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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 eines Elektromotors.
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2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Zum Befestigen einer um einen Statorkern gewundenen Wicklung und zum Verstärken der Wärmeableitung von der Wicklung wird der Stator eines Elektromotors im Allgemeinen in seinem innerem Umfang mit einem Harzformabschnitt versehen. Außerdem kann auf dem äußeren Umfang des Stators ebenfalls ein Harzformabschnitt aufgebracht werden, um die Wasserdichtigkeit zu erhöhen oder Lackieren der Außenfläche des Motors überflüssig zu machen. Der vorzugsweise in dem äußeren Umfangsabschnitt des Stators hergestellte Harzformabschnitt ist bevorzugt so dünn wie möglich, damit die Größe des Motors klein gehalten und Wärme effizient von dem Statorkern nach außen geleitet werden kann. Wird jedoch ein dünner Harzformabschnitt mithilfe des Spritzgießverfahrens hergestellt, gibt es notwendigerweise nur einen schmalen Durchlass für das Harz und es ist eventuell unmöglich, eine genügend hohe Fließfähigkeit des Harzes zu erreichen. Infolgedessen kann es bestimmte Stellen geben, die nicht mit Harz gefüllt werden.
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JP-A-2012-115050 ,
JP-B-3552266 und
JP-B-5124219 offenbaren eine Bauweise, bei der ein Harzformabschnitt um den Umfang des Stators hergestellt wird.
JP-A-2012-115050 offenbart einen Stator eines Elektromotors, der einen mit dem Statorkern einstückig geformten Rahmen, eine Wicklung und ein Paar Isolatoren zum Isolieren des Statorkerns und der Wicklung mithilfe von Harz umfasst. Zum Einfüllen von Harz in den Spalt zwischen den beiden Isolatoren hat man als Durchlass für das Harz ein Durchgangsloch gebildet, das von einem äußeren Umfangsabschnitt zu einem inneren Umfangsabschnitt des Statorkerns verläuft.
JP-B-3552266 offenbart eine Bauweise, bei der ein Harzrahmen derart hergestellt wird, dass er mit einem Statorkern und einer um den Statorkern gewundenen Wicklung einstückig gebildet wird.
JP-A-2012-115050 offenbart zudem einen Bauweise, bei der ein Harzformabschnitt derart geformt wird, dass er einen Umfang eines Ankers von einem Elektromotor bedeckt.
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Es besteht ein Bedarf an einem Stator eines Elektromotors, bei dem ein äußerer Umfangsabschnitt des Stators mit Harz gefüllt werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Unter einem ersten Aspekt der Erfindung wird bereitgestellt: ein Stator eines Elektromotors, umfassend einen Harzformabschnitt, der mithilfe des Spritzgießverfahrens in einem inneren Umfangsabschnitt und einem äußeren Umfangsabschnitt geformt wird, wobei der Stator ein an seinem axialen Endabschnitt bereitgestelltes Abtrennelement umfasst, das dafür ausgelegt ist, den inneren Umfangsabschnitt und den äußeren Umfangsabschnitt voneinander abzutrennen, wobei das Abtrennelement dafür sorgt, dass vom axialen Endabschnitt her eingespritztes Harz in einem gegabelten Durchlass in den inneren Umfangsabschnitt und den äußeren Umfangsabschnitt fließt.
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Unter einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Stator gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei das Abtrennelement einen Harzdurchlass umfasst, der Harz vom axialen Endabschnitt des Stators zum äußeren Umfangsabschnitt fließen lässt.
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Unter einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Stator gemäß dem zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei der Harzdurchlass von einem Durchgangsloch gebildet wird, das sich von einer axialen Stirnseite des Abtrennelements zum äußeren Umfangsabschnitt des Stators erstreckt.
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Unter einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Stator gemäß dem zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei der Harzdurchlass von einer Nut gebildet wird, die sich von einer axialen Stirnfläche des Abtrennelements zum äußeren Umfangsabschnitt des Stators erstreckt.
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Unter einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Stator gemäß einem aus dem ersten bis vierten Aspekt bereitgestellt, wobei zudem eine Nut an einer axialen Stirnfläche des Stators mithilfe des Spritzgießverfahrens zum Herstellen des Harzformabschnitts gebildet wird.
