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HINTERGRUND
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Der hierin offenbarte Gegenstand bezieht sich allgemein auf eine Isolation für elektrische Bauteile.
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Konventionelle Fertigungsschemata, die zur Erzeugung einer Isolation für elektrische Bauteile (z.B. Statorstäbe) benutzt werden, schließen typischerweise eine Anzahl von separaten Verfahrensschritten ein, die in mehreren Vorrichtungen ausgeführt werden. Ein typisches Fertigungsverfahren zum Erzeugen von z.B. Statorstäben, kann z.B. eine Anzahl Schritte des manuellen Aufbringens eines Isolationsbandes einschließen, gefolgt vom Aussetzen des Isolationsbandes gegenüber einem hohen Druck und/oder einer hohen Temperatur, um ein Härten zu unterstützen. Die Erfinder haben jedoch beobachtet, dass aufgrund der Komplexität und/oder der manuellen Verfahrensschritte die konventionellen Schemata ineffizient sind und ungleichmäßige und Fehler enthaltende Teile erzeugen.
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Die Erfinder haben daher eine verbesserte Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation elektrischer Bauteile geschaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation für elektrische Bauteile sind hierin angegeben.
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In einer Ausführungsform kann eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation für ein elektrisches Bauteil enthalten: einen Aktuator, um ein elektrisches Bauteil in eine im Wesentlichen linear Richtung zu ziehen, wobei der Aktuator konfiguriert ist, um das elektrische Bauteil in mindestens eine Richtung relativ zu der im Wesentlichen linearen Richtung zu bewegen; eine Materialquelle, die konfiguriert ist, um ein Material zu einer oder mehreren Oberflächen des elektrischen Bauteiles zu liefern, während das elektrische Bauteil nahe der Materialquelle bewegt wird, wobei das Material mindestens einen Teil einer Isolation umfasst; und mehrere bewegbare Werkzeuge, die innere Oberflächen aufweisen, die derart angeordnet sind, dass sich das Material an die eine oder mehreren Oberflächen des elektrischen Bauteiles anpasst, während das elektrische Bauteil durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge bewegt wird.
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In der vorerwähnten Vorrichtung kann das elektrische Bauteil ein Statorstabkern sein.
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In der Vorrichtung irgendeiner oben erwähnten Art können die mehreren bewegbaren Werkzeuge bewegbar miteinander gekoppelt sein.
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Insbesondere können die mehreren bewegbaren Werkzeuge über mehreren bewegbare Verbindungen oder mehrere flexible Abschnitte bewegbar miteinander gekoppelt sein.
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In der Vorrichtung irgendeiner oben erwähnten Art kann mindestens ein Werkzeug der mehreren bewegbaren Werkzeuge mindestens eine Seite umfassen, die bewegbar ist, um eine innere Abmessung des mindestens einen Werkzeuges zu steuern.
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Zusätzlich kann die Vorrichtung ferner einen Aktuator umfassen, der mit der mindestens einen Seite des mindestens einen Werkzeuges gekoppelt ist, um die Bewegung der mindestens einen Seite zu steuern.
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In der Vorrichtung irgendeiner oben erwähnten Art können die mehreren bewegbaren Werkzeuge derart positioniert sein, dass mindestens ein Werkzeug um eine zentrale Achse der mehreren bewegbaren Werkzeuge in einem anderen Winkel mit Bezug auf ein anderes Werkzeug der mehreren Werkzeuge gedreht wird.
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In der Vorrichtung irgendeiner oben erwähnten Art kann das Material ein Verstärkungsmaterial sein.
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Insbesondere kann das Verstärkungsmaterial Fiberglas, Gewebe oder Band sein.
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Die Vorrichtung irgendeiner oben erwähnten Art kann ferner eine Applikatorvorrichtung umfassen, die zwischen der Materialquelle und den mehreren bewegbaren Werkzeugen angeordnet ist, um ein Harz zu dem Material zu liefern, das durch die Materialquelle bereitgestellt wird.
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In der Vorrichtung irgendeiner oben erwähnten Art kann mindestens ein Werkzeug der mehreren bewegbaren Werkzeuge eine Heizvorrichtung umfassen, um das Werkzeug zu erhitzen.
