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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Isolierelement und einen Stator
und insbesondere ein Isolierelement, das zwischen einem Kernkörper
und einer am Kernkörper vorgesehenen Spule angeordnet ist,
und einen das Isolierelement aufweisenden Stator.
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Stand der Technik
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Es
ist bekannt, ein Isolierelement zwischen einem Kernkörper
und einer Spule vorzusehen. So wird beispielsweise in der
JP 2005-323477 (Patentdokument
1) ein Motor beschrieben, der aufweist: ein Kernelement, das einen
Spulenkörper aus Harz, um den ein Wickeldraht gewickelt
wird, und mehrere Zähne aufweist, an welchen der Spulenkörper
befestigt wird; und eine sich ringsum erstreckende Zahnschiene,
die an der Spitze von jedem der Zähne vorgesehen ist. Diese
Zahnschiene ist einteilig mit dem Spulenkörper ausgebildet
und zusammen mit dem Spulenkörper am Zahn befestigt.
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Ferner
wird in der
JP 62-12907 (Patentdokument
2) ein Spulenkörper beschrieben, der einen Flansch mit
einem gekerbten Abschnitt aufweist.
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Des
Weiteren wird in der
JP 59-43775 (Patentdokument
3) ein Wickelrahmen beschrieben, der einen Flansch mit einer Dicke
aufweist, die vom Fuß zur Spitze des Flansches hin abnimmt.
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Der
im Patentdokument 1 beschriebene Spulenkörper weist eine
komplexe Form auf, so dass es mit Schwierigkeiten verbunden sein
kann, eine Dimensionsprüfung durchzuführen. Ferner
fließt das Harz zum Bilden des Spulenkörpers während
der Formung des Spulenkörpers mit geringerer Wahrscheinlichkeit
in einige Abschnitte in der Form, da der Spulenkörper eine
solch komplexe Form aufweist. Dies kann zu einem Fehler bei der
Formung führen. Die vorstehend beschriebenen Probleme werden durch die
in den Patentdokumenten 2 und 3 beschriebenen Konfigurationen nicht
zwangsläufig in ausreichender Weise behoben.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Isolierelement und einen
das Isolierelement aufweisenden Stator bereitzustellen, die eine
verbesserte Dimensionsprüfung/Formbarkeit des Isolierelements
erzielen und gleichzeitig ein Haltevermögen für
eine Spule gewährleisten.
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Ein
Isolierelement gemäß der vorliegenden Erfindung
ist zwischen einem Kernkörper und einer am Kernkörper
vorgesehenen Spule vorgesehen. Das Isolierelement weist auf: einen
Wickelabschnitt, um welchen die Spule gewickelt wird, mit einer
im Wesentlichen rechteckigen Form; und einen Flansch, der an einem
axialen Ende des Wickelabschnitts gebildet ist, um die Spule in
einer axialen Richtung (radiale Richtung zur Rotationsachse eines
Rotors bei einem Aufbau einer elektrischen Rotationsmaschine) zu
drücken.
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Gemäß einem
Aspekt weist der Flansch des Isolierelements auf: vier Eckabschnitte
an seinen vier Ecken und Zwischenabschnitte, die derart zwischen den
vier Eckabschnitten gebildet sind, dass sie eine Breite aufweisen,
die geringer als eine Breite von jedem der vier Eckabschnitte ist.
Gemäß diesem Aspekt gewährleisten die
an den vier Ecken vorgesehenen Eckabschnitte ein Haltevermögen
für die Spule und wird die Fläche des Flansches
beschränkt, um einen Verformungsbereich des Isolierelements
zu verkleinern, wodurch die Dimensionsprüfung erleichtert
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist der Flansch des Isolierelements eine Spitze
mit einer gekrümmten Form auf. Gemäß diesem
Aspekt gewährleistet der Flansch ein Haltevermögen
für die Spule und fließt ein Harz zum Bilden des
Isolierelements während der Formung des Isolierelements
dann, wenn die Spitze des Flansches die gekrümmte Form aufweist,
auf einfache Weise in einen Abschnitt entsprechend der Spitze des
Flansches, wodurch die Formbarkeit des Isolierelements verbessert
werden kann.
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Vorzugsweise
ist der Flansch des Isolierelements derart ausgebildet, dass er
eine Dicke aufweist, die abnimmt, wenn sich der Flansch von seinem
Fuß zu seiner Spitze erstreckt. Die Spitze des Flansches,
die einem freien Ende entspricht, kann eine erforderliche Festigkeit
gewährleisten, obgleich die Dicke der Spitze dünner
als der Fuß des Flansches ist. Da der Flansch, wie vorstehend
beschrieben, von seinem Fuß zu seiner Spitze hin dünner wird,
kann die Nutzungsmenge des Materials zum Bilden des Isolierelements
verringert werden, so dass die Fertigungskosten des Isolierelements
und das Gewicht des Isolierelements verringert werden können.
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Vorzugsweise
weist der Wickelabschnitt des Isolierelements einen Hohlraum auf.
