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Diese Erfindung bezieht sich auf einen
Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug wie etwa ein
Personen-Kraftfahrzeug oder einen Lastkraftwagen.
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Es hat vielfältige Vorschläge gegeben,
kleindimensionierte Wechselstromgeneratoren hoher Leistung für
Fahrzeuge bereitzustellen.
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Die japanische veröffentlichte ungeprüfte
Patentanmeldung 6-46550 offenbart einen Weg, die
Leistungserzeugungsleistung zu verbessern, welcher einen Dauermagneten
verwendet.
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Um Forderungen nach einer Verkleinerung zu erfüllen,
ist es erforderlich, einen kleindimensionierten
Kühllüfter in einem Wechselstromgenerator zu verwenden. Die
Luftströmungsrate, die von dem kleindimensionierten
Kühllüfter erzeugt wird, ist vergleichsweise niedrig.
Andererseits erzeugt ein Wechselstromgenerator hoher
Leistung eine steigenden Wärmerate. Daher neigt ein
Wechselstromgenerator hoher Leistung mit einem
kleindimensionierten Kühllüfter dazu, ein Problem eines
Temperaturanstiegs zu haben.
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Demgemäß ist es, um einen kleindimensionierten
Wechselstromgenerator hoher Leistung bereitzustellen,
erforderlich, das Problem eines Temperaturanstiegs zu
beseitigen. Insbesondere ist es notwendig, eine wirksame
Wärmeabstrahlung von elektrischen Leitern in einem Leistung
erzeugenden Ständer unter den Größeneinschränkungen zu
implementieren.
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Die japanische veröffentlichte ungeprüfte
Patentanmeldung 7-194060 offenbart, daß Wasser mit einem hohen
Wärmeabstrahlungswirkungsgrad als ein Kühlmittel für
einen Wechselstromgenerator verwendet wird. Der
Wechselstromgenerator in der japanischen Anmeldung 7-194060
benötigt Rohrleitungen für das Kühlwasser und einen
Wassermantel in dem Körper des Wechselstromgenerators. Demgemäß
neigt der Wechselstromgenerator in der japanischen
Anmeldung 7-194060 dazu, schwer und groß in den Abmessungen zu
sein. Deshalb erfüllt der Wechselstromgenerator in der
japanischen Anmeldung 7-194060 die Forderung nach einer
Verkleinerung nicht.
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Allgemeine vorbekannte Luftkühltechniken weisen einen
Schritt eines Verminderns der Temperatur von
Spulenendabschnitten in einem Ständer auf. Die Spulenendabschnitte
werden auch als die Brückenabschnitte bezeichnet.
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Die japanische veröffentlichte ungeprüfte
Patentanmeldung 4-24969, die japanische veröffentlichte
ungeprüfte Patentanmeldung 63-59744, die japanische
veröffentlichte ungeprüfte Gebrauchsmusteranmeldung 1-27406
und die japanische veröffentlichte ungeprüfte
Patentanmeldung 57-132743 offenbaren Verbesserungen an
Brückenabschnitten.
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Gemäß diesen vorbekannten Luftkühltechniken sind
Stücke eines elektrischen Leiters, welche
Brückenabschnitte ausbilden, derart angeordnet, daß Winde wirksam
dazwischen strömen können und eine verbesserte
Wärmeabstrahlung erreicht werden kann. In den vorbekannten
Luftkühltechniken sind Brückenabschnitte elektrisch
leitfähiger Drähte teilweise voneinander beabstandet und liegen
insgesamt in einer flachen und regelmäßigen Anordnung
vor. In den vorbekannten Luftkühltechniken behindern die
Brückenabschnitte Wege für Kühlwinde und bieten somit den
Kühlwinden großen Widerstand. Ein Imprägniermittel zum
Fixieren der Brückenabschnitte bedeckt die Oberfläche
hiervon und schafft einen vergrößerten Widerstand
bezüglich der Kühlwinde. Demgemäß sind die vorbekannten
Luftkühltechniken in einer Kühlleistung dürftig.
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In einer allgemeinen vorbekannten Struktur ist ein
elektrischer Leiter in einem Ständer mit einem
Isolierfilm überzogen, und ein Imprägniermittel zum Fixieren der
elektrischen Leiter ist auf dem Isolierfilm aufgebracht.
Es ist wohlbekannt, daß der Isolierfilm die
Wärmeabstrahlung von dem elektrischen Leiter beträchtlich
verschlechtert. Nachdem eine hinreichende Isolierung notwendig ist,
ist es nicht praktikabel, den Isolierfilm zu entfernen
oder zu verdünnen.
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In der vorbekannten Struktur wird die
Hitzebeständigkeitseigenschaft (die zulässige Temperatur) mit
Isolierschichten überzogener elektrischer Leiter von der
Hitzeschädigungstemperatur der Isolierschichten in einer
Region, in der die elektrischen Leiter einander überlappen,
entschieden. Daher ist es schwierig, die
Hitzebeständigkeitseigenschaft (die zulässige Temperatur) zu
verbessern.
