DE102007043125A1

DE102007043125A1 - Wechselstromgenerator mit verbesserter Rahmenkonstruktion

Info

Publication number: DE102007043125A1
Application number: DE102007043125A
Authority: DE
Inventors: Shigenobu Kariya Nakamura; Yoshiki Kariya Tan; Masatoshi Kariya Koumura; Akihito Kariya Koike
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: US20080061659A1; JP4600373B2; US7759830B2; JP2008072793A; DE102007043125B4

Abstract

Bei einem Wechselstromgenerator (1) ist eine Endwand (3c) eines Rahmens (3) mit einer Vielzahl an Rippen-Halterungen (35a bis 35d) ausgestattet, die getrennt an der Außenfläche der Endwand angeordnet sind. Eine Kühlrippe (51, 53) ist an der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) montiert. Die Endwand (3c) ist mit einer Vielzahl an Verstärkungselementen (36) ausgestattet, von denen jedes zwischen einer entsprechenden einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und einem anderen einen derselben angeordnet ist und jedes so konfiguriert ist, um die Steifigkeit eines Abschnitts der Endwand (3c) zu verstärken. Die entsprechende eine der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und die andere eine derselben sind einander benachbart in Umfangsrichtung der Achse des Rotors (2) angeordnet. Der die Steifigkeit verstärkende Abschnitt der Endwand (3c) ist zwischen der entsprechenden einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und der anderen einen derselben gelegen.

Description

Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung 2006-246947 , die am 12. September 2006 angemeldet wurde. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Vorteile der Priorität aus der genannten japanischen Patentanmeldung, sodass die Beschreibung derselben durch hier Bezugnahme voll miteinbezogen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Wechselstrom-(AC)-Generatoren, die beispielsweise in Fahrzeugen installiert werden können; diese rotierenden elektrischen Maschinen sind jeweils mit einer verbesserten Rahmenkonstruktion ausgeführt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmliche Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge sind jeweils mit einem Rahmen ausgestattet, von dem ein Ende eine Endwand aufweist, und auch mit einem Gleichrichter ausgestattet. Der Gleichrichter besteht aus einer im Wesentlichen U-gestalteten Kühlrippe oder Kühlflosse, die parallel zu der Oberflächenrichtung der Endwand verläuft, und aus einer Vielzahl an Dioden für eine Anzahl von beispielsweise drei Phasenwicklungen eines Stators; diese Vielzahl an Dioden sind getrennt an der Kühlrippe oder Kühlflosse montiert.
Ein Beispiel eines Rahmens solch eines Wechselstromgenerators ist in der US-Patentveröffentlichung Nr. 6,198,188 B1 offenbart, die von der gleichen Anmelderin wie die vorliegende Erfindung angemeldet wurde, entsprechend der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-253625 .
Gemäß 11 ist eine Endwand 101 eines Rahmens 100 eines Wechselstromgenerators von einer ringförmigen Seitenwand desselben fortgeführt und es erstreckt sich eine rohrförmige Nabe 105 mit einer zylindrischen Seitenwand von dem Umfang eines Loches H derselben in einer axialen Richtung einer Drehwelle, die drehbar in dem Loch H gehaltert ist.
Vier Speichen 106 sind radial in Intervallen angeordnet und sind so konfiguriert, dass sie die rohrförmige Nabe 105 mit einem äußeren Ringabschnitt 104 verbinden.
An dem äußeren Ringabschnitt 104 der Endwand 101 des Rahmens 100 sind vier Rippen-Halterungen 103 ausgebildet. Ein Gewindeloch 102 ist durch jede Rippen-Halterung 103 hindurch in solcher Weise ausgebildet, dass es mit einem entsprechenden einen der Durchgangslöcher (nicht gezeigt) ausgerichtet ist. Die Durchgangslöcher sind durch einen Außenumfang einer Negativ-Kühlrippe ausgebildet.
Spezifischer gesagt sind vier Gewindebolzen oder Schrauben (nicht gezeigt) in die entsprechenden Durchgangslöcher der Negativ-Kühlflosse eingeführt und erstrecken sich von dieser aus. Die sich erstreckenden Abschnitte der Gewindebolzen oder Schrauben sind in entsprechende Gewindelöcher 102 eingeführt und greifen jeweils in diese ein. Dies schafft die Möglichkeit, dass die Negativ-Kühlrippe des Gleichrichters an dem Rahmen 100 befestigt werden kann.
Die vier Rippen-Halterungen 103 sind so konfiguriert, dass sie eine vorbestimmte radiale und umfangsmäßig verlaufende Fläche und einen axialen Vorsprung zu der Negativ-Kühlrippe hin aufweisen.
Vier Einlassfenster 107 sind zwischen jeweils umfangsmäßig benachbarten vier Speichen 106 ausgebildet. Auch sind vier Durchgangslöcher 108 durch den äußeren Ringabschnitt 104 hindurch ausgebildet und sind radial außerhalb benachbart zu radialen Außenkanten oder Außenrändern der vier Speichen 106 jeweils angeordnet.
Eine Vielzahl an Negativ-Dioden sind in jeweilige Einpasslöcher der Negativ-Kühlrippe eingepasst. Diodenleitungen wie beispielsweise Negativ-Hauptanschlüsse erstrecken sich von den jeweiligen Negativ-Dioden in einer axialen Richtung der Drehwelle und sind an Wechselstromanschlüssen von Anschlussblöcken angefügt; diese Wechselstromanschlüsse sind mit Statorleitungen verbunden, die sich von den drei Phasenwicklungen eines Stators des Wechselstromgenerators aus erstrecken.
Um andererseits den Widerstand von einer oder mehreren Phasenwicklungen zu reduzieren wie beispielsweise bei einer Dreiphasenwicklung, die eine Statorwicklung eines Wechselstromgenerators bilden, ist in der US-Patentveröffentlichung Nr. 6,333,573 B1 eine spezifische Konstruktion veranschaulicht, welche Veröffentlichung durch die gleiche Anmelderin wie die Anmelderin der vorliegenden Erfindung angemeldet wurde, entsprechend der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3508687 .
Bei der Konstruktion der Statorwicklung besteht jede der Dreiphasen-Statorwicklungen aus einer Vielzahl von Leitersegmenten, von denen jedes eine im Wesentlichen rechteckförmige Gestalt besitzt und zwar in dessen lateralem Querschnitt. Die Vielzahl an Leitersegmenten sind in Schlitze eines Stators eingefügt.
Ein Ende von jedem der Leitersegmente, welches aus einem der Schlitze herausragt, wird sequenziell an das andere Ende eines entsprechenden einen der Leitersegmente angeschweißt, welches aus einem anderen einen der Schlitze herausragt, sodass aufeinanderfolgend verbundene Leitersegmente radial geschichtete ringförmige Wicklungen ergeben. Die Konfiguration von jeder der Vielphasenwicklungen ermöglicht es, dass die Dreiphasen-Statorwicklungen einen geringen Widerstand aufweisen, wodurch die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators verbessert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Als Beispiel eines Wechselstromgenerators mit einem Gleichrichter, der an dessen Rahmen montiert ist, kann ein maschinenangetriebener Wechselstromgenerator oder Wechselstrommaschine mit großen Amplituden in einer Richtung orthogonal zu einer axialen Richtung einer Drehwelle vibrieren, die an eine Kurbelwelle einer Maschine angefügt ist und zwar abhängig von beispielsweise einer Schwankung in der Drehung der Kurbelwelle. Die Vibration kann einen nachteiligen Effekt auf den Gleichrichter haben, der an dem Rahmen des von der Maschine angetriebenen Generators oder Wechselstrommaschine montiert ist.
Ein mit der Vibration verbundenes Problem wird im Folgenden beschrieben, wenn eine Kühlrippe, die mit einer Vielzahl an Dioden ausgestattet ist und an einer Endwandfläche eines Rahmens an einer Vielzahl von getrennten Abschnitten montiert ist, als Beispiel herausgegriffen wird.
Die radiale Vibration wird auf die Kühlrippe über getrennte Abschnitte der einen Endwandfläche des Rahmens übertragen, was zu einer elastischen Verformung des Rahmens führen kann. Die elastische Verformung oder Deformation in dem Rahmen kann eine Verzerrung in der Kühlrippe hervorrufen, da die jeweiligen Verformungsbeträge der getrennten Abschnitte der einen Endwandfläche voneinander verschieden sein können. Dies kann eine nachteilige Spannung hervorrufen beispielsweise in jeder der Dioden, die an der Kühlrippe montiert sind.
Darüber hinaus sind Leitungen der Dioden getrennt an der Kühlrippe befestigt und sind normalerweise an Wechselstromanschlüsse der Anschlussblöcke angeschlossen, die an der Endwand des Rahmens eines Wechselstromgenerators fixiert sind und zwar zusammen mit der Kühlflosse oder Kühlrippe. Bei der normalen Konstruktion des Rahmens eines Wechselstromgenerators kann eine Verzerrung, die in der Kühlrippe hervorgerufen wird und zwar aufgrund von dessen Vibration, zu einer radialen relativen Verschiebung zwischen den Leitungen der Dioden und den entsprechenden Wechselstromanschlüssen der Anschlussblöcke führen, die daran angefügt sind, welche periodisch auftreten. Dies kann zu einer vibrationsbedingten Spannung an den Verbindungsab schnitten zwischen jeder der Diodenleitungen und einem entsprechenden einen der Wechselstromanschlüsse führen.
Andererseits hat eine Erhöhung der in der elektrischen Leistung, die bei vielfältigen elektrischen Fahrzeuglasten gefordert wird die Anforderungen für Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge erhöht, wie beispielsweise bei maschinenangetriebenen Wechselstrommaschinen, die eine höhere Ausgangsleistung aufweisen müssen, wobei deren Größen und Gewichte klein gehalten sein müssen. Um die Ausgangsleistung eines Wechselstromgenerators zu erhöhen und zwar unter Kleinhaltung von dessen Größe und Gewicht ist es bedeutsam die elektrischen Komponenten effektiv zu kühlen, die in dem Wechselstromgenerator installiert sind wie beispielsweise die Dioden und die Statorwicklung.
