(57)【要約】本発明は、強磁性のベース体と、該ベース体内に配置されて軸方向に延在する少なくとも１つのスロットと、該スロット内でスロット長手延在方向に収容された少なくとも１本の導電体とを備えた形式の、電気機械、特にエレクトリック・スタータ用の電機子に関する。本発明の電機子（１）は、ベース体（２）の機械的な変形加工によって形成かつ／又は変位された少なくとも１つのスロット縁域エレメント（８）を有し、該スロット縁域エレメントによって導電体（４）が、該導電体を規定位置に位置決めするため及び／又は位置固定するために負荷されている。本発明は更に、電気機械用の電機子を製造する方法にも関する。
2004511200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性のベース体と、該ベース体内に配置されて軸方向に延在する少なくとも１つのスロットと、該スロット内でスロット長手延在方向に収容された少なくとも１本の導電体とを備えた形式の、電気機械、特にエレクトリック・スタータ用の電機子において、ベース体（２）の機械的な変形加工によって形成かつ／又は変位された少なくとも１つのスロット縁域エレメント（８）が設けられており、該スロット縁域エレメントによって導電体（４）が、該導電体を規定位置に位置決めするため及び／又は位置固定するために負荷されていることを特徴とする、電気機械用の電機子。
【請求項２】
スロット（３）が、ベース体（２）の周壁面（７）にまで延びているか又は該周壁面（７）の近くまで達しており、かつスロット縁域エレメント（８）が前記周壁面（７）の近くに位置している、請求項１記載の電機子。
【請求項３】
スロット（３）の横断面が長穴状に形成されており、かつ、該長穴の長軸（６）が電機子（１）の半径方向に延びている、請求項１又は２記載の電機子。
【請求項４】
スロット縁域エレメント（８）が、ベース体（２）と一体に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項５】
スロット縁域エレメント（８）が、完全にスロット全長にわたって延びているか、又は複数のスロット縁域エレメント（８）がスロット全長にわたって分配して配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項６】
スロット（３）が１つのスロット底（１０）と２つの側壁（９，９′）と１つの開口を有し、かつスロット縁域エレメント（８）が、１つの側壁（９，９′）から前記開口への少なくとも１つの移行域に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項７】
スロット縁域エレメント（８）によって画定された開口の内法幅が、導電体（４）の直径／幅寸法よりも小である、請求項１から６までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項８】
スロット縁域エレメント（８）が、ウェブ状に開口を制限するように、又はブリッジ状に一方の側壁（９）から他方の側壁（９′）へ延びるように形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項９】
スロット縁域エレメント（８）が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、殊に０．３ｍｍの肉厚を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項１０】
スロット縁域エレメント（８）が、スロット底（１０）へ向かって塑性変形されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項１１】
スロット縁域エレメント（８）が湾曲形成されているか又は実質的に真直ぐに形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項１２】
スロット縁域エレメント（８）が変形加工前には、ベース体（２）の円周から突出して配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項１３】
ブリッジ状に形成されたスロット縁域エレメント（８）が変形加工前に、少なくとも１つのノッチ（１６）を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項１４】
導電体（４）がスロット底（１０）に対して、かつ／又はその都度隣接した導電体（４）に対して圧迫されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の電機子。
【請求項１５】
特に請求項１から１４までのいずれか１項記載の電気機械用の電機子を製造する方法において、少なくとも１本の導電体（４）を先ず、電機子（１）のベース体（２）内に配置された少なくとも１つのスロット（３）内に挿入し、次いで前記導電体（４）を、スロット域の変形加工によって前記スロット（３）内に規定のように位置決めし、かつ／又は位置固定することを特徴とする、電気機械用の電機子を製造する方法。
【請求項１６】
