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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Drehmaschinen, die in Motorfahrzeugen, wie zum Beispiel Personenfahrzeugen und Lastkraftwagen, einbaubar sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Elektrische Drehmaschinen sind entworfen, um durch die Verwendung eines Paars eines zylindrischen Stators und eines zylindrischen Rotors, der an einer Drehwelle befestigt ist, eine elektrische Leistung in eine Drehkraft (ein Drehmoment) und/oder eine Drehkraft in eine elektrische Leistung zu wandeln.
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Ein Typ von solchen elektrischen Drehmaschinen ist entworfen, um elektrische Verbindungen zwischen einer Leistungsversorgung und einer Feldspule, die um ein Ende der Drehwelle gewickelt ist, unter Verwendung von Bürsten und Schleifringen einzurichten, um die Feldspule zu erregen. Die elektrische Drehmaschine dieses einen Typs ist ferner entworfen, um die Polarität eines Feldstroms, mit dem die Feldspule zu versorgen ist, wiederholt zu wechseln, um dadurch die Drehwelle zusammen mit dem Rotor basierend auf der Rotorposition des Rotors kontinuierlich zu drehen. Die Drehungsposition des Rotors wird durch einen Drehungspositionssensor, der an dem einen Ende der Drehwelle fest angebracht ist, erfasst.
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Die elektrische Drehmaschine dieses einen Typs ist ferner derart konfiguriert, dass die Peripherie der Schleifringe mit einem Deckelglied ummantelt ist, bei dem das eine Ende der Drehwelle das Deckelglied durchdringt und sich der Rotorpositionssensor außerhalb des Deckelglieds befindet. Ein Beispiel von elektrischen Drehmaschinen dieses einen Typs ist in der
JP 2007 97 236 A offenbart; auf diese Patentveröffentlichung wird als „erstes Patentdokument“ Bezug genommen.
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Ein Rotorpositionssensor, der in dem ersten Patentdokument offenbart ist, besteht insbesondere aus einem Magnethalter, der an einem Ende der Drehwelle, die das Deckelglied durchdringt, befestigt ist. Der Magnethalter befindet sich so nahe zu und gegenüberliegend dem Deckelglied. Der Rotorpositionssensor besteht ferner aus einer Mehrzahl von Magneten, die durch den Magnethalter gehalten sind, und einer Mehrzahl von magnetempfindlichen Elementen, die jeweils betriebsfähig sind, um einen magnetischen Fluss, der durch die Mehrzahl von Magneten erzeugt wird, zu messen und ein Signal basierend auf dem gemessenen magnetischen Fluss auszugeben. Der Rotorpositionssensor, der in dem ersten Patentdokument beschrieben ist, hat zusätzlich zwischen dem Deckelglied und dem Magnethalter eine interne Labyrinthstruktur.
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Ein anderer Typ von solchen elektrischen Drehmaschinen ist in der
JP 2007 60 734 A offenbart; auf diese Patentveröffentlichung ist als ein „zweites Patentdokument“ Bezug genommen.
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Eine elektrische Drehmaschine eines anderen Typs, die in dem zweiten Patentdokument offenbart ist, ist mit einem Paar von Klammern und einem Drehungspositionssensor ausgestattet. Das Paar von Klammern trägt die Drehwelle drehbar und trägt fest den Stator. Der Drehungspositionssensor hat eine zylindrische Form. Der Drehungspositionssensor ist koaxial zu einem Ende der Drehwelle angeordnet und betriebsfähig, um die Drehungsposition des Rotors zu messen. Die elektrische Drehmaschine, die in dem zweiten Patentdokument offenbart ist, ist im Besonderen mit einem Abschirmungsglied, mit dem die äußere Peripherie des Drehungspositionssensors bedeckt ist, ausgestattet.
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Ein weiterer Typ von solchen elektrischen Drehmaschinen ist in der JP 2006 6 000 A offenbart; auf diese Patentveröffentlichung ist als „drittes Patentdokument“ Bezug genommen.
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Eine elektrische Drehmaschine des weiteren Typs, der in dem dritten Patentdokument offenbart ist, ist mit Schleifringen, die an der Drehwelle des Rotors angebracht sind, und mit Bürsten ausgestattet, die mit den Schleifringen verschiebbar kontaktiert sind. Die elektrische Drehmaschine, die in dem dritten Patentdokument offenbart ist, ist ferner mit einem Bürstenhalter, der darin die Bürsten hält, und einem Deckelglied ausgestattet, das die Schleifringe mit einem Zwischenraum zwischen dem Deckelglied und dem Bürstenhalter bedeckt. Eine Öffnung, die basierend auf dem Zwischenraum gebildet ist, ist hin zu dem Bürstenhalter gerichtet, wenn die Öffnung von den Schleifringen angesehen wird.
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Als weiterer relevanter Stand der Technik offenbart
EP 1 286 451 A2 eine dynamoelektrische Machine, bei der Schleifringe an einem Außenumfang einer Welle axial innerhalb eines Hinterendlagers befestigt sind, Bürsten angeordnet sind, um die Außenumfangsflächen der Schleifringe zu berühren, und ein Sensorrotor einer Rotationserfassungsvorrichtung an einem Endabschnitt des der Welle befestigt ist, die axial aus dem hinteren Lager herausragt, und eine Sensoreinheit in unmittelbarer Nähe des Sensorrotors angeordnet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Struktur der elektrischen Drehmaschine, die in dem ersten Patentdokument offenbart ist, liefern das Deckelglied und der Magnethalter, der an der Drehwelle gesichert ist, die Labyrinthstruktur. Die Labyrinthstruktur verhindert ein Verstreuen von Pulvern aus den abgenutzten Bürsten zu dem Äußeren des Deckelglieds; dieses Verstreuen der Pulver aus den abgenutzten Bürsten wird verursacht, wenn der Rotor gedreht wird, wobei die Bürsten die Schleifringe verschiebbar kontaktieren.
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Zusätzlich zu der Reduzierung des Pulververstreuens fordern Benutzer für eine solche elektrische Drehmaschinen, die in dem ersten Patentdokument offenbart ist, ferner, das Eindringen von Wasser in die Bürsten, die Schleifringe und Regionen um die Bürsten und Schleifringe zu verhindern.
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Eine solche in dem ersten Patentdokument offenbarte Labyrinthstruktur kann verursachen, dass eine Luftströmung in dem Bürstenhalter begrenzt wird. Aus diesem Grund kann es unzureichend sein, die Pulver von den abgenutzten Bürsten aus dem Bürstenhalter zu entladen, was darin resultiert, dass die Pulver zurückbleiben, um sich anzusammeln.
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Die in dem zweiten Patentdokument offenbarte Struktur trennt den Drehungspositionssensor und die Umgebung desselben von dem Äußeren des Abschirmungsglieds. Dies kann die Kühlfähigkeit der Schleifringe und der Bürsten, die sich um den Drehungspositionssensor befinden, verschlechtern.
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Elektrische Drehmaschinen sind normalerweise mit einem Deckelglied ausgestattet, das ein Ende der Drehwelle bedeckt. Wenn der Drehungspositionssensor koaxial mit dem einen Ende der Drehwelle anzuordnen ist, kann es schwierig sein, einen Raum sicherzustellen, in dem der Drehungspositionssensor eingebaut ist.
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Um den Drehungspositionssensor koaxial zu dem einen Ende der Drehwelle anzuordnen, kann eine Öffnung in einem Teil des Deckelglieds gebildet sein, um zu ermöglichen, dass der Drehungspositionssensor durch die Öffnung hindurch positioniert ist.
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Das Deckelglied ist jedoch vorgesehen, um das Eindringen von Wasser in Regionen um die Schleifringe zu verhindern. Aus diesem Grund kann die Öffnung des Deckelglieds die Widerstandsfähigkeit der Maschine gegenüber Wasser verschlechtern, was es schwierig macht, den Zweck zu erreichen.
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Die Öffnung des Deckelglieds erfordert zusätzlich, dass der Durchmesser der Öffnung größer als derselbe des zylindrisch geformten Drehungspositionssensors ist, um die Beeinträchtigungen zwischen dem Drehungspositionssensor und dem Deckelglied zu verhindern.
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Zum Beibehalten der hohen Widerstandsfähigkeit der Maschine gegenüber Wasser ist jedoch eine Reduzierung des Durchmessers der Öffnung auf so niedrig wie möglich erforderlich. Die Reduzierung des Durchmessers der Öffnung reduziert den Durchmesser des zylindrisch geformten Drehungspositionssensors; dies kann die Positionsgenauigkeit des Rotors in einem höheren Geschwindigkeitsbereich reduzieren.
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Angesichts der Umstände, die im Vorhergehenden dargelegt sind, besteht eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung darin, elektrische Drehmaschinen zu schaffen, die angepasst sind, um eine Luft in die Schleifringe und Regionen darum einzuführen, um dadurch die Kühlfähigkeit der Schleifringe und/oder der Bürsten beizubehalten und/oder zu verhindern, dass Pulver von den abgenutzten Bürsten angesammelt werden.
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Angesichts der Umstände, die im Vorhergehenden dargelegt sind, besteht eine weitere Aufgabe eines zusätzlichen Aspekts der vorliegenden Erfindung darin, elektrische Drehmaschinen zu schaffen, die fähig sind, die Positionsgenauigkeit des Rotors zu verbessern, während die Widerstandsfähigkeit der Maschine gegenüber Wasser sichergestellt ist.
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Die Aufgabe wird durch eine elektrische Drehmaschine gemäß des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 14 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Drehmaschine geschaffen. Die elektrische Drehmaschine weist einen Rotor mit einer Drehwelle, die an derselben drehbar getragen ist, auf. Die Drehwelle hat ein Paar von Schleifringen, die mit einer Feldwicklung elektrisch verbunden sind. Die elektrische Drehmaschine weist eine Bürstenbaugruppe auf. Die Bürstenbaugruppe weist ein Paar von Bürsten, die mit dem Paar von Schleifringen jeweils kontaktiert sind, um eine elektrische Verbindung dazwischen zu liefern, einen Bürstenhalter, in dem das Paar von Bürsten aufgenommen ist, auf. Der Bürstenhalter hat eine Öffnung und ist derart positioniert, dass die Öffnung einem Ende der Drehwelle zugewandt ist. Die Bürstenbaugruppe weist ein Deckelglied, das das Paar von Bürsten bedeckt, und den Bürstenhalter auf. Die elektrische Drehmaschine weist einen Sensor, der einen bewegbaren Teil, der durch die Öffnung des Deckelglieds an dem einen Ende der Drehwelle angebracht ist, auf. Der Sensor weist einen Messungsteil, der sich gegenüberliegend dem Deckelglied mit einem ersten Raum dazwischen befindet und betriebsfähig ist, um basierend auf einer Drehung des bewegbaren Teils zusammen mit einer Drehung des Rotors eine physikalische Größe relativ zu der Drehung des Rotors zu messen, auf. Die elektrische Drehmaschine weist ein Glied, das eine erste Labyrinthstruktur in dem ersten Raum definiert, auf.