Auf diese Weise kann die Nutzungsmenge des Materials zum Bilden des
Isolierelements verringert werden. Ferner wird die Wärmeleitung
von der Spule zum Kernkörper nicht nur über das
Isolierelement erzielt. Hierdurch kann die Wärmeleitfähigkeit
zwischen der Spule und dem Kernkörper verbessert werden.
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Ein
Stator gemäß der vorliegenden Erfindung weist
auf: einen Statorzahn; eine Statorspule, die um den Statorzahn gewickelt
ist; das vorstehend beschriebene Isolierelement, das zwischen dem
Statorzahn und der Statorspule vorgesehen ist; und einen Harzabschnitt,
der auf der Statorspule und dem Isolierelement gebildet ist.
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Gemäß dem
obigen Aufbau wird die Fläche des Flansches des Isolierelements
gemäß einem Aspekt beschränkt, so dass
ein Stator, der eine hohe Effizienz bei der Wärmeübertragung
von der Statorspule zum Harzabschnitt ermöglicht, bereitgestellt
wird. Ferner weist die Spitze des Flansches des Isolierelements
gemäß einem weiteren Aspekt eine gekrümmte
Form auf, um eine Belastungskonzentration abzuschwächen,
im Formharzabschnitt, welcher die Statorspule und das Isolierelement
verkapselt, an einem Abschnitt in der Nähe der Spitze des
Flansches. Folglich wird ein Stator bereitgestellt, bei dem das Auftreten
eines Bruchs im Formharzabschnitt eingeschränkt wird. Ferner
wird der Fluss des Formharzes während der Formung des Formharzabschnitts
an der Spitze des Flansches erleichtert. Folglich kann ein Stator
bereitgestellt werden, der eine hohe Formbarkeit des Formharzabschnitts
ermöglicht.
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Gemäß einem
Beispiel sind die Statorspule und das Isolierelement derart am Statorzahn
befestigt, dass der Flansch benachbart zu einer Spitze des Statorzahns
angeordnet ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung können das Haltevermögen
für die Spule und die Dimensionsprüfung/Formbarkeit
des Isolierelements gleichzeitig erzielt werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass zwei oder mehr als zwei der obigen
Konfigurationen in geeigneter Weise kombiniert werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
schematisch einen Aufbau eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs
mit einem Stator gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Perspektivansicht des Stators gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
den in der 2 gezeigten Stator mit einem
Formharzabschnitt.
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht des in der 3 gezeigten
Stators.
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5 zeigt
schematisch jeweilige Verbindungen von Stromschienen in einem in
der 2 gezeigten Anschlussmodul für eine elektrische
Rotationsmaschine.
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Schiene, die in dem in der 2 gezeigten
Anschlussmodul für eine elektrische Rotationsmaschine enthalten
ist.
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7 zeigt
eine Perspektivansicht einer Kassettenspule gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt
eine Perspektivansicht der in der 7 gezeigten
Kassettenspule von der Rückoberflächenseite aus
betrachtet.
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9 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX in der 7.
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10 zeigt
eine Änderung in einem Querschnitt entsprechend dem in
der 9.
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11 zeigt
eine Perspektivansicht einer Änderung der in den 7 bis 9 gezeigten
Kassettenspule.
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12 zeigt
einen in der Kassettenspule der 11 enthaltenen
Isolator gemäß einer Betrachtung in Richtung des
Pfeils B.
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13 zeigt
eine Änderung des in der Kassettenspule der 11 enthaltenen
Isolators gemäß einer Betrachtung in Richtung
des Pfeils B.
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14 zeigt
eine Perspektivansicht einer Kassettenspule gemäß einem
Vergleichsbeispiel.
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Bevorzugte Modi zum Ausführen
der Erfindung
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Es sollte beachtet werden, dass gleiche oder äquivalente
Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht
wiederholt beschrieben werden.
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Wenn
bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform auf eine
Zahl, einen Betrag und dergleichen Bezug genommen wird, ist der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht zwangsläufig
auf diese Zahl, diesen Betrag und dergleichen beschränkt,
sofern dies nicht anders angemerkt wird. Ferner ist bei der nachstehend
beschriebenen Ausführungsform nicht jede Komponente zwangsläufig wesentlich
für die vorliegende Erfindung, sofern dies nicht anders
angemerkt wird. Ferner wird dann, wenn nachstehend mehrere Ausführungsformen
beschrieben werden, davon ausgegangen, dass die einzelnen Merkmale
der Ausführungsformen kombiniert werden können,
sofern dies nicht anders angemerkt wird.
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1 zeigt
ein Hybridfahrzeug (HV), das als „elektrisch betriebenes
Fahrzeug” dient und einen Stator gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Bei
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist das „elektrisch
betriebene Fahrzeug” nicht auf ein Hybridfahrzeug beschränkt, sondern
kann beispielsweise ein mit einer Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug
und ein Elektrofahrzeug umfassen.