Es ist daher gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Aufgabe der Erfindung Wechselstromgenerator zu schaffen, von denen jeder so konstruiert ist, dass die Möglichkeit einer Verzerrung einer Kühlrippe, die an einem Rahmen montiert ist, reduziert werden kann. Ein anderes Ziel gemäß wenigstens einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin Wechselstromgeneratoren zu schaffen von denen jeder dafür geeignet ist die Kühlkapazität desselben erhöhen zu können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wechselstromgenerator geschaffen, bei dem sich ein magnetisierter Rotor um eine Achse relativ zu einem Stator drehen kann, um Wechselstromenergie zu erzeugen. Der Wechselstromgenerator enthält einen Gleichrichter. Der Gleichrichter enthält wenigstens ein Gleichrichterelement, welches in solcher Weise arbeitet, um die erzeugte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie gleichzurichten, und mit einer Kühlrippe, an welcher wenigstens ein Gleichrichterelement montiert ist. Der Wechselstromgenerator enthält einen Rahmen mit einer Endwand, welche den Rotor und den Stator umschließt und zwar in solcher Weise, dass der Rotor um die Achse relativ zu dem Stator drehbar ist. Die Endwand besitzt eine Innenfläche und eine gegenüberliegende Außenfläche, wobei die Innenfläche der Endwand dem Rotor und dem Stator gegenüberliegt. Die Endwand ist mit einer Vielzahl von Rippen-Halterungen ausgestattet, die getrennt an der Außenfläche der Endwand angeordnet sind. Die Kühlrippe oder Kühlflosse ist an der Vielzahl der Rippen-Halterungen montiert. Die Endwand ist mit einer Vielzahl von Verstärkungselementen ausgestattet, von denen jedes zwischen einer entsprechenden einen der Vielzahl der Rippenhalterungen und einem anderen ein und derselben angeordnet ist und wobei jedes so konfiguriert ist, um eine Steifigkeit eines Abschnitts der Endwand zu verstärken. Die entsprechende eine der Vielzahl der Rippen-Halterungen und die eine derselben sind in einer Umfangsrichtung der Achse des Rotors benachbart zueinander gelegen. Der die Steifigkeit verstärkende Abschnitt der Endwand ist zwischen dem entsprechenden einen der Vielzahl der Rippenhalterungen und dem anderen einen derselben gelegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ziele und Aspekte der Erfindung ergeben sich klarer anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen zeigen:
1 eine Teil-Axial-Schnittansicht, die eine Wechselstrommaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
2 eine Draufsicht auf die Wechselstrommaschine, die in 1 dargestellt ist, und zwar gesehen von der rückwärtigen Seite derselben aus, wobei eine rückwärtige Endabdeckung entfernt ist, entsprechend der Ausführungsform;
3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die speziell einen Teil des hinteren Rahmens der Wechselstrommaschine veranschaulicht, die in 1 dargestellt ist;
4 eine hintere Seitenansicht des hinteren Rahmens der Wechselstrommaschine, die in 1 gezeigt ist;
5 eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Teil einer Endwand des hinteren Rahmens darstellt und zwar entlang der Linie V und V in 4;
6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Leitersegmenteinheit, die aus einem großen und einem kleinen Leitersegment gebildet ist, welche jede der drei Phasenwicklungen einer Statorwicklung bilden, die in einem Stator der Wechselstrommaschine installiert ist, welche in 1 dargestellt ist;
7 eine vergrößerte Ansicht, die schematisch den Stator gesehen von einer Innenseite aus, veranschaulicht;
8 eine vergrößerte Wicklungsdiagramm-Abwicklung des Teiles der Statorwicklung gemäß der Ausführungsform;
9 eine Querschnittsansicht, die schematisch den Teil der Endwand eines hinteren Rahmens gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Ausführungsform veranschaulicht;
10 eine Querschnittsansicht, die schematisch den Teil einer Endwand des hinteren Rahmens wiedergibt, gemäß einer anderen modifizierten Ausführungsform der Ausführungsform; und
11 eine hintere Seitenansicht eines hinteren Rahmens einer herkömmlichen Wechselstrommaschine.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Um auf die Zeichnungen einzugehen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in verschiedenen Ansichten bezeichnen, so zeigt speziell 1 eine Wechselstrommaschine 1 für Fahrzeuge und zwar als Beispiel für Wechselstromgeneratoren.
Die Wechselstrommaschine 1 ist beispielsweise in einem Motorraum eines Fahrzeugs installiert und umfasst einen Rotor 2, einen Rahmen 3, einen Stator 4, einen Gleichrichter 5, einen Spannungsregler 6, eine Bürstenanordnung 7, Schleifringe SR, eine hintere Endabdeckung 8, einen Kühllüfter 9a, einen Zentrifugal-Kühllüfter 9b und so weiter.
Der Rotor 2 ist innerhalb des Rahmens 3 angeordnet und ist an einer Drehwelle 10 angebracht. Ein Ende der Drehwelle 10 ist an eine Riemenscheibe 20 angeschlossen und zwar in solcher Weise, dass die Drehwelle 10 drehbar über die Riemenscheibe 20 angetrieben werden kann und zwar mit Hilfe einer Maschine (nicht gezeigt), die in den Motorraum installiert ist.
Spezifischer ausgedrückt besteht der Rotor 2 beispielsweise aus einem Lundell-Kern 2a (Klauenpol). Der Polkern 2a umfasst ein Paar von sich gegenüberliegenden kreisförmigen Platten, die axial an der Drehwelle 10 angeordnet sind um eine Anzahl von beispielsweise sechs Klauenabschnitten, die sich von der äußeren Umfangsseite von jeder der kreisförmigen Platten aus erstrecken. Die Klauenabschnitte von einer der kreisförmigen Platten und diejenigen der anderen derselben sind abwechselnd in Umfangsrichtung des Rotors 2 angeordnet.
Der Rotor 2 besteht aus einer Feldwicklung 2b. Die Feldwicklung 2b besteht aus einem mit einem Isolierfilm beschichteten Kupferdraht und ist zwischen den kreisförmigen Platten des Polkernes 2a montiert, sodass dieser konzentrisch um die Drehwelle 10 in Form eines Zylinders gewickelt ist. Die Schleifringe SR und ein Paar von Bürsten 7a der Bürstenanordnung 7 sind so konfiguriert, um elektrische Verbindungen zwischen der Feldwicklung 2b und einer Stromversorgung (Batterie) vorzusehen.
Der Kühllüfter 9a und der Zentrifual-Kühllüfter 9b sind jeweils an externen Endflächen der kreisförmigen Platten des Polkernes 2a beispielsweise durch Schweißen befestigt. Die Wechselstrommaschine 1 ist in dem Motorraum in solcher Weise angeordnet, dass das eine Ende der Drehwelle 10 mit der Riemenscheibe 20 verbunden ist und zur Frontseite des Fahrzeugs hin gerichtet ist.
Der Kühllüfter 9a dient als ein Lüfter für eine axiale Strömung. Spezifischer gesagt, wenn dieser in Drehung versetzt wird und zwar mit der Drehung des Polkernes 2a, arbeitet der Kühllüfter 9a in solcher Weise, dass er Kühlluft von der Frontseite des Fahrzeugs in den Rahmen 3 ansaugt, dann die angesaugte Kühlluft in der axialen Richtung der Drehwelle 10 weiter fördert und zwar in radialen Richtungen derselben und dann die zugeführte Kühlluft aus dem Rahmen 3 ausbläst.
Wenn eine Drehung mit der Drehung des Polkernes 2a erfolgt, arbeitet der Zentrifugallüfter 9b in solcher Weise, dass er Kühlluft von der hinteren Seite des Fahrzeugs in den Rahmen 3 ansaugt, die angesaugte Kühlluft in radialer Richtung der Drehwelle 10 weiter transportiert und die zugeführte Kühlluft aus dem Rahmen 3 austrägt.
Der Stator 4 besteht aus einen Statorkern 4a, der an einer inneren Umfangswand des Rahmens 3 fixiert ist.
Der Statorkern 4a besitzt beispielsweise eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt und hat erste und zweite ringförmige axiale Endflächen. Der Statorkern 4a enthält auch beispielsweise eine Vielzahl von nutenförmigen Schlitzen, die an einer Innenwandfläche des Statorkernes 4a ausgebildet sind.
Die Schlitze sind durch den Statorkern 4a in dessen axialer Richtung (Längenrichtung) ausgebildet und sind umfangsmäßig in vorgegebenen Intervallen angeordnet.
Der Stator 4 besteht ferner auch aus einer Statorwicklung 4b, die beispielsweise aus drei Phasen-(U-, V- und W-Phase)-Wicklungen besteht, die in einer Sternkonfiguration oder in einer Deltakonfiguration geschaltet sind, um hier ein Beispiel für eine Einzelphasen- oder Vielphasenwicklung zu geben. Beispielsweise besitzen U-, V- und W-Phasenwicklungen ein eines und ein anderes Ende, wobei die einen Enden der U-, V- und W-Phasenwicklungen elektrisch miteinander verbunden sind und zwar in einer Deltakonfiguration, wobei der Verbindungspunkt als ein Neutralpunkt dient. Die anderen Enden der U-, V- und W-Phasenwicklungen dienen jeweils als Phasenausgangsanschlüsse.
Jede der drei Phasenwicklungen ist in entsprechende Schlitze des Statorkernes 4a eingeführt, sodass jede der drei Phasenwicklungen konzentrisch und zylinderförmig dort herumgewickelt ist, um die Statorwicklung 4b zu bilden.
Die Statorwicklung 4b besitzt erste und zweite Wicklungsendabschnitte 4b1 und 4b2, die einander axial gegenüberliegen. Die ersten und zweiten Wicklungsendabschnitte 4b1 und 4b2 ragen von den ersten und zweiten axialen Endflächen des Statorkernes 4a jeweils zu den Front- und Heckseiten des Fahrzeugs hin. Beispielsweise sind die Phasenausgangsanschlüsse der drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 4b herausgeführt und zwar beispielsweise einem zweiten Wicklungsendabschnitt 4b2 der Statorwicklung 4b (siehe 7).
Wie in 1 veranschaulicht ist, ist der Stator 4 in den Rahmen 3 in solcher Weise angeordnet, dass der erste Wicklungsendabschnitt 4b1 der hinteren Endabdeckung 8 gegenüberliegt und der zweite Wicklungsendabschnitt 4b2 der Frontseite des Fahrzeugs gegenüberliegt bzw. zu dieser Frontseite hinweist.
Der Rahmen 3 ist so konfiguriert, dass er den Rotor 2 und den Stator 4 in solcher Weise aufnimmt, dass der Statorkern 4a fest um den Außenumfang des Polkernes 2a herum angeordnet ist, in welchem der Innenumfang des Statorkernes 4a gegenüber dem Außenumfang des Polkernes 2a unter Bildung eines vorbestimmten Luftspaltes gelegen ist.
Spezifischer ausgedrückt besteht der Rahmen 3 aus einem Frontrahmen 3a und einem hinteren Rahmen 3b, die jeweils an Front- und Heckseiten in axialer Richtung der Drehwelle 10 gelegen sind. Der Frontrahmen 3a und der hintere Rahmen 3b sind aneinander mit Hilfe einer Vielzahl von Befestigungsschrauben befestigt. Diese Befestigungskonstruktion haltert ortsfest den Stator 4 in dem Rahmen 3.
Jeder der Rahmen gemäß dem Frontrahmen und dem hinteren Rahmen 3a bzw. 3b besitzt eine im Wesentlichen napfförmig gestaltete Konstruktion.