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Mit der Struktur der elektrischen Drehmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht die erste Labyrinthstruktur, die in dem ersten Raum zwischen dem Deckelglied und dem Messungsteil des Sensors definiert ist, dass Kühlluft durch die Öffnung zu den Schleifringen und den Regionen darum eingeführt wird, während verhindert wird, das Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser, zu den Schleifringen und den Regionen darum gehen.
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Dies stellt die Kühlkapazität für die Schleifringe, die Bürsten und Regionen darum sicher. Der bewegbare Teil bedeckt zusätzlich die Öffnung. Dieses macht es für Wasser schwierig, durch die Öffnung in das Deckelglied einzutreten, was die Widerstandsfähigkeit des Wechselstromgenerators gegenüber Wasser sicherstellt.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Drehmaschine geschaffen. Die elektrische Drehmaschine weist einen Rotor mit einer Drehwelle, die an derselben drehbar getragen ist, auf, wobei die Drehwelle ein Paar von Schleifringen hat, die mit einer Feldwicklung elektrisch verbunden sind. Die elektrische Maschine weist eine Bürstenbaugruppe auf. Die Bürstenbaugruppe weist ein Paar von Bürsten, die jeweils mit dem Paar von Schleifringen kontaktiert sind, um eine elektrische Verbindung dazwischen zu liefern, einen Bürstenhalter, in dem das Paar von Bürsten aufgenommen ist, auf. Der Bürstenhalter hat eine Öffnung und ist derart positioniert, dass die Öffnung einem Ende der Drehwelle zugewandt ist. Die Bürstenbaugruppe weist ein Deckelglied, das das Paar von Bürsten und den Bürstenhalter bedeckt, auf. Die elektrische Drehmaschine weist einen Sensor auf, der einen bewegbaren Teil, der durch die Öffnung des Deckelglieds an dem einen Ende der Drehwelle derart angebracht ist, dass der Sensor gegenüberliegend dem Deckelglied mit einem Raum dazwischen ist, aufweist. Der Sensor arbeitet, um basierend auf einer Drehung des bewegbaren Teils zusammen mit einer Drehung des Rotors eine physikalische Größe relativ zu der Drehung des Rotors zu messen. Die elektrische Drehmaschine weist einen ersten Kühllüfter, der zwischen dem bewegbaren Teil des Sensors und dem Paar von Schleifringen gebildet ist, auf. Der erste Kühllüfter ist konfiguriert, um zusammen mit der Drehung der Drehwelle gedreht zu werden und dadurch Luft in und um den Bürstenhalter zu verteilen.
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Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung veranlasst die in und um den Bürstenhalter verteilte Luft eine Luftströmung in den Bürstenhalter. Dies verstreut Pulver der abgenutzten Bürsten, um dadurch zu verhindern, dass dieselben in dem Bürstenhalter angesammelt werden.
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Figurenliste
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Andere Aufgaben und Aspekte der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
- 1 eine axiale Teilschnittanschnittansicht, die einen Wechselstromgenerator als ein Beispiel von elektrischen Drehmaschinen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 eine Hinterseitenansicht des Wechselstromgenerators, wenn derselbe von der Hinterseite desselben angesehen wird, während ein Hinterdeckel, eine Steuerungsvorrichtung und ein Drehungspositionssensor weggelassen sind, um eine Bürstenbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel freizulegen;
- 3 eine axiale Teilschnittansicht, die eine Bürstenbaugruppe, Schleifringe und einen Drehungspositionssensor des Wechselstromgenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
- 4 ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren der Bürsten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
- 5 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie V-V von 3;
- 6A eine Draufsicht, die eine Bürstenbaugruppe und eine gemessene Scheibe eines Drehungspositionssensors davon freigelegt gemäß der ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 6B eine axiale Teilschnittansicht, die die Bürstenbaugruppe, die Schleifringe und den Drehungspositionssensor gemäß der ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt;
- 7A eine Draufsicht, die eine Bürstenbaugruppe und eine gemessene Scheibe eines Drehungspositionssensors davon freigelegt gemäß der zweiten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 7B eine axiale Teilschnittansicht, die die Bürstenbaugruppe, die Schleifringe und den Drehungspositionssensor gemäß der zweiten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt;
- 8A eine Draufsicht, die eine Bürstenbaugruppe und eine gemessene Scheibe eines Drehungspositionssensors davon freigelegt gemäß der dritten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 8B eine axiale Teilschnittansicht, die die Bürstenbaugruppe, die Schleifringe und den Drehungspositionssensor gemäß der dritten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt;
- 8C eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII von 8B;
- 9A eine Draufsicht, die eine Bürstenbaugruppe und eine gemessene Scheibe eines Drehungspositionssensors davon freigelegt gemäß der vierten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 9B eine axiale Teilschnittansicht, die die Bürstenbaugruppe, die Schleifringe und den Drehungspositionssensor gemäß der vierten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt;
- 10 eine axiale Teilschnittansicht, die einen Wechselstromgenerator als ein Beispiel von elektrischen Drehmaschinen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 11 eine axiale Teilschnittansicht, die eine Bürstenbaugruppe, Schleifringe und einen Drehungspositionssensor des Wechselstromgenerators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
- 12 eine Ansicht, die eine gemessene Scheibe und einen Abnehmer des Drehungspositionssensors, der in 11 dargestellt ist, schematisch darstellt;
- 13 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Kühllüfters, der an der in 11 dargestellten gemessenen Scheibe festgemacht ist, schematisch darstellt;
- 14A eine Draufsicht, die eine gemessene Scheibe eines Drehungspositionssensors davon freigelegt gemäß der ersten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 14B eine axiale Teilschnittansicht, die die Bürstenbaugruppe, die Schleifringe und den Drehungspositionssensor gemäß der ersten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt;
- 15A eine Draufsicht, die eine gemessene Scheibe eines Drehungspositionssensors davon freigelegt gemäß der zweiten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 15B eine axiale Teilschnittansicht, die die Bürstenbaugruppe, die Schleifringe und den Drehungspositionssensor gemäß der zweiten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt;
- 16A eine Draufsicht, die eine gemessene Scheibe eines Drehungspositionssensors davon freigelegt gemäß der dritten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 16B eine axiale Teilschnittansicht, die die Bürstenbaugruppe, die Schleifringe und den Drehungspositionssensor gemäß der zweiten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile in mehreren Ansichten, insbesondere 1, beziehen, ist ein Wechselstromgenerator 100 für Fahrzeuge als ein Beispiel von elektrischen Drehmaschinen dargestellt.
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Der Wechselstromgenerator 100, der in beispielsweise einer Maschinenzelle eines Motorfahrzeugs eingebaut ist, weist einen Vorderrahmen 1, einen Hinterrahmen 2, einen Stator 3 und einen Rotor 4 mit einer Drehwelle 44 auf. Der Wechselstromgenerator 100 weist ferner eine Steuerungsvorrichtung 5, eine Bürstenbaugruppe 6, ein Paar von Metallschleifringen 47 und 48, einen Drehungspositionssensor 7, einen Hinterdeckel 8, eine Riemenscheibe 9 und so weiter auf.
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Die Vorder- und Hinterrahmen 1 und 2 haben jeweils eine im Wesentlichen schüsselförmige Form und befinden sich jeweils in einer Längsrichtung des Motorfahrzeugs auf den Vorder- und Hinterseiten, derart, dass ihre kreisförmigen Öffnungen einander in der Längsrichtung mit einem Zwischenraum dazwischen gegenüberliegen. Die Vorder- und Hinterrahmen 1 und 2 sind aneinander durch eine Mehrzahl von Befestigungsbolzen befestigt, um eine Rahmenbaugruppe FM zu bilden. Diese Befestigungsstruktur trägt den Stator 2 in der Rahmenbaugruppe FM fest.
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Der Vorderrahmen 1 hat insbesondere eine im Wesentlichen kreisförmige Endwandwand mit einem Loch in der Mitte derselben, in dem ein Endabschnitt der Drehwelle 44 in dem Loch durch ein Lager 13, das in einem rohrförmigen Metalllagergehäuse 11, das in dem Vorderrahmen 1 einstückig gebildet ist, fest gehäust ist, drehbar getragen ist.
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Der Vorderrahmen 1 hat ferner eine ringförmige Seitenwand, die sich von der Peripherie der kreisförmigen Endwand parallel zu der axialen Richtung der Drehwelle 44 erstreckt.
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Der Hinterrahmen 2 hat eine im Wesentlichen kreisförmige Endwand mit einem Loch in der Mitte derselben, in dem das andere Ende der Drehwelle 44 in dem Loch durch ein Lager 14, das in einem rohrförmigen Metalllagergehäuse 21, das in dem Hinterrahmen 2 einstückig gebildet ist, fest gehäust ist, drehbar getragen ist.
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Der Stator 2 ist aus einem Statorkern 31 und einer Statorspule 32 zusammengesetzt.
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Der Statorkern 31 hat beispielsweise eine im Wesentlichen ringförmige Form und die erste und die zweite ringförmige axiale Endoberfläche. Der Statorkern 31 hat ferner beispielsweise eine Mehrzahl von rinnenähnlichen Spalten, die an einer inneren Wandoberfläche des Statorkerns 31 gebildet sind.
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Die Spalten sind durch den Statorkern 31 in seiner axialen Richtung (Längenrichtung) gebildet und sind umfangsmäßig bei gegebenen Intervallen angeordnet.
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Bezugnehmend auf 2 besteht die Statorspule 32 aus beispielsweise einer ersten Gruppe 32A von Drei-Phasen- (X-, Y-, und Z-Phasen-) Wicklungen X, Y und Z und einer zweiten Gruppe 32B von Drei-Phasen- (U-, V- und W-Phasen-) Wicklungen U, V und Z.
