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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 15/378,743 , eingereicht am 14. Dezember 2016, deren Offenbarung durch Bezugnahme integriert ist, als wäre sie hierin vollständig beschrieben.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Elektromotoren, insbesondere auf ein System und ein Verfahren zur Verbesserung der Kühlleistungsmerkmale eines Stators eines Elektromotors durch das Füllen von Hohlräumen, die durch Spulenwicklungen zwischen benachbarten Statorzähnen erzeugt werden, mit einem Material, das die Statorwicklungen vollständig oder im Wesentlichen vergießt und somit beim Ableiten von Wärme von den Spulenwicklungen zum Stator hilft.
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HINTERGRUND
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Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen und stellen möglicherweise nicht den Stand der Technik dar.
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Bei heutigen Elektromotoren werden die Zähne eines Stators typischerweise aus einem elektrisch leitfähigen Draht mit einem Isoliermaterial darauf gewickelt. Der elektrisch leitfähige Draht wird typischerweise mehrmals um jeden Zahn des Stators gewickelt. Manchmal wird Draht mit einer runden Querschnittsausgestaltung genutzt, und manchmal wird Draht in Form einer Schleife genutzt. In jedem Fall lässt der Wicklungsvorgang typischerweise eine Vielzahl von Hohlräumen zwischen benachbarten Teilen des leitfähigen Drahtes. Die Hohlräume sind im Hinblick darauf unerwünscht, dass sie die thermische Wärmeableitung von den leitfähigen Wicklungen zum Statormaterial verhindern. Dies kann zu einem inakzeptablen Wärmeaufbau im Stator führen.
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KURZDARSTELLUNG
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In einem Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmeleitung in einem Stator. Der Stator kann elektrisch leitfähige Wicklungen aufweisen, gewickelt in einer Vielzahl von Lücken, die zwischen benachbarten Paaren einer Vielzahl von Zähnen des Stators ausgebildet sind. Bei der Wicklung der elektrisch leitfähigen Wicklungen um die Zähne bildet sich innerhalb jeder der Lücken eine Vielzahl von Zwischenräumen. Das Verfahren kann das Anordnen eines Stopfens innerhalb jeder der Lücken beinhalten, um Öffnungen zwischen benachbarten Paaren von Zähnen zu verschließen. Eine wärmeleitfähige Füllmasse kann in jeden Spalt unter ausreichendem Druck eingespritzt werden, um die Zwischenräume innerhalb jeder Lücke zumindest im Wesentlichen zu füllen. Der wärmeleitfähigen Füllmasse kann dann zu verhärten gestattet werden.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmeleitung in einem Stator. Der Stator kann elektrisch leitfähige Wicklungen aufweisen, gewickelt in einer Vielzahl von Lücken, die zwischen benachbarten Paaren einer Vielzahl von Zähnen des Stators ausgebildet sind. Bei der Wicklung der elektrisch leitfähigen Wicklungen um die Statorzähne kann sich eine Vielzahl von Zwischenräumen innerhalb jeder der Lücken bilden. Das Verfahren kann das Anordnen eines wärmeleitfähigen Stopfens innerhalb jeder der Lücken beinhalten, um Öffnungen zwischen benachbarten Paaren von Statorzähnen zu verschließen. Das Verfahren kann ferner das Einspritzen einer fließfähigen, wärmeleitfähigen Füllmasse in jeden Spalt beinhalten, von gegenüberliegenden axialen Enden des Stators und unter ausreichendem Druck, um die Zwischenräume innerhalb der Lücke zumindest im Wesentlichen zu füllen.
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In noch einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Stator, der einen umlaufenden Gehäuseteil und eine Vielzahl von Zähnen umfasst, die von dem umlaufenden Gehäuseteil radial nach innen vorstehen. Benachbarte Paare von Zähnen bilden Lücken dazwischen. Der Stator kann ferner eine Vielzahl von wärmeleitfähigen Stopfen beinhalten, wobei jeder der wärmeleitfähigen Stopfen in einer zugehörigen der Lücken zwischen jedem besagten benachbarten Paar von Zähnen gelegen ist. Die wärmeleitfähigen Stopfen können in einer Weise gelegen sein, die eine im Allgemeinen glatte, vorsprungsfreie Umfangsinnenfläche für den Stator erzeugt. Der Stator kann auch eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Wicklungen beinhalten, die um die Zähne gewickelt sind, und in denen jede Lücke eine Vielzahl von Zwischenräumen aufweist, die darin, angrenzend an solche durch die Zähne gebildeten elektrisch leitfähigen Wicklungen und Wandteile, ausgebildet sind. Der Stator kann auch eine wärmeleitfähige Füllmasse beinhalten, welche die Zwischenräume innerhalb jeder der Lücken füllt, um eine Wärmeleitung von den elektrisch leitfähigen Wicklungen zu den Statorzähnen zu verbessern.
