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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der Koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2019-015500 , eingereicht am 4. Dezember 2019, welche durch Bezugnahme Teil des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Exemplarische Ausführungsbeispiele betreffen eine Statoranordnung eines Haarnadelwicklungsmotors und ein Verfahren zu deren Herstellung und insbesondere eine Statoranordnung eines Haarnadelwicklungsmotors, deren Gewicht und Volumen reduziert sind, um das Gewicht zu verringern und e einen inneren Freiraum des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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Erörterung des Hintergrunds
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Die Forschung und Entwicklung sowie die Kommerzialisierung von umweltfreundlichen kraftfahrzeugbezogenen Teilen wurden entsprechend internationalen Forderungen nach Regulierungen zur Verringerung von Treibhausgasen und einer Verbesserung der Kraftstoffeffizienz von Automobilen in der Automobilindustrie aktiv vorangetrieben.
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Eine Technologie zum Ausüben einer Antriebskraft unter Verwendung eines Elektromotors ist als eine Art eines umweltfreundlichen kraftfahrzeugbezogenen Teils in Entwicklung, und besonders hierfür ist auch eine Motorproduktivitätstechnologie erforderlich, welche auch die Motorbetriebseffizienz beinhaltet.
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Automobilhersteller und Hersteller von umweltfreundlichen Teilen verwenden Haarnadelspulen in Motoren als Teil der technologischen Entwicklung zur Reduzierung des Gewichts und des Volumens der umweltfreundlichen Teile.
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Aufgrund der Entwicklung einer Technologie zur Reduzierung des Gewichts und des Volumens der umweltfreundlichen Teile kann das Gewicht eines Fahrzeugs oder eines umweltfreundlichen Fahrzeugs verringert werden und ein innerer Freiraum kann gewährleistet werden.
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Ein Statorkern eines Antriebsmotors, bei welchem eine Haarnadelspule nach dem Stand der Technik Verwendung findet, besteht aus einem magnetischen Material und weist ein Joch, das einen magnetischen Pfad bildet, und mehrere Zähne auf, die in Intervallen voneinander beabstandet sind, so dass sie von dem Joch radial nach innen ragen, und mehrere Haarnadelspulen sind in mehrere Schlitze eingesetzt, die durch die mehreren in Intervallen voneinander beabstandeten Zähne gebildet sind.
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Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Statorkerns nach dem Stand der Technik allgemein in ein Verfahren, bei welchem Schuhe an Endbereichen der Zähne des Statorkerns ausgebildet werden und die Haarnadelspulen in axialer Richtung eingeführt werden, und ein Verfahren unterteilt, bei welchem die Schuhe der Zähne entfernt werden und die Haarnadelspulen in radialer Richtung eingeführt werden.
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Zunächst wird bei dem Verfahren, bei welchem Schuhe an den Endbereichen der Zähne des Statorkerns ausgebildet werden und die Haarnadelspulen in axialer Richtung eingeführt werden, die Haarnadelspule U-förmig gestaltet oder geformt, so dass eine Spule oder ein Ring mit einem im Wesentlichen winkligen Querschnitt vorab in den Schlitz des Statorkerns eingeführt werden kann, wodurch die Haarnadelspule gebildet wird.
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Ferner fixieren die auf den Innenseitenenden der Zähne in Radialrichtung ausgebildeten Schuhe die in die Schlitze eingeführten Haarnadelspulen.
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Ein Verfahren zur Herstellung des die Haarnadelspule verwendenden Antriebsmotors, bei welchem die Schuhe an den Endbereichen der Zähne ausgebildet sind und die Haarnadelspulen in axialer Richtung eingeführt werden, weist das Wickeln durch das Einführen von ungefähr 100 bis 150 Haarnadelspulen in den Statorkern und das anschließende Verdrillen und Verschweißen gegenüberliegender Endbereiche auf, und selbst wenn nur ein Schweißfehler an den Enden der Haarnadelspulen auftritt, besteht das Problem, dass die Haarnadelspulen insgesamt als Schweißfehler nicht verwendet werden können.
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Ferner wird, wenn Spulen, die jeweils eine winklige Querschnittsfläche aufweisen, verdrillt und gebogen werden, um die Haarnadelspulen zu bilden, ein Film dünner und beschädigt, und somit wird bei dem Vorgang des Formens der Spulen bei einer hohen Last die Isolierleistung verschlechtert.
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Bei dem Verfahren, bei welchem die Schuhe der Zähne entfernt werden und die Haarnadelspulen in radialer Richtung eingeführt werden, werden, da Statorkernschuhbereiche entfernt werden, wenn nach der Bildung eines Haarnadelspulenbündels geteilte Statorkerne in radialer Richtung eingeführt werden, Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NVH - Noise Vibration Harshness) aufgrund einer Erhöhung des Rastmoments und der Drehmomentwellen erzeugt, und die Leistung wird beeinträchtigt.