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Zusätzlich oder alternativ kann mindestens ein Werkzeug der mehreren bewegbaren Werkzeuge um eine zentrale Achse des mindestens einen Werkzeuges unabhängig drehbar sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Statorstabes enthalten: einen Aktuator, um einen Statorstabkern in eine im Wesentlichen lineare Richtung zu ziehen, wobei der Aktuator konfiguriert ist, um den Statorstabkern in mindestens eine Richtung relativ zu der im Wesentlichen linearen Richtung zu bewegen; eine Materialquelle, die konfiguriert ist, um ein Material zu einer oder mehreren Oberflächen des Statorstabkernes zu liefern, während der Statorstabkern nahe an der Materialquelle bewegt wird, wobei das Material ein Verstärkungsmaterial aufweist; und mehrere bewegbare Werkzeuge, die innere Oberflächen aufweisen, die derart angeordnet sind, dass sich das Material an die eine oder mehreren Oberflächen des Statorstabkernes anpasst, während der Statorstabkern durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge bewegt wird.
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Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Statorstabes gemäß der zweiten Ausführungsform kann irgendeine der Konfigurationen der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und insbesondere irgendeine der folgenden haben.
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In der vorerwähnten Vorrichtung der zweiten Ausführungsform können die mehreren bewegbaren Werkzeuge bewegbar miteinander gekoppelt sein.
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Insbesondere können die mehreren bewegbaren Werkzeuge über mehrere bewegbare Verbindungen oder mehrere flexible Abschnitte bewegbar miteinander gekoppelt sein.
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In der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform irgendeiner oben erwähnten Art kann mindestens ein Werkzeug der mehreren bewegbaren Werkzeuge mindestens eine Seite umfassen, die bewegbar ist, um eine innere Abmessung des mindestens einen Werkzeuges zu steuern.
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Zusätzlich oder alternativ können die mehreren bewegbaren Werkzeuge derart angeordnet sein, dass mindestens ein Werkzeug um eine zentrale Achse der mehreren bewegbaren Werkzeuge in einem anderen Winkel mit Bezug auf ein anderes Werkzeug der mehreren Werkzeuge gedreht wird.
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In der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform irgendeiner oben erwähnten Art kann das Verstärkungsmaterial Fiberglas, Gewebe oder Band sein.
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In der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform irgendeiner oben erwähnten Art kann mindestens ein Werkzeug der mehreren bewegbaren Werkzeuge eine Heizvorrichtung umfassen, um das Werkzeug zu erhitzen.
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Zusätzlich oder alternativ kann mindestens ein Werkzeug der mehreren bewegbaren Werkzeuge unabhängig um eine zentrale Achse des mindestens einen Werkzeuges drehbar sein.
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Die vorhergehenden und andere Merkmale von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung und die detaillierte Beschreibung weiter verstanden.
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BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben kurz zusammengefasst und unten detaillierter erläutert sind, können durch Bezugnahme auf die veranschaulichenden Ausführungsformen der Erfindung verstanden werden, die in der beigefügten Zeichnung abgebildet sind. Es sollte klar sein, dass die beigefügte Zeichnung nur typische Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht und daher nicht dahingehend zu verstehen ist, dass sie den Umfang beschränkt, denn die Erfindung kann andere gleichermaßen wirksame Ausführungsformen umfassen.
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1 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation für elektrische Bauteile gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation für elektrische Bauteile gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt einen Teil eines Werkzeuges einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation für elektrische Bauteile gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Um das Verstehen zu erleichtern, werden, wo immer möglich, identische Bezugsziffern benutzt, um identische Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemeinsam sind. Die Figuren sind nicht maßstabgerecht, und sie können der Klarheit halber vereinfacht sein. Es ist vorgesehen, dass Elemente und Merkmale einer Ausführungsform ohne weitere Erwähnung nützlicher Weise in andere Ausführungsformen aufgenommen werden können.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation für elektrische Bauteile sind hierin angegeben. In mindestens einer Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise eine Verringerung einer Anzahl von Prozessschritten ergeben, die typischerweise ausgeführt werden, um solche Isolationen zu erzeugen, was das Verfahren wirksamer und billiger macht. Die Verringerung der Anzahl von Prozessschritten gestattet die Erzeugung der Isolation, die mindestens eines von engeren Toleranzen, weniger Fehlern und einer besseren Gleichmäßigkeit aufweist, verglichen mit Isolationen, die mit konventionellen Erzeugungsschemata erzeugt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem Prozessschritte automatisieren, die ansonsten manuell ausgeführt werden würden, was die Effizienz weiter erhöht und die Kosten weiter verringert. Während eine Beschränkung des Umfangs nicht beabsichtigt ist, haben die Erfinder beobachtet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise bei der Erzeugung von Isolationen für Bauteile elektrischer Maschinen, wie Statorstäbe für Anwendungen, wie z.B. Leistungsgeneratoren, Motoren und dergleichen, benutzt werden kann.