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Das
Hybridfahrzeug weist, wie in 1 gezeigt,
auf: einen Stator 10, einen Rotor 20, eine Welle 30,
einen Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 40, ein
Differentialgetriebe 50, eine Antriebswellenempfangseinheit 60,
eine PCU (Leistungs- und Steuergerät) 70 und eine
Batterie 80, die als ladbare/entladbare Sekundärbatterie
ausgelegt ist.
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Der
Stator 10 und der Rotor 20 bilden eine elektrische
Rotationsmaschine (Motorgenerator), die als Elektromotor oder als
Generator dient. Der Rotor 20 ist an der Welle 30 befestigt.
Die Welle 30 wird über ein Lager drehbar von einem
Gehäuse einer Antriebseinheit gehalten.
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Der
Stator 10 weist einen ringförmigen Statorkern
auf. Der Statorkern wird gebildet, indem plattenähnliche
magnetische Körper aus beispielsweise Eisen oder einer
Eisenlegierung geschichtet angeordnet werden. Auf der Innenumfangsoberfläche
des Statorkerns sind mehrere Statorzähne und Einschubabschnitte,
die zwischen den Statorzähnen gebildet sind und jeweils
als Vertiefung dienen, gebildet. Die Einschubabschnitte sind derart
vorgesehen, dass sie an der Innenumfangsseite des Statorkerns offen sind.
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Statorspulen
mit Wicklungsdrähten dreier Phasen, d. h. einer U-Phase,
einer V-Phase und einer W-Phase, sind derart um die Zähne
gewickelt, dass sie in die Einschubabschnitte passen. Die Spulen
der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase sind derart gewickelt,
dass die entlang des Umfangs des Statorkerns einen Offset aufweisen.
Die Statorspulen sind über ein Zuleitungskabel mit der
PCU 70 verbunden. Die PCU 70 ist über
ein Zuleitungskabel elektrisch mit der Batterie 80 verbunden.
Folglich sind die Batterie 80 und die Statorspulen elektrisch
miteinander verbunden.
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Der
Motorgenerator mit dem Stator 10 und dem Rotor 20 gibt
eine Triebkraft aus, die anschließend vom Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 40 über
das Differentialgetriebe 50 auf die Antriebswellenempfangseinheit 60 übertragen
wird. Die auf die Antriebswellenempfangseinheit 60 übertragene
Antriebskraft wird als Drehkraft über eine Antriebswelle
(nicht gezeigt) auf ein Fahrzeugrad (nicht gezeigt) übertragen,
um so eine Fahrbewegung des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Währendessen
wird das Fahrzeugrad auf die Erzeugung eines regenerativen Bremsens
des Hybridfahrzeugs hin durch die Trägheitskraft des Fahrzeugkörpers
gedreht. Das Fahrzeugrad liefert die Drehkraft zum Antrieben des
Motorgenerators über die Antriebswellenempfangseinheit 60,
das Differentialgetriebe 50 und den Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 40s.
In diesem Fall arbeitet der Motorgenerator als Stromerzeuger. Die
vom Motorgenerator erzeugte elektrische Leistung wird über
einen in der PCU 70 vorgesehenen Inverter in der Batterie 80 gespeichert.
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Die 2 und 3 zeigen
Perspektivansichten des Stators 10 (2 zeigt
den Stator vor der Bildung eines Formharzes, während 3 den
Stator nach der Bildung des Formharzes zeigt). 4 zeigt
eine Querschnittsansicht des Stators 10. Der Stator 10 weist,
wie in den 2 bis 4 gezeigt, auf:
einen Statorkern 110, die Statorspulen, Busschienen, mit
welchen die Statorspulen verbunden sind, ein Anschlussmodul 1,
an welchem die Busschienen befestigt sind, einen Formharzabschnitt 120,
einen Verbindungsabschnitt 130 und Isolatoren 140,
die jeweils als „Isolierelement” dienen.
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Die
Statorspulen weisen, wie in 2 gezeigt,
eine erste U-Phasen-Spule 11U, eine zweite U-Phasen-Spule 12U,
eine dritte U-Phasen-Spule 13U, eine vierte U-Phasen-Spule 14U,
eine erste V-Phasen-Spule 11V, eine zweite V-Phasen-Spule 12V,
eine dritte V-Phasen-Spule 13V, eine vierte V-Phasen-Spule 14V,
eine erste W-Phasenspule 11W, eine zweite W-Phasenspule 12W,
eine dritte W-Phasenspule 13W und eine vierte W-Phasenspule 14W auf.
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Die
erste U-Phasen-Spule 11U wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 511U um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 511U ist
mit einem An schluss 4111U der ersten U-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 511U mit einem Anschluss 1111U der
ersten U-Phasen-Spule verbunden.
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Die
erste V-Phasen-Spule 11V wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 511V um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 511V ist
mit einem Anschluss 1211V der ersten V-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 511V mit einem Anschluss 2111V der
ersten V-Phasen-Spule verbunden.
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Die
erste W-Phasen-Spule 11W wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 511W um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 511W ist
mit einem Anschluss 2211W der ersten W-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 511W mit einem Anschluss 3111W der
ersten W-Phasen-Spule verbunden.
