-
BEANSPRUCHUNG DER PRIORITÄT UND QUERVERWEIS
AUF VERWANDTE ANMELDUNG
-
Diese
Anmeldung beansprucht den Nutzen und die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit
der Nr. 61/167,229, die am 7. April 2009 eingereicht wurde und die
hiermit durch Bezugnahme vollständig
mit aufgenommen ist.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Elektromotor, und
sie betrifft insbesondere einen Isolatorring für eine Statoranordnung des
Elektromotors.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Elektromotoren
umfassen Statoranordnungen, welche Leiter für den Motor aufweisen. In einer Statoranordnung
mit Stabwicklungen sind die Leiter feste Kupferstäbe, die
einzeln in einen Statorstapel eingefädelt sind. Nach dem Einfädeln der
Leiter in den Statorstapel werden die Leiter einzeln in die erforderlichen
Positionen gebogen.
-
Beim
Zusammenbau der Statoranordnung wird ein Metallwerkzeug benachbart
zu dem Statorstapel an einer Kopfseite des Statorstapels angeordnet.
Ein zusätzliches
Metallwerkzeug wird auch an einer Biegeseite des Statorstapels angeordnet.
Sowohl an der Kopfseite als auch an der Biege seite des Statorstapels
besteht das Metallwerkzeug aus einer Vielzahl von Metallfingern,
die um den Umfang des Statorstapels herum angeordnet sind. Die Finger
erstrecken sich radial zwischen den einzelnen Leitern, die in den
Statorstapel eingefädelt
sind.
-
An
der Kopfseite des Statorstapels unterstützen die Metallfinger das Beibehalten
der gewünschten
Position der Leiter während
des Zusammenbauens und der Biegeoperation. An der Biegeseite des Statorstapels
unterstützen
die Metallfinger das Beibehalten der gewünschten Position der Leiter
und stellen Führungen
zum Biegen der einzelnen Leiter während der Biegeoperation bereit.
Nachdem der Zusammenbau abgeschlossen ist, werden die Metallfinger
entfernt, wobei sie einen Raum zwischen den Leitern hinterlassen.
Der zuvor von den Metallfingern belegte Raum isoliert die Leiter
so von dem Statorstapel und voneinander, wie es für den Betrieb
der Statoranordnung notwendig ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Eine
Statoranordnung umfasst einen Statorstapel und eine Vielzahl von
Leitern, die sich von dem Statorstapel weg erstrecken. Ein Isolatorring
befindet sich an dem Statorstapel. Der Isolatorring umfasst eine
Vielzahl von nach innen vorstehenden Fingern. Jeder der nach innen
vorstehenden Finger befindet sich zwischen jeweiligen der Vielzahl
von Leitern.
-
Der
Isolatorring umfasst einen allgemein kranzförmig geformten Hauptkörper und
die Vielzahl von nach innen vorstehenden Fingern. Der Isolatorring
umfasst auch eine Vielzahl von Befestigungsmerkmalen, um den Hauptkörper des
Isolatorrings an der Statoranordnung zu befestigen. Die Vielzahl
von Befestigungsmerkmalen ist um den Umfang des Hauptkörpers herum
beabstandet.
-
Ein
Verfahren zum Zusammenbauen der Statoranordnung umfasst, dass mindestens
ein Zusammenbauring an dem Statorstapel befestigt wird und die Vielzahl
von Leitern durch den Statorring hindurch derart gefädelt wird,
dass sich jeder der Vielzahl von Fingern an dem Zusammenbauring
zwischen jeweiligen der Vielzahl von Leitern befindet.
