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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motorstator mit einer
Statorspule, die einen Statorkern, eine leitfähige Spule
und einen Isolator zwischen dem Statorkern und der leitfähigen
Spule aufweist, und ein Herstellungsverfahren dafür.
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Stand der Technik
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Ein
herkömmlicher Motorstator weist eine Vielzahl von Statorspulen
auf, von denen jede eine leitfähige Spule hat, die um einen
Statorkern gewickelt ist. Ein Harzisolator ist zwischen dem Statorkern und
die leitfähige Spule zwischengefügt, um eine Isolierung
zwischen diesen abzusichern. Nach dem Einfügen der leitfähigen
Spule auf den Startorkern über das Isoliermaterial werden
diese insgesamt mit einem Formmaterial durch Formteilherstellung
bzw. Formverfahren bedeckt, um einen Stator auszubilden. Die Formteilherstellung
wird ausgeführt, damit gestattet wird, dass in der leitfähigen
Spule erzeugte Wärme nach außen abgestrahlt wird,
und ebenfalls dass verhindert wird, dass Wasser oder ähnliches
in den Stator eintritt.
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Ein
Herstellungsverfahren für den Stator wird ausgeführt,
indem die leitfähige Spule, die auf den Isolator gepasst
ist, auf den Statorkern montiert wird, ein Bus-Stab und andere befestigt
werden und diese insgesamt einer Formteilherstellung unterzogen
werden.
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Hier
ist ein Abstand zwischen dem Isolator und der leitfähigen
Spule klein eingestellt, um die Wärmeleitung zu verbessern.
Daher konnte während der Formteilherstellung für
die leitfähige Spule, die auf den Isolator gepasst ist,
das Verformungsmaterial nicht ausreichend in den Zwischenraum eintreten, wodurch
eine Luftschicht zwischen dem Isolator und der leitfähigen
Spule gelassen wird. Es ist wahrscheinlich , dass eine solche Luftschicht
die Wärmeleitung aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Luftschicht
verringert, woraus sich eine unzureichende Wärmeabstrahlung
des Motors ergibt.
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Zum
Vermeiden dieser Probleme ist eine Maßnahme, den Isolator
und die leitfähige Spule durch die Formteilherstellung
vor der gesamten Formteilherstellung zu bedecken.
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Beispielsweise
offenbart die
JP3659874 ein Verfahren
zum Bedecken eines flachen Drahtes ohne Isolierung, der in einen
Schlitzisolator eingeführt ist, mit einem duroplastischen
Epoxidharz durch Formteilherstellung und nach dem Zusammenbau der
Komponenten, die einen Stator bilden, des gesamten Bedeckens der
Baugruppe erneut mit einem duroplastischen Epoxidharz durch Formteilherstellung.
Genauer gesagt wird der flache Draht, der der leitfähigen
Spule entspricht, in den Schlitzisolator eingeführt, der
den Isolator entspricht, und wird die kombinierte Einheit in einem
Schlitz installiert und dann einmal mit dem duroplastischen Epoxidharz
bedeckt. Nachdem die den Stator bildenden Komponenten zusammengebaut
wurden, wird das duroplastische Epoxidharz um die Baugruppe geformt,
um den Stator abzuschließen.
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Als
das Formmaterial wird andererseits ein duroplastisches Harz, das
eine große Menge an Füllstoff enthält,
verwendet, damit der Risswiderstand und die Wärmeleitung
verbessert werden.
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Als
ein Material für den Isolator wird ein thermoplastisches
Harz verwendet, damit die Produktivität verbessert wird.
Im Fall der Verwendung von thermoplastischem Harz, das eine große
Menge an Füllstoff enthält, damit der lineare
Ausdehnungskoeffizient auf das Niveau einer Spule oder eines Statorkerns
verringert wird und die Wärmeleitung verbessert wird, ist
es wahrscheinlich, dass sich seine Fluidität verringert
und ebenfalls die Zähigkeit verringert, was zum Auftreten
von Rissen im Isolator selbst führt.
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Offenbarung der Erfindung
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Probleme, die durch die Erfindung zu lösen
sind
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Jedoch
haben der Stator und das Statorherstellungsverfahren, die in der
JP3659874 offenbart sind,
die folgenden Nachteile.