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Die Drei-Phasen-Wicklungen X, Y, Z, U, V und W sind in die entsprechenden Spalten des Statorkerns 31 derart eingelegt, dass jede der Drei-Phasen-Wicklungen beispielsweise darum konzentrisch und zylindrisch gewickelt ist, um die Statorspule 32 zu liefern.
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Der Rotor 3 ist innerhalb der Rahmenbaugruppe FM derart angeordnet, dass die Drehwelle 44 entlang einer axialen Richtung der Rahmenbaugruppe FM (Statorkern 31), die der Längsrichtung des Motorfahrzeugs entspricht, angeordnet ist. An einem Ende der Drehwelle 44 ist eine Riemenscheibe 9 mit einer Mutter 10 befestigt. Die Drehwelle 44 ist konfiguriert, um durch die Riemenscheibe 9 durch eine Maschine (nicht gezeigt), die in der Maschinenzelle eingebaut ist, drehbar angetrieben zu werden.
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Der Rotor 3 ist insbesondere aus beispielsweise einer Feldspule 41 und einer Kernanordnung CA eines Lundell-Typs (Klauenpol) zusammengesetzt, die aus einem ersten Polkern 42 und einem zweiten Polkern 43 besteht.
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Sowohl der erste als auch der zweite Polkern 42 und 43 haben eine kreisförmige Platte. Die kreisförmigen Platten sind einander gegenüberliegend angeordnet und axial an die Drehwelle 44 gebaut. Sowohl der erste als auch der zweite Polkern 42 und 43 haben eine Zahl von beispielsweise 6 Klauenabschnitten, die sich von der äußeren peripheren Seite einer entsprechenden der kreisförmigen Platten erstrecken. Die Klauenabschnitte von einer der kreisförmigen Platten und dieselben der anderen derselben sind in einer Umfangsrichtung des Rotors 3 abwechselnd angeordnet.
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Die Feldspule 41 besteht aus beispielsweise einem mit einem isolierenden Film beschichteten Kupferdraht und ist zwischen den kreisförmigen Platten der Polkernbaugruppe CA angebracht, um um die Drehwelle 44 in der Form eines Zylinders konzentrisch gewickelt zu sein.
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Die Schleifringe 47 und 48 sind an einem Teil des anderen Endes der Drehwelle 44 koaxial angebracht; dieser Teil befindet sich außerhalb des Hinterrahmens 2. Die Schleifringe 47 und 48 sind mit beiden Enden der Feldspule 41 elektrisch verbunden.
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Die Bürstenbaugruppe 6 weist ein Paar von Bürsten 61 und 62 auf, die die jeweiligen Schleifringe 47 und 48, um dieselben zu kontaktieren, drücken. Das Paar von Schleifringen 47 und 48 und das Paar von positiven und negativen Bürsten 61 und 62 der Bürstenbaugruppe 6 sind konfiguriert, um elektrische Verbindungen zwischen der Feldspule 41 und der Steuerungsvorrichtung 5 zu liefern. Jede der Bürsten 61 und 62 hat eine im Wesentlichen rechtwinklige Gehäuseform.
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Der Wechselstromgenerator 100 weist ferner ein Paar von Kühllüftern 45 und 46 auf. Die Kühllüfter 45 und 46 sind jeweils an den externen Endoberflächen der kreisförmigen Platten des ersten bzw. zweiten Polkerns 42 und 43 durch beispielsweise Schweißen angebracht. Der Wechselstromgenerator 100 ist in der Maschinenzelle derart angeordnet, dass ein Ende der Drehwelle 44, das mit der Riemenscheibe 9 gekoppelt ist, zu der Vorderseite des Motorfahrzeugs gerichtet ist.
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Der Kühllüfter 45 dient als beispielsweise ein Lüfter mit einer axialen Strömung. Wenn derselbe mit einer Drehung der Polkernbaugruppe CA gedreht wird, arbeitet der Kühllüfter 45 insbesondere, um eine Kühlluft von der Vorderseite des Motorfahrzeugs in die Rahmenbaugruppe FM zu inhalieren, die inhalierte Kühlluft in der axialen Richtung der Drehwelle 44 und in radialen Richtungen derselben zu befördern, und die beförderte Kühlluft von der Rahmenbaugruppe FM auszustoßen.
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Wenn derselbe mit der Drehung der Polkernbaugruppe FM gedreht wird, arbeitet der Kühllüfter 46, der als ein Zentrifugallüfter dient, um eine Kühlluft von der Hinterseite des Fahrzeugs in die Rahmenbaugruppe FM zu inhalieren, die inhalierte Kühlluft in der radialen Richtung der Drehwelle 44 zu befördern und die beförderte Kühlluft von der Rahmenbaugruppe FM auszustoßen.
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Der Drehungspositionssensor 7 ist angepasst, um die Drehungsposition des Rotors 4 zu messen. Der Drehungspositionssensor 7 ist insbesondere aus einer Scheibe 71 als ein zu messender bewegbarer Teil und einem Abnehmer 72 als ein stationärer Teil zusammengesetzt. Auf die zu messende Scheibe 71 ist im Folgenden als eine „gemessene Scheibe 71“ Bezug genommen.
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Die gemessene Scheibe 71 ist an beispielsweise einer Endfläche des anderen Endes der Drehwelle 44 koaxial angebracht, um mit dem Rotor 4 drehbar zu sein. Der Abnehmer 72 ist angeordnet, um die Drehungsposition der gemessenen Scheibe 71 zu messen. Die gemessene Scheibe 71 ist beispielsweise an der Endfläche des anderen Endes der Drehwelle 44 schraubbar gesichert. Der Abnehmer 72 ist an einem Teil der Steuerungsvorrichtung 5 befestigt und gegenüberliegend dem äußeren Umfang der gemessenen Scheibe 71 angeordnet. Der Abnehmer 72 ist betriebsfähig, um die Position einer Drehung eines Bezugspunktes, der relativ zu dem äußeren Umfang der gemessenen Scheibe 71 bestimmt wird, zu messen.
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Der Drehungspositionssensor 7 kann beispielsweise derart entworfen sein, dass mindestens ein magnetisches Glied auf dem äußeren Umfang der gemessenen Scheibe 71 angeordnet ist, und der Abnehmer 72 ist mit mindestens einer Abnehmerspule ausgestattet. Der Drehungspositionssensor 7 dieses Typs ist betriebsfähig, um die Drehungsposition des mindestens einen magnetischen Glieds basierend auf beispielsweise der Änderung einer Induktivität der mindestens einen Abnehmerspule zu messen.
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Als ein weiteres Beispiel kann der Drehungspositionssensor 7 derart entworfen sein, dass mindestens ein Magnet auf dem äußeren Umfang der gemessenen Scheibe 71 angeordnet ist und der Abnehmer 72 mit mindestens einem Hall-Element ausgestattet ist. Der Drehungspositionssensor 7 dieses Typs ist betriebsfähig, um die Drehungsposition des mindestens einen Magneten basierend auf dem Hall-Effekt des mindestens einen Hall-Elements zu messen.
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Als ein weiteres Beispiel kann der Drehungspositionssensor 7 entworfen sein, um die Drehungsposition des Rotors 4 optisch zu messen.
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Wie aus den Beispielen zu sehen ist, ist der Drehungspositionssensor 7 vorzugsweise derart entworfen, dass je größer der Durchmesser der gemessenen Scheibe ist, umso höher die Messungsgenauigkeit der Drehungsposition des Rotors 4 ist.
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Wie in 3 und 5 dargestellt ist, ist beispielsweise die gemessene Scheibe 71 mit einem zylindrischen Permanentmagneten 71a und einem Magnethalter 71b, der den Permanentmagneten 71a hält, ausgestattet. Der Halter 71b hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und einen axialen T-Querschnitt. Der Halter 71b ist an dem Abschnitt eines kleineren Durchmessers desselben an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht. Eine Endoberfläche eines Abschnitts eines größeren Durchmessers des Halters 71b ist darin mit einer zylindrischen Ausnehmung gebildet. Der Permanentmagnet 71a ist in der zylindrischen Ausnehmung gehalten. Der Permanentmagnet 71a ist mit einem N-Pol auf einer Hälfte einer zylindrischen Hinterseitenendoberfläche 71c und einem S-Pol bei der anderen Hälfte derselben vorgesehen.
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Der Abnehmer 72 ist mit beispielsweise einer im Wesentlichen kreisförmigen oder rechtwinkligen Basisplatte 72X, die sich gegenüberliegend der einen zylindrischen Hinterseitenendoberfläche 71c des Permanentmagneten 71a mit einem Zwischenraum dazwischen befindet, vorgesehen. Der Abnehmer 72 ist bei der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X desselben, die der Endoberfläche 71c gegenüberliegt, mit einer Mehrzahl von beispielsweise zwei Hall-Elementen 72a und 72b versehen; diese Hall-Elemente 72a und 72b sind nahe gegenüberliegend der äußeren Peripherie der magnetisierten Oberfläche 71c angeordnet. Bezugnehmend auf 5 sind die zwei Hall-Elemente 72a und 72b im Wesentlichen 90 Grad in der Umfangsrichtung der magnetisierten Oberfläche 71c voneinander beabstandet.
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Der Drehungspositionssensor 7 ist betriebsfähig, um die Drehungsposition des Permanentmagneten 71a basierend auf einem Spannungssignal, das durch jedes der Hall-Elemente 72a und 72b gemessen wird, basierend auf dem Hall-Effekt derselben zu messen.
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Sowohl der Vorder- als auch der Hinterrahmen 1 und 2 sind bei der kreisförmigen Endwand derselben mit einer Zahl von Einlassfenstern dadurch gebildet. Diese Einlassfenster ermöglichen, dass Kühlluft von der Vorder- und Hinterseite in die Rahmenbaugruppe FM inhaliert wird.
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Sowohl der Vorder- als auch der Hinterrahmen 1 und 2 sind ferner bei der ringförmigen Seitenwand derselben mit einer Mehrzahl von Entladungswänden gebildet. Die Entladungswände ermöglichen, dass die inhalierte Kühlluft dadurch aus der Rahmenbaugruppe FM entladen wird.
