグメントの幅に対する前記スロット開口部の幅の比が、１.３３にほぼ等しいか、１.３３未満である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１０】
前記スロットワイヤーセグメントが、前記コアスロットの前記スロット開口部を通して実質的に径方向に挿入されている、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１１】
前記ステータ巻線パターンが、ｎ相の巻線から成り、これらｎ相の巻線のうちの少なくとも１つが、１本の連続する導線から形成されており、この導線が、前記コアスロット内に位置する対応するスロットワイヤーセグメントと、前記ｎ相のうちの前記少なくとも１つに属す２つの隣接するスロットワイヤーセグメントを接続する端部ループセグメントを有する、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１２】
前記端部ループセグメントのうちの実質的に大きいサブセットが、１つのカスケード巻線を形成するよう、エンドループセグメントごとに少なくとも１つのラジアルシフト調節部を構成する、請求項１１記載のステータアセンブリ。
【請求項１３】
前記絶縁部材の幅が、ほぼ０.１８ｍｍに等しいか、それ未満である、請求項１記載のステータアセンブリ。
【請求項１４】
径方向に延び、円周方向に離間した複数のコア歯を有する、全体が円筒形のステータコアを備え、隣接するコア歯がその表面にコアスロットを構成し、各コア歯がそれぞれの径方向の深さ、軸方向の長さおよびコアスロット開口部を有し、前記コアスロットが前記ステータコアの第１軸方向端部と第２軸方向端部の間に延びており、
前記コアスロットに嵌合されたスロットワイヤーセグメントを有するステータ巻線を備え、前記ステータのスロットワイヤーセグメントと前記コアスロットとが、絶縁部材により互いに絶縁されており、
前記コアスロットが前記スロットセグメントの径方向の挿入を可能にする幅を有し、対応するスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含む前記スロットワイヤーセグメントの幅に対する前記スロット開口部の幅の比が、１.３３にほぼ等しいか、１.３３未満であり、
前記スロットワイヤーセグメントが、複数のコアスロット内で径方向の列に整合しており、対応するスロットワイヤーセグメントの絶縁部を含むスロットワイヤーセグメントの幅が、前記対応するコアスロットの前記絶縁部材よりも薄いコアスロットの主要部分の幅に厳密に一致する、発電装置のためのステータアセンブリ。
【請求項１５】
ステータ巻線パターンが、ｎ相の巻線から成り、これらｎ相の巻線のうちの少なくとも１つが、１本の連続する導線から形成されており、この導線が、前記コアスロット内に位置する対応するスロットワイヤーセグメントと、前記ｎ個の位相のうちの前記少なくとも１つに属す２つの隣接するスロットワイヤーセグメントを接続する端部ループセグメントを有し、
前記端部ループセグメントのうちの実質的に大きいサブセットが、１つのカスケード巻線を形成するよう、エンドループセグメントごとに少なくとも１つのラジアルシフト調節部を構成する、請求項１４記載のステータアセンブリ。
【請求項１６】
前記絶縁部材の幅が、０.１８ｍｍにほぼ等しいか、またはそれ未満である、請求項１４記載のステータアセンブリ。
【請求項１７】
前記スロットワイヤーセグメントが、前記コアスロットの前記スロット開口部に実質的に径方向に挿入されている、請求項１４記載のステータアセンブリ。
【請求項１８】
径方向に延び、円周方向に離間した複数のコア歯を有する、全体が円筒形をしたステータコアを備え、隣接するコア歯がその表面にコアスロットを構成し、各歯がそれぞれの径方向の深さ、軸方向の長さおよびコアスロット開口部を有し、前記コアスロットが、前記ステータコアの第１軸方向端部と第２位軸方向端部との間に延び、前記コアスロットに嵌合されたスロットワイヤーセグメントおよび前記ステータ巻線の前記スロットワイヤーセグメントを有するステータ巻線を備え、前記コアスロットは、絶縁部材によって互いに電気的に絶縁されており、
前記コアスロット開口部が、前記スロットワイヤーセグメントの径方向の挿入を可能にする幅を有し、前記スロットワイヤーセグメント絶縁部を含む前記スロットワイヤーセグメントの幅に対する前記スロット開口部の幅の比が１.３３未満であり、前記スロットワイヤーセグメントは、複数のコアスロット内で径方向の列として整合しており、実質的に長方形の横断面を有し、
ステータ巻線パターンが、ｎ相の巻線から成り、これらｎ相のうちの少なくとも１つが、１本の連続する導線から形成されており、この導線が、前記コアスロット内に位置する対応するスロットワイヤーセグメントと、前記ｎ個の位相のうちの前記少なくとも１つに属す２つの隣接するスロットワイヤーセグメントを接続する端部ループセグメントを有し、
前記絶縁部材の幅が、０.１８ｍｍにほぼ等しいか、またはそれ未満である、発電装置のステータアセンブリ。
【請求項１９】
前記スロットワイヤーセグメントが、前記コアスロットの前記スロット開口部に実質的に径方向に挿入されている、請求項１８記載のステータアセンブリ。
【国際調査報告】
2008503993.tif 000010