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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Stators einer rotationselektrischen Maschine, wobei es sich bei dem Stator um einen Stator vom Typ mit geformtem bzw. durch Formen gebildetem Rahmen handelt, der geteilte geschichtete Kerne aufweist.
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Stand der Technik
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Als Stator einer rotationselektrischen Maschine ist herkömmlicherweise ein geschichteter, fixierter Eisenkern bekannt, der aus einer Vielzahl von geteilten geschichtete Kernen gebildet ist, die für jeweilige Magnetpolzähne geteilt sind und von denen jeder aus zwei oder mehr Kernstücken gebildet ist, die laminiert bzw. aufeinander geschichtet und fixiert sind.
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Wicklungsbereiche, die zu der Radialrichtung des geschichteten fixierten Eisenkerns rechtwinklig sind, werden an jeweiligen Zahnbereichen der geteilten geschichteten Kerne vorgesehen. Die geteilten geschichteten Kerne sind kreisförmig derart angeordnet, dass die Wicklungsbereiche dem Zentrum des Kreises zugewandt sind. Eine ringartige Konstruktion ist, die geteilten geschichteten Kerne umgebend, vorgesehen, wobei diese Komponenten durch radiales Pressen nach innen als integrale Einheit ausgebildet werden, so dass man einen Stator erhält. Eine rotationselektrische Maschine, die einen solchen Stator verwendet, ist bereits bekannt.
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Ferner ist eine rotationselektrische Maschine bekannt, die folgenden Stator verwendet: Die geteilten geschichteten Kerne sind kreisförmig angeordnet, und einander benachbarte Jochbereiche sind miteinander verschweißt oder anderweitig verbunden, so dass die geteilten geschichteten Kerne zu einem Stator integriert werden (siehe z.B. Patentdokument 1).
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Weiterhin ist ein Stator einer rotationselektrischen Maschine mit folgender Konfiguration bekannt. Eisenkernstücke sind derart geschichtet, dass zwei Arten von geteilten geschichteten Kernen gebildet werden. An beiden Enden in Umfangsrichtung jedes Jochsbereichs sind Verbindungsbereiche vorgesehen, und die einander benachbarten geteilten, geschichteten Kerne sind durch Stifte rotationsbeweglich verbunden (siehe z.B. Patentdokument 2).
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Außerdem betrifft das Patentdokument 3 ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators. Dabei betrifft dieses Patendokument insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine, bei dem eine Wicklung auf einen geteilten geschichteten Kern gewickelt wird, der aus einer Vielzahl von geschichteten Kernstücken ausgebildet ist, bei dem eine Vielzahl der geteilten geschichteten Kerne kreisförmig miteinander verbunden wird, und bei dem die Außenumfangsflächen der Vielzahl der geteilten geschichteten Kerne einem Formvorgang unterzogen und festgelegt werden.
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Dabei weist das Verfahren des Patentdokuments 3 folgende Schritte auf:
- einen Schichtungsschritt, in dem eine Vielzahl von Kern-Flächenkörpern bereitgestellt wird, bei denen in derselben Schichtungslage der geteilten geschichteten Kerne verwendete Kernstücke mit Überbrückungsbereichen verbunden sind, und in dem die Kern-Flächenkörper zum Bilden einer Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen aufeinandergeschichtet werden;
- einen Wickelschritt, in dem die Wicklung auf einen Zahnbereich jedes geteilten geschichteten Kerns der Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen gewickelt wird;
- einen Schneidschritt, in dem die Überbrückungsbereiche der mit den Wicklungen bewickelten geteilten geschichteten Kerne durchtrennt werden, um dadurch die geteilten geschichteten Kerne von der Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen zu trennen;
- einen vorübergehenden Fixierschritt, in dem ein Stator durch kreisförmiges Anordnen der geteilten geschichteten Kerne gebildet wird, die dem Schneidvorgang unterzogen worden sind; und
- einen Formschritt, in dem eine Außenumfangsfläche des Stators in Harzmaterial eingeformt wird.
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Ein Spulenträger ist beispielweise aus dem Patentdokument 4 bekannt. Dieses betrifft einen Spulenträger für einen elektrischen Antrieb, der mehrere in Ringform angeordnete Zahnsegmente aus in Axialrichtung geschichtet angeordneten lamellenartigen Elementen aus einem dünnen, magnetischen Blechwerkstoff aufweist. Dabei weist jedes Element mehrere Vorsprünge mit jeweils einem Zahn zwischen zwei Ausnehmungen auf, wobei sich radial außerhalb zu jeder Ausnehmung ein Joch befindet. Bei dem zugehörigen Herstellungsverfahren sind die einzelnen Elemente einstückig sowie lösbar mit einem Steg an einem gesonderten streifenförmigen Band angeordnet.
