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Querverweise auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0151704 , die am 15. November 2016 eingereicht worden ist, wobei die gesamten Inhalte dieser hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Statorstützelement einer rotierenden elektrischen Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben.
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Hintergrund
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen dar, die sich auf die vorliegende Offenbarung bezieht, und bilden womöglich nicht Stand der Technik.
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Im Allgemeinen stellt eine elektrische Maschine eine Energieumwandlungsvorrichtung dar, die elektrische Energie in dynamische Energie bzw. kinetische Energie umwandelt oder dynamische Energie in elektrische Energie umwandet, und weist beispielsweise einen Motor und einen Generator auf.
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In umweltfreundlichen Fahrzeugen, wie Elektrofahrzeugen, Hybridelektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen, etc., wird ein Motor als eine Antriebsquelle zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet. Ein Antriebsmotor für Hybridelektrofahrzeuge verwendet einen Stator des Typs mit einem konzentriert gewickeltem segmentierten Kern („concentrated winding segmented core“).
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Der Stator des Typs mit konzentriert gewickeltem segmentiertem Kern weist eine Mehrzahl von segmentierten Kernen auf, auf denen Spulen gewickelt sind, wobei die segmentierten Kerne in einer Ringform angeordnet sind und in ein ringförmiges Stützelement gepresst sind, um so eine Aufbaustruktur zu stützen.
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Stützelemente werden unterteilt in Stützelemente mit einer einfachen Struktur zum Stützen eines Stators und in Stützelemente, die mit einem Kühlkanal versehen sind, zum Kühlen eines Stators, der eine große Menge von Wärme erzeugt, wenn ein Motor betrieben wird. Ferner werden Stützelemente, die mit einem Kühlkanal versehen sind, unterteilt in Stützelemente, die mit einem Kühlkanal versehen sind, der bei der Innenseite derselben ausgebildet ist, und in Stützelemente, die mit einem Kühlkanal versehen sind, der bei der Außenseite derselben vorgesehen ist.
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Ein Stützelement, das mit einem Kühlkanal versehen ist, der bei der Innenseite desselben ausgebildet ist, wird strukturell hergestellt nur durch Gießen unter Verwendung eines Kernmaterials, das aus Sand ausgebildet ist, und weist daher Beschränkungen hinsichtlich der Herstellung auf. Die Form eines Kühlkanal-Wandabschnitts, der den Kühlkanal umgibt, ist begrenzt auf Grund der Beschränkungen der Herstellung, und eine Qualitätsinspektion des Statorstützelements nach dem Gießen ist begrenzt aufgrund einer solchen Struktur mit dem Kühlkanal, der bei der Innenseite des Statorstützelements vorgesehen ist, was daher zu Schwierigkeiten bei der Inspektion führt.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die vorstehend beschriebenen Probleme, die mit der verwandten Technik assoziiert sind, und stellt ein Statorstützelement einer rotierenden elektrischen Maschine bereit, das hergestellt ist, um einen Kühlkanal aufzuweisen einer hermetisch abgedichteten Struktur, die darin ausgebildet ist, sodass ein Kühlfluid entlang des Kühlkanals strömen kann. Das Statorstützelement mit dem Kühlkanal darin kann unterteilt werden in einen ringförmigen äußeren Abschnitt und einen ringförmigen inneren Abschnitt (Typ mit zwei Stücken) auf Basis des Kühlkanals, und dann werden die separat hergestellten äußeren und inneren Abschnitte miteinander kombiniert. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen des Statorstützelements.
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Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung ein Statorstützelement einer rotierenden elektrischen Maschine zum Stützen eines Stators, der aus einer Mehrzahl von segmentierten Kernen ausgebildet ist, die in einer Ringform angeordnet sind und um welche Spulen gewickelt sind. Das Statorstützelement weist einen ringförmigen äußeren Abschnitt auf, der mit einem ersten Kühlkanalwand-Oberflächenabschnitt versehen ist, der an der Innenumfangsfläche desselben ausgebildet ist, einem ringförmigen inneren Abschnitt, der mit einem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt versehen ist, der an der äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet ist, und einem Kühlkanal, der umgeben ist von dem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt und dem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt durch zusammen Kombinieren des ringförmigen äußeren Abschnitts und des ringförmigen inneren Abschnitts.
