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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen umspritzten Kern für eine elektrische
Maschine mit einem Harzüberzug,
der mittels Spritzguss auf einer äußeren Oberfläche des
Kerns ausgebildet ist.
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8 zeigt
einen herkömmlichen
umspritzten Kern. Der umspritzte Kern 10 weist einen Statorkern 1 und
einen Harzüberzug 4 auf,
der eine äußere Oberfläche des
Statorkerns überdeckt.
Der Statorkern 1 wird durch das Ausstanzen einer festgelegten Form
aus einem Stahlblech und das Aufeinanderschichten einer Anzahl dieser
Stahlbleche gebildet. Der Statorkern 1 weist einen Jochring 2 und
eine Vielzahl von Zähnen 3 auf,
die sich radial von einem äußeren Umfang
des Jochs erstrecken. Beim Ausformen des Harzüberzugs 4 wird der
Statorkern 1 in einer Spritzgussform (nicht dargestellt)
platziert. Ein flüssiges
isolierendes Harz wird in die Spritzgussform durch eine Spritzgussmaschine
eingespritzt, so dass sich der Harzüberzug 4 mittels Spritzgussverfahren ausbildet.
Der Harzüberzug 4 weist
für gewöhnlich über seine
Gesamtheit eine im Wesentlichen gleiche Dicke auf.
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Damit
das flüssige
Harz einen Hohlraum der Spritzgussform mit gleichem Fließvermögen auffüllt, so
dass ein distales Ende eines jeden Zahns 3 in dieses eintaucht,
sind in der Spritzgussform eine Anzahl von Einlauföffnungen 5,
durch die das flüssige
Harz in den Form-Hohlraum eingespritzt wird, so ausgebildet, dass
die Abstände
zwischen den Einlauföffnungen 5 und
den entsprechenden korrespondierenden Zähnen 3 untereinander
identisch sind. Dennoch weist der Harzüberzug 4 eine relativ
kleinere und im Wesentlichen gleichbleibende Dicke auf. Überdies wird mit
zunehmender Entfernung, die das flüssige Harz bis zum Erreichen
des distalen Endes des Zahns 3 fließt, der Fließwiderstand
erhöht
und in Folge dessen die Fließeigenschaft
des flüssigen
Harzes reduziert.
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Um
dieses Problem zu umgehen, ist ein maximaler Einspritzdruck beim
Injizieren des Harzes nötig,
um die Spritzgussform derart aufzufüllen, dass das Ende eines jeden
Zahns in diesem eintaucht, wie in 9 dargestellt.
Genauer gesagt, zeigt 9 die Veränderung im Einspritzdruck über die
Zeit beim Einspritzvorgang des flüssigen Harzes. In einem ersten
Halbschritt Q1 wird das flüssige
Harz primär
zum Füllen
der Hohlkörperform
eingespritzt, so dass das Joch 2 in diesem eintaucht, wobei
das flüssige
Harz in einem zweiten Halbschritt Q2 hauptsächlich zum Füllen der
Hohlkörperform
eingespritzt wird, so dass die Enden der Zähne 3 darin eintauchen.
Wie aus 9 ersichtlich, ist der Fließwiderstand
im Arbeitsgang Q2 gering, da das Joch 2 näher an den
Einfüllöffnungen 5 liegt.
Folglich wird das flüssige
Harz im Arbeitsgang Q1 mit einem geringen Einspritzdruck eingespritzt.
Andererseits ist der Fließwiderstand
im Arbeitsschritt 2 größer, da
die Enden der Zähne 3 weiter
von den Einlauföffnungen 5 entfernt
liegen. Folglich wird das flüssige
Harz im Arbeitsschritt Q2 unter maximalem Einspritzdruck eingespritzt.
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Die
Einlauföffnungen 5 sind
so angeordnet, dass die Abstände
zwischen den Einlauföffnungen und
den entsprechenden korrespondierenden Zähnen 3 untereinander
gleich sind, wie dies oben beschrieben ist. Folglich wird das flüssige Harz
so eingespritzt, dass die Enden der entsprechenden Zähne 3 gleichzeitig
in dieses eintauchen. Infolgedessen verteilt sich der Druck auf
die Zähne 3,
auch wenn das flüssige
Harz unter maximalem Einspritzdruck X eingespritzt wird. Dies reduziert
den wirklich vorhandenen Einspritzdruck für jeden Zahn 3, wobei
die Möglichkeit
besteht, dass das flüssige
Harz nicht jeden der distalen Enden eines jeden Zahns 3 erreicht.