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Da eine Form des Statorkerns nach der Herstellung der Haarnadelspulen entsprechend einer Form der Haarnadelspulen ausgebildet wird, kann der Magnetfluss nicht gleichmäßig ausgelegt werden, und somit werden die Endbereiche der Zähne des Stators gesättigt und die Leistung kann beeinträchtigt sein.
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Daher wird nach einem Verfahren zur Erhöhung der Produktivität des Statorkerns durch Verringerung der Fehlerrate, Verringerung des Rastmoments und der Drehmomentwellen und Verbesserung einer Befestigungskraft der Haarnadelspulen gesucht, jedoch wurden bisher keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt.
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Die in diesem Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen dienen lediglich der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die keinen Stand der Technik darstellen.
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Überblick
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Exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors, die in der Lage ist, die Produktivität eines Statorkerns durch Verringerung der Fehlerrate, Verringerung des Rastmoments und der Drehmomentwellen und Verbesserung einer Befestigungskraft der Haarnadelspulen zu erhöhen, und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen.
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Nach einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen: eine Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors mit Haarnadelspulen, die durchgehend entlang einer Umfangsrichtung verbunden sind, um eine Spulenwicklung zu bilden; ein Statorkern, der dazu ausgebildet ist, die Haarnadelspulen zu fixieren; und ein Stützring, der dazu ausgebildet ist, eine Außenumfangsfläche des Statorkerns zu umgeben, wobei der Statorkern in radialer Richtung in die Haarnadelspulen eingeführt ist, welche die Spulenwicklung bilden.
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Jede der Haarnadelspulen kann einen Kopfbereich, der in axialer Richtung zur Außenseite des Statorkerns freiliegt, und Schenkelbereiche aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass sie sich von einem Ende und dem anderen Ende des Kopfbereichs erstrecken, um in einen Kernschlitz des Statorkerns eingeführt zu werden, und die Schenkelbereiche können in einer Form ausgebildet sein, die sich zur durchgehenden Verbindung nach einer Polteilung in Umfangsrichtung wiederholt.
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Ein Querschnitt des Schenkelbereichs kann trapezförmig ausgebildet sein, wobei die Außenseite breit und die Innenseite schmal ist, und somit kann die Breite von einem Außendurchmesser des Statorkerns in Richtung eines Innendurchmessers abnehmen.
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Die Haarnadelspulen können aus einer ersten Spule, die aus einem Paar von einander in radialer Richtung benachbarten Haarnadelspulen gebildet ist, und einer zweiten Spule bestehen, die aus einem Paar von einander in einer von der ersten Spule radial nach außen gerichteten Richtung benachbarten Haarnadelspulen gebildet ist.
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Eine in radialer Richtung verlaufende Länge der ersten Spule kann größer sein als eine in radialer Richtung verlaufende Länge der zweiten Spule, und eine in Umfangsrichtung verlaufende Breite der ersten Spule kann geringer als eine in Umfangsrichtung verlaufende Breite der zweiten Spule sein.
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Der Statorkern kann ein aus einem magnetischen Material gebildetes Joch zur Bildung eines magnetischen Pfads, Zähne, die von einer Innenumfangsfläche des Jochs in radialer Richtung abstehen, mehrere Spulenschlitze, die zwischen den mehreren Zähnen ausgebildet sind und in welche die Haarnadelspulen eingeführt sind, und Schuhe aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass sie sich von beiden Seitenflächen von Endbereichen der Zähne in Umfangsrichtung erstrecken.
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Das Joch kann aufweisen: einen Jochkörperteil, der einen Körper bildet, einen ersten Vorsprungsteil, der von einer Fläche in der Umfangsrichtung auf einer radial äußeren Seite des Jochkörperteils vorspringt, einen ersten ausgenommen Teil, der in Umfangsrichtung auf einer radial inneren Seite des ersten Vorsprungsteils ausgenommen ist, einen zweiten Vorsprungsteil, der von der anderen Fläche in Umfangsrichtung auf einer radial inneren Seite des Jochkörperteils vorspringt, und einen zweiten ausgenommen Teil, der in Umfangsrichtung auf einer radial äußeren Seite des zweiten Vorsprungsteils ausgenommen ist, und eine Seitenfläche sowohl des ersten Vorsprungsteils, als auch des ersten Ausnehmungsteils und eine Seitenfläche sowohl des zweiten Vorsprungsteils, als auch des zweiten Ausnehmungsteils können zur Bildung eines Mittelpunktwinkels des Jochkörperteils geneigt sein.