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Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der Beschreibung, die hierin bereitgestellt ist, hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich Zwecken der Veranschaulichung dienen und den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Zwecken der Veranschaulichung und sollen den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung auf keine Weise einschränken.
- 1 ist eine Draufsicht auf einen Stator nach dem Stand der Technik, der die durch umlaufende Abstände voneinander getrennten Zähne des Stators veranschaulicht;
- 2 ist eine vereinfachte Querschnitts-Endansicht von Teilbereichen von zwei benachbarten Zähnen des Stators aus 1, aber mit Schleifenwicklungen, die in der Lücke gewickelt sind, welche die beiden Zähne trennt; veranschaulicht werden eine Kappe, die teilweise in die Lücke gepasst ist, um die Lücke abzudichten, und ein Kreis, der anzeigt, wo eine fließfähige Spaltfüllmasse in das Volumen, das die Lücke umgrenzt, eingespritzt werden kann, um die Zwischenräume und Hohlräume zwischen den Wicklungen, und zwischen den Wicklungen und der Innenwandfläche, die durch die beiden benachbarten Zähne umgrenzt ist, zu füllen;
- 3 ist eine vereinfachte Seitenansicht, die zeigt, wie die fließfähige Spaltfüllmasse von gegenüberliegenden axialen Enden des Stators unter Nutzung geeigneter Spritzwerkzeuge in jeden Spalt gleichzeitig eingespritzt werden kann;
- 4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Paares von Statorzähnen, der veranschaulicht, wie die Zwischenräume mit der wärmeleitfähigen Füllmasse gefüllt wurden, nach Abschluss des Spritzverfahrens;
- 5 zeigt eine Querschnitts-Endansicht des Stators aus 1, nachdem alle Lücken zwischen benachbarten Paaren von Zähnen mit der wärmeleitfähigen Füllmasse gefüllt wurden;
- Die 6 sind eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Stators gemäß der vorliegenden Offenbarung, in welcher Strömungswege in einem zentralen zylindrischen Gehäuseteil des Stators ausgebildet sind, und wo sich die Strömungswege durch jeden der Statorzähne erstrecken, um es zu ermöglichen, eine fließfähige Spaltfüllmasse durch eine Vielzahl von Anschlüssen einzuspritzen, die sich auf einer Außenfläche des zylindrischen Gehäuseteils an einem Mittelpunkt des Stators öffnen;
- 7 ist ein vergrößerter Abschnitt des Stators aus 6;
- 8 ist eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stators gemäß der vorliegenden Offenbarung, in der ein Paar einander zugewandte Verteilerplatten genutzt wird, um einen Verteilerkanal zu bilden, um zu ermöglichen, dass eine fließfähige Spaltfüllmasse durch in einer Außenfläche gebildete Anschlüsse eines zylindrischen Gehäuseteils und in die Lücken angrenzend an jeden der Statorzähne eingespritzt wird;
- 9 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Stators, der den Verteilerkanal aus 8 enthält; und
- 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Verteilerkanals gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in welcher ein umlaufender Ring integral mit dem Verteilerkanal ausgebildet ist, und welche überdimensionierte Statorspalte nutzt, was zusätzlichen Raum für die Füllmasse schafft, die Zwischenräume bildenden Hohlräume zu umfließen und sie noch optimaler auszufü llen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anmeldung oder die Anwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Stator 10 nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Stator 10 beinhaltet einen zylindrischen Körperabschnitt 12, von dem eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten Zähnen 14 vorsteht. Jeder Zahn 14 beinhaltet einen sich radial nach innen erstreckenden Wandteil 16 und einen Kopfteil 18, der sich vom Wandteil 16 leicht abweitet und, was den Querschnitt angeht, größer als die Dicke des Wandteils 16 ist. Zusammenwirkend bilden je zwei benachbarte Zähne 14 eine längliche Lücke 20 dazwischen, die entlang der vollen axialen Länge des Stators 10 verläuft. Teile einer Innenwandfläche 22 des zylindrischen Gehäuseteils 12 tragen dazu bei, jede der Lücken 20 zusammen mit den Oberflächenteilen 24 jedes Wandteils 16 zu definieren.
