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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Drehmaschine und einen Elektromotor, der einen derartigen Stator umfasst.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Ein Stator, der in einer elektrischen Drehmaschine, wie einem elektrischen Drehmotor verwendet wird, umfasst Spulen, die um Schlitze eines Statorkerns gewunden sind. Die Spulen umfassen Spulenendabschnitte, die nach außen hin von Endoberflächen des Statorkerns überstehen. Damit eine Isolationsdistanz sichergestellt wird, werden die Spulenendabschnitte in einem Zustand fixiert, in dem die Spulenendabschnitte derart plastisch verformt werden, dass die Spulenendabschnitte nicht nach innen hin in einer radialen Richtung verformt werden.
JP-A-5-304748 offenbart eine Vorrichtung, die Spulenendabschnitte nach außen hin in einer radialen Richtung verformt.
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Es besteht ein Bedarf an einem Stator, der auf eine einfache Art und Weise verhindern kann, dass Spulenendabschnitte des Stators nach innen hin in einer radialen Richtung verformt werden.
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Kurzfassung der Erfindung
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Stator einer elektrischen Drehmaschine vorgesehen, der umfasst: einen Statorkern, der mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, die sich in einer Achsrichtung erstreckt und voneinander in einer Umfangsrichtung beabstandet ist, und Spulen, die durch die Schlitze herumgewunden sind, wobei die Spulen Spulenendabschnitte umfassen, die nach außen hin in der Achsrichtung von einer Endoberfläche des Statorkerns überstehen, und wobei der Stator ein Beschränkungselement umfasst, das auf einer Innenseite der Spulenendabschnitte in einer radialen Richtung befindlich ist, wobei das Beschränkungselement eingerichtet ist, um zu verhindern, dass die Spulenendabschnitte nach innen hin in der radialen Richtung verformt werden.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Anmeldung, in dem Stator gemäß der ersten Ausgestaltung, weist das Beschränkungselement eine zylindrische Form mit einem Durchmesser auf, der bei einem Ende größer ist als ein Durchmesser bei einem anderen Ende.
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Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Anmeldung, in dem Stator gemäß der ersten oder zweiten Ausgestaltung, umfasst das Beschränkungselement einen Flansch, der bei einem Ende des Beschränkungselements befindlich ist, wobei sich der Flansch nach außen hin in der radialen Richtung erstreckt, um ein Ende der Spulenendabschnitte abzudecken.
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Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung, in dem Stator gemäß zumindest einer der ersten bis dritten Ausgestaltung, umfasst der Statorkern eine Anfügeeinrichtung, an die ein Anbindungselement angefügt ist, wobei das Anbindungselement eingerichtet ist, um das Beschränkungselement und die Spulenendabschnitte aneinander in der Achsrichtung zu binden.
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Gemäß einer fünften Ausgestaltung, in dem Stator gemäß zumindest einer der ersten bis vierten Ausgestaltung, sind die Spulenendabschnitte und das Beschränkungselemente mit einem Gussharz abgedeckt.
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Gemäß einer sechsten Ausgestaltung ist ein Elektromotor vorgesehen, der den Stator gemäß zumindest einer der ersten bis fünften Ausgestaltung und einen Rotor umfasst, der mit dem Stator zusammenarbeitet.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Lichte der ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung deutlicher werden, die durch die Zeichnungen gezeigt sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Stator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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2 eine perspektivische Ansicht, die den Stator zeigt, an den ein Beschränkungselement angefügt wurde;
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3 eine perspektivische Ansicht, die den Stator zeigt, an den ein Anbindungselement angefügt wurde;
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4A eine perspektivische Ansicht, die das Beschränkungselement zeigt;
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4B eine Schnittansicht entlang der Linie 4B-4B in 4A;
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5 eine perspektivische Ansicht, die einen Stator gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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6 eine vergrößerte Teilansicht, die eine Anfügeeinrichtung für ein Anbindungselement zeigt;
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7A eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Beschränkungselement zeigt;
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7B eine Schnittansicht entlang der Linie 7B-7B in 7A;
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8A eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Beschränkungselement zeigt;
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8B eine Höhenansicht des Beschränkungselements gemäß 8A;
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9A eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Beschränkungselement zeigt;
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9B eine Draufsicht, die das Beschränkungselement gemäß 9A zeigt;
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10A eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Beschränkungselement zeigt;
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10B eine Schnittansicht entlang der Linie 10B-10B in 10A; und
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11 eine Draufsicht, die einen beispielhaften Statorkern zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Gezeigte bildende Elemente können in der Größe in Relation zueinander zum besseren Verständnis der Erfindung modifiziert werden.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 wird ein Stator 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. 1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht, die den Stator 10 zeigt. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Stator 10 zeigt, an den ein Beschränkungselement 30 angefügt wurde. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Stator 10 zeigt, an den ein Anbindungselement 40 angefügt wurde.
