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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. Juli 2005 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-207101, deren Inhalt hiermit durch
Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf rotierende elektrische
Maschinen. Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine rotierende
elektrische Maschine für
ein Fahrzeug (z.B. eine Fahrzeug-Lichtmaschine), die einen Stator
enthält,
welcher eine derart ausgebildete äußere Oberfläche aufweist, dass die Ableitung
von durch den Betrieb der rotierende elektrischen Maschine erzeugten
Hitze verstärkt
wird.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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In
den letzten Jahren müssen
Motorräume zunehmend
klein sein, um so die Bedingungen für das Umsetzen eines Designs
mit abgeschrägter Nase
(Front) zu erfüllen,
um den Fahrwiderstand des Fahrzeugs zu verringern, und wobei mehr
ausreichender Raum in den Fahrzeuginnenräumen sichergestellt wird. Folglich
ist der für
den Einbau einer Fahrzeug-Lichtmaschine verfügbare Raum in den Motorräumen klein
geworden.
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Weiter
ist die Drehzahl der. Motoren zum Zwecke des Verbesserns der Brennstoff-Wirtschaftlichkeit
verringert worden; dementsprechend wurde auch die Drehzahl der Fahrzeug-Lichtmaschinen
verringert.
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Andererseits
ist es mit der Erhöhung
der elektrischen Last, die durch zum Beispiel Verwendung von Sicherheitssteuervorrichtungen
verursacht ist, notwendig, die Leistungskapazität der Fahrzeug-Lichtmaschinen
weiter zu erhöhen.
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Somit
ist es erforderlich, dass Fahrzeug-Lichtmaschinen kompakt, leistungsfähig und kostengünstig sind;
daher ist es erforderlich, dass die Komponenten der Fahrzeug-Lichtmaschinen darin sehr
dicht angeordnet sind.
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Darüber hinaus
sind mit der jüngsten
Entwicklung der Reduzierung von Motorgeräuschen die von Motorzubehörteilen
mit relativ hoher Drehzahl insbesondere von einer Fahrzeug-Lichtmaschine verursachten
Geräusche
bemerkbar geworden.
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Als
Bemühung,
die Fahrzeug-Lichtmaschinengeräusche
zu verringern, offenbart die japanische Patenterstveröffentlichung
JP S58-43157 eine Fahrzeug-Lichtmaschine, bei der: ein Rahmen den äußeren Umfang
eines Statorkerns umgibt; der Statorkern eine Mehrzahl von auf der äußeren Oberfläche davon
ausgebildeten Vorsprüngen
aufweist; ein Kühlmittel,
das durch den zwischen der inneren Oberfläche des Rahmens und der äußeren Oberfläche des
Statorkerns gebildeten Hohlraum fließt, wodurch der Statorkern
gekühlt
wird.
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Mit
der obigen Anordnung ist es möglich,
die Leistungsfähigkeit
des Kühlens
der Fahrzeug-Lichtmaschine zu verbessern, während das Austreten von Geräuschen aus
der Fahrzeug-Lichtmaschine nach außen verringert wird.
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Jedoch
macht das Bereitstellen des Hohlraums für den Fluss des Kühlmittels
die Fahrzeug-Lichtmaschine statisch überbestimmt (redundant). Weiter
ist ein Verrohrungs- bzw.
Verschlauchungs-System zum beliefern des Kühlmittels zu der Fahrzeug-Lichtma schine
von z.B. einem Motorkühler notwendig,
das Verrohrungssystem macht die Anordnung der Maschinen oder Vorrichtungen
in dem Motorraum dichter und komplexer. Darüber hinaus ist es zum Verhindern
des Austretens des Kühlmittels
notwendig, eine hohe Präzision
der Dichtungsflächen und
eine hohe Zuverlässigkeit
der kontaktierenden Abschnitte in der Fahrzeug-Lichtmaschine und
in dem Verrohrungssystem sicherzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben erwähnten Probleme
gemacht.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende
elektrische Maschine bereitzustellen, die einen verbesserten Aufbau
aufweist, welcher eine ausgezeichnete Kühlfunktion der rotierenden
elektrischen Maschine sicherstellt, während er die rotierende elektrische
Maschine kompakt macht.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende
elektrische Maschine bereitzustellen, die leise ist und eine hohe
Leistungskapazität
sowie eine hohe Zuverlässigkeit
aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt,
die enthält:
einen Rotor mit einer Drehwelle; einen Stator, der einen äußeren Umfang
des Rotors umgibt; und einen Rahmen, der den Rotor und den Stator
trägt, wobei
der Stator eine äußere Oberfläche aufweist, von
der zumindest ein Teil zur Außenseite
des Rahmens hin freiliegend ist, und eine Mehrzahl von Vorsprüngen und
Aussparungen auf dem freiliegenden Teil der äußeren Oberfläche des
Stators ausgebildet, so dass die Ableitung von durch den Betrieb
der rotierenden elektrischen Maschine erzeugter Wärme verbessert
wird.