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In einer weiteren vorbekannten Struktur wird nach
einer Verkürzung der Herstellungszeit und einer
Verbesserung der Kühlwirkung gesucht. Die japanische
veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung 59-127546 offenbart
eine Spule mit Drähten, die an einem Ende kaum ausgebildet
sind, und einem an dem anderen Ende ausgebildeten
gebogenen Spulenkopf. Zwischen den Leitern des Kopfes ist ein
Abstand als ein Isolierabstand und ein Ventilierabstand
vorgesehen. Ein Isolator ist auf den äußeren Umfang der
Spule mit Ausnahme der Drähte und des Kopfes gewickelt,
und ein Isolator eine äußeren Schicht ist darauf gewikkelt.
Auf diese Weise sind die Leiter des Kopfes auch
dann unter dem Abstand beabstanded, wenn der Isolierfilm
aufgrund Biegung beschädigt ist, eine hinreichende
Isolierung zwischen den Umkehrungen der Leiter wird gehalten
und belüftet.
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Diese Erfindung ist in Anbetracht der zuvor erwähnten
Probleme ausgeführt worden.
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen
Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug bereitzustellen, in
welchem alle Brückenabschnitte bildenden elektrischen Leiter
in hinreichender Weise Kühlwinden ausgesetzt sind, so daß
die Kühlleistung merklich verbessert wird.
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Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, einen
Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug bereitzustellen,
welcher in Kühlleistung, Isolierleistung und
Hitzebeständigkeitseigenschaft ausgezeichnet ist.
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Die Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in
den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß Anspruch 1 sind Stücke des elektrischen Leiters
in den Brückenabschnitten voneinander beabstandet, und
die Isolierschichten in geneigten Abschnitten der
Brückenabschnitte sind dünn. Daher ist die
Wärmeabstrahlung von den Oberflächen des elektrischen Leiters
merklich verbessert, und ein Anstieg in der Temperatur des
elektrischen Leiters kann wirksam unterdrückt werden.
Deshalb ist die Hitzeschädigung der Isolierschicht
unterdrückt. Nachdem die Stücke des elektrischen Leiters in
den Brückenabschnitten voneinander beabstandet sind, ist
es möglich, sowohl die Hitzebeständigkeitseigenschaft
(die zulässige Temperatur) als auch die Isolierleistung
in Bezug auf den elektrischen Leiter zu verbessern.
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Gemäß Anspruch 2 sind zwischen den aufgenommenen
Abschnitten des elektrischen Leiters und dem Kern des
Ständers elektrische Isolierelemente vorgesehen und schaffen
eine elektrische Isolation zwischen den aufgenommenen
Abschnitten des elektrischen Leiters und dem Kern.
Andererseits sind Stücke des elektrischen Leiters in den
Brückenabschnitten voneinander beabstandet, um zu
verhindern, daß die Stücke des elektrischen Leiters in den
Brückenabschnitten einander störend beeinflussen, und
schaffen ebenfalls eine elektrische Isolation zwischen
der Stücken des elektrischen Leiters in dem
Brückenabschnitt.
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Im Ergebnis ist die Isolierleistung in Bezug auf die
aufgenommenen Abschnitte merklich verbessert. Zusätzlich
ist es möglich, einer mechanischen Belastung während des
Einsetzens des elektrischen Leiters in hinreichender
Weise zu widerstehen. Obschon die Isolierschichten auf
den Brückenabschnitten dünn sind, ist es möglich, eine
hinreichende elektrische Isolation zu schaffen.
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Gemäß Anspruch 3 sind die Brückenabschnitte des
elektrischen Leiters in der Querschnittsfläche kleiner als
die aufgenommenen Abschnitte des elektrischen Leiters. Um
die beabstandeten Brückenabschnitte zu implementieren,
sind die Brückenabschnitte in der Querschnittsfläche
kleiner hergestellt als die aufgenommenen Abschnitte.
Stücke des elektrischen Leiters in den Brückenabschnitten
sind durch Spalte, die dem Unterschied in der
Querschnittsfläche entsprechen, voneinander beabstandet.
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Dadurch können die Stücke des elektrischen Leiters in
den Brückenabschnitten voneinander beabstandet sein, ohne
die Mantelabmessungen (die Abmessung in axialer Richtung
und die Abmessung in radialer Richtung) der
Brückenabschnitte größer als diejenigen in einer vorbekannten
Struktur zu machen. Deshalb ist es möglich, einen
kleindimensionierten Wechselstromgenerator hoher Leistung für
ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Gemäß Anspruch 4 sind die Brückenabschnitte des
elektrischen Leiters um einen Abstand von 0,5 mm oder mehr
voneinander beabstandet. In diesem Fall ist die
elektrische Isolation praktisch ausreichend, und eine wirksame
Wärmeabstrahlung ist vorhanden.
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Gemäß Anspruch 5 ist ein Kühllüfter an wenigstens
einem von zwei Enden des Läufers in einer axialen Richtung
vorgesehen. Eine Strömung von Kühlluft, die durch den
Kühllüfter erzeugt wird, trifft auf die Brückenabschnitte
des elektrischen Leiters. Daher ist es möglich, einen
Anstieg in der Temperatur des elektrischen Leiters wirksam
zu unterdrücken.