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Jeder der Zähne kann in Rechteckform ausgebildet sein, und somit können die Breiten des einen Endes und des anderen desselben gleich sein.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist vorgesehen: eine Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors mit Haarnadelspulen, die durchgehend entlang einer Umfangsrichtung verbunden sind, um eine Spulenwicklung zu bilden; mehrere Statorkerne, die in Umfangsrichtung angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, die Haarnadelspulen zu fixieren; und ein Stützring, der dazu ausgebildet ist, eine Außenumfangsfläche des Statorkerns zu umgeben, wobei jeder der Statorkerne ein Joch aufweist, das aus magnetischem Material besteht, um einen Magnetpfad zu bilden, und das Joch einen Jochkörperteil, der einen Körper bildet, einen ersten Vorsprungsteil, der von einer Fläche in der Umfangsrichtung auf einer radial äußeren Seite des Jochkörperteils vorspringt, einen ersten ausgenommen Teil, der in Umfangsrichtung auf einer radial inneren Seite des ersten Vorsprungsteils ausgenommen ist, einen zweiten Vorsprungsteil, der von der anderen Fläche in Umfangsrichtung auf einer radial inneren Seite des Jochkörperteils vorspringt, und einen zweiten ausgenommen Teil aufweist, der in Umfangsrichtung auf einer radial äußeren Seite des zweiten Vorsprungsteils ausgenommen ist.
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Eine Seitenfläche des zweiten Vorsprungsteils und eine Seitenfläche des ersten Vorsprungsteils können geneigt sein, um einen Mittelpunktwinkel des Jochkörperteils zu bilden, und eine Seitenfläche des ersten Vorsprungsteils und eine Seitenfläche des zweiten Vorsprungsteils können von der Seitenfläche des zweiten Vorsprungsteils und der Seitenfläche des ersten Vorsprungsteils in Umfangsrichtung geneigt sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist vorgesehen: eine Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors mit Haarnadelspulen, die durchgehend entlang einer Umfangsrichtung verbunden sind, um eine Spulenwicklung zu bilden; mehrere Statorkerne, die in Umfangsrichtung angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, die Haarnadelspulen zu fixieren; und ein Stützring, der dazu ausgebildet ist, eine Außenumfangsfläche des Statorkerns zu umgeben, wobei jeder der Statorkerne ein Joch aufweist, das aus magnetischem Material besteht, um einen Magnetpfad zu bilden, und das Joch einen von einer Fläche desselben in Umfangsrichtung vorstehenden Vorsprungsteil und eine Vorsprungsnut aufweist, die in einer dem Vorsprungsteil entsprechenden Form ausgebildet ist und in welche der benachbarte Vorsprungsteil eingeführt ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors, bei welcher Haarnadelspulen um einen Statorkern mit mehreren Statorschlitzen gewickelt sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen der durchgehend verbundenen Haarnadelspulen zur Bildung einer Spulenwicklung; Einführen von den Statorkern bildenden Jochen in die Haarnadelspulen; Bewegen der Haarnadelspulen von der Innenseite der Haarnadelspulen nach außen, um die Haarnadelspulen an den mehreren Jochen zu fixieren; und Einführen eines Stützrings, der dazu ausgebildet ist, den Statorkern zu umgeben, in eine Außenumfangsfläche des Statorkerns, wobei mehrere Joche in Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Die Joche können beim Einführen der Joche in die Haarnadelspulen in einer radial einwärts gerichteten Richtung von der Außenseite der Haarnadelspulen in die Haarnadelspulen eingeführt werden.
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Ein Außendurchmesser der Haarnadelspule kann beim Einführen der Joche in die Haarnadelspulen kleiner ausgebildet sein als ein Außendurchmesser des Statorkerns.
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Der Außendurchmesser der Haarnadelspule kann beim Fixieren der Haarnadelspulen durch die Joche kleiner ausgebildet sein als der Außendurchmesser der Haarnadelspule beim Einführen der Joche in die Haarnadelspulen durch Druckbeaufschlagung der Joche.
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Zähne können in radialer Richtung von Innenumfangsflächen der mehreren Joche vorstehen, und Schuhe können sich in Umfangsrichtung von beiden Seitenflächen der Endbereiche der Zähne erstrecken.
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Ein Abstand zwischen den einander benachbarten Schuhen kann beim Einführen der den Statorkern bildenden Joche in die Haarnadelspulen größer als eine Dicke der Haarnadelspulen sein.
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Der Abstand zwischen den einander benachbarten Schuhen kann beim Zusammenführen der Joche in Radialrichtung zum Fixieren der Haarnadelspulen kleiner als die Dicke der Haarnadelspule sein.
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Der Stützring kann beim Einführen des zum Umgeben des Statorkerns ausgebildeten Stützrings in axialer Richtung nach unten in die Außenumfangsfläche des Statorkerns eingeführt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung, als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung exemplarisch und erläuternd sind und eine weitergehende Erklärung der beanspruchten Erfindung bereitstellen sollen.