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Mit
dem obigen Aufbau kann durch den Betrieb der rotierenden elektrischen
Maschine erzeugte Wärme
effektiv zur Außenseite
des Rahmens (d.h. der Außenseite
der rotierenden elektrischen Maschine) direkt von dem freiliegenden
Teil der äußeren Oberfläche des
Stators abgeleitet werden.
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Weiter
ist die Oberflächen-Fläche des
freiliegenden Teils der äußeren Oberfläche des
Stators vergrößert, wodurch
die Ableitung der durch den Betrieb der rotierenden elektrischen
Maschine über
die äußere Oberfläche des
Stators verbessert wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung beinhaltet der Rotor bei der rotierenden elektrischen
Maschine zumindest einen Ventilator, der derart arbeitet, dass er
während
des Betriebs davon einen Luftfluss zum Kühlen der rotierenden elektrischen
Maschine erzeugt, und die Vorsprünge
und Aussparungen sind so ausgebildet auf der äußeren Oberfläche des
Stators, dass die Aussparungen Luftflusspfade ausmachen, entlang
denen der von dem Ventilator erzeugte Luftfluss über die äußere Oberfläche des Stators vorbeifließt, wodurch
die äußere Oberfläche gekühlt wird.
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Vorzugsweise
beinhaltet der Rotor bei der rotierenden elektrischen Maschine einen
ersten und einen zweiten Ventilator, die von einander entfernt angeordnet
sind, wobei die Umgebungstemperatur um den ersten Ventilator geringer
ist als diejenige um den zweiten Ventilator während des Betriebs der rotierenden
elektrischen Maschine, der erste Ventilator eine geringere Luftflussrate
als der zweite Ventilator aufweist, und die Vorsprünge und
Aussparungen so ausgebildet sind auf der äußeren Oberfläche des Stators,
dass die Aussparungen Luftflusspfade ausmachen, entlang denen der
von dem ersten und dem zweiten Ventilator erzeugte Luftfluss über die äußere Oberfläche des
Stators vorbeiströmt,
wodurch die äußere Oberfläche gekühlt wird.
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Mit
der obigen Konfiguration kann der von dem ersten und dem zweiten
Ventilator erzeugte Luftstrom über
die äußere Oberfläche des
Stators entlang der Aussparungen auf der äußeren Oberfläche von
dem ersten Ventilator, um den herum die Umgebungstemperatur gering
ist, vorbeifließen
zu dem zweiten Ventilator, um den herum die Um gebungstemperatur
hoch ist, wodurch die äußere Oberfläche des
Stators wirksamer gekühlt
wird.
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Bevorzugt
sind der erste und der zweite Ventilator jeweils an axialen Enden
des Rotors vorgesehen, und die Vorsprünge und Aussparungen sind so auf
der äußeren Oberfläche des
Stators ausgebildet, dass sie sich in axialer Richtung der Drehwelle
des Rotors erstrecken und in der Umfangsrichtung der Drehwelle des
Rotors abwechselnd angeordnet sind.
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Bevorzugt
weist der Rahmen bei der rotierenden elektrischen Maschine eine
Mehrzahl von ersten Ausströmöffnungen,
durch die der von dem ersten Ventilator erzeugte Luftstrom abgeführt wird, und
eine Mehrzahl von zweiten Ausströmöffnungen auf,
durch die der von dem zweiten Ventilator erzeugte Luftstrom abgeführt wird,
und die Position jeder der ersten und zweiten Ausströmöffnungen
in der Umfangsrichtung der Drehwelle des Rotors ist identisch zu
der einer der Aussparungen auf der äußeren Oberfläche des
Stators.