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Gemäß einer Ausführungsform können ein oder mehrere Vorsprünge an zumindest einem des ersten Kühlkanalwandflächenabschnitts oder dem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitts ausgebildet sein, und die Vorsprünge können in der Form von Rippen ausgebildet sein, die sich in der Umfangsfläche des ersten Kühlkanalwandflächenabschnitts oder des zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitts erstrecken.
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Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Statorstützelements einer rotierenden elektrischen Maschine zum Stützen eines Stators, der aus einer Mehrzahl von segmentierten Kernen ausgebildet ist, die in einer Ringform angeordnet sind und um welche Spulen gewickelt sind. Das Verfahren umfasst: separates Formen eines ringförmigen äußeren Abschnitts, der mit einem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt versehen ist, der an der Innenumfangsfläche desselben ausgebildet, und einem ringförmigen inneren Abschnitt, der mit einem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt versehen ist, der an der äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet ist; und Ausbilden eines Kühlkanals, der umgeben ist von dem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt und dem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt durch miteinander Kombinieren des ringförmigen Äußeren Abschnitts und des ringförmigen inneren Abschnitts, während der erste Kühlkanalwandflächenabschnitt und der zweite Kühlkanalwandflächenabschnitt einander zugewandt sind.
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Gemäß einer Ausführungsform können erste Verbindungsflächenabschnitte bei beiden Seitenenden des ersten Kühlkanalwandflächenabschnitts des ringförmigen äußeren Abschnitts ausgebildet werden, zweite Verbindungsflächenabschnitte können bei beiden Seitenenden des zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitts des ringförmigen inneren Abschnitts ausgebildet werden, und beim Ausbilden des Kühlkanals können der ringförmige äußere Abschnitt und der ringförmige innere Abschnitt aneinander befestigt werden durch Schweißen unter der Bedingung, dass die ersten Verbindungsflächenabschnitte und die zweiten Verbindungsflächenabschnitte miteinander in Kontakt stehen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform können der ringförmige äußere Abschnitt und der ringförmige innere Abschnitt ringförmige Strukturen sein mit einem einfachen ⊏-förmigen Längsschnitt ohne eine separate Innenform und können daher durch Schmieden verarbeitet werden, und Defekte, die erzeugt werden, wenn Gießen ausgeführt wird, können vermieden werden.
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Weitere Anwendungsbereiche werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung ersichtlich. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und spezifische Beispiele nur zum Zwecke der Illustration gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
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Figurenliste
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Damit die Offenbarung gut verstanden wird, werden nun verschiedene Ausführungsformen beispielhafter Natur derselben beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf die begleitenden Figuren, bei denen:
- 1A eine Perspektivansicht ist eines zusammengebauten Zustands zwischen einem Stator und einem Stützelement einer konventionellen rotierenden elektrischen Maschine;
- 1B eine schematische Ansicht ist, die eine Anordnung zwischen dem Stator und dem Stützelement der konventionellen rotierenden elektrischen Maschine zeigt;
- 2A bis 2B schematische Ansichten sind, die Formen zeigen zum Formen des Stützelements und eines Kernmaterials der konventionellen rotierenden elektrischen Maschine;
- 3A bis 3B Ansichten sind, die Herstellungsbegrenzungen eines konventionellen Stützelements zeigen;
- 4A eine Ansicht ist, ein Statorstützelement einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 4B eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 4A ist;
- 5A eine Ansicht ist, die einen äußeren Abschnitt des Statorstützelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 5B eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von 5A ist;
- 6A eine Ansicht ist, die einen inneren Abschnitt des Statorstützelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 6B eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von 6A ist;
- 7A bis 7B Ansichten sind, die einen Kühlkanal in einem kompletten Zustand zeigen, der durch Kombinieren des äußeren Abschnitts und des inneren Abschnitts gemeinsam ausgebildet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 8A eine Ansicht ist, die ein Stützelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 8B eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D von 8A ist;
- 9A eine Ansicht ist, die ein Stützelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 9B eine Querschnittsansicht entlang der Linie E-E von 9A ist.