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Das Patentdokument 1 betrifft einen Rotor für eine rotierende elektrische Maschine. Insbesondere ist dort ein isolierendes Element an einem laminierten Kern ausgebildet, der an jeder Polverzahnung zu einer Abtriebswelle hin geteilt ist. Eine ausgerichtete Wicklung hoher Dichte ist senkrecht an einem Polverzahnungsteil angeordnet. Nachdem der Kern zusammen mit einer vorgegebenen Anzahl von Vorsprüngen von geteilten Flächen zu einer zylindrischen Form ausgebildet worden ist, werden die Außenumfänge der Flächen in Laminier-Richtung lasergeschweißt, so dass eine integrale Struktur mit einer entsprechenden Statorsteifigkeit entsteht.
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Außerdem betrifft das Patentdokument 5 einen Pol aus lamellierten Material und ein zugehöriges Verfahren. Insbesondere betrifft das Patentdokument einen ausgeprägten Pol aus lamelliertem Material für elektrische Maschinen, der mittels Schweißnähten zusammengehalten wird und durch parallel zur Lamellierung in sein Material eingreifende Schrauben an deren Maschinenteilen befestigt wird. Alle Lamellen weisen gleiche allseitig scharfkantige Vertiefungen und Erhöhungen aufweisen, wobei die Innenmaße der Vertiefungen auf der einen Lamellenseite mindestens so groß sind wie die Außenmaße der Erhöhungen auf der anderen Lamellenseite, so dass die Erhöhungen der einen Lamelle in die Vertiefungen der nächsten Lamelle formschlüssig eingreifen.
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Das Patentdokument 6 betrifft ein Stanzblechteil zur Herstellung für Rotoren, Statoren, Magnetkerne und dergleichen, das längs des Umfangs Ausnehmungen und Verformungsabschnitte aufweist, mit denen aneinanderliegende Stanzblechteile im Blechpaket aneinander gehaltert werden. Die Ausnehmungen und die Verformungsabschnitte sind dabei abwechselnd mit Abstand voneinander angeordnet, so dass aufeinanderfolgende Stanzblechteile dadurch gehalten werden, dass der Verformungsabschnitt des einen und die Ausnehmungen des benachbarten Stanzblechteils abwechselnd ineinandergreifen.
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Abschließend betrifft das Dokument 7 ein Blechpaket, insbesondere einen lamellierten, aus Blechen bestehenden Körper für elektrische Maschinen, wobei zumindest einige der Bleche mit formschlüssigen Elementen und/oder allgemein mit Mitteln ausgebildet sind, die die Reibungszahl von zumindest einer Oberfläche der Bleche erhöhen.
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Liste zum Stand der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungsschriftJP H06- 105 487 A
(Ausführungsbeispiele 1 bis 3 und 1 bis 3)
- Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
JP 2003 - 52 138 A (Anspruch 1 und 1 bis 6)
- Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungsschriftJP H09- 191 588 A
- Patentdokument 4: Deutsche Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
DE 10 2004 060 078 A1
- Patentdokument 5: Patent-Offenlegungsschrift der DDR
DD 80 259 A1
- Patentdokument 6: Deutsche Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
DE 34 08 563 A1
- Dokument 7: Deutsche Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift
DE 76 21 081 U1
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Kurzbeschreibung der Erfindung mit der Erfindung zu lösende Probleme
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Bei einem Stator, der geteilte geschichtete Kerne aufweist, die wie bei dem Patentdokument 2 aus laminierten bzw. geschichteten Kernstücken gebildet werden, sind im allgemeinen konkave und konvexe Bereiche für den Eingriff mit den benachbarten Kernstücken durch Verpressen miteinander an der oberen und der unteren Oberfläche jedes geschichteten Kernstücks vorgesehen.
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Aufgrund des Verpressungsvorgangs der konkaven und konvexen Bereiche werden jedoch Spannungen auf die Kernstücke ausgeübt. Diese Spannungen werden zu einem Faktor, der einen gleichmäßigen Magnetfluss beeinträchtigt.