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Der Stator 10 wird zusammen mit einem Rotor, der nicht gezeigt ist, in einer elektrischen Drehmaschine verwendet, wie einem elektrischen Drehmotor. Der Stator 10 umfasst einen Statorkern 12, der aus einem Stapel von Stahlplatten ausgebildet ist, und Spulen, die um Schlitze herum gewunden sind, die in dem Statorkern 12 ausgebildet sind. Ein elektrischer Strom, wie ein dreiphasiger Wechselstrom, wird diesen Spulen zugeführt, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen. Aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Drehfeld, das auf der Statorseite erzeugt wird, und dem Rotor wird Drehantriebsleistung erzeugt, um den Rotor zu drehen.
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Obwohl der Statorkern 12 des Stators 10 nicht auf irgendeine besondere Form eingeschränkt ist, wird ein beispielhafter Statorkern 12 unter Bezugnahme auf 11 beschrieben werden. 11 zeigt eine Draufsicht, die ein Beispiel des Statorkerns 12 zeigt. Der Statorkern 12 umfasst eine Vielzahl von Zähnen 14, die nach innen hin in einer radialen Richtung überstehen und die voneinander in einer Umfangsrichtung beabstandet sind. Ein Schlitz 16, der sich in einer Achsrichtung erstreckt (d. h. eine Richtung, die lotrecht auf einer Zeichnungsebene steht) ist zwischen angrenzenden Zähnen 14 definiert. Elektrische Drähte der Spulen des Stators 10 sind entlang von Seitenoberflächen der Zähne 14 durch Schlitze 16 gewunden.
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Die Spule ist gemäß einem bekannten Verfahren ausgebildet, zum Beispiel eine konzentrierte Windung oder eine verteilte Windung. Unter Bezugnahme auf 1 umfassen die Spulen Spulenendabschnitte 20, die nach außen hin von einer Endoberfläche 12a des Statorkerns 12 in der Achsrichtung O überstehen. In 1 sind die Spulenendabschnitte 20 einfach als ein zylindrisches Element gezeigt.
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Das Beschränkungselement 30 ist aus einem Material ausgebildet, das nicht leicht verformt wird, zum Beispiel Kunststoff oder dergleichen. Das Beschränkungselement 30 weist im Allgemeinen eine zylindrische Form auf. Wie klarer unter Bezugnahme auf 4A und 4B ersichtlich, ist das Beschränkungselement 30 derart ausgebildet, dass ein Durchmesser eines ersten Endes 30a, das von dem Statorkern 12 entfernt ist, größer als ein Durchmesser eines zweiten Endes 30b auf der gegenüberliegenden Seite ist. Eine Seitenoberfläche 32 des Beschränkungselements 30 weist im Allgemeinen eine kreisförmige Bogenform im Querschnitt auf. Demgemäß erhöht sich ein Durchmesser der Seitenoberfläche 32 kontinuierlich von dem zweiten Ende 30b hin zu dem ersten Ende 30a.
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Das Beschränkungselement 30 ist an den Stator 10 angefügt durch sein Drücken in einen Raum auf der Innenseite der Spulenendabschnitte 20 in der radialen Richtung entlang der Achsrichtung O. Im Ergebnis, wenn das Beschränkungselement 30 an den Stator 10 angefügt wird, wie in 2 gezeigt, werden die Spulenendabschnitte 20 derart verformt, dass ein Durchmesser der Spulenendabschnitte 20 graduierlich hin zu Enden der Spulenendabschnitte 20 sich erhöht, die von der Endoberfläche 12a des Statorkerns 12 entfernt sind. Die Seitenoberfläche 32 des Beschränkungselements 30 weist eine vorbestimmte Form entsprechend einer gewünschten Form der Spulenendabschnitte 20 auf. Deshalb, wenn das Beschränkungselement 30 an den Stator 10 angefügt wird, werden die Spulenendabschnitte 20 entlang der Seitenoberfläche 32 des Beschränkungselements 30 verformt, um die gewünschte Form aufzuweisen.