-
Die
vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden
genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung, wenn sie
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine schematische perspektivische Teilveranschaulichung einer Kopfseite
einer Statoranordnung;
-
2 ist
eine vergrößerte schematische
Seitenansichtsveranschaulichung eines Abschnitts einer Kopfseite
der Statoranordnung von 1, die einen Abschnitt eines
Isolator-/Zusammenbaurings und eine Vielzahl von Leitern zeigt;
-
3 ist
eine schematische perspektivische Teilveranschaulichung einer Biegeseite
der Statoranordnung von 1;
-
4 ist
eine vergrößerte schematische Veranschaulichung
eines Abschnitts einer Biegeseite der Statoranordnung von 1 und 3,
die einen Abschnitt eines Isola tor-/Zusammenbaurings und eine Vielzahl
von Leitern zeigt;
-
5 ist
eine schematische Teilveranschaulichung im Querschnitt einer ersten
Ausführungsform eines
Befestigungsmerkmals für
den Isolator-/Zusammenbauring für
die Statoranordnung von 1 und 3; und
-
6 ist
eine schematische Teilveranschaulichung im Querschnitt einer zweiten
Ausführungsform
eines Befestigungsmerkmals für
den Isolator-/Zusammenbauring für
die Statoranordnung von 1 und 3.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Mit
Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen
Ansichten gleiche oder ähnliche
Komponenten bezeichnen, veranschaulicht 1 eine Teilansicht
einer Statoranordnung 10 für einen (nicht gezeigten) Elektromotor
auf schematische Weise. Die Statoranordnung 10 umfasst
einen Statorstapel 12. Der Statorstapel 12 definiert
eine Vielzahl von Nuten 14 (in 2 gezeigt), welche
sich vollständig
durch den Statorstapel 12 hindurch erstrecken. Eine Vielzahl
von Leitern 16 ist von der Kopfseite 18 des Statorstapels 12 aus
durch die Nuten 14 hindurch gefädelt. Die Leiter 16 erstrecken
sich von der Kopfseite 18 des Statorstapels 12 weg.
Die Leiter 16 erstrecken sich auch von den Nuten 14 an
einer Biegeseite 20 (in 3 gezeigt)
des Statorstapels 12 weg. Ein Isolatorring 22A wird
vor dem Einführen
der Leiter 16 an dem Statorstapel 12 montiert.
Der Isolatorring 22A isoliert auf elektrische Weise die
Leiter 16 voneinander und von den Enden des Statorstapels 12.
-
Da
der Isolatorring 22A an dem Statorstapel 12 vor
dem Einführen
der Leiter 16 montiert werden kann, kann der Isolatorring 22A auch
als Zusammenbauring wirken, um das Zusammenbauen der Statoranordnung 10 zu
unterstützen,
wie nachstehend genauer beschrieben wird. Der Isolatorring 22A kann als
eine Isoliereinrichtung, als eine Zusammenbaueinrichtung oder als
eine Kombination sowohl einer Isolier- als auch einer Zusammenbaueinrichtung
wirken und wird hier nachstehend als ein Isolator-/Zusammenbauring 22A bezeichnet,
um die möglichen Anwendungen
des Isolator-/Zusammenbaurings 22A anzuzeigen. Ein Fachmann
ist in der Lage, die spezielle Bedeutung und Anwendung des Isolator-/Zusammenbaurings 22A für eine spezielle
Statoranordnung 10 zu bestimmen.
-
Der
Isolator-/Zusammenbauring 22A weist eine allgemein kranzförmige Gestalt
auf und besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, wie
etwa Kunststoff. Der Isolator-/Zusammenbauring 22A kann
durch einen Spritzguss hergestellt sein. Alternativ kann der Isolator-/Zusammenbauring 22A aus einem
leitfähigen
Material gefertigt sein und mit einem elektrisch isolierenden Material
beschichtet sein. Der Isolator-/Zusammenbauring 22A weist
eine Vielzahl von Fingern 24 auf. Die Finger 24 stehen
von einem Hauptkörper 26 des
Isolator-/Zusammenbaurings 22A radial nach innen vor. Zudem
sind Befestigungsmerkmale 28 um den Umfang des Isolator-/Zusammenbaurings 22A herum
angeordnet, um den Isolator-/Zusammenbauring 22A an dem
Statorstapel 12 zu befestigen. Die Befestigungsmerkmale 28 können verschiedene
Stellen um den Umfang des Hauptkörpers 26 herum
umfassen, um den Isolator-/Zusammenbauring 22A am Statorstapel 12 anzubringen.