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Das
Formmaterial, das in dem Zwischenraum zwischen dem Isolator und
der leitfähigen Spule eingetreten ist und diesen gefüllt
hat, konnte die Möglichkeit verringern, dass eine Luftschicht
im Zwischenraum belassen wird. Jedoch sind, wie es in 12 gezeigt
ist, drei Schichten zwischen der leitfähigen Spule 102 und
dem Statorkern 100 ausgebildet, genauer gesagt sind diese
Schichten eine Epoxidharzformschicht 105, die durch das
Eindringen in den Zwischenraum zwischen dem Isolator 104 und der
leitfähigen Spule 102 in einem ersten Formprozess
ausgebildet wird, der Isolator 104 und die andere Epoxidharzformschicht 103,
die in einem Gesamtformprozessor ausgebildet wird. Dementsprechend liegen
zwischen 5 Schichten 4 Grenzflächen vor. Es ist allgemein
bekannt, dass die Wärmeleitfähigkeit an einer
Grenzfläche niedriger als die in einer Schicht ist. Die
Wärmeleitfähigkeit ist in der Lage, sich von Schicht
zu Schicht zu verändern, und somit kann ein stabiler Wärmeübertragungszustand
nicht erreicht werden. Es ist daher schwierig, die Wärmeleitung weiter
zu erhöhen.
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Ferner
ergibt sich das Auftreten von Rissen häufig aus dem Ablösen
oder dem Trennen von einer Schicht/mehreren Schichten an jeder Grenzfläche. Dementsprechend
verringert sich der Risswiderstand mit wachsender Anzahl der Grenzflächen.
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In
der letzten Zeit ist im Hinblick auf elektrische Hybridfahrzeuge
ein Kompaktmotor in Entwicklung gewesen, der gestattet, dass ein
Hochdruckstrom hindurchfließt, damit ein hohes Drehmoment ausgegeben
wird. Dementsprechend wurde ein Stator mit höherer Wärmeleitung
und hohem Risswiderstand gefordert, damit verhindert wird, dass
sich die Motortemperatur erhöht; jedoch ist die Umsetzung
eines solchen Motors schwierig.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Umstände
getätigt und hat eine Aufgabe, einen Stator vorzusehen,
der eine hohe Wärmeleitung und einen hohen Risswiderstand
hat.
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Mittel zu Lösung der Probleme
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Zur
Lösung der vorstehenden Aufgabe haben ein Motorstator und
ein Statorherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die folgende
Konfigurationen.
- (1) Entsprechend einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein Motorstator vorgesehen, der eine
Vielzahl von Statorspulen aufweist, von denen jede aus einen auf
einem Statorkern gewickelten leitfähigen Spule geformt
ist, wobei entweder der Statorkern oder die leitfähige
Spule bzw. eine der Einrichtungen Statorkern und leitfähige Spule
einstückig mit einem Isolator ausgeformt ist, der durch
ein duroplastisches Harz durch Einsatzformen hergestellt wurde,
und wobei der Stator, der die Vielzahl an Statorspulen aufweist,
mit einem duroplastischen Harz durch Formteilherstellung bedeckt
ist.
- (2) In dem Motorstator (1) sind das duroplastische Harz,
das den Isolator bildet, und das duroplastische Harz, das den Stator
einschließlich der Vielzahl an Statorspulen durch die Formherstellung bedeckt,
im linearen Ausdehungskoeffizienten gleich.
- (3) Im Motorstator (2) sind die Harze, die den gleichen
linearen Ausdehungskoeffizienten haben, ein duroplastisches Epoxidharz,
das 60 bis 80 Volumenprozent Füllstoff enthält,
und ist der lineare Ausdehnungskoeffizient 10 bis 20 ppm/°C.
- (4) Im Motorstator (1) nach Anspruch 1 ist das duroplastische
Harz, das den Isolator bildet, in der Wärmeleitfähigkeit
größer als das duroplastische Harz, das den Stator
durch die Formteilherstellung bedeckt.
- (5) Im Motorstator (1) ist die leitfähige
Spur eine Spule, die im Schnitt eine flache Form hat und kantenweise
gewickelt ist, und ist der Isolator teilweise an vier Ecken entweder
vom Statorkern oder der leitfähigen Spule ausgebildet.
- (6) Entsprechend einem anderen Aspekt sieht die vorliegende
Erfindung ein Motorstatorherstellungsverfahren zum Herstellen eines
Motorstators vor, der eine Vielzahl von Spulen aufweist, von denen
jede aus einer auf einem Statorkern gewickelten leitfähigen
Spule gebildet ist, wobei dieses die Schritte aufweist: Formen eines
Isolators aus einem duroplastischen Harz in einer solchen Weise, dass
dieser mit dem Statorkern oder der leitfähigen Spule einstückig
ist, durch Einsatzformen, und Bedecken des Stators, der die Vielzahl
an Spulen aufweist, mit einem duroplastischen Harz durch Formteilherstellung.
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Der
Betrieb und die Vorteile des Stators und des Statorherstellungsverfahrens
mit den vorstehenden Konfigurationen sind nachstehend beschrieben.