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher angesichts der eingehenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen davon, die durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigt:
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1 eine schematische Querschnittsansicht von einer Bauweise eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 eine Seitenansicht von einem Stator des in 1 dargestellten Elektromotors;
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3A ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in dem Stator des in 1 dargestellten Elektromotors;
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3B ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in dem Stator des in 1 dargestellten Elektromotors;
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3C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 3C der 3B;
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4A ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in einem Stator eines Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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4B ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in dem Stator des Elektromotors gemäß der zweiten Ausführungsform;
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4C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 4C der 4B;
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5A eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator der zweiten Ausführungsform vor der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens;
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5B eine Seitenansicht von dem Stator der 5A;
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5C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 5C der 5A;
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6A eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator der zweiten Ausführungsform nach der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens;
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6B eine Seitenansicht von dem Stator von 6A;
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6C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 6C der 6A;
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7A eine schematische Querschnittsansicht von einem Stator gemäß einer Variante der zweiten Ausführungsform vor der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens;
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7B eine Seitenansicht von dem Stator der 7A;
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7C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 7C der 7A;
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8A eine schematische Querschnittsansicht von einem Stator gemäß der Variante der zweiten Ausführungsform nach der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens;
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8B eine Seitenansicht von dem Stator der 8A;
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8C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 8C der 8A.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Gegebenenfalls sind Bestandteile der veranschaulichten Ausführungsformen in modifizierten Größenverhältnissen zueinander dargestellt, um die vorliegenden Erfindung besser verständlich zu machen. Dieselben Bestandteile sind mit derselben Bezugszahl bezeichnet.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht von der Bauweise eines Elektromotors 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Seitenansicht von einem Stator 10 des Elektromotors 100. Der Elektromotor 100 umfasst einen Stator 10, einen Rotor 50, der von einem vorderen Lager 52 und einem hinteren Lager 54 an den gegenüberliegenden Enden des Stators 10 gehalten wird, so dass er um eine Achse O drehbar ist, und einen Detektor zum Ermitteln einer Lage und einer Geschwindigkeit des Rotors 50. Der Elektromotor 100 umfasst außerdem eine Signalverbindung 62 zum Übertragen ermittelter Signale von dem Detektor 60 an eine externe Steuervorrichtung.
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Der Stator 10 umfasst einen Statorkern 12 aus laminierten Stahlplatten aus einem magnetischen Werkstoff, wie Siliziumstahl, der in einer Richtung der Achse O angeordnet ist. Der Statorkern 12 umfasst eine im Großen und Ganzen zylindrische Kernrückseite sowie eine Anzahl Zähne, die von der Kernrückseite zum Rotor 50 hin vorspringen, d. h. radial einwärts, und die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Eine Wicklung 16 ist um die Zähne durch einen Isolator 14 gewunden. In 1 ist nur ein Ende des Isolators 14 auf der Innenseite in der radialen Richtung zu sehen, um den keine Wicklung gewunden ist. Die Wicklung 16 ist mit gestrichelten Linien dargestellt. Ein elektrischer Wechselstrom wird an die Wicklung 16 über eine Spannungsquellenverbindung 18 angelegt, so dass ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird.
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Ein Elektromotor, auf den die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt. Zum Beispiel kann der Elektromotor 100 derart gebaut sein, dass ein Drehmoment im Zusammenspiel mit dem durch die Wicklung 16 erzeugten rotierenden Magnetfeld erzeugt wird, wobei Permanentmagnete (nicht dargestellt) auf dem äußeren Umfang des Rotors 50 angeordnet sind. Ersatzweise kann der Elektromotor 100 derart gebaut sein, dass ein Drehmoment erzeugt wird durch einen induzierten elektrischen Strom, der in dem Rotor 50 erzeugt wird. Ebenso ist der Statorkern 12 nicht auf den vorstehend beschriebenen laminierten Kern beschränkt, sondern kann auch ein einstückig geformter Kern sein.
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Das vordere Lager 52 des Stators 10 wird durch einen Flansch 56 gehalten, der in einem Endabschnitt des Stators 10 angeordnet ist. Der Flansch 56 ist am Statorkern 12 über ein bekanntes Mittel angebracht, beispielsweise Verschraubung. Der Stator 10 ist mit einer Nut 26 zum Aufnehmen einer Packung 24 an einer dem Flansch 56 gegenüberliegenden Stirnfläche gestaltet.