変形加工をベース体（２）の円周域で行う、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
スロット（３）内に変形加工によって導電体抑えエレメントを製作する、請求項１５又は１６記載の方法。
【請求項１８】
ベース体（２）に存在する導電体抑えエレメントを、変形加工によって導電体抑え位置へ変位させる、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
変形加工が冷間変形加工である、請求項１５から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
変形加工を、かしめ加工として、加圧工具によって、殊に少なくとも１つのラム（１２）によって行う、請求項１５から１９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野：
本発明は、請求項１に発明の上位概念として規定した形式の、電気機械、特にエレクトリック・スタータ用の電機子並びに、請求項１５に発明の上位概念として規定した形式の、前記電機子を製造する方法に関する。
【０００２】
背景技術：
前記形式の電機子は公知である。該電機子は、電機子巻線及び強磁性のベース体を有し、しかも該ベース体は、全周にわたって分配して配置された軸方向に延在する複数のスロットを有している。該スロットは横断面を多様に形成することができ、かつ電機子巻線の導電体を収容するのに適している。このような電機子は往々にして、許容不能に高いアンバランスを有することがあり、従って公知の電機子はその回転真円特性の点で満足することができない。
【０００３】
発明の開示：
請求項１に記載された構成手段を有する本発明の電機子は、ベース体の機械的な変形加工によって形成かつ／又は変位された少なくとも１つのスロット縁域エレメントが設けられており、該スロット縁域エレメントによって導電体が、該導電体を規定位置に位置決めするため及び／又は位置固定するために負荷されていることを特徴としている。ベース体の機械的な変形加工によって形成かつ／又は変位されたこのスロット縁域エレメントに基づいて、スロット内に収容された導電体を簡単な方式で補正して、スロット内における導電体の誤差位置によって、もしくは導電体の不都合な運動遊びによって電機子の回転時に惹起されるアンバランスを減少又は回避することが可能になる。スロット縁域エレメントは、導電体をスロット内部の規定位置及び／又は固定位置へ圧迫する。位置固定は例えば、スロット縁域エレメントによって導電体を少なくとも１つのスロット壁へ、かつ／又はスロット底へ圧着することによって達成される。
【０００４】
スロットは、ベース体の周壁面にまで延びているか又は該周壁面の近くまで達しており、かつスロット縁域エレメントは前記周壁面の近くに位置しているのが有利である。従って変形工具は、存在しているスロット縁域エレメントに容易にアプローチして機械的な変形加工を施すことができる。
【０００５】
更に本発明の実施形態によれば、スロットの横断面は長穴状に形成されており、かつ、該長穴の長軸は電機子の半径方向に延びている。スロットを長穴状に形成したことによって、複数本の導電体をスロット内に収容し、しかもこれらの導電体を実質的に長穴の長軸上に互いに近接させて配列することが可能になる。前記長穴を電機子の半径方向に配置したことに基づいて、本実施形態では、スロット内に収容された複数本の導電体を規定位置及び／又は固定位置へもたらすためには、スロット縁域エレメントによって、ただ１本の導電体が負荷されるにすぎない。スロット縁域エレメントによって負荷された導電体はその場合、長穴状のスロット内で最も近接して位置する導電体に向かって、両導電体が接し合うまで押圧される。この動作は、スロット内でその都度半径方向外位に位置する導電体から、これに最も近接して隔たっている半径方向内位の導電体へ連続的に反復される。
【０００６】
スロット縁域エレメントは、ベース体と一体に形成されているのが有利である。同じく又、スロット縁域エレメントを別体の構成部分として構成することも可能である。ベース体との作用結合はこの場合、スロット縁域エレメントを例えばスロット内に嵌合するか、或いはねじによりスロットとねじ締結することによって得られる。この多部分から成る実施形態に対比して、スロット縁域エレメントをベース体と一体に構成する方が、製作コストは低廉である。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、スロット縁域エレメントが、完全にスロット全長にわたって延びているか、或いは複数のスロット縁域エレメントがスロット全長にわたって分配して配置されている。それというのは、実地では往々にして、導電体を区域的に負荷するだけで充分だからである。
【０００８】
更に本発明の実施形態によれば、スロットは１つのスロット底と２つの側壁と１つの開口を有し、かつスロット縁域エレメントは、１つの側壁から前記開口への少なくとも１つの移行域に配置されている。スロット縁域エレメントは、スロットの一方の側壁又は該側壁に対向する側壁で、当該側壁から開口への移行域に配置することができる。択一的な実施形態によれば、両側壁の各々が１つのスロット縁域エレメントを有することが可能であり、すなわち２つのスロット縁域エレメントが、スロット内に導電体を規定位置に位置決めするため、かつ／又は位置固定するために設けられている。
