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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Statorjoch. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe und ein Herstellungsverfahren eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe.
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HINTERGRUNDINFORMATION
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In Bezug auf Fahrradgeneratornaben ist eine Fahrradgeneratornabe eines Klauenpoltyps allgemein bekannt (z.B.
japanische veröffentlichte Patentpublikation Nr. 2004/229403 ). In dieser herkömmlichen Generatornabe ist ein Statorjoch vorgesehen, das zwei Polabschnitte und einen Kernabschnitt hat. Jeder Polabschnitt hat eine Mehrzahl von Dünnplattenelementen. Jedes der Dünnplattenelemente ist mit einem kreisförmigen Plattenabschnitt und einer Mehrzahl von Polstücken ausgebildet, die an einer Umfangskante des kreisförmigen Plattenabschnitts angeordnet sind, um so voneinander in einer Umfangsrichtung beabstandet zu sein, und gebogen sind, um sich entlang einer axialen Richtung zu erstrecken. Die Dünnplattenelemente sind in einer Dickenrichtung laminiert. Der Kernabschnitt verbindet magnetisch die zwei Polabschnitte.
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Bei diesem herkömmlich ausgebildeten Statorjoch ist der Kernabschnitt innerhalb eines Spulenkörpers installiert und Polabschnitte sind von beiden Seiten des Spulenkörpers derart umgelegt, dass die Polabschnitte in einer Dickenrichtung aufeinander gelegt sind, um das Statorjoch zu bilden.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Bei der herkömmlichen Statorjochkonfiguration wird eine erhebliche Menge an Arbeit benötigt, um die Polabschnitte zu laminieren und den Kernabschnitt innerhalb des Spulenträgers zu installieren, wenn das Statorjoch zusammengebaut wird. Folglich ist die Arbeit zum Zusammenbauen des Statorjochs komplex. Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe anzugeben, die leicht zusammengebaut werden kann.
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Gemäß eines ersten Aspekt wird ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe angegeben. Das Statorjoch umfasst einen ersten Rohrabschnitt und eine Mehrzahl von ersten Polabschnitten. Der erste Rohrabschnitt hat ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende. Die ersten Polabschnitte sind einstückig mit dem ersten Rohrabschnitt als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Jeder der ersten Polabschnitte weist einen ersten radial vorstehenden Abschnitt, der sich von dem ersten axialen Ende des ersten Rohrabschnitts in einer radialen Richtung des ersten Rohrabschnitts erstreckt, und einen ersten axialen vorstehenden Abschnitt auf, der sich von dem ersten vorstehenden Abschnitt in einer axialen Richtung des ersten Rohrabschnitts in Richtung des zweiten axialen Endes des ersten Rohrabschnitts erstreckt.
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Bei diesem Statorjoch sind die ersten Polabschnitte und der erste Rohrabschnitt als eine einstückige integrale Einheit vorgesehen. Daher ist der Zusammenbau des Statorjochs durch bloßes Installieren des ersten Rohrabschnitts innerhalb des Spulenkörpers beendet. Als Folge kann ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe erhalten werden, die leicht zusammengebaut werden kann.
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Ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem zweiten Aspekt ist das Fahrradjoch gemäß dem ersten Aspekt, wobei der erste Rohrabschnitt eine sich axial erstreckende Aussparung hat, die sich in der axialen Richtung des ersten Rohrabschnitts erstreckt. Bei diesem Aspekt kann das Auftreten eines Wirbelstroms in dem ersten Rohrabschnitt unterdrückt werden.
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Ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem dritten Aspekt ist das Statorjoch gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt, weiter umfassend eine Mehrzahl von zweiten Polabschnitten. Jeder der zweiten Polabschnitte hat einen zweiten radial vorstehenden Abschnitt, der auf einem Entsprechenden der ersten radial vorstehenden Abschnitte liegt, und einen zweiten axial vorstehenden Abschnitt, der auf einem Entsprechenden der ersten axial vorstehenden Abschnitte liegt. Bei diesem Aspekt kann ein laminiertes Joch leicht durch bloßes Aufliegen (oder Überlagern) der zweiten radial vorstehenden Abschnitte auf den ersten radial vorstehenden Abschnitte und Aufliegen (oder Überlagern) der zweiten axial vorstehenden Abschnitte auf den ersten axial vorstehenden Abschnitten zusammengebaut werden.
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Ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem vierten Aspekt ist das Statorjoch gemäß dem einem des ersten bis dritten Aspekts, ferner umfassend einen zweiten Rohrabschnitt, der um den ersten Rohrabschnitt angeordnet ist. Die zweiten radial vorstehenden Abschnitte erstrecken sich in einer radialen Richtung des zweiten Rohrabschnitts von einem ersten axialen Ende des zweiten Rohrabschnitts und die zweiten axial vorstehenden Abschnitte erstrecken sich von den zweiten radial vorstehenden Abschnitten in einer axialen Richtung in Richtung eines zweiten axialen Endes des zweiten Rohrabschnitts. Bei diesem Aspekt können die ersten axial vorstehenden Abschnitte durch bloßes Einfügen des ersten Rohrabschnitts in den zweiten Rohrabschnitt auf die in Radialrichtung äußeren Seiten der zweiten axial vorstehenden Abschnitte laminiert werden und die ersten radial vorstehenden Abschnitte können auf die in Axialrichtung äußeren Seiten der zweiten radial vorstehenden Abschnitte laminiert werden. Folglich kann das Statorjoch noch einfacher zusammengebaut werden. Ebenso kann das Auftreten von Eisenverlust in den zylindrischen Abschnitten reduziert werden, da die zwei Rohrabschnitte, die in den Spulenkörper eingefügt werden können, auch eine laminierte Struktur einnehmen können.