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Die
zweite U-Phasen-Spule 12U wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 512U um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 512U ist
mit einem Anschluss 3212U der zweiten U-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 512U mit einem Anschluss 4112U der
zweiten U-Phasen-Spule verbunden.
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Die
zweite V-Phasen-Spule 12V wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 512V um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 512V ist
mit einem Anschluss 3212V der zweiten V-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 512V mit einem Anschluss 1212V der
zweiten V-Phasen-Spule verbunden.
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Die
zweite W-Phasen-Spule 12W wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 512W um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 512W ist
mit einem Anschluss 3212W der zweiten W-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 512W mit einem Anschluss 2212W der
zweiten W-Phasen-Spule verbunden.
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Die
dritte U-Phasen-Spule 13U wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 513U um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 513U ist
mit einem Anschluss 3313U der dritten U-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 513U mit einem Anschluss 1313U der
dritten U-Phasen-Spule verbunden.
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Die
dritte V-Phasen-Spule 13V wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 513V um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 513V ist
mit einem Anschluss 3313V der dritten V-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 513V mit einem Anschluss 2313V der
dritten V-Phasen-Spule verbunden.
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Die
dritte W-Phasen-Spule 13W wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 513W um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 513W ist
mit einem Anschluss 3313W der dritten W-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 513W mit einem Anschluss 3413W der
dritten W-Phasen-Spule verbunden.
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Die
vierte U-Phasen-Spule 14U wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 514U um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 514U ist
mit einem Anschluss 1314U der vierten U-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 514U mit einem Anschluss 1114U der
vierten U-Phasen-Spule verbunden.
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Die
vierte V-Phasen-Spule 14V wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 514V um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 514V ist
mit einem Anschluss 2314V der vierten V-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 514V mit einem Anschluss 2114V der
vierten V-Phasen-Spule verbunden.
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Die
vierte W-Phasen-Spule 14W wird gebildet, indem ein Leitungsdraht 514W um
einen Zahn gewickelt wird. Das eine Ende des Leitungsdrahts 514W ist
mit einem Anschluss 3414W der vierten W-Phasen-Spule und
das andere Ende des Leitungsdrahts 514W mit einem Anschluss 3114W der
vierten W-Phasen-Spule verbunden.
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Jeder
der Spulenanschlüsse ist, wie in den 2 und 4 gezeigt,
derart vorgesehen, dass er von einer Schiene 100 hervorragt.
Der Anschluss weist eine Vertiefung auf, die ihren entsprechenden Leitungsdraht
aufnimmt, um eine Verbindung zwischen dem Leitungsdraht und dem
Anschluss zu gewährleisten. Jede Spule wird um einen Isolator 140 gewickelt,
um eine Kassettenspule zu bilden, woraufhin die so gebildeten Kassettenspulen
im Statorkern 110 installiert werden.
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Bei
einer Fertigung des Stators 10 wird das Anschlussmodul 1 zunächst
an der axialen Endoberfläche des Statorkerns 110 installiert,
der gebildet wird, indem elektromagnetische Stahlplatten übereinander
geschichtet werden. Anschließend werden die Kassettenspulen,
die gebildet werden, indem die Spulen um die Isolatoren 140 gewickelt
werden, in die Zähne des Statorkerns 110 eingepasst.
Anschließend wird der nachstehend beschriebene Formharzabschnitt 120 gebildet.
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Die
Schiene und die Spulen, die am Statorkern 110 vorgesehen
sind, werden, wie in den 3 und 4 gezeigt,
durch den aus Harz aufgebauten Formharzabschnitt 120 verkapselt.
Hierdurch können die Positionierung jeder Spule und eine
Isolierung zwischen den benachbarten Spulen gewährleistet werden.
Es sollte beachtet werden, dass solch eine Formung bzw. Verkapselung
unter Verwendung eines Harzes nicht auf die in den 3 und 4 gezeigte
Formung zum Bilden eines Formkörpers beschränkt
ist. Es kann ein isolierendes Harz, wie beispielsweise Lack, auf
die Oberflächen der Spulen aufgebracht werden, um eine
Positionierung jeder Spule zu gewährleisten.
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5 zeigt
schematisch die jeweiligen Verbindungen der Busschienen im Anschlussmodul 1. 6 zeigt
eine Querschnittsansicht der im Anschlussmodul 1 enthaltenen
Schiene 100.
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Die
Schiene 100 weist, wie in den 5 und 6 gezeigt,
mehrere Nuten 100A, 100B, 100C, 100D auf,
die von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite der
Schiene 100 angeordnet sind. Es sollte beachtet werden,
dass jede der Nuten 100A, 100B, 100C, 100D eine
unterbrochene Form aufweist.
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Die
Busschienen weisen erste Busschienen 11 bis 13,
zweite Busschienen 21 bis 23, dritte Busschienen 31 bis 34 und
eine vierte Busschiene 41 auf.