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Andererseits
kann gemäß dem Stand
der Technik eine große
Spritzgussmaschine mit einem hohen maximalen Einspritzdruck verwendet
werden. Solch eine große
Spritzgussmaschine ist allerdings teuer und erhöht die Herstellungskosten des
Motors. Zudem deformiert das Anheben des maximalen Einspritzdrucks
den Statorkern 1 während
des Spritzgießens
und/oder führt
zu einer großen
Anzahl von Rippen, die aus einer Kontaktfläche der Spritzgussform hervorstehen.
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Die
Patentanmeldungen
EP 0880215 ,
JP 01278242 und
JP 101 26981 sind Beispiele
aus dem Stand der Technik auf diesem Gebiet.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen umspritzten
Kern zur Verfügung
zu stellen, der auf einer äußeren Fläche desselben
mittels Abformen ausgebildet ist und bei dem, als Resultat einer
Verbesserung in der Abstimmung der Fließeigenschaften, das flüssige Harz
zuverlässig
zum Füllen
der Hohlkörperform
eingespritzt werden kann, so dass das distale Ende eines jeden Zahns
in dieses eingetaucht wird.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen
umspritzten Kern für
eine elektrische Maschine zur Verfügung, mit einem Harzüberzug,
gebildet durch das Anordnen eines Statorkerns in einem Hohlraum
einer Spritzgussform und das Injizieren eines flüssigen isolierenden Harzes
in den Hohlraum der Spritzgussform, so dass der Harzüberzug mittels
Spritzguss auf einer äußeren Oberfläche des
Statorkerns ausgeformt wird, wobei der Statorkern von einem im Wesentlichen
ringförmigen Joch
und einer Vielzahl von Zähnen
gebildet wird, die sich radial von dem Joch erstrecken, und der
Harzüberzug
eine Vielzahl von distalen Harzüberzugendbereichen
aufweist, die distale Endflächen
der Zähne überdecken,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne abwechselnd angeordnete
erste und zweite Zähne
aufweisen, wobei jeder erste Zahn eine größere radiale Abmessung aufweist
als jeder zweite Zahn und wobei der distale Harzüberzugendbereich eines jeden
zweiten Zahns eine größere radiale
Abmessung als der distale Harzüberzugendbereich
eines jeden ersten Zahns aufweist.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Aufbau wird die Fließeigenschaft des isolierenden
Harzes im distalen Ende eines jeden Zahns mit dem distalen Harzüberzugendbereich
mit der größeren radialen Abmessung
verbessert. Folglich fließt
das isolierende, in den Hohlraum der Spritzgussform eingespritzte Harz
zuerst zu einer äußeren Fläche eines
jeden Zahns mit dem distalen Harzüberzugendbereich mit der größeren radialen
Abmessung. Danach fließt
das isolierende Harz zu einer äußeren Fläche eines
jeden Zahns mit dem distalen Harzüberzugendbereich mit der kleineren
radialen Abmessung. Auf diese Weise kann, im Unterschied zu der
herkömmlichen
Bauweise, die oben beschriebene Ausführung den Einspritzdruck erhöhen. Infolgedessen
kann das isolierende Harz zuverlässig
bis weit in die distalen Enden eines jeden Zahns eingespritzt werden.
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Darüber hinaus
ist die Strecke, die das isolierende Harz fließt, bei jedem zweiten Zahn
kürzer
als bei jedem ersten Zahn. Da darüber hinaus die Fließeigenschaft
des isolierenden Harzes am distalen Ende eines jeden Zahns gut ist,
kann das Harz sanft zu den äußeren Flächen eines
jeden zweiten Zahns eingespritzt werden. Folglich kann die Zeit,
während das
Harz eingespritzt wird, so dass der zweite Zahn darin eintaucht,
relativ zu der Zeit, während
das Harz eingespritzt wird, so dass der erste Zahn darin eintaucht,
gehemmt oder beschleunigt werden. Infolgedessen kann der Einspritzdruck,
mit dem das Harz eingespritzt wird, damit jeder Zahn darin eintaucht, erhöht werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Zähne
breite Zähne
mit entsprechenden distalen Enden und schmale Zähne mit entsprechenden distalen
Enden, wobei das distale Ende eines jeden breiten Zahns eine größere Umfangsabmessung als
das distale Ende eines jeden schmalen Zahns aufweist, wobei die
breiten und schmalen Zähne wechselweise
angeordnet sind und wobei der distale Harzüberzugendbereich eines jeden
breiten Zahns eine größere radiale
Abmessung aufweist als der distale Harzüberzugendbereich eines jeden
schmalen Zahns. Bei dieser Ausführung
wird der Fließwiderstand
des Harzes am distalen Ende eines jeden ersten Zahns geringer als
der Fließwiderstand
des Harzes am distalen Ende eines jeden zweiten Zahns. Da infolgedessen
das Harz widerstandsfrei zum Überziehen
eines jeden ersten Zahns eingespritzt werden kann, wird die Zeit,
in der das Harz eingespritzt wird, um den zweiten Zahn zu überziehen,
gehemmt oder beschleunigt, relativ zu der Zeit, zu der das Harz
eingespritzt wird, um den ersten Zahn zu überdecken. Infolgedessen kann
der Einspritzdruck, mit dem das Harz zu jedem Zahn eingespritzt
wird, erhöht
werden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist die Summe der radialen Abmessungen eines jeden Zahns und der
radialen Abmessungen eines jeden Harzüberzugendbereichs eines jeden
Zahns im Wesentlichen gleich. Wenn der umspritzte Kern der oben
beschriebenen Konstruktion mit einem Motor verbaut ist, kann ein
zwischen dem umspritzten Kern und dem Rotor definierter mechanischer
Luftspalt erreicht werden, der im Wesentlichen über den gesamten Umfang gleich
ist. Infolgedessen können
rotationsbedingte Windgeräusche
des Rotors reduziert und der Drehpunkt des Rotors einfach mit einer
Mittelachse des umspritzten Kerns in Übereinstimmung gebracht werden.
