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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug,
und insbesondere den Aufbau einer Statorwicklung, die auf einen
Stator in einem Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug gewickelt ist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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5 ist
eine Querschnittsansicht, welche allgemein einen Wechselstromgenerator
für ein
Fahrzeug zeigt.
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Mit
Bezug auf 5 wird der Wechselstromgenerator
für ein
Fahrzeug aufgebaut durch drehbares Anbringen eines Rotors 7 vom
Lundell-Typ innerhalb eines Gehäuses 3,
welches aus einem vorderen Aluminiumträger 1 und einem hinteren
Aluminiumträger 2 besteht,
mittels einer Welle 6, und durch Befestigen eines Stators 8 an
einer inneren Wand des Gehäuses 3,
um eine äußere Umfangsseite
des Rotors 7 abzudecken.
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Die
Welle 6 ist drehbar durch den vorderen Träger 1 und
den hinteren Träger 2 gelagert.
Eine Rillenscheibe 4 ist an einem Ende der Welle 6 befestigt, so
dass das Drehmoment einer Maschine an eine Welle 6 mittels
eines Riemens (nicht dargestellt) übertragen werden kann. Schleifringe 9 zum
Zuführen
eines Stroms an den Rotor 7 sind an dem anderen Endabschnitt
der Welle 6 befestigt, und ein Paar von Schleifbürsten 10 sind
in einem Bürstenhalter 11 eingebaut,
welcher in dem Gehäuse 3 angeordnet
ist, so dass das Paar von Schleifbürsten 10 in Kontakt mit
den Schleifringen 9 gleitet. Ein Regler 18 zum Einstellen
der Stärke
einer Wechselspannung, welche in dem Stator 8 erzeugt wird,
ist mittels eines Haftmittels an einem Kühlkörper 17 befestigt,
welcher an dem Bürstenhalter 11 angebracht
ist. Ein Gleichrichter 12, welcher elektrisch mit dem Stator 8 verbunden
ist und den Wechselstrom, der in dem Stator 8 erzeugt wird,
zu einen Gleichstrom gleichrichtet, ist in dem mGehäuse 3 befestigt.
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Der
Rotor 7 besteht aus einer Rotorwicklung 13 zum
Erzeugen eines magnetischen Flusses beim Durchtritt von elektrischem
Strom und aus einem Paar von Polkernen 20 und 21,
die so angeordnet sind, dass sie die Rotorwicklung 13 abdecken,
wobei magnetische Pole in den Polkernen 20 und 21 durch den
in der Rotorwicklung 13 erzeugten magnetischen Fluss gebildet
werden. Das Paar von Polkernen 20 und 21 ist aus
Eisen, jeder hat sechs klauenförmige magnetische
Pole 22 und 23, welche an einem äußeren Umkreis
in regelmäßigem Abstand
in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass sie axial hervorstehen,
und die Polkerne 20 und 21 sind einander gegenüberliegend
an der Welle 6 befestigt, so dass die klauenförmigen magnetischen
Pole 22 und 23 ineinandergreifen. Außerdem sind
Lüfter 5 an
beiden Enden in axialer Richtung des Rotors 7 angeordnet.
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Der
Stator 8 besteht aus einem zylindrischen Statorkern 15 mit
mehreren Schlitzen, welche sich axial erstrecken und einen vorbestimmten
Abstand in Umfangsrichtung haben, und aus einer Statorwicklung 16,
welche auf den Statorkern 15 gewickelt ist.
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In
dem so aufgebauten Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug wird ein Strom
von einer Batterie (nicht dargestellt) durch die Schleifbürsten 10 und die
Schleifringe 9 der Rotorwicklung 13 zugeführt, um so
einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Die klauenförmigen magnetischen
Pole 22 des Polkerns 20 werden durch diesen magnetischen
Fluss mit Nordpolen (N) magnetisiert, und die klauenförmigen magnetischen
Pole 23 des Polkerns 21 werden mit Südpolen (S)
magnetisiert. Gleichzeitig wird ein Drehmoment von der Maschine
durch den Riemen und die Rillenscheibe 4 an die Welle 6 übertragen,
wodurch der Rotor 7 gedreht wird. So wird ein rotierendes
magnetisches Feld auf die Statorwicklung 16 aufgebracht,
und eine elektromotorische Kraft wird in der Statorwicklung 16 erzeugt.
Diese elektromotorische Wechselstromkraft passiert den Gleichrichter 12 und wird
in eine elektromotorische Gleichstromkraft umgewandelt, die Stärke der
elektromotorischen Kraft wird durch den Regler 12 eingestellt,
und die Batterie wird wieder aufgeladen.