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Die
ersten Busschienen 11, 12 13 sind in
die Nut 100A eingepasst. Die erste Busschiene 11 weist den
Anschluss 1111U der ersten U-Phasen-Spule und den Anschluss 1114U der
vierten U-Phasen-Spule auf. Ferner weist die erste Busschiene 11 einen
Verbindungsanschluss 130U auf, der darin installiert ist.
Die elektrische Leistung vom Verbindungsanschluss 130U wird
auf die erste Busschiene 11 gegeben. Die erste Bus schiene 12 weist
den Anschluss 1211V der ersten V-Phasen-Spule und den Anschluss 1212V der
zweiten V-Phasen-Spule auf. Die erste Busschiene 13 weist
den Anschluss 1313U der dritten U-Phasen-Spule und den
Anschluss 1314U der vierten U-Phasen-Spule auf.
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Die
zweiten Busschienen 21, 22, 23 sind in die
Nut 100B eingepasst. Die zweite Busschiene 21 weist
den Anschluss 2111V der ersten V-Phasen-Spule und den Anschluss 2114V der
vierten V-Phasen-Spule auf. Ferner weist die zweite Busschiene 21 einen
Verbindungsanschluss 130V auf, der darin installiert ist.
Die elektrische Leistung vom Verbindungsanschluss 130V wird
auf die zweite Busschiene 21 gegeben. Die zweite Busschiene 22 weist den
Anschluss 2211W der ersten W-Phasen-Spule und den Anschluss 2212W der
zweiten W-Phasen-Spule auf. Die zweite Busschiene 23 weist
den Anschluss 2313V der dritten V-Phasen-Spule und den
Anschluss 2314V der vierten V-Phasen-Spule auf.
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Die
dritten Busschienen 31, 32, 33, 34 sind
in die Nut 100C eingepasst. Die dritte Busschiene 31 weist
den Anschluss 3114W der vierten W-Phasen-Spule und den
Anschluss 3111W der ersten W-Phasen-Spule auf. Ferner weist
die dritte Busschiene 31 einen Verbindungsanschluss 130W auf, der
darin installiert ist. Die elektrische Leistung vom Verbindungsanschluss 130W wird
auf die dritte Busschiene 31 gegeben. Die dritte Busschiene 32 weist den
Anschluss 3212U der zweiten U-Phasen-Spule, den Anschluss 3212V der
zweiten V-Phasen-Spule und den Anschluss 3212W der zweiten
W-Phasen-Spule auf. Die dritte Busschiene 33 weist den Anschluss 3313U der
dritten U-Phasen-Spule, den Anschluss 3313V der dritten
V-Phasen-Spule und den Anschluss 3313W der dritten W-Phasen-Spule auf.
Die dritten Busschienen 32, 33 dienen als Sternpunkte,
welche die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Spulen verbinden. Die
dritte Busschiene 34 weist den Anschluss 3413W der
dritten W-Phasen-Spule und den Anschluss 3414W der vierten W-Phasen-Spule
auf.
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Die
vierte Busschiene 41 ist in die Nut 100D eingepasst.
Die vierte Busschiene 41 weist den Anschluss 4111U der
ersten U-Phasen-Spule und den Anschluss 4112U der zweiten
U-Phasen-Spule auf.
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5 zeigt
einen Drehstrommotor mit einer Sternschaltung. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Art von Motor beschränkt, sondern kann
beispielsweise auf einen Drehstrommotor mit einer Dreiecksschaltung
angewandt werden. Ferner sind die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Busschienen
bei dem in der 5 gezeigten Beispiel in dieser
Reihenfolge angeordnet, wenn die Betrachtung in radialer Richtung
nach innen gerichtet ist, die Positionen der U-Phasen- und W-Phasen-Spulen können
jedoch beispielsweise vertauscht werden.
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7 zeigt
eine Perspektivansicht einer Kassettenspule gemäß der
vorliegenden Ausführungsform. 7 zeigt
ferner einen Isolator 140 von der Innenumfangsseite des
Statorkerns 110 aus betrachtet. Die Kassettenspule wird,
wie in 7 gezeigt, gebildet, indem ein Leitungsdraht 510 um
den Isolator 140 gewickelt wird. Der Isolator 140 weist
einen Wickelabschnitt 141 auf, um welchen der Leitungsdraht 510 gewickelt
ist, und einen Flansch 142A, um Druck auf den Leitungsdraht 510 auszuüben,
um eine Verformung in der Wicklung zu verhindern. Der Flansch 142A,
der an der Innenumfangsseite des Statorkerns 110 angeordnet
ist, weist, wie in 7 gezeigt, Kerben an seinem
gerade Abschnitt auf, abgesehen von seinen vier Ecken. D. h., der Flansch 142A weist
vier Eckabschnitte 143A und zwischen den Eckabschnitten 143A angeordnete Zwischenabschnitte 144A auf.
Jeder der Eckabschnitte 143A weist eine Breite (B1) auf,
die größer als die Breite (B2) von jedem der Zwischenabschnitte 144A ist.