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ist ein System 100 zum Einspritzen einer fließfähigen, wärmeleitfähigen Spaltfüllmasse in die Lücke 20 zwischen jedem benachbarten Paar von Statorzähnen 14 dargestellt. Beispielsweise zeigt 2 eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Schleifenwicklungen 102, die in der Lücke 20 positioniert sind. Alternativ könnte eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Wicklungen mit einer kreisförmigen Querschnittsausgestaltung genutzt werden; das vorliegende System 100 und Verfahren ist daher nicht auf die Nutzung mit einer bestimmten Art von Wicklung beschränkt. Um jedoch Hohlräume und Zwischenräume zu minimieren, wird bevorzugt, dass Schleifenwicklungen genutzt werden und in den Lücken 20 für eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit ausgerichtet sind, wie in 2 dargestellt. Ungeachtet der Art der genutzten Wicklung führt das Verfahren des Umwickelns des Wicklungsmaterials um die beiden benachbarten Zähne 14 zu Hohlräumen oder Zwischenräumen 26 zwischen Teilen der Wicklungen, und zwischen den Wicklungen 102 und den Innenflächen 22 und 24, die jede Lücke 20 bilden. Die Zwischenräume 26 unterbinden die Wärmeübertragung von den Wicklungen 102 zu den Statorzähnen 14 und können daher zur Schwierigkeit beitragen, den Stator 10 während des Betriebs eines Motors, in dem der Stator genutzt wird, bei einer akzeptablen Temperatur zu halten. Längere, inakzeptabel hohe Wicklungstemperaturen können letztlich zu einer Verschlechterung des Isoliermaterials auf den Wicklungen 102 und letztlich zu einem Ausfall eines Motors führen, in dem der Stator 10 genutzt wird.
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Unter Bezugnahme auf 3 behandelt das System 100 das oben beschriebene Problem der Zwischenräume 26 durch Einspritzen einer wärmeleitfähigen, fließfähigen Füllmasse 104 in die Lücke 20 zwischen jedem benachbarten Paar von Statorzähnen 14, um die Wicklungen 102 vollständig, oder im Wesentlichen vollständig, zu vergießen. Die Füllmasse 104 füllt auch die Zwischenräume innerhalb jeder Lücke 20 und hilft, Wärme von den Wicklungen 102 zu den Statorzähnen 14 zu leiten, wo die Wärme effektiver zerstreut werden kann (d. h. entweder passiv, oder aktiv durch externe Statorkühlkomponenten).
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Die Füllmasse 104 kann ein Polymermaterial mit ausgezeichneten Wärmeleiteigenschaften sein, das in einem Tank 106 in einem ohne weiteres fließfähigen Zustand gehalten wird. Übliche für die Vergießung genutzte Materialien weisen eine Wärmeleitfähigkeit auf, die typischerweise in einer Größenordnung von zehn Mal dem Wert von normalen Polymeren liegt, und sie behalten hohe dielektrische Festigkeitseigenschaften bei. Am häufigsten handelt es sich bei diesen Materialien um zweiteilige Harze, die aushärten, nachdem sie einige Minuten gemeinsam vermischt wurden. So kann beispielsweise die Füllmasse 104 in einem flüssigen oder gelartigen Zustand derart gehalten werden, dass sie unter Nutzung eines externen Pumpmechanismus (nicht dargestellt) in Verbindung mit den Einspritzungspistolen 108 ausgepumpt werden kann. Jede der Einspritzungspistolen 108 kann einen Auslöser 110 aufweisen, der beim Pressen interne Ventile öffnet, damit die Füllmasse 104 aus dem Tank 106 durch die Düsen 112 in die Lücke 20 gepumpt werden kann. In dieser Hinsicht ist zu beachten, dass die Einspritzungspistolen 108 in diesem Beispiel an gegenüberliegenden axialen Enden des Stators 10 positioniert sind. Mit Kurzbezug auf 2 spritzen die Düsen 112 die Füllmasse 104 an einer Stelle 114 nahe dem radial nach innen weisenden Bereich der Lücke 20 ein. Um zu verhindern, dass die Füllmasse 104 aus der Lücke 20 in einen Innenbereich des Stators 10 austritt, kann ein Stopfen 116 eingeführt werden, um ein offenes Ende der Lücke 20 zu stopfen. Der Stopfen 116 kann aus jedem geeigneten wärmeleitfähigen Material hergestellt sein, beispielsweise einem Polymer, das in seinen Eigenschaften der Füllmasse 104 ähnlich oder sogar mit der Füllmasse 104 identisch ist. In jedem Fall sollte das für den Stopfen 116 ausgewählte spezifische Material hervorragende Wärmeleiteigenschaften aufweisen.