【０００９】
有利な実施形態によれば、スロット縁域エレメントによって画定された開口の内法幅は、導電体の直径／幅寸法よりも小である。従ってスロット縁域エレメントによって形成された開口制限部は、スロットからの導電体の不都合な脱出を回避するように構成されている。更にスロットの開口制限部は、所期の変形加工に関して、変形し易い形態である。
【００１０】
有利な実施形態によれば、スロット縁域エレメントは、ウェブ状に開口を制限するように、又はブリッジ状に一方の側壁から他方の側壁へ延びるように、形成されている。スロット縁域エレメントをブリッジ状に形成する場合には、スロットはベース体の周壁面域で閉じられている。スロット縁域エレメントをこのようにスロット閉鎖構成することによって、スロット内に収容された導電体を規定位置に位置決めすること、及び／又は位置固定することに加えて、ウェブ状に形成されたスロット縁域エレメント（ウェブ状のスロット縁域エレメントを使用すればベース体の周壁面域でスロットは開いたままになる）に対比して、磁束の流れを改善することが可能になる。
【００１１】
電機子の更なる実施形態によれば、スロット縁域エレメントは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、殊に有利には０．３ｍｍの肉厚を有している。このような肉厚の場合、磁束は例えば、スロット縁域エレメントにより惹起されるベース体表面積の増大によって、僅かに増大されるが、その場合、スロットによってベース体の横断面内に形成された２つの歯頂間を流れる電流束が増大することはない。スロット縁域エレメントをブリッジ状に形成した場合に高い磁束を得るためには、スロットの長軸領域において、殊にスロットの全長にわたって約０．３ｍｍの肉厚が厳守されねばならない。
【００１２】
有利な実施形態によれば、スロット縁域エレメントは湾曲形成されているか又は実質的に真直ぐに形成されている。スロット縁域エレメントはその場合、電機子の半径方向で見て内向き又は外向きに湾曲形成することができる。更に湾曲の形状は多様であることができる。スロット縁域エレメントの湾曲形状並びに実質的に真直ぐな形状は共に実質的に、電機子の製作時に使用される工具に基づいて生じる。
【００１３】
ベース体を製作する場合、スロット横断面は、導電体をスロット内に差込めるようにするために、スロット内に収容すべき導電体の横断面よりも大きく形成されねばならない。これによって導電体は、差込んだ後にスロット内に運動遊びを有しており、この運動遊びによって、従来技術に基づいて公知の電機子の場合には、回転中に電機子のアンバランスが惹起される。本発明の電機子ではスロットの横断面は、機械的な変形加工によって変化され、導電体はスロット内で運動遊びを全く有せず、或いは導電体の運動遊びが少なくとも減少されている。本発明の電機子の特に有利な構成を得るために、スロット縁域エレメントは変形加工前には、ベース体の円周から突出している。スロットのこの構成に基づいて、ベース体の直径を縮小して構成すること、しかもスロットがスロット縁域エレメントの変形加工によって、ベース体の半径方向に据込まれる程度にベース体の直径を縮小することが可能である。有利なことにベース体の直径が小さくなることに基づいて、電機子全体を一層コンパクトに、かつより少ない重量をもって製造することが可能になる。またベース体の質量慣性モーメントは一層小さくなり、これによって電機子は低摩耗で運転することが可能になる。更にまたスロット縁域エレメントを変形加工前にベース体の円周から突出配置したことによって、スロットを電機子の半径方向で見て外向きに変位することが可能になる。スロット位置のこのような変位の場合に、ベース体の全周にわたって分配配置されたスロットの相互間隔が不変である限り、これによってスロットの幅を一層大きく形成することが可能になるので、より大きな直径の導電体の使用も可能になる。スロット位置のこのような変位の場合にスロット幅が不変である限り、ベース体の全周にわたって分配配置されたスロットの間隔、要するにベース体の歯幅を、スロット縁域エレメントの、遊びを減少させるずれ量に相応して増大することが可能である。
【００１４】
また別の実施形態によれば、ブリッジ状に形成されたスロット縁域エレメントは変形加工前に、少なくとも１つのノッチを有している。従ってスロット縁域エレメントの変形加工時に、前記ノッチの圧潰に伴って、スロット縁域エレメントに発生する歪曲は減少される。
【００１５】
電機子のその他の実施形態は、その他の従属請求項の記載から明らかである。
【００１６】
