DE102004021788A1

DE102004021788A1 - Isolator, Verfahren zu dessen Herstellung und Stator für eine elektrische Drehmaschine

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Publication number: DE102004021788A1
Application number: DE102004021788A
Authority: DE
Inventors: Masashi Hamamatsu Yamamura; Noriyuki Kosai Suzuki; Masahiro Kosai Gotou; Kazushi Hamamatsu Sugishima; Akihiro Kosai Suzuki; Kazunobu Toyohashi Kanno; Yoshiyuki Toyohashi Matsushita; Toshiaki Yamada
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2004-12-16
Also published as: US7340822B2; US20040222715A1; FR2854743B1; US20050229383A1; FR2854743A1; US6946769B2

Abstract

Ein Stator für einen Motor beinhaltet einen Statorkern, einen Isolator und Wicklungen. Der Statorkern beinhaltet einen ringförmigen Bereich und Zähne, welche sich von dem ringförmigen Bereich aus radial erstrecken. Der Statorkern ist in umlaufender Richtung in Kernsegmente unterteilt. Jedes Kernsegment weist einen gebogenen Bereich und einen der Zähne auf, welche sich von dem gebogenen Bereich aus erstrecken. Der Isolator isoliert jede um einen der Zähne gewickelte Wicklung gegenüber dem Statorkern. Der Isolator beinhaltet Verbindungsbereiche an den den umlaufenden Enden der benachbarten Bereiche entsprechenden Stellen. Jeder Verbindungsbereich verbindet die benachbarten Kernsegmente relativ zueinander rotierbar miteinander. Der Isolator vereinfacht die Herstellung des Stators.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Isolator zum Isolieren des Kerns einer elektrischen Drehmaschine gegenüber den um den Kern gewickelten Wicklungen und ein Verfahren zur Herstellung des Isolators. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Stator für eine elektrische Drehmaschine.
Ein herkömmlicher Stator einer elektrischen Drehmaschine, wie beispielsweise eines bürstenlosen Motors beinhaltet einen Kern, welcher Zähne und um jeden der Zähne gewickelte Wicklungen beinhaltet. Der Kern weist einen ringförmigen Bereich auf. Die Zähne erstrecken sich von dem ringförmigen Bereich radial in Richtung des Zentrums des ringförmigen Bereichs. Jede Wicklung ist um einen der Zähne herum gewickelt, wobei zwischenliegend ein Isolator angeordnet ist.
Als ein Beispiel für einen derartigen Kern ist ein Kern bekannt, welcher durch Verbinden einiger Kernsegmente zu einer ringförmigen Form ausgebildet ist. Jedes Kernsegment beinhaltet einen Zahn und ist durch Schichten dünner, plattenartiger Einzelelemente ausgebildet. Um den Zahn jedes Kernsegments wird vor dem Verbinden der Kernelemente miteinander eine Wicklung gewickelt. Daher kann eine Wicklung einfach um den Zahn gewickelt werden, ohne daß benachbarte Zähne stören.
In einem in der japanischen Offenlegungsschrift JP 7-222383 offenbarten Stator ist jedes Kernsegment durch abwechselndes Schichten erster und zweiter Einzelelemente ausgebildet. Jedes Kernsegment weist einen bogenförmigen Bereich auf, welcher einen Teil des ringförmigen Bereiches des Kerns ausbildet. An den umlaufenden Enden des bogenförmigen Bereiches jedes Kernsegments sind die Enden jedes ersten Einzelelements und die Enden jeden zweiten Einzelelements in umlaufender Richtung versetzt. Die umlaufenden Enden des bogenförmigen Bereiches des Kernsegments weisen daher eine Form auf, in welcher Vertiefungen und Vorsprünge abwechselnd angeordnet sind. Jedes der umlaufenden Enden jedes Kernsegments ist mit dem entsprechenden umlaufenden Ende des benachbarten Kernsegments mittels eines Stiftes verbunden. Auf diese Weise entsteht der ringförmige Kern, wenn sämtliche Kernsegmente miteinander verbunden sind. In einem Zustand, in dem die Vorsprünge eines der benachbarten Kernsegmente mit den Einbuchtungen des anderen Kernsegments zusammengesetzt werden, daß bedeutet, in einem Zustand, in dem die Vorsprünge der benachbarten Kernsegmente einander in axialer Richtung überlappen, wird durch die überlappenden Vorsprünge ein Stift eingesetzt. In einem derartigen Kern sind die benachbarten Kernsegmente verläßlich miteinander verbunden, ohne einen dazwischen liegenden Raum auszubilden. Dieses reduziert den magnetischen Widerstand im ringförmigen Bereich und bildet einen verläßlichen magnetischen Kreis aus. Da die Vorsprünge sich ebenfalls einander in der axialen Richtung überlappen, wird verhindert, daß die verbundenen Kernsegmente in axialer Richtung versetzt werden.
Bei der Herstellung des Stators wird um jedes einzelne Kernsegment vor dem gegenseitigen Verbinden der Kernsegmente mittels der Stifte eine Wicklung gewickelt. Nach dem Wickeln jeder Wicklung um das entsprechende Kernsegment werden diese miteinander mittels der Stifte verbunden. Dieses erschwert den Herstellungsprozeß des Stators und die Handhabung der Kernsegmente. Die für das Verbinden der Kernsegmente genutzten Stifte vergrößern die Anzahl der Komponenten.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2002-247788 offenbart einen Isolator, der an jedem der Kernsegmente befestigt ist. Der Isolator entspricht einem Kernsegment und ist von einem mit einem anderen Kernelement verbundenen Isolator getrennt. Der Isolator wird vor dem Wickeln einer Wicklung um jedes Kernsegment an jedem Kernsegment befestigt. Dieses erschwert den Herstellungsprozeß des Stators, verlängert die Fertigungsdauer und steigert die Herstellungskosten.
Zusammenfassung der Erfindung:
Es ist folglich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Isolator vorzusehen, welcher die Herstellung eines Stators für eine elektrische Drehmaschine vereinfacht.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für eine einfache Herstellung des Isolators vorzusehen.
Ein abermals weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator für eine elektrische Drehmaschine vorzusehen, der einfach herzustellen ist.
Um die zuvor genannten und andere Ziele zu ermöglichen, weist ein Isolator gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung zum Befestigen an einem Kern einen ringförmigen Bereich auf. Eine Vielzahl von Zähnen ist vorgesehen. Die Zähne erstrecken sich radial von dem ringförmigen Bereich aus. Der Kern ist in umlaufender Richtung in eine Vielzahl von Kernsegmenten unterteilt. Benachbarte Kernsegmente können sich relativ zueinander drehen. Der Isolator dient einer Isolierung einer um jeden Zahn gewickelten Wicklung gegenüber dem Kern. Der Isolator beinhaltet eine Vielzahl von Verbindungsbereichen. Jeder Verbindungsbereich verbindet die benachbarten Kernsegmente so, daß sie relativ zueinander drehbar sind.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ebenfalls einen Stator für eine elektrische Drehmaschine. Der Stator weist den Isolator, den Kern und die Wicklungen auf, welche zuvor beschrieben wurden. Jedes Kernsegment ist durch abwechselndes Schichten erster Einzelelemente und zweiter Einzelelemente ausgebildet. Jedes Kernsegment weist einen gebogenen Bereich und einen sich von dem gebogenen Bereich in einer zu diesem im wesentlichen orthogonalen Richtung erstreckenden Zahn auf. Jeder gebogene Bereich beinhaltet gegenüberliegende umlaufende Enden. Wenn die Kernsegmente in einer ringförmigen Form angeordnet sind, bilden die gebogenen Bereiche den ringförmigen Bereich aus und die Zähne sind radial angeordnet. Jedes der ersten und zweiten Einzelelemente weist ein erstes Ende, welches einem der umlaufenden Enden des gebogenen Bereiches entspricht, und ein zweites Ende auf, welches dem anderen der umlaufenden Enden des gebogenen Bereiches entspricht. Das erste Einzelelement weist einen gebogenen Vorsprung an dem ersten Ende des ersten Einzelelements und eine gebogene Ausnehmung an dem zweiten Ende des ersten Einzelelements auf. Das zweite Einzelelement weist eine gebogene Ausnehmung an dem ersten Ende des zweiten Einzelelements und einen gebogenen Vorsprung an dem zweiten Ende des zweiten Einzelelements auf. Wird jedes Einzelelement in axialer Richtung betrachtet, bilden die gebogenen Vorsprünge eine gebogene Vorsprungsform und die gebogenen Ausnehmungen eine gebogene Ausnehmungsform aus. Wenn die Vielzahl der Kernsegmente in einer ringförmigen Form angeordnet sind, überlappen die gebogenen Vorsprünge einander an den benachbarten umlaufenden Enden der gebogenen Bereiche. Die Verbindungsbereiche des Isolators sind an den den umlaufenden Enden der gebogenen Bereiche entsprechenden Stellen plaziert.