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Bezugnehmend auf 1 kann eine Vorrichtung 100 zur Erzeugung einer Isolation für ein elektrisches Bauteil 104 in einer Ausführungsform allgemein einen Aktuator 114, mehrere bewegbare Werkzeuge 112 und eine Materialquelle 124 enthalten. Das elektrische Bauteil 104 kann irgendeine Art von Bauteil sein, für das eine Isolation zu bilden ist. In einer Ausführungsform kann z.B. das elektrische Bauteil 104 ein vollständig oder teilweise gefertigter Statorstab (z.B. ein Statorstabkern) sein.
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Der Aktuator 114 ist konfiguriert, um das elektrische Bauteil 104 in eine im Wesentlichen lineare Richtung (wie durch Pfeile 118 angezeigt) (z.B. einer „Zugachse“) durch die Vorrichtung 100 zu ziehen. Der Aktuator 114 kann irgendeine Art von Aktuator sein, die geeignet ist, um das elektrische Bauteil 104 durch die Vorrichtung 100 hindurch zu ziehen und kann von der Größe, Gestalt oder dem Gewicht des elektrischen Bauteils 104 abhängig sein. In einer Ausführungsform kann der Aktuator 114 z.B. eine Mehrzahl angetriebener (z.B. motorgetriebener) Rollen (wie phantomartig bei 122 gezeigt) enthalten, die konfiguriert sind, um mit dem elektrischen Bauteil 104 in Verbindung zu stehen, um das Ziehen des elektrischen Bauteiles 104 durch die Vorrichtung 100 zu erleichtern. In einer solchen Ausführungsform können ein oder mehrere (nicht gezeigte) Gurte um die Rollen 122 herum angeordnet sein (z.B. eine Raupentrieb-Zugvorrichtung), um das Ziehen des elektrischen Bauteils 104 durch die Vorrichtung 100 zu erleichtern. In einem anderen Beispiel kann der Aktuator 114 in einer Ausführungsform eine sich hin und her bewegende Zugvorrichtung (z.B. mehrere sich bewegende Klammern) enthalten, die konfiguriert ist, um das Ziehen des elektrischen Bauteiles 104 durch die Vorrichtung 100 zu erleichtern.
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Die Erfinder haben beobachtet, dass konventionelle Aktuatoren, die zum Ziehen eines Bauteils durch ein oder mehrere Stationen einer Vorrichtung (z.B. einer Zugvorrichtung) eingesetzt werden, typischerweise einen stationären Zugmechanismus enthalten, der konfiguriert ist, um im Wesentlichen gerade Materialteile durch die Vorrichtung zu ziehen. Solche Aktuatoren sind jedoch nicht in der Lage, Materialteile, die komplexe Formen (wie z.B. einen oder mehrere gekrümmte oder gedrehte Abschnitte entlang des Materialteils) haben, z.B. einen Statorstab, aufzunehmen.
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In einer Ausführungsform kann der Aktuator 114 somit konfiguriert sein, um sich in mindestens einer Richtung (z.B., wie durch die Pfeile 116 gezeigt) relativ zu der linearen Richtung 118 zu bewegen, um sich an die Größe und/oder Gestalt des elektrischen Bauteiles 104 anzupassen, um das Ziehen des elektrischen Bauteiles 104 durch die Vorrichtung 100 zu erleichtern. In einer Ausführungsform kann die Bewegung des Aktuators 114 durch eine Bewegung des gesamten Aktuators 114 erleichtert werden. Alternativ oder in Kombination kann die Bewegung des Aktuators 114 in einer Ausführungsform durch eine Bewegung eines oder mehrerer Komponenten des Aktuators 114, wie z.B. der Rollen 122, erleichtert sein.
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In einer Ausführungsform enthält die Vorrichtung 100 eine Zuführungsvorrichtung 102, die konfiguriert ist, um das Liefern des elektrischen Bauteiles 104 zu der Vorrichtung 100 zu erleichtern. In einer Ausführungsform enthält die Zuführungsvorrichtung 102 mehrere Rollen (phantomartig bei 120 gezeigt), die konfiguriert sind, um mit dem elektrischen Bauteil 104 in Verbindung zu stehen. Die Rollen 120, wenn sie vorhanden sind, dienen der Aufrechterhaltung einer gewünschten Orientierung des elektrischen Bauteiles 104, während das elektrische Bauteil 104 der Vorrichtung 100 zugeführt wird. Die Rollen 120 können frei rollen oder, alternativ, durch einen Motor angetrieben sein. Ähnlich dem Aktuator 114, wie oben erläutert, kann sich in einer Ausführungsform mindestens eine der Zuführungsvorrichtungen 102 oder der Rollen 120 in mindestens eine Richtung (z.B., wie durch die Pfeile 128 gezeigt) relativ zu der linearen Richtung 118 bewegen, um sich an die Größe und/oder Gestalt des elektrischen Bauteiles 104 anzupassen, um das Zuführen des elektrischen Bauteiles 104 zu der Vorrichtung 100 zu erleichtern.