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Lediglich
beispielhaft wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
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1 einen
teilweisen Längsschnitt
des umspritzten Kerns einer ersten Ausführungsform entsprechend der
vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Teilansicht des umspritzten Kerns, betrachtet aus Richtung des Pfeils
Q in 1;
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3 einen
Längsschnitt
einer Spritzgussform, in der der Statorkern platziert ist;
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4A–4E Ansichten,
die den Prozess des Harzinjizierens in das distale Ende des Zahns
erläutern;
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5 ein
Diagramm, das die Veränderungen
des Einspritzdrucks beim Harzinjektionsvorgang zeigt;
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6 ein
Beispiel, in dem sich die geschichteten Stahlbleche des Statorkerns
während
des Umspritzens horizontal verschoben haben;
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7 ein
anderes Beispiel, in dem sich die geschichteten Stahlbleche des
Statorkerns während des
Umspritzens horizontal verschoben haben;
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8 eine
Ansicht ähnlich
zu 1, die einen herkömmlichen umspritzten Kern zeigt;
und
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9 eine
Ansicht ähnlich
zu 5, die einen herkömmlichen umspritzten Kern zeigt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
Der erfindungsgemäße umspritzte
Kern kommt als ein Statorkern eines bürstenlosen Außenrotormotors
zum Einsatz, indem ein Rotor um den Stator angeordnet wird. In 1 ist
ein Teil des umspritzten Kerns 100 dargestellt. Der umspritzte
Kern 100 umfasst einen Statorkern 11 und einen
isolierenden Harzüberzug 15,
der mittels Spritzgussverfahren so ausgebildet ist, dass er eine äußere Fläche des Statorkerns überzieht.
Der Statorkern 11 ist durch das Ausstanzen einer bestimmten
Form eines Siliziumstahlblechs und das Aufeinanderschichten einer Anzahl
dieser Siliziumstahlbleche hergestellt. Die Siliziumstahlbleche
werden zudem an dafür
geeigneten Positionen geheftet, um sie dadurch zusammen zu fassen.
Der Statorkern 11 beinhaltet einen Jochring 12 und
eine Vielzahl von Zähnen 13 und 14,
die sich radial von einem äußeren Umfang
des Jochs erstrecken. Der Statorkern 11 hat einen äußeren Durchmesser
von 100 mm oder darüber
und eine Dicke von 20 mm oder darüber. Genauer gesagt, sind bei
dieser Ausführungsform
der äußere Durchmesser
und die Dicke des Statorkerns 11 auf 230 mm bzw. 21 mm
festgelegt. Der Harzüberzug 15 ist
aus einem Material hergestellt, der als eine Hauptkomponente Polyphenylensulfid
(PPS) aufweist, ein thermoplastisches Harz, das ein Glaspulver enthält und eine
hohe Hitzewiderstandsfähigkeit
aufweist.
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Die
Zähne 13 und 14 haben
unterschiedliche Formen und sind wechselweise auf dem äußeren Umfang
des Jochs 12 angeordnet. Es gilt A1 > B1, unter Zuordnung der Bezugszeichen "A1" und "B1" zu einer radialen
Abmessung eines jeden Zahns 13 bzw. einer radialen Abmessung
eines jeden Zahns 14. Mit der Zuordnung der Bezugszeichen "C" und "D" zu
einer Umfangsabmessung eines distalen Endes eines jeden Zahns 13 bzw.
der Umfangsabmessung des distalen Endes eines jeden Zahns 14 gilt
C < D. Bei dieser
Ausführungsform
bildet jeder Zahn 13 einen ersten oder langen Zahn und
einen schmalen Zahn, während
jeder Zahn 14 einen zweiten oder kurzen Zahn und einen
breiten Zahn bildet. Zudem beinhaltet der Harzüberzug 15 einen distalen
Harzüberzugsendbereich 15a,
der eine distale Endfläche
eines jeden Zahns 13 überdeckt,
und einen distalen Harzüberzugendbereich 15b,
der eine distale Endfläche
eines jeden Zahns 14 überdeckt.
