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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor, und betrifft insbesondere einen Statorkern und einen Elektromotor mit verbesserter Wasserbeständigkeit.
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Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Wird ein Statorkern durch Schichten einer Vielzahl dünner Platten hergestellt, die durch Stanzen eines elektromagnetischen Stahlblechs ausgebildet sind, dann entstehen Stanzgrate bei Umfangskantenabschnitten der dünnen Platten. Die nachstehenden Dokumente sind jeweils als Stand der Technik bezüglich solcher vorstehend beschriebenen Grate bekannt.
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In
JP 2016-32331 A ist offenbart, dass in einem Statorkern, der durch Schichten einer Vielzahl von Kernplatten ausgebildet ist, die wiederum durch Stanzen eines elektromagnetischen Stahlblechs von einer ersten Plattenoberflächenseite unter Verwendung einer beweglichen Pressform ausgebildet werden, die Kernplatte, deren erste Plattenoberfläche einer Seite in der Achsrichtung zugewandt ist, und die Kernplatte, deren erste Plattenoberfläche der anderen Seite in der Achsrichtung zugewandt ist, alternierend in der Achsrichtung geschichtet werden und ein Klebematerial durch einen Spalt zwischen die geschichteten Kernerplatten eingeführt wird.
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In
JP 2009-65831 A ist offenbart, dass Fehler in der Achsrichtung oder Fehler in der Breite einer dünnen Streifenschichtung beseitigt werden, indem die dünne Streifenschichtung in zwei dünne Teilstreifenschichtungen unterteilt wird, die einzelne dünne Streifenschichtung durch Kombinieren der zwei dünnen Teilstreifenschichtungen ausgebildet wird, und die Stanzgrate bei einem Zusammenfügungsabschnitt der angrenzenden dünnen Streifenschichtungen voneinander wegweisen.
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In
JP 2004-140966 A ist offenbart, dass Isolationsdefekte zwischen elektromagnetischen Stahlblechen aufgrund von Graten verhindert werden, indem die Schichtdicke eines Umfangskantenabschnitts des ausgestanzten elektromagnetischen Stahlblechs kleiner ausgestaltet wird als eine Differenz zwischen der Schichtdicke des elektromagnetischen Stahlblechs und der Höhe der Grate, die zum Zeitpunkt des Stanzens entstehen.
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In
JP H7-163083 A wird hinsichtlich eines Elektromotors, in dem ein Gehäuse ausgelassen wird, das eine Außenumfangsoberfläche des Statorkerns abdeckt, ein wasserfester Elektromotor offenbart, der mit einem Fronttrageelement und einem Rücktrageelement versehen ist, die den Statorkern zwischen sich einschließen, und jedes der Trageelemente umfasst einen ringförmigen Überstand, der radial auswärts von dessen Außenumfangsoberfläche in der Umgebung einer Endfläche von jedem der Lagerelemente angrenzend an den Statorkern übersteht. Des Weiteren wird ein Dichtungsmittel aufgetragen und verfestigt, das die Außenumfangsoberfläche von jedem der Trageelemente und die Außenumfangsoberfläche des Statorkerns abdeckt, der sich zwischen den ringförmigen Überständen befindet.
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In
JP H4-244748 A ist ein Statorjoch offenbart, in dem eine Vielzahl dünner Platten geschichtet sind, und Grate, die bei Schnittflächen der angrenzenden dünnen Platten entstehen, bedecken Bruchflächen der dünnen Platten, die hinsichtlich der Umfangskanten der dünnen Bleche zurückgenommen sind.
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In
JP S53-89902 A ist offenbart, dass ein Paar Stahlplatten mit unterschiedlichen Überstandsrichtungen der „Grate“, die bei der Pressbearbeitung entstehen, alternierend gestapelt werden, und indem lediglich das Paar Stahlplatten, in dem die „Grate“ gegeneinander stoßen, kurzgeschlossen wird, wird verhindert, dass Kantenabschnitte der Stahlplatten, die in mehreren Schichten gestapelt sind, vollständig kurzgeschlossen werden.
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In
JP 2000-341913 A ist ein Statorkern offenbart, in dem zwei Arten von Statormaterialien mit unterschiedlichen Außendurchmessern alternierend geschichtet werden und ausgestanzte Endflächen der Statormaterialien nicht aneinander ausgerichtet sind, und der verhindert, dass ein Wirbelstrom durch die ausgestanzten Endflächen auftritt.