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Der Hinterdeckel 8 hat eine im Wesentlichen schüsselförmige Form, die durch beispielsweise Formen eines Harzmaterials gebildet ist. Der Hinterdeckel 8 ist angeordnet, um über den Hinterrahmen 2 gesetzt zu werden, um die Steuerungsvorrichtung 5, die Bürstenbaugruppe 6, die Schleifringe 47 und 48 und so weiter zu schützen; diese zu schützenden Elemente sind außerhalb des Hinterrahmens 2 angeordnet. Elektrische Komponenten, die insbesondere die Steuervorrichtung 5 und die Bürstenbaugruppe 6 aufweisen, die außerhalb des Hinterrahmens 2 angeordnet sind, sind mit einer Befestigungseinrichtung, wie zum Beispiel Bolzen, an der kreisförmigen Endwand befestigt.
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Die Steuerungsvorrichtung 5 ist mit mindestens jeweils einem Ende der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y, Z, U, V und W der ersten und der zweiten Gruppe 32A und 32B elektrisch verbunden; dieses mindestens jeweils eine Ende erstreckt sich durch das Loch der kreisförmigen Endwand des Hinterrahmens 2 hin zu der Hinterdeckelseite (siehe 2).
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Wenn beispielsweise sowohl die erste als auch die zweite Gruppe 32A und 32B der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y, Z, U, V und W in der Form einer Sternkonfiguration entworfen sind, sind die anderen Enden der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y, Z der ersten Gruppe 32A miteinander in eine Sternkonfiguration geschaltet, und jene der Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W der zweiten Gruppe 32B sind miteinander in eine Sternkonfiguration geschaltet.
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Die Steuervorrichtung 5 ist aus beispielsweise einer ringförmigen Platte und elektronischen Elementen, die an derselben angebracht sind, zusammengesetzt.
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Die Steuerungsvorrichtung 5 dient insbesondere als ein Gleichrichter, um Drei-Phasen-AC- (= Alternating Current = Wechselstrom-) Spannungen, die von der Statorspule 32 angelegt sind, unter Verwendung von beispielsweise sowohl positiven als auch negativen Halbzyklen der Drei-Phasen-AC-Spannungen in eine DC-Spannung zu wandeln. Die DC-Spannung wird von dem Wechselstromgenerator 100 über einen Ausgangsanschluss desselben ausgegeben.
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Bei dem Wechselstromgenerator 100, der im Vorhergehenden dargelegt ist, ist insbesondere durch die Schleifringe 47 und 48 und die Bürsten 61 und 62 ein Feldstrom an die Feldspule 41 angelegt, während sich die Feldspule 41 des Rotors basierend auf einem Drehmoment, das an die Maschine durch die Riemenscheibe 9 angelegt ist, dreht. In dieser Situation magnetisiert der Feldstrom, der durch die Feldspule 41 strömt, die Klauenabschnitte von einer der kreisförmigen Platten auf den Nord- (N-) Pol und dieselben der anderen auf den Süd- (S-) Pol.
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Die Drehung der abwechselnd magnetisierten Nord- und Süd-Pole erzeugt magnetische Flüsse, und die erzeugten magnetischen Flüsse induzieren in der Statorspule 32 Drei-Phasen-AC-Spannungen. Die induzierten Drei-Phasen-AC-Spannungen werden durch die Steuerungsvorrichtung 5 vollwellengleichgerichtet, was darin resultiert, das eine DC-Spannung (Ausgangsspannung) erzeugt wird.
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Die Steuerungsvorrichtung 5 dient als ein Regler, um die Feldspule 41 mit dem Feldstrom zu versorgen, während dieselbe den Betrag und die Richtung des Feldstroms basierend auf der Wechselstromgeneratorausgangsspannung steuert, um dadurch die Wechselstromgeneratorausgangsspannung zu steuern.
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Der Hinterdeckel 8 ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen 8a gebildet; diese Öffnungen 8a ermöglichen, das Kühlluft in den Hinterdeckel 8 eintritt.
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Die Struktur der Bürstenbaugruppe 6 und des Drehungspositionssensors 7 ist als Nächstes im Detail im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
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Bezugnehmend auf 2 und 3 weist die Bürstenbaugruppe 6 einen Bürstenhalter 200, das Paar von Bürsten 61 und 62, ein Paar von Anschlussleitungen (Leitungen) 63, ein Paar von Federn 64, ein Paar von Metallanschlüssen 221 und 222 und ein Deckelglied 250 auf.
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Jede der Bürsten 61 und 62 ist eine Kohlenstoffbürste, die aus einem phenolgebundenen Kupfer enthaltenden Graphit hergestellt ist. Die Bürsten 61 und 62 werden beispielsweise bei dem Folgenden in 4 dargestellten Verfahren hergestellt.
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Bezugnehmend auf 4 werden ein Pulver eines natürlichen Graphits und ein Phenolharz vorbereitet. Das Pulver eines natürlichen Graphits und das Phenolharz werden bei einem Schritt 100 als ein „Pulververarbeiten“ miteinander kombiniert. Bei einem Schritt 101 wird als Nächstes ein Kupferpulver mit dem Phenolgraphitpulver, das bei dem Schritt 100 erzeugt wird, kombiniert. Die Anschlussleitungen 63 werden als Nächstes in einer vorbereiteten Form (Gussform), die einen Hohlraum mit einer Struktur, die der Struktur von jeder der Bürsten 61 und 62 entspricht, hat, bei dem Schritt 102 positioniert.
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Als Nächstes wird die Mischung, die bei dem Schritt 102 erzeugt wird, in den Hohlraum der Gussform gefüllt, um bei einem Schritt 103 geformt zu werden, und danach wird das geformte Stück bei einem Schritt 103 derart gebrannt, dass jede der Bürsten 61 und 62 bei einem Schritt 104 erzeugt wird.
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Der Bürstenhalter 200 hat eine im Wesentlichen rechtwinklige Gehäuseform, die aus beispielsweise isoliertem Harz hergestellt ist. Der Bürstenhalter 200 ist benachbart nahe zu den Schleifringen 47 und 48 angeordnet, um hin zu der Oberseite des Motorfahrzeugs gerichtet zu sein. Eine Längsseitenwand 200a des Bürstenhalters 200 ist gegenüberliegend der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X angeordnet.
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Der Bürstenhalter 200 ist mit einem Paar von mit einem Boden versehenen gehäuseförmigen Aufnahmeräumen 211 und 212, die jeweils den Schleifringen 47 bzw. 48 gegenüberliegen, gebildet.
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Die Bürsten 61 und 62 sind in den gehäuseförmigen Aufnahmeräumen 211 bzw. 212 aufgenommen. Die Federn 64 sind in den Aufnahmeräumen 211 und 212 aufgenommen, um zwischen den Bürsten 61 und 62 und den Böden der Speicherräume 211 und 212 angeordnet zu sein. Die Federn 64 sind angepasst, um die Bürsten 61 und 62 hin zu den Schleifringen 47 und 48 vorzuspannen und dieselben daran zu drücken. Dies ermöglicht den Bürsten 61 und 62, jeweils die Schleifringe 47 und 48 zu kontaktieren.
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Jede der Anschlussleitungen 63 hat die gleiche Konfiguration wie die andere, liefert eine Flexibilität und erstreckt sich von einer entsprechenden der Bürsten 61 und 62, um mit einem entsprechenden der Anschlüsse 221 und 222 elektrisch verbunden zu sein. Die Anschlussleitungen 63 sind jeweils an den Bürsten 61 und 62 derart festgemacht, dass, wenn die Bürsten 61 und 62 in den jeweiligen Aufnahmeräumen 211 und 212 aufgenommen sind, die Anschlussleitungen 63 einander gegenüberliegen.
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Die Anschlüsse 221 und 222 sind beide an gegenüberliegenden Längsseiten des Bürstenhalters 200 jeweils festgemacht; diese gegenüberliegenden Längsseiten sind zu der Längsseitenwand 200a orthogonal. Der Bürstenhalter 200 ist durch beispielsweise Füllen eines isolierten Harzes in eine Form (Gussform) um vorgebildete Metalleinlagen darin, die als Anschlüsse 221 und 222 dienen, gebildet und integriert; diese Form (Gussform) hat einen Hohlraum mit einer Konfiguration, die der Konfiguration des Bürstenhalters 200 entspricht.
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Das Deckelglied 250 ist aus einem ersten Deckel 250a und einem zweiten Deckel 250b zusammengesetzt. Der erste Deckel 250a hat eine im Wesentlichen Zylinderhohlform mit einem Flansch F, der sich von der kreisförmigen Hinterseitenkante derselben erstreckt und die Schleifringe 47 und 48 derart bedeckt, dass die gemessene Scheibe 71 hin zu dem Abnehmer 72 vorsteht. Der zweite Deckel 250b hat eine im Wesentlichen rechtwinklige Gehäuseform und bedeckt den Bürstenhalter 200 derart, dass ein Teil einer Bodenwand des Bürstenhalters 200, die den Boden von jedem Aufnahmeraum 211, 212, definiert, freigelegt ist.
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Eine rechtwinklige Wand 250b1 des zweiten Deckels 250b ist auf die Längsseitenwand 200a des Bürstenhalters 200 gesetzt. Die kreisförmige Hinterseitenkante des ersten Deckels 250a erstreckt sich von der einen rechtwinkligen Wand 250b1 kontinuierlich. Die kreisförmige Hinterseitenkante des ersten Deckels 250a liefert eine kreisförmige Öffnung 262 mit einem längeren Durchmesser als der Durchmesser des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71.
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Bezug nehmend auf 3 und 5 liefern der Abnehmer 72 und das Deckelglied 250 eine Labyrinthstruktur LS zum Verhindern von Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, von der Oberseite des Motorfahrzeugs, die einer radialen Seite für das andere Ende (gemessene Scheibe) 71 der Drehwelle 44 entspricht. Die Oberseite (eine laterale Seite) ist durch einen Pfeil A1 in 5 dargestellt.
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Der Abnehmer 72 ist insbesondere mit einer Mehrzahl von Schutzwänden, wie zum Beispiel drei Schutzwänden 72c, 72d und 72e, versehen. Jede der drei Schutzwände 72c bis 72e hat eine gekrümmte plattenähnliche Form und ist an der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X gebildet, um sich in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu dem Deckelglied 250 mit einem axialen Zwischenraum dazwischen zu erstrecken.
