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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine, wie beispielsweise einen Fahrzeuggenerator usw. und betrifft im Besonderen einen Permanentmagnet-Halteaufbau in einem Lundell-Rotor.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Fahrzeuggeneratoren, welche Lundell-Rotoren verwenden, wurden in Fahrzeugen für Jahrzehnte verwendet. Lasten von der elektrischen Ausstattung, welche aufgrund von Umgebungsbedingungen vorgesehen ist, stiegen in jüngster Zeit rasch an und hat ferner einen Anstieg der erzeugten Leistung, die von den Lundell-Rotoren kommen, zur Folge.
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Im Hinblick auf diese Lage wurde die Leistungserzeugung herkömmlich durch ein solches Anordnen von Permanentmagneten an Jochabschnitten eines Lundell-Rotors erhöht, dass diese klauenförmigen Magnetpolen zugewandt sind, um die magnetische Sättigung des Polkerns zu mindern (vgl. beispielsweise Patentliteratur 1 bis 3).
- Patentliteratur 1: WO/2008/044347 (Pamphlet: 14)
- Patentliteratur 2: Japanisches Patent Veröffentlichungsnr. 2003-244875 (Gazette: 8)
- Patentliteratur 3: Japanisches Patent Veröffentlichungsnr. HEI 10-136623 (Gazette: 3)
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In herkömmlichen Fahrzeuggeneratoren, wie beispielsweise denen, die in der Patentliteratur 1 bis 3 beschrieben sind, kann die Leistungserzeugung durch Mindern der magnetischen Sättigung des Polkerns durch Anordnen von Permanentmagneten erhöht werden, allerdings wurde der Vermeidung der Drehung einer Spule, auf die eine Feldwicklung gewickelt ist, die auf einen Nabenabschnitt zwischen den Jochabschnitten angebracht ist, keine Beachtung geschenkt. Somit bestand ein Nachteil darin, dass, wenn herkömmliche Fahrzeuggeneratoren mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht werden und eine hohe Winkelgeschwindigkeit an die Spule angelegt wird, die Spule sich um die Achse des Nabenabschnitts drehen kann, was ein Brechen der Ausgabedrähte der Feldwicklung bewirkt.
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Die vorliegende Erfindung ist bestrebt, die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dynamoelektrische Maschine bereitzustellen, welche die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit verbessern und Ausgabeeigenschaften verbessern kann, durch Ermöglichen, dass ein Permanentmagnet gehalten wird, während eine Drehung einer Spule vermieden wird, auf die eine Feldwicklung gewickelt ist, um Erscheinungen des Brechens von Ausgabedrähten der Feldwicklung usw. zu unterdrücken.
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Um die obige Aufgabe zu erzielen wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine dynamoelektrische Maschine bereitgestellt, welche enthält: Einen Rotor, der enthält: einen Polkern, der enthält: einen Nabenabschnitt; ein Paar von Jochabschnitten, die so angeordnet sind, um sich von zwei axialen Endrandabschnitten des Nabenabschnitts radial nach außen zu erstrecken; und eine Mehrzahl von klauenförmigen Magnetpolabschnitten, die so angeordnet sind, um sich wechselseitig von jedem des Paars von Jochabschnitten in einer axialen Richtung zu erstrecken, und die in Umfangsrichtung so vorgesehen sind, um miteinander im Zahneingriff zu stehen, wobei ein Muldenabschnitt, der sich radial nach innen krümmt, auf einem Abschnitt von jedem der Jochabschnitte zwischen in Umfangsrichtung benachbarten klauenförmigen Magnetpolabschnitten ausgebildet ist, und der Polkern an einer Welle befestigt ist, die durch eine mittlere axiale Position des Nabenabschnitts eingebracht ist; und eine Feldwicklung, die auf eine Spule gewickelt ist, die an dem Nabenabschnitt angebracht ist, und die in einem Raum aufgenommen ist, der von dem Nabenabschnitt, dem Paar von Jochabschnitten und der Mehrzahl von klauenförmigen Magnetpolabschnitten umgeben ist; einen Stator, der so angeordnet ist, um einen Außenumfang des Rotors zu umgeben; und einen Permanentmagneten, der in dem Muldenabschnitt so angeordnet ist, um einer Innenumfangsoberfläche in der Nähe eines vorderen Endes der klauenförmigen Magnetpolabschnitte zugewandt zu sein. Die dynamoelektrische Maschine enthält: eine Zwischenpassungsnut, die in einem Bodenabschnitt des Muldenabschnitts angeordnet ist, um eine Nutenrichtung aufzuweisen, die axial ist und so, um sich von der axialen Innenseite axial nach außen zu erstrecken; einen Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitt, der in einen axial inneren Öffnungsrandabschnitt der Zwischenpassungsnut an den Jochabschnitten ausgespart ist; einen Magnethaltesitz, der in dem Muldenabschnitt angeordnet ist, indem dieser in die Zwischenpassungsnut so