Es gilt E < F unter
Zuordnung der Bezugszeichen "E" und "F" zur Dicke (oder radialen Abmessung)
E eines jeden distalen Harzüberzugendbereichs 15a bzw.
einer Dicke (oder radialen Abmessung) F eines jeden distalen Harzüberzugendbereichs 15b.
Die Abmessungen A1, A2, E und F sind so gewählt, dass eine Summe A2 (A1
+ E) der radialen Abmessung A1 eines jeden Zahns 13 und
der Dicke E des distalen Harzüberzugendbereichs 15a im
Wesentlichen gleich der Summe B2 (B1 + F) der radialen Abmessung
B1 eines jeden Zahns 14 und der Dicke F des distalen Harzüberzugendbereichs 15b ist.
In der Ausführungsform
sind jedoch die Dicke E und F der entsprechenden distalen Harzüberzugendbereiche 15a und 15b im
Bereich zwischen 0,3 mm und 1,0 mm gewählt.
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Wie
in 2 gezeigt, beinhaltet die distale Endfläche eines
jeden Zahns 13 obere und untere offene Bereiche 16a und 16b,
auf denen jeweils kein distaler Harzüberzugendbereich 15a ausgeformt
ist, so dass ein Teil der geschichteten Stahlplatten offen liegt.
Die distalen Endflächen
eines jeden Zahns 14 weisen ebenfalls obere und untere
offene Bereiche 17a und 17b auf. Die offenen Bereiche 17a und 17b eines
jeden breiten Zahns 14 haben eine größere Fläche als die offenen Bereiche 16a bzw. 16b eines jeden
engen Zahns 13. Genauer gesagt, weist der obere offene
Bereich 16a dieselbe axiale Abmessung H2 auf wie der obere
offene Bereich 17a. Der untere offene Bereich 16b weist
dieselbe axiale Abmessung H1 auf, wie der untere offene Bereich 17b.
Zudem hat der obere offene Bereich 16a eine Umfangsabmessung
J2, die gleich einer Umfangsabmessung J1 des unteren offenen Bereichs 16b ist.
Der obere offene Bereich 17a hat eine Umfangsabmessung
K2, die gleich einer Umfangsabmessung K1 des unteren offenen Bereichs 17b ist.
Die Umfangsabmessungen J1 und J2 sind geringer als die von K1 bzw.
K2. Die distalen Harzüberzugendbereiche 15a und 15b dienen
beide dazu, die Zähne 13 und 14 zusammen
zu fassen, um das Schwingen oder Vibrieren während einer Motorrotation zu
verringern und, um die Zähne 13 und 14 vor
dem korrodieren zu schützen.
Folglich wird eine elektrische Isolationsfähigkeit des umspritzten Kerns 100 durch
die offenen Bereiche 16a, 16b, 17a und 17b der
entsprechenden Zähne 13 und 14 nicht
negativ beeinflusst.
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Eine
Spritzgussform 18, die dazu verwendet wird, den Harzüberzug 15 über die äußere Fläche des
Statorkerns 11 mittels Spritzgussverfahren auszubilden,
wird nun unter Bezug auf 3 beschrieben, die zudem den
Zahn 14 des in der Spritzgussform 18 platzierten
Statorkerns 11 im Längsschnitt als
auch die Spritzgussform zeigt. Die Spritzgussform 18 beinhaltet
eine obere Spritzgussform 18a und eine untere Spritzgussform 18b.
Die obere Spritzgussform 18a beinhaltet einen Bereich,
der mit dem Joch 12 korrespondiert. Der Bereich ist mit
einer Einlauföffnung 20 ausgebildet,
durch die das flüssige isolierende
Harz in einen Hohlraum der Spritzgussform 18 eingespritzt
wird. Bei dieser Ausführungsform
sind eine Vielzahl solcher Einlauföffnungen so im Joch 12 ausgebildet,
dass sie mit den Fußbereichen
der entsprechenden Zähne 14 korrespondieren.
Die Einlauföffnungen 20 sind
in 1 durch gedachte Linien dargestellt.
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Die
oberen und die unteren Formen 18a und 18b haben
Lager 19a bzw. 19b, die aus einer inneren Oberfläche derselben
hervorstehen. Die Lager 19a und 19b sind so ausgebildet,
dass sie gegen die distalen Endflächen eines jeden Zahns 14,
des in der Spritzgussform 18 platzierten Statorkerns 11 drücken. Folglich
bilden die Lager 19a und 19b ein erstes Lager
der Erfindung. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt
ist, sind eine Vielzahl von Lagerelementen auf inneren Oberflächen der
oberen und unteren Formen 18a und 18b vorgesehen,
um den Statorkern 11 gegen obere bzw. untere Flächen zu
drücken.