Spezifischer gesagt enthält der Frontrahmen 3a eine im Wesentlichen kreisförmige Endwand mit einem Loch am Zentrum derselben, in welchem ein Endabschnitt der Drehwelle 2 drehbar gehaltert ist und zwar in dem Loch vermittels eines Lagers B1. Der Frontrahmen 3a umfasst auch eine ringförmige Seitenwand, die sich von dem Umfang der kreisförmigen Endwand aus parallel zur axialen Richtung der Drehwelle 10 erstreckt.
Der hintere Rahmen 3b besitzt eine im Wesentlichen kreisförmige Endwand 3c mit einem Loch H am Zentrum derselben, in welchem das andere Ende der Drehwelle 10 drehbar gehaltert ist und zwar in dem Loch H durch ein Lager B2, welches durch die Endwand 3c abgestützt ist.
Der hintere Rahmen 3b umfasst auch eine ringförmige Seitenwand 3d, der sich vom Umfang einer Innenfläche der kreisförmigen Endwand 3c parallel zur axialen Richtung der Drehwelle 10 erstreckt. Die äußeren Umfangsränder des Front- und Heckrahmens 3a und 3b sind einander gegenüberliegend angeordnet und zwar unter Bildung eines dazwischen befindlichen Raumes.
Die kreisförmige Endwand des Frontrahmens 3a ist mit einer Anzahl von Einlassfenstern ausgestattet, die gegenüber dem Kühllüfter 9a angeordnet sind, sodass Kühlluft in den Rahmen 3 von der Frontseite her eingesaugt werden kann.
In ähnlicher Weise ist die kreisförmige Endwand 3c des hinteren Rahmens 3b mit einer Anzahl von beispielsweise vier Einlassfenstern 37 ausgestattet. Die vier Einlassfenster 37 sind gegenüber dem Zentrifugallüfter 9a angeordnet, sodass Kühlluft in dem Rahmen 3 von der hinteren Seite desselben her angesaugt werden kann (siehe 1 und 4).
Der Frontrahmen 3a ist auch an beispielsweise seiner ringförmigen Seitenwand mit einer Vielzahl an Austragsfenstern ausgestattet. Die Austragsfenster sind gegenüber dem frontseitigen Wicklungsende angeordnet, sodass die angesaugte Kühlluft dort hindurch aus dem Rahmen 3 heraus (der Wechselstrommaschine 1) ausgetragen werden kann.
In ähnlicher Weise ist der hintere Rahmen 3b auch beispielsweise an seiner ringförmigen Seitenwand mit einer Vielzahl von Austragsfenstern ausgebildet. Die Austragsfenster sind gegenüber dem hinteren Seitenwicklungsende angeordnet, sodass die angesaugte Kühlluft dort hindurch aus dem Rahmen 3 heraus ausgetragen werden kann (der Wechselstrommaschine 1).
Die hintere Endabdeckung 8 besitzt eine im Wesentlichen napfförmige Gestalt, die beispielsweise durch einen Formungsprozess aus Harzmaterial ausgebildet wird. Die hintere Abdeckung 8 ist so angeordnet, dass sie über den hinteren Rahmen 3b gesetzt ist, um den Gleichrichter 5, den Regler 6 und die Bürstenanordnung 7 zu schützen.
Der Gleichrichter 5 besteht aus einer Anzahl von beispielsweise zwölf Dioden in einer Vollbrückenkonfiguration, was noch später beschrieben werden soll.
Der Gleichrichter 5 ist elektrisch mit drei Statorleitungen 4c verbunden, die sich von den Enden der drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 4 aus erstrecken, die von dem frontseitigen Wicklungsendabschnitt herausgeführt sind.
Der Gleichrichter 5 ist auch so konfiguriert, um einen Dreiphasen-Wechselstrom bzw. Wechselspannung, die von den drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 4b her angelegt wird, in eine Gleichspannung umzuwandeln und zwar unter Verwendung von sowohl positiven als auch negativen Halbzyklen der Dreiphasen-Wechselspannung. Die Gleichspannung kann von der Wechselstrommaschine 1 über den Ausgangsanschluss derselben als Ausgangsspannung abgegriffen werden.
Spezifischer gesagt wird bei dem oben beschriebenen Wechselstromgenerator oder Wechselstrommaschine 1 ein Feldstrom an die Feldwicklung 2b über die Schleifringe SR und die Bürsten 9a angelegt, während sich die Feldwicklung 2b des Rotors 2 dreht und zwar basierend auf dem Drehmoment, welches von der Maschine bzw. dem Motor über die Riemenscheibe 20 her angelegt wird. In dieser Situation magnetisiert der Feldstrom, der durch die Feldwicklung 2b fließt, die Klauenabschnitte von einer der kreisförmigen Platten als Nordpol (N) und andere derselben als Südpol (S).
Die Drehung der abwechselnd magnetisierten Nord- und Südpole erzeugt magnetische Flüsse und die erzeugten magnetischen Flüsse induzieren eine Dreiphasen-Wechselspannung in der Statorwicklung 4b. Die induzierte Dreiphasen-Wechselspannung wird durch den Gleichrichter 5 einer Vollweggleichrichtung unterzogen, wodurch dann die Gleichspannung (Ausgangsspannung) erzeugt wird. Der Spannungsregler 6 ist so konfiguriert, um den Feldstrom zu steuern oder zu regeln, der durch die Feldwicklung 2b fließt und zwar abhängig von der Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine.
Es wird nun im Folgenden ein Beispiel der Konstruktion des Gleichrichters 5 beschrieben.
2 veranschaulicht schematisch die Wechselstrommaschine 1, gesehen von der hinteren Seite derselben aus, wobei jedoch die hintere Endabdeckung 8 entfernt ist.
Der Gleichrichter 5 besteht aus einer Metall-Kühlrippe 51 mit einer im Wesentlichen U-Gestalt (Hufeisengestalt, die als negative Elektrode desselben dient, und aus einem Anschlussblock bzw. Anschlussblockanordnung 52 mit einer Anzahl von beispielsweise drei Anschlussblöcken 52a, die beispielsweise eine kreisförmige Bogengestalt aufweisen. Die Anschlussblockanordnung 52 ist beispielsweise durch einen Formungsprozess unter Verwendung von Kunststoffmaterial hergestellt worden und zwar wurde das Kunststoffmaterial über und um Metalleinschübe herum ausgeformt, die als leitende Teile (Wechselstromanschlüsse) für die Wechselstromverdrahtung des Gleichrichters 5 dienen. Der Gleichrichter 5 besteht auch aus einer Metall-Kühlflosse oder -rippe 53 mit einer im Wesentlichen U-Gestalt (Hufeisengestalt), die als eine positive Elektrode desselben dient.
Der Gleichrichter 5 besteht aus einer Anzahl von beispielsweise zwölf Dioden, um ein Beispiel für die Gleichrichterelemente zu nennen. Sechs Dioden 54 von den zwölf Dioden dienen jeweils als Negativ-Dioden, die ortsfest an einer Außenfläche der Negativ-Kühlrippe 51 montiert sind und zwar unter Bildung von Intervallen zwischen diesen. Die verbleibenden sechs Dioden 56 der zwölf Dioden dienen jeweils als Positiv-Dioden, die ortsfest an einer Außenfläche der Positiv-Kühlflosse 53 in Intervallen montiert sind.
Beispielsweise sind drei der sechs Negativ-Dioden 54 und drei sechs Positiv-Dioden 56 elektrisch miteinander gemäß einer Voll-Brückenkonfiguration verbunden, um eine erste Dreiphasen-Vollweg-Gleichrichterbrücke zu bilden. In ähnlicher Weise sind die verbleibenden drei Negativ-Dioden 54 und die drei Positiv-Dioden 56 elektrisch miteinander in einer Voll-Brückenkonfiguration verbunden, um dadurch eine zweite Dreiphasen-Vollweg-Gleichrichterbrücke zu bilden. Die Positiv-Ausgangsanschlüsse des ersten und zweiten Gleichrichters sind elektrisch miteinander verbunden, und die Negativ-Anschlüsse desselben sind elektrisch miteinander und mit Masse oder Erde verbunden.
Die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Gleichrichterbrücke schafft die Möglichkeit, dass der erste und der zweite Gleichrichter als eine Parallel-Schaltung dienen. Die leitenden Teile werden dazu verwendet, um die Dreiphasen-Wechselstromverdrahtung von jedem der ersten und zweiten Dreiphasen-Vollweggleichrichter zu erstellen.
Die Negativ-Kühlflosse oder -Kühlrippe 51, die Anschlussblockanordnung 52 und die Positiv-Kühlrippe oder -Kühlflosse 53 sind ortsfest an einer Außenfläche der Endwand 3c des hinteren Rahmens 3b beispielsweise mit einer Anzahl von drei Paaren an Schrauben 11 und Muttern 12 in solcher Weise montiert, dass:
die Negativ-Kühlrippe 51, die Anschlussblockanordnung 52 und die Positiv-Kühlrippe 53 in dieser Reihenfolge von der Außenfläche der Endwand 3c zu der hinteren Endabdeckung 8 hin laminiert sind.
Spezifischer ausgedrückt ist die Endwand 3c des hinteren Rahmens 3b mit einer Anzahl von beispielsweise drei Einpasslöchern 39 ausgestattet und zwar in axialer Richtung. Die drei Schrauben 11 sind in die entsprechenden drei Einpasslöcher 39 von der Innenseite des hinteren Rahmens 3b her eingeführt und sind dort eingepasst und erstrecken sich von der Endwand 3c aus.
Eine Isolierhülse 12A ist so konfiguriert, dass sie den sich erstreckenden Abschnitt von jeder der drei Schrauben 11, mit Ausnahme des spitzen Endes derselben abdeckt. Die Negativ-Kühlrippe 51, die Anschlussblockanordnung 52 und die Positiv-Kühlrippe 53 sind jeweils mit drei Einsetz- oder Einpasslöchern ausgestattet, die miteinander entsprechend den drei Schrauben 11 ausgerichtet sind. Die Negativ-Kühlrippe 51, die Anschlussblockanordnung 52 und die Positiv-Kühlrippe 53 sind darauf in dieser Reihenfolge von der Endwand 3c zu der hinteren Endabdeckung 8 in solcher Weise montiert, dass:
die isolierende Hülse 12A von jeder der drei Schrauben 11 so eingeführt ist, dass sie in das entsprechende eine der drei Einpasslöcher von jeder Einrichtung gemäß der Negativ-Kühlrippe 51, der Anschlussblockanordnung 52 und der Positiv-Kühlrippe 53 eingepasst oder eingesetzt ist.
Die Muttern 12 sind auf die Endspitzen der drei Schrauben 11 aufgesetzt, die von den Hülsen 12A freiliegend sind und sind fest gesichert bzw. angezogen, was dazu führt, dass die Negativ-Kühlrippe 51, die Anschlussblockanordnung 52 und die Positiv-Kühlrippe 53 ortsfest an der Außenfläche der Endwand 3c des hinteren Rahmens 3b fixiert sind. Jede der Isolierhülsen 12A arbeitet in solcher Weise, dass diese eine elektrische Isolation zwischen einem entsprechenden einen Paar der Schrauben 11 und der Muttern 12 und der Positiv-Kühlrippe 53 vorsehen.