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Es ist zu verstehen, dass die begleitenden Figuren nicht notwendigerweise skaliert sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen Eigenschaften sind, welche die Grundprinzipien der vorliegenden Offenbarung illustrieren. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, wie hierin offenbart, beispielsweise einschließlich von spezifischen Abmessungen und Orientierungen, Positionierungen und Formen, werden teilweise durch die spezifisch vorgesehene Anwendung und Verwendungsumgebung festgelegt.
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Die hierin beschriebenen Figuren dienen lediglich illustrativen Zwecken und sind nicht zum auf irgendeine Weise Begrenzen des Rahmens der vorliegenden Offenbarung gedacht.
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Detaillierte Beschreibung
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Hiernach wird nun detailliert auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, Beispiele welcher in den begleitenden Figuren gezeigt sind und nachstehend beschrieben werden. Während die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die vorliegende Offenbarung auf die beispielhaften Ausführungsformen zu begrenzen. Im Gegenteil dazu ist die vorliegende Offenbarung nicht nur dazu gedacht, die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Abwandlungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen innerhalb des Rahmens und Bereichs der vorliegenden Offenbarung.
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Um die vorliegende Offenbarung besser zu verstehen, wird zuerst eine Struktur eines Statorstützelements einer rotierenden, elektrischen Maschine beschrieben, die hergestellt wird unter Verwendung einer Kernform, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
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Wie in 1A bis 1B beispielhaft gezeigt, dient ein Statorstützelement 100 zum Stützen einer Mehrzahl von segmentierten Kernen 210, die in einer Ringform angeordnet sind, um so eine ringförmige Aufbaustruktur zu fixieren.
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Ein Stator 200 des Typs mit konzentrierten Wicklungssegmentierten Kernen weist die segmentierten Kerne 210 auf, an denen Spulen 220 gewickelt sind, und die segmentierten Kerne 210, an denen Spulen 220 gewickelt sind, sind in einer Ringform angeordnet und in das Statorstützelement 100 pressgepasst, um so eine ringförmige Aufbaustruktur zu stützen.
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Um den Stator 200 zu kühlen, der eine große Menge von Wärme erzeugt, wenn die rotierende elektrische Maschine betrieben wird, ist das Statorstützelement 100 mit einem Kühlkanal 100 versehen, der darin ausgebildet ist (unter Bezugnahme auf 1B), und der Kühlkanal 110 ist in einer Form ausgebildet, die sich in der Umfangsrichtung des Statorstützelements 100 erstreckt, das heißt, in einer Ringform. Eine Kunststoffspule 230 zum elektrischen Isolieren zwischen dem Statorstützelement 100 und dem Stator 200 ist zwischen dem Statorstützelement 100 und dem Stator 200 vorgesehen.
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Ein solches Stützelement 100, das mit dem Kühlkanal 110 versehen ist, welcher darin ausgebildet ist, ist als ein Einstück-Typ ausgebildet und wird daher durch Gravitationsdruckgießen („gravity die casting“) unter Verwendung eines aus Sand ausgebildeten Kernmaterials hergestellt. Wie in 2A beispielhaft gezeigt, ist das Statorstützelement 100, das mit dem darin ausgebildeten Kühlkanal 110 versehen ist, als ein Einstück-Typ gegossen durch Injizieren eines Gießharzes in einem geschmolzenem Zustand in eine Gießform 130 unter der Bedingung, dass ein Kernmaterial 300 in die Gießform 130 gegeben wird, und nach Abschluss des Gießens des Statorstützelements 100 werden das Kernmaterial 300 und das Statorstützelement 100 aus der Gießform herausgenommen, und dann wird das Kernmaterial 300 von dem Statorstützelement 100 entfernt. Hier wird das in dem Kühlkanal 100 positionierte Kernmaterial 300 zerkleinert („crushed“) und entfernt durch ein Spülloch 120 des Statorstützelements 100.