Folglich wird der Statorkern 11, wenn er in der Spritzgussform 18 platziert
ist, durch die Lager 19a und 19b und andere, nicht
dargestellte Lagerelemente gestützt,
wodurch der Statorkern in einer bestimmten Position in der Spritzgussform 18 gehalten wird.
Zudem wird ein festgelegter Spalt zwischen der inneren Oberfläche der
Spritzgussform 18 und einem Bereich des Statorkerns 11,
wobei die Druckbereiche der Lager 19a und 19b etc.
ausgeschlossen sind, gebildet.
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Die
innere Oberfläche
der oberen Form 18a umfasst eine geriffelte Fläche 22a,
die derart ausgebildet ist, dass sie mit der oberen Fläche des
Zahns 14 korrespondiert, und zwei Vertiefungen 21a und 21b,
die in beiden Enden der geriffelten Fläche 22a ausgebildet
sind. Die innere Oberfläche
der unteren Form 18b umfasst ebenfalls eine geriffelte
Fläche 22b,
die derart ausgebildet ist, dass sie mit der unteren Fläche des
Zahns 14 korrespondiert, und zwei Vertiefungen 24a und 24b,
die an beiden Enden der geriffelten Fläche 22b ausgebildet
sind. Zudem umfasst die untere Form 18b eine Vertiefung 23,
die in der inneren Oberfläche
derselben ausgebildet ist, so dass sie dem Joch 12 gegenüberliegt.
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Die
offenen Bereiche 17a und 17b werden gleichzeitig,
wenn der Harzüberzug 15 auf
der äußeren Fläche des
Statorkerns 11 gebildet wird, durch die Lager 19a bzw. 19b gebildet.
Zudem werden durch die geriffelten Flächen 22a bzw. 22b gleichzeitig
gerillte Flächen
gebildet, wenn der Harzüberzug 15 auf
der äußeren Fläche des
Statorkerns 11 ausgebildet wird. Zusätzlich werden durch die Vertiefungen 21a, 21b, 23, 24a bzw. 24b gleichzeitig
Vorsprünge ausgebildet,
wenn der Harzüberzug 15 auf
der äußeren Fläche des
Statorkerns 11 ausgeformt wird. Die gerillten Flächen bilden
einen Spulenwicklungsbereich. Zwischenspulendrähte sind zwischen den durch
die Vertiefungen 23 und 24a gebildeten Vorsprüngen angeordnet.
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In 3 wurde
lediglich der Bereich der Spritzgussform 18 beschrieben,
der mit einem jeden Zahn 14 korrespondiert. Nichts desto
trotz weist ein Bereich der Spritzgussform 18, der mit
einem jeden Zahn 13 korrespondiert, im Wesentlichen denselben Aufbau
auf. Folglich sind auf einem Bereich der inneren Oberfläche der
Spritzgussform 18, die mit dem Zahn 13 korrespondiert,
obere und untere zweite Lager so ausgebildet, dass sie an den distalen
Endflächen
der Zähne
anliegen, um letztere zu lagern, obwohl keines von diesen dargestellt
ist. Die offenen Bereiche 16a und 16b werden durch
diese Lager gebildet. In der Ausführungsform sind die Lager 19a und 19b etc.
so gebildet, dass ein Bereich des Zahns 14, der durch die
Lager 19a und 19b gepresst wird, eine größere Fläche aufweist
als ein Bereich des Zahns 13, der durch die zweiten Lager
gepresst wird. Folglich ist eine Gesamtfläche der offenen Bereiche 17a und 17b größer als
eine Gesamtfläche
der offenen Bereiche 16a und 16b. Zudem sind die
Lager 19a und 19b so ausgebildet, dass eine Summe
(H1 + H2) der axialen Abmessungen H1 und H2 der offenen Bereiche 16a und 16b gleich
oder um 20% größer als
die axiale Abmessung G erzielt wird, wie dies in 2 dargestellt
ist. Das zuvor Gesagte gilt auch für die offenen Bereiche 17a und 17b.
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Ein
Injektionsvorgang für
flüssiges
Harz und ein Einspritzdruck beim Ausformen des Harzüberzugs 15 mittels
Spritzguss wird nun unter Verweis auf die 3 bis 5 beschrieben.