Die vorliegende Erfindung sieht darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Isolators vor, welcher mit einem Kern verbunden ist. Der Kern ist in umlaufender Richtung in einer Vielzahl von Kernsegmenten unterteilt. Der Isolator isoliert eine um jedes der Kernsegmente gewickelte Wicklung gegenüber dem Kern. Das Verfahren beinhaltet:
Formen einer Vielzahl erster und zweiter isolierender Elemente, welche jeweils umlaufende Enden aufweisen und abwechselnd angeordnet werden, um den Isolator auszubilden, wobei jedes der isolierenden Elemente einem der Kernsegmente entspricht, in jedem umlaufenden Ende jedes ersten isolierenden Elementes eine Verbindungsöffnung ausgebildet ist, an jedem umlaufenden Ende jedes zweiten isolierenden Elementes ein Verbindungsvorsprung ausgebildet ist und die ersten und zweiten isolierenden Elemente derart geformt sind, daß jede Verbindungsöffnung jedes ersten isolierenden Elementes axial von dem entsprechenden der Verbindungsvorsprünge eines der benachbarten zweiten isolierenden Bauteile versetzt ist, und Verbinden der benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elemente durch axiales Bewegen wenigstens eines der beiden ersten oder zweiten isolierenden Elemente relativ zu dem anderen der ersten und zweiten isolierenden Elemente, wodurch jeder Verbindungsvorsprung in die entsprechende Verbindungsöffnung eingesetzt wird.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, welche mittels eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung darstellen, offensichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Die Erfindung wird zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, dabei zeigt:
1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2a eine Aufsicht auf erste Einzelelemente, welche Komponenten der Kernsegmente des in 1 dargestellten Motors sind,
2b eine entlang der Linie 2B-2B in 2a entnommene Schnittansicht,
3a eine Aufsicht auf zweite Einzelelemente, welche Komponenten der Kernsegmente des in 1 dargestellten Motors sind,
3b eine entlang der Linie 3B-3B in 3a entnommene Schnittansicht,
4a eine Aufsicht auf einen Zustand, in welchem ein Teil des Statorkerns des in 1 dargestellten Motors teilweise demontiert und vergrößert dargestellt ist,
4b eine den in 4a dargestellten Statorkern darstellende Vorderansicht,
4c eine den in 4a dargestellten Statorkern zeigende perspektivische Ansicht,
5 eine perspektivische Ansicht eines isolierenden Elementes des in 1 dargestellten Motors,
6 eine Aufsicht auf einen Zustand, in welchem das in 5 dargestellte isolierende Element mit dem Kernsegment verbunden ist,
7 eine Schnittansicht der Haltebereiche des in 5 dargestellten isolierenden Elementes,
8 eine entlang der Linie 8-8 in 6 entnommene Schnittansicht,
9 eine Aufsicht auf einen Zustand, in welchem die Kernsegmente und isolierenden Elemente gedreht sind, um den Raum zwischen benachbarten Zähnen aufzuweiten,
10 eine Aufsicht auf einen Zustand, in welchem eine Wicklung um jedes der Kernsegmente und die in 9 dargestellten isolierenden Elemente gewickelt ist,
11 und 12 Aufsichten auf einen vollständigen Rundformungsprozeß für einen Stator,
13 eine perspektivische Ansicht eines ersten isolierenden Elementes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
14 eine Aufsicht auf das in 13 dargestellte erste isolierende Element,
15 eine perspektivische Ansicht eines zweiten isolierenden Elementes gemäß einer zweiten Ausführungsform,
16 eine Aufsicht auf das in 15 dargestellte zweite isolierende Element,
17 eine perspektivische Ansicht eines ersten isolierenden Elementes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
18 eine Aufsicht auf das in 17 dargestellte erste isolierende Element,
19 eine perspektivische Ansicht eines zweiten isolierenden Elementes gemäß der dritten Ausführungsform,
20 eine Aufsicht auf das in 19 dargestellte zweite isolierende Element,
21 eine Aufsicht auf einen Zustand, in welchem die ersten und zweiten isolierenden Elemente in einem erlaubbaren Winkel plaziert sind,
22 eine Schnittansicht entlang der Linie 22-22 aus 21,
23 eine Aufsicht auf einen Zustand, in welchem die ersten und zweiten isolierenden Elemente, welche miteinander verbunden sind, in einer geraden Linie angeordnet sind,
24 eine Aufsicht auf einen Zustand, in welchem die ersten und zweiten isolierenden Elemente, welche miteinander verbunden sind, in einer ringförmigen Form angeordnet sind,
25 eine Aufsicht auf eine Herstellungsvorrichtung zum Formen der in 17 bis 20 dargestellten isolierenden Elemente,
25a eine vergrößerte Ansicht auf einen durch das Oval in 25 umgebenen Bereich,
26 eine Schnittansicht entlang der Linie 26-26 aus 25a,
27 eine Schnittansicht entlang der Linie 27-27 aus 25a,
28 eine vergrößerte Ansicht entsprechend 25a, welche einen oberen Entformungsprozeß zeigt,
29 eine Schnittansicht entsprechend 26, welche einen oberen Entformungsprozeß zeigt,
30 eine Schnittansicht entsprechend 27, welche einen oberen Entformungsprozeß,
31 eine Schnittansicht entsprechend 29, welche einen Verbindungsprozeß zeigt,
32 eine Schnittansicht entsprechend 30, welche einen Verbindungsprozeß zeigt,
33 eine perspektivische Ansicht eines Isolators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
34 eine Aufsicht auf der in 33 dargestellten Isolator, der mit den Kernsegmenten verbunden ist und
35 eine Aufsicht auf den in 33 dargestellten Isolator der mit den Kernsegmenten verbunden ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:
Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 12 beschrieben werden. 1 zeigt eine elektrische Drehmaschine, welche in dieser Ausführungsform ein bürstenloser Motor ist, die einen Stator 1 und einen Rotor 2 (angedeutet mittels einer gestrichelten Linie in 1) beinhaltet. Der Rotor 2 weist (nicht dargestellte) Magnete auf, welche gegenüber dem Stator 1 plaziert sind. Der Stator 1 ist in einem im wesentlichen zylinderförmigen Gehäuse 3 plaziert und umgibt den Rotor 2. Der Stator 1 beinhaltet einen Statorkern 6, einen Isolator 4 und Wicklungen 5.
Der Statorkern 6 beinhaltet einen ringförmigen Bereich und Zähne 7, welche sich von dem ringförmigen Bereich 8 aus radial in Richtung der Achse des ringförmigen Bereiches 8 erstrecken. Jede Wicklung 5 ist um einen der Zähne 7 gewickelt. In der ersten Ausführungsform sind zwölf Zähne 7 in gleichen Winkelintervallen von 30° angeordnet.
Wie in den 4b und 4c dargestellt ist, ist der Statorkern 6 durch Kernsegmente (getrennte Kernelemente) 13 ausgebildet, welche in einer ringförmigen Form angeordnet sind. Jedes Kernsegment 13 ist durch abwechselnd geschichtete erste Einzelelemente 11 (siehe 2a und 2b) und zweite Einzelelemente 12 (siehe 3a und 3b) ausgebildet.
Wie in den 2a und 2b dargestellt ist, weist jedes erste Einzelelement 11 eine gebogene Platte (getrennter ringförmiger Bereich) 11a und eine Zahnplatte 11b auf, welche sich von dem umlaufenden mittleren Bereich der gebogenen Platte 11a aus erstreckt. Jede Zahnplatte 11b erstreckt sich in einer zur entsprechenden bogenförmigen Platte 11a im wesentlichen orthogonalen Richtung. Anders ausgedrückt erstreckt sich die Zahnplatte 11b in Richtung der Achse der bogenförmigen Platte 11a. An dem entfernten Ende jeder Zahnplatte 11b ist ein Vorsprung 11c ausgebildet und erstreckt sich in umlaufender Richtung. An einer der Oberflächen der Zahnplatte 11b, welche in Dickenrichtung gesehen einander gegenüberliegen, sind erste Ausnehmungen 11d ausgebildet, auf der anderen der Oberflächen sind zweite Vorsprünge 11e ausgebildet. Jede erste Ausnehmung 11d und der entsprechende erste Vorsprung 11e sind in identischen Lagen auf verschiedenen Oberflächen der Zahnplatte 11b ausgebildet. Zwei Paare der ersten Ausnehmungen 11d und der ersten Vorsprünge 11e sind benachbart zueinander in der Längsrichtung jeder Zahnplatte 11b angeordnet.
2a zeigt, daß ein bogenförmiger Vorsprung 11f an einem ersten Ende (linken Ende) jeder bogenförmigen Platte 11a ausgebildet ist. Der bogenförmige Vorsprung 11f weist eine bogenförmig vorspringende Gestalt auf, wenn die bogenförmige Platte 11a aus axialer Richtung betrachtet wird. Eine bogenförmige Ausnehmung 11g ist an einem zweiten Ende (rechten Ende) jeder bogenförmigen Platte 11a ausgebildet. Die bogenförmige Ausnehmung 11g weist eine bogenförmig zurückspringende Gestalt auf, wenn die bogenförmige Platte 11a aus der axialen Richtung betrachtet wird. Das bedeutet, daß die bogenförmigen Vorsprünge 11f und die bogenförmigen Ausnehmungen 11g so ausgebildet sind, daß eine relative Drehung der ersten Einzelelemente 11 zueinander ermöglicht wird, wenn die ersten Einzelelemente 11 mit dem bogenförmigen Vorsprung 11f eines der ersten Einzelelemente 11 gegen die bogenförmige Ausnehmung 11g des anderen ersten Einzelelementes 11 anstoßend, wie in 2a gezeigt, zueinander benachbart angeordnet sind.
Wie in den 3a und 3b dargestellt ist, weisen die zweiten Einzelelemente 12 eine zu den ersten Einzelelementen 11 symmetrische Form auf. Das bedeutet, daß die zweiten Einzelelemente 12 eine bogenförmige Platte 12a und eine Zahnplatte 12b aufweisen, welche sich aus der Richtung des umlaufenden mittleren Bereiches der bogenförmigen Platte 12a in Richtung der Achse erstreckt. An dem entfernten Ende jeder Zahnplatte 12b ist ein Vorsprung 12c ausgebildet und erstreckt sich in umlaufender Richtung. Zwei zweite Ausnehmungen 12d sind an einer der Oberflächen der Zahnplatte 12b, welche sich in Dickenrichtung (axiale Richtung) auf gegenüberliegenden Seiten befinden, und zwei zweite Vorsprünge 12e auf der anderen der Oberflächen ausgebildet. Jede zweite Ausnehmung 12d und der entsprechende zweite Vorsprung 12e sind auf unterschiedlichen Oberflächen der Zahnplatte 12b in identischen Lagen ausgebildet. Zwei Paare der zweiten Ausnehmungen 12d und der zweiten Vorsprünge 12e sind zueinander benachbart in Längsrichtung der Zahnplatte 12 angeordnet.
Wie in 3a dargestellt ist, ist ein bogenförmiger Vorsprung 12f an einem zweiten Ende (rechten Ende) jeder bogenförmigen Platte 12a ausgebildet. Der bogenförmige Vorsprung 12f weist eine bogenförmig vorspringende Gestalt auf, wenn die bogenförmige Platte 12a aus axialer Richtung betrachtet wird. Eine bogenförmige Ausnehmung 12g ist an einem ersten Ende (linken Ende) jeder bogenförmigen Platte 12a ausgebildet. Die bogenförmige Ausnehmung 12g weist eine bogenförmig zurückspringende Gestalt auf, wenn die bogenförmige Platte 12a aus axialer Richtung betrachtet wird. Das bedeutet, daß die bogenförmigen Vorsprünge 12f und die bogenförmigen Ausnehmungen 12g derart ausgebildet sind, daß eine Drehung der zweiten Einzelelemente 12 relativ zueinander ermöglicht wird, wenn die zweiten Einzelelemente 12 mit dem bogenförmigen Vorsprung 12f eines der zweiten Einzelelemente 12 gegen die bogenförmige Ausnehmung 12g des anderen zweiten Einzelelementes 11 anstoßend zueinander benachbart angeordnet sind, wie in 3a dargestellt.