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Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens zum Herstellen eines Stators einer rotationselektrischen Maschine, bei dem hinsichtlich der geteilten geschichteten Kerne, die den Stator einer rotationselektrischen Maschine bilden, das Schichten der Kernstücke, das Wickeln von Spulen sowie der Harzformvorgang an der Außenumfangsfläche des Stators exakt ausgeführt werden können, ohne dass konkave und konvexe Bereiche für den Eingriff an der oberen und der unteren Oberfläche jedes Kernstücks vorgesehen werden.
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Lösung der Probleme
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines geformten Stators ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Wirkung der Erfindung
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Das Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgende Schritte auf:
- einen Schichtungsschritt, in dem eine Vielzahl von Kern-Flächenkörpern bereitgestellt wird, bei denen in derselben Schichtungslage der geteilten geschichteten Kerne verwendete Kernstücke mit einem Verbindungsbereich über Überbrückungsbereiche verbunden sind, die jeweils mit mittleren Bereichen der Außenumfangsflächen von rückwärtigen Jochbereichen der Kernstücke verbunden sind, und in dem die Kern-Flächenkörper zum Bilden einer Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen aufeinander geschichtet werden;
- einen Wickelschritt, in dem die Wicklung auf einen Zahnbereich jedes geteilten geschichteten Kerns der Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen gewickelt wird;
- einen Schneidschritt, in dem die Überbrückungsbereiche der mit den Wicklungen bewickelten geteilten geschichteten Kerne durchtrennt werden, um dadurch die geteilten geschichteten Kerne von der Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen zu trennen;
- einen vorübergehenden Fixierschritt, in dem ein Stator durch kreisförmiges Anordnen der geteilten geschichteten Kerne, die dem Schneidvorgang unterzogen worden sind, gebildet wird und der Außenumfangsbereich des Stators vorübergehend fixiert wird; und
- einen Formschritt, in dem ein axialer Stab mit einem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Stators entlang der Innenumfangsfläche des Stators koaxial mit der Rotationsachse des Stators in den Stator eingesetzt wird, der Stator mit dem in diesen eingesetzten axialen Stab in eine Form gesetzt wird und eine Außenumfangsfläche des Stators in Harzmaterial eingeformt wird.
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Aus diesem Grund besteht keine Notwendigkeit, konkave und konvexe Bereiche oder dergleichen für den Eingriff an der oberen und der unteren Oberfläche jedes Kernstücks der geteilten geschichteten Kerne vorzusehen, die den Stator einer rotationselektrischen Maschine bilden, so dass auf die Kernstücke ausgeübte Spannungen in signifikanter Weise vermindert werden können.
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Infolgedessen kann ein Stator einer rotationselektrischen Maschine mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften und hoher Effizienz in exakter Weise hergestellt werden.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Darstellung eines Schichtungsvorgangs, eines Wickelvorgangs und eines Schneidvorgangs bei dem Verfahren zum Herstellen des geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Perspektivansicht eines geteilten geschichteten Kerns eines Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine Darstellung eines vorübergehenden Fixiervorgangs bei dem Verfahren zum Herstellen des geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung, in der ein Prozess veranschaulicht ist;
- 5 eine Darstellung eines Formvorgangs bei dem Verfahren zum Herstellen des geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine Perspektivansicht des geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine Schnittdarstellung einer Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen, wie diese zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine verwendet wird, gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
- 8 eine Perspektivansicht von konkaven Bereichen und konvexen Bereichen, die an der oberen und der unteren Oberfläche eines Verbindungsbereichs eines Kern-Flächenkörpers vorgesehen sind, der zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine verwendet wird, gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
- 9 eine Schnittdarstellung einer Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen, die zum Herstellen des geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine verwendet wird, gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
- 10 eine Schnittdarstellung einer Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen, die zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine verwendet wird, gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung; und
- 11 eine Schnittdarstellung eines Hauptbereichs eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung.
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Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
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Ausführungsbeispiel 1
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Ein Verfahren zum Herstellen eines geformten bzw. durch ein Formherstellungsverfahren gebildeten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines geformten Stators 1 einer rotationselektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung. Der geformte Stator 1 in 1 wird durch einen Prozess hergestellt, bei dem eine Vielzahl von geteilten geschichteten Kernen 71, die mit Wicklungen 3 bewickelt sind, kreisförmig angeordnet und mittels eines dünnen Folienbands 4 fixiert werden, wobei die zusammengebaute Einheit in eine Form gesetzt wird und in ein Harzmaterial 5 eingeformt wird, das den Umfang der zusammengebauten Einheit umgibt.