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Mit
der obigen Anordnung kann der von dem ersten und dem zweiten Ventilator
erzeugte Luftfluss sanfter über
die äußere Oberfläche des
Statorkerns entlang den Aussparungen auf der äußeren Oberfläche von
den ersten Ausströmöffnungen
zu den zweiten Ausströmöffnungen
vorbeifließen,
wodurch das Kühlen
der äußeren Oberfläche des
Stators weiter verbessert wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet der Stator bei der rotierenden elektrischen
Maschine: einen Statorkern, der eine Mehrzahl von darin ausgebildeten
Schlitzen und eine die äußere Oberfläche des
Stators darstellende äußere Oberfläche aufweist,
eine Mehrzahl von elektrischen Leitern, die einen im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt aufweisen und in den Schlitzen des Statorkerns
derart bereitgestellt sind, dass sie eine Statorwicklung bilden,
und eine Mehrzahl von elektrischen Isolatoren, die in den Schlitzen
des Statorkerns derart bereitgestellt sind, dass sie die elektrischen
Leiter von dem Statorkern elektrisch isolieren.
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Vorzugsweise
ist bei der rotierenden elektrischen Maschine jeder der elektrischen
Leiter in einem der Schlitze des Statorkerns an zumindest eine innere
Fläche
des einen der Schlitze über
einen entsprechenden der elektrischen Isolatoren anstoßend angeordnet.
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Mit
der obigen Anordnung kann von den elektrischen Leitern erzeugte
Wärme effektiv
auf den Statorkern übertragen
und dann über
die äußere Oberfläche des
Statorkerns abgeleitet werden.
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Weiter
weist der Stator bei der rotierenden elektrischen Maschine eine
Mehrzahl von Zähnen auf,
von denen jeder zwei benachbarte der Schlitze des Statorkerns in
der Umfangsrichtung der Drehwelle des Rotors voneinander trennt,
und es ist bevorzugt, dass die Position jeder der Vorsprünge auf
der oberen Oberfläche
des Statorkerns in der Umfangsrichtung der Drehwelle des Rotors
identisch ist zu einem der Zähne
des Statorkerns.
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Mit
der obigen Anordnung ist es möglich,
die Wärme
wirksam abzuleiten, die von den elektrischen Leitern zu den Zähnen des
Statorkerns über
die Vorsprünge übertragen
wird, wodurch die Kühlfunktion der
rotierenden elektrischen Maschine verbessert wird.
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In
der rotierenden elektrischen Maschine kann es einen freien Raum
in jedem der Schlitze des Statorkerns geben, und es ist bevorzugt,
dass ein Verhältnis
einer Fläche
des freien Raums zu einer Gesamtfläche jedes der Schlitze auf
einer Bezugsebene gleich oder weniger als 25% ist, wobei die Bezugsebene
derart definiert ist, dass sie sich entlang einer Umfangsrichtung
der Drehwelle des Rotors erstreckt.
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Das
obige Verhältnis
genau angebend, ist es möglich,
einen hohen Füllfaktor
der Statorwicklung sicherzustellen, die aus den elektrischen Leitern
aufgebaut ist. Darüber
hinaus ist es möglich,
die Größe des freien
Raums zu begrenzen, der mit eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisender Luft gefüllt ist,
wodurch ermöglicht
wird, dass von den elektrischen Leitern erzeugte Wärme effektiver
an den Statorkern übertragen
und dann an die äußere Oberfläche des Statorkerns
abgeleitet wird.
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Andererseits
sind bei der rotierenden elektrischen Maschine Räume in den Schlitzen des Statorkerns,
die nicht von den elektrischen Leitern und von den elektrischen
Isolatoren ausgefüllt
sind, mit einem Harzmaterial bis zu der inneren Oberfläche des
Statorkerns gefüllt.
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Da
in diesem Fall das Harzmaterial eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft besitzt, kann
von den elektrischen Leitern erzeugte Wärme weiter effektiv zu dem
Statorkern übertragen
und dann über
die äußere Oberfläche des
Statorkerns abgeleitet werden. Da darüber hinaus die durchschnittliche
Lücke zwischen
der äußeren Oberfläche des
Rotors und der inneren Oberfläche
des Stators verringert ist, wird es leichter für die von dem Rotor erzeugte
Hitze, zu dem Stator übertragen
und dann über
die äußere Oberfläche des
Statorkerns abgeleitet zu werden. Außerdem, da der Spalt zwischen
der äußeren Oberfläche des
Rotors und der inneren Oberfläche
des Stators entlang der Umfangsrichtung der Drehwelle des Rotors
gleichmäßig ist,
können
während
der Rotation des Rotors aufgrund von der Interferenz zwischen dem
Rotor und dem Stator erzeugte Geräusche beträchtlich verringert werden,
wodurch die rotierende elektrische Maschine leiser gemacht wird.