Wie in den 4a bis 4c dargestellt ist, sind fünf erste Einzelelemente 11 und fünf zweite Einzelelemente 12 abwechselnd geschichtet, um ein Kernsegment 13 auszubilden. Das Kernsegment 13 beinhaltet einen bogenförmigen Bereich (getrennten ringförmigen Bereich) 13a, welcher durch abwechselnd geschichtete bogenförmige Platten 11a, 12a und den Zahn 7, welcher durch abwechselnd geschichtete Zahnplatten 11b, 12b ausgebildet ist, ausgebildet ist. Die ersten und zweiten Einzelelemente 11, 12 sind durch Preßpassungen der ersten Vorsprünge 11e in die zweiten Ausnehmungen 12d und Preßpassungen der zweiten Vorsprünge 12e in die ersten Ausnehmungen 11d aneinander gesichert. An dem ersten Ende des bogenförmigen Bereiches 13a des Kernsegmentes 13 sind die bogenförmigen Vorsprünge 11f und die bogenförmigen Ausnehmungen 12g abwechselnd angeordnet. An dem zweiten Ende des bogenförmigen Bereiches 13a des Kernsegmentes 13 sind die bogenförmigen Vorsprünge 12f und die bogenförmigen Ausnehmungen 11g abwechselnd angeordnet (siehe 4b). Wenn einige Kernsegmente 13 nacheinander in einer ringförmigen Form angeordnet sind, werden der ringförmige Bereich 8, welcher die bogenförmigen Bereiche 13a beinhaltet, ausgebildet und die Zähne 7 radial angeordnet (siehe 1). In diesem Zustand passen die Ausnehmungen und Vorsprünge an jedem umlaufenden Ende des bogenförmigen Bereiches 13a jedes Kernsegmentes mit den Ausnehmungen und Vorsprüngen des entsprechenden umlaufenden Endes des bogenförmigen Bereiches 13a des benachbarten Kernsegmentes 13. Das bedeutet, daß die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f einander in axialer Richtung überlappen.
Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, beinhaltet der Isolator 4 isolierende Elemente 21. Jedes isolierende Element 21 entspricht einem der Kernsegmente 13. Die isolierenden Elemente 21 sind aus isolierendem und flexiblem Kunstharzmaterial ausgebildet. Jedes isolierende Element 21 beinhaltet eine bogenförmige Abdeckung 21a, eine innere umlaufende Abdeckung 21b, eine flache Abdeckung 21c und ein Paar seitlicher Abdeckungen 21d. Die bogenförmige Abdeckung 21a bedeckt eine der Oberflächen des entsprechenden bogenförmigen Bereiches 13a, welche einander in unterschiedlichen Richtungen in axialer Richtung gegenüberliegen. Die innere umlaufende Abdeckung 21b deckt die innere umlaufende Oberfläche des entsprechenden bogenförmigen Bereiches 13a ab. Die flache Abdeckung 21c deckt die Oberfläche des entsprechenden Zahns 7 ab, welcher mit der Oberfläche des bogenförmigen Bereiches 13a verbunden ist, welcher durch die bogenförmige Abdeckung 21a abgedeckt ist. Die seitlichen Abdeckungen 21d decken die seitlichen Oberflächen des entsprechenden Zahns 7 ab. Die innere umlaufende Abdeckung 21b weist eine äußere begrenzende Wand 21e auf, um zu verhindern, daß die um den entsprechenden Zahn 7 gewickelte Wicklung 5 radial nach außen hervorsteht. Die flache Abdeckung 21c weist eine innere begrenzende Wandung 21f an dem dem entfernten Ende des entsprechenden Zahns 7 (dem in 6 unteren Ende) entsprechenden Ende auf. Die innere begrenzende Wandung 21f verhindert, daß die um den entsprechenden Zahn 7 gewickelte Wicklung 5 radial nach Innen hervorsteht.
Die seitlichen Abdeckungen 21d erstrecken sich von der flachen Abdeckung 21c aus und sind im wesentlichen senkrecht zur flachen Abdeckung 21c. Jede seitliche Abdeckung 21d weist einen Haltebereich 21g auf, wie in 7 dargestellt ist. Falls jedes isolierende Element 21 nicht mit dem entsprechenden Zahn 7 verbunden ist, ist der Abstand zwischen den seitlichen Abdeckungen 21d an den Haltebereichen 21g kleiner als die Entfernung zwischen den seitlichen Oberflächen des Zahns 7. 7 zeigt, daß daher der Zahn 7 durch die seitlichen Abdeckungen 21d gehalten wird, wenn jedes isolierende Element 21 mit dem entsprechenden Zahn 7 verbunden ist. In der ersten Ausführungsform sind die Haltebereiche 21g durch Biegen der gesamten seitlichen Abdeckungen 21d nach Innen ausgebildet. Der Abstand zwischen den entfernten Enden (dem in 7 unteren Ende) der seitlichen Abdeckungen 21d ist geringfügig größer als der Abstand zwischen den seitlichen Oberflächen des entsprechenden Zahns 7. Daher ist jedes isolierende Element 21 einfach an dem entsprechenden Zahn 7 angebracht. In 7 ist das Maß der Biegung übertrieben, um das Verständnis der Formgebung des Haltebereiches 21g zu erleichtern.
An Bereichen des Isolators 4, welche den umlaufenden Enden jedes bogenförmigen Bereiches 13a entsprechen, d. h. an den umlaufenden Enden jeder bogenförmigen Abdeckung 21a, sind Verbindungsbereiche 22 ausgebildet (siehe 6). Jeder Verbindungsbereich 22 verbindet die benachbarten Kernsegmente 13 drehbar miteinander.
Genauer ausgeführt ist ein im wesentlichen kreisförmiger oberer Verbindungsbereich 22a an einem ersten umlaufenden Ende jeder bogenförmigen Abdeckung 21a (dem in 6 linken Ende) ausgebildet. Wie in 5 gezeigt ist, ist der obere Verbindungsbereich 22a durch Entfernen der unteren Hälfte der Dicke des ersten umlaufenden Endes jeder bogenförmigen Abdeckung 21a in einer im wesentlichen runden Gestalt ausgebildet. Ein im wesentlichen runder unterer Verbindungsbereich 22b ist an einem zweite umlaufenden Ende jeder bogenförmigen Abdeckung 21a (dem in 6 rechten Ende) ausgebildet. Wie in 5 dargestellt ist, ist der untere Verbindungsbereich 22b durch Entfernen der oberen Hälfte der Stärke des zweiten umlaufenden Endes jeder bogenförmigen Abdeckung 21a in einer im wesentlichen ringförmigen Gestalt ausgebildet. Eine Verbindungsbohrung 22c erstreckt sich axial durch jeden unteren Verbindungsbereich 22b. Ein Verbindungsvorsprung 22d ist an jedem oberen Verbindungsbereich 22a ausgebildet, um in die Verbindungsbohrung 22c des benachbarten isolierenden Elementes 21 eingesetzt zu werden (siehe 8). Jeder Verbindungsvorsprung 22d kann lose zur entsprechenden Verbindungsbohrung 22c passen. Die Verbindungsbohrungen 22c und die Verbindungsvorsprünge 22d sind aus axialer Richtung betrachtet nicht rund. Wie in 6 dargestellt ist, ist zwischen der inneren umlaufenden Oberfläche jeder Verbindungsbohrung 22c und der äußeren umlaufenden Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs 22d entlang des gesamten Umfangs ein Zwischenraum ausgebildet, wenn die Kernsegmente 13 in einer geraden Linie angeordnet sind. Wenn die Kernsegmente 13 gedreht werden, während die Kernsegmente 13 in einer wie in 1 dargestellten ringförmigen Form angeordnet werden, wird der kleinste Bereich des Raumes zwischen der inneren umlaufenden Oberfläche jeder Verbindungsbohrung 22c und der äußeren umlaufenden Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs 22d auf 0 reduziert. In dem in 1 dargestellten Zustand berührt die innere umlaufende Oberfläche jeder Verbindungsbohrung 22c die äußere umlaufende Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs 22d an zwei Stellen an einer zu einer relativen Rotationsachse des benachbarten isolierenden Elementes 21 orthogonalen Linie. In der ersten Ausführungsform weisen die Verbindungsbohrungen 22c und die Verbindungsvorsprünge 22d eine im wesentlichen ovale Form in axialer Richtung betrachtet auf, wie in 6 dargestellt ist. Die Hauptachse und die Nebenachse jedes Verbindungsvorsprungs 22d sind kleiner als die der entsprechenden Verbindungsbohrung 22c.
An dem entfernten Ende (dem in 8 unteren Ende) jedes Verbindungsvorsprungs 22d ist ein Haken 22d ausgebildet, um zu verhindern, daß der Verbindungsvorsprung 22d aus der entsprechenden Verbindungsbohrung 22c herausfällt. Der Haken 22d erstreckt sich von dem Verbindungsvorsprung 22d aus radial nach außen. Der Haken 22e weist eine Führungsfläche 22i auf, welche bezüglich der zur Achse des Verbindungsvorsprungs 22d senkrechten Ebene geneigt ist.
Durch jeden Verbindungsvorsprung 22d erstreckt sich eine axiale Bohrung 22f. Die Verbindungsvorsprünge 22d sind daher zylinderförmig. Die axialen Bohrungen 22f machen die Verbindungsvorsprünge 22d flexibel.
In der ersten Ausführungsform bilden jede Verbindungsbohrung 22c und der entsprechende Verbindungsvorsprung 22d, welche zueinander passen, den Verbindungsbereich 22 aus. Das bedeutet, daß jedes isolierende Element 21, welches wie zuvor beschrieben ausgebildet ist, mit einem der Kernsegmente 13 verbunden ist, in welchem die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f einander in axialer Richtung überlappen. Folglich sind die Kernsegmente 13, die zueinander benachbart sind, über jeden Kupplungsbereich 22 drehbar miteinander verbunden. Wenn jedes isolierende Element 21 mit dem entsprechenden Kernsegment 13 verbunden ist, stimmen die Achsen der Verbindungsbohrung 22c und des Verbindungsvorsprungs 22d im wesentlichen mit den Achsen der gebogenen Vorsprünge 11f, 12f und der bogenförmigen Ausnehmungen 11g, 12g überein. Die benachbarten Kernsegmente 13 drehen sich relativ zueinander um die übereinstimmenden Achsen. Die Verbindungsbereiche 22 sind flexibel, da jeder Verbindungsvorsprung 22d lose zu der entsprechenden Verbindungsbohrung 22c paßt. Anders ausgedrückt kann die relative Lage der benachbarten Kernsegmente 13 in axialer Richtung betrachtet geringfügig wie erforderlich geändert werden. In der ersten Ausführungsform ist ein Paar der isolierenden Elemente 21 mit einem Kernsegment 13 derart verbunden, daß die isolierenden Elemente einander in axialer Richtung des Kernsegmentes 13 gegenüberliegen.