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Ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem fünften Aspekt ist das Statorjoch gemäß einem des ersten bis vierten Aspekts, wobei der zweite Rohrabschnitt eine sich axial erstreckende Aussparung hat, die sich in der axialen Richtung des zweiten Rohrabschnitts erstreckt. Bei diesem Aspekt kann das Auftreten eines Wirbelstroms in dem zweiten Rohrabschnitt unterdrückt werden.
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Ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem sechsten Aspekt ist das Statorjoch gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts, wobei der erste Rohrabschnitt einen kreisförmigen, transversalen Querschnitt hat. Bei diesem Aspekt kann der erste Rohrabschnitt leicht zentriert innerhalb des Spulenkörpers angeordnet werden, da der erste Rohrabschnitt eine kreisförmige zylindrische Form hat.
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Ein Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem siebten Aspekt ist ein Statorjoch gemäß einem des ersten bis sechsten Aspekts, wobei sowohl der erste als auch der zweite Rohrabschnitt einen kreisförmigen, transversalen Querschnitt haben. Bei diesem Aspekt kann der an der Außenseite angeordnete zweite Rohrabschnitt leicht zentriert innerhalb des Spulenkörpers angeordnet werden, weil der zweite Rohrabschnitt eine kreisförmig zylindrische Form hat.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem achten Aspekt umfasst das Bereitstellen eines magnetischen Rohrelements, das einen Basisabschnitt und eine Mehrzahl von schmalen Stücken hat, die sich von dem Basisabschnitt in einer axialen Richtung des Rohrelements derart erstrecken, dass Benachbarte der schmalen Stücke durch Ausschnitte derart getrennt sind, dass die schmalen Stücke entlang einer Umfangsrichtung des Rohrelements angeordnet sind. Das Verfahren umfasst weiter das Biegen der schmalen Stücke, um einen radial vorstehenden Abschnitt und einen axial vorstehenden Abschnitt für jedes der schmalen Stücke zu bilden, so dass die radial vorstehenden Abschnitte sich mit Bezug auf den Basisabschnitt in einer radialen Richtung nach außen erstrecken, und die axial vorstehenden Abschnitte sich von den radial vorstehenden Abschnitten in einer axialen Richtung von einem ersten axialen Ende des Basisabschnitts in Richtung eines zweiten axialen Endes des Basisabschnitts erstrecken.
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Bei diesem Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe wird ein zylindrisches Element aus einem magnetischen Material bereitgestellt, das mehrere schmale Stücke, die mit einer Mehrzahl von Ausschnittsabschnitten dazwischen benachbart entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind, hat. Durch Biegen der Basisenden der schmalen Stücke des bereitgestellten Rohrelements in eine radial nach außen weisende Richtung können radial vorstehende Abschnitte gebildet werden, die sich von einem Basisende der Ausschnittabschnitte in eine radial nach außen weisende Richtung erstrecken. Ebenso können axial vorstehende Abschnitte, die sich von einem Ende des Rohrabschnitts zu einem anderen Ende in einer axialen Richtung erstrecken, durch Biegen der schmalen Stücke in einem Zwischenbereich der radial vorstehenden Abschnitte gebildet werden. Als Folge kann ein Statorjoch mit einer Mehrzahl von Polabschnitten aus einem einzelnen Element mit guter Erfolgsrate hergestellt werden.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem neunten Aspekt ist das Verfahren gemäß dem achten Aspekt, wobei das Bereitstellen eines magnetischen Rohrelements durch Krümmen einer vierseitigen Platte bereitgestellt wird, die die schmalen Stücke hat, die durch die Ausschnitte in der vierseitigen Platte voneinander getrennt sind, vor dem Biegen der schmalen Stücke, um die radial vorstehenden Abschnitte und die axial vorstehenden Abschnitte zu bilden. Bei diesem Aspekt kann ein Statorjoch mit einer Mehrzahl von Polabschnitten aus einem einzigen vierseitigen, plattenartigen Element hergestellt werden.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem zehnten Aspekt ist das Verfahren gemäß dem achten Aspekt, wobei das Bereitstellen des magnetischen Rohrelements durch zuerst Formen eines Zylinders bereit gestellt wird, der die schmalen Stücke hat, die voneinander durch die Ausschnitte getrennt sind, die sich axial von dem Basisabschnitt zu einem freien Ende des Zylinders erstrecken, vor dem Biegen der schmalen Abschnitte, um die radial vorstehenden Abschnitte und die axial vorstehenden Abschnitte zu bilden,. Bei diesem Aspekt kann das Statorjoch einfacher hergestellt werden, weil ein Zylinder von Beginn an verwendet wird.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem zwölften Aspekt umfasst das Bereitstellen einer magnetischen vierseitigen Platte, die einen Endabschnitt und eine Mehrzahl von schmalen Stücken hat, die sich von dem Endabschnitt derart erstrecken, dass Benachbarte der schmalen Stücke durch Ausschnitte getrennt sind, die parallel zu einer Seite der vierseitigen Platte sind. Das Verfahren umfasst weiter das Biegen der schmalen Stücke, um einen ersten vorstehenden Abschnitt und einen zweiten vorstehenden Abschnitt für jedes der schmalen Stücke derart zu bilden, dass die ersten vorstehenden Abschnitte sich in einer Richtung senkrecht zu dem Endabschnitt erstrecken und die zweiten vorstehenden Abschnitte von den ersten vorstehenden Abschnitten in einer Richtung parallel zu dem Endabschnitt erstrecken. Das Verfahren umfasst weiter das Krümmen des Endabschnitts in einer Richtung senkrecht zu der einen Seite der vierseitigen Platte, um ein Rohrelement nach dem Biegen der schmalen Stücke zu bilden, um den ersten vorstehenden Abschnitt und den zweiten vorstehenden Abschnitt zu bilden.