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Kurzfassung der Erfindung
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9A zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Statorkerns, und 9B zeigt eine Teilansicht des Statorkerns. Wenn eine Vielzahl dünner Platten 90 geschichtet wird, um den Statorkern herzustellen, dann können die dünnen Platten 90 hinsichtlich einander umgekehrt geschichtet werden, um Motoreigenschaften und dergleichen zu verbessern (insbesondere eine Verringerung des Rastens durch eine abgeschrägte Stufe). Zu diesem Zeitpunkt, wie durch gestrichelte Linien 91 angegeben ist, entsteht ein relativ großer Spalt zwischen den Graten 92 bei einem Abschnitt, bei dem Spitzen der Grate 92, die auf den dünnen Platten 90 entstanden sind, einander zugewandt sind. Ein solcher Spalt beträgt 10 µm oder mehr, und kann aufgrund von Veränderungen über der Zeit 70 bis 80 µm erreichen. Dies hat Auswirkungen auf die Wasserbeständigkeit des Statorkerns. Wenn insbesondere ein Elektromotor, in dem eine Gehäuse ausgelassen ist, das eine Außenumfangsoberfläche des Statorkerns abdeckt, bei einer Werkzeugmaschine oder dergleichen angewendet wird, dann kann Schneidfluid oder dergleichen in den Elektromotor aus einer durch einen Pfeil 93 angegebenen Richtung eindringen.
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Somit besteht ein Bedarf an einer Technologie, die die Wasserbeständigkeit des Statorkerns verbessert, während die Motoreigenschaften gesteigert werden.
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung sieht einen Statorkern vor, der einen ersten Kernblock und einen zweiten Kernblock, die durch Schichten einer Vielzahl dünner Platten großen Durchmessers in einer umgekehrten Anordnung hinsichtlich einander, was Grate der Außenumfangskante der dünnen Platten großen Durchmessers so auslegt, einander zugewandt zu sein, und eine dünne Platte kleinen Durchmessers umfasst, die zwischen dem ersten Kernblock und dem zweiten Kernblock eingeschlossen ist und die einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als ein Außendurchmesser der dünnen Platte großen Durchmessers ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung sieht einen Elektromotor vor, der den Statorkern der vorliegenden Offenbarung umfasst, in dem ein Gehäuse ausgelassen wird, das die Außenumfangsoberfläche des Statorkerns abdeckt.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Elektromotors gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2A eine Draufsicht, die eine Frontseite einer dünnen Platte großen Durchmessers gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
- 2B eine Draufsicht, die eine Rückseite der dünnen Platte großen Durchmessers gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
- 3 eine Teilquerschnittsansicht eines Statorkerns gemäß dem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Statorkerns zeigt;
- 5 eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel einer dünnen Platte kleinen Durchmessers zeigt;
- 6 eine Querschnittsansicht, die ein weiteres modifiziertes Beispiel des Statorkerns zeigt;
- 7 eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel der dünnen Platte großen Durchmessers zeigt;
- 8 eine Querschnittsansicht, die ein weiteres modifiziertes Beispiel des Statorkerns zeigt;
- 9A eine Teilquerschnittsansicht des Statorkerns; und
- 9B eine Teilseitenansicht des Statorkerns.
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Ausführliche Beschreibung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. In den Zeichnungen sind identische oder ähnliche Bauelemente mit identischen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich sind die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht so auszulegen, dass sie den technischen Schutzbereich der Erfindung oder die Bedeutung der in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücke beschränken. Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Beschreibung der Ausdruck „Front-“ eine Ladeseite und eine Abgabeseite des Elektromotors bezeichnet, und der Ausdruck „Rück-“ eine Seite bezeichnet, die der Ladeseite zugewandt ist und der Abgabeseite des Elektromotors zugewandt ist.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Elektromotors 10 gemäß einem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Es sei darauf hingewiesen, dass der Elektromotor 10 des vorliegenden Beispiels ein Servomotors ist, der in einer Werkzeugmaschine, einem Industrieroboter oder dergleichen verwendet wird, darauf aber nicht beschränkt ist, und ebenso bei anderen Elektromotoren angewendet werden kann, solange es sich um einen Elektromotor handelt, indem ein Gehäuse ausgelassen wird, das eine Außenumfangsoberfläche des Statorkerns abdeckt. Der Elektromotor 10 umfasst einen Statorkern 13, der zwischen einem Frontgehäuse 11 und einem Rückgehäuse 12 eingeschlossen ist. Der Statorkern 13 umfasst einen ersten Kernblock 20, einen zweiten Kernblock 21 und eine dünne Platte 22 kleinen Durchmessers, die zwischen dem ersten Kernblock 20 und dem zweiten Kernblock 21 eingeschlossen ist. Der erste Kernblock 20 oder zweite Kernblock 21 werden ausgebildet, indem eine Vielzahl dünner Schichten großen Durchmessers geschichtet wird (vgl. 2), die durch Stanzen eines elektromagnetischen Stahlblechs ausgebildet ist. Der Außendurchmesser der dünnen Platte 22 kleinen Durchmessers ist kleiner als der Außendurchmesser der dünnen Platte großen Durchmessers über den gesamten Außenumfang der dünnen Platte großen Durchmessers hinweg.