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Der Flansch 56 umfasst: einen Lagerhalteabschnitt 56a, der radial außerhalb des vorderen Lagers 52 verläuft, so dass er das vordere Lager 52 hält, einen Hauptkörperabschnitt 56b, der im Großen und Ganzen radial auswärts von einem Endabschnitt des Lagerhalteabschnitts 56a verläuft, und einen Einpassungsabschnitt 56c mit einer komplementären Form zu einem Gehäuse 20 des Stators 10, das nachstehend noch weiter beschrieben wird, so dass er in das Gehäuse 20 eingepasst werden kann. Zudem befindet sich eine Öldichtung 58 zwischen dem Flansch 56 und dem Rotor 50. Das hintere Lager 54 befindet sich auf der dem vorderen Lager 52 gegenüber gegenüberliegenden Seite des Stators 10 und wird auf seiner in radialer Richtung weiter außen gelegenen Seite von einem im Großen und Ganzen ringförmigen Lagerhalter 59 gehalten.
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In 1 ist ein aus eingefülltem Harz hergestellter Harzformabschnitt 22 als schraffierter Abschnitt um den Statorkern 12 dargestellt. Der Harzformabschnitt 22 umfasst einen äußeren Formabschnitt 22a, der einen äußeren Umfang des Stators 10 bedeckt (insbesondere die Kernrückseite), und einen inneren Formabschnitt 22b, in dem die Wicklung 16 imprägniert ist. Wie vorstehend beschrieben, wird in dieser Beschreibung der in radialer Richtung außen auf der Kernrückseite des Stators 10 hergestellte Abschnitt als äußerer Harzformabschnitt 22a bezeichnet und der in radialer Richtung auf der Innenseite der Kernrückseite hergestellte Abschnitt als innerer Harzformabschnitt 22b.
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Am vorderen Endabschnitt des Stators 10, an dem sich der Flansch 56 befindet, werden der äußere Harzformabschnitt 22a und der innere Harzformabschnitt 22b in radialer Richtung durch das im Großen und Ganzen zylindrische Gehäuse 20 voneinander getrennt. Das Gehäuse 20 kann derart geformt sein, dass es einen Endabschnitt (Spulenende) der Wicklung 16 abdeckt. Das Gehäuse 20 kann aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, wie Harz oder Metall. Das Gehäuse 20 kann vorzugsweise aus einem Werkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellt werden, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung. In diesem Fall wird das Gehäuse 20 zwischen den Stator 10 und den Flansch 56 eingebracht und daher sind die entsprechenden Elemente elektrisch miteinander verbunden. Infolgedessen wird die Erdungswirkung für den Stator 10 verbessert. Insbesondere wenn das Gehäuse 20 und der Flansch 56 zueinander komplementär geformt sind, kommen das Gehäuse 20 und der Flansch 56 in einen ebenen Kontakt zueinander. Dadurch lässt sich die Erdungswirkung erheblich verbessern.
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Die 3A und 3B zeigen ein Verfahren zum Herstellen des Harzformabschnitts 22 in einem Stator 10 des Elektromotors 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3A zeigt einen Zustand, bevor das Harz RS aus einer Spritzgießvorrichtung 90 in eine Form 80 eingespritzt wird. 3B zeigt einen Zustand, nachdem die Form 80 mit dem Harz RS gefüllt ist. 3C zeigt eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 3C der 3B.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der innere Raum nahe einem Spritzgießeinlass der Form 80 durch das Gehäuse 20 in der radialen Richtung des Stators 10 aufgetrennt, wie die Zeichnung zeigt. Daher gibt es einen äußeren Zufluss 82 und einen inneren Zufluss 84, die in radialer Richtung außerhalb bzw. innerhalb von dem Gehäuse 20 angeordnet sind. Das Gehäuse 20 wird zuvor durch ein bekanntes Mittel fixiert, damit es sich nicht aufgrund des Einspritzdrucks von der vorgesehenen Position bewegt. Das Gehäuse 20 kann zum Beispiel an den Statorkern 12 geschraubt werden. Ersatzweise kann das Gehäuse 20 zeitweilig an der Metallform 80 befestigt werden.