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Das Kernmaterial 300 wird in eine gegebene Form geformt durch Injizieren von Sand, der mit einem Härtemittel gemischt ist, etc., in eine Kernform 310 und dann Härten der Mischung und, wie in 2B beispielhaft gezeigt, wird das Kernmaterial 300 nach Abschluss von der Kernform 310 herausgezogen durch in entgegengesetzte Richtungen Bewegen einer oberen Matrize 311 und einer unteren Matrize 312 der Kernform 310.
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Da die Bewegungsrichtungen der oberen und unteren Matrizen 311 und 312 der Kernform 310 berücksichtigt werden sollten, wenn das Kernmaterial 300 von der Kernform 310 herausgezogen wird, ist die Form des Kernmaterials 300 strukturell begrenzt. Wie in 3A bis 3B gezeigt, kann, um eine Form hinzuzufügen wie eine Kühlrippe zu einem Stützelement 100', wenn ein Kernmaterial 300' geformt wird durch Reflektieren einer Struktur, die zu einer Form korrespondiert, welche zu dem Stützelement 100' hinzugefügt wird, das Kernmaterial 300' nicht von der Kernform 310 zurückgezogen werden, aufgrund einer Interferenz zwischen der Kernform 310 und dem Kernmaterial 300'.
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Die Form eines Kühlkanalwandabschnitts 112, der den Kühlkanal 110 des Statorstützelements 100 umgibt, ist begrenzt aufgrund von solchen Beschränkungen bei der Herstellung, und eine Qualitätsinspektion des Statorstützelements 100 nach dem Gießen ist begrenzt aufgrund einer solchen Struktur, bei welcher der Kühlkanal 110 bei der Innenseite des Statorstützelements 100 vorgesehen ist, was daher zu Schwierigkeiten bei der Inspektion führt.
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Daher wird gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Statorstützelement hergestellt durch separates Ausbilden von zwei ringförmigen Strukturen, das heißt, einem ringförmigen äußeren Abschnitt und einem ringförmigen inneren Abschnitt, und dann miteinander Kombinieren der äußeren und inneren Abschnitte, und insbesondere, der voneinander in der Längsrichtung unterteilten äußeren Abschnitte und inneren Abschnitte auf Basis eines Kühlkanals des Statorstützelements, um so konzentrisch zu sein miteinander und individuell ausgebildet zu werden, und, wenn der äußere Abschnitt und der innere Abschnitt angehaftet werden, ist der Kühlkanal des Statorstützelements mit einer abgelichteten Struktur vervollständigt.
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Hiernach wird nun detailliert auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, Beispiele welche in den begleitenden Figuren gezeigt sind und nachstehend beschrieben werden.
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4A bis 4B sind Ansichten, des Statorstützelements einer rotierenden, elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen, 5A bis 5B sind Ansichten, die einen äußeren Abschnitt des Statorstützelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen, 6A bis 6B sind Ansichten, die einen inneren Abschnitt des Statorstützelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen, 7A bis 7B sind Ansichten, die einen Kühlkanal einer abgelichteten Struktur zeigen, der durch miteinander Kombinieren des äußeren Abschnitts und des inneren Abschnitts gebildet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, 8A bis 8B sind Ansichten, die ein Statorstützelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen, und 9A bis 9B sind Ansichten, die ein Statorstützelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
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Ein Statorstützelement 10 bringt einen Stator des Typs mit konzentrierten Wicklungs-segmentiertem Kern dazu, darin pressgepasst zu werden, um so an der Innenfläche des Statorstützelements 10 positioniert zu sein, und dient daher zum Befestigen von segmentierten Kernen, die in einer Ringform angeordnet sind. Wie in 4A bis 4B gezeigt, weist das Statorstützelement 10 eine ringförmige Struktur und einen Kühlkanal 16 auf, in welchem ein Kühlfluid zum Kühlen des Stators strömt, und dieser ist in dem Statorstützelement 10 vorgesehen.
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Wie in 4A bis 6B gezeigt, weist das Statorstützelement 10 einen äußeren Abschnitt 12 und einen inneren Abschnitt 14 auf, der auf Basis des Kühlkanals 16 voneinander in der Längsrichtung unterteilt bzw. getrennt sind, um so miteinander konzentrisch zu sein, und wenn der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 verbunden werden, ist der Kühlkanal 16 des Statorstützelements 10 mit einer abgewichenen Struktur abgeschlossen, sodass das Kühlfluid entlang des Kühlungskanals 16 ohne Leckage strömen kann.