Die 4A bis 4E zeigen
Abschnitte des Einspritzvorgangs zu den distalen Endflächen der
Zähne 13 und 14 des flüssigen Harzes. 5 zeigt
die Beziehung zwischen dem Einspritzvorgang des flüssigen Harzes und
dem Einspritzdruck. Wie in 3 gezeigt,
fließt das
flüssige
Harz, wenn es durch die Einlauföffnung 20 eingespritzt
wurde, entlang einer oberen Fläche des
Jochs 12 und einer unteren Fläche des Zahns 13 in
die Spritzgussform 18, wie durch die Pfeile dargestellt.
Das flüssige
Harz fließt
weiter entlang der inneren Umfläche
des Jochs 12 und der Unterseite des Zahns 14 in
Richtung des distalen Endes des Zahns 14. Dasselbe gilt
für die
Zähne 13.
Folglich überzieht das
flüssige
Harz zuerst die äußere Fläche des
Jochs 12. Zu diesem Zeitpunkt hat das flüssige Harz
die distalen Enden der Zähne 13 und 14,
wie in 4A dargestellt, noch nicht erreicht.
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Die
Einlauföffnungen 20 sind
so im Joch 12 ausgebildet, dass sie mit den Fußbereichen
der Zähne 14 entsprechend
korrespondieren. Weiter ist die radiale Abmessung B1 eines jeden
Zahns 14 schmäler
gewählt
als die radiale Abmessung A1 eines jeden Zahns 13, und
die Umfangsabmessung D des distalen Endes eines jeden Zahns 14 ist
größer gewählt als
die Umfangsabmessung C des distalen Endes eines jeden Zahns 13.
Weiter ist die Spritzgussform 18 so aufgebaut, dass die
Dicke F des distalen Harzüberzugendbereichs 15b größer ist
als die Dicke E des distalen Harzüberzugendbereichs 15a,
oder so, dass die Spalte zwischen dem distalen Ende eines jeden Zahns 13 und
der Spritzgussform 18 gleich ist. Folglich ist die Strecke,
die das flüssige
Harz von der Einlauföffnung 20 zum
distalen Ende des Zahns 14 fließt, und der Fließwiderstand
während
dieser Zeit geringer als die Strecke, die das Harz von der Einlauföffnung 20 zum
distalen Ende des Zahns 13 fließt, und geringer als der Fließwiderstand
zu dieser Zeit. Infolgedessen ist das flüssige Harz geneigt, eher zum
Zahn 14 als zum Zahn 13 zu fließen. Das bedeutet,
dass das Harz, wenn es zur äußeren Fläche des
Jochs 12 gespritzt wurde, entlang dem Zahn 14 in
die Spritzgussform 18 fließt, wobei es die oberen und
unteren Bereiche des Zahns 14, wie in 4B gezeigt,
auffüllt.
Im weiteren Einspritzvorgang füllt
das flüssige
Harz die Vertiefung so auf, dass die distale Endfläche des
Zahns 14, wie in 4C gezeigt,
komplett eingetaucht ist.
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Wenn
die distale Endfläche
des Zahns 14 komplett in das eingespritzte flüssige Harz
eingetaucht ist, wird im inneren Bereich der Spritzgussform, die
mit dem Zahn 14 korrespondiert, der Widerstand oder Druck
plötzlich
erhöht.
Infolgedessen beginnt das flüssige
Harz entlang der äußeren Oberfläche des
Zahns 13 zu fließen,
so dass die oberen und unteren distalen Endflächen des Zahns 13 in diesen, wie
in 4B gezeigt, eingetaucht werden. Während des
Füllvorgangs
taucht die distale Endfläche
des Zahns 13 vollständig
in das flüssige
Harz ein, wie dies in 4B dargestellt ist. Nach vollständigem Auffüllen härtet das
flüssige
Harz aus, und das Spritzgießen
wird dann beendet. Der umspritzte Kern wird von der Spritzgussform 18 entfernt
und danach Spulen (nicht dargestellt) auf die Spulenwicklungsbereiche
des entsprechenden Kerns so aufgewickelt, dass der Kern als ein
Stator für
den Außenrotormotor ausgebildet
wird.
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5 zeigt
die Veränderung
des Einspritzdrucks beim oben beschriebenen Einfüllvorgang. Die Symbole A bis
E zeigen die verschiedenen Stadien des Einfüllvorgangs, wie er entsprechend
in den 4A bis 4E dargestellt
ist. Es ist ein hoher Einfülldruck
nötig,
wenn das flüssige
Harz den Hohlkörper
so auffüllt,
dass die äußere Fläche des
Zahns 13 oder 14 in dieses eintauchen. Bei dieser
Ausführungsform
sind die Zeiten, in denen das flüssige
Harz die Hohlkörperform
so füllt,
dass die Zähne 13 und 14 darin
versinken, relativ zueinander weitgehend verschoben. Diese Auffüllweise
resultiert im Auftreten von zwei Einspritzdruck-Spitzen, wie in 5 gezeigt.