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Vorzugsweise
beinhaltet der Rotor bei der rotierenden elektrischen Maschine einen
Rotorkern mit einer Mehrzahl von Klauen, eine um den Rotorkern gewickelte
Feldwicklung sowie eine Mehrzahl von Permanentmagneten die zwischen
benachbarten zweien der Klauen des Rotorkerns angeordnet sind.
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In
diesem Fall kann das Austreten des magnetischen Flusses aus den
Spalten zwischen den Klauen des Rotorkerns verringert werden, wodurch die
Leistungsabgabe der rotierenden elektrischen Maschine erhöht wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
vorliegende Erfindung wird tiefergehend verstanden werden mit der
im folgenden gegebenen detaillierten Beschreibung und mit den begleitenden Zeichnungen
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die jedoch nicht als die Erfindung auf die spezifische
Ausführungsform
beschränkend
angenommen werden sollte, sondern lediglich zum Zwecke der Erklärung und
des Verständnisses.
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In
den begleitenden Figuren sind:
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1 eine
Teilschnittansicht, welche den Gesamtaufbau einer Fahrzeug-Lichtmaschine
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 eine
Teilschnittansicht, welche den Aufbau eines Stators in der Fahrzeug-Lichtmaschine aus 1 zeigt;
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3 eine
perspektivische Ansicht, die einen Endabschnitt des Stators aus 2 zeigt;
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4 eine
Seitenansicht, welche den strukturellen Zusammenhang zwischen einem
Rahmen und einem Statorkern in der Fahrzeug-Lichtmaschine aus 1 veranschaulicht;
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5 eine
Teilschnittansicht, die eine Abwandlung des Stators aus 2 zeigt;
und
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6 eine
perspektivische Ansicht, die eine Abwandlung eines Rotors in der
Fahrzeug-Lichtmaschine aus 1 zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben
werden.
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Es
sollte bemerkt werden, dass zum Zwecke der Klarheit und des Verstehens
identische Bauteile mit identischen Funktionen mit den gleichen
Bezugszeichen in jeder der Figuren bezeichnet worden sind.
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1 zeigt
den Gesamtaufbau einer Fahrzeug-Wechselstrommaschine 1 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt beinhaltet die Fahrzeug-Wechselstrommaschine 1 einen
Rotor 2, einen Stator 3, einen Rahmen 4,
einen Gleichrichter 5, einen Spannungsregler 11 und
eine Riemenscheibe 20.
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Der
Rotor 2 arbeitet derart, dass er ein rotierendes magnetisches
Feld erzeugt. Der Rotor 2 beinhaltet eine Drehwelle 6,
einen Rotorkern 21 vom Lundell-Typ, der eine Mehrzahl von
Klauen aufweist und auf der Drehwelle 6 montiert ist, ein
Paar von Kühlventilatoren 22 und 23 sowie
eine Feldwicklung 24, die um den Rotorkern 21 gewickelt
ist.
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Der
Kühlventilator 22 ist
an dem riemenscheibenseitigen axialen Ende des Rotorkerns 21 durch
Schweißen
befestigt. Andererseits ist der Kühlventilator an das nichtriemenscheibenseitige
(d.h. das gleichrichterseitige) axiale Ende des Rotorkerns 21 durch
Schweißen
befestigt. Während
des Betriebs der Fahrzeug-Lichtmaschine 1, wird die Umgebungstemperatur
auf der Riemenscheibenseite geringer als die auf der Nicht-Riemenscheibenseite.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind Anzahl und Größen der
Ventilatorflügel
für die
Kühlventilatoren 22 und 23 so
festgelegt, dass der Kühlventilator 22 eine
geringere Luftflussrate aufweist als der Kühlventilator 23.
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Der
Stator 3 ist so angeordnet, dass er den äußeren Umfang
des Rotors 2 umgibt. Der Stator 3 arbeitet derart,
dass er in dem von dem Rotor 2 erzeugten rotierenden Magnetfeld
einen Wechselstrom erzeugt.