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Gemäß Anspruch 6 weisen die Brückenabschnitte des
elektrischen Leiters erste Abschnitte und zweite
Abschnitte auf, wobei sich die ersten Abschnitte in
Umfangsrichtungen erstrecken und geneigt sind und sich die
zweiten Abschnitte in radialen Richtungen erstrecken. Ein
durch den Kühllüfter erzeugter Kühlwind wird von der
zentralen Achse in Richtung des radial auswärtigen Gebiets
gelenkt. Daher sind die Brückenabschnitte des
elektrischen Leiters, die sich in radiale Richtungen erstrecken,
dem Kühlwind wirksam ausgesetzt. Somit dienen die
Brückenabschnitte, die sich in die radialen Richtungen
erstrecken, als wirksame Kühlrippen (wirksame
Wärmeabstrahlungsrippen). Die die Kühlrippen ausbildenden
Brückenabschnitte befinden sind in einem Bereich in
axialer Richtung, in welchem der Kühllüfter vorliegt, und
dadurch
trifft der durch den Kühllüfter erzeugte Kühlwind
sicher auf die Kühlrippen.
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Die vorgenannten Verbesserungen an dem elektrischen
Leiter auf dem Ständer ermöglichen die Erfindung von
Anspruch 7, in welcher der Außendurchmesser r' des
Kühllüfter kleiner als der Polkern-Außendurchmesser r des
Ständers ist. Somit besitzt der Kühllüfter einen kleineren
Durchmesser. Daher kann das Lüftergeräusch reduziert
werden, und der Kühllüfter ist einer reduzierten
Zentrifugalkraft unterworfen. Nachdem der Außendurchmesser r' des
Kühllüfter kleiner sein kann, kann der in radialer
Richtung innere Durchmesser R der Brückenabschnitte kleiner
sein. Im Ergebnis kann der in radialer Richtung äußere
Durchmesser der Brückenabschnitte verringert sein. Somit
ist es möglich, einen Außendurchmesser des Rahmens (des
Gehäuses), welcher den Ständer und den Läufer stützt, zu
reduzieren. Demgemäß kann die Miniaturisierung des
Wechselstromgenerators für das Fahrzeug implementiert werden.
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Gemäß Anspruch 8 umfaßt der elektrische Leiter eine
Mehrzahl von näherungsweise U-förmigen Segmenten. Daher
ist es einfach, den elektrischen Leiter in eine
gewünschte Form zu verarbeiten. Die U-förmigen Segmente
können leicht in die Schlitze in dem Ständer eingesetzt
werden, während die Brückenabschnitte voneinander
getrennt sind. Somit ist es möglich, einen
Herstellungspreis deutlich zu reduzieren.
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Gemäß Anspruch 9 sind die Isolierschichten dünner. So
ist es möglich, die Wärmeabstrahlung von den Oberflächen
des elektrischen Leiters weiter zu verbessern. Demgemäß
ist es möglich, einen Anstieg in der Temperatur des
elektrischen Leiters wirksam zu unterdrücken.
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Gemäß Anspruch 10 ist der elektrische Leiter in den
Brückenabschnitten dem Kühlwind ausgesetzt. So ist es
möglich, die Wärmeabstrahlung von den Oberflächen des
elektrischen Leiters weiter zu verbessern. Demgemäß ist
es möglich, einen Anstieg in der Temperatur des
elektrischen Leiters wirksam zu unterdrücken.
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Gemäß Anspruch 11 sind die Brückenabschnitte der
elektrischen Leiter in der Querschnittsfläche kleiner als
die aufgenommenen Abschnitte der elektrischen Leiter. So
ist eine Kühlung der elektrischen Leiter zusätzlich
verbessert.
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines
Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer ersten
Ausführungsform dieser Erfindung.
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines
elektrischen Leiters auf einem Ständer in dem
Wechselstromgenerator der ersten Ausführungsform dieser Erfindung.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Ständers in dem
Wechselstromgenerator der ersten Ausführungsform dieser
Erfindung.
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Fig. 4 sind Ansichten des Ständers in dem
Wechselstromgenerator der ersten Ausführungsform dieser
Erfindung.
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Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Beziehung
zwischen der Temperatur eines elektrischen Leiters, dem
Betrag der Spalte zwischen Stücken des elektrischen Leiters
und dem Grad einer Isolation zeigt.
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Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines Ständers
in einem Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß
einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
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Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines
elektrischen Leitersegments, das in einer Wicklung auf einem
Ständer in dem Wechselstromgenerator der zweiten
Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird.
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Fig. 8 ist eine Schnittansicht des Ständers in dem
Wechselstromgenerator der zweiten Ausführungsform dieser
Erfindung.
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Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Ständers
in dem Wechselstromgenerator der zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung.
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Fig. 10 ist ein perspektivische Ansicht eines
elektrischen Leitersegments, das in einer Wicklung auf einem
Ständer in einem Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug
gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung
verwendet wird.
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Fig. 11 ist eine Schnittansicht des Ständers in dem
Wechselstromgenerator der dritten Ausführungsform dieser
Erfindung.
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Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht des Ständers
in dem Wechselstromgenerator der dritten Ausführungsform
dieser Erfindung.