Genauer gesagt, ist der Einspritzdruck in einem Anfangsstadium P1,
in dem das flüssige
Harz vor allem die Hohlkörperform
so füllt,
dass das Joch 12 darin eintaucht, verhältnismäßig niedrig. Weiter ist der Einspritzdruck
in einem Stadium P2, in dem das flüssige Harz vor allem die Hohlkörperform
so füllt,
dass jeder Zahn 14 darin eintaucht, etwas geringer als
der maximale Einspritzdruck X. Der Einspritzdruck erreicht sein
Maximum X in einem Stadium P3, indem das flüssige Harz vor allem die Hohlkörperform
so füllt,
dass der Zahn 13 darin eintaucht.
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Gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
sind die Einlauföffnungen 20 so
angeordnet und unterscheiden sich die Formen der Zähne 13 und 14 so
voneinander, dass die Fließeigenschaften des
flüssigen
Harzes zwischen dem Fall, in dem das flüssige Harz die Hohlkörperform
so auffüllt,
dass die Außenfläche eines
jeden Zahns 13 darin eintaucht, und dem Fall, bei dem das
flüssige
Harz die Hohlkörperform
so auffüllt,
dass die Außenfläche eines
jeden Zahns 14 darin eintaucht, unterscheiden. Weiter hat der
distale Harzüberzugendbereich 15a,
der auf der distalen Endfläche
eines jeden Zahns 13 ausgebildet ist, eine geringere Dicke
als der distale Harzüberzugendbereich 15b,
der auf der distalen Endfläche
eines jeden Zahns 14 ausgebildet ist. Infolgedessen können die
Zeiten, in denen das flüssige
Harz die Hohlkörperform
so füllt,
dass die Außenfläche der Zähne 13 und 14 darin
eintaucht, relativ zueinander gestaffelt werden. Gemäß dem Stand
der Technik füllt
das flüssige
Harz die Hohlkörperform
so, dass alle Zähne
konzentrisch darin eintauchen, wobei der Einspritzdruck beim Füllen sich
auf alle einzelnen Zähne
verteilt. In der vorhergehenden Ausführungsform verteilt sich jedoch
der Einspritzdruck beim Füllen
nur auf eine Hälfte
aller Zähne.
Da der Einspritzdruck an einer Reduktion an jedem Zahn gehindert wird,
kann infolgedessen das flüssige
Harz dazu gebracht werden, die Hohlkörperform so zu füllen, dass die
distalen Enden der Zähne 13 und 14 darin
eintauchen.
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Zudem
wird die radiale Abmessung A1 und B1 der Zähne 13 und 14 so
gewählt,
dass A1 > B1. Da infolgedessen
das Auftreten von Verzahnungen reduziert wird, wenn ein bürstenloser
Motor den umspritzten Kern 100 enthält, können Lärm und Schwingungen reduziert
werden. Zudem werden die Dicken E und F der distalen Harzüberzugendbereiche 15a bzw. 15b so
gewählt,
dass E < F.
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Die
radialen Abmessungen A2 und B2 der Teile des Kerns 100,
die mit den entsprechenden Zähnen 13 und 14 korrespondieren,
sind im Wesentlichen so gewählt,
dass sie gleich groß werden.
Da zwischen dem Stator und dem Rotor des bürstenlosen Motors im Wesentlichen
ein gleicher Luftspalt definiert ist, können so Windgeräusche infolge
der Motorrotation reduziert und die Drehachse des Rotors einfach
mit einer Mittelachse des Stators in Deckung gebracht werden.
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Nach
vom Erfinder durchgeführten
Versuchen steigt der Fließwiderstand
des flüssigen
Harzes, in das das distale Ende eines jeden Zahns 13 und 14 eingetaucht
wird, an, wenn die Dicke eines jeden Harzüberzugendbereichs 15a und 15b geringer ist
als 0,3 mm. Infolgedessen ist es schwer, das flüssige Harz dazu zu bewegen,
den Hohlkörper
so zu füllen,
dass das distale Ende eines jeden Zahns 13 oder 14 in
das flüssige
Harz eintaucht. Das macht es erforderlich, den Einspritzdruck zu
erhöhen.
Wenn auf der anderen Seite die Dicke eines jeden Harzüberzugbereichs 15a oder 15b 1,0
mm übersteigt,
wird der Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor vergrößert, wodurch
die Motorleistung reduziert wird. In der vorhergehenden Ausführungsform
jedoch werden die Dicken E und F der entsprechenden Harzüberzugsbereiche 15a und 15b so
gewählt,
dass sie im Bereich zwischen 0,3 und 1,0 mm liegen. Demzufolge kann
das flüssige
Harz dazu gebracht werden, die Hohlkörperform so zu füllen, dass
die distalen Enden der entsprechenden Zähne 13 und 14 darin
eintauchen, und es kann demzufolge die Motorleistung verbessert
werden.