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2A zeigt eine Draufsicht, die eine Frontseite einer dünnen Platte 30 großen Durchmessers zeigt, und 2B zeigt eine Draufsicht, die eine Rückseite der dünnen Platte 30 großen Durchmessers zeigt. Die dünne Platte 30 großen Durchmessers wird im Allgemeinen durch drei Stanzschritte ausgebildet. In einem ersten Schritt wird ein (nicht gezeigter) Rotorabschnitt des Elektromotors 10 ausgestanzt, in einem zweiten Schritt wird ein Abschnitt innerer Form und ein Schlitzabschnitt der dünnen Platte 30 großen Durchmessers ausgestanzt, und in einem dritten Schritt wird ein Abschnitt äußerer Form der dünnen Platte 30 großen Durchmessers ausgestanzt. Da in dem vorliegenden Beispiel der Abschnitt innerer Form und der Schlitzabschnitt der dünnen Platte 30 großen Durchmessers aus der Frontseite zu der Rückseite des elektromagnetischen Stahlblechs ausgestanzt werden, entstehen Grate der Innenumfangskante der dünnen Platte 30 großen Durchmessers (vgl. 3) auf der Rückseite der dünnen Platte 30 großen Durchmessers. Da weiterhin der Abschnitt äußerer Form der dünnen Platte 30 großen Durchmessers von der Rückseite hin zu der Frontseite des elektromagnetischen Stahlblechs ausgestanzt wird, entstehen Grate am Außenumfang der dünnen Platte 30 großen Durchmessers (vgl. 3) auf der Frontseite der dünnen Platte 30 großen Durchmessers.
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Die dünne Platte 30 großen Durchmessers ist weiterhin vorzugsweise mit einer Vielzahl von Polzähnen 31 bei zueinander asymmetrischen Positionen in der vertikalen und der horizontalen Richtung versehen. Wenn auf diese Weise zum Beispiel zwei der dünnen Platten 30 großen Durchmessers hinsichtlich einander umgekehrt angeordnet werden, wird die Vielzahl von Polzähnen 31 in der Umfangsrichtung zwischen den dünnen Platten versetzt, so dass eine abgeschrägte Stufe ausgebildet werden kann.
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3 zeigt eine Teilquerschnittsansicht des Statorkerns 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Zur Erleichterung des Verständnisses sind in 3 lediglich sechs dünne Platten 30 großen Durchmessers gezeigt, aber es sei darauf hingewiesen, dass ungefähr 140 bis 150 Platten zusammen geschichtet werden, um den gesamten Statorkern auszubilden. Es sei ebenso darauf hingewiesen, dass die Grate in der vorliegenden Offenbarung zur Erleichterung des Verständnisses vergleichsweise groß dargestellt sind. Der erste Kernblock 20 wird durch Schichten der Vielzahl dünner Platten 30 großen Durchmessers ausgebildet, was zu Graten 30a an der Außenumfangskante der dünnen Platten 30 großen Durchmessers führt, die in dieselbe Richtung weisen. Der zweite Kernblock 21 weist denselben Aufbau wie der erste Kernblock 20 auf, es sind aber der erste Kernblock 20 und der zweite Kernblock 21 hinsichtlich einander umgekehrt angeordnet, was dazu führt, dass die Grate 30a an der Außenumfangskante der dünnen Platten 30 großen Durchmessers einander zugewandt sind. Da wie vorstehend beschrieben die Vielzahl von Pohlzähnen 31 (vgl. 2) aufgrund der umgekehrten Anordnung in ihrer Position bei einem Abschnitt zwischen den Kernblöcken in ihrer Position versetzt sind, wird die abgeschrägte Stufe zwischen dem ersten Kernblock 20 und dem zweiten Kernblock 21 ausgebildet. Im Ergebnis wird das Rasten des Elektromotors 10 verringert.