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Nun
wird der Aufbau der Statorwicklung 16 mit Bezug auf 6 beschrieben.
In diesem Beispiel ist die Anzahl der magnetischen Pole des Rotors 7 12.
In 6 bezeichnen Bezugsziffern 1 bis 36 Schlitznummern.
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Der
Statorkern 15 ist aus einem zylindrischen magnetischen
Material gemacht, in welchem 36 Schlitze 15a mit
einem vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung so ausgeformt sind,
dass sie sich zu der inneren Umfangsfläche des Statorkerns hin öffnen.
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Eine
Wicklung 30 wird gebildet durch wellenartiges Wickeln eines
Leiters 29 in jeden dritten Schlitz 15a, so dass
die Reihenfolge der Schlitze, in welche der Leiter 29 eingeführt wird,
Schlitz Nr. 1, 4, 7, ..., 34 ist. Eine Wicklung 31 wird
gebildet durch wellenförmiges
Wickeln eines Leiters 29 in jeden dritten Schlitz 15a,
so dass die Reihenfolge der Schlitze, in welche der Leiter 29 eingeführt wird,
Schlitz Nr. 3, 6, 9, ..., 36 ist. Eine Wicklung 32 wird
gebildet durch wellenartiges Wickeln eines Leiters 29 in
jeden dritten Schlitz 15a, so dass die Reihenfolge der
Schlitze, in welche der Leiter 29 eingeführt wird,
Schlitz Nr. 5, 8, 11, ..., 2 ist.
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Diese
drei so gebildeten Wicklungen 30, 31 und 32 werden
an ihren Wicklungsendabschnitten 30b, 31b und 32b verbunden,
d.h., sie werden zu einer Y-Schaltung zusammengeschaltet, um die
Statorwicklung 16 zu bilden. Der Verbindungsabschnitt der
Wicklungsendabschnitte 30b, 31b und 32b wird ein
neutraler Punkt der Statorwicklung 16, und die Wicklungsstartabschnitte 30a, 31a und 32a werden Anschlussdrähte der
Statorwicklung 16. Diese drei Wicklungen 30, 31 und 32 unterscheiden
sich in ihrem elektrischen Phasenwinkel um 120°.
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Der
Gleichrichter 12 ist so aufgebaut, dass eine Plusseitendiode
d11 und eine Minusseitendiode d21,
welche in Serie geschaltet sind, eine Plusseitendiode d12 und
eine Minusseitendiode d22, welche in Serie
geschaltet sind, eine Plusseitendiode d13 und eine
Minusseitendiode d23, welche in Serie geschaltet sind,
und eine Plusseitendiode d14 und eine Minusseitendiode
d24, welche in Serie geschaltet sind, parallel zwischen
einer Ausgangsklemme B und der Erde miteinander verbunden sind.
Wie in 7 gezeigt, ist die Statorwicklung 16 auch
mit dem Gleichrichter 12 so verbunden, dass der Wicklungsstartabschnitt 30a der
Wicklung 30 zwischen der Plusseitendiode d11 und
der Minusseitendiode d21 angeschlossen ist,
welche in Serie geschaltet sind, der Wicklungsstartabschnitt 31a der
Wicklung 31 ist zwischen der Plusseitendiode d12 und
der Minusseitendiode d22 angeschlossen,
welche in Serie geschaltet sind, der Wicklungsstartabschnitt 32a der
Wicklung 32 ist zwischen der Plusseitendiode d13 und
der Minusseitendiode d23 angeschlossen,
welche in Serie geschaltet sind, und der neutrale Punkt ist zwischen
der Plusseitendiode d14 und der Minusseitendiode
d24 angeschlossen, welche in Serie geschaltet
sind.
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In
dem so aufgebauten Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug entsteht, wenn
die Drehgeschwindigkeit gering ist, eine Spannung von √3 mal der
durch eine einzelne Phase induzierten Spannung zwischen den Drähten. Wenn
die Drehgeschwindigkeit hoch ist, wird dieser Generator auch eingesetzt, obwohl
der magnetische Hauptfluss geschwächt wird durch einen dreiphasigen
Wechselstrom, welcher in den drei Einphasenwicklungen 30, 31 und 32 fließt, da eine
dreifach höhere
harmonische elektromotorische Kraft verbleibt, wobei die Diode mit
dem neutralen Punkt verbunden ist.