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Bei
der Ausführungsform,
bei der die Einlauföffnungen 20 so
in der Spritzgussform 18 ausgebildet sind, dass sie mit
dem Joch 12 des in der Form platzierten Statorkerns 11 korrespondieren,
bewegt der Einspritzdruck bei der Injektion des flüssigen Harzes einen
Teil der geschichteten Stahlbleche, die den Statorkern bilden, in
leicht radialer Richtung. Es ist schwierig, diesen lateralen Schlupf
zu verhindern. Ein Teil der äußeren Fläche des
Statorkerns 11 steht bei Auftreten des lateralen Schlupfes
nach außen hervor,
wie dies in 6 dargestellt ist. Der laterale Schlupf
wird deutlicher, wenn ein Teil eines Bereichs, der gegen die Endflächen eines
jeden Zahns 13 oder 14 drückt, wie die Lager 19a und 19b,
schmal ist. Zudem wird die Abmessung eines nach außen hervorstehenden
Bereichs größer, wenn
die axiale Abmessung L1 des hervorstehenden Bereichs durch lateralen
Schlupf größer wird.
Wenn zudem die Abmessung des hervorstehenden Bereichs groß ist, füllt das flüssige Harz
die Hohlkörperöffnung nicht
so auf, dass die distalen Enden der Zähne 13 und 14 darin eintauchen.
Infolge davon liegen die distalen Endflächen der Zähne 13 und 14 frei.
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Unter
Berücksichtigung
des zuvor genannten Problems wird der Teil des Druckbereichs, wie beispielsweise
die Lager 19a und 19b, in der Ausführungsform
so gewählt,
dass die Abmessung der nach außen
hervorstehenden Bereiche kein wirkliches Problem verursacht. Gemäß einem
vom Erfinder durchgeführten
Versuch ist, in dem Fall, in dem der Statorkern eine radiale Abmessung
A1 von 100 mm oder mehr und eine axiale Abmessung oder Dicke G von
20 mm oder mehr aufweist, die Lagerung des Statorkerns 11 durch
die Lager 19a und 19b etc. unzureichend, wenn
die Gesamtsumme der axialen Abmessung der Bereiche, die gegen die
distalen Endflächen
der Zähne 13 und 14 drücken, weniger
als 20% der axialen Abmessung G des Statorkerns 11 beträgt. Infolgedessen
wird die Verformung des Statorkerns infolge von lateralem Schlupf
erhöht.
Unter Berücksichtigung
dieses Problems wird bei der Ausführungsform die Summe der axialen
Abmessungen der Bereiche, die gegen die distalen Endflächen der
Zähen 13 und 14 drücken, wie
beispielsweise die Lager 19a und 19b, gleich oder
größer 20%
der axialen Abmessung G des Statorkerns 11 gewählt. Mit
anderen Worten wird die Gesamtsumme (H1 + H2) der axialen Abmessungen
der offenen Bereiche 16a und 16b und die Gesamtsumme
(H1 + H2) der axialen Abmessungen der offenen Bereiche 17a und 17b gleich oder
größer 20%
der axialen Abmessungen G des Statorkerns 11 gewählt. Infolgedessen
kann der Statorkern 11 vor übermäßigen Verformungen während des
Spritzgießens
geschützt
werden, da die axialen Abmessungen L1 der bauchigen Bereiche infolge des
lateralen Schlupfes wie in 7 reduziert
ist. Dies kann den Mangel beseitigen, dass die distalen, nach außen hervorstehen
Enden eines jeden Zahns 13 oder 14, frei liegen.
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Zudem
werden die Umfangsabmessungen der offenen Bereiche 16a, 16b, 17a und 17b entsprechend
der Umfangsabmessungen der distalen Endflächen der Zähne 13 bzw. 14 gewählt. Dadurch
kann die Festigkeit eines jeden Bereichs, der durch die Lager 19a und 19b der
Zähne 13 und 14 gedrückt wird, erhöht werden.
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Die
Erfindung bezieht sich auf den Stator eines Motors des Außenrotortyps
gemäß der vorhergehenden
Ausführungsform.
Es kann jedoch die Erfindung statt dessen auch auf einen Stator
eines Elektromotors vom Innenrotortyp angewendet werden. In diesem
Fall erstrecken sich die Zähne
von einem inneren Umfang des Jochs nach innen.
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Die
vorhergehende Beschreibung und die Zeichnungen veranschaulichen
im Wesentlichen die Grundsätze
der vorliegenden Erfindung und sind nicht einschränkend zu
verstehen. Unterschiedliche Abänderungen
und Modifikationen werden dem Fachmann geläufig sein. Der Schutzumfang
der Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen definiert.