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Siehe 3C: Das Gehäuse 20 umfasst: einen Stirnabschnitt 20a mit einer im Großen und Ganzen flachen Stirnseite 20d, so dass es einen ebenen Kontakt mit dem Flansch 56 eingehen kann, einen Außenkantenabschnitt 20b, dessen äußerer Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser des Stirnabschnitts 20a und im Wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser des Statorkerns 12 ist und der in Richtung der Achse O verläuft, so dass er mit dem Endabschnitt des Statorkerns 12 in Kontakt kommt, und einen Abschnitt mit sich vergrößerndem Durchmesser 20c, der zwischen dem Stirnabschnitt 20a und dem Außenkantenabschnitt 20b verläuft, so dass er diese miteinander verbindet, und dessen Durchmesser allmählich größer wird. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, befindet sich der äußere Zufluss 82 in einem Bereich, der zwischen der Außenfläche des äußeren Formabschnitts 22a und dem Stirnabschnitt 20a des Gehäuses 20 gebildet wird.
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Wie nachstehend noch beschrieben wird, fließt erfindungsgemäß das in die Form 80 eingespritzte Harz RS in einem gegabelten Durchfluss zur äußeren Umfangsseite und zur inneren Umfangsseite des Stators 10 aufgrund des Gehäuses 20. Daher wird das Harz in den Bereich der äußeren Umfangsseite des Stators 10 mit genügend hohem Druck eingespritzt und es ist möglich, den dünnen äußeren Formabschnitt 22a ohne eine Lücke herzustellen.
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Als nächstes wird nachstehend eine andere Ausführungsform beschrieben. Das bereits Beschriebene wird gegebenenfalls aus der folgenden Erläuterung weggelassen. Die 4A und 4B zeigen ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts 22 in einem Stator 30 eines Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4A zeigt einen Zustand, bevor das Harz RS aus einer Spritzgießvorrichtung 90 in die Form 80 eingespritzt wird. 4B zeigt einen Zustand, nachdem die Form 80 mit dem Harz RS gefüllt ist. 4C zeigt eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 4C der 4B.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Gehäuse 20 mit einem Durchgangsloch 32 versehen, das mit der Stirnfläche 20d des Gehäuses gegenüber dem Flansch (siehe 1) und einem äußeren Umfang des Stators 30 kommuniziert. Das Durchgangsloch 32 verläuft durch den Stirnabschnitt 20a, den Abschnitt mit sich vergrößerndem Durchmesser 20c und den Außenkantenabschnitt 20b. Es gibt eine Anzahl an Durchgangslöchern 32, zum Beispiel acht voneinander beabstandete Durchgangslöcher in Richtung des Umfangs (siehe 6B).
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Siehe 4C: Bei dieser Ausführungsform steht der äußere Zufluss 82 auf der Seite des äußeren Umfangs des Stators 30 in Kommunikation mit dem Durchgangsloch 32 durch das Gehäuse 20. Daher fließt durch den äußeren Zufluss 82 eingespritztes Harz RS zur äußeren Umfangsseite des Stators 30 durch das Durchgangsloch 32 und bildet den äußeren Formabschnitt 22a.
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Zusätzlich zu den Vorteilen, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben werden, kann bei dieser Ausführungsform die Nut 26 zum Aufnehmen der Packung 24 (siehe 1) zusammen mit dem Harzformabschnitt 22 gleichzeitig bei demselben Spritzgießvorgang hergestellt werden. Anders gesagt, ist der äußere Zufluss 82 näher bei dem inneren Umfangsabschnitt des Stators 30 angeordnet (siehe 4) und deshalb ist es möglich, einen Bereich auf der äußeren Umfangsseite des Stirnabschnitts 20a des Gehäuses 20 frei zu formen. Folglich kann die Nut 26 für die Packung 24 auf der Stirnseite des Stators 30 mittels Spritzgießen hergestellt werden.
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Wird die Nut 26 zusammen und gleichzeitig mit dem Harzformabschnitt 22 mittels Spritzgießen hergestellt, wie vorstehend beschrieben, hat die Nut 26 eine glatte Oberfläche im Vergleich zu einer ähnlichen Nut, die durch Schneiden beim Nachbearbeitungsverfahren hergestellt wird. Folglich kann die Wasserdichtigkeit verbessert werden. Da das Nachbearbeitungsverfahren zum Herstellen der Nut entfällt, vereinfacht sich zudem das Herstellungsverfahren.