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Figurenliste
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Die zugehörigen Zeichnungen, die für ein weitergehendes Verständnis der Erfindung vorgesehen sind und in die Beschreibung einbezogen und Teil der Beschreibung sind, stehen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine Draufsicht zur Darstellung eines Verbindungszustands zwischen einer Haarnadelspule, einem Statorkern und einem Stützring der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Darstellung der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Jochs der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Jochs der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Jochs der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 7 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 8A, 8B, 8C und 8D sind Montagezeichnungen zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung exemplarischer Ausführungsbeispiele
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Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung und ein diese verwirklichendes Verfahren ergeben sich unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben werden. Die erfindungsgemäßen Konzepte sind jedoch nicht auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und können in unterschiedlichen Formen implementiert sein. Die Ausführungsbeispiele werden angeführt, um die erfindungsgemäßen Konzepte zu offenbaren und dem Fachmann den Rahmen der erfindungsgemäßen Konzepte zu vermitteln, und die erfindungsgemäßen Konzepte sind durch die offenbarten Ansprüche definiert. In der Beschreibung verwendete Begriffe dienen nicht der Beschränkung der erfindungsgemäßen Konzepte, sondern der Beschreibung der Ausführungsbeispiele. In den Ausführungsbeispielen soll die Singularform auch die Pluralform einschließen, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt. Die vorliegend verwendeten Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“ schließen das Vorhandensein oder das Hinzufügen mindestens einer anderen Komponente, eines anderen Schritts, einer anderen Operation und/oder eines anderen Elements, welche von den genannten Komponenten, Schritten, Operationen und/oder Elementen verschieden sind, nicht aus. Es sei darauf hingewiesen, dass für die Zwecke dieser Offenbarung „X und/oder Y und/oder Z“ als nur X, nur Y oder nur Z oder jede Kombination zweier oder mehrere Elemente X, Y und Z verstanden werden kann (beispielsweise XYZ, XYY, YZ, ZZ). Sofern nicht ausdrücklich gegenteilig beschrieben, werden die hier verwendeten Begriffe „aufweisen“, „ausbilden“, „haben“ oder dergleichen, derart verstanden, dass sie das Einschließen der genannten Komponenten implizieren, und sollten daher ....
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte, 2 ist eine Draufsicht zur Darstellung eines Verbindungszustands zwischen einer Haarnadelspule, einem Statorkern und einem Stützring der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte, 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Darstellung der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte, 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Jochs der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte, 5 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Jochs der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte und 6 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Jochs der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte.
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Bezug nehmend auf die 1 bis 6 weist die Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte eine Haarnadelspule 100, einen Statorkern 200 und einen Stützring 300 auf.
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Die Haarnadelspule 100 ist mehrfach ausgebildet, bildet eine Spulenwicklung in Umfangsrichtung und ist in den Statorkern 200 eingesetzt.
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Ferner bilden die Haarnadelspulen 100 die Spulenwicklung, da nach außen in axialer Richtung aus dem Statorkern 200 freiliegende Endbereiche miteinander verbunden sind, und Rohspulen, die mit einer Beschichtung beschichtet sind und mit einer einen vorbestimmten Durchmesser aufweisenden geraden Länge ausgebildet sind, werden mittels einer Spulenbearbeitungsvorrichtung bearbeitet, und weisen miteinander verbundene Verbindungsbereiche auf.
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Darüber hinaus ist eine vorbestimmte Anzahl von Haarnadelspulen 100 zur Bildung der Wicklung in einem gestapelten Zustand in einen Schlitz eingesetzt.
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Die Haarnadelspule 100 weist einen Kopfbereich 110, Schenkelbereiche 120 und Fußbereiche 130 auf.
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Die Kopf- und die Fußbereiche 110 und 130 sind U-förmig gebogen und liegen zur Außenseite des Statorkerns 200 frei und dienen als ein Verbindungsbereich, der dazu ausgebildet ist, ein Paar von Schenkelbereichen 120 durch die Erstreckung der Schenkelbereiche 120 von dem Kopfbereich 110 zu dem Fußbereich 130 zu verbinden.
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Der Kopfbereich 110 und der Fußbereich 130 sind dem Fachmann bekannte Elemente und sind daher schematisch dargestellt, um das Prinzip der erfindungsgemäßen Konzepte nicht zu verunklaren.
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Die Schenkelbereiche 120 erstrecken sich parallel von dem Kopfbereich 110 bis zu dem Fußbereich 130 und werden in einen Kernschlitz des Statorkerns 200 eingesetzt und wiederholen sich in Umfangsrichtung nach einer Polteilung und sind in durchgehend verbundener Form ausgebildet.
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Da die mehreren Haarnadelspulen 100 durchgehend verbunden sind, ist die Spulenwicklung in Umfangsrichtung ausgebildet.