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In 5A bis 5B gezeigt, ist der äußere Abschnitt 12 ein ringförmiges Band mit einem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt 12a an der Innenumfangsfläche desselben, und weist einen ungefähr ⊏-förmigen Längsschnitt auf.
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Der äußere Abschnitt soll konzentrisch mit dem inneren Abschnitt 14, wenn der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 verbunden werden, wobei beide Seitenenden des äußeren Abschnitts 12 in der Höhenrichtung verarbeitet werden, um in der Zentripetalrichtung des äußeren Abschnitts 12 gebogen zu sein, und daher weist der äußere Abschnitt 12 einen ⊏-förmigen Längsschnitt auf, und die ⊏-förmige Innenfläche des äußeren Abschnitts 12 bildet einen ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt 12a, der eine Seite des Kühlkanals 16 in der Umfangsrichtung umgibt.
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Ferner bilden Spitzen von beiden Seitenenden des äußeren Abschnitts 12, die in der Zentripetalrichtung des äußeren Abschnitts 12 gebogen sind, erste Verbindungsflächenabschnitte 12b, die hermetisch befestigt sind an dem inneren Abschnitt 14, wenn der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 verbunden werden.
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Der erste Kühlkanalwandabschnitt 12a erstreckt sich in der Umfangsrichtung des äußeren Abschnitts 12 ohne Verbindungsverlust, und die ersten Verbindungsflächenabschnitte 12b sind mit beiden Enden des ersten Kühlkanalwandabschnitts 12a in der Höhenrichtung des äußeren Abschnitts 12 verbunden.
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Das heißt, der erste Kühlkanalwandabschnitt 12a ist zwischen beiden ersten Verbindungsflächenabschnitten 12b ausgebildet, die hermetisch befestigt sind an dem inneren Abschnitt 14.
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Ferner ist ein Kühlfluidloch 12d zum Hindurchgelangen eines Kühlfluids an dem äußeren Abschnitt 12 vorgesehen.
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Unter Bezugnahme auf 6A bis 6B ist der innere Abschnitt 14 ein ringförmiges Band mit einem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a an der Außenumfangsfläche desselben und weist einen ungefähren ⊏-förmigen Längsschnitt auf.
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Der Innenabschnitt 14 ist konzentrisch mit dem äußeren Abschnitt 12, wenn der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 verbunden sind, wobei beide Seitenenden des inneren Abschnitts 14 in der Höhenrichtung verarbeitet sind, um in Richtung des entgegengesetzten der zentrifugalen Richtung gebogen zu sein, und daher weist der innere Abschnitt 14 einen c-förmigen Längsschnitt auf, und die ⊏-förmige äußere Fläche des inneren Abschnitts 14 bildet den zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a, der die andere Seite des Kühlkanals 16 in der Umfangsrichtung umgibt.
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Ferner bilden Spitzen von beiden Seitenenden des inneren Abschnitts 14, die in Richtung des entgegengesetzten zu der zentrifugalen Richtung gebogen sind, des inneren Abschnitts 14 zweite Verbindungsflächenabschnitte 14b, die hermetisch befestigt sind an dem äußeren Abschnitt 12, wenn der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 verbunden sind.
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Der zweite Kühlkanalwandabschnitt 14a erstreckt sich in der Umfangsflächenrichtung des hinteren Abschnitt 14 ohne Verbindungsverlust, und die zweiten Verbindungsflächenabschnitte 14b sind mit beiden Enden des zweiten Kanalwandabschnitts 14a in der Höhenrichtung des inneren Abschnitts 14 verbunden.
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Das heißt, der zweite Kühlkanalwandabschnitt 14a ist zwischen beiden zweiten Verbindungsflächenabschnitten 14b ausgebildet, die hermetisch befestigt sind an dem äußeren Abschnitt 12.