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Im Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des geformten Stators 1 mit seinen Schritten der Reihe nach beschrieben.
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2 veranschaulicht einen Schichtungsvorgang, einen Wicklungsvorgang und einen Schneidvorgang.
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Dabei veranschaulicht 2(a) die Formgebung eines Kern-Flächenkörpers 6.
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2(b) zeigt eine aus geteilten geschichteten Kernen gebildete Gruppenkonstruktion 7, die aus einer Vielzahl von geschichteten Kern-Flächenkörpern 6 gebildet ist.
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2(c) veranschaulicht die mit den Wicklungen 3 bewickelte Gruppenkonstruktion 7 aus geteilten geschichteten Kernen.
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2(d) veranschaulicht einen Vorgang zum Abtrennen der geteilten geschichteten Kerne 71 von der mit den Wicklungen 3 bewickelten Gruppenkonstruktion 7 aus geteilten geschichteten Kernen.
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Die genannten Vorgänge werden im Folgenden ausgehend von dem Schichtungsvorgang der Reihe nach beschrieben.
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Wie in 2(a) gezeigt ist, wird als erstes eine Vielzahl von Kernstücken 61, die für die einen Stator 2 bildenden, geteilten geschichteten Kerne 71 verwendet werden, aus einem magnetischen Stahlflächenkörper ausgestanzt. Dabei werden die einzelnen Kernstücke 61 nicht separat ausgestanzt. Es wird eine vorbestimmte Anzahl von Kernstücken 61 derart ausgestanzt, dass ein mittlerer Bereich des Außenumfangs eines Jochbereichs von jedem Kernstück 61 über einen Überbrückungsbereich 62 mit einem gemeinsamen Verbindungsbereich 63 verbunden ist.
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Eine Vielzahl von Kern-Flächenkörpern 6, die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgestanzt worden sind, werden nacheinander laminiert bzw. aufeinander geschichtet, so dass die Gruppenkonstruktion 7 aus geteilten geschichteten Kernen gebildet wird, wie diese in 2(b) veranschaulicht ist. Der Schichtungsvorgang wird in der vorstehend beschriebenen Weise ausgeführt.
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Als nächstes wird der Wickelvorgang beschrieben.
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Bei dem Wickelvorgang wird die Wicklung 3 auf einen Zahnbereich jedes geteilten geschichteten Kerns 71 der Gruppenkonstruktion 7 aus geteilten geschichteten Kernen gewickelt.
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Beim Wickeln der Wicklung 3 wird ein geschichteter Verbindungsbereich 73, der aus den Verbindungsbereichen 63 der geschichteten Kern-Flächenkörper 6 gebildet ist, beispielsweise durch derartige Druckbeaufschlagung von oben und von unten fixiert, dass die Kern-Flächenkörper 6 während des Wickelvorgangs nicht gegeneinander verschoben werden. Auf diese Weise können die Wicklungen 3 exakt gewickelt werden.
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Bei dem Wickelvorgang werden die Wicklungen 3 unter Ausübung einer vorbestimmten Spannung gewickelt. Somit können die Kernstücke 61 jedes mit einer Wicklung 3 bewickelten, geteilten geschichteten Kerns 71 selbst dann nicht gegenseitig verschoben werden, wenn die Kernstücke 61 keine Eingriffsbereiche aufweisen, um die einander benachbarten Kernstücke 61 miteinander in Eingriff zu bringen.
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Als nächstes wird der Schneidvorgang beschrieben.
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3 zeigt eine Perspektivansicht des geteilten geschichteten Kerns 71, der dem Schneidvorgang unterzogen worden ist.
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Wie in 2(c) gezeigt ist, werden nach dem Wickeln der Wicklungen 3 auf alle geteilten geschichteten Kerne 71 und unter Aufrechterhaltung des fixierten Zustands der geschichteten Verbindungsbereiche 73 die geschichteten Überbrückungsbereiche 72 durchtrennt, so dass die geteilten geschichteten Kerne 71 von der Gruppenkonstruktion 7 aus geteilten geschichteten Kernen abgetrennt werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass in Abhängigkeit von den herzustellenden rotationselektrischen Maschinen bestimmt werden kann, ob bei dem Wickelvorgang Verbindungsdrähte zwischen den geteilten geschichteten Kernen 71 vorgesehen werden sollen oder nicht.