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Ferner sind bei der Haarnadelspule 100 zwei einander in Umfangsrichtung benachbart angeordnete Schenkelbereiche 120 miteinander verschweißt.
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Ferner ist ein Querschnitt des Schenkelbereichs 120 trapezförmig ausgebildet.
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Genauer gesagt ist die Querschnittsform des Schenkelbereichs 120 mit einer Form ausgebildet, deren Außenseite breit und deren Innenseite schmal ist, und somit nimmt eine Breite von einem Außendurchmesser des Statorkerns 200 in Richtung eines Innendurchmessers ab.
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Die den Kopfbereich 110 und die Schenkelbereiche 120 aufweisenden Haarnadelspulen 100 bestehen aus einer ersten Spule 100_1 und einer zweiten Spule 100_2, entsprechend den Einsetzpositionen in dem Statorkern 200.
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Wie in 2 dargestellt bilden zwei in radialer Richtung benachbart angeordnete Haarnadelspulen 100 ein Paar erster Spulen 100_1 und zwei Haarnadelspulen 100, die radial auswärts von den ersten Spulen 100_1 benachbart angeordnet sind, bilden ein Paar zweiter Spulen 100_2.
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Das heißt, dass das Paar erster Spulen 100_1 und das Paar zweiter Spulen 100_2 jeweils die Spulenwicklung in Umfangsrichtung bilden und in Spulenschlitze 240 des Statorkerns 200 eingesetzt sind.
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Eine Länge des Paars erster Spulen 100_1 in radialer Richtung ist größer als eine Länge des Paars zweiter Spulen 100_2 in radialer Richtung, und eine Breite des Paares erster Spulen 100_1 in Umfangsrichtung ist kleiner als eine Breite des Paars zweiter Spulen 100_2 in Umfangsrichtung.
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Da die Haarnadelspulen 100 der erfindungsgemäßen Konzepte aus zwei Arten von Spulen gebildet sind, wie dem Paar erster Spulen 100_1 und dem Paar zweiter Spulen 100_2, kann daher eine Form der Haarnadelspule 100 entsprechend der Form des Spulenschlitzes 240 des Statorkerns 200 optimiert werden, um die Herstellungskosten der Haarnadelspulen 100 um ungefähr 20% bis 40% zu verringern.
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Zur einfacheren Beschreibung ist indes bei den erfindungsgemäßen Konzepten beschrieben, dass vier Haarnadelspulen 100 ausgebildet sind, und die Haarnadelspulen 100 bestehen aus dem Paar erster Spulen 100_1 und dem Paar zweiter Spulen 100_2, jedoch können vier oder mehr, beispielsweise vier bis zehn oder mehr Haarnadelspulen 100, wiederholt in radialer Richtung ausgebildet sein.
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Der Statorkern 200 ist mehrteilig in Umfangsrichtung angeordnet und fixiert die Haarnadelspulen 100 und ist in die die Spulenwicklung bildenden Haarnadelspulen 100 in radialer Richtung eingesetzt.
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Der Statorkern 200 weist ein Joch 210, Zähne 220, einen Schuh 230 und einen Spulenschlitz 240 auf.
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Das Joch 210 bildet einen Körper des Statorkerns 200 und besteht aus einem magnetischen Material zur Bildung eines magnetischen Pfads.
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Wie in 3 dargestellt, ist ein einzelnes Joch 210 Teil mehrerer Joche 210, die in Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Die mehreren Joche 210 sind einwärts einer Außenseite in radialer Richtung verbunden.
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Wenn eines der mehreren Joche 210 aus der Verbindung gelöst wird, wird typischerweise die Verbindung der mehreren Joche 210 gelöst.
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Um dies zu verhindern, weist das Joch 210 der erfindungsgemäßen Konzepte einen Jochkörperteil 211, einen ersten Vorsprungsteil 212, einen ersten Ausnehmungsteil 213, einen zweiten Vorsprungsteil 214 und einen zweiten Ausnehmungsteil 215 auf.
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Der Jochkörperteil 211 bildet einen Körper des Jochs 210.
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Der erste Vorsprungsteil 212 steht von einer radial äußeren Seite des Jochkörperteils 211 in Umfangsrichtung vor.
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Ferner ist der erste Ausnehmungsteil 213 in Umfangsrichtung aus einer radial inneren Seite des Jochkörperteils 211 ausgenommen, da der erste Vorsprungsteil 212 in Umfangsrichtung von einem radial äußeren Bereich des Jochkörperteils 211 nach außen ragt.
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Dementsprechend ist eine erste Stufe 218 zwischen dem ersten Vorsprungsteil 212 und dem ersten Ausnehmungsteil 213 ausgebildet.
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Der zweite Vorsprungsteil 214 steht von einer anderen Fläche in Umfangsrichtung auf einer radial inneren Seite des Körperteils 211 ab, das heißt, einer dem ersten Ausnehmungsteil 213 gegenüberliegenden Fläche.