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In einer Implementierung kann der Stopfen 116 aus einem Polymer hergestellt sein, das einen geringen Grad an Elastizität oder Verformbarkeit aufweist, und kann Abmessungen aufweisen, die es ermöglichen, dass es in die Lücke 20 zwischen den beiden benachbarten Kopfabschnitten 18 von zwei benachbarten Zähnen 14 in einer Friktionspassung pressgepasst werden können. Dies würde es ermöglichen, dass der Stopfen 116 ohne Klebstoff oder ähnliche Befestigungsmittel an Ort und Stelle gesichert werden kann. Alternativ könnte jeder Kopfteil 18 jedes Zahnes 14 kleine gekerbte Abschnitte 18a beinhalten, wie in 2 dargestellt, und der Stopfen 116 könnte mit vorstehenden Abschnitten ausgebildet sein, die in die Kerben 18a eingreifen, um den Stopfen an Ort und Stelle fest zu sichern. In jedem Fall bilden die Kopfteile 118 und die Stopfen 116, sobald alle Stopfen 116 installiert sind, um alle Lücken 20 zu füllen, zusammenwirkend eine glatte, im Allgemeinen durchgehende Umfangsfläche, die, wie in 2 angegeben, frei von Vorsprüngen ist, die andernfalls die Passung (oder die Drehung) eines Rotors innerhalb des Stators 10 beeinträchtigen könnten.
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Alternativ kann der Stopfen 116 aus einem wärmeleitfähigen Material ausgebildet sein, das nicht elastisch oder verformbar ist. In diesem Fall kann der Stopfen 116 verschiebbar von einem axialen oder dem anderen Ende des Stators 10 eingeführt werden, um den Zwischenraum 20 zu verschließen. In dieser Hinsicht kann es auch hilfreich sein, die Kopfteile 18 mit Kerben 18a zu versehen und den Stopfen 116 mit einer Querschnittsausgestaltung zu bilden, die es ermöglicht, dass er an Ort und Stelle gehalten wird, wenn er vollständig auf das Paar benachbarter Zähne 14 des Stators 10 geschoben wird.
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Die Füllmasse 104 kann gleichzeitig von den Einspritzungspistolen 108 eingespritzt werden, um den Zwischenraum 20 zu füllen. Alternativ kann die Füllmasse 104 zuerst an einem axialen Ende des Stators 110 und dann am gegenüberliegenden axialen Ende eingespritzt werden, oder die Füllmasse kann sogar abwechselnd von einer der Einspritzungspistolen 108 und dann der anderen eingespritzt werden. Es wird erwartet, dass das gleichzeitige Einspritzen der Füllmasse 104 von den axialen Enden des Stators 110 besonders bevorzugt werden wird.
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Eine geeignete Menge an Druck wird bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass die Füllmasse 104 durch die Einspritzungspistolen 108 in die verschiedenen Zwischenräume 26 innerhalb der Lücke 20 gepresst wird, um alle Zwischenräume vollständig oder im Wesentlichen vollständig zu füllen und die Wicklungen 102 vollständig oder zumindest im Wesentlichen vollständig (z. B. 90% oder besser) zu vergießen. 4 veranschaulicht einen Teil des Stators 10 mit der Lücke 20, die mit der Füllmasse 104 gefüllt wurde. Die Füllmasse 104 hilft wesentlich, Wärme von den Wicklungen 102 zu den Statorzähnen 14 abzuleiten und daher zu helfen, die Wicklungen 102 während des Betriebs des Motors, in dem der Stator 10 genutzt wird, bei einer akzeptablen Temperatur zu halten.