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Auf diese Art und Weise werden die Spulenendabschnitte
20 gemäß der Form der Seitenoberfläche
32 des Beschränkungselements
30 verformt, um in eine gewünschte Form geformt zu werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht ein Bedarf an einer besonders ausgelegten Vorrichtung, wie sie in der bekannten Technik gefordert ist, die in
JP-A-5-304748 offenbart ist. Im Ergebnis sind kein Raum und keine Ausstattung erforderlich, um eine derartige Vorrichtung zu installieren und zu betreiben, wodurch die Kosten verringert werden. Zudem können Betriebsschritte beseitigt werden, die aus der Behandlung der Vorrichtung herrühren und deshalb kann die Arbeitseffizienz verbessert werden. Des Weiteren, verglichen mit dem Fall, in dem eine Schablone verwendet wird, um Spulenendabschnitte auszuformen, besteht ein geringeres Risiko des Beschädigens der elektrischen Drähte der Spulen. Demgemäß kann ein zuverlässigerer Stator vorgesehen werden.
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In einem Zustand, in dem das Beschränkungselement 30 in Position angeordnet ist, sind das Beschränkungselement 30 und die Spulenendabschnitte 20 zusammen durch das Anbindungselement 40 fixiert, wie in 3 gezeigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anbindungselement 40 aus einem lateralen Strang 42 und vertikalen Strängen 44 ausgebildet. Der laterale Strang 42 ist um einen gesamten Umfang der Spulenendabschnitte 20 gewunden, um die Spulenendabschnitte 20 und das Beschränkungselement 30 aneinander in der radialen Richtung anzubinden. Demgegenüber sind die vertikalen Stränge 44 in der Achsrichtung O vorgesehen und um eine Innenoberfläche 34 des Beschränkungselements 30 und der Spulenendabschnitte 20 gewunden. Die vertikalen Stränge weisen Funktionen zum Anbinden der Spulenendabschnitte 20 und des Beschränkungselements 30 aneinander in der Achsrichtung O auf. Des Weiteren sind der laterale Strang 42 und die vertikalen Stränge 44 miteinander verbunden, um die Spulenendabschnitte 20 und das Beschränkungselement 30 in Position in der Achsrichtung sowie in der radialen Richtung zu halten.
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Das Anbindungselement, das in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, ist nicht auf den spezifischen Aufbau beschränkt, der in der Zeichnung gezeigt ist. Zum Beispiel, obwohl die gezeigten vertikalen Stränge 44 im Allgemeinen entlang der Achsrichtung O vorgesehen sind, können die vertikalen Stränge 44 ebenso herumgewunden werden, um hinsichtlich der Achsrichtung O geneigt zu sein, d. h. um auf eine schraubenförmige Art und Weise hinsichtlich der Spulenendabschnitte 20 herumgewunden zu werden. Alternativ kann ein Anbindungsband, wie ein Gliederband, ebenso als ein vertikaler Strang verwendet werden. Die Anzahl der Anbindungselemente ist nicht auf irgendeinen besonderen Aufbau beschränkt, und kann nach Bedarf bestimmt werden. Auf eine ähnliche Art und Weise kann ein Anbindungselement in jedweder anderen bekannten Form für das Anbindungselement verwendet werden.
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In einem Ausführungsbeispiel können die Spulenendabschnitte 20 und das Beschränkungselement 30 durch ein Gussharz abgedeckt werden. Das Gussharz spannt die Spulenendabschnitte 20 und das Beschränkungselement 30 aneinander, und somit kann ein Versatz der Spulenendabschnitte 20 und des Beschränkungselements 30 verhindert werden. Das Gussharz wird mittels einer Gussform oder einer anderen Schablone über einem Bereich ausgebildet, der erforderlich ist, um die Spulenendabschnitte 20 und das Beschränkungselement 30 aneinander zu befestigen. Das Gussharz kann mit oder ohne dem Anbindungselement vorgesehen werden.