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Bei diesem Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe wird ein plattenartiges Element, das eine Mehrzahl von schmalen Stücken hat, die benachbart entlang einer Umfangsrichtung mit einer Mehrzahl von dazwischen liegenden Ausschnitten angeordnet sind, aus einem magnetischen Material hergestellt. Durch Biegen der schmalen Stücke des zylindrischen Elements, das von dem plattenartigen Element mit Ausschnittsabschnitten bereitgestellt wird, können die radial vorstehenden Abschnitte gebildet werden, die sich von den Basisenden der Ausschnitte nach außen hin erstrecken. Ebenso können die axial vorstehenden Abschnitte, die sich in einer axialen Richtung von einem Ende des Rohrabschnitts zu dem anderen Ende erstrecken, durch Biegen der schmalen Stücke in einen Zwischenbereich der radial vorstehenden Abschnitte gebildet werden. Als Folge kann ein Statorjoch mit einer Mehrzahl von Polabschnitten aus einem einzigen Element mit einer guten Erfolgsrate hergestellt werden.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe gemäß einem elften Aspekt ist das Verfahren gemäß einem des achten bis zehnten Aspekts, wobei eine Aussparung, die sich in einer axialen Richtung erstreckt, in dem Rohrelement gebildet wird. Als Folge können Wirbelströme unterdrückt werden.
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Bei dem Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe kann der Zusammenbau des Statorjochs durch bloßes Installieren des ersten Rohrabschnitts innerhalb des Spulenkörpers erreicht werden. Folglich kann das Statorjoch für eine Fahrradgeneratornabe einfacher hergestellt werden. Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Statorjochs für eine Fahrradgeneratornabe gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Statorjoch mit einer Mehrzahl von Polabschnitten aus einem einzigen Element hergestellt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser ursprünglichen Offenbarung bilden, zeigt:
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1 eine Ansicht eines halben Querschnitts einer Fahrradgeneratornabe, bei der ein Stator mit einem Paar von Jochen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zu Darstellungszwecken hat;
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2 eine Querschnittsansicht des Stators der Fahrradgeneratornabe, die in 1 dargestellt ist;
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3 eine perspektivische Ansicht eines der Statorjoche der in 1 dargestellten Fahrradgeneratornabe;
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4 eine perspektivische Ansicht, die eine Reihe von Schritten zum Herstellen des Statorjochs der in 1 dargestellten Fahrradgeneratornabe zeigt; und
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5 eine der 4 entsprechenden perspektivischen Ansicht einer Reihe von Schritten zum Herstellen des Statorjochs der in 1 dargestellten Fahrradgeneratornabe in Übereinstimmung mit einem alternativen Herstellungsprozess.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. Es ist für den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen nur zur Darstellung und nicht zum Zwecke einer Begrenzung der Erfindung, so wie sie in den anhängenden Ansprüchen und deren Äquivalente definiert ist, vorgesehen sind.
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Es wird anfangs auf 1 Bezug genommen. Eine Fahrradgeneratornabe 10 (z.B. ein Fahrraddynamo) ist in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform gezeigt. Wie in 1 gezeigt, ist die Fahrradgeneratornabe 10 an einer Vordergabel 102 eines Fahrrads installiert. Die Generatornabe 10 hat einen ringförmigen Magnet 12, einen Stator 13, eine Nabenhülse 14 und eine Nabenwelle 15. Die Nabenhülse 14 ist drehbar an der Nabenwelle 15 angebracht. Der ringförmige Magnet 12 ist an einer Innenumfangsfläche der Nabenhülse 14 vorgesehen. Der Magnet 12 hat eine Mehrzahl von magnetischen Polen, die entlang einer Umfangsrichtung der Nabenhülse 14 angeordnet sind.
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Der Stator 13 weist im Wesentlichen einen Spulenkörper 16, eine Spule 17 und ein Paar von Statorjochen 18a und 18b auf. Der Spulenkörper 16 ist an der Nabenwelle 15 angeordnet. Die Spule 17 ist um Spulenkörper 16 gewickelt. Die Joche 18a und 18b sind an dem Spulenkörper 16 vorgesehen. In 2 und 3 zeigt ein Pfeil A eine Umfangsrichtung eines Spulenkörpers 16. Ebenso zeigt ein Pfeil B eine axiale Richtung des Spulenkörpers 16. In dieser Ausführungsform sind die Nabenwelle 15, der Spulenkörper 16, die Statorjoche 18a und 18b (werden später erklärt) koaxial angeordnet. Daher zeigt der Pfeil A eine Umfangsrichtung und der Pfeil B eine axiale Richtung all dieser Komponenten an.
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Der Stator 13 ist nicht drehbar mit der Nabenwelle 15 durch ein Kopplungselement 20 derart verbunden, dass der Stator 13 sich nicht relativ zu der Nabenwelle 15 drehen kann. Daher dient das Kopplungselement 20 dazu, den Spulenkörper 16 und die Nabenwelle 15 derart miteinander zu koppeln, dass sie nicht relativ zueinander drehen können. Der Stator 13 ist in der Richtung B (axiale Richtung) durch ein erstes Positionierungselement 21 und ein zweites Positionierungselement 22 derart axial positioniert, dass der Stator 13 dem Magneten 12 gegenüber liegt. Das erste Positionierungselement 21 ist an einer ersten Seite (linke Seite in 1) des Spulenkörpers 16 in der axialen Richtung, wie durch den Pfeil B (axiale Richtung, siehe 1) angedeutet, angeordnet. Das Kopplungselement 20 und das zweite Positionierungselement 22 sind auf einer zweiten Seite (rechte Seite in 1) des Spulenkörpers 16 entlang der axialen Richtung, wie sie durch den Pfeil B (siehe 1) angedeutet wird, angeordnet. Das Kopplungselement 20 ist zwischen dem zweiten Positionierungselement 22 und dem Spulenkörper 16 angeordnet.