-
2 ist
eine vergrößerte schematische
Seitenansichtsveranschaulichung eines Abschnitts der Kopfseite 18 der
Statoranordnung 10, die einen Abschnitt des Isolator-/Zusammenbaurings 22A zeigt, der
von dem Mittelpunkt des Statorstapels 12 und des Isolator-/Zusammenbaurings 22A nach
außen schaut.
Die Leiter 16 erstrecken sich von den Nuten 14 im
Statorstapel 12 weg. Nutenauskleidungen 30 befinden
sich an jeder Seite der Nut 14 zwischen den Leitern 16 und
dem Statorstapel 12. Die Nutenauskleidungen 30 isolieren
die Leiter 16 von dem Statorstapel 12.
-
Die
Finger 24 des Isolator-/Zusammenbaurings 22A erstrecken
sich von dem (in 1 gezeigten) Hauptkörper 26 des
Isolator-/Zusammenbaurings 22A radial nach innen. Der Isolator-/Zusammenbauring 22A ruht
auf einem Ende 32 des Statorstapels 12 an der
Kopfseite 18 der Statoranordnung 10.
-
Bei
der gezeigten Ausführungsform
weist der Isolator-/Zusammenbauring 22A einen allgemein U-förmigen Querschnitt
auf. Die Querschnittgestalt der Finger 24 kann von einer
Anwendung zur nächsten
in Abhängigkeit
von der Anwendung für
den Isolator-/Zusammenbauring 22A und der spezifischen Statoranordnung 10,
mit der der Isolator-/Zusammenbauring 22A verwendet werden
soll, variieren. Obwohl die U-Form die Masse des Isolator-/Zusammenbaurings 22A verringert,
kann der Isolator-/Zusammenbauring 22A massiv sein oder
andere Querschnittsformen gemäß der spezifischen
Statoranordnung 10 aufweisen. Der Fachmann ist in der Lage, die
gewünschte
Querschnittsform des Isolator-/Zusammenbaurings 22A für eine Statoranordnung 10 zu
bestimmen.
-
Die
Finger 24 umfassen Seiten 34, die jeweils einen
abgewinkelten Abschnitt 36 definieren. Der abgewinkelte
Abschnitt 36 hilft beim Führen der Leiter 16 zu
der gewünschten
Position zwischen jedem der Finger 24. Zudem hilft der
abgewinkelte Abschnitt 36 beim Führen und beim Ver hindern einer Beschädigung der
Nutauskleidungen 30 beim Zusammenbau.
-
Die
Seiten 34 der Finger 24 definieren auch jeweils
eine Anfasung 40. Die Anfasung 40 befindet sich
an der gleichen axialen Position an dem Statorstapel 12 wie
die Nutauskleidungen 30. Wie vorstehend erwähnt wurde,
wird der Isolator-/Zusammenbauring 22A am Statorstapel 12 vor
dem Einfädeln der
Leiter 16 und der Nutauskleidungen 30 in den Statorstapel 12 befestigt.
Somit richtet die Anfasung 40 die Nutauskleidungen 30 in
der gewünschten
axialen Position relativ zum Statorstapel 12 aus. Die Anfasung 40 schützt außerdem die
Nutauskleidungen 30 während
des Zusammenbaus der Statoranordnung 10 und verringert
die Belastung, die von den Leitern 16 auf die Enden der
Nutauskleidungen 30 aufgebracht wird.
-
Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform
ist für
eine Statoranordnung 10 mit axial eingeführten Leitern 16.
Der Isolator-/Zusammenbauring 22 kann jedoch auch mit radial
eingeführten
Leitern 16 verwendet werden.
-
Die
Seiten 34 der Finger 24 definieren jeweils auch
einen gebogenen Abschnitt 38. Der gebogene Abschnitt 38 entspricht
einer Kurve 42 an den Leitern 16. An der Kopfseite 18 der
Statoranordnung 10 unterstützt der gebogene Abschnitt 38 das
Ausrichten der Leiter 16 beim Zusammenbau und beim Verhindern
einer Bewegung, d. h. einem Ziehen, der Leiter 16 während der
Biegeoperation.