Ferner weist der Flansch 142A eine abgerundete Spitzenoberfläche 145A auf.
D. h., im Querschnitt des Flansches 142A weist die Spitze
des Flansches 142A eine gekrümmte Form auf.
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14 zeigt
eine Perspektivansicht einer Kassettenspule gemäß einem
Vergleichsbeispiel. Die Kassettenspule gemäß dem
Vergleichsbeispiel wird, wie in 14 gezeigt,
gebildet, indem ein Leitungsdraht 5100 um den Isolator 1400 gewickelt
wird. Der Isolator 1400 weist auf: einen Wickelabschnitt 1410,
um welchen der Leitungsdraht 5100 gewickelt ist, mit einer
im Wesentlich rechteckigen Form, und einen Flansch 1420,
um Druck auf den Leitungsdraht 5100 auszuüben,
um eine Verformung in der Wicklung zu verhindern.
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Bei
dem in der 14 gezeigten Vergleichsbeispiel
ist der Flansch 1420 derart gebildet, dass er eine Breite
aufweist, welche den Leitungsdraht 5100 ringsum vollstän dig
bedeckt, wobei keine gekerbter Abschnitt vorgesehen ist, so wie
es bei dem in den 7 und 8 gezeigten
Beispiel der Fall ist. Ein Flansch ist ein Abschnitt, der während
einer Formung des Isolators 1400 leicht eine Verformung,
wie beispielsweise eine Krümmung, erfährt. Folglich
wird ein Verformungsbereich dann, wenn der Flansch 1420 wie
im Vergleichsbeispiel groß ausgebildet ist, groß, was
die Dimensionsprüfung erschweren kann. Ferner schränkt
der Flansch 1420, welcher den Leitungsdraht ringsum vollständig
bedeckt, eine Verbesserung der Effizienz der Wärmeübertragung
vom Leitungsdraht 5100 zum Formharzabschnitt. Ferner übt der
Isolator 1400, da der Flansch 1420 groß ausgebildet
ist, voraussichtlich einen großen Einfluss (Auftreten von
Wärmespannung, Bruch im Harz und dergleichen) auf sein
umgebendes Harz aus, bedingt durch einen Unterschied eines Längenausdehnungskoeffizienten
bei der Bildung des Formharzabschnitts.
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Demgegenüber
sind bei der vorliegenden Ausführungsform im Flansch 142A an
der Innenumfangsseite des Statorkerns 110 Zwischenabschnitte 144A vorgesehen,
die jeweils eine Breite aufweisen, die geringer als die der Eckabschnitte 143A ist.
Folglich ist der Flansch 142A klein ausgebildet und weist der
Leitungsdraht 510 Abschnitte auf, die nicht vom Flansch 142A bedeckt
sind. Wenn der Flansch 142A kleine ausgebildet ist, kann
die Nutzungsmenge des Harzes, der als Rohmaterial zum Bilden des
Isolators 140 dient, verringert werden, so dass die Fertigungskosten
des Isolators 140 und das Gewicht des Isolators 140 verringert
werden können. Ferner erleichtert solch ein klein ausgebildeter
Flansch 142A die Dimensionsprüfung des Isolators 140.
Ferner kann der Einfluss des Isolators 140 auf den Formharzabschnitt 120,
der durch den Unterschied des Längenausdehnungskoeffizienten
verursacht wird, in vorteilhafter Weise verringert werden. Ferner
sind der Leitungsdraht 510 und der Formharzabschnitt 120 in
einem größeren Bereich in direktem Kontakt zueinander,
da der Leitungsdraht 510 die Abschnitte aufweist, die nicht
mit dem Flansch 142A bedeckt sind, so dass die Effizienz
der Wärmeübertragung vom Leitungsdraht 510 zum
Formharzabschnitt 120 verbessert werden kann.
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Eine
Verformung der Wicklung des Leitungsdrahts 510 tritt an
den Eckabschnitten des Leitungsdrahts 510 voraussichtlich
eher als an seinen geraden Abschnitten auf. Folglich ist die Briete
von jedem der Eckabschnitte 143A über den Eckabschnitten des Leitungsdrahts 510 verhältnismäßig
vergrößert und die Breite von jedem der Zwischenabschnitte 144A über
den geraden Abschnitten des Leitungsdrahts 510 verhältnismäßig
verringert, um ein Haltevermögen für den Leitungsdraht 510 zu
gewährleisten und gleichzeitig den vorstehend beschriebenen Vorteil
zu erzielen.
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Bei
dem in der 7 gezeigten Beispiel beträgt
die Breite (B) von jedem der Eckabschnitte 143A in einer
Querrichtung nahezu 15 mm, kann diese Breite jedoch weiter verringert
werden (auf beispielsweise nahezu 2 mm), solange die für
einen Flansch erforderliche Festigkeit gewährleistet werden
kann.