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Ferner ist der zweite Ausnehmungsteil 215 in Umfangsrichtung auf einer radial äußeren Seite des zweiten Vorsprungsteile 214 ausgenommen, das heißt einer dem ersten Vorsprungsteil 212 gegenüberliegenden Fläche, die aus dem Jochkörperteil 211 gebildet ist.
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Dementsprechend ist eine zweite Stufe 219 zwischen dem zweiten Vorsprungsteil 214 und dem zweiten Ausnehmungsteil 215 gebildet.
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Ferner ragt der erste Vorsprungsteil 212 mit einer dem zweiten Ausnehmungsteil 215 entsprechenden Form vor, und der erste Ausnehmungsteil 213 ragt mit einer dem zweiten Vorsprungsteil 214 entsprechenden Form vor.
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Darüber hinaus sind, wie in 4 dargestellt, eine Seitenfläche des ersten Vorsprungsteils 212 und des ersten Ausnehmungsteils 213 sowie eine Seitenfläche des zweiten Vorsprungsteils 214 und des zweiten Ausnehmungsteils 215 zur Bildung eines Mittelpunktwinkels θ1 des Jochkörperteils 211 geneigt ausgebildet. der Mittelpunktwinkel θ1 entspricht einer Entfernung zwischen der ersten Stufe 218 und der zweiten Stufe 219.
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Das heißt, dass der erste Vorsprungsteil 212 des Jochs 210 in Kontakt mit dem dem Joch 210 in einer Richtung benachbarten zweiten Ausnehmungsteil 215 des Jochs 210 kommt, und der zweite Vorsprungsteil 214 des Jochs 210 in Kontakt mit dem dem Joch 210 in der anderen Richtung benachbarten ersten Ausnehmungsteil 213 des Jochs 210 kommt.
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Dementsprechend kann das Joch 210 aufgrund der zwischen dem ersten Vorsprungsteil 212 und dem ersten Ausnehmungsteil 213 ersten Stufe 218 und der zwischen dem zweiten Vorsprungsteil 214 und dem zweiten Ausnehmungsteil 215 gebildeten zweiten Stufe 219 zuverlässig ein Lösen von der inneren Seite zur äußeren Seite oder von der äußeren Seite zur inneren Seite verhindern.
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Nach einem anderen Ausführungsbeispiel des Jochs 210 der erfindungsgemäßen Konzepte kann die Form des ersten Vorsprungsteils 212 und des zweiten Ausnehmungsteils 215 jeweils verschieden sein.
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Beispielsweise sind, wie in 5 dargestellt, die Seitenflächen des zweiten Vorsprungsteils 214 und des ersten Ausnehmungsteils 213 geneigt, um Referenzlinien für den Mittelpunktwinkel θ1 des Jochkörperteils 211 zu bilden. Die Seitenfläche des ersten Vorsprungsteils 212 und die Seitenfläche des zweiten Ausnehmungsteils 213 kann In Bezug auf die Seitenfläche des zweiten Vorsprungsteils 214 und der Seitenfläche des ersten Ausnehmungsteils 213 mit einem Neigungswinkel θ2 zur Umfangsrichtung ausgebildet sein.
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Dementsprechend können, da benachbarte Joche 210 an den verschiedenen Stufenbereichen 218 und 219 in Kontakt kommen, die Joche 210 nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte fest miteinander verbunden werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Joche 210 nach den erfindungsgemäßen Konzepten können ein Vorsprungsteil 216 und eine Vorsprungsnut 217 in zwei Seitenflächen des Jochs ausgebildet sein, um das Lösen der in radialer Richtung miteinander verbundenen mehreren Joche 210 zu verhindern.
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Genauer gesagt ragt, wie in 6 dargestellt, der Vorsprungsteil 216 von einer Mitte einer Fläche des Jochkörperteils 211 in Umfangsrichtung vor, und die Vorsprungsnut 217 ist mit einer Form, die dem Vorsprungsteil 216 entspricht, in der anderen Fläche des Jochkörperteils 211 ausgebildet, und somit wird der Vorsprungsteil 216 des der anderen Fläche des Jochkörperteils 211 benachbarten Jochs 210 eingesetzt.
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Das heißt, dass bei den Jochen 210 nach den Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Konzepte ein Bereich, in welchem der Vorsprungsteil 216 und die Vorsprungsnut 217 vorgesehen sind, eine Alternative für eine feste Verbindung zwischen benachbarten Jochen 210 darstellt, um das Lösen der mehreren in radialer Richtung verbundenen mehreren Joche 210 zu verhindern.
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Zähne 220 stehen von Innenumfangsflächen der Joche 210 in radialer Richtung vor und können durchgehend in radialer Richtung von den in Umfangsrichtung angeordneten Jochkörperteilen 211 der Joche 210 angeordnet sein, um eine insgesamt kreisförmige Ringform zu bilden.