Jede Wicklung 5 wird um den entsprechenden Zahn 7 gewickelt, an welchem das Paar der isolierenden Elemente 21 befestigt ist, während der Zwischenraum zwischen den entfernten Enden der benachbarte Zähne 7 aufgeweitet ist, wie in 9 und 10 dargestellt ist. Die Wicklung 5 ist um die flache Abdeckung 21c und die seitlichen Abdeckungen 21d jedes isolierenden Elementes 21 gewickelt. Die Kernsegmente 13 werden nachfolgend fixiert, so daß die bogenförmigen Bereiche 13a den ringförmigen Bereich 8 ausbilden und die Zähne 7 in einer radialen Ausrichtung angeordnet sind. Als Ergebnis ist der Stator 1 ausgebildet.
Ein Verfahren zur Herstellung des Stators 1, welcher wie zuvor beschrieben ausgebildet ist, wird nun im nachfolgenden beschrieben werden. In einem ersten Stanzprozeß werden die ersten Einzelelemente 11 aus einem Plattenmaterial ausgestanzt, was nicht dargestellt ist. In einem zweiten Stanzprozeß werden die zweiten Einzelelemente 12 aus einem plattenartigen Material ausgestanzt, was nicht dargestellt ist.
In einem nach dem ersten und zweiten Stanzprozeß durchgeführten Schichtungsprozeß werden die ersten Einzelelemente 11 und die zweiten Einzelelemente 12 abwechselnd geschichtet, um das Kernsegment 13 auszubilden. Die einzelnen Kernsegmente 13 werden nachfolgend in Längsrichtung der bogenförmigen Bereiche 13a, wie durch die Pfeile A in 4a dargestellt ist, bewegt. Die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f der benachbarten Kernsegmente 13 überlappen sich folglich in der axialen Richtung. Das bedeutet, daß die benachbarten Kernsegmente 13 ineinander passen (siehe 4a bis 4c).
In einem Befestigungs- und Verbindungsprozeß, welcher dem Schichtprozeß folgt, wird das Paar der Isolatoren 4 an den Kernsegmenten 13 von beiden Seiten der Kernsegmente 13 in axialer Richtung befestigt, während die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f der benachbarten Kernsegmente 13 einander in axiale Richtung überlappen. Dies verbindet die Kernsegmente 13 miteinander. Genauer ausgeführt beinhaltet der Befestigungs- und Verbindungsprozeß der ersten Ausführungsform einen Isolator-Verbindungs-Prozeß, in welchem die isolierenden Elemente miteinander verbunden werden. In dem Isolator-Verbindungs-Prozeß werden die isolierenden Elemente 21 (in dieser Ausführungsform 12 isolierende Elemente 21) miteinander durch Einsetzen jedes Verbindungsvorsprungs 22d in die entsprechende Verbindungsbohrung 22c verbunden. Als Folge wird der durch die isolierenden Elemente 21 ausgebildete Isolator 4 erhalten. Wie in 6 dargestellt ist, werden die isolierenden Elemente 21, welche miteinander verbunden sind, an den Kernsegmenten 13 durch Abdecken der Kernsegmente 13 in der axialen Richtung befestigt, während die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f der benachbarten Kernsegmente 13 einander überlappen. Zu dieser Zeit werden die isolierenden Elemente 21 an den Kernsegmenten 13 befestigt, so daß jedes Paar der Haltebereiche 21g den entsprechenden Zahn 7 nur durch Bewegen des isolierenden Elementes in der axialen Richtung des Kernsegments 13 hält. In 6 sind nur zwei Kernsegmente 13 und zwei isolierende Elemente 21 dargestellt.
In einem Wicklungsprozeß, welcher dem Befestigungs- und Verbindungsprozeß folgt, wird jede Wicklung 5 um einen der Zähne 7 über die flache Abdeckung 21c und die seitlichen Abdeckungen 21d jedes Paares der isolierenden Elemente 21 gewickelt, während der Raum zwischen den entfernten Enden der benachbarten Zähne 7 aufgeweitet ist, wie in 9 und 10 dargestellt ist.
In einem Vollrundformprozeß, welcher dem Wicklungsprozeß nachfolgt, werden die Kernsegmente 13, die miteinander verbunden sind, wie in 11 dargestellt aufgerollt. Auf die Kernsegmente 13 wird dann vom Umfang der Kernsegmente 13 her Druck ausgeübt, um eine vollständige Rundung auszubilden. Genauer ausgeführt werden in dem Vollrundformprozeß die Kernsegmente 13, die miteinander verbunden sind, mittels eines Kernmetalls 31 aufgewickelt, welches einen vollständig runden äußeren Umfang aufweist. Jedes Kernsegment 13 wird dann von der radial äußeren Richtung her gepreßt, wie in 12 dargestellt ist (siehe die mit gebrochenen Linien in 12 dargestellten Pfeile). Dieses verbessert die Rundheit des Stators 1.
In einem Schweißprozeß, welcher dem Vollrundformprozeß nachfolgt, werden die Umfangsenden der gebogenen Bereiche 13a der benachbarten Kernsegmente 13 oder die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f, welche einander in axialer Richtung überlappen, verschweißt. In der ersten Ausführungsform beträgt die Anzahl der Kernsegmente 12. Die Anzahl der Schweißbereiche beträgt daher 12. Beispielsweise wird ein Laserschweißen durchgeführt. Als ein Ergebnis sind die Kernsegmente aneinander befestigt und der Stator 1 ist fertiggestellt.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht die folgenden Vorteile:

1. Die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f der benachbarten Kernsegmente 13 überlappen einander, wenn die Kernsegmente 13 in einer ringförmigen Form angeordnet werden. Daher tritt in der axialen Richtung zwischen den benachbarten Kernsegmenten 13 kein linearer Zwischenraum auf. Dieses reduziert den magnetischen Widerstand zwischen den benachbarten bogenförmigen Bereichen 13a und bildet einen zuverlässigen Magnetkreis aus. Dieses verhindert ebenfalls, daß die Kernsegmente 13 in der axialen Richtung versetzt werden. Darüber hinaus weist die bogenförmige Platte 11a jedes ersten Einzelelementes 11 den bogenförmigen Vorsprung 11f und die bogenförmige Ausnehmung 11g, und die bogenförmige Platte 12a jedes zweiten Einzelelementes 12 den bogenförmigen Vorsprung 12f und die bogenförmige Ausnehmung 12g auf. Den benachbarten Kernsegmenten 13 wird daher ermöglicht, relativ zueinander mit den bogenförmigen Vorsprüngen 11f, 12f der benachbarten Kernsegmente 13, welche einander in axialer Richtung überlappen, zu rotieren. Die benachbarten Kernsegmente 13 sind mit dem entsprechenden Verbindungsbereich 22 des Isolators 4 einfach mit den bogenförmigen Vorsprüngen 11f, 12f, welche einander überlappen, rotierbar verbunden. Die benachbarten Kernsegmente können daher zum Weiten des Zwischenraums zwischen den entfernten Enden der benachbarten Zähne 7 relativ zueinander gedreht werden, während sie weiterhin miteinander verbunden sind. Als ein Ergebnis wird jede Wicklung 5 einfach um den entsprechenden Zahn 7 ohne Wechselwirkungen mit einem benachbarten Zahn 7 gewickelt. Darüber hinaus werden die Kernsegmente 13 einfach nur durch Drehen der Kernsegmente 13, um welche die Wicklungen 5 gewickelt sind, relativ zueinander in einer ringförmigen Gestalt angeordnet. Aufgrund dieser Struktur muß kein Verbindungsbereich an jedem Kernsegment 13 ausgebildet werden, um die Kernsegmente miteinander zu verbinden. Stifte, wie sie im Stand der Technik genutzt werden, müssen ebenfalls nicht vorgesehen sein, um die benachbarten Kernsegmente 13 zu verbinden. Dies führt zu einer Reduzierung der Teileanzahl und der Arten der Teile.
2. Jeder Verbindungsvorsprung 22b ist lose in die entsprechende Verbindungsbohrung 22c eingepaßt. Die isolierenden Elemente sind aus einem flexiblen Harzmaterial ausgebildet. Die Verbindungsbereiche 22 sind daher flexibel und ermöglichen leichte Wechsel bezüglich der relativen Lage zwischen den benachbarten Kernsegmenten 13. Verglichen zum Stand der Technik wird daher die Rundheit des ringförmigen Bereiches verbessert. Genauer ausgeführt muß im Stand der Technik, wo Stifte genutzt werden, die Präzision der Bearbeitung der harten Einzelelemente verbessert werden, um eine hohe Rundheit zu erhalten (im wesentlichen die Bearbeitungsgenauigkeit der umlaufenden Enden jedes Einzelelementes und der Stiftlöcher). Falls die Verbindungsbereiche 22 des Isolators 4 wie in der ersten Ausführungsform flexibel sind, können im Gegensatz dazu die verbundenen Kernsegmente 13 zuverlässig um das Kernmetall 31 gewickelt werden, um das Kernmetall 31 dicht zu berühren, auch wenn die Genauigkeit des Isolators 4 und der Einzelelemente 12 relativ gering ist. In diesem Zustand sind die umlaufenden Enden der benachbarten gebogenen Bereiche 13a aneinander mittels Schweißen befestigt. Als ein Ergebnis wird ein ringförmiger Bereich 8 mit einer hohen Rundheit auf einfache Weise erhalten. Da die isolierenden Elemente 21 aus einem flexiblen Hartmaterial ausgebildet sind, können sich die isolierenden Elemente deformieren, um kleinere Fehler auszugleichen. Die isolierenden Elemente 21 müssen daher nicht mit einer hohen Genauigkeit ausgebildet sein.
3. Die gebogene Abdeckung 21a jedes isolierenden Elementes 21 weist den Verbindungsvorsprung 22d des ersten Endes der gebogenen Abdeckung 21a und die Verbindungsbohrung 22c des zweiten Endes der gebogenen Abdeckung 21a auf. Der Verbindungsbereich 22 wird einfach durch Einsetzen des Verbindungsvorsprungs 22d eines der benachbarten isolierenden Elemente in die Verbindungsbohrung 22c eines anderen der benachbarten isolierenden Elemente 21 ausgebildet. Beim Ausbilden jedes Kernsegmentes 13 werden die Schichtungen der ersten und zweiten Einzelelemente 11, 12, die Verbindung der isolierenden Elemente 21 und die Befestigungen der isolierenden Elemente 21 an den Kernsegmenten 13 sämtlichst durchgeführt, während die Komponenten in der gleichen Richtung bewegt werden. Dieses vereinfacht den Herstellungsprozeß des Statorkerns 6 und ermöglicht eine Automation der Herstellung, während verhindert wird, daß die Vorrichtungen zur Herstellung verkompliziert und vergrößert werden. Des weiteren müssen in der ersten Ausführungsform nur eine Art der isolierenden Elemente 21 vorbereitet werden. Dieses reduziert die Herstellungskosten.