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Bei der Kombination des äußeren Abschnitts 12 und des inneren Abschnitts 14 wird ausgeführt unter der Bedingung, dass der innere Abschnitt 14 innerhalb des äußeren Abschnitts 12 angeordnet ist, um so miteinander konzentrisch zu sein, und die ersten Verbindungsflächenabschnitte 12b des äußeren Abschnitts 12 und die zweiten Verbindungsflächenabschnitte 14b des inneren Abschnitts 14 kontaktieren einander hermetisch, wobei dabei der Kühlkanal 16 in einem hermetisch abgedichteten Zustand geformt wird, der umgeben ist von dem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt 12a und dem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a (unter Bezugnahme auf 7) .
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Wie in 8A bis 8B und 9A bis 9B gezeigt, können einer oder mehrere Vorsprünge an zumindest einem des ersten Kühlkanalwandflächenabschnitts 12a und dem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a ausgebildet sein.
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Wie in 8A bis 8B gezeigt, können zunächst, wenn Vorsprünge 14c an einem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a eines inneren Abschnitts 14' ausgebildet sind, einer oder mehrere Vorsprünge 14c von der Fläche bzw. Oberfläche des zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitts 14a hervorstehen.
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Die Vorsprünge 14c sind in der Form von Rippen ausgebildet, die sich in der Umfangsflächenrichtung des zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitts 14a erstrecken ohne Verbindungsverlust („disconnection“), unter Berücksichtigung eines Kühlfluids, das entlang des Kühlkanals 16 strömt. Die Vorsprünge 14c erhöhen eine Strahlungswärmefläche bzw. eine Strahlungswärmebereich des zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitts 14a, der mit dem Kühlfluid in Kontakt steht, und helfen dabei beim effektiven Kühlen des Stators benachbart zu der Innenumfangsfläche des inneren Abschnitts 14'.
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Wenn eine Mehrzahl von Vorsprüngen 14c ausgebildet ist, sind die Vorsprünge 14c beabstandet voneinander in der Höhenrichtung des inneren Abschnitts 14'.
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Wie in 9A bis 9B gezeigt, können ferner, wenn Vorsprünge 12c an einem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt 12a eines äußeren Abschnitts 12' ausgebildet sind, einer oder mehrere Vorsprünge 12c von der Fläche des ersten Kühlkanalwandflächenabschnitts 12a hervorstehen.
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Die Vorsprünge 12c sind in der Form von Rippen ausgebildet, die sich in der Umfangsflächenrichtung des ersten Kühlkanalwandflächenabschnitts 12a erstrecken ohne Verbindungsverlust, unter Berücksichtigung der Strömung des Kühlfluids, das entlang des Kühlkanals 16 strömt. Die Vorsprünge 14c führen zu unregelmäßiger Strömung in der Strömung des Kühlfluids, um Turbolenzen zu erhöhen, und helfen dabei beim effektiven Kühlen des Stators.
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Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, ist der Stator 200 mit einer Mehrzahl von konzentrierten, gewickelten, segmentierten Kernen 210, die in einer Ringform angeordnet sind, wie in 1A gezeigt, in das Statorstützelement 10 pressgepasst während einem Prozess des Zusammenbaus einer rotierenden, elektrischen Maschine, und da kann das Statorstützelement 10 den ringförmigen Aufbau der pressgepassten segmentierten Kerne 210 stützen und fixieren.
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Hiernach wird ein Verfahren zum Herstellen der vorstehend erwähnten zwei Stück-Typ-Stützelements 10 beschrieben.
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Zuerst werden ringförmige Strukturen, welche das Statorstützelement 10 ausbilden, das heißt, der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14, individuell geformt („molded“).
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Der äußere Abschnitt 12 ist ein ringförmiges Band mit dem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt 12a an der Innenumfangsfläche desselben, und der innere Abschnitt 14 ist ein ringförmiges Band mit dem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a an der äußeren Umfangsfläche desselben.
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Der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 weisen eine einfache Struktur mit einem ⊏-förmigen Längsabschnitt auf, welche durch Schmieden ausgebildet werden kann, und werden daher jeweils durch Schmieden ausgebildet. Danach werden der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 verbunden unter der Bedingung, dass der erste Kühlkanalwandflächenabschnitt 12a und der zweite Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a einander zugewannt sind, wodurch die Formation des Kühlkanals 16 in einem hermetisch abgedichteten Zustand abgeschlossen wird, der umgeben ist mit dem ersten Kühlkanalwandflächenabschnitt 12a und dem zweiten Kühlkanalwandflächenabschnitt 14a.