Erste Ausführungsform
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Mit Bezug auf Fig. 1 bis 5 umfaßt ein
Wechselstromgenerator 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten
Ausführungsform dieser Erfindung einen Ständer 2, einen
Läufer 3, ein Gehäuse 4 und einen Gleichrichter 5. Der
Ständer 2 dient als ein Anker. Der Läufer 3 erzeugt ein
Magnetfeld. Das Gehäuse 4 trägt den Ständer 2 und den
Läufer 3. Das Gehäuse 4 wird auch als der Rahmen 4
bezeichnet. Der Gleichrichter 5 ist direkt mit dem
Ständer 2 verbunden. Der Gleichrichter 5 wandelt
Wechselstromleistung in Gleichstromleistung um.
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Der Läufer 3 rotiert zusammen mit einer Welle 31. Der
Läufer 3 umfaßt ein Paar von Lundel-Polkernen 32,
Kühllüfter 33, eine Feldspule 34 und Schleifringe 35.
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Die Welle 31 ist mit einer Riemenscheibe verbunden,
welche von einem Motor (nicht gezeigt), der auf dem
Kraftfahrzeug angebracht ist, um dieses mit Energie zu
versorgen, gedreht und angetrieben wird.
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Das Gehäuse 4 besitzt Auslässe 41 für Kühlwinde, die
sich in den Brückenabschnitten 21b des elektrischen
Leiters des Ständers 2 gegenüberliegenden Gebieten
erstrecken. Das Gehäuse 41 besitzt Seiten in einer axialen
Richtung, die mit Einlässen 42 für Kühlwinde ausgebildet
sind.
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Der Ständer 2 umfaßt einen elektrischen Leiter 21,
einen Eisenkern 22 und einen Isolator 23. Der elektrische
Leiter 21 bildet eine Wicklung auf dem Eisenkern 22 aus.
Der Isolator 23 stellt eine elektrische Isolation
zwischen dem elektrischen Leiter 21 und dem Eisenkern 22
bereit. Der Ständer 2 wird von dem Gehäuse 4 gestützt. Der
Eisenkern 22 ist von der mehrschichtigen Art, in welcher
dünne Stahlplatten laminiert sind. Der Eisenkern 22 weist
innere Umfangsoberflächen auf, die mit einer Mehrzahl von
Schlitzen 24 ausgebildet sind. Seitliche Oberflächen der
Schlitze 24 sind näherungsweise parallel zueinander. Die
Abmessung der offenen Enden der Schlitze 24 ist kleiner
als der Abstand zwischen den seitlichen Oberflächen
hiervon.
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Der elektrische Leiter 21 weist aufgenommene
Abschnitte 21a und Brückenabschnitte 21b auf. Die
aufgenommenen Abschnitte 21a sind in den Schlitzen 24 angeordnet.
Die Brückenabschnitte 21b verbinden die aufgenommenen
Abschnitte 21a. Segmente des elektrischen Leiters 21, die
sich von den Schlitzen 24 aus erstrecken, sind
näherungsweise in eine Leitergruppe 21f, welche sich auf äußeren
radialen Seiten der Schlitze 24 befindet, und eine
Leitergruppe 21g, welche sich auf inneren radialen Seiten
der Schlitze 24 befindet, unterteilt. Die Leiterguppen
21f und 21g bilden die Brückenabschnitte 21b. Benachbarte
Leiterstücke in den Brückenabschnitten 21b sind um einen
vorbestimmten Spalt oder einen vorbestimmten Zwischenraum
voneinander beabstandet. Jeder der Brückenabschnitte 21b
weist zwei Stegabschnitte 21b-1 und einen
Spitzenabschnitt 21b-2, der die Stegabschnitte 21b-1 entlang einer
axialen und radialen Richtung verbindet, auf. Die
Stegabschnitte 21b-1 sind sowohl auf der der äußeren radialen
Seite als auch auf inneren radialen Seite in einer
gleichen Umfangsrichtung geneigt.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, sind Leiterstücke in den
Brückenabschnitten 21b dünner als die aufgenommenen
Abschnitte 21a. In anderen Worten, die Leiterstücke in den
Brückenabschnitten 21b sind im Querschnitt kleiner als
die aufgenommenen Abschnitte 21a.
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In der Ausführungsform dieser Erfindung kann der
elektrische Leiter 21 durch Ziehen von Teilen eines mit
einem Isolierfilm überzogenen Draht kreisförmigen Querschnitts
und dadurch Vorsehen von Variationen in dem
Drahtdurchmesser ausgebildet sein.
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Der Isolator 23 weist eine Gestalt auf wie sie etwa
in Fig. 3 gezeigt ist. In der Ausführungsform dieser
Erfindung verwendet der Isolator 23 einen hoch hitzefesten
Film, welcher aus einem beispielsweise Glimmer
enthaltenden Material hergestellt ist.
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Die Abschnitte des elektrischen Leiters, die in den
Schlitzen 24 aufgenommen sind, sind einem
Imprägnierprozeß unterzogen, um die Lagebeziehungen zwischen dem
Eisenkern 22, dem Isolator 23 und den Stücken des
elektrischen Leiters 21 sicherer zu fixieren. Daher sind die
Stücke des elektrischen Leiters 21 in den Schlitzen 24
von einem Imprägniermittel 26 umgeben. Das
Imprägniermittel 26 bildet einen Teil einer Isolierschicht aus, welche
den elektrischen Leiter in den Schlitzen 24 bedeckt.