Die Anschlussblockanordnung 52 ist zwischen der Negativ-Kühlrippe 51 und der Positiv-Kühlrippe 53 angeordnet, um einen elektrischen Isolierraum dazwischen zu bilden, und ist mit den Anschlussblöcken 52a ausgestattet, von denen jeder ortsfest an die leitenden Teile für die Wechselstromverdrahtung für den Gleichrichter 5 gehaltert ist..
Die von den Kathoden der Negativ-Dioden 54 herausgeführten Leitungen und die von den Anoden der Positiv-Dioden 56 herausgeführten Leitungen von jeder der ersten und zweiten Dreiphasen-Vollweg-Gleichrichterbrücken des Gleichrichters 5 sind jeweils an Abschnitten der leitenden Teile angefügt, die sich von den Anschlussblöcken 52a aus erstrecken, um eine elektrische Verbindung dazwischen herzustellen.
Die leitenden Teile der Anschlussblöcke 52a sind elektrisch mit entsprechenden Statorleitungen 4c verbunden, die sich von den Phasen-Ausgangsanschlüssen der drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 4 jeweils aus erstrecken. Beispielsweise ist der Neutralpunkt der in der Sternkonfiguration geschalteten drei Phasenwicklungen elektrisch mit einer Statorleitung 4c für den Neutralpunkt verbunden, und die Statorleitung 4c für den Neutralpunkt ist geerdet.
Die elektrische Verbindung zwischen der Negativ-Kühlrippe 51 und dem hinteren Rahmen 3b ermöglicht es der Negativ-Kühlrippe 51 über den hinteren Rahmen 3b geerdet zu werden. Der Ausgangsanschluss der Wechselstrommaschine 1 ist fest an die Positiv-Kühlrippe 53 angefügt und ist somit elektrisch an diese gekoppelt.
Wie in 2 veranschaulicht ist, sind die Negativ-Kühlrippe 51 und die Positiv-Kühlrippe 53 so konfiguriert, dass sie sich radial in Bezug auf die axiale Richtung der Drehwelle 10 erstrecken und zwar in solcher Weise, dass ein Außenumfang der Positiv-Kühlrippe 53 hinsichtlich des Abstandes in Bezug auf die Drehwelle 10 kleiner ist als ein Außenumfang 51A der Negativ-Kühlrippe 51. Mit anderen Worten ist der Außenumfang 51A der Negativ-Kühlrippe 51 so konfiguriert, dass er weiter radial nach außen hin verläuft und zwar in Bezug auf den Außenumfang der Positiv-Kühlrippe 53.
Der Außenumfang 51A der Negativ-Kühlrippe 51 ist mit einer Anzahl von beispielsweise vier Durchgangslöchern 511 bis 514 ausgestattet, die sich dort hindurch erstrecken, sodass sie im Wesentlichen um 90 Grad in Bezug auf die axiale Richtung der Drehwelle 10 beabstandet sind. Eine Anzahl von beispielsweise vier Gewindeschrauben 13 ist in die jeweiligen Durchgangslöcher 511 bis 514 eingeführt und erstrecken sich aus diesen. Der hintere Rahmen 3b und die Negativ-Kühlrippe 51 sind durch die Gewindeschrauben 13 miteinander befestigt. Der Regler 6 ist so konfiguriert, dass er an der Negativ-Kühlrippe 51 durch Schrauben 6a befestigt ist, er kann jedoch auch an der Endwand 3c des hinteren Rahmens 3b befestigt sein.
Der hintere Rahmen 3b wird nun unter Hinweis auf die 1 und 3 bis 5 im Folgenden beschrieben, der eine verbesserte Konstruktion gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist.
Wie oben beschrieben ist, besitzt der hintere Rahmen 3b eine kreisförmige Endwand 3c und eine ringförmige Seitenwand 3d, die sich von dem Umfang der Innenfläche der kreisförmigen Endwand 3c aus erstreckt und zwar parallel zur axialen Richtung der Drehwelle 10. Beispielsweise in die kreisförmige Endwand 3c und die ringförmige Sei tenwand 3d zusammenhängend oder einstückig nur mit Hilfe eines Injektions-Formungsvorganges unter Verwendung von Aluminium mit Anwendung von hohem Druck in eine Form mit einem Hohlraum ausgebildet, dessen Konfiguration der Konfiguration der kreisförmigen Endwand 3c und der ringförmigen Seitenwand 3d entspricht.
Spezifischer gesagt ist die Endwand 3c aus einem ringförmigen Umfangsabschnitt 31 gebildet, der aus der ringförmigen Seitenwand 3d geformt ist, und umfasst eine rohrförmige Nabe 32 mit einer zylinderförmigen Seitenwand, welche den Umfang des Loches H derselben in der axialen Richtung der Drehwelle 10 bildet. Das Lager B2 ist durch die rohrförmige Nabe 32 gehaltert, sodass die Drehwelle 10 drehbar durch das Lager B2 in dem Loch H abgestützt ist.
Die Endwand 3c besteht beispielsweise aus einer Anzahl von vier Halterungsstangen 33a bis 33d, die radial in Intervallen angeordnet sind. Jede der Halterungsstangen 33a bis 33d ist so konfiguriert, dass die rohrförmige Nabe 32 mit dem ringförmigen Umfangsabschnitt 31 zusammengefügt ist. Jede der Halterungsstangen 33a bis 33d besitzt eine Außenfläche, die der Negativ-Kühlrippe 51 gegenüberliegt.
Wie in den 3 bis 5 veranschaulicht ist, besteht die Endwand 3c aus einer Anzahl von beispielsweise vier Rippen-Halterungen 35a bis 35d. Die Rippen-Halterungen 35a bis 35d sind getrennt in getrennten Abschnitten der Außenfläche des ringförmigen Umfangsabschnitts 31 jeweils ausgebildet und zwar in solcher Weise, dass die getrennten Teile der Außenfläche axial zu der Negativ-Kühlrippe 51 hin ragen (der hinteren Endabdeckung 8), sodass sie vorbestimmte radiale und umfangsmäßig verlaufende Flächen aufweisen.
Die Rippen-Halterungen 35a bis 35d sind radial so angeordnet, dass sie im Wesentlichen um 90 Grad in Bezug auf die axiale Richtung der Drehwelle 10 beabstandet sind. Mit anderen Worten können die Rippen-Halterungen 35a bis 35d im Wesentlichen so betrachtet werden, dass sie auf einem Kreis gelegen sind.
Jede der Rippen-Halterungen 35a bis 35d ist mit einem Gewindeloch 34 ausgebildet, welches sich durch diese hindurch erstreckt. Das Gewindeloch 34, welches durch jede der Rippen-Halterungen 35a bis 35d hindurch verlaufend ausgebildet ist, ist mit einem entsprechenden einen der Durchgangslöcher 511 bis 514 ausgerichtet. Beispielsweise sind die Halterungsstangen 33a bis 33d, die Rippen-Halterungen 35a bis 35d und die Gewindelöcher 34 in solcher Weise angeordnet, dass jede der Rippen-Halterungen 35a bis 35d (Gewindelöcher 34) in im Wesentlichen gleichen Abständen von dem entsprechenden einen Paar der Halterungsstangen umfangsmäßig zueinander benachbart gelegen ist.
Die Endwand 3c besteht aus einer Verstärkungsrippe 36. Die Verstärkungsrippe 36 ist in solcher Weise ausgebildet, dass spezielle Zonen der Außenfläche der Endwand 3c axial zu der Negativ-Kühlrippe 51 hin ragen (der hinteren Endabdeckung (8). Die Verstärkungsrippe 36 wird noch im Folgenden mehr in Einzelheiten beschrieben.
Die Endwand 3c besteht ferner aus vier Einlassfenstern 37. Jedes der Einlassfenster 37 ist unter einer entsprechenden einen Halterungsstange, einer anderen einen Halterungsstange umfangsmäßig benachbart dazu ausgebildet, und es ist ein ringförmiger Umfangsabschnitt 31 dazwischen angeordnet.
Die Endwand 3c besteht aus einem Rippen-Setzabschnitt 38, der an bestimmten Stellen der Außenflächen der Halterungsstangen 33a bis 33d in solcher Weise ausgebildet ist, dass die speziellen Stellen der Außenflächen zusammenhängend axial zu der Negativ-Kühlrippe 51 hin angehoben sind, sodass sie eine bestimmte radial verlaufende und umfangsmäßig verlaufende Fläche aufweisen, die teilweise die rohrförmige Nabe 32 umgeben.
Jedes der drei Einsetzlöcher 39 ist durch einen entsprechenden Teil des Rippen-Setzabschnitts 38 hindurch ausgebildet und eine entsprechende eine der Halterungsstangen 33a bis 33d in der axialen Richtung der Endwand 3c. Ein Teil des Rippen-Setzabschnitts 38 (fin-seatable portion) umgibt ein entsprechendes eines der Einsetzlöcher 39 und besitzt eine im Wesentlichen Ringgestalt, die in 3 mit einer gestrichelten Schraffierung veranschaulicht ist, und zwar zum Zwecke des besseren Verständnisses der Konstruktion des Rippen-Setzabschnitts 38. Die Negativ-Kühlrippe 51 ist so konfiguriert, dass sie auf den Rippen-Setzabschnitt 38 und jede der Rippen-Halterungen 35a bis 35d aufgesetzt werden kann, wenn diese an der Endwand 3c des hinteren Rahmens 3b befestigt wird.
Die drei Halterungsstangen 33a bis 33c sind so angeordnet, dass sie im Wesentlichen um 90 Grad in Bezug auf die axiale Richtung der Drehwelle 10 beabstandet angeordnet sind. Die verbleibende eine Abstützstange 33d ist so angeordnet, dass sie umfangsmäßig zu der Halterungsstange 33c hin geneigt ist und zwar in solcher Weise, dass ein Raum zwischen den umfangsmäßig benachbarten Halterungsstangen 33a und 33d festgelegt wird und dieser eine größere Größe hat als derjenige, der zwischen den umfangsmäßig benachbarten Halterungsstangen 33d und 33c festgelegt ist. Dies schafft die Möglichkeit, dass ein entsprechendes Einlassfenster 37, welches zwischen den umfangsmäßig benachbarten Halterungsstangen 33a und 33d ausgebildet ist, eine größere Größe hat als ein anderes Einlassfenster 37. Die Konfiguration der Halterungsstangen 33a bis 33d ermöglicht es, dass ein Raum zugeordnet werden kann, um den Regler 6 und die Bürstenanordnung 7 anordnen zu können.