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Die Nabenwelle 15 ist hohl und lösbar an der Vordergabel 102 z.B. durch einen Schnelllösemechanismus 11 lösbar befestigt. Ein erster Außengewindeabschnitt 15a ist an einer Außenumfangsfläche eines ersten Endes (linksseitiges Ende in 1) der Nabenwelle 15 ausgebildet. Ein zweiter Außengewindeabschnitt 15b ist an einer Außenumfangsfläche eines zweiten Endes (rechtsseitiges Ende in 2) der Nabenwelle 15 gebildet. Zusätzlich ist eine axiale Kerbe 15c, die sich in einer axialen Richtung von einem Mittelbereich zu dem zweiten Ende erstreckt, in der Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 gebildet. Die axiale Kerbe 15c wird verwendet, um einen elektrischen Draht 17a anzuordnen, der sich von der Spule 17 erstreckt. Eine erste ringförmige Kerbe 15d und eine zweite ringförmige Kerbe 15e sind in der Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 zum Crimpen des ersten bzw. zweiten Positionierungselements 21, 22 gebildet. Die zweite ringförmige Kerbe 15e ist ausgebildet, um über die axiale Kerbe 15c zu schneiden. Eine Tiefe der axialen Kerbe 15c ist größer als eine Tiefe der zweiten ringförmigen Kerbe 15e, um das Anordnen des elektrischen Drahts 17a aufnehmen zu können.
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Ein Verbinder 28 ist zur Versorgung von elektrischer Energie von der Spule 17 zu einer Vorderlampe oder anderen externen Vorrichtungen vorgesehen. Der Verbinder 28 ist an dem zweiten Ende der Nabenwelle 15 durch ein Mutterelement 50 fixiert, das auf das zweite Außengewinde 15b aufgeschraubt ist.
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Die Spule 17 ist um den Spulenkörper 16 gewickelt. Die Statorjoche 18a und 18b sind an dem Spulenkörper 16, z.B. durch einen Kleber, angebracht. Der Spulenkörper 16 ist auf der Nabenwelle 15 derart positioniert, dass der Spulenkörper 16 einer Innenumfangsfläche des Magneten 12 gegenüberliegt. Der Spulenkörper 16 hat einen zylindrischen Abschnitt 16a, einen ersten Flansch 16b und einen zweiten Flansch 16c. Der zylindrische Abschnitt 16a ist an einer Außenumfangsfläche der Spule 17 gewickelt. Der erste Flansch 16b ist an einem ersten Ende des zylindrischen Abschnitts 16a (linke Seite in 1) mit Bezug auf die axiale Richtung, so wie sie durch den Pfeil B dargestellt wird, vorgesehen. Der zweite Flansch 16c ist an einem zweiten Ende des zylindrischen Abschnitts 16a (rechte Seite in 1) mit Bezug auf die durch den Pfeil B dargestellte axiale Richtung vorgesehen. Wie in 1 gezeigt, wird die Nabenwelle 15 durch ein Durchgangsloch 16d des zylindrischen Abschnitts 16a eingeführt. Der Spulenkörper 16 ist nicht drehbar mit der Nabenwelle 15 durch das Statorjoch 18b an der zweiten Seite durch das Kopplungselement 20 verbunden. Das Kopplungselement 20 verbindet nicht drehbar die Statorjoche 18a und 18b mit der Nabenwelle 15.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Spule 17 auf den zylindrischen Abschnitt 16a des Spulenkörpers 16 gewickelt. Die Spule 17 ist aus einem Drahtmaterial eines leitenden Metalls, wie beispielsweise ein Kupferdraht oder ein Aluminiumlegierungsdraht, hergestellt. Zwei elektrische Drähte 17a sind mit beiden Enden der Spulen 17 verbunden. Die elektrischen Drähte 17a sind vorgesehen, um von der Spule 17 erzeugte elektrische Energie an die Außenseite der Nabe zu führen. Die elektrischen Drähte 17a sind in der axialen Kerbe, wie zuvor erklärt, angeordnet.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist das Statorjoch 18a an dem ersten Flansch 16b auf der ersten Endseite des Spulenkörpers 16 in der axialen Richtung, wie durch den Pfeil B dargestellt, angeordnet. Das Statorjoch 18b ist an dem zweiten Flansch 16c an der zweiten Endseite des Spulenkörpers in der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung angeordnet. Die Statorjoche 18a und 18b sind aus Siliziumstahlblechen (insbesondere nicht-orientierten Siliziumstahlblechen) hergestellt, an dessen Oberfläche ein Oxidfilm gebildet ist.
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Die Statorjoche 18a und 18b sind laminierte Joche, wobei jedes ein erstes Jochelement 24, ein zweites Jochelement 25 und ein drittes Jochelement 26 hat. Das erste Jochelement 24, das zweite Jochelement 25 und das dritte Jochelement 26 haben die gleiche Dicke und haften/kleben aneinander. Da die Statorjoche 18a und 18b die gleichen einzelnen Merkmale haben, wird die folgende Erklärung hauptsächlich auf das Statorjoch 18a gerichtet sein.