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Mit
Bezug auf die 1 bis 4 beinhaltet der
Stator 3 einen Statorkern 31, der eine Mehrzahl von
darin ausgebildeten Schlitzen 35 aufweist, eine Mehrzahl
von elektrischen Leitern 32, die in den Schlitzen 35 des
Statorkerns 31 derart angeordnet sind, dass sie eine Statorwicklung
bilden, sowie eine Mehrzahl von elektrischen Isolatoren 34,
die so in den Schlitzen 35 des Statorkerns 31 angeordnet sind,
dass sie die elektrischen Leiter 32 von dem Statorkern 31 isolieren.
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Der
Statorkern 31 ist ein geschichteter Kern, der durch Laminieren,
runder, dünner
Stahlbleche erhalten wird. Der Statorkern 31 weist eine äußere Oberfläche auf,
von der ein Teil zum Äußeren des Rahmens 4 hin
freiliegend ist. Außerdem,
sind auf dem freiliegenden Teil der äußeren Oberfläche des Statorkerns 31 eine
Mehrzahl von Mulden 37 und Rippen 38 ausgebildet.
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Insbesondere,
sind die Mulden 37 und die Rippen 38 auf der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31 so ausgebildet, dass sie sich in der axialen Richtung
des Rotors 2 (d.h. der axialen Richtung der Drehwelle 6 des
Rotors 2) erstrecken und in der Umfangsrichtung des Rotors 2 (d.h.
der Umfangsrichtung der Drehwelle 6 des Rotors 2)
abwechselnd angeordnet sind. Weiter sind die Mulden 37 und
die Rippen 38 zu der Außenseite des Rahmens 4 hin
freiliegend. Genauer weisen die Rippen 38 einen äußeren Durchmesser
auf, der größer ist
als der Durchmesser der äußeren Oberfläche des
Rahmens 4 ausgenommen den Halteabschnitten des Rahmens 4.
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Außerdem besitzt
der Statorkern 31 wie in 2 gezeigt
eine Mehrzahl von Zähnen 39,
von denen jeder zwei benachbarte der Schlitze 35 in der Umfangsrichtung
des Rotors 2 trennt. Zusätzlich, ist die Position jeder
der Rippen 38 bei der vorliegenden Ausführungsform auf der äußeren Oberfläche des Statorkerns 31 in
der Umfangsrichtung des Rotors 2 identisch zu der eines
der Zähne 39 des
Statorkerns 31.
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Die
elektrischen Leiter 32 besitzen wie in 2 gezeigt
einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt senkrecht zu der
axialen Richtung des Rotors 2. Jeder der elektrischen Leiter 32 ist
so in einem der Schlitze 35 des Statorkerns 31 vorgesehen, dass
er an zumindest eine innere Fläche
des einen der Schlitze 35 über einen der entsprechenden
elektrischen Isolatoren 34 anstößt. Weiter besitzt jeder der
elektrischen Leiter 32 wie in den 1 und 3 gezeigt
einen riemenscheibenseitigen Vorsprungsabschnitt 32a, der
von dem riemenscheibenseitigen axialen Ende des Statorkerns 31 hervorsteht,
und einen nicht-riemenscheibenseitigen Vorsprungsabschnitt 32b,
der von dem nicht-riemenscheibenseitigen axialen Ende des Statorkerns 31 hervorsteht.
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In
jedem der Schlitze 35 des Statorkerns 31 gibt
es einen freien Raum 36, der nicht von dem elektrischen
Leiter 32 und den elektrischen Isolatoren 34 ausgefüllt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist
ein Verhältnis
einer Fläche
des freien Raums 36 in jedem der Schlitze 35 zu
einer Gesamtfläche
jedes der Schlitze 35 in einer frei wählbaren Referenzebene 101 auf
weniger als oder gleich 25% festgelegt. Hierbei ist die frei wählbare Referenzebene 101 derart
definiert, dass sie sich entlang der Umfangsrichtung des Rotors 2 erstreckt,
in anderen Worten sich senkrecht zu der radialen Richtung des Rotors 2 erstreckt.
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Bezugnehmend
auf die 1 und 4 besteht
der Rahmen 4 aus einem riemenscheibenseitigen Rahmen 4a und
einem nicht-riemenscheibenseitigen Rahmen 4b. Der Rahmen 4 trägt die Drehwelle 6 des
Rotors 2 mittels Lagern 40a und 40b,
die jeweilig in dem riemenscheibenseitigen Rahmen 4a und
in dem nicht-riemenscheibenseitigen Rahmen 4b vorgesehen
sind, wodurch der Rotor 2 getragen wird. Weiter tragen
der riemenscheibenseitige Rahmen 4a und der nicht-riemenscheibenseitige
Rahmen 4b zusammen den Stator 3 durch Klemmung äußerer Bereiche
sowohl des riemenscheibenseitigen als auch des nicht-riemenscheibenseitigen
axialen Endes des Statorkerns 31, wobei eine Mehrzahl von
Befestigungsschrauben 41 verwendet wird.