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Wenn
der Statorkern mit duroplastischem Harz durch Einsatzformen bedeckt
ist, weist der Statorkern vorzugsweise eine Vielzahl von unterteilten Kernen
auf, um das Einsatzformen zu erleichtern. Eine Kavität
einer Form ist in der Form so gestaltet, dass diese dem unterteilten
Kern mit dem Isolator entspricht. In die Kavität wird der
unterteilte Kern eingeführt und wird beispielsweise ein
duroplastisches Epoxidharz um den unterteilten Kern eingespritzt. Somit
wird das duroplastische Epoxidharz unter Druck auf der Fläche
des unterteilten Kerns geformt. Da das Einsatzformen durch das Einspritzen
des duroplastischen Epoxidharzes unter Druck ausgeführt wird,
können der Isolator und der unterteilte Kern einstückig
ausgebildet werden, so dass das duroplastische Epoxidharz mit der
Oberfläche des unterteilten Kerns in engem Kontakt steht.
Dementsprechend wird die Anzahl der Grenzflächen um eins
verringert, wodurch eine Verringerung bei der Wärmeleitung und
eine Verringerung beim Risswiderstand aufgrund der Grenzflächen
verhindert werden. Ferner hat das duroplastische Epoxidharz eine
Adhäsionsfunktion und kann somit eine höhere Wärmeleitung
des Stators erreichen.
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In ähnlicher
Weise wird, wenn die Kassettenspule durch das Wickeln der leitfähigen
Spule geformt werden soll und auf bzw. an dem Statorkern befestigt
wird, der Isolator geformt, indem ein Einsatzformen an der Innenfläche
der Kassettenspule ausgeführt wird, die mit dem Statorkern
in Berührung sein wird. Genauer gesagt wird eine Kavität
einer Form mit einer Form ausgebildet, die der Kassettenspule mit
dem Isolator entspricht. In die Kavität wird die Kassettenspule
eingeführt und wird zum Beispiel ein duroplastisches Epoxidharz
um die Kassettenspule eingespritzt. Somit wird das duroplastische
Epoxidharz unter Druck auf der Fläche der Kassettenspule
geformt. Durch das Einsatzformen kann das duroplastische Epoxidharz
in enger Berührung mit der Innenfläche der Kassettenspule
geformt werden, wodurch der Isolator einstückig mit der Kassettenspule
ausgebildet wird. Somit wird kein Zwischenraum zwischen dem Isolator
und der Kassettenspule ausgebildet. Während der Formteilherstellung
der gesamten Baugruppe ist es daher möglich, dass der Eintritt
von Formmaterial zwischen die Kassettenspule und den Isolator verhindert
wird. Die Anzahl der Grenzflächen kann um eine verringert
werden, wodurch eine Verringerung der Wärmeleitung und
eine Verringerung des Risswiderstandes aufgrund der Schichtänderungen,
insbesondere der Grenzflächen, verhindert wird. Ferner
hat das duroplastische Epoxidharz eine Adhäsionsfunktion
und kann dieses somit eine höhere Wärmeleitung
aufweisen.
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Das
duroplastische Harz, das als ein dem Isolator bildendes Material
verwendet wird, und das duroplastische Harz, das beim gesamten Formen verwendet
wird, sind Harze mit dem gleichen linearen Ausdehungskoeffizienten.
Bei einem Anstieg der Temperatur des Motors dehnen sich dementsprechend
der Isolator und die gesamte geformte Schicht aus und ziehen sich
diese zusammen, wobei dieses beim gleichen Ausdehungskoeffizienten
an den Grenzflächen passiert. Es ist daher möglich,
das Ablösen oder Trennen an den Grenzflächen einzuschränken,
wodurch der Risswiderstand verbessert wird.
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Da
die Wärmeleitfähigkeit des duroplastischen Harzes,
das als das Material, das den Isolator bildet, verwendet wird, größer
als die Wärmeleitfähigkeit des duroplastischen
Harzes, das als das die geformte Schicht bildende Material verwendet
wird, eingestellt ist, kann die Wärmestrahlungsfähigkeit
des Isolators erhöht werden. Anders ausgedrückt
sind der unterteilte Kern und der Isolator einstückig in
engen Kontakt miteinander verbunden, wobei eine hohe Wärmeleitung
gezeigt wird. Daher kann die in der Kassettenspule erzeugte Wärme
zum unterteilten Kern effizienter übertragen werden.
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Zum
Erhöhen der Wärmeleitung müssen andererseits
die Wärmeleitfähigkeit einer Matrix und die Wärmeleitfähigkeit
des Füllstoffs erhöht werden. Jedoch sind beide
Maßnahmen mit hohen Kosten verbunden, wodurch sich eine
Erhöhung der Gesamtkosten des Stators ergibt. Die geformte
Schicht ist an einem Spulenende durch eine große Materialmenge dicker
ausgebildet, während der Isolator eine Dicke von einigen
hundert Mikrometern durch eine sehr geringe Materialmenge hat. Somit
kann die Wär meleitung des Isolators ohne das Verursachen
einer Kostenerhöhung größer eingestellt
werden.