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Bei
dem herkömmlichen
Wechselstromgenerator für
ein Fahrzeug wird, da die Statorwicklung 16 durch Zusammenschalten
der drei Einphasenwicklungen 30, 31 und 32 in
eine Y-Schaltung aufgebaut ist, welche sich um 120° in ihrem
elektrischen Winkel unterscheiden, nur eine Spannung von √3 mal der
induzierten Einphasenspannung zwischen den Drähten erzeugt, wodurch das Problem
entsteht, dass der herkömmliche
Wechselstromgenerator eine Anforderung an die Spannungserzeugung
nicht erfüllen
könnte,
wenn die Drehgeschwindigkeit gering ist.
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Um
die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen, wird vorgeschlagen,
dass die Anzahl von Windungen der Wicklungen 30, 31 und 32 in
den entsprechenden Phasen erhöht
wird. In diesem Fall entsteht jedoch das Problem, dass ein erzeugter
Strom sinkt, wenn die Drehgeschwindigkeit hoch ist.
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Die
US 4,163,187 betrifft einen
Stator für
einen Generator, bei dem zahlreiche Wicklungen mit einem dünnen Draht
mit weniger zahlreichen Wicklungen mit einem dickeren Draht kombiniert
werden.
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Die
JP 04208100 A offenbart
einen Generator, bei dem eine Hauptwicklung mit einer Hilfswicklung
in Reihe geschaltet ist. Die Verbindungsabschnitte sind mit einem
Brückengleichrichter
verbunden. Ebenso ist die Hilfwicklung mit einem Brückengleichrichter
verbunden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist entstanden, um die oben genannten Probleme
der herkömmlichen Generatoren
zu lösen,
und daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wechselstromgenerator
für ein
Fahrzeug mit einer verbesserten Statorwicklung zu schaffen, welche
dazu fähig
ist, eine zwischen den Drähten
entstehende Spannung groß zu machen
und einen erzeugten Strom bei einer höheren Drehgeschwindigkeit groß zu machen.
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Um
die oben genannten Aufgabe zu lösen, wird
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug geschaffen,
welcher beinhaltet:
einen Rotor, welcher drehbar in einem Gehäuse gelagert
ist;
und
einen Stator mit einem zylindrischen Statorkern,
in welchem mehrere Schlitze in gegebenen Abständen in Umfangsrichtung so
ausgeformt sind, dass sie sich in Richtung der inneren Umfangsfläche des
Statorkerns öffnen,
und mit einer Statorwicklung, die durch das Verbinden von drei Einphasen-Wicklungen gebildet
wird, welche auf den Statorkern in Y-Schaltung gewickelt sind, wobei der
Stator an das Gehäuse
angebracht wird, um den Rotor zu umgeben, wobei jede der Einphasen-Wicklungen
eine erste Wicklung beinhaltet, welche mit der Y-Schaltung verschaltet
ist, und eine zweite Wicklung, die in Serie zu der ersten Wicklung
geschaltet ist und die eine gegebene Phasendifferenz im elektrischen
Winkel bezüglich
der ersten Wicklung hat, und wobei ein Verbindungsabschnitt der
ersten Wicklung und der zweiten Wicklung, welche jede der Einphasen-Wicklungen
bilden, mit einem Paar von Dreiphasen-Diodenbrücken verbunden ist, und ein
Endabschnitt der zweiten Wicklung, welche Teil jeder Einphasen-Wicklungen
ist, ist mit einem anderen Paar von Dreiphasen-Diodenbrücken verbunden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden
deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung, im Zusammenhang
gesehen mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
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1 ein
Diagramm ist, welches eine elektrische Verbindung einer Statorwicklung
in einem Wechselstromgenerator für
ein Fahrzeug gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Entwicklungsdiagramm zur Erklärung
der Struktur der Statorwicklung in einem Stator in dem Wechselstromgenerator
für ein
Fahrzeug gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 ein
Graph ist, welcher die Erzeugungskennlinie des Wechselstromgenerators
für ein Fahrzeug
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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4 ein
Diagramm zur Erklärung
der Struktur einer Statorwicklung in einem Stator eines Wechselstromgenerators
für ein
Fahrzeug gemäß einer vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
Querschnittsansicht ist, welche einen allgemeinen Wechselstromgenerator
für ein Fahrzeug
zeigt;
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6 ein
Entwicklungsdiagramm zur Erläuterung
der Struktur einer Statorwicklung in einem Stator in einem herkömmlichen
Wechselstromgenerator für
ein Fahrzeug ist; und
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7 ein
Diagramm ist, welches eine elektrische Verbindung einer Statorwicklung
in dem herkömmlichen
Wechselstromgenerator für
ein Fahrzeug zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird eine detailliertere Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
gegeben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
ein Diagramm, welches eine elektrische Verbindung einer Statorwicklung
in einem Wechselstromgenerator für
ein Fahrzeug gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist ein
Entwicklungsdiagramm zur Erläuterung
der Struktur der Statorwicklung in einem Stator des Wechselstromgenerators
für ein
Fahrzeug gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug auf 1 wird eine Statorwicklung 16a gebildet
durch Zusammenschalten dreier Einphasen-Wicklungen 40, 50 und 60 mit
einem Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° in Y-Schaltung.