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Die Schutzwand 72c ist beispielsweise zwischen der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 und der Oberseite des Motorfahrzeugs derart angeordnet, dass die innere gekrümmte Oberfläche derselben zu einem ersten Teil des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 gewandt ist, um dieselbe zu bedecken. Die Breite der Schutzwand 72c in der Umfangsrichtung der Drehwelle 44 kann abhängig von dem Bereich des bedeckten ersten Teils des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 bestimmt werden.
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Die Schutzwände 72d und 72e sind zusätzlich beispielsweise zwischen dem anderen Ende der Drehwelle 44 und einer Bodenseite des Motorfahrzeugs, die durch „A2“ dargestellt ist, angeordnet. Die Schutzwände 72d und 72e sind dem ringförmigen ersten Deckel 250a gegenüberliegend angeordnet, derart, dass ihre gekrümmten Oberflächen zu einem zweiten Teil des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 gewandt sind, um denselben zu bedecken; dieser zweite Teil des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 liegt dem ersten Teil derselben gegenüber. Die Schutzwände 72d und 72e sind voneinander getrennt beabstandet, um einen Durchgang AP1 zu bilden. Der Durchgang AP1 befindet sich gegenüberliegend dem Mittelabschnitt der Schutzwand 72c.
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Das Deckelglied 250 ist mit einer Mehrzahl von Schutzwänden, wie zum Beispiel zwei Schutzwänden 250c und 250d, versehen. Jede der zwei Schutzwände 250c und 250d hat eine gekrümmte plattenähnliche Form und ist an einer Oberfläche der eine rechtwinklige Wand 250b1 des zweiten Deckels 250b gegenüberliegend der einen Oberfläche Xa der Basisplatte X gebildet, um sich in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu der einen Oberfläche Xa derselben mit einem axialen Zwischenraum dazwischen zu erstrecken.
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Die Schutzwände 250c und 250d sind beispielsweise zwischen der Schutzwand 72c und dem anderen Ende der Drehwelle 44 derart angeordnet, dass ihre inneren gekrümmten Oberflächen zu dem ersten Teil des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 gewandt sind, um denselben zu bedecken. Jede der Schutzwände 250c und 250d befindet sich insbesondere in einer radialen Richtung der Drehwelle 44 nahe zu der Schutzwand 72c mit einem radialen Zwischenraum dazwischen.
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Jeder der axialen Zwischenräume ist als so kurz wie möglich eingestellt, und jeder der radialen Zwischenräume ist als so kurz wie möglich eingestellt.
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Die axialen Zwischenräume liefern somit in einem Raum zwischen dem Abnehmer 72 und dem Deckelglied 250 ein axiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS, und ähnlicherweise liefern die radialen Zwischenräume ein radiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS in dem Raum.
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Die axialen und radialen Labyrinthe ermöglichen Luft, durch dieselben zu strömen, ermöglichen jedoch basierend auf einem Unterschied zwischen der Masse eines voreingestellten Volumens von jeder der Fremdsubstanzen und derselben des gleichen Volumens von Luft keine Strömung von Fremdsubstanzen.
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Die Schutzwände 72c und 250d sind voneinander beabstandet, um einen Durchgang AP2 zu bilden. Der Durchgang AP2 befindet sich gegenüberliegend dem Durchgang A1 und dem Mittelabschnitt der Schutzwand 72c.
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Wenn insbesondere Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, versuchen, von der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs hin zu der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 zu gehen, verhindert die Labyrinthstruktur LS, dass die Fremdsubstanzen dadurch gehen. Dies resultiert darin, dass die Fremdsubstanzen um die gemessene Scheibe 71 der Drehwelle 44 in den Richtungen strömen, die durch Pfeile B in 5 dargestellt sind.
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Wenn im Gegensatz dazu Luft versucht, von der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs hin zu dem anderen Ende der Drehwelle 44 zu gehen, geht dieselbe durch die Labyrinthstruktur LS, um die Nähe der gemessenen Scheibe 71 in der Richtung, die durch einen Pfeil C dargestellt ist, zu erreichen. Dies liegt daran, dass Luft mit einem gegebenen Volumen eine kleinere Masse hat als dieselbe der Fremdsubstanzen mit dem gleichen Volumen.
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Danach tritt die Luft durch die Öffnung 262 in das Deckelglied 250 und den Bürstenhalter 200 ein, um nahe zu den Schleifringen 47 und 48 geführt zu werden, um dadurch dieselben und die Bürsten 61 und 62 zu kühlen.
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Wenn Fremdsubstanzen durch die Labyrinthstruktur LS gegangen sind, um die Nähe der gemessenen Scheibe 71 zu erreichen, würde der Durchgang AP1 den Fremdsubstanzen ermöglichen, dadurch zu der Bodenrichtung A2 des Motorfahrzeugs entfernt zu werden.
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Es sei bemerkt, dass die gemessene Scheibe 71 des Drehungspositionssensors 7 an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht wird, nachdem die Bürstenbaugruppe 6 an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht wurde, das Deckelglied 250 hat mit anderen Worten die äußeren Umfänge der Schleifringe 47 und 48 bedeckt. Dies macht das Festmachen der gemessenen Scheibe 71 an dem anderen Ende der Drehwelle 44 leicht; der Durchmesser des Abschnitts eines kleineren Durchmessers des Bürstenhalters 71b der gemessenen Scheibe 71 ist dann kürzer als derselbe der Öffnung 26.
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Es sei bemerkt, dass die Öffnungen 8a des Hinterdeckels 8 ermöglichen, dass Kühlluft in den Hinterdeckel 8 eintritt. Ein Teil der Kühlluft in dem Hinterdeckel 8 wird in den Raum, der zwischen dem Abnehmer 72 und dem Deckelglied 250 gebildet ist, eingeführt. Die Labyrinthstruktur LS in dem Raum ermöglicht, dass Kühlluft in das Abdeckglied 250 eingeführt wird, um die Schleifringe 47 und 48 und Regionen darum zu kühlen, während Fremdsubstanzen, die in der Kühlluft enthalten sind, verhindert werden.
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Dies macht es möglich, die Kühlkapazität für die Schleifringe 47 und 48 und die Bürsten 61 und 62 hoch beizubehalten, während verhindert wird, dass Fremdsubstanzen die Schleifringe 47 und 48 und darum erreichen.
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Es sei bemerkt, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel mindestens die Kontaktoberflächen zwischen dem Halter 71b der gemessenen Scheibe 71 und der Drehwelle 44 vorzugsweise aus Metallen hergestellt sind, die eine gleiche oder nah verwandte Ionisationstendenz haben. Dies kann verhindern, dass elektrische Potenziale zwischen der Drehwelle 44 und der gemessenen Scheibe 71 erscheinen. Die elektrischen Potenziale können eine Korrosion an den Kontaktoberflächen verursachen. Diese Struktur kann somit die Korrosionswiderstandsfähigkeit des Wechselstromgenerators 100 verbessern.
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Es sei bemerkt, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel die gemessene Scheibe 71 und die Drehwelle 44 vorzugsweise aus Metallen hergestellt sind, die bevorzugter eine höhere thermische Leitfähigkeit als eine voreingestellte Schwelle haben, die beispielsweise für ein anderes metallisches Teil des Wechselstromerzeugers 100 verwendet wird. Dies kann Wärme von dem Rotor 4 durch die Drehwelle 44 zu der gemessenen Scheibe 71 übertragen, was die Kühlfähigkeit für den Rotor 4 verbessert. Angesichts der Verbesserung der Kühlkapazität ist die gemessene Scheibe 71 vorzugsweise aus einem Metall mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt. Angesichts der Verhinderung der Reduzierung der Positionsgenauigkeit des Rotors 4 infolge der Hochtemperaturausdehnung der gemessenen Scheibe 71 kann die gemessene Scheibe 71 aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit als die voreingestellte Schwelle oder mit einer thermischen Leitfähigkeit hergestellt sein, die niedriger als dieselbe der Drehwelle 44 ist.
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Das elektrisch leitfähige Material der gemessenen Scheibe 71 kann insbesondere abhängig davon bestimmt sein, ob der Kühlkapazitätsverbesserung oder der Drehungspositionsgenauigkeitsverbesserung eine höhere Priorität gegeben wird.
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Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist der Wechselstromgenerator 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um zu ermöglichen, dass Kühlluft durch die Öffnung 262 zu den Schleifringen 47 und 48 und Regionen darum eingeführt wird, so dass die Kühlkapazität für die Schleifringe 47 und 48, die Bürsten 61 und 62 und Regionen darum sichergestellt ist. Die gemessene Scheibe 71 mit einem längeren Durchmesser als der Durchmesser der Öffnungen 262 bedeckt zusätzlich die Öffnung 262. Dies macht es für Wasser schwierig, durch die Öffnung 262 in das Deckelglied 260 einzutreten, was die Widerstandsfähigkeit des Wechselstromgenerators gegenüber Wasser sicherstellt.
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Die gemessene Scheibe 71 mit dem längeren Durchmesser ermöglicht, dass sich die Bewegungsmenge des äußeren Umfangs des sich drehenden Rotors 4 erhöht, um dadurch die Positionsgenauigkeit des Rotors 4 in einem Bereich einer höheren Geschwindigkeit zu verbessern.
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Verschiedene Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
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Modifikationen der Struktur der Bürstenbaugruppe und des Drehungspositionssensors können in 6A bis 9B dargestellt sein. Jede der Strukturen der Modifikationen hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie dieselbe der Bürstenbaugruppe 6 und des Drehungspositionssensors 7 des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme von im Folgenden beschriebenen Unterschieden. Aus diesem Grund sind gleiche Bezugszeichen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und den Modifikationen gleichen Teilen zugewiesen, derart, dass Beschreibungen der Teile der Modifikationen weggelassen oder vereinfacht sind.
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Als erste Modifikation der Struktur der Bürstenbaugruppe 6 und des Drehungspositionssensors 7 sind die Strukturen eines Drehungspositionssensors 7A und einer Bürstenbaugruppe 6A eines Wechselstromgenerators 100A in 6A und 6B dargestellt, während die Hall-Elemente 72a, 72b und dergleichen in der Darstellung weggelassen sind.
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Bezug nehmend auf 6A und 6B weist bei der ersten Modifikation die Bürstenbaugruppe 6A einen Bürstenhalter 2000 und ein Deckelglied 2500 auf. Der Bürstenhalter 2000 ist benachbart nahe zu den Schleifringen 47 und 48 angeordnet, um hin zu der Bodenseite A2 des Motorfahrzeugs gerichtet zu sein. Der Drehungspositionssensor 7A weist die gemessene Scheibe 71 und einen Abnehmer 720 auf.