Demgemäß ist die Dicke der Isolierschicht auf den in den
Schlitzen 24 aufgenommenen Abschnitten um einen Wert, der
dem Imprägniermittel 26 entspricht, größer als die Dicke
der Isolierschicht auf den Brückenabschnitten.
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Die Ständerwicklung weist drei Phasen auf, die mit
Phasenenden 25 versehen sind. Bezüglich jeder der drei
Phasen ist ein erstes Ende hiervon entlang einer axialen
Richtung verlängert und ist mit einer Elektrode 53 einer
Richtdiode 53 in dem Gleichrichter 5 elektrisch
verbunden. Zweite Enden der drei Phasen sind als ein
Neutralpunkt verbunden.
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Es wird eine Erläuterung bezüglich der Vorteile
gegeben werden, die von der Ausführungsform dieser Erfindung
geschaffen werden. Gemäß der Ausführungsform dieser
Erfindung kann in den Brückenabschnitten des elektrischen
Leiters die Richtung der Neigung der Stegabschnitte in
der auf der äußeren radialen Seite befindlichen
Leitergruppe gleich der Richtung der Neigung der Stegabschnitte
in der auf der inneren radialen Seite befindlichen
Leitergruppe sein. Daher ist es möglich, eine gegenseitige
Überlappung und Beeinflussung der Leitergruppe auf der
äußeren radialen Seite und der Leitergruppe auf der
inneren radialen Seite zu verhindern. Wie in Fig. 2 gezeigt,
sind Stücke des elektrischen Leiters in den
Brückenabschnitten 21b dünner als die aufgenommenen Abschnitte 21a
des elektrischen Leiters. Daher ist es einfach, zur
elektrischen Isolation vorbestimmte Spalte zwischen
benachbarten Stücken des elektrischen Leiters vorzusehen. Auch
in dem Fall, daß solche vorbestimmte Spalte tatsächlich
vorgesehen sind, gibt es den Vorteil, daß die
Mantelabmessungen (die Abmessung in axialer Richtung und die
Abmessung in radialer Richtung) insgesamt der
Brückenabschnitte des elektrischen Leiters gleich den oder kleiner
als die in einer vorbekannten Struktur sind.
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In der Ausführungsform dieser Erfindung ist der Spalt
(der Zwischenraum) zwischen den Stücken des elektrischen
Leiters in den Brückenabschnitten beispielsweise auf etwa
0,5 mm festgelegt. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen
der Temperatur des elektrischen Leiters, dem Betrag der
Spalte zwischen den Stücken des elektrischen Leiters und
dem Grad der Isolierung, welche durch verschiedene
experimentelle Tests erhalten wird. In Fig. 5 ist gezeigt,
daß Spalte von 0,5 mm oder mehr zur Isolierung und
Kühlung ausreichen. Andererseits bewirken Spalte von weniger
als 0,5 mm erhöhte Widerstände bezüglich der Kühlwinde
durch die Regionen zwischen den Stücken des elektrischen
Leiters, wodurch kaum eine angemessene Kühlleistung
bereitgestellt wird. In dem Fall der Spalte von weniger als
0,5 mm machen es die Beeinträchtigungen einer Variation
in der Temperatur des elektrischen Leiters und eine durch
den Motor verursachte Vibration schwierig, eine hinreichende
Isolierung bereitzustellen. Daher ist es
vorzuziehen, die Spalte auf etwa 0,5 mm festzulegen.
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In der Ausführungsform dieser Erfindung ist die den
elektrischen Leiter 21 bedeckende Isolierschicht dünn, so
daß die Wärmeabstrahlung von dem elektrischen Leiter 21
verbessert ist. Stücke des elektrischen Leiters 21 in den
aufgenommenen Abschnitten 21a sind durch den Isolator 23
von dem Eisenkern 22 des Ständers 2 ausreichend
elektrisch isoliert. Es wird verhindert, daß Stücke des
elektrischen Leiters 21 in den Brückenabschnitten 21b
einander störend beeinflussen. Die Stücke des elektrischen
Leiters 21 in den Brückenabschnitten 21b sind voneinander
beabstandet und sind infolgedessen elektrisch voneinander
isoliert.
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Nachdem die den elektrischen Leiter 21 bedeckende
Isolierschicht dünn ist, ist die Wärmeabstrahlung von den
Oberflächen der Brückenabschnitte des elektrischen
Leiters 21 deutlich verbessert. Somit ist es möglich, einen
Anstieg in der Temperatur des elektrischen Leiters 21 in
dem Ständer 2 wirksam zu unterdrücken.
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Daher wird die Hitzeschädigung der Isolierschichten
unterdrückt. Nachdem die Stücke des elektrischen Leiters
21 in den Brückenabschnitten voneinander beabstandet
sind, ist es möglich, die Hitzebeständigkeitseigenschaft
(die zulässige Temperatur) des elektrischen Leiters 21
und die Isolierungsleistung zu verbessern.
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In der Ausführungsform dieser Erfindung sind die
Isolierschichten aus dem hoch hitzefesten Material
hergestellt. Demgemäß ist die Hitzebeständigkeitseigenschaft
(die zulässige Temperatur) des Ständers 2 deutlich
verbessert.