Die Wicklung 40 wird aufgebaut durch Zusammenschalten einer
ersten und einer zweiten Wicklung 41 und 42 mit
einem Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° in Serie.
Auch wird die Wicklung 50 gebildet durch Zusammenschalten
einer ersten und einer zweiten Wicklung 51 und 52 mit
einem Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° in Serie.
Des Weiteren wird die Wicklung 60 gebildet durch Zusammenschalten
einer ersten und einer zweiten Wicklung 61 und 62 mit
einem Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° in Serie.
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In
diesem Beispiel werden diese drei Einphasen-Wicklungen 40, 50 und 60 aus
denselben Leitern gebildet, und sie haben die gleiche Anzahl von
Windungen. Auch die ersten Wicklungen 41, 51 und 61 sind
in der Anzahl von Windungen mit den zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 identisch.
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Ein
Gleichrichter 12A ist so ausgestaltet, dass eine Plusseitendiode
d11 und eine Minusseitendiode d21 in
Serie, eine Plusseitendiode d12 und eine Minusseitendiode
d22 in Serie, eine Plusseitendiode d13 und eine Minusseitendiode d23 in
Serie, eine Plusseitendiode d14 und eine
Minusseitendiode d24 in Serie, eine Plusseitendiode
d15 und eine Minusseitendiode d25 in
Serie, eine Plusseitendiode d16 und eine Minusseitendiode
d26 in Serie, und eine Plusseitendiode d17 und eine Minusseitendiode d27 in
Serie parallel zwischen einer Ausgangsklemme B und der Erde zusammengeschlossen
sind.
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Eine
Statorwicklung 16A ist auch mit dem Gleichrichter 12A in
solcher Weise verbunden, dass ein Verbindungsabschnitt der ersten
Wicklung 41 und der zweiten Wicklung 42 der Wicklung 40 zwischen der
Plusseitendiode d11 und der Minusseitendiode d21, welche in Serie geschaltet sind, angeschlossen ist,
ein Endabschnitt der zweiten Wicklung 42 der Wicklung 40 ist
zwischen der Plusseitendiode d12 und der
Minusseitendiode d22, welche in Serie geschaltet sind,
angeschlossen, ein Verbindungsabschnitt der ersten Wicklung 51 und
der zweiten Wicklung 52 der Wicklung 50 ist zwischen
der Plusseitendiode d13 und der Minusseitendiode
d23, welche in Serie geschaltet sind, angeschlossen,
ein Endabschnitt der zweiten Wicklung 52 der Wicklung 50 ist
zwischen der Plusseitendiode d14 und der
Minusseitendiode d24, welche in Serie geschaltet
sind, angeschlossen, ein Verbindungsabschnitt der ersten Wicklung 61 und
der zweiten Wicklung 62 der Wicklung 60 ist zwischen der Plusseitendiode
d15 und der Minusseitendiode d25, welche
in Serie geschaltet sind, angeschlossen, ein Endabschnitt der zweiten
Wicklung 62 der Wicklung 60 ist zwischen der Plusseitendiode
d16 und der Minusseitendiode d26,
welche in Serie geschaltet sind, angeschlossen, und der neutrale
Punkt ist zwischen der Plusseitendiode d17 und
der Minusseitendiode d17 welche in Serie
geschaltet sind, angeordnet.
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Das
heißt,
in der elektrischen Verbindung gemäß der ersten Ausführungsform
sind die Ausgangsenden der ersten Wicklungen 41, 51 und 61,
welche in Y-Schaltung verbunden sind, mit einer Dreiphasen-Diodenbrücke verbunden,
die Ausgangsenden der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62,
welche in Serie zu den ersten Wicklungen 41, 51 und 61 geschaltet
sind, um einen Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° zu schaffen,
sind mit einer Dreiphasen-Diodenbrücke verbunden, und der neutrale
Punkt ist mit einer Diodenbrücke
verbunden.