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Der
Rahmen 4 weist eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Ausströmöffnungen 42 auf.
Genauer beinhalten die Ausströmöffnungen 4 eine
Mehrzahl von riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42a und eine
Mehrzahl von nicht-riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42b. Die
riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen
sind in dem riemenscheibenseitigen Rahmen 4a ausgebildet
und auf dem äußeren Umfang
der riemenscheibenseitigen Vorsprungsabschnitte 32a der
elektrischen Leiter 32 angeordnet, so dass sie den von
dem Kühlventilator 22 erzeugten
Luftfluss abführen.
Andererseits sind die nicht-riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42b in
dem nicht-riemenscheibenseitigen Rahmen 4b ausgebildet
und auf dem äußeren Umfang
der nicht-riemenscheibenseitigen Vorsprungsabschnitte 32b der
elektrischen Leiter 32 angeordnet, so dass sie den von
dem Kühlventilator 23 erzeugten
Luftfluss abführen.
Weiter ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Position jeder
der riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42a und der
nicht-riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42b in der Umfangsrichtung
des Rotors 2 identisch zu der einer der Mulden 37 auf
der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31.
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Der
Gleichrichter 5 ist elektrisch mit den elektrischen Leitern 32 des
Stators 3 verbunden und derart ausgebildet, dass er den
von dem Stator 3 erzeugten Wechselstrom (AC) in einen Gleichstrom (DC)
umwandelt.
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Der
Spannungsregler 11 ist derart ausgebildet, dass er eine
Ausgangsspannung der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 durch Steuern
einer Feldstromversorgung an die Feldwicklung 24 des Rotors 2 regelt.
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Die
Riemenscheibe 20 ist auf der Drehwelle 6 des Rotors 2 derart
montiert, dass sie eine Antriebskraft von einem Motor an die Fahrzeug-Lichtmaschine 1 überträgt.
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Die
oben beschriebene Fahrzeug-Lichtmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt
die folgenden Vorteile.
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Bei
der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 weist der Statorkern 31 eine äußere Oberfläche auf,
von der ein Teil zu der Außenseite
des Rahmens 4 hin freiliegend ist.
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Folglich
kann durch den Betrieb der Fahrzeug-Lichtmaschine erzeugte Wärme wirksam
zu der Außenseite
des Rahmens 4 hin (d. h. zu der Außenseite der Fahrzeug-Lichtmaschine 1)
abgeleitet werden, direkt von dem freiliegenden Teil der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31.
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Weiter
sind auf dem freiliegenden Teil der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31 die Mehrzahl von Mulden 37 und
Rippen 38 ausgebildet.
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Folglich
ist die Oberflächen-Fläche des
freiliegenden Teils der äußeren Oberfläche des
Statorkerns vergrößert, womit
die Ableitung von durch den Betrieb der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 erzeugter Wärme über die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 verbessert wird.
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Bei
der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 beinhaltet der Rotor 2 die
Kühlventilatoren 22 und 23 jeweilig
an dem riemenscheibenseitigen und an dem nicht-riemenscheibenseitigen
axialen Ende davon; die Mulden 37 und die Rippen 38 sind
so auf der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31 ausgebildet, dass sie sich in axialer Richtung
des Rotors 2 erstrecken und abwechselnd in Umfangsrichtung
des Rotors 2 angeordnet sind.
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Mit
der obigen Anordnung bilden die Mulden 37 axiale Luftflusspfade,
entlang denen der von den Kühlventilatoren 22 und 23 erzeugte
Luftfluss über der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31 vorbeiströmt, wodurch die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 wirksam gekühlt wird.
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Bei
der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 besitzt der Kühlventilator 22 auf
der Riemenscheibenseite die geringere Luftflussrate als der Kühlventilator 23 auf
der Nicht-Riemenscheibenseite; die Umgebungstemperatur auf der Riemenscheibenseite
wird gerin ger sein als auf der Nicht-Riemenscheibenseite während des
Betriebs der Fahrzeug-Lichtmaschine 1.