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5A zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator 30 gemäß der zweiten Ausführungsform vor der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens. 5B zeigt eine Seitenansicht davon. 5C zeigt eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 5C der 5A. Die 5A bis 5C zeigen den Stator 30, der nach dem Spritzgießen aus der Form 80 genommen wurde. Wie dargestellt ist, umfasst der Stator 30 Angussstellen 86 an Positionen, die dem äußeren Zufluss 82 bzw. dem inneren Zufluss 84 entsprechen (siehe 4C). Dagegen ist in diesem Stadium die Nut 26 zum Aufnehmen der Packung 24 auf der Stirnseite des Stators 30 bereits hergestellt. Daher ist kein zusätzliches Nachbearbeitungsverfahren nötig.
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6A zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator 30 gemäß der zweiten Ausführungsform, nachdem das Nachbearbeitungsverfahren durchgeführt wurde. 6B ist eine Seitenansicht davon. 6C ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 6C der 6A. Im Vergleich zu 5A bis 5C ist zu erkennen, dass in den 6A bis 6C die Angussstellen 86 durch das Nachbearbeitungsverfahren entfernt wurden, zum Beispiel durch Schneiden. Daher kann die Stirnfläche des Stators 30 glatt endbearbeitet werden.
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Im Folgenden wird eine Variante der zweiten Ausführungsform beschrieben. 7A ist eine schematische Querschnittsansicht von einem Stator 30' gemäß der Variante der zweiten Ausführungsform, bevor das Nachbearbeitungsverfahren durchgeführt wurde. 7B ist eine Seitenansicht davon. 7C ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 7C der 7A. 8A zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator 30' nach der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens. 8B ist eine Seitenansicht davon. 8C ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich 8C der 8A. Bei dieser Variante ist das Gehäuse 20 mit einer Fließwegnut 34 anstelle des vorstehend beschriebenen Durchgangslochs 32 gestaltet. Siehe 7B: Die Fließwegnut 34 reicht von der Stirnfläche 20d des Gehäuses 20 bis zum Außenkantenabschnitt 20b.
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Die Fließwegnut 34 wirkt genauso wie das vorstehend beschriebene Durchgangsloch 32. Genauer gesagt, wird bei der Herstellung des Harzformabschnitts 22 mittels Spritzgießen das Harz durch den äußeren Zufluss 82 in die Fließwegnut 34 eingespritzt. Das Harz fließt zum äußeren Umfangsabschnitt des Stators 30' durch die Fließwegnut 34 und bildet den äußeren Formabschnitt 22a.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem Stator, der wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, wird aufgrund des Abtrennelements, das den inneren Umfangsabschnitt von dem äußeren Umfangsabschnitt abtrennt, während des Spritzgießverfahrens zur Herstellung des Harzformabschnitts Harz in den äußeren Umfangsabschnitt des Stators durch einen Durchfluss eingespritzt, der sich von einem Harzzustrom gabelt, der vom axialen Endabschnitt des Stators her in den inneren Umfangsabschnitt des Stators eingespritzt wird. Folglich wird ein genügend hoher Einspritzdruck auf das Harz ausgeübt, das zum äußeren Umfangsabschnitt hin fließt und somit kann Harz lückenlos in den äußeren Umfangsabschnitt eingefüllt werden.
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Es werden zwar die verschiedenen Ausführungsformen und Varianten der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber für einen Fachmann ist offensichtlich, dass die beabsichtigte Funktion und Wirkung der vorliegenden Erfindung auch durch andere Ausführungsformen oder Varianten erreicht werden können. Genauer gesagt, kann ein Bestandteil der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Varianten weggelassen oder ersetzt werden oder es kann auch ein bekanntes Mittel hinzugefügt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zudem ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die vorliegenden Erfindung durch eine beliebige Kombination der Merkmale der Ausführungsformen, die hier entweder explizit oder implizit offenbart sind, ausgeführt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-115050 A [0003, 0003, 0003]
- JP 3552266 B [0003, 0003]
- JP 5124219 B [0003]