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Im
Folgenden wird eine besondere Wicklungsgestaltung der Wicklungen 40, 50 und 60 in
jeder Phase mit Bezug auf 2 beschrieben
werden. In 2 bezeichnen Bezugsziffern 1 bis 36 Schlitznummern.
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Die
erste Wicklung 41, welche die Wicklung 40 strukturiert,
wird gebildet durch wellenartiges Wickeln eines Leiters 29 in
jeden dritten Schlitz 15a, so dass die Reihenfolge von
Schlitzen, in welche der Leiter 29 eingeführt ist,
Schlitz Nr. 1, 4, 7, ..., 34 ist. Andererseits wird die zweite Wicklung 42 gebildet durch
wellenartiges Wickeln eines Leiters 29 in jeden dritten
Schlitz 15a, so dass die Reihenfolge der Schlitze, in welche
der Leiter 29 eingeführt
wird, Schlitz Nr. 3, 6, 9, ..., 36 ist. Die erste Wicklung 41 und
die zweite Wicklung 42 haben einen Phasenunterschied im
elektrischen Winkel von 120° zwischen sich,
da die gewickelten Schlitze 15a um drei Schlitze versetzt
sind. Dann wird die Wicklung 40 gebildet, so dass der Wicklungsstartabschnitt 41a der
ersten Wicklung 41 und der Wicklungsendabschnitt 42b der zweiten
Wicklung 42 miteinander verbunden werden, so dass die erste
Wicklung 41 und die zweite Wicklung 42 in Serie
geschaltet werden, um einen Phasenunterschied im elektrischen Winkel
von 120° zu schaffen.
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Die
erste Wicklung 51, die die Wicklung 50 strukturiert,
wird gebildet durch wellenartiges Wickeln eines Leiters 29 in
jeden dritten Schlitz 15a, so dass die Reihenfolge der
Schlitze, in welche der Leiter 29 eingeführt wird,
Schlitz Nr. 3, 6, 9, ..., 36 ist. Andererseits wird die zweite Wicklung 52 gebildet
durch wellenartiges Wickeln eines Leiters 29 in jeden dritten Schlitz 15a,
so dass die Reihenfolge der Schlitze, in welche der Leiter 29 eingeführt wird,
Schlitz Nr. 5, 8, 11, ..., 2 ist. Die erste Wicklung 51 und
die zweite Wicklung 52 haben einen Phasenunterschied im elektrischen
Winkel von 120° zwischen
sich, da die gewickelten Schlitze 15a um drei Schlitze
versetzt sind. Dann wird die Windung 50 so gebildet, dass
der Wicklungsstartabschnitt 51a der ersten Wicklung 51 und
der Wicklungsendabschnitt 52b der zweiten Wicklung 52 miteinander
verbunden werden, so dass die erste Wicklung 51 und die
zweite Wicklung 52 miteinander in Serie geschaltet werden,
um einen Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° zu schaffen.
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Die
erste Wicklung 61, die die Wicklung 60 strukturiert,
wird gebildet durch wellenartiges Wickeln eines Leiters 29 in
jeden dritten Schlitz 15a, so dass die Reihenfolge der
Schlitze, in welche der Leiter 29 eingeführt wird,
Schlitz Nr. 5, 8, 11, ..., 2 ist. Andererseits wird die zweite Wicklung 62 gebildet
durch wellenartiges Wickeln eines Leiters 29 in jeden dritten Schlitz 15a,
so dass die Reihenfolge der Schlitze, in welche der Leiter 29 eingeführt wird,
Schlitz Nr. 1, 4, 7, ..., 34 ist. Die erste Wicklung 61 und
die zweite Wicklung 62 haben einen Phasenunterschied im elektrischen
Winkel von 120° zwischen
sich, da die gewickelten Schlitze 15a um drei Schlitze
versetzt sind. Dann wird die Wicklung 60 so gebildet, dass
der Wicklungsstartabschnitt 61a der ersten Wicklung 61 und
der Wicklungsendabschnitt 62b der zweiten Wicklung 62 miteinander
verbunden werden, so dass die erste Wicklung 61 und die
zweite Wicklung 62 in Serie geschaltet werden, um einen
Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° zu schaffen.
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Dann
werden der Wicklungsendabschnitt 41b der ersten Wicklung 41,
der Wicklungsendabschnitt 51b der ersten Wicklung 51 und
der Wicklungsendabschnitt 61b der ersten Wicklung 61 miteinander
verbunden, um einen Stator 8A zu erhalten, auf den die
Statorwicklung 16A gewickelt ist, welche durch Zusammenschalten
der drei Einphasen-Wicklungen 40, 50 und 60 mit
einem Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° in Y-Schaltung
gebildet wird.