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Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
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Die 1A und 1B sind
Ansichten einer Form zum Ausbilden eines Isolators auf einen unterteilten
Kern durch Einsatzformen in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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Die 2A und 2B sind
Ansichten eines unterteilten Kerns mit geformten Isolator im ersten
Ausführungsbeispiel,
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3 ist
eine Ansicht eines zusammengebauten Stators in einem vorherigen
Zustand in Bezug auf das Formen bzw. die Formteilherstellung,
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4 ist
eine Ansicht des Stators nach dem Formen,
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die 5A bis 5C sind
Ansichten einer Form zum Ausbilden eines Isolators in einer Kassettenspule
durch Einsatzformen in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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die 6A und 6B sind
Ansichten einer Kassettenspule mit dem geformten Isolator im zweiten
Ausführungsbeispiel,
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die 7A und 7B sind
Ansichten, die die Kassettenspule mit geformten Isolator an dem Statorkern
montiert zeigt,
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8 ist
eine Ansicht eines zusammengebauten Stators in einem vorherigen
Zustand in Bezug auf das Formen,
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9 ist
eine Ansicht des Stators nach dem Formen,
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10 ist
eine Ansicht, die eine Schichtkonfiguration im ersten Ausführungsbeispiel
zeigt, und
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11 ist
eine Ansicht, die eine Schichtkonfiguration im zweiten Ausführungsbeispiel
zeigt,
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12 ist
eine Ansicht, die eine Schichtkonfiguration nach dem Stand der Technik
zeigt.
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Beste Art der Ausführung
der Erfindung
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Eine
detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
eines Stators und eines Statorherstellungsverfahrens, die die vorliegende
Erfindung verkörpern, wird nun unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen gegeben. Als erstes wird nachstehend ein
Fall beschrieben, in dem ein Isolator 4 an einem unterteilten
Kern 3 durch Einsatzformen in einem ersten Ausführungsbeispiel
ausgebildet wird. 1A ist eine geschnittene Draufsicht einer
Form, die beim Einsatzformen verwendet wird. 1B zeigt
eine Schnittansicht der Form, die an der Linie A-A in 1A aufgenommen
wurde. Diese Figuren zeigen Schnittansichten ohne Schraffierung aus
Gründen der Angemessenheit.
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Die
Form weist eine obere Form 1 und eine untere Form 2 auf,
die zusammengepasst sind, um eine Kavität zu bilden. Diese
Kavität ist ein Raum, der die Form einer Kombination des
unterteilten Kerns 3 und des Isolators 4 definiert.
In diese Kavität wird der unterteilte Kern 3 eingeführt
und dann wird beispielsweise ein duroplastisches Epoxidharz eingespritzt. Somit
wird das duroplastische Epoxidharz unter Druck als der Isolator 4 an
bzw. auf die Oberfläche des unterteilten Kerns 3 geformt.
Durch das Einsatzformen kann das duroplastische Epoxidharz als der Isolator 4 auf
der Fläche des unterteilten Kerns 3 in einer solchen
Weise geformt werden, dass dieses mit dem unterteilten Kern 3 einstückig
wird. Insbesondere hat das duroplastische Epoxidharz eine hohe Adhäsionsfähigkeit
und daher kann der Isolator 4 in engem Kontakt mit der
Oberfläche des unterteilten Kerns ausgebildet werden. Somit
wird zwischen dem Isolator 4 und der Oberfläche
des unterteilten Kerns 3 kein Zwischenraum geschaffen.
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Harz,
das zum Ausbilden des Isolators 4 verwendet werden soll,
ist ein duroplastisches Epoxidharz, das Füllstoffe aufweist.
Der Füllstoff kann ausgewählt werden aus stark
wärmeleitfähigem Füllstoff, wie zum Beispiel
Aluminium und Siliziumdioxid, einem Füllstoff mit niedrigerer
linearer Ausdehnung, wie zum Beispiel geschmolzenem Siliziumdioxid, verstärktem
Füllstoff, wie zum Beispiel gefräster Faser, einem
spannungsverringerndem Mittel, wie zum Beispiel Elastomer-Komponenten.
Eine Füllrate des Füllstoffes beträgt
60 bis 80 Volumenprozent. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des
Harzes wird in einem Bereich von 10 bis 20 ppm/°C eingestellt,
so dass sich dieser dem linearen Ausdehungskoeffizienten der Spule
und des Statorkern annähert.
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Die 2A und 2B zeigen
einen unterteilten Kern 6 mit geformtem Isolator, der mit
dem geformten Isolator 4 einstückig ausgebildet
ist. 2A ist eine Explosionsansicht eines geteilten
Kerns 6 mit geformten Isolator, an dem eine Kassettenspule 5 montiert
werden soll, und 2B zeigt den geteilten Kern 6,
der mit der Kassettenspule 5 zusammengebaut ist. Die Dicke
des Isolators 4 ist einige hundert Mikrometer im vorliegenden
Ausführungsbeispiel aber diese ist nachdrücklich
als dick dargestellt.