4. Wie in 6 dargestellt ist, weisen die Verbindungsbohrungen 22c und die Verbindungsvorsprünge 22d eine in axialer Richtung betrachtete im wesentliche ovale Form auf. Wenn die Kernsegmente 13 in einer geraden Linie angeordnet werden, wie in 6 dargestellt ist, wird zwischen der inneren umlaufenden Oberfläche jeder Verbindungsbohrung und der äußeren umlaufenden Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs 22d entlang des gesamten Umfangs ein Zwischenraum ausgebildet. Die isolierenden Elemente 21 werden daher einfach miteinander verbunden, ohne daß die Lage mit einer hohen Genauigkeit festgelegt wird. Wenn die Kernsegmente 13 in einer ringförmigen Gestalt angeordnet sind, wie in 1 dargestellt ist, berührt die innere umlaufende Oberfläche jeder Verbindungsbohrung 22c die äußere umlaufende Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs 22d an zwei Stellen. Es wird daher verhindert, daß die miteinander verbundenen Kernsegmente 13 relativ zueinander versetzt werden. Dieses unterdrückt Geräusche, welche durch einen derartigen Versatz verursacht werden. Des weiteren berührt die innere umlaufende Oberfläche jeder Verbindungsbohrung 22c die äußere umlaufende Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs 22d an zwei Stellen in einem Zustand, in welchem die Entfernung zwischen den Zähnen 7 von benachbarten Kernsegmenten 13 aufgeweitet ist, wie in 9 dargestellt ist. Beim Wickeln jeder Wicklung 5 um den entsprechenden Zahn 7 wird daher verhindert, daß die miteinander verbundenen benachbarten Kernsegmente 13 voneinander versetzt werden. Dieses ermöglicht einem Bediener, jede Wicklung weich um den entsprechenden Zahn 7 zu wickeln.
5. Der die Führungsfläche 22i aufweisende Haken 22e ist an dem entfernten Ende jedes Verbindungsvorsprungs 22d (dem in 8 unteren Ende) ausgebildet. Der Haken 22e verhindert, daß jeder Verbindungsvorsprung 22d aus der entsprechenden Verbindungsbohrung 22c herausfällt. Die Führungsfläche 22i des Hakens 22e erleichtert das Einsetzen jedes Verbindungsvorsprungs 22d in die entsprechende Verbindungsbohrung 22c.
6. Die axiale Bohrung 22f ist in jedem Verbindungsvorsprung 22d ausgebildet. Beim Einsetzen jedes Verbindungsvorsprungs 22d in die entsprechende Verbindungsbohrung 22d biegt sich der Verbindungsvorsprung 22d daher einfach, wodurch das Einsetzen des Verbindungsvorsprungs 22d in die Verbindungsbohrung 22c vereinfacht wird.
7. Wenn jedes isolierende Element 21 mit dem entsprechenden Zahn 7 verbunden ist, halten die Haltebereiche 21g, die an dem Paar der seitlichen Abdeckungen 21d des isolierenden Elementes 21 ausgebildet sind, den Zahn 7. Jedes isolierende Element 21 verbleibt daher einfach mit dem entsprechenden Kernelement 13 verbunden.
8. Das Paar der Isolatoren 4 ist mit der Gruppe der aufeinanderfolgenden Kernsegmente 13 in axialer Richtung der Gruppe der Kernsegmente 13 verbunden. Die benachbarten Kernsegmente 13 werden daher zuverlässig in einem verbundenen Zustand gehalten.
9. Die Kernsegmente 13 werden einfach miteinander durch Befestigen der Isolatoren, von denen jeder durch verbundene isolierende Elemente 21 ausgebildet ist, mit der Gruppe der Kernsegmente verbunden, in welcher die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f einander überlappen. In diesem Fall sind mehrere isolierende Elemente 21 mit mehreren Kernsegmenten 13 gleichzeitig verbunden. Dieses vereinfacht den Befestigungsprozeß und reduziert die für den Befestigungsprozeß benötigte Zeit und die anfallenden Kosten.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 13 bis 16 beschrieben werden.
Der in 5 dargestellte Isolator 4 ist durch mehrere identische isolierende Elemente 21 ausgebildet, welche miteinander verbunden sind. In einer zweiten Ausführungsform ist der Isolator 4 durch abwechselnd angeordnete zwei Arten von isolierenden Elementen ausgebildet, wie in den 13 bis 16 dargestellt ist. Das bedeutet, daß der Isolator 4 durch erste isolierende Elemente 33 (siehe 13) und zweite isolierende Elemente 34 (siehe 15) ausgebildet ist, welche miteinander verbunden sind.
Genauer ausgeführt sind die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 aus einem isolierenden Harzmaterial ausgebildet. Wie das isolierende Element 21, welches in 5 dargestellt ist, beinhaltet jedes isolierende Element 33 oder 34 eine gebogene Abdeckung 33a oder 45a, eine innere umlaufende Abdeckung 33b oder 34b, eine flache Abdeckung 33c oder 34c und ein paar seitliche Abdeckungen 33d oder 34d. Jede bogenförmige Abdeckung 33a oder 34a weist eine begrenzende Wandung auf, um zu verhindern, daß die um den entsprechenden Zahn 7 gewickelte Wicklung 5 radial nach außen hervorspringt. Die begrenzende Wandung weist ein paar Nuten 33e oder 34e auf. Die Enden jeder Wicklung 5 können in den Nuten 33e oder 34e gesichert werden. Die flache Abdeckung 33c oder 34c weist eine innere begrenzende Wandung 33f oder 34f an dem dem entfernten Ende des Zahns 7 entsprechenden Ende (dem in den 14 und 16 unteren Ende) auf, um zu verhindern, daß die um den entsprechenden Zahn 7 gewickelte Wicklung 5 radial nach innen hervorspringt.
An Bereichen des Isolators 4 sind Verbindungsbereiche ausgebildet, welche den umlaufenden Enden der gebogenen Bereiche 13a jedes Kernsegmentes 13 entsprechen. Das bedeutet, daß die Verbindungsbereiche an den umlaufenden Enden der bogenförmigen Abdeckungen 33a, 34a ausgebildet sind, um rotierbar die benachbarten Kernsegmente 13 zu verbinden.
Genauer ausgeführt und wie in den 13 und 14 dargestellt, sind Verbindungsbohrungen 33g an den umlaufenden Enden der bogenförmigen Abdeckung 33a jedes ersten isolierenden Elementes 33 ausgebildet und erstrecken sich in axialer Richtung. Die Verbindungsbohrungen 33g weisen in axialer Richtung betrachtet eine runde Gestalt auf. Wie in den 15 und 16 dargestellt ist, sind Verbindungsvorsprünge 34g an den umlaufenden Enden der bogenförmigen Abdeckungen 34a an jedem zweiten isolierenden Element 34 ausgebildet. Die Verbindungsvorsprünge 34g erstrecken sich in axialer Richtung und können in die Verbindungsbohrung 33g eingesetzt werden. Die Verbindungsvorsprünge 34g weisen in axialer Richtung betrachtet eine runde Gestalt auf. Die Verbindungsbohrungen 33g und die Verbindungsvorsprünge 34g, welche miteinander verbunden sind, bilden die Verbindungsbereiche der zweiten Ausführungsform aus. Der Isolator 4, welcher durch die abwechselnde Anordnung der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 ausgebildet ist, ist an den Kernsegmenten 13 befestigt (siehe 4c), in welchen sich die bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f einander in axialer Richtung überlappen. Als ein Ergebnis sind die Kernsegmente 13, welche zueinander benachbart sind, über jeden Verbindungsbereich durch den Eingriff jeder Verbindungsbohrung 33g mit dem entsprechenden Verbindungsvorsprung 34g drehbar bezüglich einander verbunden. Wenn die isolierenden Elemente 33, 34 mit den Kernsegmenten 13 verbunden sind, stimmen die Achsen der Verbindungsbohrungen 33g und der Verbindungsvorsprünge 34g im wesentlichen mit den Achsen der bogenförmigen Vorsprünge 11f, 12f und der bogenförmigen Ausnehmungen 11g, 12g überein. Zwei Isolatoren 4, von denen jeder durch Verbinden der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 ausgebildet ist, werden vorbereitet und an der Gruppe der Kernsegmente 13 einander gegenüberliegend befestigt.
In der zweiten Ausführungsform ist ein Isolator 4 durch Verbinden der gesamten zwölf abwechselnd angeordneten ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 miteinander durch Einsetzen jedes Verbindungsvorsprungs 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g ausgebildet.
In der zweiten Ausführungsform werden das erste isolierende Element 33, welches ein paar Verbindungsbohrungen 33g aufweist, und das zweite isolierende Element 34, welches ein paar Verbindungsvorsprünge 34g aufweist, vorbereitet. Die isolierenden Elemente 33, 34 können daher sofort durch beispielsweise Anordnen des ersten isolierende Elementes 33 und des zweiten isolierenden Elementes 34 auf verschiedenen Ebenen und Bewegen einer der Gruppen der isolierenden Elemente in Richtung der anderen Gruppe der isolierenden Elemente zusammengesetzt werden.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 17 bis 32 beschrieben werden.
In der dritten Ausführungsform sind die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 der zweiten Ausführungsform, welche in den 13 bis 16 dargestellt ist, leicht modifiziert. Wie in den 17 und 18 dargestellt ist, ist in jeder Verbindungsbohrung 33e des ersten isolierenden Elementes 33 gemäß der dritten Ausführungsform eine Kerbe 33h ausgebildet. Die Kerbe 33h erstreckt sich in radialer Richtung. Das Paar Kerben 33h jedes ersten isolierenden Elementes 33 erstreckt sich in voneinander getrennte Richtungen in Richtung der unteren Seite, d. h. in Richtung der inneren begrenzenden Wandung 33f, wie in 18 dargestellt ist.