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Der Abnehmer 720 und das Deckelglied 2500 liefern eine Labyrinthstruktur LS1 zum Verhindern von Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder anderen Substanzen, von der Oberseite des Motorfahrzeugs.
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Verglichen mit dem Deckelglied 250 ist das Deckelglied 2500 nicht mit dem Flansch F versehen.
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Verglichen mit dem Abnehmer 72 ist der Abnehmer 720 mit einer Mehrzahl von Schutzwänden, wie zum Beispiel zwei Schutzwänden 720a und 720b, versehen.
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Die Schutzwand 720a hat in ihrem axialen Querschnitt, der der axialen Richtung der Drehwelle 44 entspricht, im Wesentlichen eine L-Form. Die Schutzwand 720a ist an der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X gebildet, um sich erstens in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu dem Deckelglied 2500 mit einem axialen Zwischenraum dazwischen zu erstrecken und sich zweitens in einer radialen Richtung hin zu der Bodenseite A2 des Motorfahrzeugs zu erstrecken.
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Die Schutzwand 720a ist insbesondere zwischen der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 und der Bodenseite A2 des Motorfahrzeugs derart angeordnet, dass die innere Oberfläche derselben zu einem ersten Teil des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 gewandt ist, um dieselbe zu bedecken.
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Die Breite der Schutzwand 720a in der lateralen Richtung derselben kann abhängig von dem Bereich des bedeckten Teils des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 bestimmt werden.
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Die Schutzwand 720b hat eine gekrümmte plattenähnliche Form und ist an der einen Oberfläche Xa der Basisblatte 72X gebildet, um sich in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu dem Rotor 4 mit einem radialen Zwischenraum zwischen der Schutzwand 720b und des ersten Deckels 250a zu erstrecken.
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Die Schutzwand 720b ist insbesondere zwischen der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 und der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs derart angeordnet, dass die innere gekrümmte Oberfläche derselben zu einem zweiten Teil des äußeren Umfangs der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44, die dem ersten Teil derselben gegenüberliegt, gewandt ist, um dieselbe zu bedecken.
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Andere Elemente des Wechselstromgenerators 100A gemäß der ersten Modifikation sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Wechselstromgenerators 100.
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Bei der ersten Modifikation ist der axiale Zwischenraum so kurz wie möglich eingestellt, und der radiale Zwischenraum ist so kurz wie möglich eingestellt.
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Der axiale Zwischenraum liefert somit in einem Raum zwischen dem Abnehmer 720 und dem Deckelglied 2500 ein axiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS1, und der radiale Zwischenraum liefert in dem Raum ein radiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS1.
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Wenn Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, versuchen, hin zu der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 zu gehen, verhindert die Labyrinthstruktur LS1, dass Fremdsubstanzen dadurch gehen.
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Wenn im Gegensatz dazu Luft versucht, hin zu der gemessenen Scheibe 71 der Drehwelle 44 von der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs zu gehen, läuft dieselbe durch die Labyrinthstruktur LS1, um die Nähe der gemessenen Scheibe 71 zu erreichen. Danach tritt die Luft durch die Öffnung 262 in das Deckelglied 2500 und den Bürstenhalter 2000 ein, um nahe zu den Schleifringen 47 und 48 geführt zu werden, um dadurch dieselben und die Bürsten 61 und 62 zu kühlen.
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Die Struktur des Wechselstromgenerators 100A erreicht somit die gleichen Vorteile wie die Struktur des Wechselstromgenerators 100.
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Als zweite Modifikation für die Struktur der Bürstenbaugruppe 6 und des Drehungspositionssensors 7 sind die Strukturen eines Drehungspositionssensors 7B und einer Bürstenbaugruppe 6B eines Wechselstromgenerators 100B in 7A und 7B dargestellt, während die Hall-Elemente 72a und 72b und dergleichen in der Darstellung weggelassen sind.
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Bezug nehmend auf 7A und 7B weist bei der zweiten Modifikation die Bürstenbaugruppe 6B einen Bürstenhalter 2001 und ein Deckelglied 2501 auf. Der Bürstenhalter 2001 ist benachbart nahe zu den Schleifringen 47 und 48 angeordnet, um hin zu der Bodenseite A2 des Motorfahrzeugs gerichtet zu sein. Der Drehungspositionssensor 7B weist eine gemessene Scheibe 711 und einen Abnehmer 721 auf.
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Die gemessene Scheibe 711 ist mit einem zylindrischen Permanentmagneten 711a und einem Magnethalter 711b, der den Permanentmagneten 711a hält, ausgestattet. Der Halter 711b hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und einen axialen T-Querschnitt. Der Halter 711b ist an dem Abschnitt eines kleineren Durchmessers desselben an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht. Der Permanentmagnet ist an einer Endoberfläche eines Abschnitts eines größeren Durchmessers des Halters 711b angebracht.
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Der Halter 711b ist an dem äußeren Umfang des Abschnitts eines größeren Durchmessers desselben mit einem kreisförmigen Flansch 711c, der als eine Schutzwand dient, versehen. Der kreisförmige Flansch 711c erstreckt sich insbesondere in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu dem Deckelglied 2501 mit einem axialen Zwischenraum zwischen dem Flansch 711c und dem zweiten Deckel 250b des Deckelglieds 2501 und einem lateralen Zwischenraum zwischen dem Flansch 711c und dem ersten Deckel 250a.
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Der erste Deckel 250a ist an der kreisförmigen Hinterseitenkante derselben mit einem kreisförmigen Flansch 250c, der als eine Schutzwand dient, versehen. Der kreisförmige Flansch 250c erstreckt sich insbesondere in der axialen Richtung der Drehwelle 44 mit einem axialen Zwischenraum dazwischen hin zu dem Halter 711b.
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Das heißt, die gemessene Scheibe 711 und das Deckelglied 2501 liefern eine Labyrinthstruktur LS2 zum Verhindern von Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, von der Oberseite des Motorfahrzeugs.
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Andere Elemente des Wechselstromgenerators 100B gemäß der zweiten Modifikation sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Wechselstromgenerators 100.
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Der axiale Zwischenraum liefert somit ein in einem Raum zwischen der gemessenen Scheibe 711 und dem Deckelglied 2501 axiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS2, und der radiale Zwischenraum liefert in dem Raum ein radiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS2.
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Wenn Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, versuchen, hin zu der gemessenen Scheibe 711 der Drehwelle 44 zu gehen, verhindert die Labyrinthstruktur LS2, dass Fremdsubstanzen dadurch gehen.
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Wenn im Gegensatz dazu die Luft versucht, hin zu der gemessenen Scheibe 711 der Drehwelle 44 von der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs zu gehen, läuft dieselbe durch die Labyrinthstruktur LS2, um die Nähe der gemessenen Scheibe 711 zu erreichen. Danach tritt Luft in das Deckelglied 2501 und den Bürstenhalter 2001 durch die Öffnung 262 ein, um nahe zu den Schleifringen 47 und 48 geführt zu werden, um dadurch dieselben und die Bürsten 61 und 62 zu kühlen.
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Die Struktur des Wechselstromgenerators 100B erreicht die gleichen Vorteile wie die Struktur des Wechselstromgenerators 100.
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Als dritte Modifikation für die Struktur der Bürstenbaugruppe 6 und des Drehungspositionssensors 7 sind die Strukturen eines Drehungspositionssensors 7C und einer Bürstenbaugruppe 6C eines Wechselstromgenerators 100C in 8A bis 8C dargestellt, während die Hall-Elemente 72a und 72b und dergleichen in der Darstellung weggelassen sind.
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Bezug nehmend auf 8 A bis 8C weist bei der dritten Modifikation die Bürstenbaugruppe ein Deckelglied 2502 auf, und der Drehungspositionssensor 7C weist eine gemessene Scheibe 712 und einen Abnehmer 722 auf. Die gemessene Scheibe 712 ist mit einem zylindrischen Permanentmagneten 712a und einem Magnethalter 712b, der den Permanentmagneten 711a hält, ausgestattet. Der Halter 712b hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und einen axialen T-Querschnitt. Der Halter 712b ist an dem Abschnitt eines kleineren Durchmessers desselben an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht. Der Permanentmagnet ist an einer Endoberfläche eines Abschnitts eines größeren Durchmessers des Halters 712b angebracht.
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Der Abnehmer 722 und das Deckelglied 252 liefern eine Labyrinthstruktur LS3 zum Verhindern von Fremdsubstanzen, zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, von der Oberseite des Motorfahrzeugs, die der einen radialen Seite für das andere Ende (gemessene Scheibe) 721 der Drehwelle 44 entspricht. Die Oberseite ist durch den Pfeil A1 in 8C dargestellt.
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Das Deckelglied 2502 ist insbesondere mit einer Mehrzahl von Schutzwänden, wie zum Beispiel zwei Schutzwänden 2502a und 2502b, versehen. Die Schutzwand 2502a hat eine ringförmige Form mit ersten und zweiten Schlitzen SL1 und SL2. Die Schutzwand 2502a ist an der einen Oberfläche einer rechtwinkligen Wand 250b1 des zweiten Deckels 250b gegenüberliegend der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X gebildet, um die gemessene Scheibe 712 zu bedecken und sich in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu einer Oberfläche Xa derselben mit einem axialen Zwischenraum dazwischen zu erstrecken.
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Die Schutzwand 2502a ist beispielsweise derart angeordnet, dass der erste Schlitz SL1 derselben hin zu der Oberseite A1 gerichtet ist, und der zweite Schlitz SL2 derselben hin zu der Bodenseite A2 gerichtet ist.
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Die Schutzwand 2502b hat eine gekrümmte plattenähnliche Form und ist an der einen Oberfläche der einen rechtwinkligen Wand 250b1 des zweiten Deckels 250b gegenüberliegend der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X gebildet, um sich in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu der einen Oberfläche Xa derselben mit einem axialen Zwischenraum dazwischen zu erstrecken.
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Die Schutzwand 2502b ist insbesondere zwischen der Schutzwand 2502a und der Oberseite A1 derart angeordnet, dass die innere gekrümmte Oberfläche derselben zu dem ersten Spalt SL1 der Schutzwand 2502a gewandt ist, um dieselbe zu bedecken.