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Wie
es in 2A dargestellt ist, ist ein
Bereich des unterteilten Kerns 3, der mit der Kassettenspule 5 in
Berührung steht, das heißt ein Vorsprung des unterteilten
Kerns 3, der mit einem Hohlabschnitt der Kassettenspule 5 und
einer Innenumfangsfläche des unterteilten Kerns 3,
der den Vorsprung umgibt, in Berührung steht, im großen
Umfang mit dem Isolator 4 bedeckt.
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Wie
es in 2B gezeigt ist, liegt der Isolator 4 zwischen
der Kassettenspule 5 und dem unterteilten Kern 3 lückenlos
vor, um die Isolation der leitfähigen Spule zu verbessern.
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3 zeigt,
dass acht unterteilte Kerne 6 mit geformten Isolator, an
denen die Kassettenspule 5 montiert ist, als eine Statorbaugruppe
mit einem Wärmeeinführring 7 zusammengebaut
sind. Genauer gesagt wird der Ring 7 zur Ausdehnung erwärmt,
werden die unterteilten Kerne 6 mit geformten Isolator
in diesen eingesetzt und wird der Ring 7 zum Zusammenziehen
abgekühlt. Somit werden die acht unterteilten Kerne 6 zu
einem Stück zusammengebaut, wodurch eine Statorbaugruppe
ausgebildet wird. Diese Statorbaugruppe wird in eine Form gebracht
und dann wird ein duroplastisches Harz in die Form gegossen, um
eine geformte Schicht 8 auszubilden. Ein in 4 gezeigter
Stator 10 ist schließlich abgeschlossen.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Harz, das zum
Ausbilden der geformten Schicht 8 verwendet wird, ein duroplastisches
Epoxidharz mit einem linearen Ausdehungskoeffizienten, der gleich dem
des Harzes ist, das zum Ausbilden des Isolators 4 durch
Einsatzformen verwendet wird.
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Das
Material des Isolators 4 und das Material der geformten
Schicht 8 sind das gleiche duroplastische Epoxidharz, das
reguliert wird, so dass die jeweiligen linearen Ausdehungskoeffizienten
nach dem Füllen des Füllstoffs gleich werden.
Der Isolator 4 und die geformte Schicht 8 können
sich daher um den gleichen Betrag bei einer Erhöhung der
Motortemperatur ausdehnen, wodurch die Möglichkeit verringert
wird, dass sich der Isolator 4 und die geformte Schicht 8 trennen
oder voneinander an Ihren Grenzflächen ablösen,
wodurch der Risswiderstand verbessert wird.
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Ferner
kann, wenn die Wärmeleitfähigkeit des duroplastischen
Harzes, das als das den Isolator 4 ausbildenden Material
verwendet wird, größer als die Wärmeleitfähigkeit
des duroplastischen Harzes, das als das die geformte Schicht 8 ausbildende
Material verwendet wird, eingestellt wird, der Isolator 4 eine
höhere Wärmeabstrahlfähigkeit haben.
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Nachstehend
werden der Betrieb und die Vorteile des Stators 10 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels erläutert. 10 ist
eine Schnittansicht, die eine Teilkonfiguration des Stators 10 des ersten
Ausführungsbeispiels zeigt.
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An
der Oberfläche des unterteilten Kerns 3, der durch
laminierte dünne Stahlplatten gebildet wird, ist der Isolator 4 adhäsiv
in naher Kontaktbeziehung ausgebildet. Anders ausgedrückt
dringt das duroplastische Epoxidharz in Zwischenräume zwischen den
laminierten dünnen Platten ein, wodurch der Isolator 4 gebildet
wird. Da der Isolator 4 adhäsiv in nahem Kontakt
zu dem unterteilten Kern 3 verbunden ist, wird verhindert,
dass die geformte Schicht 8 zwischen den Isolator 4 und
den unterteilten Kern 3 eintritt. Somit sind vier Schichten,
der unterteilte Kern 3, der Isolator 4, die geformte
Schicht 8 und die Kassettenspule 5 mit drei Grenzflächen
ausgebildet. Diese Konfiguration kann die Anzahl der Grenzflächen
um eine im Vergleich zur herkömmlichen Konfiguration und 12 verringern.
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Durch
die Verringerung der Anzahl der Grenzflächen um eine ist
es möglich, das Auftreten von Rissen, die durch ein Trennen
oder Ablösen der Grenzflächen verursacht werden,
zu verringern. Weniger Grenzflächen und der nahe Kontakt
des Isolators 4 mit dem unterteilten Kern 3 können
im Vergleich zu dem in 12 gezeigten Fall eine erhöhte Wärmeleitung
ergeben.
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Wie
es zuvor detailliert beschrieben wurde, ist der Stator des ersten
Ausführungsbeispiels so konfiguriert, dass das duroplastische
Harz an jedem unterteilten Kern 3, der einen Statorkern
bildet, um den Isolator 4 einstückig mit jedem
unterteilten Kern 3 zu bilden, einsatzgeformt ist und der
Stator, der die Vielzahl an Kassettenspulen 5 aufweist,
durch Formteilherstellung mit dem duroplastischen Harz bedeckt ist.