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Ein Dichtungsmittel 40 wird auf eine Außenumfangsoberfläche des Statorkerns 13 aufgetragen, und ein Beschichtungsmittel 40 wird auf eine Außenumfangsoberfläche des Dichtungsmittels 40 aufgeschichtet. Da die Spitzen der Grate auf der Außenumfangsoberfläche des ersten Kernblocks 20 oder des zweiten Kernblocks 21 nicht miteinander kollidieren, ist das Entstehen von Spalten weniger wahrscheinlich. Somit wird in dem Elektromotor, in dem das Gehäuse ausgelassen ist, das die Außenumfangsoberfläche des Statorkerns 13 abdeckt, die Wasserbeständigkeit durch das Dichtungsmittel 40, das Beschichtungsmittel 41 und dergleichen beibehalten. Da jedoch die Spitzen der Grate miteinander bei der Außenumfangsoberfläche des Abschnitts 42 zwischen den Blöcken kollidieren, was durch gestrichelte Linien angegeben ist, wird die dünne Platte 22 kleinen Durchmessers mit einem Außendurchmesser B, der kleiner als ein Außendurchmesser A der dünnen Platte 30 großen Durchmessers ist, in den Abschnitt 42 zwischen den Kernblöcken eingefügt, wodurch ein vergleichsweise großer Spalt beseitigt und die Wasserbeständigkeit verbessert wird.
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Des Weiteren umfasst die dünne Platte 22 kleinen Durchmessers einen Grat 22a an der Außenumfangskante, und einen Grat 22b an der Innenumfangskante, der in eine Richtung wegweisend von dem Grat 22a am Außenumfang übersteht. Da ein Innendurchmesser C der dünnen Platte 22 kleinen Durchmessers des vorliegenden Beispiels derselbe wie ein Innendurchmesser D der dünnen Platte 30 großen Durchmessers ist, und der Spalt zwischen den dünnen Platten auf der überstehenden Seite des Grats 22b an der Innenumfangskante der dünnen Platte 22 kleinen Durchmessers schmaler als der Spalt zwischen den anderen dünnen Platten ist, besteht die Möglichkeit, dass die Spitze des Grats 22b am Innenumfang der dünnen Platte 22 kleinen Durchmessers die angrenzende dünne Platte 30 großen Durchmessers nach außen drücken kann, wodurch ein sekundärer Spalt auf der Außenumfangsoberfläche des Abschnitts 42 zwischen den Kernblöcken entsteht, was durch die gestrichelten Linien angegeben ist. Deshalb ist der Grat 22b an der Innenumfangskante der dünnen Platte 22 kleinen Durchmessers vorzugsweise kleiner als der Grat 30a an der Außenumfangskante der dünnen Platte 30 großen Durchmessers und passt vorzugsweise in den Spalt zwischen den dünnen Platten. Die Höhe der Grate kann durch eine Freiraumeinstellung zwischen den Stanzen und Pressformen, eine Einstellung der Plattendicke zwischen der dünnen Platte 22 kleinen Durchmessers und der dünnen Platte 30 großen Durchmessers oder dergleichen kontrolliert werden (die Plattendicke der dünnen Platte 22 kleinen Durchmessers wird zum Beispiel dünner ausgestaltet als die Plattendicke der dünnen Platte großen Durchmessers 30).
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4 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Statorkerns 13 zeigt. Der Statorkern 13 des vorliegenden Beispiels umfasst einen ersten Kernsatz 50, der den ersten Kernblock 20, den zweiten Kernblock 21 und die dünne Platte 22 kleinen Durchmessers umfasst, und umfasst einen zweiten Kernsatz 51 mit demselben Aufbau wie der erste Kernsatz 50, der eine abgeschrägte Stufe zwischen dem ersten Kernsatz 50 und dem zweiten Kernsatz 51 ausbildet. Da die Spitzen der Grate ebenso miteinander in einem Abschnitt 43 zwischen den Kernsätzen kollidieren, was durch gestrichelte Linien angegeben ist, wird eine zwischengesetzte dünne Platte 23 mit einem Innendurchmesser E, der größer als der Innendurchmesser D der dünnen Platte 30 großen Durchmessers ist, in den Abschnitt 43 zwischen den Kernsätzen eingefügt, wodurch ein vergleichsweise großer Spalt beseitigt wird und die Wasserbeständigkeit verbessert wird.
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5 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel der dünnen Platte kleinen Durchmessers zeigt. Ein Grat 24b an der Innenumfangskante der dünnen Platte 24 kleinen Durchmessers des vorliegenden Beispiels ist von dem vorstehend beschriebenen Grat an der Innenumfangskante dahingehend verschieden, dass er in derselben Richtung wie ein Grat 24a der Außenumfangskante der dünnen Platte 24 kleinen Durchmessers übersteht. Da der Spalt zwischen den dünnen Platten auf der überstehenden Seite des Grats 24b der Innenumfangskante der dünnen Platte 24 kleinen Durchmessers breiter als der Spalt zwischen den anderen dünnen Platten ist, drückt die Spitze des Grats 24b der Innenumfangskante der dünnen Platte 24 kleinen Durchmessers nicht die angrenzende dünne Platte 30 großen Durchmessers nach außen. Im Ergebnis entsteht der sekundäre Spalt eher selten an der Außenumfangsoberfläche des Abschnitts 42 zwischen den Kernblöcken, was durch die gestrichelten Linien angegeben ist. Des Weiteren besteht kein Bedarf an einem Kontrollieren der Höhe der Grate der dünnen Platte 24 kleinen Durchmessers des vorliegenden Beispiels.
