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BEANSPRUCHUNG DER PRIORITÄT UND QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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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.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Elektromotor, und sie betrifft insbesondere einen Isolatorring für eine Statoranordnung des Elektromotors.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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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.
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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 Biegeseite 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.
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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.
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Die Druckschrift
DE 20 2008 014 658 U 1 offenbart einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der einen Isolationskörper mit daran angebrachten Leitungswicklungen sowie einen Sensorträger aufweist, der Drehstellungssensoren enthält.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 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 Isolator-/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.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Verhindern einer Beschädigung der Nutauskleidungen 30 beim Zusammenbau.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 aufzunehmen. 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