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In
dem so aufgebauten Stator 8A sind die drei Einphasen-Wicklungen 40, 50 und 60,
welche in Y-Schaltung zusammengeschaltet sind, aufgebaut durch Verbinden
der ersten Wicklungen 41, 51 und 61 und
der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62,
jeweils mit einem Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120°, in Serie,
die Verbindungsabschnitte der ersten Wicklungen 41, 51 und 61 und
der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 sind
mit der Dreiphasen-Diodenbrücke
verbunden, und die Endabschnitte der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 sind
mit der Dreiphasen-Diodenbrücke
verbunden. Daher ist die maximale Spannung, die zwischen den Drähten erzeugt
wird, eine Spannung, die zweimal so groß ist wie eine Einphasen-Induktionsspannung.
Als Ergebnis kann, da eine elektromotorische Kraft ohne Belastung
groß wird,
die Drehgeschwindigkeit beim Start der Erzeugung gesenkt werden,
so dass eine Anforderung an die Erzeugung, wenn die Drehgeschwindigkeit
gering ist, erfüllt
wird.
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Wenn
die Drehgeschwindigkeit hoch ist, ist auch, da ein Strom in den
zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 fließt, eine
Ankerrückwirkung
gering, und ein starker Strom fließt in den zweiten Wicklungen 42, 52 und 62,
um so den Betrag der Erzeugung zu vergrößern.
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Auch
unter dem Gesichtspunkt des Stromflusses folgt zum Beispiel ein
Strom, der in den Verbindungsabschnitt der ersten Wicklung 61 und
der zweiten Wicklung 62 fließt, Strompfaden von (-) → die erste
Wicklung 61 → die
erste Wicklung 41 → die zweite
Wicklung 42 → B,
(-) → die
erste Wicklung 61 → die
erste Wicklung 41 → B,
und (-) → die
zweite Wicklung 62 → B.
Daher ist die Anzahl der Strompfade groß, so dass der Betrag der Erzeugung
steigen kann.
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Da
auch die Diodenbrücke
mit dem neutralen Punkt verbunden ist, werden drei parallele Kreise, bestehend
aus (-) → der
neutrale Punkt → die
erste Wicklung 41 → B,
(-) → der
neutrale Punkt → die
erste Wicklung 51 → B,
und (-) → der
neutrale Punkt → die erste
Wicklung 61 → B
gebildet, wobei diese parallelen Kreise sich so verhalten, als ob
serielle und parallele Verbindungen umgeschaltet werden, wodurch sie
fähig sind,
einen Ausgangsstrom zu vergrößern.
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Ein
Ergebnis einer Messung der Erzeugungskennlinie nach der Herstellung
eines Wechselstromgenerators für
ein Fahrzeug, an welchem der Stator 8A anstelle des Stators 8 angebracht
ist, ist in 3 gezeigt. In 3 ist
die Erzeugungskennlinie des Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung als durchgehende Linie eingetragen, wohingegen die Erzeugungskennlinie
des herkömmlichen
Wechselstromgenerators als gestrichelte Linie eingetragen ist. Auch
repräsentiert
die Abszisse eine Drehgeschwindigkeit, während die Ordinate einen Ausgangsstrom
nach Gleichrichtung repräsentiert.
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Aus 3 wird
deutlich, dass die Drehgeschwindigkeit beim Start der Erzeugung 100 (min-1) bei dem herkömmlichen Wechselstromgenerator
für ein
Fahrzeug beträgt,
während
die Drehgeschwindigkeit beim Start der Erzeugung 900 (min-1) beim Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung beträgt,
d.h., eine Erzeugung wird bei einer niedrigeren Drehgeschwindigkeit
ermöglicht.
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Es
wird außerdem
deutlich, dass der Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Ausgangsgröße bei der Drehgeschwindigkeit
von 2000 min-1 oder höher, verglichen mit dem herkömmlichen
Wechselstromgenerator für
ein Fahrzeug, erhöhen
kann.
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Zweite Ausführungsform
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In
einer zweiten Ausführungsform
werden die drei Einphasen-Wicklungen 40, 50 und 60 aus dem
gleichen Leiter gebildet, und sie haben die gleiche Anzahl an Windungen.
Außerdem
ist die Anzahl der Windungen der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 größer als
die Anzahl der Windungen der ersten Wicklungen 41, 51 und 61.
Andere Strukturen sind die gleichen wie die der ersten Ausführungsform.