eingepasst ist, dass eine radiale Bewegung begrenzt wird, und der den Permanentmagneten hält; und einen Drehhemmabschnitt, der so angeordnet ist, um von einem Flanschabschnitt der Spule axial nach außen hervorzustehen, wobei der Drehhemmabschnitt in einem Raum aufgenommen ist, der von dem Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitt und dem Magnethaltesitz gebildet wird, so dass eine Drehung der Spule um die Welle beschränkt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, da ein Drehhemmabschnitt einer Spule in einem Raum aufgenommen ist, der von einem Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitt, der in einem axial inneren Öffnungsrandabschnitt einer Zwischenpassungsnut eines Jochabschnitts ausgespart ist, und einem Magnethaltesitz gebildet wird, der in die Zwischenpassungsnut eingepasst ist, kann die Drehung einer Spule, auf der eine Feldwicklung aufgewickelt ist, vermieden werden, und der Magnethaltesitz, welcher einen Permanentmagneten hält, kann auch auf einem Muldenabschnitt angebracht sein, um eine Beeinflussung mit dem Drehhemmabschnitt zu vermeiden. Somit können Erscheinungen, wie beispielsweise ein Brechen der Ausgabedrähte der Feldwicklung usw. unterdrückt werden, was eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit und auch eine Verbesserung der Ausgabeeigenschaften zur Folge hat.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Querschnitt, der einen Fahrzeuggenerator gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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3 ist ein Querschnitt des Rotors, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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4 ist eine Perspektive einer Feldwicklungsanordnung, die in dem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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5 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spule der Feldwicklungsanordnung, die in dem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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6A ist ein Diagramm, das einen Aufbau einer Permanentmagnetanordnung erläutert, die an dem Rotor angebracht werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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6B ist ein Diagramm, das den Aufbau der Permanentmagnetanordnung erläutert, die an dem Rotor angebracht werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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7 ist eine Perspektive, welche einen Aufbau eines Muldenabschnitts eines Polkerns in dem Rotor erläutert, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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8 ist eine Perspektive, welche ein Verfahren zum Anbringen der Permanentmagnetanordnung an den Polkern in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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9A ist ein Querschnitt, der einen Aufbau eines Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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9B ist eine Vorderansicht, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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10A ist ein Querschnitt, der den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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10B ist eine Vorderansicht, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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11A ist ein Querschnitt, der den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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11B ist eine Vorderansicht, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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12A ist ein Querschnitt, der eine Beziehung zwischen dem Magnethaltesitz und einem Drehhemmabschnitt der Spule in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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12B ist eine Vorderansicht, welche die Beziehung zwischen dem Magnethaltesitz und dem Drehhemmabschnitt der Spule in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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13 ist eine Perspektive einer Feldwicklungsanordnung, die in einem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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14 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spule einer Feldwicklungsanordnung, die in dem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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15A ist ein Querschnitt, der einen Aufbau eines Magnethaltesitzes einer Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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15B