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Bei
dem in der 14 gezeigten Vergleichsbeispiel
weist der Flansch 1420 eine planare Endoberfläche 1450 und
eine Spitze mit einem Winkelabschnitt auf. Während eines
Formens des Isolators 1400 fließt ein geschmolzenes
Material (das ein darin gelöstes Harz aufweist) mit geringerer
Wahrscheinlichkeit in den Winkelabschnitt, was dazu führt,
dass bei der Formung voraussichtlich Mängel auftreten. Ferner
tritt bedingt durch solch eine Winkelspitze des Flansches 1420 voraussichtlich
eine Belastungskonzentration im den Flansch 1420 umgebenden
Formharzabschnitt auf.
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Demgegenüber
wird der Fluss eines geschmolzenen Materials, welches das Harz zum
Bilden des Isolators 140 aufweist, während einer
Formung des Isolators 140 bei der vorliegenden Ausführungsform
erleichtert, da die Spitzenoberfläche 145A des
Flansches 142A abgerundet ist, so dass die Formbarkeit
des Isolators 140 verbessert wird. Ferner wird eine Belastungskonzentration
im Formharzabschnitt 120 in der Nähe der Spitze
des Flansches 142A abgebaut. Ferner wird ein Fluss eines
geschmolzenen Materials, das ein Harz zum Bilden des Formharzabschnitts 129 aufweist,
während einer Formung des Formharzabschnitts 120 an
der Spitzenoberfläche 145A erleichtert, so dass
die Formbarkeit des Formharzabschnitts 120 verbessert werden kann.
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8 zeigt
eine Perspektivansicht der in der 7 gezeigten
Kassettenspule von der Rückseitenoberfläche der
Kassettenspule (der Außenumfangsseite des Statorkerns 110)
aus betrachtet. Auch auf der Rückoberflächenseite
der Kassettenspule ist, wie in 8 gezeigt,
ein Flansch 142B vorgesehen, um eine Verformung in der
Wicklung des Leitungsdrahts 510 zu verhindern. Der Flansch 142B weist auf:
erste Abschnitte 1421B, die zusammen mit einem Spulenende
von den axialen Endoberflächen der gegenüberliegenden
Seiten des Statorkerns in axialer Richtung hervorragen, und zweite
Abschnitte 1422B, welche den Kontakt zum Statorkern 100 herstellen.
Jeder der ersten Abschnitte 1421B weist eine Spitzenoberfläche 1451B auf,
die wie die Spitzenoberfläche 145A des Flansches 142A abgerundet
ist. Jeder der zweiten Abschnitte 1422B ist derart gebildet,
dass er, wie vorstehend beschrieben, dünner als der erste
Abschnitt 1421B ausgebildet ist, und weist eine Spitzenoberfläche 1452B auf,
die für gewöhnlich nicht abgerundet ist. Es sollte
beachtet werden, dass im Flansch 142B gekerbte Abschnitte 1420B nur
im oberen und im unteren ersten Abschnitt 1421B vorgesehen
sind. In den zweiten Abschnitten 1422B, welche den direkten
Kontakt zum Statorkern 110 herstellen, sind am Einschubabschnitt
keine gekerbten Abschnitte vorgesehen.
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9 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IX-IX in der 7.
Der Flansch 142A ist, wie in 9 gezeigt,
derart ausgebildet, dass er sich von seinem Fuß zu seiner
Spitze hin verjüngt. Die Spitze des Flansches 142A,
die als freies Ende vorgesehen ist, kann eine erforderliche Festigkeit
gewährleisten, obgleich sie dünner als der Fuß des Flansches 142A ausgebildet
ist. Da sich der Flansch 142A, wie in 9 gezeigt,
von seinem Fuß zu seiner Spitze hin verjüngt,
kann die Nutzungsmenge des Harzes zum Bilden des Isolators 140 weiter
verringert werden, so dass die Fertigungskosten des Isolators 140 und
das Gewicht des Isolators 140 weiter verringert werden
können.
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Es
sollte beachtet werden, dass die Dicke des Flansches 142A (am
Fuß des Flansches) bei dem in den 7 bis 9 gezeigten
Beispiel beispielsweise ungefähr 2 mm beträgt,
die Dicke von jedem der ersten Abschnitte 1421B des Flansches 142B beispielsweise
ungefähr 2 mm beträgt, und die Dicke von jedem
der zweiten Abschnitte 1422B des Flansches 142B beispielsweise
ungefähr 0,5 mm beträgt. D. h., der Flansch 142A wird
derart gebildet, dass er dicker als die zweiten Abschnitte 1422B des Flansches 142B ist.
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Die
Dicke jedes Flansches 142A, 142B wird in geeigneter
Weise geändert. Ferner werden die abzurundenden Abschnitte
in den Flanschen 142A, 142B ebenso in geeigneter
Weise geändert.
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Es
sollte beachtet werden, dass der Flansch 142A derart ausgebildet
sein kann, dass, wie in 10 gezeigt,
nur eine Seite der Spitzenoberfläche 145A abgerundet
ist. Bei dem in der 10 gezeigten Beispiel ist die
Seite, welche den Kontakt zum Leitungsdraht 510 herstellt
(die untere Seite der Spitzenoberfläche in der 10),
nicht abgerundet. Die Seite, welche den Kontakt zum Leitungsdraht 510 herstellt,
kann jedoch abgerundet sein, und die andere Seite (die obere Seite
in der 10) kann nicht abgerundet sein.