Die Endwand 3c besteht ferner aus einer Anzahl von beispielsweise vier Durchgangslöchern 520, die durch einen ringförmigen Umfangsabschnitt 31 hindurch verlaufen und die radial nach außen hin angeordnet sind, benachbart zu den radial äußeren Rändern der Halterungsstangen 33a bis 33d. Beispielsweise sind drei von den vier Durchgangslöchern 520 radial außerhalb benachbart zu den radial äußeren Rändern der Halterungsstangen 33a bis 33c angeordnet und liegen den Anschlussblöcken 52a jeweils gegenüber. Die drei der vier Durchgangslöcher 520 ermöglichen es, dass die Statorleitungen 4c der jeweiligen Phasenausgangsanschlüsse für den Neutralpunkt herausgeführt werden können und zwar jeweils zu den entsprechenden Anschlussblöcken 52a hin, also durch die Löcher hindurch.
Wie oben dargelegt ist, sind die Rippen-Halterungen 35a bis 35d jeweils an getrennten Teilen der Außenfläche des ringförmigen Umfangsabschnitts 31 ausgebildet und zwar in solcher Weise, dass die getrennten Teile der Außenfläche axial zu der hinteren Endabdeckung 8 vorragen und jeweils vorbestimmte radiale und umfangsmäßig verlaufende Flächen aufweisen. Dies schafft die Möglichkeit, dass die radial und umfangsmäßig verlaufenden Flächen der Rippen-Halterungen 35a bis 35d in Kontakt mit der Negativ-Kühlrippe 51 gelangen.
Spezifischer gesagt ist die radial und umfangsmäßig verlaufende Fläche von jeder der Rippen-Halterungen 35a bis 35d so konfiguriert, dass sie an einen ringförmigen Abschnitt anstößt, der ein entsprechendes eines der Durchgangslöcher 511 bis 514 umgibt, der an den äußeren peripheren Ringabschnitt 51A der Negativ-Kühlrippe 51 ausgebildet sind.
In diesem Anstoßzustand werden die Gewindeschrauben oder Gewindebolzen 13 in die jeweiligen Durchgangslöcher 511 bis 514 eingeführt, sodass sie daraus hervorragen. Die vorragenden Abschnitte der Gewindeschrauben 13 werden in Eingriff mit entsprechenden Gewindelöchern 34 der Rippen-Halterungen 35a bis 35d jeweils gebracht. Dies schafft die Möglichkeit, dass der äußere periphere Ringabschnitt 51A der Negativ-Kühlrippe 51 ortsfest an dem hinteren Rahmen 3b durch die Gewindeschrauben 13 montiert werden kann.
Als Nächstes wird die Konstruktion der Verstärkungsrippe 36 und diejenige von jeder der Halterungsstangen 33a bis 33d unter Hinweise auf die 3 bis 5 beschrieben.
Die Verstärkungsrippe 36 gemäß der Ausführungsform ist in solcher Weise ausgebildet, dass spezielle Zonen der Außenfläche des ringförmigen Umfangsabschnitts 31 zu der hinteren Endabdeckung 8 hin angehoben sind.
Mit anderen Worten ist der ringförmige Umfangsabschnitt 31 axial dicker und zwar an dem Verstärkungsrippenabschnitt 36 (jede der speziellen Orte) als an dem verbleibenden Abschnitt. Die Verstärkungsrippe 36 ist in 4 durch eine ausgezogene Strichlierung veranschaulicht.
Spezifischer gesagt besteht die Verstärkungsrippe 36 aus einer Vielzahl von ersten bis achten Verstärkungsrippen 36a1 bis 36a8.
Die erste Verstärkungsrippe 36a1 ist in solcher Weise zwischen der Rippen-Halterung 35a und der Halterungsstange 33b gelegen, dass sie sich plan dazwischen erstreckt und diese somit verbindet. Die zweite Verstärkungsrippe 36a2 ist zwischen der Halterungsstange 33b und der Rippen-Halterung 35b so gelegen, dass sie sich linear dazwischen erstreckt und diese somit verbindet.
Mit anderen Worten kann das Paar der Verstärkungsrippen 36a1 und 36a2 als ein einzelnes Rippenteil betrachtet werden, welches die umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen 35a und 35b über die Halterungsstange 33b verbindet.
Wenigstens ein Teil von einem der sich umfangsmäßig erstreckenden Seitenabschnitten der Halterungsstange 33b, an welchen die Verstärkungsrippe 36a1 angefügt ist, besitzt eine axiale Breite oder Weite, die dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a1, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33b1 zu bilden.
In ähnlicher Weise besitzt zumindest ein Teil des anderen der sich umfangsmäßig erstreckenden Seitenabschnitte der Halterungsstange 33b, ein den die Verstärkungsrippe 36a2 angefügt ist, eine axiale Breite oder Weite, die dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a2, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33b2 vorzusehen.
Die dritte Verstärkungsrippe 36a3 ist so zwischen der Rippen-Halterung 35b und der Halterungsstange 33c gelegen, dass sie sich plan dazwischen erstreckt und diese verbindet. Die vierte Verstärkungsrippe 36a4 ist zwischen der Halterungsstange 33c und der Rippen-Halterung 35c so gelegen, dass sie sich linear zwischen diesen erstreckt und diese verbindet.
Das der Verstärkungsrippen 36a3 und 36a4 kann als ein einzelnes Rippenteil betrachtet werden, welches die umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen 35b und 35c über die Halterungsstange 33c verbindet.
Wenigstens ein Teil von einem der sich umfangsmäßig erstreckenden Seitenabschnitte der Halterungsstange 33c, an den die Verstärkungsrippe 36a3 angefügt ist, besitzt eine axiale Weite oder Breite, die dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a3, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33c1 vorzusehen.
In ähnlicher Weise besitzt wenigstens ein Teil des anderen der sich umfangsmäßig erstreckenden Seitenabschnitte der Halterungsstange 33c, an dem die Verstärkungsrippe 36a4 angefügt ist, eine axiale Breite oder Weite, die dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a4, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33c2 vorzusehen.
Die fünfte Verstärkungsrippe 36a5 ist zwischen der Rippen-Halterung 35c und der Halterungsstange 33d so gelegen, dass sie sich plan zwischen diesen beiden erstreckt und diese miteinander verbindet. Die sechste Verstärkungsrippe 36a6 ist zwischen der Halterungsstange 33d und der Rippen-Halterung 35d so gelegen, dass sie sich plan zwischen diesen erstreckt und diese verbindet.
Das Paar aus den Verstärkungsrippen 36a5 und 36a6 kann als ein einzelnes Rippenteil betrachtet werden, welches die umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen 35c und 35d über die Halterungsstange 33d verbindet.
Wenigstens ein Teil von einem der sich umfangsmäßig erstreckenden Seitenabschnitte der Halterungsstange 33d, an welchen die Verstärkungsrippe 36a5 angefügt ist, besitzt eine axiale Breite oder Weite, die größer oder dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a5, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33d1 zu schaffen.
In ähnlicher Weise besitzt wenigstens ein Teil der anderen der umfangsmäßig erstreckenden Seitenabschnitte der Halterungsstange 33d, an welchen die Verstärkungsrippe 36a6 angefügt ist, eine axiale Breite oder Weite, die größer ist oder dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a6, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33d2 vorzusehen.
Die siebente Verstärkungsrippe 36a7 ist in solcher Weise zwischen der Rippen-Halterung 35d und der Halterungsstange 33a gelegen, dass sie sich plan zwischen diesen erstreckt und diese miteinander verbindet. Die achte Verstärkungsrippe 36a8 ist zwischen der Halterungsstange 33a und der Rippen-Halterung 35a so gelegen, dass sie sich zwischen diesen plan erstreckt und diese miteinander verbindet.
Das Paar aus den Verstärkungsrippen 36a7 und 36a8 kann als ein einzelnes Rippenteil betrachtet werden, welches die umfangsmäßig benachbarten Rippen- oder Flossen-Halterungen 35d und 35a über die Halterungsstange 33a verbindet.
Wenigstens ein Teil von einem der umfangsmäßig verlaufenden Seitenabschnitte der Halterungsstange 33a an dem die Verstärkungsrippe 36a7 angefügt ist, besitzt eine axiale Breite oder Weite, die größer oder dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a7, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33a1 vorzusehen.
In ähnlicher Weise besitzt wenigstens ein Teil des anderen der umfangsmäßig verlaufenden Seitenabschnitte der Halterungsstange 33b, an welchen die Verstärkungsrippe 36a8 angefügt ist, eine axiale Breite oder Weite, die größer oder dicker ist als diejenige der Verstärkungsrippe 36a8, um dadurch eine Verstärkungsstrebe 33a2 vorzusehen.
Da, wie oben beschrieben ist, die Rippen-Halterungen 35a bis 35d im Wesentlichen so betrachtet werden können, dass sie auf einem Kreis liegen, entspricht ein einzelnes Rippenteil des Paares der Verstärkungsrippen 36a1 und 36a2 im Wesentlichen einer Bogensehne, die durch die Rippen-Halterungen 35a und 35b hindurch verläuft.
Dies bedeutet, dass ein Winkel durch jede der Verstärkungsrippen 36a1 und 36a2 und der Bogensehne gebildet wird, die durch die Rippen-Halterungen 35a und 35b hindurch verläuft und dieser Winkel innerhalb eines Winkelbereiches von 10 Grad oder noch weniger eingeschränkt oder begrenzt werden kann.
In ähnlicher Weise entspricht das einzelne Rippenteil des Paares der Verstärkungsrippen 36a3 und 36a4 im Wesentlichen einer Bogensehne, die durch die Rippen-Halterungen 35b und 35c hindurch verläuft. Dies bedeutet, dass ein Winkel gebildet wird und zwar durch jede Verstärkungsrippe 36a3 und 36a4 und der Bogensehne, die durch die Rippen-Halterungen 35b und 35c hindurch verläuft und dass dieser Winkel auf einen Winkel von 10 Grad oder noch weniger beschränkt werden kann.
Darüber hinaus entspricht das Rippenteil des Paares der Verstärkungsrippen 36a7 und 36a8 im Wesentlichen einer Bogensehne, die durch die Rippen-Halterungen 35d und 35a hindurch verläuft. Dies bedeutet, dass ein Winkel gebildet wird und zwar durch jede der Verstärkungsrippen 36a7 und 36a8 und der Bogensehne, die durch Rippen-Halterungen 35d und 35a hindurch verläuft und dass dieser Winkel auf 10 Grad oder weniger begrenzt werden kann.
Die Verstärkungsrippen 36a1 und 36a2 sind im Wesentlichen orthogonal zu der Halterungsstange 33b angeordnet und sind zueinander symmetrisch dazu, was die Möglichkeit schafft, dass die Verstärkungsrippen 36a1 und 36a2 in der Länge im Wesentlichen untereinander gleich sind.