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Selbst wenn der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 durch Gießen hergestellt werden, kann ein Kernmaterial, ein Spülloch, etc. weggelassen werden.
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Die separat ausgebildeten äußeren Abschnitte 12 und Innenabschnitte 14 können durch Schweißen verbunden werden. Hier wird danach der innere Abschnitt 14 in dem äußeren Abschnitt 12 angeordnet, sodass die ersten Verbindungsflächenabschnitte 12b des äußeren Abschnitts 12 und die zweiten Verbindungsflächenabschnitte 14b des inneren Abschnitts 14 miteinander in Kontakt gelangen. Schweißen wird bei den Kontaktflächen zwischen den ersten Verbindungsflächenabschnitten 12b und den zweiten Verbindungsflächenabschnitten 14b ausgeführt, wodurch der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 in einem Zustand befestigt werden, in welchem der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 miteinander hermetisch in Kontakt stehen.
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Das vorstehend erwähnte Statorstützelement 10 der rotierenden, elektrischen Maschine, das durch separates Ausbilden von zwei Stücken mit einer einfachen Struktur und dann miteinander Kombinieren der zwei Stücke miteinander hergestellt wird, um so den Kühlkanal 16 auszubilden, weist Vorteile auf, wie folgt.
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Zuerst werden, da der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14, welche das Statorstützelement 10 ausbilden, eine einfache Struktur aufweisen, der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 in einfacher Weise verarbeitet durch Schweißen anstelle von Gießen unter Verwendung eines Kernmaterials.
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Daher können verschiedene Defekte, wie Luftblasen, Kaltschluss („cold shut“), etc., die erzeugt werden können, wenn Gießen ausgeführt wird, vermieden werden, und der äußere Abschnitt 12 und der innere Abschnitt 14 werden separat ausgebildet durch Schweißen, und daher kann eine Herstellungsqualität verbessert werden.
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Ferner können ein Kernmaterial, ein Spülloch („flushing hole“), etc., die gewünscht sind zum Ausführen von Gießen, weggelassen werden, und daher kann eine Produktivität verbessert werden.
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Zweitens kann, da das Statorstützelement 10 hergestellt wird durch Kombinieren des äußeren Abschnitts 12 und des inneren Abschnitts 14, unterteilt auf Basis des Kühlkanals 12, eine visuelle Inspektion des äußeren Abschnitts 12 und des inneren Abschnitts 14 in einfacher Weise ausgeführt werden vor einem Kombinationsprozess, und daher kann eine Herstellungsqualität verbessert werden.
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In einem Fall eines konventionellen Stützelements, das durch Gießen hergestellt wird, ist eine visuelle Inspektion eines Kühlkanalwandflächenabschnitts, der in dem konventionellen Stützelement ausgebildet ist, nicht ermöglicht.
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Drittens können die Vorsprünge 12c und 14c zum Erhöhen einer Strahlungswärmefläche oder zum Erhöhen von Turbolenz wie einer Kühlrippe in einfacher Weise hinzugefügt werden zu den Kühlkanalwandflächenabschnitten 12a und 14a, welche den Kühlkanal 16 umgeben, und daher kann eine Kühlleistung verbessert werden.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wird, wird ein Statorstützelement einer rotierenden, elektrischen Maschine hergestellt durch separates Ausbilden von zwei Stücken mit einer einfachen Struktur und dann miteinander Kombinieren der zwei Stücke, um einen Kühlkanal darin auszubilden, was daher eine Kühlleistung verbessert, Produktivität und Qualitätsniveau erhöht, während dieselbe Außenstruktur aufrechterhalten wird.
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Die vorliegende Offenbarung wurde detailliert unter Bezugnahme auf Ausführungsformen derselben beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass der Fachmann Abwandlungen vornehmen kann, bei diesen Ausführungsformen, ohne von den Prinzipien und dem Rahmen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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