Wie in den 19 und 20 dargestellt ist, ist ein Haken 34h an dem entfernten Ende jedes Verbindungsvorsprungs 34g des zweiten isolierenden Elementes 34 ausgebildet. Die Gestalt der Haken 34h entspricht der Gestalt der Einkerbungen 33h. Die Haken 34h ermöglichen, daß die Verbindungsvorsprünge 34g in die Verbindungsbohrungen 33g eingesetzt werden können, wenn das erste isolierende Element 33 und das zweite isolierende Element 34 in einem vorbestimmten Winkel (dem erlaubbaren Winkel) angeordnet sind. Wenn allerdings das erste isolierende Element 33 und das zweite isolierende Element 34 in einem anderen Winkel als dem erlaubbaren Winkel angeordnet sind, verhindern die Haken 34h, daß die Verbindungsvorsprünge 34g in die Verbindungsbohrungen 33g eingesetzt oder aus diesen entfernt werden können. Das bedeutet, daß die Haken 34h den Einkerbungen 33h nur entsprechen, wenn das erste isolierende Element 33 und das zweite isolierende Element 34 in dem erlaubbaren Winkel angeordnet sind. Wie in 20 dargestellt ist, erstreckt sich das Paar der Haken 34h des zweiten isolierenden Elementes 34 in voneinander getrennte Richtungen in Richtung der unteren Seite, d. h. in Richtung der inneren begrenzenden Wandung 34f.
Der erlaubbare Winkel ist auf einen Winkel eingestellt, welcher ausgebildet ist, wenn die gesamten zwölf ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in einer ringförmigen Gestalt angeordnet sind, so daß die Bereiche, welche die Zähne 7 abdecken, radial nach außen stehen, wie in 21 dargestellt ist. Wenn die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in dem erlaubbaren Winkel angeordnet sind, entspricht jeder Haken 34h der entsprechenden Einkerbung 33h, wie in 22 dargestellt ist, und ermöglicht, daß jeder Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g eingesetzt werden kann. Wenn die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in dem in 21 dargestellten Zustand angeordnet sind, ist daher jeder Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g eingesetzt, so daß die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 drehbar miteinander verbunden sind. Von den gesamten 12 ersten und zweiten isolierenden Elementen 33, 34, welche miteinander verbunden sind, weist eines der ersten isolierenden Elemente 33 nur eine Verbindungsbohrung 33g und eines der zweiten isolierenden Elemente 34 nur einen Verbindungsvorsprung 34g auf. Das erste isolierende Element 33, welches nur eine Verbindungsbohrung 33g aufweist, und das zweite isolierende Element 34, welches nur einen Verbindungsvorsprung 34g aufweist, sind an den Enden der Reihe der verbundenen isolierenden Elemente plaziert.
23 zeigt sämtliche der zwölf ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34, welche miteinander verbunden sind, in einer geraden Linie. In der dritten Ausführungsform wird jede Wicklung 5 um das entsprechende isolierende Element 33 oder 34, welches einen der Zähne 7 umgibt, gewickelt, wenn die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34, wie in 23 dargestellt ist, angeordnet sind. Zu dieser Zeit paßt jeder Haken 34h nicht in die entsprechende Einkerbung 33h (siehe vergrößerte Ansicht in 23), da der Winkel zwischen dem ersten isolierenden Element 33 und dem benachbarten zweiten isolierenden Element 34 nicht der erlaubbare Winkel ist. Daher wird verhindert, daß jeder Verbindungsvorsprung 34g aus der entsprechenden Verbindungsöffnung 33g herausfällt.
24 zeigt einen Zustand, in dem sämtliche der zwölf ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in einer ringförmigen Form angeordnet sind, so daß Bereiche, die die Zähne 7 abdecken, radial nach innen gerichtet sind. In diesem Zustand weist der durch die gesamten zwölf ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 ausgebildete Isolator 4 eine dem ringförmigen Statorkern 6 entsprechende Form auf. Zu dieser Zeit paßt jeder Haken 34h nicht in die entsprechende Einkerbung 33h (siehe vergrößerte Ansicht in 24), da der Winkel zwischen dem ersten isolierenden Element 33 und dem benachbarten zweiten isolierenden Element 34 nicht dem erlaubbaren Winkel entspricht. Es wird daher verhindert, daß jeder Verbindungsvorsprung 34g aus der entsprechenden Verbindungsbohrung 33g herausfällt.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des Stators 1 wird nun beschrieben werden.
Wie in den 25 bis 27 dargestellt ist, beinhaltet die Vorrichtung zur Herstellung (Formausrüstung) eine untere Form 131, eine obere Form 132, eine Vielzahl von Gleitkernen 133, 134 und eine Vielzahl von Auswurfelementen 135. 25 ist eine Aufsicht, welche einen Zustand darstellt, in welchem die obere Form 132 von der unteren Form 131 getrennt ist, nach dem die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 geformt sind. Daher ist die obere Form 132 nicht in 25 dargestellt. Die 26 und 27 zeigen die obere Form 132. Die Formausrüstung formt die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34, so daß die ersten isolierenden Elemente 33 axial zu den zweiten isolierenden Elementen 34 versetzt sind und der Winkel zwischen den benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elementen 33, 34 der erlaubbare Winkel ist (siehe 9).
Die untere Form 131 definiert einen unteren Formhohlraum. Dieser weist eine Gestalt auf, die dem des unteren Teils der ersten und zweiten isolierenden Elemente 23, 24 entspricht, d. h. hauptsächlich einem Teil, welcher niedriger als die untere Oberfläche der flachen Abdeckung 33c, 34c ist. Die obere Form 132 definiert einen oberen Formhohlraum. Dieser weist eine Gestalt auf, die dem oberen Bereich der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 entspricht, d. h. hauptsächlich dem Bereich, welcher höher ist als die untere Oberfläche der flachen Abdeckung 33c, 34c. Die untere Form 131 und die obere Form 132 formen die Gesamtheit der zwölf ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 (jeweils 6), so daß sich die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in dem in 21 von oben betrachteten Zustand befinden. Wie in 26 dargestellt ist, sind die Formhohlräume, welche den ersten isolierenden Elementen 33 entsprechen, axial gegenüber den Formhohlräumen versetzt, welche den zweiten isolierenden Elementen 34 entsprechen. Die ersten isolierenden Elemente 33 sind daher axial nach oben und die zweiten isolierenden Elemente 34 axial nach unten plaziert, wenn die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 geformt werden, um abwechselnd angeordnet zu sein. Wie in 25 gezeigt ist, definieren die untere Form 131 und die obere Form 132 Harzeinlaßdurchgänge 136, welche sich von der Mitte der unteren und oberen Formen 131, 132 zu den Formhohlräumen radial nach außen erstrecken.
Wie in den 25a und 27 dargestellt ist, sind Paare von inneren und äußeren Gleitkernen 133 und 134 an den Verbindungsbohrungen 33g und den Verbindungsvorsprüngen 34g entsprechenden Stellen ausgebildet und erstrecken sich in radialer Richtung. Die inneren und äußeren Gleitkerne 133, 134 sind in radialer Richtung beweglich und definieren Hohlräume zum Formen der Verbindungsvorsprünge 34g. Wie in den 26, 27 dargestellt ist, sind die Auswurfelemente 135 der unteren Form 131 derart eingesetzt, daß die Auswurfelemente 135 sich in den Verbindungsbohrungen 33g und den Verbindungsvorsprüngen 34g entsprechenden Lagen auf und ab bewegen können.
In einem Formprozeß wird geschmolzenes Harz in die Formhohlräume der Formausrüstung durch die Harzeingabedurchführungen 136 eingespritzt.
Als ein Ergebnis wird die Gesamtheit der zwölf ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 (jeweils 6) in den Formhohlräumen geformt. Zu dieser Zeit sind die ersten isolierenden Elemente 33 axial gegenüber den zweiten isolierenden Elementen 34 versetzt (siehe 26) und der Winkel zwischen den benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elementen 33, 34 ist der erlaubbare Winkel (siehe 25a).
Nach dem Formungsprozeß, d. h. nachdem das Harz gehärtet ist, wird ein Ausformungsprozeß durchgeführt. Der Ausformungsprozeß beinhaltet einen Löseprozeß der oberen Form, einen Verbindungsprozeß und einen Löseprozeß der unteren Form.
In dem Löseprozeß der oberen Form wird die obere Form 132, wie in den 28 bis 30 dargestellt ist, nach oben und die inneren und äußeren Gleitkerne 133, 134 in radialer Richtung bewegt, so daß die inneren und äußeren Gleitkerne 133, 134 voneinander getrennt sind. 28 zeigt einen Wechsel von dem in 25a dargestellten Zustand, 29 zeigt einen Wechsel von dem in 26 dargestellten Zustand und 30 zeigt einen Wechsel von dem in 27 dargestellten Zustand.
In dem nachfolgenden Verbindungsprozeß werden entweder die ersten isolierenden Elemente 33 oder die zweiten isolierenden Elemente 34 in axialer Richtung bewegt, während die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 immer noch in erlaubbaren Winkel angeordnet sind. Folglich wird jeder Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g eingesetzt, wodurch die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 miteinander verbunden werden. Genauer ausgeführt bewegt sich in dem Verbindungsprozeß, wie in den 31 und 32 dargestellt ist, jedes Auswurfelement 135 in eine erste Auswurfstellung, um das entsprechende zweite isolierende Element nach oben zu heben. Zu dieser Zeit gleitet jedes zweite isolierende Element 34 entlang einer der Berührungsflächen 137 (siehe 31), welche in der unteren Form 131 ausgebildet sind. Da die benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 den erlaubbaren Winkel ausbilden, passen die Haken 34h in die Kerben 33h. Daher wird jeder Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsöffnung 33g eingesetzt, wodurch die benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 drehbar verbunden werden. 31 zeigt einen Wechsel von dem in 29 dargestellten Zustand und 32 einen Wechsel von dem in 30 dargestellten Zustand.
In dem folgenden Löseprozeß der unteren Form wird jedes Auswurfelement 135 weiter nach oben in eine zweite Auswurfstellung bewegt, um das entsprechende erste isolierende Element 33 mit dem entsprechenden zweiten isolierenden Element 34 (nicht dargestellt) anzuheben. Als ein Ergebnis werden die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 aus der Form entfernt.
In einem Aufreihungsprozeß, welcher dem Entformungsprozeß folgt, sind die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in einer geraden Linie angeordnet, wie in 23 dargestellt ist. In diesen Zustand passen die Haken 34h nicht mit den Kerben 33h zusammen (siehe die vergrößerte Ansicht in 23). Daher kann jeder Verbindungsvorsprung 34g aus der entsprechenden Verbindungsbohrung 33g entfernt werden.