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Bei der Implementierung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Stator 10 in jeder geeigneten Halterung platziert werden. Der Stopfen 116 kann dann in eine der Lücken 20 eingeführt werden. Alternativ könnten separate solche Stopfen 116 in jede der Lücken 20 eingeführt werden, sodass alle Lücken 20 verschlossen sind, bevor begonnen wird, die Füllmasse 104 einzuspritzen. Falls alle Lücken 20 mit separaten solchen Stopfen 116 verschlossen sind, dann können die Einspritzungspistolen in Position (d. h. entweder robotisch oder manuell) gebracht werden, um die Füllmasse in eine erste der Lücken 20 einzuspritzen. Die Füllmasse 104 kann im Tank 106 in einem erwärmten Zustand gehalten werden, der die Füllmasse fließfähig macht, wie beispielsweise in einem flüssigen oder gelartigen Zustand, sodass sie ohne weiteres aus dem Tank 106 zu den Einspritzungspistolen 108 gepumpt werden kann. Die Einspritzungspistolen 108 können genutzt werden, um die fließfähige Füllmasse 104 in die Lücken 20 einzeln, gleichzeitig, von gegenüberliegenden axialen Enden des Stators 10 einzuspritzen, was die Zwischenräume innerhalb jeder Lücke 20 zumindest im Wesentlichen füllt und die Wicklungen 102 vollständig, oder zumindest im Wesentlichen vollständig, vergießt. Wenn das Füllen einer der Lücken 20 abgeschlossen ist, können die Einspritzungspistolen 108 neu positioniert werden, oder kann alternativ der Stator 10 um ein vorgegebenes Maß derart gedreht werden, dass die Düsen 112 in der nächsten, benachbarten Lücke 20 positioniert sind und der oben beschriebene Vorgang wiederholt wird. In diesem Zusammenhang ist auch zu beachten, dass ein geeigneter Mechanismus zum taktweise Betreiben der Einspritzungspistolen 108 hilfreich sein kann, damit die Düsen 112 nach Beendigung jedes Einspritzvorgangs zurückgezogen, d. h. von den Enden des Stators 10 axial eine kleine Distanz weg bewegt, und dann axial in einander Richtung in die Stellen 114 am Stator 10 bewegt werden können, bevor sie einen neuen Einspritzzyklus beginnen.
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Dieses vorstehend beschriebene Verfahren zum Füllen jeder Lücke 20 wird solange wiederholt, bis alle Lücken mit der Füllmasse 104 gefüllt sind. Alternativ könnte eine ausreichende Anzahl von Einspritzungspistolen 108 vorgesehen sein, sodass alle Lücken 20 gleichzeitig von beiden axialen Enden des Stators 10 gefüllt werden. Während dies eine signifikante zusätzliche Anzahl von Einspritzungspistolen 108 erfordern würde, tatsächlich zwei Einspritzungspistolen pro Lücke 20 des Stators 10, würde diese Ausgestaltung die Zeit wesentlich verringern, die erforderlich ist, um alle Lücken 20 während eines Herstellungsvorgangs zu füllen.
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5 veranschaulicht einen Stator 10', der gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren gebildet wurde. Die Füllmasse 104 füllt alle Zwischenräume innerhalb jeder der Zwischenräume 20 aus.
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6 und 7 veranschaulichen einen Abschnitt einer einzelnen ringförmigen Verteilerplatte 200, die genutzt werden kann, um einen Stator zu konstruieren. Die Verteilerplatte 200 kann an jedem Punkt zwischen den letzten axial platzierten Verteilerplatten an den gegenüberliegenden Enden des Stators angeordnet werden, wird aber in einer Ausführungsform an einem ungefähren axialen Mittelpunkt des Stators angeordnet, wenn die einzelnen Platten des Stators zusammengebaut werden, um den fertigen Stator zu bilden. Von daher gibt es mindestens eine zusätzliche Platte auf jeder Seite der Verteilerplatte 200, aber typischerweise kann es eine größere Vielzahl von Platten auf jeder Seite der Verteilerplatte 200 geben, die ausreichen, einen Stator mit der gewünschten axialen Länge zu bilden.