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In
der zweiten Ausführungsform
wird, da die Anzahl der Windungen der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 größer ist
als die Anzahl der Windungen der ersten Wicklungen 41, 51 und 61,
eine zwischen den Drähten
erzeugte Spannung größer, um
eine größere elektromotorische
Kraft zu erhalten.
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Dritte Ausführungsform
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In
einer dritten Ausführungsform
sind die ersten Wicklungen 41, 51 und 61 in
ihrer Anzahl der Windungen identisch mit den zweiten Wicklungen 42, 52 und 62,
und der Durchmesser des Leiters der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 ist
größer als
der Durchmesser des Leiters der ersten Wicklungen 41, 51 und 61.
Andere Strukturen sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
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In
der dritten Ausführungsform
wird, da der Durchmesser des Leiters der zweiten Wicklungen 42, 52 und 62,
in welchen ein starker Strom fließt, größer gemacht ist, die Erzeugungseffizienz
bei einer hohen Drehgeschwindigkeit verbessert.
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Vierte Ausführungsform
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In
einer vierten Ausführungsform
sind, wie in 4 gezeigt, die ersten Wicklungen 41, 51 und 61 auf
den Statorkern gewickelt, um in entsprechenden Schlitze 15a auf
der relativ zu der Schlitztiefenrichtung tieferen Seite (der äußeren Umfangsseite
in radialer Richtung) aufgenommen zu werden, und die zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 werden
auf den Statorkern gewickelt, um in entsprechenden Schlitzen 15a auf
der relativ zu der Schlitztiefenrichtung flacheren Seite (der inneren
Umfangsseite in radialer Richtung) aufgenommen zu werden. Andere
Strukturen sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
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In
der vierten Ausführungsform
werden die ersten Wicklungen 41, 51 und 61 auf
den Statorkern gewickelt, um in entsprechenden Schlitzen 15a auf der
relativ zu der Schlitztiefenrichtung tieferen Seite aufgenommen
zu werden, das heißt,
an einer Unterseite der entsprechenden Schlitze 15a. Andererseits werden
die zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 auf den
Statorkern gewickelt, um in entsprechenden Schlitzen 15a auf
der flacheren Seite relativ zu der Schlitztiefenrichtung, das heißt, auf
einer Öffnungsseite
der entsprechenden Schlitze 15a, aufgenommen zu werden.
Entsprechend wird, da eine Streuinduktivität der ersten Wicklungen 41, 51 und 61,
welche auf der Unterseite der entsprechenden Schlitze 15a aufgenommen
sind, groß ist,
der Strom konzentriert auf den zweiten Wicklungen 42, 52 und 62, welche
an der Öffnungsseite
der entsprechenden Schlitze 15a aufgenommen sind, wenn
die Drehgeschwindigkeit hoch ist, und eine Kennlinie nahe einer
Einphasen-Ganzwellen-Gleichrichtung wird erhalten, wodurch es möglich wird,
den Betrag der Erzeugung zu erhöhen.
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Die
oben genannten Ausführungsform
sind für
einen Fall beschrieben, wo die Anzahl der magnetischen Pole des
Rotors 7 12 ist und die Anzahl der Schlitze des
Statorkerns 15 36 ist, das heißt, die Anzahl der Schlitze
für jeden
Pol und für
jede Phase ist 1. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf
diese Ausführungsformen
begrenzt. Es ist unnötig
zu sagen, dass die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall angewandt
werden kann, in welchem die Anzahl der Schlitze für jeden
Pol und für
jede Phase 2 oder mehr beträgt.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 so aufgebaut,
dass sie einen Phasenunterschied im elektrischen Winkel von 120° bezüglich der
ersten Wicklungen 41, 51 und 61 haben.