In einem Verbindungsprozeß wird die Gruppe der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 oder der Isolator 4 mit der Gruppe der Kernsegmente 13, welche in einer geraden Linie, wie in den 4a bis 4c dargestellt ist, angeordnet sind, verbunden. Dieses verbindet die benachbarten Kernsegmente 13 rotierbar miteinander. Der Verbindungsprozeß ist der gleiche wie bezüglich der ersten Ausführungsform erläutert und in den 1 bis 12 dargestellt. Die Herstellung der Kernsegmente 13 ist ebenfalls gleich der erklärten und in den 1 bis 12 dargestellten ersten Ausführungsform.
Die ersten Einzelelemente 11 werden aus einem Plattenmaterial ausgestanzt, um in einer geraden Linie angeordnet zu werden und die zweiten Einzelelemente 12 werden aus dem Plattenmaterial ausgestanzt, um in einer geraden Linie angeordnet zu werden. Die in einer geraden Linie angeordneten ersten Einzelelemente 11 und zweiten Einzelelemente 12 können abwechselnd geschichtet werden, um, wie in den 4a bis 4c dargestellt ist, die Gruppe der Kernsegmente 13 auszubilden. Dieses vereinfacht die Abfolge der Prozesse vom Ausstanzen der Einzelelemente 11, 12 bis zur Befestigung des Isolators 4. Die Einzelelemente 11, 12 werden von dem Plattenmaterial effizient ausgestanzt, wodurch die Menge der Platte, welche nach dem Stanzen zurückbleibt (verschwendetes Material) reduziert wird. Folglich wird die Verschwendung von Material reduziert.
In einem Wickelprozeß wird jede Wicklung 5 um eines der Kernsegmente 13 gewickelt, an welchem die Isolatoren befestigt sind. Zu dieser Zeit sind die Kernsegmente 13 immer noch in einer geraden Linie angeordnet, d. h. daß die Zähne 7 parallel zueinander angeordnet sind (siehe 4a bis 4c).
Der nächste Vollrundformprozeß ist der gleiche wie der mit Bezug auf die 11 und 12 erklärte. Der Stator 1 ist fertiggestellt, nachdem der Vollrundformprozeß durchgeführt ist.
Die dritte Ausführungsform ermöglicht die folgenden Vorteile.
Die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 können nur miteinander verbunden und voneinander getrennt werden, wenn die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in dem vorbestimmten erlaubbaren Winkel angeordnet sind. Nach dem Verbinden der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in dem erlaubbaren Winkel werden die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 daher nur durch Anordnen der ersten und zweiten isolierenden Elemente in einem Winkel anders als dem erlaubbaren Winkel in dem verbundenen Zustand gehalten. Dieses erleichtert das Verbinden der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 und verhindert, daß die ersten und zweiten isolierende Elemente 33, 34 versehentlich voneinander getrennt werden. Beispielsweise werden die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 während des Wickelns jeder Wicklung 5 in einem Winkel gehalten, in welchem der Verbindungsvorsprung 34g nicht aus der entsprechenden Verbindungsbohrung 33g entfernt werden kann. Daher werden die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 oder die Kernsegmente 13 zuverlässig beim Wickeln jeder Wicklung 5 miteinander verbunden gehalten.
Die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 werden derart geformt, daß die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in axialer Richtung versetzt sind und in dem erlaubbaren Winkel angeordnet sind. Ein Bewegen entweder der ersten oder der zweiten isolierenden Elemente 33, 34, welche in dem erlaubbaren Winkel gehalten werden, in axialer Richtung setzt jeden Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g ein, wodurch die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 miteinander verbunden werden. In diesem Fall wird die Reihe der Prozesse vom Formen bis zum Verbinden der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 durchgeführt, ohne den Winkel zwischen den ersten und zweiten isolierenden Elementen 33, 34 zu ändern. Die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34, welche miteinander verbunden sind, oder die Isolatoren 4, werden daher einfach erhalten.
Die Auswurfelemente 135 der Formungsausrüstung heben die geformten zweiten isolierenden Elemente 34 so an, daß jeder Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g eingesetzt wird. Dieses vereinfacht weiterhin die Verbindung der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34.
Wenn die zweiten isolierenden Elemente 34 durch die Auswurfelemente 135 angehoben werden, gleiten sie entlang der entsprechenden Berührungsflächen 137 der unteren Form 131. Dieses verhindert, daß die zweiten isolierenden Elemente 34 versetzt werden, während sie angehoben werden und setzt jeden Verbindungsvorsprung 34g zuverlässig in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g ein.
Der zuvor erwähnte Formprozeß, welcher durch das Formungsausrüstung ausgeführt wird, ist ebenfalls auf die zweite Ausführungsform anwendbar, welche in den 13 bis 16 dargestellt ist.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 33 bis 35 beschrieben werden.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist der Isolator 4 durch Verbinden einzelner isolierender Elemente ausgebildet. Wie in den 33 bis 35 dargestellt ist, ist der Isolator 41 der vierten Ausführungsform allerdings ein ganzheitlich geformtes Teil. Der Isolator 41 beinhaltet isolierende Elemente 42, deren Anzahl zwölf ist. Jedes isolierende Element 42 entspricht einem der Kernsegmente 13. Der Isolator 41 beinhaltet ebenfalls dünne und flexible Verbindungsbereiche 43, von denen jeder das benachbarte isolierende Element 42 verbindet. Das isolierende Element 42 weist nicht die gebogene Abdeckung 21a des isolierenden Elementes 21, welches in 5 dargestellt ist, auf. Jeder Verbindungsbereich 43 verbindet die äußeren begrenzenden Wandungen 21e der benachbarten isolierenden Elemente 42 miteinander. Der in 33 dargestellte Isolator 41 verbindet die benachbarten Kernsegmente 13 einfach miteinander, um sie relativ zueinander mit den Verbindungsbereichen 43, wie in den 34 und 35 dargestellt ist, zu drehen. Des weiteren weist der Isolator 41 eine einfache Form auf und verhindert ein Ansteigen der Teilezahl, da der Isolator 41 ein einheitlich gegossenes Teil ist, welches die isolierenden Elemente 42 und die Verbindungsbereiche 43 beinhaltet.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können wie folgt modifiziert werden.
In der ersten bis dritten Ausführungsform kann die Struktur jedes Verbindungsbereiches zwischen den benachbarten isolierenden Elementen wie erforderlich modifiziert werden. Beispielsweise müssen die Verbindungsbohrungen 22c und die Verbindungsvorsprünge 22d der in den 1 bis 12 dargestellten ersten Ausführungsform keinen ovalen Querschnitt aufweisen, sondern können, wie die in der in den 13 bis 16 dargestellten zweiten Ausführungsform einen runden Querschnitt aufweisen. Im Gegensatz dazu müssen die Verbindungsbohrungen 33g und Verbindungsvorsprünge 34g der in den 13 bis 16 dargestellten zweiten Ausführungsform keinen runden Querschnitt aufweisen, sondern können, wie in den 1 bis 12 der ersten Ausführungsform dargestellt ist, einen ovalen Querschnitt aufweisen. Alternativ müssen die Verbindungsbohrungen in der ersten bis dritten Ausführungsform nicht Durchgangsöffnungen sein, so lange die Verbindungsbohrungen Vertiefungen sind, welche die Verbindungsvorsprünge aufnehmen können. D. h., daß jeder Verbindungsbereich zwischen dem ersten isolierenden Element und dem zweiten isolierenden Element nur durch einen Verbindungsvorsprung und eine Verbindungsöffnung ausgebildet sein muß, welche den Verbindungsvorsprung aufnehmen kann.
Die Struktur der Verbindungsbereiche gemäß der in den 17 bis 32 dargestellten dritten Ausführungsform kann auf die erste Ausführungsform der 1 bis 12 angewendet werden. Das bedeutet, daß in der ersten Ausführungsform, in welcher der Isolator 4 durch die gleichen isolierenden Elemente 21 ausgebildet ist, eine runde Verbindungsöffnung mit einer Kerbe in einer der umlaufenden Enden jedes isolierenden Elementes 21 ausgebildet sein kann und daß ein runder Verbindungsvorsprung mit einem Haken in dem anderen der umlaufenden Enden des isolierenden Elementes 21 ausgebildet sein kann.
Der Haken 22e jedes Verbindungsvorsprungs 22d kann entfallen. Anstelle des Ausbildens der axialen Bohrung 22f in jedem Verbindungsvorsprung 22d können die Verbindungsvorsprünge 22d feste Körper sein.
Das in 7 dargestellte Paar der Haltebereiche 21g ist durch Biegen der gesamten seitlichen Abdeckungen 21d nach innen ausgebildet. Anstelle dessen können beispielsweise die seitlichen Abdeckungen 21d flach sein und Vorsprünge, die als Haltebereiche dienen, können an der inneren Oberfläche der seitlichen Abdeckungen 21d ausgebildet sein. Alternativ können die Haltebereiche 21g entfallen. D. h., daß die seitlichen Abdeckungen 21d einfach flache Platten sein können.
In der dritten Ausführungsform, welche in den 17 bis 32 dargestellt ist, können die Spulen 5 um die isolierenden Elemente 33, 34 in einem Zustand wie in 21 dargestellt gewickelt werden und der erlaubbare Winkel kann auf einen Winkel eingestellt werden, welcher erhalten wird, wenn die isolierenden Elementen 33, 34 wie in 23 gezeigt angeordnet sind. In diesem Fall muß die Orientierung wenigstens entweder der Kerben 33h oder der Haken 34h modifiziert werden.
In der in den 17 bis 32 dargestellten dritten Ausführungsform heben die Auswurfelemente 135 die zweiten isolierenden Elemente 34 an, um jeden Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g einzusetzen. Allerdings ist der Einsetzprozeß für jeden Verbindungsvorsprung 34g in die entsprechende Verbindungsbohrung 33g nicht auf dieses beschränkt. Anstelle dessen können die ersten isolierenden Elemente 33 oder sowohl die ersten als auch die zweiten isolierenden Elemente 33, 34 zur gleichen Zeit bewegt werden. D. h., daß wenigstens eines der ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 in axialer Richtung bewegt werden muß.
In der in den 17 bis 32 dargestellten dritten Ausführungsform bewegen die Auswurfelemente 135, von denen jedes einem der Verbindungsvorsprünge 34g entspricht und unterhalb diesem plaziert ist, die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 aufwärts. Allerdings können die ersten und zweiten isolierenden Elemente 33, 34 mit einem anderen Mechanismus als den Auswurfelementen 135 aufwärts bewegt werden. Die Auswurfelemente 135 können ebenfalls in Stellungen plaziert sein, welche bezüglich der Verbindungsvorsprünge 34g versetzt sind. Darüber hinaus können die den ersten isolierenden Elementen 33 und den zweiten isolierenden Elementen 34 entsprechenden Auswurfelemente separat vorgesehen sein.