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Das erste Jochelement 24 hat einen ersten Rohrabschnitt 24a und eine Mehrzahl von ersten Polabschnitten 24b (z.B. vierzehn). Der erste Rohrabschnitt 24a und die ersten Polabschnitte 24b sind einstückig als ein einstückiges einheitliches Element gebildet. Der erste Rohrabschnitt 24a hat eine kreisförmige zylindrische Form. Der erste Rohrabschnitt 24a ist an eine Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 gepresst. Wie in 2 gezeigt, ist eine Abmessung des ersten Rohrabschnitts 24a in der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung derart eingestellt, dass eine erste Endfläche des ersten Rohrelements 24a in einer Mitte des Durchgangslochs 16d des Spulenkörpers 16 in einer axialen Richtung, d.h. in der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung, positioniert ist. Eine sich axial erstreckende Aussparung 24e ist in dem ersten Rohrabschnitt 24a ausgebildet.
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Jeder der ersten Polabschnitte 24b hat einen ersten radial vorstehenden Abschnitt 24c und einen ersten axial vorstehenden Abschnitt 24d. Der erste radial vorstehende Abschnitt 24c erstreckt sich in einer radialen Richtung von einem ersten Ende (linksseitiges Ende in 2 und 3) des ersten Rohrabschnitts 24a. Die ersten radial vorstehenden Abschnitte 24c sind in einer radialen Form angeordnet. Die ersten axial vorstehenden Abschnitte 24d erstrecken sich von den ersten radial vorstehenden Abschnitten 24c in Richtung eines zweiten Endes des ersten Rohrabschnitts 24a entlang der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung.
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Das zweite Jochelement 25 hat einen zweiten Rohrabschnitt 25a und eine Mehrzahl von zweiten Polabschnitten 25b (z.B. vierzehn). Der zweite Rohrabschnitt 25a und die zweiten Polabschnitte 25b sind einstückig als ein einstückiges einheitliches Element gebildet. Der zweite Rohrabschnitt 25a hat eine kreisförmige zylindrische Form. Der zweite Rohrabschnitt 25a ist an einer Außenumfangsfläche des ersten Rohrabschnitts 24a angebracht. Daher wird der erste Rohrabschnitt 24a des ersten Jochelements 24 in den zweiten Rohrabschnitt 25a eingeführt. Eine Abmessung des zweiten Rohrabschnitts 25a in der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung ist derart eingestellt, dass eine Endfläche des zweiten Rohrabschnitts 25a koplanar mit der Endfläche des ersten Rohrabschnitts 24a ist. Eine sich axial erstreckende Aussparung 25e ist in dem zweiten Rohrabschnitt 25a ausgebildet.
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Jeder der zweiten Polabschnitte 25b hat einen zweiten radial vorstehenden Abschnitt 25c und einen zweiten axial vorstehenden Abschnitt 25d. Der zweite radial vorstehende Abschnitt 25c erstreckt sich in einer radialen Richtung von einem ersten Ende (linksseitiges Ende in 2 und 3) des zweiten Rohrabschnitts 25a. Die zweiten radial vorstehenden Abschnitte 25c sind in einer radialen Form derart angeordnet, dass sie auf den ersten radial vorstehenden Abschnitten 24c aufliegen. Die zweiten radial vorstehenden Abschnitte 25c sind an einer Innenseite (die erste Flansch-16b-Seite) der ersten radial vorstehenden Abschnitte 24c mit Bezug auf die axiale Richtung angeordnet.
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Die zweiten axial vorstehenden Abschnitte 25d erstrecken sich von den zweiten radial vorstehenden Abschnitten 25c in Richtung des anderen Endes des zweiten Rohrabschnitts 25a entlang der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung. Die ersten axial vorstehenden Abschnitte 25d liegen in einer radialen Richtung auf den ersten axial vorstehenden Abschnitten 24d auf. Die zweiten axial vorstehenden Abschnitte 25d sind auf einer radial inneren Seite der ersten axial vorstehenden Abschnitte 24d angeordnet. Spitzenendbereiche der zweiten axial vorstehenden Abschnitte 25d sind mehr in Richtung der ersten Endseite als die ersten axial vorstehenden Abschnitte 24d angeordnet. Daher sind die zweiten axial vorstehenden Abschnitte 25d in axialer Richtung kürzer als die ersten axial vorstehenden Abschnitte 24d.
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Das dritte Jochelement 26 hat einen dritten zylindrischen Abschnitt 26a und eine Mehrzahl von dritten Polabschnitten 26b (z.B. vierzehn). Der dritte zylindrische Abschnitt 26a und die dritten Polabschnitte 26b sind einstückig als ein einstückiges einheitliches Element ausgebildet. Der dritte zylindrische Abschnitt 26a hat eine kreisförmige zylindrische Form. Der dritte zylindrische Abschnitt 26a ist zwischen einer Außenumfangsfläche des zweiten Rohrabschnitts 25a und einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 16d des Spulenkörpers 16 installiert. Daher ist der zweite Rohrabschnitt 25a des zweiten Jochelements 25 innerhalb des dritten zylindrischen Abschnitts 26a eingefügt. Wie in 3 gezeigt, ist eine Abmessung des dritten zylindrischen Abschnitts 26a in der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung derart eingestellt, dass eine Endfläche des dritten zylindrischen Abschnitts 26a koplanar mit den Endflächen des ersten Rohrabschnitts 24a und des zweiten Rohrabschnitts 25b ist. Eine sich axial erstreckende Aussparung 26e ist in dem dritten zylindrischen Abschnitt 26a ausgebildet.