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Die Materialquelle 124 liefert ein Material 108 zu mindestens einer Oberfläche 126 des elektrischen Bauteiles 104 über eine oder mehrere Spulen 106, während sich das elektrische Bauteil 104 nahe an der Materialquelle 124 bewegt. Das Material 108 kann irgendeine Art von Material sein, die geeignet ist, um mindestens einen Teil der Isolation zu bilden, wie z.B., in einer Ausführungsform, ein Verstärkungsmaterial. In einer solchen Ausführungsform kann das Verstärkungsmaterial irgendeine Art von Material enthalten, das geeignet ist, um eine genügende mechanische Festigkeit bereitzustellen, um das Aufbringen der Isolation auf das elektrische Bauteil 104 zu unterstützen. In einer Ausführungsform kann das Verstärkungsmaterial z.B. ein polymerhaltiger Träger sein, wie z.B. ein Fiberglas, ein Gewebe oder ein Band. In einer Ausführungsform kann das Verstärkungsmaterial eine oder mehrere zusätzliche Komponenten der Isolation enthalten, die daran angeordnet oder darin imprägniert sind. Die eine oder mehreren zusätzlichen Komponenten der Isolation können irgendwelche Materialien enthalten, die geeignet sind, um der Isolation die gewünschten thermischen, mechanischen und/oder elektrischen Eigenschaften zu verleihen. In einer Ausführungsform kann die eine oder können die mehreren zusätzlichen Komponenten z.B. ein Harz (Silikonkautschuk, Ethylenpropylenkautschuk oder Ähnliches), Polymere (Epoxide, Polyester, Polyurethane oder Ähnliche), einen Füllstoff (z.B. Oxide, Nitride, Tone, Nanotone oder Ähnliche), Kombinationen davon oder dergleichen enthalten.
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In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung 100 eine Applikatorvorrichtung 110 enthalten, die zwischen der Materialquelle 124 und den mehreren bewegbaren Werkzeugen 112 angeordnet ist, um ein Harz dem Material 108 beizugeben, das von der Materialquelle 124 geliefert wird. Die Applikatorvorrichtung 110 kann irgendeine Art von Vorrichtung sein, die geeignet ist, um das Harz dem Material 108 zuzugeben, wie z.B. ein Injektions- oder Abscheidungssystem, ein Bad oder eine Kombination davon oder dergleichen. In einer Ausführungsform kann eine Vorrichtung zur Materialzuführung 130 mit der Applikatorvorrichtung 110 gekoppelt sein, um Harz zu der Applikatorvorrichtung 110 zu liefern.
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Das Harz kann irgendein Harz sein, das geeignet ist, um die gewünschten thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften für die Isolation zu erzielen. So kann das Harz in einer Ausführungsform, z.B., mindestens einen von Kautschuken (Silikonkautschuk, Ethylenpropylenkautschuk oder Ähnliche), Polymeren (Epoxiden, Polyestern, Polyurethanen oder Ähnlichen), Kombinationen davon oder dergleichen umfassen. Zusätzlich kann das Harz Füllstoffe enthalten, die in dem gesamten Harz verteilt sind, um eine oder mehrere Eigenschaften (z.B. elektrische Eigenschaften, thermische Eigenschaften, mechanische Eigenschaften oder Ähnliche) der Isolation zu verleihen. Die Füllstoffe können eines oder mehrere von Oxiden, Nitriden, Tonen (z.B. Nanotonen), Kombinationen davon oder dergleichen enthalten.
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Die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 (die weiter unten detaillierter erläutert sind) dienen dazu, das Material 108 und das Harz oben auf dem elektrischen Bauteil 104 auf eine gewünschte Dicke anzupassen. Durch Verwendung bewegbarer Werkzeuge haben die Erfinder beobachtet, dass jedes der Werkzeuge der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 bewegt oder ausgerichtet werden kann, um an ein Objekt angepasst zu werden, der eine komplexe Gestalt aufweist (wie z.B. einen Statorstabkern), der durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 zu bewegen ist, verglichen z.B. mit einer konventionellen Zugvorrichtung, die ein einziges nicht bewegbares Werkzeug aufweist, das nur ein im Wesentlichen gleichförmige und/oder lineares Objekt aufnehmen kann. Die Erfinder haben an sich beobachtet, dass mehrere Bewegungsgrade (z.B. sechs Bewegungsgrade) durch Verwendung der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 erreicht werden können. In einer Ausführungsform kann mindestens ein Werkzeug der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 erhitzt werden, um das Härten des Material 108 und des Harzes zu unterstützen, während sich das elektrische Bauteil 104 durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 bewegt.