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In der Ausführungsform dieser Erfindung sind die
Kühllüfter 33 an den Enden des Läufers 3 in der axialen
Richtung vorgesehen. Die Kühllüfter 33 sind von dem
eingebauten Typ oder dem inneren Typ. Das Gehäuse 4 weist
die Auslässe 41 auf, welche sich in den Gebieten
erstrekken, die den Brückenabschnitten 21b des elektrischen
Leiters gegenüberliegen. Demgemäß strömt Kühlluft von der
zentralen Achse durch die Spalte zwischen den
Brückenabschnitten 21b des elektrischen Leiters entlang radial
auswärtigen Richtungen in Richtung der Auslässe 41 des
Gehäuses 4. Nachdem die Stücke des elektrischen Leiters
21 in den Brückenabschnitten 21b voneinander beabstandet
sind, sind die Oberflächen der Stücke des elektrischen
Leiters 21 den Kühlwinden sicher ausgesetzt. Somit ist es
möglich, die Kühlleistung zu verbessern. Die Kühlluft
ermöglicht, daß eine Schallwelle in den Gebieten um die
Stücke des elektrischen Leiters 21 herum wiederholt
reflektiert und absorbiert wird. Demgemäß ist ein
Störgeräusch deutlich reduziert.
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Die Spitzen der Brückenabschnitte 21b des
elektrischen Leiters besitzen Formen, die sich entlang den
Richtungen von Strömungen der Kühlluft erstrecken. Die
Kühllüfter 33 befinden sich in Lageübereinstimmung mit
den Spitzen der Brückenabschnitte 21b des elektrischem
Leiters. Demgemäß dienen die Spitzen der
Brückenabschnitte 21b des elektrischen Leiters als wirksame
Wärmeabstrahlungsrippen. Somit ist es möglich, die
Kühlleistung weiter zu verbessern.
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Wie zuvor erläutert, macht es die Ausführungsform
dieser Erfindung möglich, die Kühlleistung in Bezug auf
den elektrischen Leiter 21 deutlich zu verbessern.
Nachdem die Stücke des elektrischen Leiters 21 in den
Brückenabschnitten 21b voneinander beabstandet sind,
können Widerstände bezüglich der Kühlwinde in großem Ausmaß
vermindert
werden. Somit ist es möglich, die Kühllüfter
33 zu miniaturisieren oder den Durchmesser der Kühllüfter
33 zu verringern. Die kleindimensionierten Lüfter 33
erzeugen ein reduziertes Lüftergeräusch. Die
kleindimerisionierten Lüfter 33 sind verminderten Zentrifugalkräften
ausgesetzt. Die kleindimensionierten Lüftrer 33 können aus
einem dünnen und preisgünstigen Bauteil hergestellt sein.
In Übereinstimmung mit einer Reduktion in der Größe der
Kühllüfter 33 kann der Außendurchmesser der
Brückenabschnitte 21b des elektrischen Leiters vermindert werden.
Somit ist es möglich, den Außendurchmesser des Rahmens
(des Gehäuses) 4, welches den Ständer 2 und den Läufer 3
trägt, zu reduzieren. Demgemäß kann die Miniaturisierung
des Wechselstromgenerators 1 für das Fahrzeug
implementiert werden.
Zweite Ausführungsform
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Fig. 6 bis 9 zeigen einen Ständer 6 in einem
Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug gemäß einer
zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
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Der Ständer 6 umfaßt elektrische Leiterelemente 61,
einen Eisenkern 62 und einen Isolator 63. Die
elektrischen Leitersegmente 61 bilden ein Wicklung auf dem
Eisenkern 62. Der Isolator 63 stellt eine elektrisch
Isolierung zwischen den elektrischen Leitersegmenten 61 und
dem Eisenkern 62 bereit.
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Die Wicklung ist aus den elektrischen Leitersegmenten
61 aufgebaut, welche elektrisch verbunden sind. Die
Wicklung umfaßt Umkehrabschnitte 61d und
Verbindungsabschnitte 61e. Die Umkehrabschnitte 61d befinden sich auf einer
Seite des Eisenkerns 62 in einer axialen Richtung. Die
Verbindungsabschnitte 61e befinden sich auf der anderen
Seite des Eisenkerns 62 in der axialen Richtung.
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Die elektrischen Leitersegmente 61 weisen
aufgenommene Abschnitte 61a und Brückenabschnitte 61b auf. Die
aufgenommenen Abschnitte 61a sind in Schlitzen 64 in dem
Eisenkern 62 angeordnet. Die Brückenabschnitt 61b
verbinden die aufgenommenen Abschnitte 61a. Benachbartes
Brückenabschnitte 61b sind um einen vorbestimmten Spalt
oder einen vorbestimmten Zwischenraum, welcher eine
elektrische Isolierung bereitstellen kann, voneinander
beabstandet. Die Brückenabschnitte 61b weisen Stegabschnitte
61b-1 und Spitzenabschnitte 61b-2 auf. Die Stegabschnitte
61b-a sind in äußeren Schichten und inneren Schichten in
einer gleichen Umfangsrichtung geneigt.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, weist der Brückenabschnitt 61b
jedes elektrischen Leitersegments 61 abgesetzte
Abschnitte 61c auf. Somit ist die Querschnittsfläche jedes
Brückenabschnitts 61b kleiner als die jedes aufgenommenen
Abschnitts 61a.