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Jeder der dritten Polabschnitte 26b hat einen dritten radial vorstehenden Abstand 26c und einen dritten axial vorstehenden Abschnitt 26d. Der dritte radial vorstehende Abschnitt 26c erstreckt sich in einer radialen Richtung von einem ersten Ende (linksseitiges Ende in 2 und 3) des dritten zylindrischen Abschnitts 26a. Die dritten radial vorstehenden Abschnitte 26c sind in einer radialen Form derart angeordnet, dass sie auf den ersten radial vorstehenden Abschnitten 24c und den zweiten radial vorstehenden Abschnitten 25c in einer axialen Richtung aufliegen. Die dritten radial vorstehenden Abschnitte 26c sind an einer Innenseite (die Seite mit dem ersten Flansch 16b) der zweiten radial vorstehenden Abschnitte 25c mit Bezug auf die axiale Richtung angeordnet.
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Die dritten axial vorstehenden Abschnitte 26d erstrecken sich von den dritten radial vorstehenden Abschnitten 26c in Richtung des zweiten Endes des dritten Zylinderabschnitts 26a entlang der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung. Spitzenendenbereiche der dritten axial vorstehenden Abschnitte 26d sind mehr in Richtung der ersten Endseite als die zweiten axial vorstehenden Abschnitte 25d angeordnet. Daher sind die dritten axial vorstehenden Abschnitte 26d in der axialen Richtung kürzer als die zweiten axial vorstehenden Abschnitte 25d.
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Während die ersten, zweiten und dritten zylindrischen Abschnitte 24a, 25a und 26a mit einem kreisförmigen, transversalen Querschnitt dargestellt sind, sind die ersten, zweiten und dritten zylindrischen Abschnitte 24a, 25a und 26a nicht auf einen kreisförmigen, transversalen Querschnitt begrenzt. Vielmehr können die ersten, zweiten und dritten zylindrischen Abschnitte 24a, 25a und 26a andere Querschnittsformen haben. Daher können die ersten, zweiten und dritten zylindrischen Abschnitte 24a, 25a und 26a allgemeiner als die ersten, zweiten und dritten Rohrabschnitte betrachtet werden.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Nabenhülse 14 drehbar auf der Nabenwelle 15 durch ein erstes Lager 30 und ein zweites Lager 31 gestützt. Eine Position des ersten Lagers 30 entlang der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung wird mit einem Mutterelement 51 angepasst. Die Nabenhülse 14 hat einen zylindrischen Hülsenkörper 40, in dem das erste Lager 30 geordnet ist. Ein Deckelelement 42 ist an dem Hülsenkörper 40 angebracht. Das Deckelelement 42 koppelt das zweite Lager 31 an die Nabenwelle 14. Zwei Nabenflansche 40a sind an den Hülsenkörper 40 angeordnet, um voneinander entlang der durch den Pfeil B angezeigten axialen Richtung beabstandet zu sein und dienen als eine Stelle, wo die Nabenwelle 14 mit einer Felge unter Verwendung einer Mehrzahl von Speichen verbunden ist.
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Der Magnet 12 ist an einer Innenumfangsfläche des Hülsenkörpers 40 befestigt. Ein Rückjoch 27 ist zwischen dem Magnet 12 und dem Hülsenkörper 40 angeordnet. Eine Innenumfangsfläche des Magneten 12 ist derart angeordnet, dass eine kleine Lücke zwischen der Innenumfangsfläche des Magneten 12 und einem radial äußeren Bereich des Stators 18a und einem radial äußeren Bereich des Statorjochs 18b existiert.
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Ein Verfahren zum Herstellen des ersten Jochelements 24 der Statorjoche 18a und 18b wird nun in Bezug auf 4 erklärt. Die Herstellungsverfahren des zweiten Jochelements 25 und des dritten Jochelements 26 sind die gleichen wie das Herstellungsverfahren des ersten Jochelements 24, außer dass Abmessungen des zweiten und dritten Jochelements 25 und 26 unterschiedlich sind.
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Das Herstellungsverfahren des ersten Jochelements 24 umfasst grundsätzlich das Bereitstellen eines vierseitigen, plattenartigen Elements 60, wie in Teil (A-1) von 4 gezeigt, dann Bereitstellen eines ersten zylindrischen Elements 64 aus dem vierseitigen, plattenartigen Element 60, wie in Teil (A-2) von 4 gezeigt, und dann Bereitstellen des ersten Rohrabschnitts 24a und der ersten Polabschnitte 24b aus dem ersten zylindrischen Element 64, wie das in Teil (B-2) von 4 gezeigt ist.
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Vor dem Bereitstellen des ersten zylindrischen Elements 64 wird das vierseitige, plattenartige Element 60, das aus einem magnetischen Material wie beispielsweise einem Siliziumstahlblech (insbesondere ein nicht-orientiertes Siliziumstahlblech) besteht, vorbereitet, an dessen Oberfläche ein Oxidfilm gebildet wurde. Wie in Teil (A-1) von 4 gezeigt, sind mehrere schmale Stücke 66 an der Platte 60 durch Formen einer Mehrzahl von Ausschnitten 62 vorgesehen. Die Ausschnitte 62 sind parallel und verlaufen von dem Endabschnitt 60a der Platte 60. Das zylindrische Element 64, wie in Teil (A-2) von 4 gezeigt, wird durch Krümmen der Platte 60 in einer Richtung senkrecht zu einer Seite des Endabschnitts 60a, die parallel zu dem Endabschnitt 60a ist, bereitgestellt. Nachdem die Platte 60 in einen Zylinder oder ein Rohrelement gebogen ist, bildet der Endabschnitt 60a ein zylindrisches Ende oder ein Rohrende, der den Basisabschnitt ausmacht. Es ist bevorzugt, dass kein Kontakt an der durch das Zylinderelement 64 gebildeten Naht auftritt, wenn die Platte 60 gekrümmt ist. Das heißt, es ist bevorzugt, dass die sich axial erstreckende Aussparung 24e in dem ersten Rohrabschnitt 24a ausgebildet ist. Als Folge können Wirbelströme unterdrückt werden.