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Im Folgenden wird der vorübergehende Fixiervorgang beschrieben.
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4 veranschaulicht den vorübergehenden Fixiervorgang. Wie in 4(a) gezeigt ist, werden die geteilten geschichteten Kerne 71 zum Bilden des Stators 2 kreisförmig angeordnet. Wie in 4(b) gezeigt ist, wird anschließend der Umfangsbereich des Stators 2 durch ein dünnes Folienband 4 vorübergehend fixiert, das eine Isoliereigenschaft und Wärmebeständigkeit aufweist.
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Ein abschließendes Justieren der Formgebung des Stators 2 wird in dem anschließenden Formvorgang vorgenommen. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, bei dem Fixieren der geteilten geschichteten Kerne 71 in dem vorübergehenden Fixiervorgang ein hohes Maß an Genauigkeit zu erzielen.
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Als nächstes wird der Formgebungsvorgang beschrieben.
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Der Formgebungsvorgang ist in 5 veranschaulicht.
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In dem Formgebungsvorgang wird als erstes ein Formdorn 10 entlang der Innenumfangsfläche des Stators 2 in den Stator 2 eingesetzt, der in dem vorstehend beschriebenen vorübergehenden Fixiervorgang kreisförmig angeordnet und vorübergehend fixiert worden ist, so dass die Formgebung des Stators 2 justiert wird.
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Der Durchmesser des Formdorns 10 ist gleich dem Innendurchmesser des Stators 2.
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Somit werden die Innenumfangsfläche des Stators 2, d.h. die Oberflächen auf der Innenumfangsseite der Zahnbereiche der geteilten geschichteten Kerne 71 entlang der Außenumfangsfläche des Formdorns 10 ausgerichtet, so dass die Formgebung des Stators 2 auf der Basis der Innenumfangsfläche des Stators 2 als Referenz exakt beibehalten werden kann.
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Als nächstes wird der Stator 2, in den der Formdorn 10 entlang der Innenumfangsfläche des Stators 2 eingesetzt worden ist, in einer vorbestimmten Position im Inneren einer Form 9 platziert, und das Harzmaterial 5 wird durch einen Angusskanal einspritzt.
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Nach dem Erstarren des Harzmaterials 5 wird die Form 9 geöffnet, und der Formdorn 10 wird herausgezogen. Infolgedessen ist der in 6 dargestellte, geformte Stator 1 fertiggestellt, bei dem der Außenumfangsbereich des Stators 2 und die Außenumfangsbereiche der oberen und der unteren Oberfläche des Stators 2 in das Harzmaterial 5 eingeformt sind.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen des geformten Stators 1 einer rotationselektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist es nicht notwendig, konkave und konvexe Bereiche oder dergleichen für den Eingriff an der oberen und der unteren Oberfläche von jedem Kernstück 61 der geteilten geschichteten Kerne 71 vorzusehen, die den Stator 2 einer rotationselektrischen Maschine bilden, so dass auf die Kernstücke 61 ausgeübte Spannungen in signifikanter Weise reduziert werden können. Infolgedessen lässt sich der geformte Stator 1 einer rotationselektrischen Maschine mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften und hoher Effizienz in exakter Weise herstellen.
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Außerdem wird bei dem Formvorgang der Formdorn 10 entlang der Innenumfangsfläche in den Stator 2 eingesetzt, so dass die Anordnung der geteilten geschichteten Kerne 71 auf der Basis der Innenumfangsfläche des Stators 2 als Referenz justiert werden kann. Infolgedessen können ein Rastmoment oder eine Drehmomentwelligkeit vermindert werden.
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Darüber hinaus wird kein Spalt aufgrund eines Verpressens oder Verbindens zwischen den geschichteten Kernstücken 61 gebildet. Auf diese Weise kann der Raumfaktor jedes Kerns in einem bevorzugten Zustand gehalten werden.
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Darüber hinaus besteht keine Notwendigkeit zum Ausführen eines Schweißvorgangs, eines Verbindungsvorgangs, eines Vorgangs zum Ausbilden von sehr exakten Stiftöffnungen oder dergleichen. Die Herstellungskosten lassen sich somit stark reduzieren.