-
3 ist
eine schematische perspektivische Teilveranschaulichung der Statoranordnung 10 von der
Biegeseite 20 der Statoranordnung 10 aus. Ähnlich wie
die (in 1 gezeigte) Kopfseite 18 erstrecken
sich die Leiter 16 von den Nuten 14 (in 2 gezeigt)
weg, die durch den Statorstapel 12 definiert sind. Ein
weiterer Isolator-/Zusammenbauring 22B wird an dem Statorstapel 12 vor
dem Einführen
der Vielzahl von Leitern 16 von der Kopfseite 18 des
Statorstapels 12 aus montiert. Der Isolator-/Zusammenbauring 22B kann
eine zu dem Isolator-/Zusammenbauring 22A gleiche Gestalt
aufweisen, welcher an der Kopfseite 18 des Statorstapels 12 angeordnet
ist.
-
Der
Isolator-/Zusammenbauring 22B weist eine allgemein kranzförmige Gestalt
auf und besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, wie
etwa Kunststoff. Der Isolator-/Zusammenbauring 22B kann
durch einen Spritzguss hergestellt sein. Die Finger 24 stehen
von dem Hauptkörper 26 des
Isolator-/Zusammenbaurings 22B aus radial nach innen vor.
Die Befestigungsmerkmale 28 sind um den Umfang des Isolator-/Zusammenbaurings 22B herum angeordnet,
um den Isolator-/Zusammenbauring 22B an dem Statorstapel 12 zu
befestigen. Die Befestigungsmerkmale 28 können verschiedene
Stellen um den Umfang des Hauptkörpers 26 herum
umfassen, um den Isolator-/Zusammenbauring 22B am Statorstapel 12 anzubringen.
-
4 ist
eine vergrößerte schematische
Seitenansichtsveranschaulichung eines Abschnitts der Biegeseite 20 der
Statoranordnung 10, die einen Abschnitt des Isolator-/Zusammenbaurings 22B zeigt, der
nach innen zu dem Mittelpunkt des Statorstapels 12 und
des Isolator-/Zusammenbaurings 22B hin schaut. Eine Vielzahl
von Leitern 16 erstreckt sich von Nuten 14 in
dem Statorstapel 12 weg. Die Finger 24 des Isolator-/Zusammenbaurings 22B erstrecken sich
von dem Hauptkörper 26 des
Isolator-/Zusammenbaurings 22B aus
radial nach innen. Der Isolator-/Zusammenbauring 22B ist
an dem Statorstapel 12 an der Biegeseite 20 der
Statoranordnung 10 befestigt.
-
Die
Finger 24 umfassen Seiten 34 (in 2 gezeigt),
die jeweils einen gebogenen Abschnitt 38 definieren. An
der Biegeseite 20 der Statoranordnung 10 hilft
der gebogene Abschnitt 38 beim Führen der Leiter 16 während der
Biegeoperation. Zudem hilft der Isolator-/Zusammenbauring 22B beim
Verhindern, dass die Leiter 16 während der Biegeoperation in
den Statorstapel 12 hineingezogen werden, was oft zu einem
Reißen
der (in 2 gezeigten) Nutauskleidungen 30 führt.
-
Der
gebogene Abschnitt 38 entspricht einer gewünschten
Kurve 42 an den Leitern 16. Das heißt, dass
der Radius des gebogenen Abschnitts 38 dem gewünschten
Radius einer Kurve 42 an den Leitern 16 entspricht,
sobald die Biegeoperation abgeschlossen ist. Der gebogene Abschnitt 38 hilft
beim Beibehalten einer konsistenten Kurve 42 an der Vielzahl von
Leitern 16. Da der Isolator-/Zusammenbauring 22B ein
elektrischer Isolator ist, kann der Isolator-/Zusammenbauring 22B bei
der Statoranordnung 10 verbleiben, sobald der Zusammenbau
abgeschlossen ist und beeinträchtigt
die Arbeitsweise der Statoranordnung 10 nicht. Daher hilft
der Isolator-/Zusammenbauring 22 beim Zusammenbau der Statoranordnung 10,
um Fertigungszeit und -kosten zu verringern.