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Da jeder der Zähne 220 mit einer Breite ausgebildet ist, die geringer als diejenige des Jochkörperteils 211 ist, können ferner Spulenschlitze 240 jeweils zwischen den mehreren Zähnen 220 ausgebildet sein, in welche Haarnadelspulen 100 eingesetzt werden.
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Darüber hinaus ist die Querschnittsform jedes der Zähne rechteckig, da der Schenkelbereich 120 der in den Spulenschlitz 240 eingesetzten Haarnadelspule 100 in Form eines Trapezes ausgebildet ist, dessen Außenseite breit und dessen Innenseite schmal ist.
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Da, wie in 4 dargestellt, jeder der Zähne 220 rechteckig ausgebildet ist, sind daher eine Breite W1 eines Endes, das sich in einer Einführrichtung in den Spulenschlitz 240 befindet, und eine Breite W2 des anderen Endes, das sich in einer zu der Einführrichtung in den Spulenschlitz 240 entgegengesetzten Richtung befindet, im Wesentlichen gleich ausgebildet.
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Da ein Raumfaktor zwischen den Schenkelbereichen 120 und dem Statorkern 200 zunimmt und ein Sättigungsgrad des Statorkerns 200 abnimmt, ist dementsprechend die Magnetflussdichte gleichmäßig, und somit kann die Ausgangsleistung eines Antriebsmotors um ungefähr 3% bis 5% verbessert werden.
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Schuhe 230 erstrecken sich in Umfangsrichtung von beiden Seitenflächen von Endbereichen, die sich von dem Jochkörperteil 211 des Zahns 220 erstrecken, und verhindern das Lösen der in den Spulenschlitz 240 eingesetzten Haarnadelspule 100 in Richtung des Mittelpunkts des Jochkörperteils 211.
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Die Spulenschlitze 240 sind zwischen den mehreren Zähnen 220 ausgebildet und ermöglichen das Einführen der Haarnadelspulen 100 in diese, und die Spulenschlitze 240 sind durch die Zähne 220 gebildet und somit ist die Mittenrichtung des Jochkörperteils 211 offen und eine dem Jochkörperteil 211 und einer Außenfläche desselben zugewandte Richtung ist geschlossen.
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Ferner ist der Spulenschlitz 240 in Form eines Trapezes ausgebildet, dessen Außenseite breit und dessen Innenseite schmal ist, um einer Querschnittsform der Haarnadelspule 100 zu entsprechen.
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Das heißt, dass, da der Spulenschlitz 240 in Umfangsrichtung des insgesamt kreisförmig ausgebildeten Jochs 210 trapezförmig ausgebildet ist, die Querschnittsform der Zähne 220 rechteckig ausgebildet, und somit ist die Querschnittsdicke der Zähne 220 gleich ausgebildet.
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Ein Stützring 300 umgibt eine Außenumfangsfläche des Statorkerns 200, das heißt, Außenumfangsflächen der mehreren Joche 210, die in Umfangsrichtung in mehrere solche geteilt sind, und drückt und fixiert die geteilten Joche 210 in axialer Richtung.
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Dementsprechend kann der Stützring 300 die in mehrere Joche unterteilten Joche 210 fest fixieren.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Haarnadelspulen 100 nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
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7 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte, und die 8A bis 8D sind Montageflussdiagramme des Verfahrens zur Herstellung der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konzepte.
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Bezug nehmend auf die 7 und 8A werden zuerst mehrere Haarnadelspulen 100, die zur Bildung einer Spulenwicklung in Umfangsrichtung durchgehend miteinander verbunden sind, bereitgestellt (S110).
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Bei den die Spulenwicklung bildenden Haarnadelspulen 100 nach den erfindungsgemäßen Konzepten werden Rohspulen, die mit einer Beschichtung beschichtet sind und mit einer geraden Länge mit einem vorbestimmten Durchmesser ausgebildet sind, mittels einer Spulenbearbeitungsvorrichtung bearbeitet und weisen miteinander verbundene Verbindungsbereiche auf.
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Bezug nehmend auf die 7 und 8B werden Joche 210, welche einen Statorkern 200 bilden, in die Haarnadelspulen 100 eingesetzt (S120).
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Die Joche 210 werden ferner in Umfangsrichtung miteinander verbunden, um von der Außenseite der mehreren, die Spulenwicklung bildenden Haarnadelspulen 100 radial nach innen eingesetzt zu werden.
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In diesem Fall sind die mehreren Joche 210 mit gegenseitigen Abstand voneinander angeordnet.
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Ein Außendurchmesser D2 der voneinander beabstandet anzuordnenden mehreren Joche 210 ist größer ausgebildet als ein Außendurchmesser D1 der Haarnadelspulen 100.