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Jedes der elektrischen Leitersegmente ist aus einem
blanken Metallteil hergestellt. Jedes der elektrischen
Leitersegmente 61 kann aus einem Metallteil hergestellt
sein, welches mit einem Isolierfilm überzogen ist.
Allgemein sind die elektrischen Leitersegmente 61
beispielsweise durch einen Preßprozeß ausgebildet. Somit ist es
möglich, einen Materialpreis und einen Verarbeitungspreis
zu reduzieren.
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Wie in Fig. 8 gezeigt, weist der Isolator 63 eine
näherungsweise S-Form auf, um eine Isolierung zwischen den
elektrischen Leitersegmenten 61 und dem Eisenkern 62
sowie eine Isolierung zwischen den elektrischen
Leitersegmenten 61 in jedem der Schlitze 64 in dem Eisenkern 62 zu
schaffen. In der Ausführungsform dieser Erfindung
verwendet der Isolator 63 einen hoch hitzefesten Film, welcher
beispielsweise aus einem Glimmer enthaltenden Material
hergestellt ist.
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Die Abschnitte des elektrischen Leiters, welche in
den Schlitzen 64 aufgenommen sind, sind einem
Imprägnierprozeß unterzogen, um die Lagebeziehungen zwischen dem
Eisenkern 62, dem Isolator 63 und den elektrischen
Leitersegmenten 61 sicherer zu fixieren. Somit sind die
elektrischen Leitersegmente 61 in den Schlitzen von einm
Imprägniermittel 66 umgeben. Das Imprägniermittel 66
bildet einen Teil einer jedes der elektrischen
Leitersegmente 61 in den Schlitzen 64 bedeckende Isolierschicht aus.
Demgemäß ist die Dicke der Isolierschichten auf den
aufgenommenen Abschnitten 61a in den Schlitzen 64 um einen
dem Imprägniermittel 66 entsprechenden Wert größer als
die Dicke der Isolierschichten auf den Brückenabschnitten
61b.
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Die Wicklung auf dem Ständer 6 ist wie folgt
ausgebildet. U-förmige elektrisch leitfähige Segmente 61
werden vorbereitet, welche näherungsweise gleiche Formen
aufweisen. Wie in Fig. 7 gezeigt, weist jedes der
U-förmigen Segmente 61 einen außenschichtseitigen
Leiterabschnitt 61f, einen innenschichtseitigen Leiterabschnitt
61g und einen Leiterumkehrabschnitt 61d auf. Die
U-förmigen Segmente 61 werden bezüglich des Eisenkerns 62 derart
angeordnet, daß die Umkehrabschnitte 61d auf einer Seite
des Eisenkerns 62 in der axialen Richtung miteinander
ausgerichtet sein werden. Die U-förmigen Segmente 61
werden in die Schlitze 64 in einer derartigen Weise
eingesetzt, daß sich die außenschichtseitigen Leiterabschnitte
61f in äußeren Gebieten der Schlitze 64 befinden, während
sich die innenschichtseitigen Leiterabschnitte 61g in
inneren Gebieten der Schlitze 64 befinden. Zum Beispiel ist
jedes der U-förmigen Segmente 61 durch Biegen einer
Kupferplatte und Pressen derselben in eine näherungsweise U-
förmige Gestalt ausgebildet. Die U-förmigen Segmente 61
werden derart in die Schlitze 64 gepreßt, daß die
Oberflächen äußerer radialer Seiten und die Oberflächen
innerer radialer Seiten der aufgenommenen Abschnitte 61a über
die Isolatoren 63 in die Seitenoberflächen der Schlitze
64 eingreifen.
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Dann werden die Enden der außenschichtseitigen
Leiterabschnitte 61f, die von den Umkehrabschnitten 61d
entfernt sind, in Richtung einer ersten Umfangsrichtung
gebogen, während die Enden der innenschichtseitigen
Leiterabschnitte 61g in Richtung einer zweiten Umfangsrichtung,
die der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzt ist,
gebogen werden. Anschließend werden die Enden der U-förmigen
Segmente 61 derart verbunden, daß die elektrischen
Leitersegmente 61 in jeder gemeinsamen Phase elektrisch
miteinander verbunden sein werden.
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Eine Erläuterung der durch die Ausführungsform dieser
Erfindung geschaffenen Vorteile wird gegeben werden.
Gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung kann in den
Brückenabschnitten des elektrischen Leiters die Richtung
der Neigung der auf der Seite einer inneren Schicht
befindlichen Stegabschnitte gleich der Richtung der Neigung
der auf der Seite einer äußeren Schicht befindlichen
Stegabschnitte sein. Daher ist es möglich, sowohl auf der
Seite einer inneren Schicht als auch der Seite einer
äußeren Schicht zu verhindern, daß die Stegabschnitte
einander störend beeinflussen.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, weisen die Brückenabschnitte
des elektrischen Leiters die abgesetzten Abschnitte 61c
auf. Daher können ausreichende Spalte bereitgestellt
werden, und es kann auch in Regionen, in welchen die innenschichtseitigen
und außenschichtseitigen Stegabschnitte
geneigt sind und als Kreuze nebeneinander liegen,
verhindert werden, daß die Stegabschnitte des elektrischen
Leiters einander störend beeinflussen, während verhindert
wird, daß die Mantelabmessungen (die Abmessung in axialer
Richtung und die Abmessung in radialer Richtung) der
Brückenabschnitte des elektrischen Leiters größer werden
als die in einer vorbekannten Struktur.