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In einem beispielhaften Betrieb der Vorrichtung 100 zur Erzeugung z.B. einer Isolation für einen Statorstab, kann das elektrische Bauteil 104 (z.B. ein vorgeformter Statorstabkern) mittels der Zuführungsvorrichtung 102 der Vorrichtung zugeführt werden. Das elektrische Bauteil 104 kann manuell oder mittels einer oder mehrerer motorgetriebener Rollen (z.B. der Rollen 120) der Zuführungsvorrichtung zugeführt werden. Das elektrische Bauteil 104 wird dann mittels des Aktuators 114 durch die Vorrichtung 100 gezogen. Während sich das elektrische Bauteil 104 nahe an der Materialquelle 124 bewegt, wird das Material 108 auf mindestens einer Oberfläche 126 des elektrischen Bauteils 104 aufgebracht. Das elektrische Bauteil 104, auf dem das Material 108 aufgebracht worden ist, tritt dann durch die Applikatorvorrichtung 110 hindurch, wo ein Harz auf das Material 108 injiziert wird. Das elektrische Bauteil 104 bewegt sich dann durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 hindurch, wo die Werkzeuge das Material 108 und das Harz an das elektrische Bauteil 104 bis zu einer gewünschten Dicke anpassen und das Material 108 und das Harz härten, um eine Isolation oben auf dem elektrischen Bauteil 104 zu erzeugen.
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Durch Erzeugung der Isolation unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie oben beschrieben, haben die Erfinder beobachtet, dass eine Gesamtzahl von Prozessschritten, die typischerweise in konventionellen Isolationserzeugungsverfahren ausgeführt werden, verringert werden kann, was das Verfahren effizienter und kostengünstiger macht. Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung Prozessschritte automatisieren, die sonst manuell ausgeführt werden würden, was dadurch eine Isolation mit weniger Defekten ergibt, verglichen mit einer Anzahl von Defekten, die typischerweise in konventionell gefertigten Isolationen vorgefunden werden, so dass weniger Abfall während der Fertigung entsteht und die Effizienz weiter erhöht und die Kosten weiter verringert werden.
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Die Erfinder haben darüber hinaus beobachtet, dass durch Erzeugung der Isolation unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie oben beschrieben, die Isolation mit einer größeren Gleichförmigkeit und engeren Toleranzen gefertigt werden kann, verglichen mit Isolationen, die mit konventionellen Verfahren hergestellt werden. Solche Fertigungsverbesserungen können vorteilhafterweise der Leistungsfähigkeit einer Vorrichtung oder Maschine zugute kommen, für die die Isolation eingesetzt wird. So haben die Erfinder z.B. beobachtet, dass in einigen Hochspannungsanwendungen, wie bspw. Leistungsgeneratoren, ein beträchtliches Ausmaß an Raum (z.B. Seitenabstand) zwischen gewissen Bauteilen nötig sein kann, um eine Dicke und Schwankungen der Dicke konventioneller Isolationen, die in dem Leistungsgenerator benutzt werden, zu berücksichtigen. Ein solcher Raum verringert jedoch das Ausmaß der Wärmeübertragung zwischen Bauteilen, wodurch die Effizienz und die Leistungsabgabe des Leistungsgenerators verringert werden. Die Erfinder haben somit beobachtet, dass durch eine Erhöhung der Gleichförmigkeit und Schaffung engerer Toleranzen der Isolation, verglichen mit konventionellen Isolierbändern, die mit konventionellen Verfahren hergestellt werden, der oben genannte Seitenabstand verringert werden kann, wodurch die Fähigkeit der Wärmeübertragung zwischen den Bauteilen gefördert wird und so die Leistungsabgabe erhöht wird und der Generator effizienter und kosteneffizienter gemacht wird.
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Bezugnehmend auf 2, können die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 irgendeine Anzahl von Werkzeugen umfassen, die geeignet ist, um das Erzeugen einer Isolation auf dem elektrischen Bauteil 104 zu unterstützen, wie hierin beschrieben. In einer Ausführungsform können die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 z.B. vier Werkzeuge (vier Werkzeuge 204, 206, 208, 210) umfassen, wie in 2 gezeigt. Durch Benutzen separater bewegbarer Werkzeuge haben die Erfinder beobachtet, dass, wie oben erläutert, jedes der Werkzeuge der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 bewegt oder ausgerichtet werden kann, um an ein Objekt angepasst zu werden, das eine komplexe Gestalt aufweist (z.B. einen Statorstabkern) und das durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 bewegt werden soll. Das elektrische Bauteil 104 kann z.B. ein oder mehrere gekrümmte Abschnitte, gedrehte Abschnitte, Kombinationen davon oder dergleichen umfassen (z.B. solche, wie die gekrümmten und gedrehten Abschnitte 224 des elektrischen Bauteils 104, das in 2 gezeigt ist).