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Der Abnehmer 722 ist mit einer Mehrzahl von Schutzwänden, wie zum Beispiel drei Schutzwänden 722a bis 722c versehen. Jede der drei Schutzwände 722a bis 722c hat eine gekrümmte plattenähnliche Form und ist an der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X gebildet, um sich in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu dem Deckelglied 2502 mit einem axialen Zwischenraum dazwischen zu erstrecken.
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Die Schutzwände 722a und 722b befinden sich beispielsweise zwischen der Schutzwand 2502a und der Schutzwand 2502b und sind voneinander beabstandet, um einen Durchgang AP3 zu bilden. Die Schutzwände 722a und 722b sind derart angeordnet, dass
die inneren gekrümmten Oberflächen derselben zu der Schutzwand 2502a gewandt sind, um dieselbe zu bedecken; und
sich der Durchgang AP3 gegenüberliegend dem ersten Schlitz SL1 der Schutzwand 2502a befindet.
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Jede der Schutzwände 722a und 722b befindet sich insbesondere nahe zu jeder der Schutzwände 2502a und 2502b mit einem in einer radialen Richtung der Drehwelle 44 radialem Zwischenraum dazwischen.
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Jeder der axialen Zwischenräume ist so kurz wie möglich eingestellt, und jeder der axialen Zwischenräume ist so kurz wie möglich eingestellt.
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Die Schutzwand 722c ist gegenüberliegend der Schutzwand 2502a derart angeordnet, dass die innere gekrümmte Oberfläche derselben zu dem zweiten Schlitz SL2 der Schutzwand 2502a gewandt ist, um dieselbe zu bedecken.
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Die axialen Zwischenräume liefern somit in einem Raum zwischen dem Abnehmer 722 und dem Deckelglied 2502 ein axiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS3, und die radialen Zwischenräume liefern in dem Raum ähnlicherweise ein radiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS2.
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Andere Elemente des Wechselstromgenerators 100C gemäß der dritten Modifikation sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Wechselstromgenerators 100.
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Die axialen und radialen Labyrinthe ermöglichen, dass Luft durch dieselben strömt, ermöglichen jedoch basierend auf dem Unterschied zwischen der Masse eines voreingestellten Volumens von jeder der Fremdsubstanzen und derselben des gleichen Volumens von Luft keine Strömung von Fremdsubstanzen.
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Wenn insbesondere Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, versuchen, hin zu der gemessenen Scheibe 712 der Drehwelle 44 von der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs zu gehen, verhindert die Labyrinthstruktur LS3, dass die Fremdsubstanzen dadurch gehen. Dies resultiert darin, dass die Fremdsubstanzen um die gemessene Scheibe 712 der Drehwelle 44 in den Richtungen, die durch Pfeile B in 8C dargestellt sind, strömen.
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Wenn im Gegensatz dazu Luft versucht, hin zu dem anderen Ende der Drehwelle 44 von der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs zu gehen, läuft dieselbe durch die Labyrinthstruktur LS3, die den ersten Schlitz LS1 aufweist, um in der Richtung, die durch einen Pfeil C dargestellt ist, die Nähe der gemessenen Scheibe 712 zu erreichen. Dies liegt daran, dass Luft mit einem gegebenen Volumen eine kleinere Masse als dieselbe der Fremdsubstanzen mit dem gleichen Volumen hat.
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Danach tritt die Luft durch die Öffnung 262 in das Deckelglied 2502 und den Bürstenhalter 200 ein, um nahe zu den Schleifringen 47 und 48 geführt zu werden, um dadurch dieselben und die Bürsten 61 und 62 zu kühlen.
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Wenn Fremdsubstanzen durch die Labyrinthstruktur LS3, um die Nähe der gemessenen Scheibe 712 zu erreichen, gegangen sind, ermöglicht der zweite Schlitz SL2, dass die Fremdsubstanzen dadurch zu der Bodenrichtung A2 des Motorfahrzeugs entfernt werden.
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Die Struktur des Wechselstromgenerators 100C erreicht somit die gleichen Vorteile wie die Struktur des Wechselstromgenerators 100.
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Als vierte Modifikation für die Struktur der Bürstenbaugruppe 6 und des Drehungspositionssensors 7 sind die Strukturen eines Drehungspositionssensors 7D und einer Bürstenbaugruppe 6D eines Wechselstromgenerators 100D in 9A und 9B dargestellt, während die Hall-Elemente 72a und 72b und dergleichen in der Darstellung weggelassen sind.
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Bezug nehmend auf 9A und 9B weist bei der vierten Modifikation die Bürstenbaugruppe 6D ein Deckelglied 2503 auf. Der Drehungspositionssensor 7D weist eine gemessene Scheibe 713 und einen Abnehmer 723 auf.
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Die gemessene Scheibe 713 hat eine Konfiguration, die im Wesentlichen zu derselben der gemessenen Scheibe 711 gemäß der zweiten Modifikation identisch ist.
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Der Abnehmer 723 ist mit einer Mehrzahl von Schutzwänden, wie zum Beispiel zwei Schutzwänden 723a und 723b, versehen. Jede der zwei Schutzwände 723a und 723b hat eine gekrümmte plattenähnliche Form und ist an der einen Oberfläche Xa der Basisplatte 72X gebildet, um sich in der axialen Richtung der Drehwelle 44 hin zu dem Deckelglied 2503 mit einem axialen Zwischenraum dazwischen zu erstrecken.
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Die kreisförmige Hinterseitenkante CE des ersten Deckels 250a, der die Öffnung 262 darin liefert, ist geneigt, um nahe zu der gemessenen Scheibe 713 mit einem radialen Zwischenraum dazwischen zu sein.
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Das heißt, der Drehungspositionssensor 7D und das Deckelglied 2503 liefern zum Verhindern von Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder anderen Substanzen, von der Oberseite des Motorfahrzeugs eine Labyrinthstruktur LS4.
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Andere Elemente des Wechselstromgenerators 100D gemäß der vierten Modifikation sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Wechselstromgenerators 100.
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Der axiale Zwischenraum liefert somit in einem Raum zwischen dem Drehungspositionssensor 7D und dem Deckelglied 2503 ein axiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS4, und der radiale Zwischenraum liefert in dem Raum ein radiales Labyrinth der Labyrinthstruktur LS4.
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Wenn Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, versuchen, hin zu der gemessenen Scheibe 713 der Drehwelle 44 zu gehen, verhindert die Labyrinthstruktur LS4, dass Fremdsubstanzen dadurch gehen.
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Wenn im Gegensatz dazu Luft versucht, von der Oberseite A1 des Motorfahrzeugs hin zu der gemessenen Scheibe 713 der Drehwelle 44 zu gehen, läuft dieselbe durch die Labyrinthstruktur LS4, um die Nähe der gemessenen Scheibe 713 zu erreichen. Danach tritt Luft durch die Öffnung 262 in das Deckelglied 2503 und den Bürstenhalter 200 ein, um nahe zu den Schleifringen 47 und 48 geführt zu werden, um dieselben und die Bürsten 61 und 62 dadurch zu kühlen.
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Die Struktur des Wechselstromgenerators 100D erreicht somit die gleichen Vorteile wie die Struktur des Wechselstromgenerators 100.
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Die Struktur des Wechselstromgenerators 100D erreicht zusätzlich zusätzliche Vorteile eines
Vereinfachens der Struktur des Deckelglieds 2503; und
Reduzierens des Bereichs der Öffnung 262.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Ein Wechselstromgenerator als ein Beispiel von elektrischen Drehmaschinen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 10 bis 16 beschrieben.
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Die Struktur des Steuerungssystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu derselben des Wechselstromgenerators 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme der folgenden unterschiedlichen Punkte. Zwischen den Wechselstromgeneratoren 100 und 100E gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel gleiche Teile, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind somit in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
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10 stellt schematisch den Wechselstromgenerator 100E gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dar.
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Die Struktur eines Drehungspositionssensors 7E des Wechselstromgenerators 100E unterscheidet sich von derselben des Drehungspositionssensors 7.
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Der Drehungspositionssensor 7E ist insbesondere aus einer gemessenen Scheibe 715, einem Abnehmer 725 und einem Kühllüfter 735 zusammengesetzt. Der Kühllüfter 46 dient als ein zweiter Kühllüfter, und der Kühllüfter 735 dient als ein erster Kühllüfter und befindet sich zwischen der gemessenen Scheibe 715 und dem Schleifring 48 näher zu der gemessenen Scheibe 715 als der Schleifring 47.
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Die Struktur des Drehungspositionssensors 7E ist als Nächstes im Detail im Folgenden unter Bezugnahme auf 11 und 13 beschrieben.
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Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann der Drehungspositionssensor 7E derart entworfen sein, dass mindestens ein magnetisches Glied an dem äußeren Umfang der gemessenen Scheibe 715 angeordnet ist, und der Abnehmer 725 ist mit mindestens einer Abnehmerspule ausgestattet. Der Drehungspositionssensor 7E dieses Typs ist betriebsfähig, um die Drehungsposition des mindestens einen magnetischen Glieds basierend auf beispielsweise der Änderung einer Induktivität der mindestens einen Abnehmerspule zu messen.
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Als ein weiteres Beispiel kann der Drehungspositionssensor 7E derart entworfen sein, dass mindestens ein Magnet an dem äußeren Umfang der gemessenen Scheibe 715 angeordnet ist, und der Abnehmer 725 ist mit mindestens einem Hall-Element ausgestattet. Der Drehungspositionssensor 7E dieses Typs ist betriebsfähig, um basierend auf dem Hall-Effekt des mindestens einen Hall-Elements die Drehungsposition des mindestens einen Magneten zu messen.
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Als ein weiteres Beispiel kann der Drehungspositionssensor 7E entworfen sein, um die Drehungsposition des Rotors 4 optisch zu messen.
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Wie aus den Beispielen zu sehen ist, ist der Drehungspositionssensor 7E vorzugsweise derart entworfen, dass je größer der Durchmesser der gemessenen Scheibe ist, desto höher die Messungsgenauigkeit der Drehungsposition des Rotors 4 ist.