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Ferner stehen Zähne 220 von der Innenumfangsfläche der mehreren Joche 210 in der radialen Richtung vor, und Schuhe 230 erstrecken sich in einer Umfangsrichtung von beiden Seitenflächen von Endbereichen der Zähne 220, wobei eine Entfernung zwischen dem Schuh 230 und dem Schuh 230 des dem Schuh 230 benachbarten Jochs 210 größer als eine Dicke der Haarnadelspule 100 ist.
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Dementsprechend kann die Haarnadelspule 100 leicht durch einen Raum zwischen dem Schuh 230 und dem Schuh 230 des dem Schuh 230 benachbarten Schuhs 230 treten, um in den Spulenschlitz 240 eingesetzt zu werden.
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Ferner werden die Haarnadelspulen 100 gemäß den 7 und 8C von der Innenseite nach außen bewegt, um in den Spulenschlitzen 240 der Joche 210 fixiert zu werden (S130).
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Darüber hinaus sind die Entfernungen zwischen dem Schuh 230 der mehreren Joche 210 und dem Schuh 230 des dem Schuh 230 benachbarten Schuhs 230 kleiner als die Dicke der Haarnadelspule 100 ausgebildet.
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Dementsprechend können die Haarnadelspulen 100 das Lösen aus dem Spulenschlitz 240 in Mittenrichtung des Jochkörperteils 211 des Jochs 210 zuverlässig verhindern.
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Ferner wird ein Stützring 300, der den Statorkern 200 umgibt, auf die Außenfläche des Statorkerns 200 aufgesetzt (S140).
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In diesem Fall wird der Stützring 300, der den Statorkern 200 umgibt, in axialer Richtung nach unten eingesetzt, wenn er auf die Außenumfangsfläche des Statorkerns 200 aufgesetzt wird.
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Dementsprechend kann der Stützring 300 die in mehrere Joche aufgeteilten Joche 210 fest fixieren.
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Ferner wird im Schritt S120 ein Außendurchmesser D3 der Haarnadelspulen 100 aufgrund des Drucks von Seiten der mehreren Joche 210 kleiner ausgebildet als der Außendurchmesser D1 der Haarnadelspulen 100.
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Wie zuvor beschrieben können bei der Statoranordnung des Haarnadelspulenmotors nach den erfindungsgemäßen Konzepten, da der Statorkern 200 aus mehreren geteilten Jochen 210 besteht, die einander benachbarten Joche 210 leicht in radialer Richtung in die Haarnadelspulen 110 eingesetzt werden, die Haarnadelspulen 100 können fest an dem Statorkern 200 fixiert werden, und die Montageproduktivität der Statoranordnung kann verbessert werden.
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Da die Schuhe 230 an den Endbereichen der Zähne 220 ausgebildet sind, sind ferner das Rastmoment und die Drehmomentwellen verringert, und somit sind die Geräusche, die Vibrationen und die Rauheit (NVH) reduziert, und dementsprechend kann die Leistung des Antriebsmotors verbessert werden.
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Da der Schenkelbereich 120 in Form eines Trapezes ausgebildet ist, dessen Außenseite breit und dessen Innenseite schmal ist, ist darüber hinaus die Magnetflussdichte des Statorkerns 200 durch die Vergrößerung des Raumfaktors zwischen dem Schenkelbereich 120 und dem Schlitz gleichmäßig, und dementsprechend kann die Ausgangsleistung des Antriebsmotors verbessert werden.
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Bei einer Statoranordnung eines Haarnadelspulenmotors nach den erfindungsgemäßen Konzepten können, da der Statorkern aus mehreren geteilten Jochen besteht, einander benachbarte Joche leicht in radialer Richtung in die Haarnadelspulen eingesetzt werden, die Haarnadelspulen fest an dem Statorkern fixiert werden, und die Montageproduktivität der Statoranordnung verbessert werden.
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Da die Schuhe an Endbereichen von Zähnen ausgebildet sind, können ferner das Rastmoment und die Drehmomentwellen verringert werden, und somit sind die Geräusche, die Vibrationen und die Rauheit (NVH) reduziert, und dementsprechend kann die Leistung des Antriebsmotors verbessert werden.
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Da ein Schenkelbereich in Form eines Trapezes ausgebildet ist, dessen Außenseite breit und dessen Innenseite schmal ist, ist darüber hinaus die Magnetflussdichte des Statorkerns durch die Vergrößerung des Raumfaktors zwischen dem Schenkelbereich und dem Schlitz gleichmäßig, und dementsprechend kann die Ausgangsleistung des Antriebsmotors verbessert werden.
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Die erfindungsgemäßen Konzepte sind nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und können innerhalb des Rahmens des technischen Gedankens der erfindungsgemäßen Konzepte auf verschiedene Weise modifiziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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