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Wie vorstehend beschrieben, gemäß dem Ausführungsbeispiel, durch Vorsehen des Beschränkungselements auf der Innenseite der Spulenendabschnitte in der radialen Richtung, kann verhindert werden, dass sich die Spulenendabschnitte nach innen hin in der radialen Richtung verformen. Dies stellt sicher, dass ein Isolationsabstand auf der Innenseite der Spulenendabschnitte hergestellt wird, und somit kann ein zuverlässiger Stator bereitgestellt werden. Da die Spulenendabschnitte der Verformung gemäß der Form des Beschränkungselements unterworfen werden, können die Spulenendabschnitte leicht in eine gewünschte Form ohne eine besondere Vorrichtung und einen Fachmann geformt werden. Des Weiteren besteht kein Risiko des übermäßigen Verformens der Spulenendabschnitte, und somit kann ein Schaden an den Spulenendabschnitten verhindert werden. Anhand dieses vereinfachten Prozesses zum Formen der Spulenendabschnitte kann die Arbeitseffizienz verbessert und können die Kosten verringert werden.
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Als nächstes werden andere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden. Es sei darauf hingewiesen, dass Sachverhalte, die vorstehend bereits beschrieben wurden, aus der nachstehenden Beschreibung ausgelassen werden können. Dieselben oder entsprechende bildende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Stator 10' gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem Stator 10' gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau eines Anbindungselements 50 zum Anbinden der Spulenendabschnitte 20 und des Beschränkungselements 30 aneinander von jenem des Anbindungselements 40 in dem vorstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel verschieden. Das Anbindungselement 50 ist im Allgemeinen ein kreisförmiger Ringstrang. Das Anbindungselement 50 wird zum Beispiel durch eine Anfügungseinrichtung 60, die auf der Endoberfläche 12a des Statorkerns 12 ausgebildet ist, in einem Zustand fixiert, in dem das Anbindungselement 50 um die Spulenendabschnitte 20 und das Beschränkungselement 30 herumgewunden ist.
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6 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die die Anfügeeinrichtung 60 für das Anbindungselement 50 zeigt. Ein erster Bogenabschnitt 50a, der sich über einen Bogenteil des Anbindungselements 50 erstreckt, und ein zweiter Bogenabschnitt 50b, der diametral gegenüberliegend zu dem ersten Bogenabschnitt 50a positioniert ist, werden durch die Anfügeeinrichtung 60 aufgehängt und gehalten. Auf diese Art und Weise ist das Anbindungselement 50 an die Spulenendabschnitte 20 und das Beschränkungselement 30 angefügt, die aneinander befestigt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Anfügeeinrichtung 60 in Form eines Hakens vor, der hin zu der Außenseite der Endoberfläche 12a des Statorkerns 12 übersteht. Die Anfügeeinrichtung 60 wird zum Beispiel ausgebildet durch Versehen einer Stahlplatte, die für die Endoberfläche 12a des Statorkerns 12 verwendet wird, mit einem U-förmigen Schlitz, und durch Biegen des U-förmig geschnittenen Schlitzes in eine L-Form von der Endoberfläche 12a. Alternativ kann die Anfügeeinrichtung 60 aus einem separaten Element bezüglich des Statorkerns 12 hergestellt werden. Natürlich ist die Anfügeeinrichtung, die die Anfügung des Anbindungselements erleichtert, auf keine Weise durch die gezeigte Form und Anordnung eingeschränkt, ebenso wenig durch die Anzahl, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
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Unter Bezugnahme auf 7A bis 10B werden andere beispielhafte Beschränkungselemente beschrieben werden. Ein Beschränkungselement 70, das in 7A und 7B gezeigt ist, ist eine Variante des Beschränkungselements 30 gemäß 4A und 4B. Ähnlich wie das vorstehend beschriebene Beschränkungselement 30, ist das Beschränkungselement 70 derart aufgebaut, dass ein Durchmesser bei einem ersten Ende 70a größer als ein Durchmesser bei einem zweiten Ende 70b ist. Das Beschränkungselement 70 umfasst jedoch eine vertikale Seitenfläche 72 und eine geneigte Seitenfläche 74. Die vertikale Seitenfläche 72 erstreckt sich in der vertikalen Richtung, um einen konstanten Durchmesser nahe dem zweiten Ende 70b aufzuweisen. Die geneigte Seitenfläche 74 ist derart geneigt, dass ein Durchmesser der geneigten Seitenfläche 74 sich kontinuierlich von einem Ende der vertikalen Seitenfläche 72 hin zu dem ersten Ende 70a erhöht.