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Unter Bezugnahme auf 7 beinhaltet die Verteilerplatte 200 Anschlüsse 202, die ausgebildet sind, um sich auf eine Außenfläche eines zylindrischen Körperabschnitts 204 der Verteilerplatte zu öffnen. Die Anschlüsse 202 stehen in Verbindung mit Strömungskanälen 206, die zu den ausgehöhlten Abschnitten 208 jedes Zahnes 210 der Verteilerplatte 200 führen. Jeder Zahn 210 weist Kerben 212 auf, die an einer Stelle oder, noch bevorzugter, einer Vielzahl von Stellen entlang seiner radialen Länge ausgebildet sind. Die Anschlüsse 202, die Strömungskanäle 206, die ausgehöhlten Abschnitte 208 und die Kerben 212 ermöglichen es eine fließfähige Spalt-Füllmasse, zum Beispiel ein fließfähiges, wärmeleitfähiges Polymer in die Anschlüsse 202 einzuspritzen und in die Kerben 212 hinein und hindurch in die Lücken 214 auf gegenüberliegenden Seiten jedes Zahnes 210 zu pressen. Die fließfähige Füllmasse kann durch die gesamte axiale Länge der Lücken 214 gepresst werden, nachdem alle Statorplatten gemeinsam mit den Statorwicklungen an Ort und Stelle zusammengebaut wurden. Es versteht sich, dass mit der Verteilerplatte 200 auch Stopfen, wie 116, zum Verschließen aller Lücken 214 genutzt werden können.
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Die 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform einer ringförmigen Verteilerplatte 300, die aus zwei spiegelbildlichen Teilen 300a und 300b gebildet ist. Die spiegelbildlichen Teile 300a und 300b beinhalten jeweils die Strömungskanalteile 302a und 302b, die, wenn die beiden Abschnitte 300a und 300b gemeinsam montiert sind, in einem zylindrischen Körperabschnitt 304 die Strömungskanäle 302 bilden. Jeder Zahn 306 der Verteilerplatte 300 ist ausgehöhlt, um einen inneren, hohlen Bereich zu bilden, der mit einem der Strömungskanäle 302 in Verbindung steht. Jeder Zahn 306 beinhaltet ferner mindestens eine Öffnung 308 und vorzugsweise eine Vielzahl von radial durch Abstände voneinander getrennte Öffnungen 308, die auf gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind, wobei die Öffnungen 308 mit dem ausgehöhlten Teil jedes Zahnes in Verbindung stehen. Von daher wird ein kompletter Strömungsweg aus Strömungskanälen 302 durch jeden Zahn 306 hinaus und in die Lücken 310 gebildet, die jedes benachbarte Paar von Zähnen 306 trennen.
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9 veranschaulicht die Verteilerplatte 300, die mit den Statorabschnitten 312 und 314 genutzt wird, um einen kompletten Stator 300' zu bilden. Die Verteilerplatte 300 ist in diesem Beispiel an einem ungefähren axialen Mittelpunkt des Stators 300' angeordnet, aber sie kann an jeder axialen Stelle angeordnet werden, so lange wie ihre axial gegenüberliegenden Oberflächen durch eine separate Statorplatte oder einen separaten Statorabschnitt abgedeckt sind. Eine fließfähige Füllmasse, beispielsweise ein wärmeleitfähiges Polymer, kann dann in die Strömungskanäle 302 und in einen Innenbereich jedes Zahnes 306 eingespritzt werden. Die fließfähige Füllmasse fließt durch die Öffnungen 308 und wird in die Lücken 310 und um die Wicklungen 102 (nicht in 9 dargestellt) entlang der vollen axialen Länge des Stators 300' gepresst. Die Statorabschnitte 312, 300 und 314 können über jedes geeignete Mittel, beispielsweise einen geeigneten Klebstoff, aneinander gesichert werden. Nochmals, es können Stopfen, wie Stopfen 116, genutzt werden, um die Lücken 310 zu verschließen.