In den dargestellten Ausführungsformen überlappen die gebogenen Vorsprünge 11f, 12f einander in axialer Richtung an den umlaufenden Enden der benachbarten Kernsegmente 13. Allerdings müssen die umlaufenden Enden der benachbarten Kernsegmente 13 einander nicht in axialer Richtung überlappen. Die benachbarten Kernsegmente 13 können rotierbar miteinander beispielsweise mittels eines Stiftes verbunden sein. Anstelle des Ausbildens jedes Kernsegmentes durch Schichten von Einzelelementen, kann jedes Kernsegment als ein einheitliches Teil durch sintern eines magnetischen Pulvers ausgebildet sein.
Die Anzahl der den Statorkern 6 ausbildenden Kernelemente muß nicht 12 betragen. Die Anzahl der isolierenden Elemente, welche den Isolator ausbilden, muß nicht 12 betragen.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher als beschreibend und nicht beschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die in diesen aufgeführten Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereiches und der Äquivalenz der angehängten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Isolator zur Befestigung an einem Kern, welcher einen ringförmigen Bereich und eine Vielzahl von Zähnen aufweist, wobei sich die Zähne von dem ringförmigen Bereich aus radial erstrecken, der Kern in umlaufender Richtung in eine Vielzahl von Kernsegmenten unterteilt ist, wobei ermöglicht wird, daß benachbarte Kernsegmente relativ zueinander rotieren und der Isolator der Isolation einer um jeden Zahn gewickelten Wicklung gegenüber dem Kern dient, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verbindungsbereichen, welche die benachbarten Kernsegmente jeweils so miteinander verbinden, daß sie relativ zueinander drehbar sind.
Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator eine Vielzahl von isolierenden Elementen beinhaltet, welche gegenüberliegende umlaufende Enden aufweisen, wobei jedes isolierende Element einem der Kernsegmente entspricht und rotierbar mit einem benachbarten anderen isolierenden Element durch einen der Verbindungsbereiche an jedem der umlaufenden Ende des isolierenden Elementes verbunden ist.
Isolator gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß isolierenden Elemente getrennt voneinander ausgebildet sind.
Isolator gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes isolierendes Element eine Verbindungsöffnung, welche an einem der umlaufenden Enden des isolierenden Elementes ausgebildet ist, und einen Verbindungsvorsprung, welcher an dem anderen der umlaufenden Enden des isolierenden Elementes ausgebildet ist, aufweist und daß jeder Verbindungsbereich durch den in der Verbindungsöffnung eines anderen benachbarten isolierenden Elementes aufgenommenen Verbindungsvorsprung eines der benachbarten isolierenden Elemente ausgebildet ist.
Isolator gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbindungsöffnung eine durch eine Durchgangsöffnung in jedem isolierenden Element ausgebildete Öffnung ist, wobei die Durchgangsöffnung eine sich in radialer Richtung erstreckende Kerbe, und jeder Verbindungsvorsprung einen Haken an dem entfernten Ende des Verbindungsvorsprungs aufweist, welcher sich in radialer Richtung erstreckt.
Isolator gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnungen und die Verbindungsvorsprünge aus Richtung einer relativen Drehachse der benachbarten isolierenden Elemente betrachtet nicht kreisförmig sind und die innere umlaufende Oberfläche teilweise die äußere umlaufende Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs berührt, wenn die Kernsegmente, an welchen die isolierenden Elemente befestigt sind, in einer ringförmigen Gestalt angeordnet sind, um den ringförmigen Bereich auszubilden.
Isolator gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren umlaufenden Oberfläche jeder Verbindungsöffnung und der äußeren umlaufenden Oberfläche des entsprechenden Verbindungsvorsprungs in einer zur relativen Drehachse orthogonalen Richtung ein Zwischenraum ausgebildet ist und sich der kleinste Bereich des Zwischenraums allmählich auf Null reduziert, wenn die Kernsegmente, an denen die isolierenden Elemente befestigt sind, aus einem Zustand, in welchem die Kernsegmente in einer geraden Linie angeordnet sind, in einen Zustand gedreht werden, in welchem die Kernsegmente in einer ringförmigen Gestalt angeordnet sind.
Isolator gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Elemente abwechselnd angeordnete erste und zweite isolierende Elemente beinhalten, wobei jedes erste isolierende Element Verbindungsöffnungen beinhaltet, welche in den umlaufenden Enden der ersten isolierenden Elemente ausgebildet sind, jedes zweite isolierende Element Verbindungsvorsprünge aufweist, welche in den umlaufenden Enden des zweiten isolierenden Elementes ausgebildet sind, und jeder Verbindungsbereich zwischen den benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elementen durch einen der Verbindungsvorsprünge des zweiten isolierenden Elementes, welcher in einer der Verbindungsöffnungen des ersten isolierenden Elementes aufgenommen ist, ausgebildet ist.
Isolator gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbindungsöffnung eine als Durchgangsöffnung in jedem ersten isolierenden Element ausgebildete Öffnung ist, die Durchgangsöffnung eine Kerbe aufweist, welche sich in radialer Richtung erstreckt, jeder Verbindungsvorsprung einen Haken an dem entfernten Ende des Verbindungsvorsprungs aufweist und der Haken sich in radialer Richtung erstreckt.
Isolator gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ermöglicht wird, daß jeder Haken des entsprechenden Verbindungsvorsprungs selektiv in die entsprechende Durchgangsöffnung eingesetzt und aus dieser entfernt wird, wenn jedes benachbarte Paar der ersten und zweiten isolierenen Elemente in einem vorbestimmten erlaubbaren Winkel relativ zueinander plaziert sind, und daß jeder Haken verhindert, daß der entsprechende Verbindungsvorsprung selektiv in die entsprechende Durchgangsöffnung eingesetzt und aus dieser entfernt wird, wenn die benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elemente in einem anderen Winkel als dem erlaubbaren Winkel angeordnet sind.
Isolator gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator ein ganzheitlich geformtes Teil ist, wobei die benachbarten isolierenden Elemente ganzheitlich miteinander über einen der Verbindungsbereiche verbunden und die Verbindungsbereiche flexibel sind.
Stator für eine elektrische Drehmaschine, welcher einen Isolator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, den Kern und die Wicklungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kernsegment durch abwechselndes Schichten erster und zweiter Einzelelemente ausgebildet ist, wobei das Kernsegment einen gebogenen Bereich und einen von dem gebogenen Bereich in einer zu diesem im wesentlichen senkrechten Richtung vorstehenden Zahn aufweist, jeder gebogene Bereich gegenüberliegende umlaufende Enden beinhaltet und der gebogene Bereich den ringförmigen Bereich ausbildet und die Zähne radial angeordnet sind, wenn die Kernsegmente in einer ringförmigen Form angeordnet sind, jedes der ersten und zweiten Einzelelemente ein einem der umlaufenden Enden des gebogenen Bereiches entsprechendes erstes Ende und ein dem anderen der umlaufenden Enden des gebogenen Bereiches entsprechendes zweites Ende aufweist, wobei das erste Einzelelement einen gebogenen Vorsprung an dem ersten Ende des ersten Einzelelementes und eine gebogene Ausnehmung an dem zweiten Ende des ersten Einzelelementes aufweist, das zweite Einzelelement eine gebogene Ausnehmung an dem ersten Ende des zweiten Einzelelementes und einen gebogenen Vorsprung an dem zweiten Ende des zweiten Einzelelementes aufweist, und der bogenförmige Vorsprung eine bogenförmige Vorsprungsgestalt und die bogenförmigen Ausnehmungen eine bogenförmige Ausnehmungsgestalt ausbilden, wenn jedes Einzelelement aus der axialen Richtung heraus betrachtet wird, die bogenförmigen Vorsprünge einander an den benachbarten umlaufenden Enden der gebogenen Bereiche überlappen, wenn die Vielzahl der Kernsegmente in einer ringförmigen Gestalt angeordnet und die Verbindungsbereiche des Isolators an den umlaufenden Enden der gebogenen Bereiche entsprechenden Stellen plaziert sind.
Verfahren zur Herstellung des Isolators nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch: Formen der ersten und zweiten isolierenden Elemente durch Verwenden einer Form, so daß die ersten und zweiten isolierenden Elemente axial voneinander versetzt sind und der vorbestimmte erlaubbare Winkel durch jedes benachbarte Paar der ersten und zweiten isolierenden Elemente definiert ist, und Verbinden der benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elemente durch axiales Bewegen wenigstens entweder des ersten oder des zweiten isolierenden Elementes relativ zum anderen der ersten und zweiten isolierenden Elemente, während die ersten und zweiten isolierenden Elemente in dem erlaubbaren Winkel plaziert werden, wodurch jeder Verbindungsvorsprung in die entsprechende Durchgangsöffnung eingesetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der ersten und zweiten isolierenden Elemente durch axiales Bewegen entweder der ersten oder zweiten isolierenden Elemente in der Form durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die ersten oder zweiten isolierenden Elemente axial bewegt werden, während sie entlang einer in der Form ausgebildeten Berührungsfläche gleiten.
Verfahren zur Herstellung eines Isolators, welcher an einem Kern befestigt ist, wobei der Kern in umlaufender Richtung in eine Vielzahl von Kernsegmenten unterteilt ist und der Isolator eine um jedes der Kernsegmente gewickelte Wicklung gegenüber dem Kern isoliert, gekennzeichnet durch: Formen einer Vielzahl erster und zweiter isolierender Elemente mit umlaufenden Enden, welche abwechselnd angeordnet werden, um den Isolator auszubilden, wobei jedes isolierende Element einem der Kernsegmente entspricht, an jedem umlaufenden Ende jedes ersten isolierenden Elementes eine Verbindungsöffnung ausgebildet wird, an jedem umlaufenden Ende jedes zweiten isolierenden Elementes ein Verbindungsvorsprung ausgebildet wird und die ersten und zweiten isolierenden Elemente so geformt werden, daß jede Verbindungsöffnung des ersten isolierenden Elementes zu dem entsprechenden Verbindungsvorsprung der benachbarten zweiten isolierenden Elemente axial versetzt ist, und Verbinden der benachbarten ersten und zweiten isolierenden Elemente durch axiales Bewegen wenigstens entweder der ersten oder zweiten isoliernden Elemente relativ zu dem anderen der ersten und zweiten isolierenden Elemente, wodurch jeder Verbindungsvorsprung in die entsprechende Verbindungsöffnung eingesetzt wird.