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Außerdem kann bei der Entsorgung der geformte Stator 1 in einfacher Weise zerlegt werden, indem einfach das Harzmaterial geschmolzen wird und die Wicklungen zerschnitten werden, da kein Schweißvorgang oder anderer Verbindungsvorgang von Eisenkernen ausgeführt wird. Hierdurch ergibt sich die Wirkung, dass ein Zerlegen und Recyceln in einfacher Weise ausgeführt werden können.
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Ausführungsbeispiel 2
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Ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Dabei ist darauf hinzuweisen, dass nur die gegenüber Ausführungsbeispiel 1 unterschiedlichen Teile beschrieben werden, während eine Beschreibung der gemeinsamen Teile unterbleibt.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung einer Gruppenkonstruktion 107 aus geteilten geschichteten Kernen gemäß Ausführungsbeispiel 2 entlang einer Ebene rechtwinklig zu der Richtung der Längsseite sowie parallel zu der Schichtungsrichtung, wobei die Schnittdarstellung durch den Überbrückungsbereich 62 hindurchgeht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel 1 ist ein Verfahren zum Festlegen der Kern-Flächenkörper 6 verwendet worden, bei dem die Kern-Flächenkörper 6 lediglich (flach) aufeinander geschichtet werden und die Wicklungen 3 auf die Zahnbereiche gewickelt werden, ohne dass Elemente vorgesehen werden, um die einander benachbarten Kern-Flächenkörper 6 miteinander in Eingriff zu bringen.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein Verbindungsbereich 163 eines jeden Kern-Flächenkörpers 106 einen konkaven Bereich 65 an seiner oberen Oberfläche und einen konvexen Bereich 64 an seiner unteren Oberfläche auf. Nach dem Schichten der Kern-Flächenkörper 106 werden die konkaven Bereiche 65 und die konvexen Bereiche 64 verpresst und miteinander in Eingriff gebracht.
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Obwohl in 7 der oberste der Kern-Flächenkörper 106 keinen konkaven Bereich 65 an seiner oberen Oberfläche aufweist und der unterste Kern-Flächenkörper eine Durchgangsöffnung anstelle des konkaven Bereichs 65 an seiner oberen Oberfläche aufweist, können auch alle geschichteten Kern-Flächenkörper 106 die gleiche Konfiguration aufweisen.
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Die übrige Konfiguration des Ausführungsbeispiels 2 ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1.
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Wie vorstehend beschrieben, werden in dem geschichteten Verbindungsbereich 173 die einander benachbarten Kern-Flächenkörper 106 miteinander in Eingriff gebracht, so dass sichergestellt ist, dass eine gegenseitige Verschiebung der Kern-Flächenkörper 106 bei dem Wickelvorgang verhindert wird und der Schichtungszustand in exakter Weise aufrechterhalten werden kann.
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Ferner werden nach dem Wickeln der Wicklungen 3 auf die Zahnbereiche der Gruppenkonstruktion 107 aus geteilten geschichteten Kernen die geteilten geschichteten Kerne 71 durch Durchtrennen der geschichteten Überbrückungsbereiche separiert. Selbst wenn beim Verpressen der konkaven Bereiche 65 und der konvexen Bereiche 64 Spannungen ausgeübt werden sollten, werden die geteilten geschichteten Kerne 71 somit nicht von den Spannungen beeinflusst.
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Da ferner die Kern-Flächenkörper 106 miteinander in Eingriff gebracht werden, ist eine Handhabung der Gruppenkonstruktion 107 aus geteilten geschichteten Kernen vor dem Wickeln der Wicklungen 3 im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel 1 in einfacher Weise möglich.
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Ausführungsbeispiel 3
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass nur die unterschiedlichen Teile gegenüber Ausführungsbeispiel 1 und Ausführungsbeispiel 2 beschrieben werden, während eine Beschreibung von gemeinsamen Teilen unterbleibt.
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Die 8(a) und 8(b) veranschaulichen eine Variation der konkaven Bereiche und der konvexen Bereiche, die an der oberen und der unteren Oberfläche des Verbindungsbereichs jedes Kern-Flächenkörpers vorgesehen sind.
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9 zeigt eine Schnittdarstellung eines geschichteten Verbindungsbereichs 273 einer Gruppenkonstruktion aus geteilten geschichteten Kernen, die aus Kern-Flächenkörpern 206 und 2061 gebildet ist, die abwechselnd aufeinander geschichtet sind, und zwar in Form einer Hälfte, die entlang der Längsseitenrichtung und der Schichtungsrichtung geteilt ist.