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10 veranschaulicht eine ringförmige Verteilerplatte 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Verteilerplatte 400 kann zwischen mindestens einem Paar von Statorabschnitten, beispielsweise den Statorabschnitten 312 und 314 aus 9, zusammengebaut werden. Die Verteilerplatte 400 beinhaltet einen äußeren peripheren Gehäuseteil 402, eine Vielzahl von radial nach innen verlaufenden Zähnen 404 und einen inneren umlaufenden, ringartigen Teil 406 mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Anschlüssen 408. Die Anschlüsse 408 sind umlaufend an den Lücken 410 ausgerichtet, die zwischen benachbarten Paaren von Zähnen 404 gebildet werden. Die Anschlüsse 408 ermöglichen es, dass die Füllmasse 104 aus dem Innendurchmesser des Verteilerkanals 400 statt von seinem Außendurchmesser eingespritzt wird, was bei bestimmten Herstellungsvorgängen vorzuziehen sein kann. Die Verteilerplatte 400 sieht auch die Lücken 410 vor, in leicht überdimensionierter Form, um den Strom der wärmeleitfähigen Füllmasse 104 in die durch jede der Lücken gebildeten Volumina und hindurch zu fördern, was dazu beitragen kann, die Zwischenräume innerhalb der Lücken noch vollständiger zu füllen und die Wicklungen 102 noch vollständiger zu vergießen (nicht in 10 dargestellt). Der periphere Gehäuseteil 402, die Zähne 404 und der ringartige Teil 406 können integral als eine einteilige Komponente ausgebildet sein oder können alternativ in einer anderen Ausführungsform als zwei oder mehrere unabhängige Komponenten ausgebildet und durch jede geeignete Befestigungstechnik (z. B. mechanische Befestigungselemente, Schweißen, Klebstoffe usw.) aneinander gesichert werden. Der Verteilerkanal 400 kann aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff oder alternativ aus jedem anderen Material mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit und einer für die Nutzung als integraler Teil einer Motorstator-Baugruppe geeigneten Festigkeit konstruiert sein. Bei der Verteilerplatte 400 versteht es sich, dass separate Stopfen, wie beispielsweise Stopfen 116, auf gegenüberliegenden Seiten der Verteilerplatte 400 genutzt werden müssen, um die Lücken in den Platten zu füllen, die genutzt werden, um den Rest des Verteilerkanals zu bilden.
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Ein konkreter Vorteil der Verteilerplatte 400 besteht darin, dass die Anschlüsse 408, die sich auf dem Innendurchmesser der Verteilerplatte 400 befinden, mit einer Füllmasse 104 aus einem einzigen Tank befüllt werden können. So kann beispielsweise der Tank ein zylindrisches Reservoir oder eine „Zuführung“ bilden, das zu der Durchmesserinnenwand der Verteilerplatte 400 abdichtet, d. h. zu einer Innenfläche 412 des ringartigen Abschnitts 406, und die geringfügig mit den Bereichen um einen oder mehrere der Anschlüsse 408 überlappt. Das Einspritzen der Füllmasse 104 kann in einer Lücke 410 einzeln durchgeführt werden, wobei der Stator (oder Tank) nach Bedarf gedreht wird, um die nächste zu füllende Lücke zu präsentieren. Alternativ kann der Tank so konstruiert sein, dass die Füllmasse 104 gleichzeitig in zwei oder mehr Lücken 410 eingespritzt werden kann, und dann kann der Tank (oder alternativ der Stator) abwechselnd taktweise betrieben werden, um zwei oder mehr unterschiedliche solche Lücken zu füllen. Optional könnte der Tank so konstruiert sein, dass alle Lücken 410 gleichzeitig in einem Herstellungsvorgang mit der Füllmasse 104 gefüllt werden.
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Die verschiedenen Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung ermöglichen somit, dass die Zwischenräume innerhalb jeder der Lücken zwischen Paaren benachbarter Statorzähne mit einer wärmeleitfähigen Füllmasse 104 gefüllt werden, was wesentlich dazu beiträgt, die thermische Wärmeableitung von den Wicklungen auf den Statorzähnen zu verbessern. Die hierin offenbarten Verfahren können in der Mitte des Stators eine Füllung der Zwischenräume von 100 % und mehr als 90 % Füllung an den äußersten axialen Enden des Stators erreichen. Die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung tragen zu den Gesamtkosten der Konstruktion des Stators 10 nicht merklich bei, noch benötigen sie signifikante Änderungen an der Herstellungsweise eines Stators.
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Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet Modifikationen oder Variationen erkennen, die vorgenommen werden können, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Beispiele veranschaulichen die verschiedenen Ausführungsformen und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Daher sollten die Beschreibung und die Ansprüche nur mit einer solchen Einschränkung, wie es im Hinblick auf den einschlägigen Stand der Technik erforderlich ist, großzügig interpretiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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