Dementsprechend kann die Anzahl der Grenzflächen um eine
verringert werden, wodurch eine Verringerung der Wärmeleitung
aufgrund der Grenzflächen und eine Verringerung des Risswiderstandes verhindert
werden. Außerdem kann das duroplastische Epoxidharz, das
eine Adhäsionsfunktion hat, eine höhere Wärmeleitung
erreichen.
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Das
duroplastische Harz, das als das den Isolator 4 bildendes
Material verwendet wird, und das duroplastische Harz, das als das
die geformte Schicht 8 bildende Material verwendet wird,
sind Harze mit höherer Wärmeleitung, und somit
sind diese in ihrem linearen Ausdehnungskoeffizienten gleich. Dementsprechend
können sich der Isolator 4 und die geformte Schicht 8 zusammen
an ihren Grenzflächen bei einer Erhöhung der Motortemperatur
ausdehnen und zusammenziehen. Dieses ermöglicht es, eine Trennung
oder ein Ablösen des Isolators 4 und der geformten
Schicht 8 an ihren Grenzflächen zu verhindern
und somit den Risswiderstand zu verbessern.
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Wenn
die Wärmeleitfähigkeit des duroplastischen Harzes,
das als das den Isolator bildende Material 4 verwendet
wird, größer als die Wärmeleitfähigkeit
des duroplastischen Harzes, das als das die geformte Schicht 8 bildende
Material verwendet wird, ist, kann die Wärmeabstrahlfähigkeit
des Isolators erhöht werden. Anders ausgedrückt
sind der unterteilte Kern 3 und der Isolator 4 einstückig
miteinander in enger Kontaktbeziehung verbunden, wodurch eine hohe
Wärmeleitfähigkeit gezeigt wird. Daher kann die
in der Kassettenspule 5 erzeugte Wärme zum unterteilten
Kern 3 effizienter übertragen werden.
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Zur
Erhöhung der Wärmeleitung müssen andererseits
die Wärmeleitfähigkeit einer Matrix des zum Formen
des Isolators 4 verwendeten duroplastischen Harzes und
die Wärmeleitfähigkeit des Fülllstoffes
erhöht werden. Jedoch sind beide Maßnahmen in
den Kosten hoch, was zu einer Erhöhung der Gesamtkosten
des Stators 10 führt. Die geformte Schicht 8 ist
an einem Spulenende um bzw. durch einen großen Betrag des
Materials dicker ausgebildet, während der Isolator 4 eine
Dicke von einigen hundert Mikrometern um bzw. durch einen sehr geringen Betrag
des Materials hat. Somit kann die Wärmeleitung des Isolators 4 ohne
das Bewirken einer Kostenerhöhung größer
eingestellt werden.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nachstehend beschrieben. Ähnliche Komponenten wie
die beim ersten Ausführungsbeispiel sind mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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5A ist
eine ebene Schnittansicht einer Form zum Ausbilden eines Isolators 4 an
einer Kassettenspule 5 durch Einsatzformen. 5B ist
eine Schnittansicht der Form an der Linie B-W in 5A und 5C ist
eine weitere Schnittansicht der Form an der Linie C-C in 5A.
Diese Figuren sind Schnittansichten, bei denen jedoch die Schraffur
aus Gründen der Erleichterung weggelassen wurde. Die Form
wird durch eine obere Form 11 und eine untere Form 12 gebildet,
die zusammengepasst sind, um eine Kavität bzw. einen Hohlraum
zu bilden. Diese Kavität ist ein Raum, der die Form einer
Kombination der Kassettenspule 5 und des Isolators 4 an
der Innenfläche eines Wicklungsteils (einer leitfähigen Spule)
der Kassettenspule 5 definiert. In diese Kavität
ist der Wicklungsteil der Kassettenspule 5 eingesetzt,
und dann wird beispielsweise ein duroplastisches Epoxidharz eingespritzt.
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Die
leitfähige Spule der Kassettenspule 5 ist eine
flache Spule, die kantenweise gewickelt ist. Der Isolator 4 ist
an vier Innenseitenecken der Kassettenspule 5 ausgebil det.
Anders ausgedrückt ist der Isolator 4 aus folgenden
Gründen nicht kontinuierlich über die gesamte
Innenfläche der Kassettenspule 5 ausgebildet.
Es ist schwierig, die Kassettenspule 5 auf der Grundlage
ihrer Außenseite genau zu positionieren. Zum Positionieren
der Kassettenspule 5 am Platz auf der Grundlage ihrer Innenseite
ist dementsprechend der Isolator 4 in vier Teile unterteilt,
zwischen denen die Position der Kassettenspule 5 spezifiziert
ist.