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Ein Verbindungsbereich 263 des Kern-Flächenkörpers 206, der in 8(a) an einer unteren Seite dargestellt ist, besitzt konvexe Bereiche 264 und Öffnungsbereiche 265, die ausgehend von dem äußersten rechten konvexen Bereich 264 in einander abwechselnder Weise vorgesehen sind, wie dies in 8(a) gezeigt ist.
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Ein Verbindungsbereich 2631 des Kern-Flächenkörpers 2061, der in 8(a) an der Oberseite dargestellt ist, besitzt die Öffnungsbereiche 265 und die konvexen Bereiche 264, die, ausgehend von dem äußersten rechten Öffnungsbereich 265, in einander abwechselnder Weise vorgesehen sind, wie dies in 8(a) gezeigt ist.
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Obwohl die Öffnungsbereiche 265 und die konvexen Bereiche 264 in der Zeichnung einander abwechselnd an jedem Kern-Flächenkörper vorgesehen sind, ist es nicht unbedingt notwendig, dass der für die geteilten geschichteten Kerne verwendete oberste Kern-Flächenkörper die konvexen Bereiche 264 aufweist und der unterste Kern-Flächenkörper die Öffnungen 265 aufweist.
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Die konvexen Bereiche 264 werden durch spanende Bearbeitung und Biegen der entsprechenden Bereiche der Verbindungsbereiche 363 und 2631 der Kern-Flächenkörper 206 und 2061 gebildet.
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Das Verfahren zum Bilden derselben ist folgendes: Ein vorbestimmter Bereich von jedem der Verbindungsbereiche 263 und 2631 wird durch Stanzen entlang von drei Seiten des vorbestimmten Bereichs ausgeschnitten, bei denen es sich nicht um die eine Seite handelt, die einen Abstützbereich des konvexen Bereichs 264 bildet und die einem Biegevorgang zu unterziehen ist.
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Anschließend wird der spanend bearbeitete Bereich gebogen, indem er von der unteren Oberfläche her mit Druck beaufschlagt wird, so dass auf diese Weise der konvexe Bereich 264 gebildet wird.
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Eine Plattenfeder 2651 wird an einer der inneren Wandflächen jedes Öffnungsbereichs 265 vorgesehen, um den Kontaktdruck mit dem konvexen Bereich 264 aufrechtzuerhalten und die Schichtungsgenauigkeit in Bezug auf die horizontale Richtung und die vertikale Richtung der geschichteten Kern-Flächenkörper 206 und 2061 zu steigern.
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In der Zeichnung ist die Plattenfeder 2651 an dem unteren Endbereich von einer der inneren Wandflächen des Öffnungsbereichs 265 vorgesehen, die von dem Überbrückungsbereich am weitesten entfernt ist. Infolgedessen kann die Plattenfeder 2651 nach oben oder nach unten gebogen werden.
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Die Breite des konvexen Bereichs 264 in einer zu der Längsseitenrichtung des Verbindungsbereichs 263 rechtwinkligen Richtung ist geringfügig länger ausgebildet als der Zwischenraum zwischen der Plattenfeder 2651 und der der Plattenfeder 2651 gegenüberliegenden Wandfläche.
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Wenn die Kern-Flächenkörper 206 und 2061 abwechselnd aufeinander geschichtet und von oben und unten mit Druck beaufschlagt werden, werden die Plattenfedern 2651 in der Zeichnung nach oben gebogen, so dass die konvexen Bereiche 264 gegen die den Plattenfedern 2651 gegenüberliegenden inneren Wandflächen der Öffnungsbereiche 265 gedrückt werden.
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Infolgedessen sind die Seitenflächen von allen konvexen Bereichen 264 auf der Seite des Kernstücks 61 gleichmäßig gegen die inneren Wandflächen des Öffnungsbereichs 265 auf der Seite des Kernstücks 61 gedrückt.
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Die vorstehend beschriebene Konfiguration sorgt für eine weitere Steigerung der Schichtungsgenauigkeit der Kern-Flächenkörper und erzielt im übrigen den gleichen Effekt wie bei dem Ausführungsbeispiel 2.
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Ausführungsbeispiel 4
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Ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, das nur unterschiedliche Teile gegen Ausführungsbeispiel 3 erläutert werden, während eine Beschreibung von gemeinsamen Teilen unterbleibt.