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6 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren modifizierten Beispiels des Statorkerns 13. Der Statorkern 13 des vorliegenden Beispiels umfasst einen ersten Kernsatz 52, der den ersten Kernblock 20, den zweiten Kernblock 21 und die dünne Platte 24 kleinen Durchmessers umfasst, und umfasst einen zweiten Kernsatz 53 mit demselben Aufbau wie der erste Kernsatz 52, der eine abgeschrägte Stufe zwischen dem ersten Kernsatz 52 und dem zweiten Kernsatz 53 ausbildet. Da die Spitzen der Grate ebenso miteinander in dem Abschnitt 43 zwischen den Kernsätzen kollidieren, was durch die gestrichelten Linien angegeben ist, wird eine zwischengesetzte dünne Platte 25 mit einem Innendurchmesser E, der größer als der Innendurchmesser D der dünnen Platte 30 großen Durchmessers ist, in den Abschnitt 43 zwischen den Kernsätzen eingefügt, wodurch ein vergleichsweise großer Spalt beseitigt und die Wasserbeständigkeit verbessert wird.
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7 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel der dünnen Platte großen Durchmessers zeigt. Das vorliegende Beispiel ist von den vorstehend beschriebenen Beispielen dahingehend verschieden, dass ein Grat 32b an der Innenumfangskante der dünnen Platte 32 großen Durchmessers in derselben Richtung wie ein Grat 32 an der Außenumfangskante der dünnen Platte 32 großen Durchmessers übersteht, und dahingehend, dass der Innendurchmesser C der dünnen Platte 26 kleinen Durchmessers größer als der Innendurchmesser D der dünnen Platte 32 großen Durchmessers ist. Im Ergebnis kollidiert die Spitze des Grats 32b an der Innenumfangskante der dünnen Platte 32 großen Durchmessers nicht mit der Spitze eines Grats 26b der Innenumfangskante der dünnen Platte 26 kleinen Durchmessers, und somit entsteht der sekundäre Spalt in der Außenumfangsoberfläche des Abschnitts 42 zwischen den Kernblöcken weniger häufig, was durch die gestrichelten Linien angegeben ist. Des Weiteren besteht ebenso kein Bedarf an einem Kontrollieren der Höhe der Grate der dünnen Platte 26 kleinen Durchmessers in dem vorliegenden Beispiel.
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8 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren modifizierten Beispiels des Statorkerns 13. Der Statorkern 13 des vorliegenden Beispiels umfasst einen ersten Kernsatz 54, der einen ersten Kernblock 27, zweiten Kernblock 28 und die dünne Platte 26 kleinen Durchmessers umfasst, und umfasst einen zweiten Kernsatz 55 mit demselben Aufbau wie der erste Kernsatz 54. Da in dem vorliegenden Beispiel die Spitzen der Grate nicht miteinander in dem Abschnitt 43 zwischen den Kernsätzen kollidieren, was durch die gestrichelten Linien angegeben ist, ist es nicht erforderlich, die zwischengefügte dünne Platte zwischen die Kernsätze einzufügen.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Statorkern 13 mit verbesserter Wasserbeständigkeit bei dem Abschnitt zwischen den Kernblöcken unter Verwendung der dünnen Platten 22, 24 und 26 kleinen Durchmessers bereitgestellt werden. Zudem kann die Wasserbeständigkeit zwischen den Kernsätzen ebenso durch die zwischengefügten dünnen Platten 23 und 25 verbessert werden. Der Statorkern 13 der vorliegenden Offenbarung ist insbesondere für den Elektromotor nützlich, in dem das Gehäuse ausgelassen wird, das die Außenumfangsoberfläche des Statorkerns abdeckt.
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Obwohl einige Ausführungsbeispiele in dieser Beschreibung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und es ist ersichtlich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der beiliegenden Patentansprüche abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016032331 A [0003]
- JP 2009065831 A [0004]
- JP 2004140966 A [0005]
- JP H7163083 A [0006]
- JP H4244748 A [0007]
- JP 53089902 A [0008]
- JP 2000341913 A [0009]