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In einer Ausführungsform kann jedes der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 mittels einer oder mehrerer bewegbarer Verbindungen oder flexibler Abschnitte (gezeigter bewegbarer Verbindungen 212, 214, 216) bewegbar miteinander gekoppelt sein. Die bewegliche Kopplung jedes der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 mittels der bewegbaren Verbindungen 212, 214, 216 kann das Aufrechterhalten eines gewünschten Abstandes zwischen jedem der Werkzeuge 204, 206, 208, 210 erleichtern. Die bewegbaren Verbindungen 212, 214, 216 können irgendeine Art von Verbindungen sein, die geeignet sind, um jedem der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 zu gestatten, sich unabhängig zu bewegen. In einer Ausführungsform können die bewegbaren Verbindungen 212, 214, 216 z.B. ein mechanisches Gelenk bzw. Scharnier und/oder ein flexibles Material, z.B. ein Polymer, das benachbarte Werkzeuge der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 miteinander koppelt, aufweisen.
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In einer Ausführungsform kann mindestens ein Werkzeug 204, 206, 208, 210 der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 eine andere Orientierung bezüglich eines anderen Werkzeuges 204, 206, 208, 210 der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 haben. In einer Ausführungsform kann z.B. mindestens eines der Werkzeuge (z.B. der Werkzeuge 206, 208, 210) um eine zentrale Achse 220 der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 unter einem anderen Winkel bezüglich eines anderen Werkzeugs (z.B. des Werkzeugs 204) der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 gedreht sein. Das Variieren der Orientierung der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 gestattet es den mehreren bewegbaren Werkzeugen 112, sich an einen gedrehten Abschnitt (z.B. den in 2 gezeigten gedrehten Abschnitt 224) des elektrischen Bauteiles 104 anzupassen.
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In einer Ausführungsform kann/können die Position und/oder Orientierung jedes der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 z.B. mittels eines Aktuators 222 gesteuert werden. Alternativ oder in Kombination kann in einer Ausführungsform das elektrische Bauteil 104 als eine Führung zur Bewegung der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 in eine gewünschte Position und/oder Orientierung dienen, während sich das elektrische Bauteil 104 durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 bewegt. Während das elektrische Bauteil 104 die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 durchläuft, kann z.B. eine Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Bauteil 104 und inneren Oberflächen (den inneren Oberflächen 340, wie nachstehen mit Bezug auf 3 beschrieben) bewirken, dass sich die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 in die gewünschte Position und/oder Orientierung bewegen.
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3 zeigt ein beispielhaftes Werkzeug 302 der mehreren bewegbaren Werkzeuge 112. In einer Ausführungsform umfasst das Werkzeug 302 allgemein mehrere Seiten (vier Seiten 304, 306, 308, 310), die jeweils innere Oberflächen aufweisen (innere Oberflächen 340), die derart angeordnet sind, dass Materialien, die auf einer oder mehreren Oberflächen des elektrischen Bauteiles angeordnet werden (z.B. die Materialien 108 und/oder Harz, die den Oberflächen 126 des elektrischen Bauteiles 104 zugeführt werden, wie oben beschrieben) sich an die eine oder mehreren Oberflächen des elektrischen Bauteiles anpassen.
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Das Werkzeug 302 kann aus irgendeinem mit dem Verfahren verträglichen Material hergestellt sein, das geeignet ist, um die Erzeugung einer Isolation, wie oben beschrieben, zu unterstützen. So können in einer Ausführungsform z.B. die Seiten 304, 306, 308, 310 des Werkzeuges 302 aus einem Metall, wie Aluminium, Stahl, Legierungen daraus oder Ähnlichem, hergestellt sein.
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Das Werkzeug 302 kann mittels eines geeigneten Mechanismus erwärmt werden, um das Aushärten des Materials und Harzes, wie oben erläutert, zu unterstützen. So kann in einer Ausführungsform z.B. mindestens eine Seite der mehreren Seiten 304, 306, 308, 310 eine Heizvorrichtung 338 umfassen, die in der Seite eingebettet ist. Die Heizvorrichtung 338 kann irgendeine Art von Heizvorrichtung sein, die zum Erwärmen des Werkzeuges 302 bis zu einer gewünschten Temperatur geeignet ist, wie z.B. eine Widerstandsheizvorrichtung.