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Wie
es in 5C gezeigt ist, sind insbesondere
vier Flächen der gewickelten leitfähigen Spule der
Kassettenspule an der Linie C-C in 5A durch die
Form positioniert. Somit wird der Raum, der den Isolator 4 in
eine Position an der Linie B-B in 5A bildet,
bestimmt. Wenn das duroplastische Epoxidharz in den Raum eingespritzt
wird, ist der Isolator 4 adhäsiv in nahem Kontakt
mit der Innenfläche der Kassettenspule 5 ausgebildet.
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Die 6A und 6B zeigen
eine Kassettenspule 9 mit geformtem Isolator, die mit dem
fertig gestellten Isolator 4 einstückig ausgebildet
ist. 6A ist eine Draufsicht des Statorkerns 13 vor dem
Zusammenbau und 6B ist eine Schnittansicht von
diesem an der Linie D-D in 6A.
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Die 7A und 7B zeigen
die Kassettenspule 9 mit geformtem Isolator an einem Statorkern 13 montiert,
wobei insbesondere 7A eine Draufsicht von dieser
ist und 7B eine Schnittansicht an der
Linie E-E in 7A ist.
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Wie
es in 7A und 7B gezeigt
ist, sind ein Bereich der Kassettenspule 5, der mit dem Statorkern 13 in
Berührung steht, d. h. die Innenfläche des Kassettenkerns 5,
in die ein Vorsprung des Statorkerns 13 eingeführt
wird, und eine Stirnfläche der Kassettenspule 5,
die mit dem Statorkern 13 in Berührung steht,
in großem Umfang mit dem Isolator 4 bedeckt. Auf
diese Weise liegt der Isolator 4 zwischen der Kassettenspule 5 und
dem Statorkern 13 lückenlos vor, um die Isolierung
der leitfähigen Spule zu verbessern.
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8 zeigt
acht Kassettenspulen 9 mit geformtem Isolator, die an den
Statorkern 13 einzeln montiert sind und zusammen als eine
Statoranordnung zusammengebaut sind. Diese Anordnung wird in eine
Form gebracht und mit dem duroplastischen Harz durch Formen bedeckt.
Ein in 9 gezeigter Stator 14 wird schließlich
als Endprodukt erhalten.
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Das
Harz, das zum Ausbilden der geformten Schicht 8 verwendet
wird, ist ein duroplastisches Epoxidharz mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten
gleich dem des Harzes, das zum Ausbilden des Isolators 4 beim
Einsatzformen verwendet wird.
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Das
Material des Isolators 4 und das Material für
die geformte Schicht sind das gleiche duroplastische Epoxidharz,
das reguliert wird, so dass die jeweiligen linearen Ausdehnungskoeffizienten
nach dem Füllen des Füllstoffes gleich werden.
Der Isolator 4 und die geformte Schicht 8 können
sich daher um den gleichen Betrag bei einer Erhöhung der Motortemperatur
ausdehnen, wodurch die Möglichkeit verringert wird, dass
sich der Isolator 4 und die geformte Schicht 8 trennen
oder voneinander an ihren Grenzflächen ablösen,
wodurch der Risswiderstand verbessert wird.
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Ferner
kann, wenn die Wärmeleitfähigkeit des duroplastischen
Harzes, das als das den Isolator 4 bildende Material verwendet
wird, als größer als die Wärmeleitfähigkeit
des duroplastischen Harzes, das als das die geformte Schicht 8 bildende
Material verwendet wird, ist, der Isolator 4 eine höhere
Wärmeabstrahlfähigkeit haben. Anders ausgedrückt
sind die Kassettenspule 5, die als ein Wärmegenerator
dient und der Isolator 4 in enger Kontaktbeziehung einstückig
verbunden, wobei diese eine hohe Wärmeleitung zeigen. Somit
kann die in der Kassettenspule 5 erzeugte Wärme
effizienter zur geformten Schicht 8 übertragen
werden.
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Der
Betrieb und die Vorteile des Stators 14 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels werden nachstehend beschrieben. 11 ist
eine Schnittansicht, die eine Teilkonfiguration des Stators 14 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels zeigt.
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An
der Oberfläche der Kassettenspule 5, die aus der
spiralförmig gewundenen leitfähigen Spule gebildet
wird, ist der Isolator 4 adhäsiv in enger Kontaktbeziehung
ausgebildet. Anders ausgedrückt dringt das duroplastische
Epoxidharz in Zwischenräume zwischen gewundenen Spulenabschnitten ein,
wodurch der Isolator 4 gebildet wird. Da der Isolator 4 in
enger Beziehung mit der Kassettenspule 5 adhäsiv
verbunden ist, wird verhindert, dass die geformte Schicht 8 zwischen
den Isolator 4 und die Kassettenspule 5 eintritt.