請求項１５に記載した構成手段を有する本発明の方法は、少なくとも１本の導電体を先ず、電機子のベース体内に配置された少なくとも１つのスロット内に挿入し、次いで前記導電体を、スロット域の変形加工によって前記スロット内に規定のように位置決めし、かつ／又は位置固定することを特徴としている。スロット内に導電体を規定のように位置決めし、かつ／又は位置固定することに基づいて、導電体をスロット内に再現可能にかつ精確に配置することが可能である。本発明の方法は、スロット内に運動遊びをもって収容された導電体の制御不能な位置によって惹起されるような電機子のアンバランスを減少させるため、もしくは避けるために特に適している。本発明の方法を用いれば、変形加工力の調整によって、スロット内に導電体を所期のように位置決めし、かつ／又は位置固定するのに充分な変形加工強度を可変調整することが簡単に可能になる。
【００１７】
変形加工はベース体の円周域で行われるのが有利である。このようにすれば、比較的僅かな動力消費量でもって、スロット内に挿入された導電体を規定のように位置決めし、かつ／又は位置固定するようにスロット域を変形加工することが可能である。
【００１８】
スロット内に変形加工によって導電体抑えエレメントが製作されるのが有利である。この導電体抑えエレメントによって、スロット内に収容された単数又は複数の導電体を、規定位置へもたらし、かつベース体の回転時には導電体をこの位置に保持することが可能である。このような導電体抑えエレメントの製作を可能にするのは特に、スロットの縁域にスロット縁域エレメントを有するベース体を備えた電機子を使用する場合、もしくは、ベース体が前記のようなスロット縁域エレメントの形成を可能にする場合である。
【００１９】
本発明の方法の実施形態によれば、ベース体に存在する導電体抑えエレメントを、変形加工によって導電体抑え位置へ変位させるようにする。この変位は、複数本の導電体相互を接触させ、かつ／又は前記導電体をスロット底もしくはスロット周壁に接触させるようにして行われる。
【００２０】
変形加工は、加圧工具による、特に少なくとも１つのラムによるかしめ加工によって行われるのが有利である。しかし又、別の冷間変形加工法（例えば型打ち法又は加圧法）を使用することも可能である。
【００２１】
本発明の方法のその他の実施形態は、従属請求項の記載に基づいて明らかである。
【００２２】
発明を実施するための最良の形態：
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００２３】
図１には電機子１の細部域が図示されており、該細部域は、ベース体２内に配置されたスロット３を有する電機子１のベース体２と、前記スロット３内に収容された２本の導電体４を有している。スロット３は長穴状の形態を有し、この場合スロット３の長軸６は、ベース体２の半径方向に延びている。スロット３内には、スリーブ状の絶縁子５が配置されており、該絶縁子は前記スロット３の周壁に沿って密着しており、かつ該絶縁子内には２本の導電体４が位置している。導電体４は本実施例では横断面を円形に形成されている。スロット３の長軸６は、ベース体２の周壁面７の近くにまで達するように、電機子１の半径方向に延在している。前記周壁面７の領域でスロット３は、スロット縁域エレメント８によって横断面を閉じるように形成されており、該スロット縁域エレメント８は本実施例ではスロット３の一方の側壁９から対向側壁９′へ延びている。スロット縁域エレメント８はベース体２と一体的に接合されている。
【００２４】
図１の左図（１）は変形加工前の電機子１を示す。スロット３内に収容された両導電体４は相互間に、スロット６の長軸６の方向で運動遊びＳを有している。この運動遊びＳは、スロット３内への導電体４の挿嵌を可能にするために不可欠である。従ってスロット３の横断面積は、両導電体４よりも大きく形成されている。運動遊びＳを小さくするため、また場合によっては完全に避けるために、スロット縁域エレメント８の変形加工が行われる。スロット縁域エレメント８に変形加工を施すために、ラム１２が起点位置から、矢印１４で示すようにスロット縁域エレメント８へ向かって加圧される。
【００２５】
ラム１２によって変形加工の施された電機子１は、図１の右図（２）に示されている。ラム１２はスロット縁域エレメント８に対して、該スロット縁域エレメント８が内向きに湾曲された変形部を有するように加圧され、その場合この湾曲は、ラム加工域におけるラム１２の形状によって惹起される。このスロット縁域エレメント８の変形加工によって、両導電体４間、スロット底１０と該スロット底に最寄りの導電体４との間、並びにスロット縁域エレメント８と該スロット縁域エレメントに最寄りの導電体４との間に、接触が生じる。これに伴って導電体４は、スロット３の長軸６の方向で運動遊び無く配置され、しかも電機子１の回転時における導電体４の位置固定が保証されることになる。ラム１２によって発生された変形は、ラム１２が矢印１５で示したように起点位置へ後退しても残留する。
【００２６】