In ähnlicher Weise sind die Verstärkungsrippen 36a3 und 36a4 im Wesentlichen orthogonal zu der Halterungsstange 33c angeordnet und sind dazu symmetrisch zueinander angeordnet, was die Möglichkeit schafft, dass die Verstärkungsrippen 36a3 und 36a4 in der Länge untereinander im Wesentlichen gleich sind. Zusätzlich sind die Verstärkungsrippen 36a7 und 36a8 im Wesentlichen orthogonal zu der Halterungsstange 33a angeordnet und sind in Bezug auf diese zueinander symmetrisch angeordnet, was die Möglichkeit schafft, dass die Verstärkungsrippen 36a7 und 36a8 in der Länge im Wesentlichen untereinander gleich sind.
In bevorzugter Weise bedeutet bei der vorliegenden Ausführungsform die Angabe, dass die Länge von einer der Verstärkungsrippen im Wesentlichen gleich ist mit derjenigen der anderen einen, dass die Differenz in der Länge zwischen einer der Verstärkungsrippen und einer anderen einen derselben innerhalb von 20 Prozent von der längeren einen liegt.
Bei der in 6 veranschaulichten Ausführungsform ist jede der drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 4b beispielsweise aus einer Vielzahl von Leitersegmenteinheiten 230 gebildet, von denen jede als eine Grund-Leitersegmenteinheit dient.
Jede der Leitersegmenteinheiten (Grund-Segmenteiheiten) 230 besteht aus einem Paar eines großen Leitersegments 231 und einem kleinen Leitersegment 232, von denen jedes eine im Wesentlichen rechteckförmige Gestalt im lateralen Querschnitt aufweist.
Das große Leitersegment 231 besteht aus einem Paar von geradlinigen Abschnitten 231a und 231b, und aus einem U- oder V-gestalteten Umlenkabschnitt 231c. Die paarweise vorhandenen geradlinigen Abschnitte 231a und 231b besitzen auf einer Seite Enden und erstrecken sich durchgehend von den Enden des Umlenkabschnitts 231c aus und sind in entsprechende Schlitze des Statorkernes 4a eingeführt.
Das große Leitersegment 231 besteht aus geneigten Abschnitten (Beinen) 231g, de durchgehend die anderen Enden der geradlinigen Abschnitte 231a und 231b bilden.
Die geneigten Abschnitte 231g ragen aus den entsprechenden Schlitzen heraus, wenn die geradlinigen Abschnitte 23la und 231b innerhalb der entsprechenden Schlitze platziert sind und sind nach außen gebogen und zwar in einem vorbestimmten elektrischen Winkel in Bezug auf die axiale Richtung der entsprechenden Schlitze.
Die geneigten Abschnitte 231g haben jeweilige Spitzen-Enden 231d und 231e, die verschweißt sind. Die Spitzen-Enden 231d und 231e sind von den jeweiligen vorspringenden Enden der geneigten Abschnitte 231g aus gebogen und erstrecken sich in der axialen Richtung des Statorkernes 4a.
Der Umlenkabschnitt 231c des großen Leitersegments 231 besteht aus einem Spitzen-Abschnitt und aus einem Paar von geneigten Abschnitten 231f. Die paarweisen geneigten Abschnitte 231f sind so ausgelegt, dass sie sich von beiden Enden des Spitzen-Abschnitts aus fortsetzen und in einem vorbestimmten elektrischen Winkel in Bezug auf die axiale Richtung der entsprechenden Schlitze geneigt sind und dann zu den geradlinigen Abschnitten 231a und 231b jeweils führen.
In ähnlicher Weise ist das kleine Leitersegment 232 aus einem Paar von geradlinigen Abschnitten 232a und 232b und aus einem U- oder V-gestalteten Umlenkabschnitt 232c zusammengesetzt. Die paarweisen geradlinigen Abschnitte 232a und 232b haben die einen Enden und erstrecken sich durchgehend von den Enden zu dem Umlenkabschnitt 232c und sind in entsprechende Schlitze des Statorkernes 4a eingeführt.
Das kleine Leitersegment 232 besteht aus geneigten Abschnitten (Beinen) 232g, die sich von den anderen Enden der geradlinigen Abschnitte 232a und 232b aus fortsetzen.
Die geneigten Abschnitte 232g ragen aus den entsprechenden Schlitzen heraus, wenn die geradlinigen Abschnitte 232a und 232b in die entsprechenden Schlitze eingesetzt sind, sodass sie nach innen hin gebogen sind und zwar in einem vorbestimmten elektrischen Winkel in Bezug auf die axiale Richtung der entsprechenden Schlitze.
Die geneigte Abschnitte 232g haben jeweilige Spitzen-Enden 232d und 232e, die verschweißt sind. Die Spitzen-Enden 232d und 232e sind von den jeweiligen vorspringenden Enden der geneigten Abschnitte 232g nach außen gebogen und erstrecken sich in der axialen Richtung des Statorkernes 4a.
Der Umlenkabschnitt 232c des kleinen Leitersegments 232 besteht aus einem Spitzen-Abschnitt und aus einem Paar von schrägen oder geneigten Abschnitten 232f. Die paarweisen schrägen oder geneigten Abschnitte 232f sind so ausgelegt, dass sie sich von den beiden Enden des Spitzen-Abschnitts aus fortsetzen und in einem vorbestimmten elektrischen Winkel in Bezug auf die axiale Richtung der entsprechenden Schlitze schräg verlaufen oder geneigt sind und zu den geradlinigen Abschnitten 232a und 232b jeweils führen.
Wie in 7 veranschaulicht ist, bilden die Umlenkabschnitte 231c und 232c, die von den entsprechenden Schlitzen des Statorkernes 4a durch die Seite der zweiten axialen Endfläche (hintere Seite) derselben hindurchragen, den ersten Wicklungsende-Abschnitt 4b1.
Die geneigten Abschnitte 231g und 232g ragen aus den entsprechenden Schlitzen des Statorkernes 4a durch die Seite der ersten axialen Endfläche (Frontseite) hindurch und bilden den zweiten Wicklungsende-Abschnitt 4b2.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das große Leitersegment 231 mit einem Isolierfilm beschichtet und zwar mit der Ausnahme von dessen entsprechenden Enden 231d und 231h beispielsweise durch einen Glühprozess. In ähnlicher Weise ist das kleine Leitersegment 232 mit einem Isolierfilm bedeckt mit der Ausnahme von dessen entsprechenden Enden 232d und 232h, was beispielsweise durch einen Glühprozess erreicht wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist eine gerade Anzahl wie beispielsweise vier der geradlinigen Abschnitte in jeden Schlitz des Statorkernes 4a eingesetzt. Vier geradlinige Abschnitte, die in einem der Schlitze des Statorkernes 4a angeordnet sind, sind in der radialen Richtung ausgerichtet und sind jeweils in einer innersten Schicht, einer inneren mittleren Schicht, einer äußeren mittleren Schicht und einer äußersten Schicht vom Innenumfang von jedem Schlitz (siehe 6) aus angeordnet und ausgerichtet.
Wie beispielsweise in 8 veranschaulicht ist, ist ein geradliniger Abschnitt 231a (➀) in der innersten Schicht von einem der Schlitze mit einem geradlinigen Abschnitt 231b (➃) gepaart, der in der äußersten Schicht eines anderen Schlitzes angeordnet ist, der umfangsmäßig von dem einen der Schlitze um eine Polteilung (sechs Schlitzteilungen) beispielsweise im Uhrzeigersinn beabstandet angeordnet ist.
In ähnlicher Weise ist ein geradliniger Abschnitt 232a (➁ in der inneren mittleren Schicht von einem der Schlitze angeordnet und mit einem Leiterteil 232b (➂) gepaart, welches in der äußeren mittleren Schicht eines anderen Schlitzes angeordnet ist, der umfangsmäßig von dem einen der Schlitze um eine Polteilung im Uhrzeigersinn beabstandet ist. Die paarweisen Leiterteile 231a und 232b sind miteinander durch einen entsprechenden Umlenkabschnitt 231c auf der Seite der zweiten axialen Endfläche (hinteren Seite) des Statorkernes 4a verbunden.
Die paarweisen geradlinigen Abschnitte 232a und 232b sind auch miteinander durch einen entsprechenden Umlenkabschnitt 232c auf der Seite des zweiten axialen Endes bzw. Endfläche des Kernes 4a miteinander verbunden.
Der geradlinige Abschnitt 232a, der in einer inneren mittleren Schicht des einen der Schlitze angeordnet ist, ist mit einem geradlinigen Abschnitt 231a' gepaart, der in der innersten Schicht eines anderen Schlitzes angeordnet ist, der um eine Polteilung im Uhrzeigersinn von dem einen der Schlitze beabstandet angeordnet ist.
In ähnlicher Weise ist der geradlinige Abschnitt 231b' in der äußersten Schicht von einem der Schlitze angeordnet und ist mit einem geradlinigen Abschnitt 232b gepaart, der in der äußeren mittleren Schicht eines anderen Schlitzes angeordnet ist, der um eine Polteilung im Uhrzeigersinn von dem genannten einen der Schlitze beabstandet ist. Verbindungen zwischen den paarweisen Leiterteilen sind auf der Seite der ersten axialen Endfläche (Frontseite) des Statorkernes 4a angeordnet.
Wie in den 6 und 8 veranschaulicht ist, ist jede Bezugszahl ohne Apostroph und diejenige mit einem Apostroph (') in identischen Abschnitten unterschiedlicher Leitersegmenteinheiten 230 (Leitersegmente 231 und 232) zugeordnet.
Bei dem Stator 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind das Spitzen-Ende 232e und das Spitzen-Ende 231e' so angeordnet, dass sie benachbart Kontakt miteinander haben und zwar in einer radialen Richtung des Statorkernes 4a.
In ähnlicher Weise ist das Spitzen-Ende 232d und das Spitzen-Ende 231d' so angeordnet, dass sie in einer radialen Richtung des Statorkernes 4a benachbart Kontakt zueinander haben.
In diesem Zustand werden das Spitzen-Ende 232e und das Spitzen-Ende 231e' miteinander beispielsweise durch Schweißen verbunden, sodass ein Verbindungsabschnitt 233b vorgesehen wird. In ähnlicher Weise wird das Spitzen-Ende 232d und das Spitzen-Ende 231d' miteinander beispielsweise durch Schweißen verbunden, um einen Verbindungsabschnitt 233a vorzusehen. Der Verbindungsabschnitt 233b und der Verbindungsabschnitt 233a sind in solcher Weise radial angeordnet, dass der Verbindungsabschnitt 233b außerhalb von dem Verbindungsabschnitt 233a gelegen ist.