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In der Ausführungsform dieser Erfindung verwenden die
Wicklungen auf dem Ständer 6 keinen den elektrischen
Leiter bedeckenden Isolierfilm, welcher die Wärmeabstrahlung
von dem elektrischen Leiter verschlechtern würde. Obschon
die elektrischen Leitersegmente 61 aus den blanken
Metallteilen hergestellt sind, schafft der Isolator 53 eine
ausreichende elektrische Isolierung bezüglich der
aufgenommenen Abschnitte 61a. Die Brückenabschnitte 61b sind
voneinander derart beabstandet, daß verhindert werden
kann, daß sie einander störend beeinflussen, und daß eine
ausreichende elektrische Isolierung dazwischen
bereitgestellt werden kann.
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In der Ausführungsform dieser Erfindung verwendet der
elektrische Leiter die näherungsweise U-förmigen
Segmente. Daher ist es einfach, den elektrischen Leiter mit den
abgesetzten Abschnitten 61c auszustatten. Zusätzlich ist
es einfach, den elektrischen Leiter in eine gewünschte
Form zu verarbeiten. Die Brückenabschnitte können
getrennt voneinander ohne Verwendung irgend einer
speziellen Aufspannvorrichtung hergestellt werden. Somit ist es
möglich, einen Herstellungspreis deutlich zu reduzieren.
Dritte Ausführungsform
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Fig. 10 bis 12 zeigen eine dritte Ausführungsform
dieser Erfindung. Während in der zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung zwei elektrische Leitersegmente in einen
Schlitz in dem Ständer eingesetzt sind, sind in einem
Ständer in der dritten Ausführungsform dieser Erfindung
vier elektrische Leiter in einen Schlitz eingesetzt. Die
dritte Ausführungsform dieser Erfindung ist in der
Grundstruktur ähnlich der zweiten Ausführungsform derselben.
In der dritten Ausführungsform dieser Erfindung
entsprechen elektrische Leitersegmente 7a und 7b jeweils
näherungsweise möglichen Hälften des elektrischen
Leitersegments 61 in Fig. 7. Die elektrischen Leitersegmente 7a
und 7b sind voneinander isoliert wie folgt.
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Ein U-förmiges Teil ist in elektrische Leitersegmente
7a und 7b halbiert. Das elektrische Leitersegment 7a
befindet sich außen von dem elektrischen Leitersegment 7b.
Das außenseitige elektrische Leitersegment 7a weist
abgesetzte Abschnitte auf, die der Form nach den abgesetzten
Abschnitten in dem elektrischen Leitersegment 61 von
Fig. 7 ähnlich sind. Das innenseitige elektrische
Leitersegment 7b ist auf zwei Seiten eines Brückenabschnitts
mit abgesetzten Abschnitten ausgestattet. Die abgesetzten
Abschnitte in den elektrischen Leitersegmenten 7b sind so
ausgelegt, daß sie in Regionen, in denen die
Brückenabschnitte geneigt sind und als Kreuze nebeneinander
liegen, nachdem die elektrischen Leitersegmente 7a und 7b
in die Schlitze in dem Ständer eingesetzt sind,
ausreichende Isolationsspalte bereitstellen.
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Wie in Fig. 11 gezeigt, sind zwei näherungsweise 5-
förmige Isolatoren 73 in jedem Schlitz in dem Ständer
angeordnet. Die zwei Isolatoren 73 stellen eine Isolation
in dem Schlitz bereit. Die Abschnitte des elektrischen
Leiters, die in den Schlitzen aufgenommen sind, sind einem
Imprägnierprozeß unterzogen, um die Lagebeziehungen
zwischen einem Eisenkern 72, den Isolatoren 73 und den
elektrischen Leitersegmenten 7a und 7b sicherer zu
fixieren. Somit sind die elektrischen Leitersegmente 7a und 7b
in den Schlitzen von einem Imprägniermittel 76 umgeben.
Andere Ausführungsformen
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Während in der ersten Ausführungsform dieser
Erfindung die elektrischen Leiterstücke in jedem Schlitz in
dem Ständer jeweils in die zwei Leitergruppen
entsprechend der inneren radialen Seite und der äußeren radialen
Seite getrennt sind, können mehr elektrische
Leitergruppen ausgebildet sein.
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Wie zuvor erläutert, sind in dem Ständer in der
zweiten Ausführungsform dieser Erfindung in einen Schlitz
zwei elektrische Leitersegmente eingesetzt. In einem
Ständer in der dritten Ausführungsform dieser Erfindung
sind in einen Schlitz vier elektrische Leitersegmente
eingesetzt. Die dritte Ausführungsform dieser Erfindung
schafft Vorteile ähnlich denen, die von der zweiten
Ausführungsform hiervon geschaffen sind. In einem Ständer
können mehr elektrische Leitersegmente in einen Schlitz
eingesetzt sein.
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Nach dem Imprägnierprozeß kann isolierendes Material
auf die Brückenabschnitte des elektrischen Leiters
aufgebracht werden, um Isolierfilme auszubilden, welche die
blanken Metalldrähte in den Brückenabschnitten bedecken.