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Folglich
kann der von den Kühlventilatoren 22 und 23 erzeugte
Luftfluss über
der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31 entlang den Mulden 37 von der Riemenscheibenseite
zu der Nicht-Riemenscheibenseite vorbeifließen, wodurch die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 wirksamer gekühlt wird.
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Bei
der Fahrzeug-Lichtmaschine besitzt jeder der elektrischen Leiter 32 den
im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und ist in einem der Schlitze 35 des
Statorkerns 31 über
den entsprechenden einen der elektrischen Isolatoren 34 an
zumindest eine innere Fläche
des einen der Schlitze 35 anliegend angeordnet.
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Mit
der obigen Anordnung kann von den elektrischen Leitern 32 erzeugte
Wärme wirksam
an den Statorkern 31 übertragen
und dann über
die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 abgeleitet werden.
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Bei
der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 ist das Verhältnis der
Fläche
des freien Raums 36 in jedem der Schlitze 35 des
Statorkerns 31 zu der Gesamtfläche jedes der Schlitze 35 in
der frei wählbaren
Referenzebene 101 auf weniger als oder gleich 25% festgelegt.
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Die
obere Grenze des Verhältnisses
wie oben festlegend ist es möglich,
einen hohen Füllfaktor
der Statorwicklung sicherzustellen, die aus den elektrischen Leitern 32 aufgebaut
ist. Darüber
hinaus ist es möglich,
die Größe des freien
Raumes 36 zu begrenzen, der mit eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisender
Luft gefüllt
ist, wodurch der durch die elektrischen Leiter 32 erzeugten
Wärme ermöglicht wird,
wirksamer auf den Statorkern 31 übertragen und dann über die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 abgeleitet zu werden.
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Bei
der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 ist die Position jeder der
riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42a und
der nicht-riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42b in der
Umfangsrichtung des Rotors 2 identisch zu der einer der
Mulden 37 auf der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31.
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Mit
der obigen Anordnung kann der durch die Kühlventilatoren 22 und 23 erzeugte
Luftfluss sanfter über
die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 entlang den Mulden 37 von den riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42a zu
den nicht-riemenscheibenseitigen Ausströmöffnungen 42b vorbeiströmen, wodurch
die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 weiter wirksam gekühlt wird.
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Bei
der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 ist die Position jeder der
Rippen 38 auf der äußeren Oberfläche des
Statorkerns 31 in der Umfangsrichtung des Rotors 2 identisch
zu der einer der Zähne 39 des
Statorkerns 31.
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Mit
der obigen Anordnung ist es möglich,
die Wärme
wirksam abzuleiten, die von den elektrischen Leitern 32 zu
den Zähnen 39 des
Statorkerns 31 übertragen
wird, über
die Rippen 38, wodurch die Kühlfunktion der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 verbessert
wird.
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Dementsprechend
weist die Fahrzeug-Lichtmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine
ausgezeichnete Kühlfunktion
auf, während
sie kompakt, leistungsstark, ruhig und zuverlässig ist.
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Während die
obige besondere Ausführungsform
der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, wird von denjenigen,
die die Erfindung ausführen, und
den Fachmännern
verstanden werden, dass verschiedene Abwandlungen, Änderungen
und Verbesserungen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne
von dem Geist der offenbarten Idee abzuweichen.
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Zum
Beispiel gibt es bei der vorigen Ausführungsform den freien Raum 36 in
jedem der Schlitze 35 des Statorkerns 31, wie
in 2 gezeigt ist.
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Jedoch
können
die Räume
in den Schlitzen 35 des Statorkerns 31, die nicht
von den elektrischen Leitern 32 und den elektrischen Isolatoren 34 ausgefüllt sind,
mit einem Harzmaterial 60 bis zu der inneren Oberfläche des
Statorkerns 31 gefüllt
sein, wie in 5 gezeigt ist.
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Da
in diesem Fall das Harzmaterial eine größere Wärmeleitfähigkeit als Luft besitzt, kann
von den elektrischen Leitern 32 erzeugte Wärme wirksamer
an den Statorkern 31 übertragen
und dann über die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 abgeleitet werden. Darüber hinaus, da die mittlere
Lücke zwischen
der äußeren Oberfläche des
Rotors 2 und der inneren Oberfläche des Stators 3 verringert
ist, wird es leichter für
die von dem Rotor 2 erzeugte Wärme, an den Stator 3 übertragen
und dann über
die äußere Oberfläche des
Statorkerns 31 abgeleitet zu werden. Da außerdem der
Spalt zwischen der äußeren Oberfläche des
Rotors 2 und der inneren Oberfläche des Stators 3 entlang
der Umfangsrichtung des Rotors 2 vergleichmäßigt ist,
können
während
der Rotation des Rotors 2 aufgrund der Interferenz zwischen
dem Rotor 2 und dem Stator 3 erzeugte Geräusche beträchtlich
verringert werden, wodurch die Fahrzeug-Lichtmaschine 1 leiser
gemacht wird.