-
5 ist
eine Querschnittsansicht des Isolator-/Zusammenbaurings 22,
der an dem Statorstapel 12 montiert ist, welche eine erste
Ausführungsform des
Befestigungsmerkmals 28 veranschaulicht. Das Befestigungsmerkmal 28 umfasst
eine Nase 44, die von dem Hauptkörper 26 des Isolator-/Zusammenbaurings 22 aus
radial nach außen
vorsteht. Ein Stift 46 erstreckt sich von der Nase 44 weg.
Ein Befestigungsloch 48 ist durch den Statorstapel 12 definiert, um
den Stift 46 aufzunehmen. Das Befestigungsloch 48 kann
etwa während
des Stanzens des Statorstapels 12 ausgebildet werden, um
einen Stift 46 für
jeden Befestigungspunkt aufzu nehmen. Das Befestigungsloch 48 kann
speziell für
den Stift 46 ausgebildet sein oder der Stift 46 kann
so entworfen sein, dass er in ein bereits existierendes Loch im
Statorstapel 12 hineinpasst. Mehrere Befestigungslöcher 48 können um
den Umfang des Statorstapels 12 herum angeordnet sein.
-
Der
Stift 46 definiert einen vergrößerten gezahnten Abschnitt 50,
um ein Festhalten des Stifts 46 in dem Befestigungsloch 48 zu
unterstützen
und um ein Befestigen des Isolator-/Zusammenbaurings 22 an
dem Statorstapel 12 während
eines Zusammenbaus der Statoranordnung 10 zu unterstützen. Der vergrößerte gezahnte
Abschnitt 50 ist in den Statorstapel 12 eingepresst.
Nach dem Zusammenbau der Statoranordnung 10, der die Biegeoperation
umfasst, ist der Isolator-/Zusammenbauring 22 an dem Statorstapel 12 auch
durch die Leiter 16 befestigt.
-
Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform
ist für
eine Statoranordnung 10 mit axial eingeführten Leitern 16,
welche den Isolator-/Zusammenbauring 22 verwendet. Der
Isolator-/Zusammenbauring 22 kann jedoch auch beim Isolieren
und Zusammenbauen von Leitern 16 in einer Statoranordnung 10 verwendet
werden, die radial eingeführte
Leiter 16 aufweist.
-
6 ist
eine Querschnittsansicht des Isolator-/Zusammenbaurings 22,
der an dem Statorstapel 12 montiert ist, welche eine zweite
Ausführungsform des
Befestigungsmerkmals 128 veranschaulicht. Das Befestigungsmerkmal 128 umfasst
eine Nase 144, die von dem Hauptkörper 26 des Isolator-/Zusammenbaurings 22 radial
nach außen
vorsteht. Ein Stift 146 erstreckt sich von der Nase 144 weg.
Ein Befestigungsloch 148 ist durch den Statorstapel 12 definiert,
um den Stift 146 aufzunehmen. Das Befestigungsloch 148 kann
zur Aufnahme des Stifts 146 ausgebildet sein oder der Stift 146 kann
so entworfen sein, dass er in ein bereites existierendes Loch hineinpasst,
das in dem Statorstapel 12 ausgebildet ist. Mehrere Befestigungslöcher 148 können um
den Umfang des Statorstapels 12 herum angeordnet sein.
-
Der
Stift 146 weist einen spitz zulaufenden Rand 152 auf,
um ein Ausrichten des Stifts 146 in dem Befestigungsloch 148 zu
unterstützen
und um das Befestigen des Isolator-/Zusammenbaurings 22 an
dem Statorstapel 12 während
eines Zusammenbaus der Statoranordnung 10 zu unterstützen. Nach dem
Zusammenbau der Statoranordnung 10, welcher die Biegeoperation
umfasst, ist der Isolator-/Zusammenbauring 22 auch durch
die Leiter 16 am Statorstapel 12 befestigt.
-
Mit
Bezug auf 5 und 6 können die Befestigungsmerkmale 28 und
die Befestigungsmerkmale 128 beide an dem gleichen Isolator-/Zusammenbauring 22 in
einer abwechselnden Anordnung enthalten sein.
-
Obwohl
die besten Arten zum Ausführen
der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf
dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative
Entwürfe
und Ausführungsformen
zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis im Umfang der beigefügten Ansprüche erkennen.