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Nachstehend
werden die Änderungen des Isolators 140 unter
Bezugnahme auf die 11 bis 13 beschrieben. 12 zeigt
einen in der 11 gezeigten Isolator 140 in
der Richtung des Pfeils B betrachtet. Der Isolator 140 weist,
wie in den 11 und 12 gezeigt,
einen Wickelabschnitt 141 auf, in dem ein als „Hohlraum” dienender
Lochabschnitt 146 gebildet ist. Während des Formens
des Formharzabschnitts 120 fließt das Harz zum
Bilden des Formharzabschnitts 120 in den Lochabschnitt 146.
Durch die Bildung des Lochabschnitts 146 kann die Nutzungsmenge
des Harzes zum Bilden des Isolators 140 verringert werden.
Ferner kann die Wärme nicht nur über den Isolator 140,
sondern ebenso über das dort hinein geflossene Formharz
vom Leitungsdraht 510 zum Statorkern 110 übertragen
werden. Hierdurch kann die Wärmeleitfähigkeit
zwischen dem Leitungsdraht 510 und dem Statorkern 110 verbessert
werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass ein Lochabschnitt 146 gleich
dem vorstehend beschriebenen Lochabschnitt ebenso im Isolator 140 auf
einer Oberfläche in der Richtung des Pfeils A betrachtet
(an der oberen Oberfläche des Isolators in der 11)
gebildet werden kann.
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13 zeigt
eine Änderung des in der 11 gezeigten
Isolator 140 in gleicher Richtung. Anstelle des Lochabschnitts 146 können,
wie in 13 gezeigt, Schlitzabschnitte 147 vorgesehen werden.
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Die
obige Beschreibung kann wie folgt zusammengefasst werden. D. h.,
der als „Isolierelement” dienende Isolator 140 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist zwischen dem Statorkern 110 und
dem am Statorkern 110 vorgesehenen Leitungsdraht 510 (511U–514U, 511V–514V, 511W–514W) vorgesehen.
Der Isolator 140 weist Wickelabschnitte 141 auf,
um welche der Leitungsdraht 510 gewickelt ist, mit einer
im Wesentlichen rechteckigen Form; und einen Flansch 142A,
der am axialen Ende des Wickelabschnitts 141 an der Statorzahnspitzenseite gebildet
ist, um den Leitungsdraht 510 in axialer Richtung (radiale
Richtung zur Rotationsachse des Rotors bei dem Aufbau der elektrischen
Rotationsmaschine) zu drücken. Der Flansch 142A weist
vier Eckabschnitte 143A an seinen vier Ecken und Zwischenabschnitte 144A auf,
die derart zwischen den vier Eckabschnitten 143A gebildet
sind, dass sie eine Breite (B2) aufweisen, die geringer als die
Breite (B1) der vier Eckabschnitte 143A ist. Der Flansch 142A weist
ferner eine Spitze mit einer gekrümmten Form auf.
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Obgleich
vorstehend die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
beschrieben wurden, sollte wahrgenommen werden, dass die hierin
offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht veranschaulichend
und nicht beschränkend anzusehen sind. Der Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung wird durch den Umfang der Ansprüche
bestimmt, und es sollen verschiedene Modifikationen als mit im Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung, so wie er in den Ansprüchen
dargelegt wird, beinhaltet verstanden werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist beispielsweise auf einen Stator einer
in einem Hybridfahrzeug installierten elektrischen Rotationsmaschine
und ein im Stator enthaltenes Isolierelement anwendbar.
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Zusammenfassung
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ISOLIERELEMENT UND STATOR
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Ein
Isolator (140) ist zwischen einem Statorkern und einem
am Statorkern vorgesehen Leitungsdraht (510) vorgesehen.
Der Isolator (140) weist auf: einen Wickelabschnitt (141),
um welchen der Leitungsdraht (510) gewickelt wird, mit
einer im Wesentlichen rechteckigen Form; und einen Flansch (142A), der
am axialen Ende des Wickelabschnitts (141) auf der Statorzahnspitzenseite
gebildet ist, um den Leitungsdraht (510) in der axialen
Richtung (radiale Richtung zur Rotationsachse eines Rotors bei einem Aufbau
einer elektrischen Rotationsmaschine) zu drücken. Der Flansch
(142A) weist vier Eckabschnitte (143A) an seinen
vier Ecken und Zwischenabschnitte (144A) auf, die derart
zwischen den vier Eckabschnitten (143A) gebildet sind,
dass sie eine Breite (B2) aufweisen, die geringer als die Breite
(B1) der vier Eckabschnitte (143A) ist. Der Flansch (142A) weist
ferner eine Spitze mit einer gekrümmten Form auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-323477 [0002]
- - JP 62-12907 [0003]
- - JP 59-43775 [0004]