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Außerdem kann
der Rotor 2, wie in 6 gezeigt,
weiter eine Mehrzahl von Permanentmagneten 62 enthalten,
von denen jeder so zwischen zwei benachbarten der Klauen des Rotorkerns 21 angeordnet
ist, dass der Spalt dazwischen, in der Nähe der äußeren Oberfläche des
Rotors 2 gefüllt
ist.
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In
diesem Fall kann das Austreten des magnetischen Flusses aus den
Spalten zwischen den Klauen des Rotorkerns 21 verringert
sein, wodurch die Leistungsabgabe der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 erhöht ist.
Weiter können
die Permanentmagnete 62 mit starken Seltenerd-Permanentmagneten
ausgestaltet sein, so dass die Leistungsabgabe der Fahrzeug-Lichtmaschine 1 weiter
erhöht
werden kann. Zusätzlich
können
die Seltenerd-Permanentmagneten
permanent gestört
sein bei hohen Temperaturen. Da jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung
von dem Stator 3 erzeugte Wärme über die äußere Oberfläche des Statorkerns 31 abgeleitet
wird, eher als an den Rotor 2 strahlend abgegeben, kann
verhindert werden, dass die Permanentmagneten 62 aufgrund übermäßiger Wärme permanent
gestört
sind, und somit können
sowohl die hohe Leistungsabgabe als auch die hohe Zuverlässigkeit
der Fahrzeug-Lichtmaschine sichergestellt werden.
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Bei
der vorherigen Ausführungsform
ist der Rotor 2 derart ausgebildet, dass er die Kühlventilatoren 22 und 23 jeweilig
an dem riemenscheibenseitigen und an dem nichtriemenscheibenseitigen
axialen Ende davon enthält.
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Jedoch
kann der Rotor 2 auch derart ausgebildet sein, dass er
nur den Kühlventilator 22 an
dem riemenscheibenseitigen axialen Ende davon enthält.
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Bei
der vorherigen Ausführungsform
ist der Statorkern 31 mit einem geschichteten Kern (Blechkern)
ausgebildet, der durch Laminieren ringförmiger Stahlbleche erhalten
wird; der Stator 3 ist erhalten durch Anordnen der elektrischen
Leiter 32 und der elektrischen Isolatoren 34 in
den Schlitzen 35 des Statorkerns 31.
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Jedoch
kann der Stator 3 auch erhalten werden gemäß einem
Verfahren, das in der japanischen Patenterstveröffentlichung JP H09-103052
offenbart ist. Insbesondere kann der Stator 3 erhalten
werden durch die Schritte des Laminierens dünner Stahlbleche mit einer
Bandform derart, dass eine Quaderschichtung gebildet wird, die Mulden 37 und
Rippen 38 aufweist, die auf einer Seitenfläche davon
ausgebildet sind; Bilden der Schlitze 35 in der Quarterschichtung;
Anordnen der elektrischen Leiter 32 und der elektrischen
Isolatoren 34 in den Schlitzen 35; und Biegen
der Quaderschichtung in den zylindrischen Statorkern 31.
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In
diesem Fall mit den Mulden 37 und den Rippen 38 auf
der Seitenfläche
der Quaderschichtung kann der Biegeschritt leichter durchgeführt werden.
Weiter ist es gemäß diesem
Verfahren möglich, die
elektrischen Leiter 32 in den Schlitzen 35 dichter anzuordnen,
wodurch der Füllfaktor
der Statorwicklung, die aus den elektrischen Leitern 32 aufgebaut ist,
verbessert wird und die Wärmeübertragung
von den elektrischen Leitern 32 zu dem Statorkern 31 verstärkt wird.
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Bei
der vorhergehenden Ausführungsform
ist die vorliegende Erfindung auf die Fahrzeug-Lichtmaschine 1 gerichtet.
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Jedoch
kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von rotierenden
elektrischen Maschinen angewendet werden.
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Solche
Abwandlungen und Variationen sind möglich innerhalb des Umfangs
der angehängten Ansprüche.