In dem Fall, wo die Anzahl der Schlitze für jeden Pol und für jede Phase 1 ist,
kann der Phasenunterschied im elektrischen Winkel zwischen den zweiten
Wicklungen 42, 52 und 62 und den ersten
Wicklungen 41, 51 und 61 auf 60°, 120° und 180° gesetzt
werden. Zum Beispiel in dem Fall, wo der Phasenunterschied im elektrischen
Winkel zwischen den zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 und
den ersten Wicklungen 41, 51 und 61 auf
60° gesetzt
wird, kann die elektromotorische Kraft größer gemacht werden, verglichen
mit dem Fall, wo der Phasenunterschied im elektrischen Winkel zwischen beiden
Wicklungen auf 120° gesetzt
wird, aber kein Strom fließt
und eine Ausgangsgröße wird
gesenkt, wenn die Drehgeschwindigkeit hoch ist. Wenn daher die Drehgeschwindigkeit
beim Start der Erzeugung und die Ausgangsgröße bei hoher Geschwindigkeit insgesamt
bewertet werden, wenn die Anzahl der Schlitze für jeden Pol und für jede Phase 1 ist,
ist es wünschenswert,
dass der Phasenunterschied im elektrischen Winkel zwischen den zweiten Wicklungen 42, 52 und 62 und
den ersten Wicklungen 41, 51 und 61 auf
120° gesetzt
wird.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau hat die vorliegende Erfindung die
im Folgenden beschriebenen Vorteile.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug geschaffen,
der beinhaltet: einen Rotor, der drehbar in einem Gehäuse gelagert
ist; und einen Stator mit einem zylindrischen Statorkern, in welchem
mehrere Schlitze in gegebenen Intervallen in Umfangsrichtung so
ausgeformt sind, dass sie sich in Richtung der inneren Umfangsfläche des
Statorkerns öffnen,
und drei Einphasen-Wicklungen sind auf den Statorkern gewickelt
und in Y-Schaltung zusammengeschaltet, wobei der Stator an dem Gehäuse so angebracht
ist, dass er den Rotor umgibt, wobei jede der Einphasen-Wicklungen
eine erste Wicklung beinhaltet, welche mit der Y-Schaltung verbunden
ist, und eine zweite Wicklung, die in Reihe mit der ersten Wicklung
geschaltet ist und die einen gegebenen Phasenunterschied im elektrischen
Winkel bezüglich
der ersten Wicklung hat, und wobei ein Verbindungsabschnitt der
ersten Wicklung und der zweiten Wicklung, welche jede der Einphasen-Wicklungen bilden,
mit einem Paar von Dreiphasen-Diodenbrücken verbunden
ist, und ein Endabschnitt der zweiten Wicklung, welche jede der Einphasen-Wicklungen
bildet, ist mit einem anderen Paar von Dreiphasen-Diodenbrücken verbunden.
Mit dem oben genannten Aufbau kann ein Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug
geschaffen werden, in welchem die zwischen den Drähten erzeugte Spannung
erhöht
wird, so dass die Drehgeschwindigkeit beim Start der Erzeugung gesenkt
werden kann, und der erzeugte Strom bei hoher Drehgeschwindigkeit
steigt, so dass der Betrag an Erzeugung gesteigert werden kann.
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Da
die ersten Wicklungen und die zweiten Wicklungen, die die Einphasen-Wicklungen
bilden, so aufgebaut sind, dass sie einen Phasenunterschied von
120° im
elektrischen Winkel haben, kann eine Spannung, welche zweimal so
hoch ist wie eine Einphasen-Induktionsspannung, zwischen den Drähten erzeugt
werden.
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Da
außerdem
der neutrale Punkt der oben genannten ersten Wicklungen, welche
zu der Y-Schaltung zusammengeschaltet sind, mit der Diodenbrücke verbunden
ist, wird eine große
Anzahl von Strompfaden gebildet, und die ersten Wicklungen verhalten
sich so, als ob serielle und parallele Verbindung umgeschaltet wird,
wodurch sie fähig
sind, den Ausgangsstrom zu erhöhen.
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Des
Weiteren wird in jeder der Einphasen-Wicklungen, da die Anzahl an
Windungen der zweiten Wicklungen größer ist als die Anzahl der Windungen
der ersten Wicklungen, die Spannung, die zwischen den Drähten erzeugt
wird, groß,
wodurch eine größere elektromotorische
Kraft erhalten wird.
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Außerdem wird
in jeder der Einphasen-Wicklungen, da der Durchmesser eines Leiters
der zweiten Wicklungen größer ist
als der Durchmesser eines Leiters der ersten Wicklungen, die Erzeugungseffizienz
bei einer hohen Drehgeschwindigkeit verbessert.
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Außerdem wird
in jeder der Einphasen-Wicklungen, da die ersten Wicklungen auf
den Statorkern gewickelt werden, so dass die ersten Wicklungen an einer
relativ zu der Schlitztiefenrichtung tieferen Seite innerhalb der
Schlitze angeordnet sind, und da die zweiten Wicklungen auf den
Statorkern gewickelt sind, so dass die zweiten Wicklungen auf einer
flacheren Seite relativ zu der Schlitztiefenrichtung innerhalb der
Schlitze angeordnet sind, der Strom auf den zweiten Wicklungen bei
hoher Drehgeschwindigkeit konzentriert, und eine Kennlinie nahe
einer Einphasen-Ganzwellen-Gleichrichtung
wird erhalten, wodurch es möglich
wird, den Betrag der Erzeugung zu erhöhen.