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Wie in Teil (B1-a) von 4 gezeigt, können die schmalen Stücke 66 beim Bereitstellen des ersten Rohrabschnitts 24a und der ersten Polabschnitte 24b von den Basisenden der Ausschnitte 62 derart zu rechten Winkeln gebogen werden, dass die schmalen Stücke 66 sich in radialen Richtungen des zylindrischen Elements 64 erstrecken und in einer radialen Form angeordnet sind. Anschließend, wie in Teil (B-2) von 4 gezeigt, werden die schmalen Stücke 66 von einer Zwischenposition derart zu rechten Winkeln gebogen, dass Spitzenendenbereiche der schmalen Stücke 66 parallel zu der axialen Richtung des zylindrischen Abschnitts 24a verlaufen.
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Alternativ werden, wie in Teil (B1-b) von 4 gezeigt, die schmalen Stücke 66 zuerst von einer Zwischenposition der Ausschnitte 62 derart zu rechten Winkeln gebogen, dass die schmalen Stücke 66 in radialen Richtungen des zylindrischen Elements 64 verlaufen und in einer radialen Form angeordnet sind. Dann werden, wie in Teil (B-2) von 4 gezeigt, die schmalen Stücke 66 von der Basis derart zu rechten Winkeln gebogen, dass Spitzenendenbereiche der schmalen Stücke 66 parallel zu der axialen Richtung des zylindrischen Abschnitts 24a verlaufen.
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Als Folge sind die ersten radial vorstehenden Abschnitte 24c und die ersten axial vorstehenden Abschnitte gebildet, egal, ob der Prozess von Teil (B1-a) von 4 oder der Prozess von Teil (B1-b) von 4 verwendet wird. Insbesondere erstrecken sich die ersten radial vorstehenden Abschnitte 24c in einer radialen Richtung des zylindrischen Abschnitts 24a von den Basisenden der Ausschnitte 62 nach außen und die axial vorstehenden Abschnitte 24d erstrecken sich von den ersten radial vorstehenden Abschnitten 24c an einem axialen Ende des zylindrischen Elements 64 in Richtung des anderen Endes. Auf diese Art wird das erste Jochelement 24 bereitgestellt.
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Das zweite Jochelement 25 und das dritte Jochelement 26 werden derart hergestellt, dass die Durchmesser des ersten und zweiten zylindrischen Elements sukzessiv größer als der Durchmesser des zylindrischen Elements 64 ist und dass die ersten und zweiten Polabschnitte sukzessiv länger sind.
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Obwohl in der zuvor erklärten Ausführungsform das zylindrische Element durch Krümmen eines plattenartigen Elements bereitgestellt wird, ist das Verfahren zum Bereitstellen des zylindrischen Elements nicht auf ein solches Verfahren begrenzt. Zum Beispiel ist es akzeptabel, das zylindrische Element durch Beginnen mit einem Zylinder aus einem magnetischen Material und Bereitstellen einer Mehrzahl von schmalen Stücken in dem Zylinder durch Formen einer Mehrzahl von Ausschnittsabschnitten, die sich von einem axialen Ende des Zylinders zum anderen axialen Ende erstrecken, bereitzustellen.
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Obwohl in der zuvor erklärten Ausführungsform die schmalen Stücke 66 gebogen werden, nachdem das zylindrische Element 64 gebildet wurde, ist die Erfindung nicht auf eine solche Vorgehensweise begrenzt. Wie in 5 gezeigt, ist es akzeptabel, dass das erste Jochelement 24 durch sukzessives Ausführen eines Schritts des Bereitstellens eines plattenartigen Elements 60 mit schmalen Stücken 66, eines Schritts des Biegens der schmalen Stücke 66 und eines Schritts des Krümmens der Platte 60 mit den gebogenen schmalen Stücken 66 zu erhalten.
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Insbesondere wird die Platte 60, die aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise einem Siliziumstahlblech (insbesondere einem nicht-orientierten Siliziumstahlblech) vorbereitet, an dessen Oberfläche ein Oxidfilm ausgebildet wurde. Wie in Teil (A) von 5 gezeigt, wird die Platte 60 mit den schmalen Stücken 66 durch Formen der Platte 60 mit Ausschnitten 62, die parallel sind und sich von dem Endabschnitt 60a der Platte 60 erstrecken, bereitgestellt.
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Danach werden die schmalen Stücke 66, wie in Teil (B1-a) von 5 gezeigt, von dem Basisende der Ausschnitte 62 zu rechten Winkeln gebogen. Anschließend, wie in Teil (B2) von 5 gezeigt, werden die schmalen Stücke 66 von einer Zwischenposition der Ausschnitte 62 derart zu rechten Winkeln gebogen, dass Spitzenendbereiche der schmalen Stücke 66 parallel zu einem Bereich, wo die Ausschnitte 62 nicht ausgebildet sind, verlaufen.