Somit sind 4 Schichten, die Kassettenspule 5, der Isolator 4,
die geformte Schicht 8 und der Statorkern 13 mit
drei Grenzflächen ausgebildet. Diese Konfiguration kann
im Vergleich zur herkömmlichen Konfiguration in 12 die
Anzahl der Grenzflächen um eine verringern.
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Durch
die Verringerung der Anzahl der Grenzflächen um eine ist
es möglich, das Auftreten von durch die Trennung oder das
Ablösen an den Grenzflächen verursachten Rissen
zu verringern. Weniger Grenzflächen und der nahe Kontakt
des Isolators 4 mit der Kassettenspule 5 können
eine erhöhte Wärmeleitung im Vergleich mit dem
in 12 gezeigten Fall ergeben.
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Wie
vorstehend detailliert beschrieben ist der Stator des zweiten Ausführungsbeispiels
konfiguriert, so dass die Kassettenspule 5, die aus der
leitfähigen Spule gebildet ist, mit dem Isolator 4,
der aus dem duroplastischen Harz durch Einsatzformen geformt ist,
einstückig ausgebildet ist, und dass der Stator, der die
Vielzahl an Kassettenspulen 5 aufweist, mit dem duroplastischen
Harz durch Formteilherstellung bedeckt ist. Dementsprechend kann
die Anzahl der Grenzflächen um eine reduziert werden, wodurch eine
Verringerung der Wärmeleitung aufgrund der Grenzflächen
und eine Verringerung des Risswiderstandes verhindert wird. Außerdem
kann das duroplastische Epoxidharz, das eine Adhäsionsfunktion hat,
eine höhere Wärmeleitung vorsehen.
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Das
thermoplastische Harz, das als ein den Isolator 4 bildendes
Material verwendet wird, und das duroplastische Harz, das als ein
die geformte Schicht 8 bildendes Material verwendet wird,
sind Harze mit höherer Wärmeleitung und haben
somit gleiche lineare Ausdehnungskoeffizienten. Dementsprechend können
sich der Isolator 4 und die geformte Schicht 8 zusammen
an ihren Grenzflächen bei einer Erhöhung der Motortemperatur
ausdehnen und zusammenziehen. Dieses ermöglicht es, dass
eine Trennung oder eine Ablösen des Isolators 4 und
der geformten Schicht 8 an ihren Grenzflächen
verhindert wird und somit der Risswiderstand verbessert wird.
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Wenn
die Wärmeleitfähigkeit des thermoplastischen Harzes,
das als das den Isolator bildende Material 4 verwendet
wird, als größer als die Wärmeleitfähigkeit
des duroplastischen Harzes, das als das die geformte Schicht 8 bildende
Material verwendet wird, eingestellt ist, kann die Wäremabstrahlfähigkeit des
Isolators 4 erhöht werden. Anders ausgedrückt sind
die Kassettenspule 5 und der Isolator 4 einstückig
miteinander in enger Kontaktbeziehung verbunden, wobei eine hohe
Wärmeleitung vorliegt. Somit kann die in der Kassettenspule 5 erzeugte
Wärme zum unterteilten Kern 3 effizienter übertragen
werden.
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Zur
Erhöhung der Wärmeleitung müssen andererseits
die Wärmeleitfähigkeit einer Matrix und die Wärmeleitfähigkeit
des Füllstoffes erhöht werden. Jedoch erfordern
beide Maßnahmen hohe Kosten, woraus sich eine Erhöhung
der Gesamtkosten des Stators 14 ergibt. Die geformte Schicht 8 ist
an einem Spulenende durch einen großen Materialbetrag dicker
ausgebildet, während der Isolator 4 mit einer
Dicke von einigen hundert Mikrometern durch einen sehr geringen
Materialbetrag vorgesehen ist. Somit kann die Wärmeleitung
des Isolators 4 ohne das Verursachen einer Kostenerhöhung
größer eingestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt
werden, ohne dass von ihren wesentlichen Charakteristiken abgewichen wird.
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Beispielsweise
verwenden die vorstehenden Ausführungsbeispiele den Wärmeeinführring 7,
um die unterteilten Kerne 3 miteinander zusammenzubauen.
Als eine Alternative können die unterteilten Kerne 3 mit
einem mechanischen Spannring unter Verwendung einer Schraube oder ähnlichem
zusammengebaut werden.
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Zusammenfassung
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Ein
Motorstarter (10) weist eine Vielzahl an Statorkernen,
die aus unterteilten Kernen (3) gebildet sind, und Kassettenspulen
(5), die leitfähige Spulen sind, auf. Der unterteilte
Kern oder die Kassettenspule ist mit einem Isolator (4)
aus einem thermoplastischen Harz durch Einsatzformen einstückig
ausgebildet. Eine Statorbaugruppe, die die Vielzahl an Kassettenspulen
(5) aufweist, ist mit einem duroplastischen Harz durch
Formteilherstellung zum Erzeugen des Zustandes bedeckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3659874 [0006, 0009]