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Das Beschränkungselement 80, das in 8A und 8B gezeigt ist, ist ebenso derart aufgebaut, dass ein Durchmesser eines ersten Endes 80a größer als ein Durchmesser bei einem zweiten Ende 80b ist, ähnlich den anderen Beschränkungselementen. Das Beschränkungselement 80 weist jedoch eine gestufte Seitenfläche 82 auf, die einen Durchmesser aufweist, der sich stufenweise von dem zweiten Ende 80b hin zu dem ersten Ende 80a erhöht.
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Das Beschränkungselement 90, das in 9A und 9B gezeigt ist, ist ebenso derart aufgebaut, dass ein Durchmesser bei einem ersten Ende 90a größer als ein Durchmesser bei einem zweiten Ende 90b ist, ähnlich wie bei den anderen Beschränkungselementen. Das Beschränkungselement 90 umfasst jedoch einen peripheren Wandabschnitt 92, der eine Form eines gleichmäßigen Vielecks aufweist, zum Beispiel eines regelmäßigen Zehnecks in der Draufsicht (vgl. 9B). Der periphere Wandabschnitt 92 umfasst eine Seitenfläche 92a, die über einen Bereich zwischen dem ersten Ende 90a und dem zweiten Ende 90b geneigt ist.
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Ein Beschränkungselement 100, das in 10A und 10B gezeigt ist, umfasst eine im Wesentlichen zylindrische Seitenwand 102 und einen Flansch 104, der sich radial auswärts bei einem Ende 100a des Beschränkungselements 100 erstreckt. Der Flansch 104 steht von der Seitenwand 102 über eine Länge über, die hinreichend ist, um zumindest einen Teil eines Endes der Spulenendabschnitte des Stators abzudecken. Demgemäß, in einem Zustand, in dem das Beschränkungselement 100 an die Innenseite der Spulenendabschnitte in einer radialen Richtung angefügt wird, ist zumindest ein Teil der Spulenendabschnitte durch das Beschränkungselement 100 in der Draufsicht abgedeckt. Auf diese Art und Weise dient das Beschränkungselement 100, das mit dem Flansch 104 versehen ist, der sich nach außen hin in der radialen Richtung erstreckt, zu einem Beschränken einer Position der Spulenendabschnitte in einer Höhenrichtung (d. h. der Achsrichtung). Dies stellt sicher, dass ein Isolationsabstand bei dem Ende der Spulenendabschnitte herstellt wird. Da der Flansch 104 des Beschränkungselements 100 derart aufgebaut ist, um zumindest das Ende der Spulenendabschnitte abzudecken, dient der Flansch 104 zu einem Schutz der Spulenendabschnitte. Ein derartiger Flansch kann ebenso nach Bedarf bei irgendeinem der Beschränkungselemente 30, 70, 80 und 90 gemäß den vorstehend beschriebenen anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen werden. Dies ermöglicht, dass der vorstehend beschriebene Vorteil auf ähnliche Art und Weise erreicht wird.
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Anhand irgendeines der Beschränkungselemente 70, 80, 90 und 100, die die verschiedenen Aufbauten aufweisen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4A, 4B und 7A bis 10B beschrieben, können die Spulenendabschnitte in eine gewünschte Form geformt werden, und kann eine inwärtige Verformung der Spulenendabschnitte in einer radialen Richtung verhindert werden. Diese verschiedenen Beschränkungselemente sind mittels Beispielen beschrieben, und es sei darauf hingewiesen, dass ein Beschränkungselement, das bei der Erfindung angewendet werden kann, auf keines der insbesondere gezeigten Beschränkungselemente zu beschränken ist.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung der vorliegenden Anmeldung, im Gegensatz zu der bekannten Technik, die in
JP-A-5-304748 offenbart ist, die eine besonders ausgelegte Vorrichtung erfordert, können die Spulenendabschnitte in eine gewünschte Form mit Hilfe des Beschränkungselements geformt werden. Des Weiteren, selbst wenn eine Kraft auf die Spulenendabschnitte nach innen hin in der radialen Richtung wirkt, kann eine Verformung der Spulenendabschnitte durch das Beschränkungselement verhindert werden, und kann somit ein Isolationsabstand auf der Innenseite der Spulenendabschnitte beibehalten werden.
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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre beispielhaften Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorstehenden und verschiedene andere Änderungen, Auslassungen und Hinzufügungen an der Erfindung und bei der Erfindung durchgeführt werden können, ohne von dem Wesen und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5-304748 A [0002, 0035, 0048]