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Alternativ, wie in Teil (B1-b) von 5 gezeigt, werden die schmalen Stücke 66 von einer Zwischenposition der Ausschnittsbereiche 62 zu rechten Winkeln gebogen und anschließend, wie in Teil (B2) von 5 gezeigt, werden die schmalen Stücke 66 von dem Basisende der Ausschnitte 62 derart zu rechten Winkeln gebogen, dass Spitzenendbereiche der schmalen Stücke 66 parallel zu einem Bereich verlaufen, wo die Ausschnitte 62 nicht gebildet sind.
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Als Folge sind die ersten radial vorstehenden Abschnitte 24c und die ersten axial vorstehenden Abschnitte 24d gebildet, egal, ob der Prozess von Teil (B1-a) von 5 oder der Prozess von Teil (B1-b) von 5 verwendet wird. Die ersten radial vorstehenden Abschnitte 24c erstrecken sich in einer radialen Richtung des zylindrischen Elements 64 von den Basisenden der Ausschnittsabschnitte 62 nach außen hin. Die ersten axial vorstehenden Abschnitte 24d erstrecken sich von den ersten radial vorstehenden Abschnitten 24c von dem ersten Ende des ersten zylindrischen Elements 64 in Richtung des zweiten Endes.
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Schließlich wird die Platte 60, bei der die ersten radial vorstehenden Abschnitte 24c und die ersten axial vorstehenden Abschnitte 24d durch Biegen gebildet wurden, in eine Richtung senkrecht zu dem Endabschnitt 60a gekrümmt, um ein erstes Jochelement 24 bereitzustellen, wie das in Teil (C) von 5 gezeigt wird.
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Obwohl bei der zuvor erklärten Ausführungsform das Statorjoch in einer Umfangsrichtung durch die ersten Kerben und die zweiten Kerben positioniert ist, ist das Verfahren des Positionierens des Statorjochs nicht auf dieses Verfahren begrenzt. Zum Beispiel ist es akzeptabel, anstelle der Verwendung von Kerben Vorsprünge bereitzustellen, die zumindest beide Umfangsrichtungsseiten eines der Polabschnitte oder eine Umfangsrichtungsseite eines Pols und die andere Umfangsrichtungsseite des anderen Pols berühren.
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Obwohl in der zuvor erklärten Ausführungsform die Statorjoche 18a und 18b im Wesentlichen die Gleichen sind, ist die Erfindung nicht auf eine solche Konfiguration begrenzt. Zum Beispiel ist es akzeptabel, dass die Abmessung des zylindrischen Abschnitts in der durch den Pfeil B angedeuteten axialen Richtung unterschiedlich zwischen dem Statorjoch 18a und 18b ist. Mit anderen Worten ist es auch akzeptabel, dass der Verbindungsbereich der Statorjoche 18a und 18b von der Mitte innerhalb des Durchgangsjochs 16d des Spulenkörpers 16 versetzt ist.
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Obwohl bei der zuvor erklärten Ausführungsform jedes der Statorjoche 18a und 18b drei Jochelemente umfasst, kann die Anzahl der Jochelemente, die das Statorjoch ausmachen, eine beliebige Anzahl aufweisen. Zum Beispiel ist es akzeptabel, dass das Statorjoch ein Jochelement umfasst, und es ist akzeptabel, dass das Statorjoch vier Jochelemente umfasst.
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Obwohl bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Axialrichtungsdimensionen der axial vorstehenden Abschnitte 24d, 25d und 26d der Jochelemente 24, 25 und 26 bei dem Statorjoch 18a von den anderen unterschiedlich sind, ist die Erfindung nicht auf eine solche Konfiguration begrenzt. Es ist akzeptabel, dass jedes der Jochelemente derart vorgesehen ist, dass die Axialrichtungsdimensionen der axial vorstehenden Abschnitte aller Jochelemente des Stators die Gleichen sind.
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Obwohl bei der zuvor erklärten Ausführungsform die zylindrischen Abschnitte eine dreischichtige Struktur haben, kann die Struktur des zylindrischen Abschnitts in jeder passenden Art und Weise gesetzt werden. Es ist akzeptabel, dass der zylindrische Abschnitt zwischen der Außenumfangsfläche der Nabenwelle und der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs des Spulenkörpers angeordnet wird und dass der zylindrische Abschnitt mit einem ersten Polabschnitt, der als integrale Bereiche des zylindrischen Abschnitts und des mindestens einen zweiten Polabschnitts ausgebildet ist, der von dem zylindrischen Abschnitt getrennt ist und mit dem Polabschnitt derart überlappt, dass dieser mit dem zylindrischen Abschnitt magnetisch verbunden ist, versehen ist.
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Obwohl bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform eine Aussparung 24e, 25e oder 26e bei jedem des ersten Rohrabschnitts 24a, zweiten Rohrabschnitts 25a und des dritten zylindrischen Abschnitts 26a vorgesehen ist, ist die Erfindung nicht auf eine solche Konfiguration begrenzt. Es ist akzeptabel, dass eine Aussparung in wenigstens einem der zylindrischen Abschnitte nicht vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist es akzeptabel, dass wenigstens eines der Jochelemente derart ausgebildet ist, dass ein Kontakt an der Naht auftritt, wenn der zylindrische Abschnitt gebildet wird. In einem solchen Fall ist es akzeptabel, dass die Naht mit einem Adhäsiv oder durch Schweißen angeschlossen ist.
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Daher ist es für den Fachmann, wenngleich nur ausgewählte Ausführungsformen zur Darstellung der Erfindung ausgewählt wurden, von dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Mit anderen Worten, die vorangegangenen Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind lediglich zur Darstellung und nicht zum Zwecke einer Begrenzung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist, bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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