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In einer Ausführungsform ist mindestens eine Seite 304, 306, 308, 310 des Werkzeuges 302 bewegbar, um eine oder mehrere innere Abmessungen (gezeigte innere Abmessungen 330, 332) des Werkzeuges 302 zu steuern oder zu variieren. Das Variieren einer oder mehrerer der inneren Abmessungen 330, 332 gestattet es dem Werkzeug 302, sich an ein Objekt anzupassen, das eine komplexe Gestalt aufweist (wie z.B. einen Statorstabkern) und das durch das Werkzeug 302 zu bewegen ist. Das Variieren der einen oder mehreren inneren Abmessungen erleichtert die Steuerung einer Dicke der Materialien, die auf dem zu steuernden elektrischen Bauteil angeordnet werden, was eine Steuerung einer Gesamtdicke der Isolation ermöglicht.
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In einer Ausführungsform kann die Bewegung (angezeigt durch die Richtungspfeile 328, 329) der mindestens einen Seite 304, 306, 308, 310 des Werkzeuges 302 mittels eines oder mehrerer Aktuatoren (es sind vier Aktuatoren 320, 322, 324, 326 gezeigt) gesteuert werden. In einer solchen Ausführungsform können die Aktuatoren 320, 322, 324, 326 die Bewegung der Seiten 304, 306, 308, 310 über mehrere Schafte (es sind vier Schafte 312, 314, 316, 318 gezeigt) ermöglichen.
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In einer Ausführungsform können die Aktuatoren 320, 322, 324, 326 die Seiten 304, 306, 308, 310 in Reaktion auf ein vorbestimmtes oder überwachtes Profil des elektrischen Bauteils bewegen, während sich das elektrische Bauteil durch das Werkzeug 302 bewegt. In einer solchen Ausführungsform üben die Aktuatoren 320, 322, 324, 326 eine Kraft auf die Seiten 304, 306, 308, 310 des Werkzeuges 302 aus, um eine Steuerung einer Dicke der Isolation zu ermöglichen, während sich das elektrische Bauteil durch das Werkzeug 302 bewegt. Alternativ können die Aktuatoren 320, 322, 324, 326 derart konfiguriert sein, dass sie einen konstanten Druck auf die Seiten 304, 306, 308, 310 ausüben und es den Seiten 304, 306, 308, 310 gestatten, sich als Reaktion auf einen internen Druck zu bewegen, der auf die inneren Oberflächen 340 der Seiten 304, 306, 308, 310 ausgeübt wird, während sich das elektrische Bauteil durch das Werkzeug 302 bewegt.
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In einer Ausführungsform kann eine Drehung des Werkzeuges 302 (angezeigt durch Pfeil 336) durch einen Aktuator 334 ermöglicht werden, um eine Orientierung des Werkzeuges hinsichtlich jedes der anderen Werkzeuge der mehreren Werkzeuge (wie oben erläutert) zu steuern. Eine Drehung des Werkzeuges 302 gestattet es weiter, dass sich das Werkzeug an ein Objekt anpassen kann, das eine komplexe Gestalt aufweist (z.B. einen Statorstabkern), die durch das Werkzeug 302 hindurch bewegt werden soll. In einer Ausführungsform kann der Aktuator 334 das Werkzeug 302 in Abhängigkeit eines vorbestimmten oder überwachten Profils des elektrischen Bauteiles drehen, während sich das elektrische Bauteil durch das Werkzeug 302 bewegt, oder er kann alternativ einen konstanten Druck auf das Werkzeug 302 ausüben und es dem Werkzeug 302 gestatten, sich als Reaktion auf einen internen Druck, der auf die inneren Oberflächen 340 der Seiten 304, 306, 308, 310 ausgeübt wird, zu bewegen, während sich das elektrische Bauteil durch das Werkzeug 302 bewegt.
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Es wurden Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Isolation für ein elektrisches Bauteil hierin angegeben. In mindestens einer Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise eine Verringerung einer Anzahl von Prozessschritten ergeben, die typischerweise zur Erzeugung solcher Isolationen durchgeführt werden, wodurch das Verfahren wirksamer und billiger gemacht wird und eine Isolation mit mindestens einem von engeren Toleranzen, weniger Fehlern und einer größeren Gleichförmigkeit erzeugt wird.