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Wie in 11 bis 13 dargestellt ist, ist beispielsweise die gemessene Scheibe 715 mit einem zylindrischen Permanentmagneten 715a und einem Magnethalter 715b, der den Permanentmagneten 715a hält, ausgestattet. Der Halter 715b hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und einen axialen T-Querschnitt. Der Halter 715b ist an dem Abschnitt eines kleineren Durchmessers desselben an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht. Eine Endoberfläche eines Abschnitts eines größeren Durchmessers des Halters 715b ist darin mit einer zylindrischen Ausnehmung gebildet. Der Permanentmagnet 715a ist in der zylindrischen Ausnehmung gehalten. Der Permanentmagnet 715a ist mit einem ersten N-Pol, einem ersten S-Pol, einem zweiten N-Pol und einem zweiten S-Pol jeweils mit einem gleichen Bereich versehen; dieser erste N-pol, erste S-Pol, zweite N-Pol und zweite S-Pol sind an einer zylindrischen Hinterseitenendoberfläche 715c in der Umfangsrichtung derselben abwechselnd ausgerichtet.
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Der Abnehmer 725 ist mit beispielsweise einer im Wesentlichen kreisförmigen oder rechtwinkligen Basisplatte 725X, die der einen zylindrischen Hinterseitenendoberfläche 715c des Permanentmagneten 715a mit einem Zwischenraum dazwischen gegenüberliegend positioniert ist, versehen. Der Abnehmer 725 ist an seiner einen Oberfläche Xa der Basisplatte 725X, die der Endoberfläche 715c mit einer Mehrzahl von beispielsweise zwei Hall-Elementen 725a und 725b gegenüberliegt, versehen; diese Hall-Elemente 715a und 72b sind nahe gegenüberliegend der äußeren Peripherie der magnetisierten Oberfläche 715c angeordnet. Bezug nehmend auf 12 sind die zwei Hall-Elemente 725a und 725b im Wesentlichen 90 Grad getrennt voneinander in der Umfangsrichtung der magnetisierten Oberfläche 715c beabstandet.
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Der Drehungspositionssensor 7E ist betriebsfähig, um die Drehungsposition des Permanentmagneten 715a basierend auf einem Spannungssignal, das durch jedes der Hall-Elemente 725a und 725b basierend auf dem Hall-Effekt derselben gemessen wird, zu messen.
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Bezug nehmend auf 11 und 13 besteht der Kühllüfter 735 aus einer rohrförmigen Basis 735a, die an dem Abschnitt eines kleineren Durchmessers des Halters 715b koaxial festgemacht ist, und zwei Blättern 735b und 735c, wobei eines derselben an einem Teil der rohrförmigen Basis 735a festgemacht ist, und das andere derselben an einem anderen Teil derselben gegenüberliegend dem einen Teil festgemacht ist. Die Struktur ermöglicht, dass der Kühllüfter 735 zusammen mit der gemessenen Scheibe 715, die zusammen mit der Drehwelle 44 gedreht wird, gedreht wird.
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Der Kühllüfter 735 ist aus beispielsweise einem metallischen Material oder einem Harzmaterial, das mit Metall oder Keramik angesetzt ist, hergestellt. Das Verwenden des ersterwähnten Materials ermöglicht dem Kühllüfter 735 als eine Wärmesenke dadurch, die Kühlfähigkeit für die gemessene Scheibe 715 zu erhöhen.
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Ein Verwenden des letzterwähnten Materials reduziert verglichen mit einem Verwenden des ersterwähnten Materials das Gewicht des Gesamten der gemessenen Scheibe 715 und des Kühllüfters 735, so dass die Vibration der gemessenen Scheibe 715, die an dem Kühllüfter 735 festgemacht ist, reduziert ist. Dies verhindert die Reduzierung der Positionsgenauigkeit des Rotors 4 infolge der Hinzufügung des Kühllüfters 735.
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Es sei bemerkt, dass der Kühllüfter 735 aus drei oder mehr Blättern, die an der rohrförmigen Basis 735 in umfangsmäßig gleichen oder nicht gleichen Abständen festgemacht sind, zusammengesetzt sein kann.
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Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel liefern der Abnehmer 725 und das Deckelglied 250 zum Verhindern von Fremdsubstanzen, wie zum Beispiel Wasser oder andere Substanzen, von der Oberseite des Motorfahrzeugs zusätzlich die Labyrinthstruktur LS.
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Es sei bemerkt, dass die gemessene Scheibe 715, an der der Kühllüfter 735 festgemacht ist, an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht wird, nachdem die Bürstenbaugruppe 6 an dem anderen Ende der Drehwelle 44 festgemacht wurde, mit anderen Worten das Deckelglied 250 die äußeren Umfänge der Schleifringe 47 und 48 bedeckt hat. Dies macht das Festmachen der gemessenen Scheibe 715, an der der Kühllüfter 735 festgemacht ist, an dem anderen Ende der Drehwelle 44 leicht; die maximale radiale Länge des Kühllüfters 735 ist kürzer als der Durchmesser der Öffnung 26.
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Andere Elemente des Wechselstromgenerators 100E gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Wechselstromgenerators 100.
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Bei der Konfiguration des Wechselstromgenerators 100E sowie des Wechselstromgenerators 100 ermöglicht die Labyrinthstruktur LS, dass Luft in das Deckelglied 250 eingeführt wird, während verhindert wird, dass Fremdsubstanzen darin eintreten. Dies macht es möglich, die Kühlkapazität für die Schleifringe 47 und 48 und die Bürsten 61 und 62 hoch zu halten, während verhindert wird, dass Fremdsubstanzen die Schleifringe 47 und 48 und darum erreichen.
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Bei dem Wechselstromgenerator 100E gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Kühllüfter 735 an der gemessenen Scheibe 715 des Drehungspositionssensors 7E festgemacht. Die Drehung des Kühllüfters 735 basierend auf der Drehung der gemessenen Scheibe 715 verteilt in und um den Bürstenhalter 200 Luft, um dadurch eine Luftströmung in dem Bürstenhalter 200 zu veranlassen. Dies streut Pulver der abgenutzten Bürsten 61 und 62, um dadurch zu verhindern, dass dieselben in dem Bürstenhalter 200 angesammelt werden.
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Der Kühllüfter 46, der an der kreisförmigen Hinterseitenplatte des Rotors 4 angebracht ist, stößt zusätzlich effektiv die gestreuten Pulver der abgenutzten Bürsten 61 und 62 aus. Dies verhindert infolge der Ansammlung der Pulver der abgenutzten Bürsten 61 und 62 eine abnormale Abnutzung zwischen den Bürsten 61 und 62 und den Schleifringen 47 und 48 und/oder einen schlechten elektrischen Kontakt dazwischen.
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Der Kühllüfter 735 ist außerdem aus einem Material, das zum Erzeugen der gemessenen Scheibe 715 verwendet wird, unterschiedlichen Material hergestellt. Dies kann den Kühllüfter 735 mit einem Material, das für den Kühllüfter 735 geeignet ist, erzeugen. Dies kann ferner den Kühllüfter 735 frei von der Struktur der gemessenen Scheibe 715 bilden, so dass die Struktur des Kühllüfters 735 vereinfacht ist.
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Verschiedene Modifikationen des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
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Modifikationen der Struktur des Kühllüfters und der gemessenen Scheibe können in 14A bis 16B dargestellt werden. Gleiche Bezugszeichen sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel und den Modifikationen gleichen Teilen zugewiesen, derart, dass Beschreibungen der Teile der Modifikationen wegelassen oder vereinfacht sind. In 14A bis 16B ist der Abnehmer 725 in der Darstellung weggelassen.
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Der Kühllüfter 735 kann mit der gemessenen Scheibe als ein Stück einstückig gebildet sein.
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14A und 14B stellen schematisch die erste Modifikation des Wechselstromgenerators 100E gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dar.
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Bezug nehmend auf 14A und 14B ist ein Kühllüfter 735A mit dem Abschnitt eines kleineren Durchmessers des Halters 715b der gemessenen Scheibe 715 als ein Stück einstückig gebildet. Die integrierte gemessene Scheibe 715 und der Kühllüfter 735 können aus beispielsweise einem metallischen Material oder einem Harzmaterial, das mit einem Metall oder Keramik angesetzt ist, hergestellt sein.
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15A und 15B stellen schematisch die zweite Modifikation des Wechselstromgenerators 100E gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dar.
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Bezug nehmend auf 15A und 15B ist ein Kühllüfter 735B einstückig mit dem Abschnitt eines größeren Durchmessers des Halters 715b der gemessenen Scheibe 715 als ein Stück gebildet. Die integrierte gemessene Scheibe 715 und der Kühllüfter 735 können aus beispielsweise einem metallischen Material oder einem Harzmaterial, das mit einem Metall oder Keramik angesetzt ist, hergestellt sein.
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Die Struktur der gemessenen Scheibe 715, die mit dem Kühllüfter 735B integriert ist, vereinfacht Regionen um den Abschnitt eines kleineren Durchmessers des Halters 715b, um dadurch die axiale Länge des Abschnitts eines kleineren Durchmessers des Halters 715b verglichen mit der gemessenen Scheibe 715, an der der Kühllüfter 735 festgemacht ist, zu reduzieren. Dies reduziert die Größe des Gesamtwechselstromgenerators 100E gemäß der zweiten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels.
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16A und 16B stellen schematisch die dritte Modifikation des Wechselstromgenerators 100E gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dar.
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Bezug nehmend auf 16A und 16B ist ein Kühllüfter 735C mit einer Oberfläche gegenüberliegend der Hinterseitenoberfläche des Abschnitts eines größeren Durchmessers des Halters 715b der gemessenen Scheibe 735C als ein Stück einstückig gebildet. Der Kühllüfter 735C besteht beispielsweise aus vier Blättern 735d, die sich jeweils axial und radial hin zu dem Schleifring 48 erstrecken. Die vier Blätter 735d sind getrennt in umfangsmäßig gleichen oder nicht gleichen Abständen angeordnet.
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Bei den im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen und deren Modifikationen ist die vorliegende Erfindung bei Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge angewendet, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann insbesondere auf andere Typen von elektrischen Drehmaschinen, wie zum Beispiel einen Motorgenerator zum Erzeugen eines sich drehenden magnetischen Feldes, um dadurch einen Rotor drehbar anzutreiben, angewendet sein.
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Bei den im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen wird der Drehungspositionssensor verwendet, es kann jedoch ein Sensor, der eine physikalische Größe relativ zu einer Drehung des Rotors misst, verwendet sein.