図２には、第２実施例による電機子１が示されている。第１実施例と同一の構成要素には、同一の符号を付したので、その点に関しては図１の説明を参照されたい。図１とは相異して本実施例では、スロット縁域エレメント８が、図２の左図（１）に示した変形加工前には、ベース体２の円周から突出するように配置されている。本実施形態ではスロット縁域エレメント８は、該スロット縁域エレメント８の内面側、すなわちスロット底１０に面した方の側が、最寄りの導電体４の輪郭に密着するように形成されている。このようにスロット縁域エレメント８がベース体２の円周から突出するように形成されていることに基づいて、本実施例ではベース体２の直径は、図１の実施例の場合よりも小さく構成されている。これに伴って、図２に示した電機子１の横断面は、よりコンパクトに形成されている。スロット縁域エレメント８は、ラム加工域に丁度形成されたラム１２の形状によって、スロット縁域エレメント８が変形加工済み状態で（図２の右図（２）参照）ベース体２の円周内に位置するように、変形される。
【００２７】
図示を省いた実施形態によれば、スロット縁域エレメント８は（図２に示した実施例の場合のように）ベース体２の円周から張出しており、その場合この張出しは、スロット３の位置が、該スロット３内に収容された導電体４の運動遊びＳ分だけ（ベース体２の半径方向で見て）外向きにずらされていることによって生じる。ベース体２の直径は本実施例では不変であり、かつ図１の実施例に基づくベース体２の直径に等しい。半径方向外向きにずれたスロット位置の変位によって、この図示を省いた実施例では、スロット３の両側壁９，９′の相互間隔は、図１〜図４に示した実施例の場合よりも大である。
【００２８】
図３には電機子１の別の実施例が図示されているが、先行の図１及び図２に示した実施例の場合に等しい構成要素には、同一符号を付したので、それに関する反復説明はここでは省く。スロット縁域エレメント８は変形加工前には（図３の左図（１）参照）、ラム１２に面した外向きの側に、Ｖ形横断面のノッチ１６を有している。該ノッチ１６は、スロット３の横断面に対して平行に延びており、しかも該ノッチの尖端は、スロット３の長軸６を通って延びている。変形加工時にスロット縁域エレメント８に生じる歪曲は、前記のようなノッチ１６によって回避される。未変形状態で形成されたＶ形横断面のノッチ１６の両脚片は変形加工時に圧縮され、しかもノッチ１６がなおやや開かれた程度にまで圧縮される。Ｖ形横断面の両脚片を介して流れる磁束は避けられねばならないので、両脚片は接触されない。
【００２９】
図４に示した実施例では、ベース体２内に配置されたスロット３は、周壁面７の領域を開いて形成されている。スロット３の各側壁９，９′には、ベース体２の周壁面７に面した領域において、ウェブ状に形成されたスロット縁域エレメント８がそれぞれ位置しており、該スロット縁域エレメント８によってスロットの開口が制限されている。スロット３内に収容された両導電体４の位置固定は、本実施例では両スロット縁域エレメント８をスロット底１０の方に向かって変形することによって行われる。その場合スロット３は外向きに開いたままである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
変形加工前と変形加工後の状態で示した第１実施例によるブリッジ状に形成されたスロット縁域エレメントを有する電機子スロットの横断面図である。
【図２】
変形加工前と変形加工後の状態で示した第２実施例によるブリッジ状に形成されたスロット縁域エレメントを有する電機子スロットの横断面図である。
【図３】
変形加工前と変形加工後の状態で示した第３実施例によるブリッジ状に形成されたスロット縁域エレメントを有する電機子スロットの横断面図である。
【図４】
変形加工前と変形加工後の状態で示したウェブ状に形成されたスロット縁域エレメントを有する電機子スロットの横断面図である。
【符号の説明】
１　　電機子、　２　　ベース体、　３　　スロット、　４　　導電体、　５　　絶縁子、　６　　長軸、　７　　周壁面、　８　　スロット縁域エレメント、　９　　一方の側壁、　９′　　対向側壁、　１０　　スロット底、　１２　　ラム、　１４，１５　　矢印、　１６　　ノッチ、　Ｓ　　運動遊び
【国際公開パンフレット】
2004511200.tif 000003
2004511200.tif 000004
2004511200.tif 000005
2004511200.tif 000006
2004511200.tif 000007
2004511200.tif 000008
2004511200.tif 000009
2004511200.tif 000010
2004511200.tif 000011
2004511200.tif 000012
2004511200.tif 000013
2004511200.tif 000014
2004511200.tif 000015
2004511200.tif 000016
2004511200.tif 000017
2004511200.tif 000018
2004511200.tif 000019
2004511200.tif 000020
2004511200.tif 000021
2004511200.tif 000022
2004511200.tif 000023
2004511200.tif 000024
2004511200.tif 000025
2004511200.tif 000026
【国際調査報告】
2004511200.tif 000027
2004511200.tif 000028
2004511200.tif 000029
2004511200.tif 000030