Die Spitzen-Enden 231d und 231e gehören alle zu den großen Leitersegmenten 231, und die Spitzen-Enden 232d und 232e sind miteinander in der gleichen Weise verschweißt, wie dies oben beschrieben wurde und wie dies in den 6 bis 8 veranschaulicht ist. Dies schafft die Möglichkeit, um beispielsweise radial benachbarte Leiterverbindungsschichten zu schaffen. Die zwei radial benachbarten Leiterverbindungsschichten sind auf unterschiedlichen konzentrischen Kreisen jeweils angeordnet, sodass zwischen diesen ein Ring-Spielraum gebildet wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass solch eine Statorwicklungskonstruktion gut bekannt ist und zwar beispielsweise aus den US-Patentveröffentlichungen Nr. 6,201,332 B1 , 6,249,956 B1 , 6,333,573 B1 , 6,404,091 B1 und 6,855,123 B2 . Da alle diese US- Patente zu dem gleichen Eigner wie die vorliegende Anmeldung gehören, werden die Offenbarungen dieser Patente hier durch Bezugnahme voll miteinbezogen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist gemäß der Darstellung in 7 der zweite Wicklungsende-Abschnitt 4b2, der aus den Verbindungsabschnitten 233a und 233b der Leitersegmente 231 und 232 zusammengesetzt ist, in bevorzugter Weise so ausgebildet, dass er mit einem Isolierharz 41 beschichtet ist. Das Isolierharz 41 verhindert einen Kurzschluss zwischen umfangsmäßig benachbarten Verbindungsabschnitten 233a und zwischen umfangsmäßig benachbarten Verbindungsabschnitten 233b.
Im Gegensatz dazu ist der erste Wicklungsende-Abschnitt 4b1, der auf den Umlenkabschnitten 231c und 232c zusammengesetzt ist, mit einem zusätzlichen Isolierharz unbedeckt gelassen. Dies schafft die Möglichkeit, dass eine Kühlung des ersten Wicklungsende-Abschnitts 4b1 der Statorwicklung 4b durch die Kühlluft erreicht werden kann und die Kühlwirkung verbessert werden kann.
Wie oben beschrieben ist, ist bei dem hinteren Rahmen 3b der Wechselstrommaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Verstärkungsstrebe 36 in solcher Weise ausgebildet, dass spezielle Zonen der Außenfläche der Endwand 3c axial zu der Negativ-Kühlflosse -Kühlrippe 51 ragen.
Mit anderen Worten ist der ringförmige Umfangsabschnitt 31 der Endwand 3c axial an örtlichen speziellen Zonen dicker ausgebildet als an dem verbleibenden Abschnitt. Dies schafft die Möglichkeit, dass die Steifigkeit in den Abschnitten der Endwand 3c zwischen jeweiligen Rippen-Halterungen 35a bis 35d erhöht werden kann.
Das Erhöhen der Steifigkeit der Abschnitte der Endwand 3c zwischen den jeweiligen Rippen-Halterungen 35a bis 35d kann die elastische Verformung des hinteren Rahmens 3b reduzieren und zwar selbst dann, wenn eine radiale Vibration auf die Negativ-Kühlrippe 51 über die Rippen-Halterungen 35a bis 35d übertragen wird. Dies schafft die Möglichkeit, dass Abstandsschwankungen zwischen den jeweiligen Rippen- Halterungen 35a bis 35e reduziert werden können und somit eine Verzerrung der Negativ-Kühlrippe oder -Kühlflosse 51 vermieden werden kann und zwar selbst dann, wenn eine radiale Vibration auf die Negativ-Kühlflosse oder -Kühlrippe 51 über die Rippen-Halterungen 35 bis 35d übertragen wird. Dies schafft auch die Möglichkeit zu verhindern, dass eine nachteilige Spannung in jeder der Negativ-Dioden 54 auftritt, die an der Negativ-Kühlrippe 51 montiert sind, um dadurch in zuverlässiger Weise die Betriebsstabilität des Gleichrichters 5 aufrecht zu erhalten und zwar selbst dann, wenn eine radial verlaufende Vibration auf die Negativ-Kühlrippe 51 übertragen wird.
Speziell bei der vorliegenden Ausführungsform besteht die Verstärkungsstrebe 36 aus einer Vielzahl von ersten bis achten Verstärkungsrippen 36a1 bis 36a8.
Wie oben beschrieben ist, ist ein Paar der Verstärkungsrippen von einem Paar symmetrisch in Bezug auf eine der Halterungsstangen 33a bis 33c angeordnet und ist so konfiguriert, dass es sich im Wesentlichen linear zwischen entsprechenden umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen erstreckt, die auf beiden Seiten einer entsprechenden einen der Halterungsstangen angeordnet sind, um diese somit zu verbinden.
Diese Konfiguration ermöglicht eine Reduzierung des Gewichtes der paarweisen Verstärkungsrippen und auch eine Reduzierung der Materialmenge, die für die Herstellung der paarweisen Verstärkungsrippen verwendet wird, und zwar soweit dies möglich ist, um eine zuverlässige Betriebsstabilität des Gleichrichters 5 beizubehalten, selbst wenn eine radial verlaufende Vibration auf die Negativ-Kühlrippe 51 übertragen wird.
In ähnlicher Weise sind ein Paar der paarweisen Verstärkungsrippen symmetrisch in Bezug auf eine entsprechende eine der Halterungsstangen 33a bis 33c angeordnet und sind auch orthogonal zu der entsprechenden einen der Halterungsstangen 33a bis 33c angeordnet.
Diese Konfiguration ermöglicht eine Reduzierung in dem Gewicht der paarweisen Verstärkungsrippen und auch eine Reduzierung der Materialmenge, die für die Herstel lung der paarweisen Verstärkungsrippen verwendet wird, und zwar in einem solchen Ausmaß, soweit dies zur Aufrechterhaltung der Betriebsstabilität des Gleichrichters 5 in zuverlässiger Weise möglich ist, selbst wenn eine radial verlaufende Vibration auf die Negativ-Kühlrippe 51 übertragen wird.
Zusätzlich sind die paarweisen Verstärkungsrippen, die in Bezug auf eine entsprechende eine der Halterungsstangen 33a bis 33c symmetrisch angeordnet sind, in ihrer Länge im Wesentlichen untereinander gleich.
Diese Konfiguration ermöglicht eine Reduzierung des Gewichtes der paarweisen Verstärkungsrippen und auch eine Reduzierung der Materialmenge, die für die Herstellung der paarweisen Verstärkungsrippen verwendet werden muss, und zwar in einem solchen Ausmaß, dass in zuverlässiger Weise die Betriebsstabilität des Gleichrichters 5 beibehalten werden kann, und zwar selbst dann, wenn eine radial verlaufende Vibration auf die Negativ-Kühlrippe 51 übertragen wird.
Da die Abstandsschwankungen zwischen den jeweiligen Rippen-Halterungen 35a bis 35e reduziert sind, wird es möglich eine vibrationsbedingte Spannung zu verhindern wie beispielsweise eine Bruch- oder Reißspannung, die in den Verbindungsabschnitten zwischen jeder der Leitungen erzeugt wird, die von den Negativ-Dioden 54 herausgeführt sind, und einem entsprechenden einen der Wechselstromanschlüsse der Anschlussblockanordnung 52.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Paar der Verstärkungsrippen, die in Bezug auf eine entsprechende eine der Halterungsstangen 33a bis 33d symmetrisch angeordnet sind, so konfiguriert, dass sie sich zwischen entsprechenden umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen erstreckt, die auf beiden Seiten der entsprechenden einen der Halterungsstangen angeordnet sind, sodass diese miteinander verbunden werden.
Die Konfiguration ermöglicht eine Wärmeübertragung von der Negativ-Kühlrippe 51 auf die Rippen-Halterungen 35a bis 35d, die effektiv ist und auch schnell erfolgen kann bzw. schnell von dem Frontrahmen 3a über die erste bis achte Verstärkungsrippe 36a1 bis 36a8 übertragen wird. Dies schafft die Möglichkeit in effektiver Weise einen plötzlichen Anstieg der Temperatur des Gleichrichters 5 zu vermeiden und auch effektiv die Negativ-Kühlrippe 51 zu kühlen, wodurch die Temperatur der Kühlluft reduziert wird, die durch jeden der ersten und zweiten Wicklungsende-Abschnitte 4b1 und 4b2 der Statorwicklung 4b hindurchströmt.
Wie oben dargelegt ist, ist der Stator 4 in dem Rahmen 3 in solcher Weise angeordnet, dass der erste Wicklungsende-Abschnitt 4b1, der aus den Umlenkabschnitten 231c und 232c, mit einem zusätzlichen Isolierharz unbedeckt belassen, besteht und dicht an der Negativ-Kühlrippe 51 mit dem Gleichrichter 5 angeordnet ist. Dies schafft die Möglichkeit die Kühlwirkung des ersten Wicklungsende-Abschnitts 4b1 der Statorwicklung 4b durch die Kühlluft zu verbessern.
Wenn ferner der hintere Rahmen 3b dadurch gebildet ist, indem ein geschmolzenes Aluminium unter hohem Druck in eine Form (Gießform) mit einem Hohlraum injiziert wird, dessen Konfiguration der Konfiguration desselben entspricht, können die Verstärkungsrippen 36a1 bis 36a8 effektiv verhindern, dass das geschmolzene Aluminium in die Abschnitte des Hohlraums fließt, die den Rippen-Halterungen 35a bis 35d entsprechen. Dies schafft die Möglichkeit, dass die Abmessungen exakt eingehalten werden und zwar von den Rippen-Halterungen 35a bis 35d und die Genauigkeit somit erhöht wird, wodurch der Produktionsausstoß der Wechselstrommaschine 1 verbessert wird und die Forderung die Rippen-Halterungen zuzuschneiden beseitigt wird, um die Spannung zu reduzieren, die auf die Negativ-Dioden 54 aufgebracht wird und zwar beim Zusammenbauen der Negativ-Kühlrippe 51 mit dem hinteren Rahmen 3.
Darüber hinaus ist ein Paar der Verstärkungsrippen, die in Bezug auf eine entsprechende eine der Halterungsstangen 33a bis 33d symmetrisch angeordnet sind, so konfi guriert, dass sie umfangsmäßig benachbarte Rippen-Halterungen verbinden, die auf beiden Seiten der entsprechenden einen der Halterungsstangen angeordnet sind.
Dies schafft die Möglichkeit, dass herstellungsbedingte Schwankungen in den Abständen zwischen den umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen reduziert werden können, und somit eine Verzerrung von Abschnitten zwischen umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen vermieden wird. Dies kann auch eine nachteilige Spannung verhindern, die in jeder der Negativ-Dioden 54 auftritt, welche an der Negativ-Kühlrippe oder -Kühlflosse 51 montiert sind und zwar aufgrund der genannten Verzerrung.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform ein Paar der Verstärkungsrippen, die in Bezug auf eine entsprechende eine der Halterungsstangen 33a bis 33c symmetrisch angeordnet sind, so konfiguriert ist, dass dieses Paar im Wesentlichen sich linear zwischen entsprechenden umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen erstreckt, die auf beiden Seiten der entsprechenden einen der Halterungsstangen angeordnet sind. Dies bedeutet, dass jede der Verstärkungsrippen von einem Paar eine Krümmung aufweist, die gleich ist mit oder geringer ist als eine Krümmung eines Kreisbogens, der eine Verbindung zwischen den entsprechenden umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen in der Umfangsrichtung des ringförmigen Umfangsabschnitts 31 bildet.