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Beim Ausführungsbeispiel 3 ist der Stanzvorgang zum Bilden der konvexen Bereiche beschrieben worden. In dem Fall, in dem ein Stator einer klein dimensionierten rotationselektrischen Maschine hergestellt werden soll und die Kern-Flächenkörper klein und dünn sind, können die konvexen Bereiche, die Öffnungsbereiche und die Plattenfedern jedoch durch Mikrofertigung unter Verwendung eines Ätzvorgangs gebildet werden.
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In dem Fall, in dem der aus den Kernstücken gebildete gesamte Kern-Flächenkörper einem Ätzvorgang unterzogen wird, wird als erstes der Öffnungsbereich gebildet, und anschließend wird der Federbereich durch Bearbeitung dünn ausgebildet. In diesem Fall sind die drei Seiten der Plattenfeder 2651 an den Wandflächen befestigt.
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Wie jedoch in 9 veranschaulicht, ist beim Aufeinanderschichten und Druckbeaufschlagen der Kern-Flächenkörper ein Bereich der Plattenfeder 2651, mit dem der konvexe Bereich 264 als erstes in Kontakt gelangt, von den Wandflächen des Öffnungsbereichs 265 abgelegen.
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Selbst wenn die Plattenfeder 2651 durch Ätzen gebildet ist, wird somit die Plattenfeder 2651 nach oben gebogen, und dadurch wird der konvexe Bereich 264 gegen die Wandfläche des Öffnungsbereichs gedrückt.
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Darüber hinaus kommt es zu keiner Stanzverwerfung oder Schweißverwerfung in dem Verbindungsbereich. Auf diese Weise kann der geformte Stator mit geringerer Beeinträchtigung hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften geschaffen werden.
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Ausführungsbeispiel 5
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Ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß nur unterschiedliche Teile gegenüber dem Ausführungsbeispiel 2 beschrieben werden, während eine Beschreibung von gemeinsamen Teilen unterbleibt.
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Im Ausführungsbeispiel 2 sind die konkaven Bereiche und die konvexen Bereiche an der oberen und der unteren Oberfläche des Verbindungsbereichs 163 jedes zu schichtenden Kern-Flächenkörpers 106 vorgesehen, und die konkaven Bereiche und die konvexen Bereiche werden miteinander verpresst, so dass die Kern-Flächenkörper 106 über die Verbindungsbereiche 163 miteinander in Eingriff gebracht werden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Verbindungsbereiche 463 der einander benachbarten Kern-Flächenkörper durch ein anderes Verfahren miteinander in Eingriff gebracht.
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10(a) veranschaulicht die Kern-Flächenkörper, die durch ein Klebemittel 11 festgelegt sind.
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10(b) veranschaulicht Endbereiche der Verbindungsbereiche, die miteinander verschweißt sind.
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Jede der vorstehend geschilderten Verfahrensweisen führt zu dem gleichen Effekt wie bei dem Ausführungsbeispiel 2.
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Ausführungsbeispiel 6
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Ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass nur unterschiedliche Teile gegenüber dem Ausführungsbeispiel 1 beschrieben werden, während eine Beschreibung von gemeinsamen Teilen unterbleibt.
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11 zeigt eine Schnittdarstellung eines Hauptbereichs des geformten Stators einer rotationselektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Formvorgang ferner einen Schritt auf, in dem ein plattenartiges Element 13 in eine zwischen den einander benachbarten Zahnbereichen des Stators vorhandene Schlitzöffnung 12 derart eingesetzt wird, dass es parallel zu der Rotationsachse des Stators in der Schlitzöffnung 12 gehalten wird.
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Das plattenartige Element 13 wird in die Schlitzöffnung 12 eingesetzt, bevor der Schritt des Einsetzens des Formdorns 10 in den Stator entlang der Innenumfangsfläche desselben erfolgt. Alternativ hierzu kann anstelle des Formdorns 10 ein anderer Formdorn verwendet werden, der das plattenartige Element 13 halten kann, so dass das plattenartige Element 13 gleichzeitig mit dem Einsetzen des Formdorns eingesetzt werden kann.
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Auf diese Weise können bei dem Formvorgang die Abstände zwischen den Schlitzöffnungen 12 mit gleichmäßigen Längen beibehalten werden, und die Formgenauigkeit des geformten bzw. durch Formen gebildeten Stators kann in einem bevorzugten Zustand aufrechterhalten werden. Infolgedessen kann ein Stator einer rotationselektrischen Maschine mit hoher Effizienz und verminderter Beeinträchtigung hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften geschaffen werden.