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Hierin offenbarte Bereiche sind einschließlich gemeint und kombinierbar (z.B. umfasse Bereiche von „etwa 30% bis etwa 45%“ die Endpunkte und alle Zwischenwerte der Bereiche von „etwa 30% bis etwa 45%“ usw.). Eine „Kombination“ schließt Gemenge, Mischungen, Legierungen, Reaktionsprodukte und dergleichen ein. Weiter bezeichnen die Begriffe „erste“, „zweite“ und Ähnliche keine Reihenfolge, Menge oder Bedeutung, sondern sie werden vielmehr dazu benutzt, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Begriffe „ein“ und „eine“ bezeichnen keine Beschränkung der Menge, sondern vielmehr die Anwesenheit mindestens eines der in Bezug genommenen Elemente. Die Modifizierung „etwa“, die in Verbindung mit einer Menge benutzt wird, schließt den genannten Wert ein und hat die Bedeutung, die durch den Kontext vorgegeben wird (z.B. schließt sie den Fehlergrad ein, der mit der Messung der jeweiligen Menge verbunden ist). Die Endung „(e)“ bzw. „(en)“, wie sie hierin benutzt wird, schließt sowohl den Singular als auch den Plural des Begriffes ein, den sie modifiziert, was ein oder mehrere dieses Begriffes einschließt (z.B. schließt der (die) Farbstoff(e) einen oder mehrere Farbstoffe ein). Die Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „eine andere Ausführungsform“, usw. bedeutet, dass ein besonderes Element (z.B. Merkmal, Struktur und/oder Eigenschaft), das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer hierin beschriebenen Ausführungsform enthalten ist und dass es in anderen Ausführungsformen vorhanden sein kann, aber nicht muss. Außerdem sollte klar sein, dass die beschriebenen Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen in irgendeiner geeigneten Weise miteinander kombiniert werden können.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente anstelle von Elementen eingesetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Viele Modifikationen können außerdem vorgenommen werden, um eine besondere Situation oder ein besonderes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang davon zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die besondere Ausführungsform beschränkt ist, die als beste Art zum Ausführen dieser Erfindung offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen einschließt, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
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Eine Vorrichtung 100 zur Erzeugung einer Isolation für ein elektrisches Bauteil 104 weist auf: einen Aktuator 114 zum Ziehen eines elektrischen Bauteiles 104 in eine im Wesentlichen lineare Richtung 118, wobei der Aktuator 114 konfiguriert ist, um das elektrische Bauteil 104 in mindestens eine Richtung 116 relativ zu der im Wesentlichen linearen Richtung 118 zu bewegen; eine Materialquelle 124, die konfiguriert ist, um ein Material 108 an eine oder mehrere Oberflächen 126 des elektrischen Bauteiles 104 zu liefern, während das elektrische Bauteil 104 nahe an der Materialquelle 124 bewegt wird, wobei das Material 108 mindestens einen Teil einer Isolation aufweist; und mehrere bewegbare Werkzeuge 112, die innere Oberflächen 340 aufweisen, die derart angeordnet sind, dass sich das Material 108 an die eine oder mehreren Oberflächen 126 des elektrischen Bauteiles 104 anpasst, während das elektrische Bauteil 104 durch die mehreren bewegbaren Werkzeuge 112 bewegt wird.
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Bezugszeichenliste
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Fig. 1
- 100
- Vorrichtung
- 102
- Zuführungsvorrichtung
- 104
- elektrisches Bauteil
- 106
- Spulen
- 108
- Material
- 110
- Applikatorvorrichtung
- 112
- mehrere bewegbare Werkzeuge
- 114
- Aktuator
- 116
- Richtung
- 118
- lineare Richtung
- 120
- Rollen
- 122
- Rollen
- 124
- Materialquelle
- 126
- Oberfläche
- 128
- Richtung
- 130
- Materialzuführung
Fig. 2 - 204
- Werkzeug
- 206
- Werkzeug
- 208
- Werkzeug
- 210
- Werkzeug
- 212
- bewegbare Verbindungen oder flexible Abschnitte
- 214
- bewegbare Verbindungen oder flexible Abschnitte
- 216
- bewegbare Verbindungen oder flexible Abschnitte
- 220
- zentrale Achse
- 222
- Aktuator
- 224
- Abschnitt
Fig. 3 - 302
- Werkzeug
- 304
- Seite
- 306
- Seite
- 308
- Seite
- 310
- Seite
- 312
- Schaft
- 314
- Schaft
- 316
- Schaft
- 318
- Schaft
- 320
- Aktuator
- 322
- Aktuator
- 324
- Aktuator
- 326
- Aktuator
- 328
- Richtungspfeil
- 329
- Richtungspfeil
- 330
- innere Abmessung
- 332
- innere Abmessung
- 334
- Aktuator
- 336
- Richtungspfeil
- 338
- Heizvorrichtung
- 340
- innere Oberflächen