In bevorzugter Weise besitzt jede der Verstärkungsrippen des einen Paares eine Krümmung in solcher Weise, dass ein maximaler Abstand zwischen der Krümmung und einer Bogensehne, die die entsprechenden umfangsmäßig benachbarten Rippen-Halterungen verbindet, gleich ist mit oder kleiner ist als die Hälfte eines maximalen Abstandes zwischen dem äußersten Umfangsrand des ringförmigen Umfangsabschnitts 31 und der entsprechenden Bogensehne oder Kreissehne (chord).
Als eine modifizierte Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform kann wenigstens eine Verstärkungsrippe 36X axial genauso dick sein wie die entsprechenden Rippen-Halterungen (siehe 9). Dies schafft die Möglichkeit, dass die Negativ-Kühlrippe 51 auf den Rippen-Setzabschnitt 38 aufgesetzt werden kann und zwar in Verbindung mit jeder Rippen-Halterung 35a bis 35d und jeder der ersten bis achten Verstärkungsrippen 36X, wenn diese an der Endwand 3c des hinteren Rahmens 3b angebracht werden. Dies schafft die Möglichkeit die Steifigkeit weiter an den Abschnitten der Endwand 3c zwischen den jeweiligen Rippen-Halterungen 35a bis 35d zu erhöhen.
Bei einer anderen modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform kann wenigstens eine Verstärkungsrippe 36V zwischen den entsprechenden Rippen-Halterungen über die äußere Fläche des ringförmigen Umfangsabschnitts 31 angefügt sein (siehe 10). Dies schafft die Möglichkeit das Gewicht von wenigstens einer Verstärkungsrippe 36Y zu reduzieren und die Menge an Material, die für die Herstellung der wenigstens einen Verstärkungsrippe verwendet wird so weit zu reduzieren, als dies noch eine zuverlässige Aufrechterhaltung der Betriebsstabilität des Gleichrichters 5 zulässt.
Bei der Ausführungsform ist jede der drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 4b durch sequenziell aneinandergefügte Leitersegmente hergestellt, wobei jedoch die vorliegende Erfindung auf diese Konstruktion nicht beschränkt ist.
Spezifischer gesagt kann jede der drei Phasenwicklungen aus einer durchgehenden Wicklung bestehen, die um die Schlitze des Statorkernes 4a gewickelt ist, um dadurch eine radiale doppelschichtige Ringwicklung vorzusehen.
Bei der Ausführungsform ist es möglich die Zahl der Windungen der jeweiligen der drei Phasenwicklungen der Statorwicklung 4b frei einzustellen.
Bei der Ausführungsform ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bei einer Wechselstrommaschine für Fahrzeuge angewendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt. Spezifischer gesagt kann die vorliegende Erfin dung auch auf andere Typen von Wechselstromgeneratoren angewendet werden, die in anderen Vorrichtungen installiert werden können.
Obwohl vorausgehend beschrieben wurde, was momentan als Ausführungsform und deren modifizierte Ausführungsformen nach der Erfindung betrachtet wird, sei darauf hingewiesen, dass vielfältige Abwandlungen vorgenommen werden können, die nicht beschrieben sind und dass alle die Abwandlungen durch die anhängenden Ansprüche mit erfasst sind, welche somit auch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

Wechselstromgenerator, um einen magnetisierten Rotor (2) relativ zu einem Stator (4) um eine Achse zu drehen, um Wechselstromenergie zu erzeugen, wobei der Wechselstromgenerator (1) folgendes aufweist: einen Gleichrichter (5), der folgendes umfasst: wenigstens ein Gleichrichterelement (54, 56), welches in solcher Weise arbeitet, um die erzeugte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie gleichzurichten; und eine Kühlrippe (51, 53), auf der wenigstens ein Gleichrichterelement (54, 56) montiert ist; und einen Rahmen (3) mit einer Endwand, der den Stator (4) und den Rotor (2) in solcher Weise umgibt, dass der Rotor (2) um die Achse relativ zu dem Stator (4) drehbar ist, wobei die Endwand eine Innenfläche und eine dieser gegenüberliegende Außenfläche aufweist, die Innenfläche der Endwand (3c) dem Rotor (2) und dem Stator (4) gegenüberliegt und wobei die Endwand folgendes aufweist: eine Vielzahl von Rippen-Halterungen (35a bis 35d), die auf der Außenfläche der Endwand getrennt angeordnet sind, wobei die Kühlrippe (51, 53) an der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) montiert ist; und eine Vielzahl von Verstärkungselementen (36), von denen jedes zwischen einer entsprechenden einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und einer anderen derselben angeordnet ist und jede so konfiguriert ist, um die Steifigkeit eines Abschnitts der Endwand (3c) zu verstärken, wobei die entsprechende eine der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und die andere derselben in einer Umfangsrichtung der Achse des Rotors (2) zueinander benachbart angeordnet sind, der die Steifigkeit verstärkende Abschnitt der Endwand (3c) zwischen der entsprechenden einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und der anderen einen derselben gelegen ist.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, bei dem jedes der Vielzahl der Verstärkungselemente (36) so konfiguriert ist, um die entsprechende eine der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) mit der anderen einen derselben zu verbinden.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 2, bei dem jedes der Vielzahl der Verstärkungselemente (36a1 bis 36a8) so konfiguriert ist, dass es sich im Wesentlichen linear zwischen dem entsprechenden einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und dem anderen einen derselben erstreckt.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 3, bei dem die Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) so angeordnet ist, dass diese im Wesentlichen auf einem Kreis um die Achse des Rotors (2) gelegen sind, jedes der Vielzahl der Verstärkungselemente (36a1 bis 36a8) im Wesentlichen einer Bogensehne zwischen der entsprechenden einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und der anderen derselben entspricht.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, bei dem jedes der Vielzahl der Verstärkungselemente (36) aus einer Strebe der Außenfläche der Endwand besteht, wobei die Strebe der Außenfläche der Endwand dicker ausgebildet ist als der verbleibende Abschnitt der Außenfläche derselben und zwar in einer axialen Richtung der Achse des Rotors (2).
Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, bei dem die Kühlrippe (51, 53) aus einem Metall hergestellt ist und so konfiguriert ist, dass sie als eine negative Elektrode des Gleichrichters (5) dient.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 2, bei dem der Stator (4) einen Statorkern (4a) und eine Statorwicklung (4b) aufweist, die in diesem montiert ist, und bei dem der Gleichrichter (5) eine Leitung aufweist, die elektrisch mit wenigstens einem Gleichrichterelement verbunden ist, und ferner folgendes umfasst: einen Anschlussabschnitt (52), der benachbart der Kühlrippe (51, 53) angeordnet ist und ein leitendes Teil aufweist, welches elektrisch mit der Statorwicklung (4b) verbunden ist, wobei die Leitung elektrisch mit dem Leiterteil des Anschlussabschnitts (52) verbunden ist.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 2, bei dem die Endwand (3c) ferner folgendes aufweist: einen ringförmigen Umfangsabschnitt (31), der die Achse des Rotors (2) umgibt, wobei die Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) an der Außenfläche des ringförmigen Umfangsabschnitts (31) ausgebildet ist, die Vielzahl der Verstärkungselemente (36) an der Außenfläche des ringförmigen Umfangsabschnitts (31) ausgebildet ist; eine Nabe (32) so angeordnet ist, dass sie von der ringförmigen Umfangswand (31) beabstandet ist und so konfiguriert ist, um die Achse des Rotors (2) zu haltern; und eine Vielzahl von Naben-Halterungsteilen (B2), von denen jedes so konfiguriert ist, dass es sich von der Nabe (32) in einer radialen Richtung der Achse des Rotors (2) erstreckt, um sich mit dem ringförmigen Umfangsabschnitt (31) zu verbinden, wobei die Vielzahl der Naben-Halterungsteile voneinander in der Umfangsrichtung der Achse des Rotors (2) beabstandet sind, und wobei jedes der Vielzahl der Verstärkungselemente (36) ein Paar von Verstärkungsrippen (36a1 bis 36a8) umfasst, wobei ein Paar der Verstärkungsrippen von jedem der Vielzahl der Verstärkungselemente (36) zwischen dem entsprechenden einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) und einem entsprechenden einen der Vielzahl der Naben-Halterungsteile (33a bis 33d) gelegen ist, das andere Paar der Verstärkungsrippen (36a1 bis 36a8) von jedem der Vielzahl der Verstärkungselemente (36) zwischen dem entsprechenden einen der Vielzahl der Naben-Halterungsteile (33a bis 33d) und dem anderen einen der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) gelegen ist, die entsprechende eine der Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d), das entsprechende eine der Vielzahl der Naben-Halterungsteile (33a bis 33d) und der andere eine der Vielzahl der Halterungsabschnitte (33a bis 33d) einander benachbart in der Umfangsrichtung der Achse des Rotors (2) angeordnet sind.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 8, bei dem die eine und die andere des Paares der Verstärkungsrippen (36a1 bis 36a8) von jedem der Vielzahl der Verstärkungselemente (36) so angeordnet sind, dass sie im Wesentlichen orthogonal zu der radialen Erstreckungsrichtung des entsprechenden einen der Vielzahl der Naben-Halterungsteile (33a bis 33d) sind.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 9, bei dem die eine und die andere des Paares der Verstärkungsrippen (36a1 bis 36a8) von jedem der Vielzahl der Verstärkungselemente (36) eine im Wesentlichen identische Länge aufweisen.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 10, bei dem die Vielzahl der Rippen-Halterungen (35a bis 35d) aus vier Rippen-Halterungen besteht und die vier Rippen-Halterungen im Wesentlichen in regulären Intervallen in der Umfangsrichtung der Achse des Rotors (2) angeordnet sind.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, bei dem der Stator (4) einen Statorkern (4a) aufweist und eine Statorwicklung (4b) umfasst, die darin installiert ist, die Statorwicklung (4b) eine Vielzahl an Leitersegmenten (230) aufweist, von denen jedes einen im Wesentlichen U-gestalteten Umkehrabschnitt (231c) und im Wesentlichen geradlinige Abschnitte (231a, 231b) enthält, die sich davon ausgehend erstrecken und die Spitzen-Ende-Abschnitte (231d, 231e) aufweisen, wobei einer der Spitzen-Ende-Abschnitte von einem der Leitersegmente (231) im Wesentlichen an einen der Spitzen-Ende-Abschnitte (231d, 231e) eines anderen einen der Leitersegmente (231) angefügt ist, um dadurch eine in Reihe geschaltete Wicklung entsprechend der Statorwicklung (4b) zu bilden, wobei der Statorkern (4a) in den Rahmen (3) in solcher Weise installiert ist, dass die im Wesentlichen U-gestalteten Umkehr- oder Umlenkabschnitte (232c) der Vielzahl der Leitersegmente (231) des Statorkernes (4a) gegenüber der Endwand des Rahmens (3) angeordnet sind.