ist eine Vorderansicht, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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16A ist ein Querschnitt, der den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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16B ist eine Vorderansicht, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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17A ist ein Querschnitt, der den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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17B ist eine Vorderansicht, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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18A ist ein Querschnitt, der eine Beziehung zwischen dem Magnethaltesitz und einem Drehhemmabschnitt der Spule in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert; und
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18B ist eine Vorderansicht, welche die Beziehung zwischen dem Magnethaltesitz und dem Drehhemmabschnitt der Spule in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Querschnitt, der einen Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt, 2 ist eine Perspektive eines Rotors, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, 3 ist ein Querschnitt des Rotors, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, 4 ist eine Perspektive einer Feldwicklungsanordnung, die in dem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und 5 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spule der Feldwicklungsanordnung, die in dem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die 6A und 6B sind Diagramme, welche einen Aufbau einer Permanentmagnetanordnung erläutern, die an dem Rotor angebracht werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, 6A zeigt einen Schritt des Anbringens des Permanentmagneten und 6B zeigt einen angebrachten Zustand des Permanentmagneten. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau eines Muldenabschnitts eines Polkerns in dem Rotor erläutert, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und 8 ist eine Perspektive, die ein Verfahren zum Anbringen der Permanentmagnetanordnung an den Polkern in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert. Die 9A und 9B sind Diagramme, welche einen Aufbau eines Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, 9A zeigt einen Querschnitt davon und 9B zeigt eine Vorderansicht. Die 10A und 10B sind Diagramme, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutern, 10A zeigt einen Querschnitt davon und 10B zeigt eine Vorderansicht. Die 11A und 11B sind Diagramme, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutern, 11A zeigt einen Querschnitt davon und 11B zeigt eine Vorderansicht. Die 12A und 12B sind Diagramme, welche eine Beziehung zwischen dem Magnethaltesitz und einem Drehhemmabschnitt der Spule in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutern, 12A zeigt einen Querschnitt davon und 123 zeigt eine Vorderansicht.
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In den 1 bis 5 enthält ein Fahrzeuggenerator 1, der als eine dynamoelektrische Maschine fungiert: ein Gehäuse 4, das von einer Vorderhalterung 2 und einer Rückhalterung 3 gebildet wird, die jeweils aus Aluminium gefertigt sind, um im Wesentlichen eine Behälterform aufzuweisen; einen Rotor 15, der in dem Gehäuse 4 drehbar angebracht ist, so dass eine Welle 16 mittels Lager 5 in dem Gehäuse 4 gelagert wird; eine Rolle 6, die an dem Endabschnitt der Welle 16 befestigt ist, der sich an einem vorderen Ende des Gehäuses 4 nach außen erstreckt; Lamellen 7, die an zwei axialen Endoberflächen des Rotors 15 befestigt sind; einen Statur 10, der an dem Gehäuse 4 befestigt ist, um einen Außenumfang des Rotors 15 zu umgeben, um einen konstanten Luftspalt relativ zum Rotor 15 aufzuweisen; ein Paar von Schleifringen 8, die an einem hinteren Ende der Welle 16 befestigt sind, und die Strom zum Rotor 15 zuführen; ein Paar von Bürsten 9, die in dem Gehäuse 4 angeordnet sind, um auf den entsprechenden Gleitringen 8 zu gleiten; einen Gleichrichter 13, der einen Wechselstrom, der in dem Statur 10 erzeugt wird, in Gleichstrom gleichrichtet; und einen Spannungsregler 14, der den Betrag einer Wechselspannung, die in dem Statur 10 erzeugt wird, einstellt.
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Der Statur 10 enthält: einen zylindrischen Statorkern 11; und eine Statorwicklung 12, die an dem Statorkern 11 angebracht ist, und in der ein Wechselstrom aufgrund von Änderungen in dem Magnetfluss von einer Feldwicklung 17 (unten beschrieben), welcher eine Drehung des Rotors 15 begleiten, auftritt.
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Der Rotor 15 enthält: eine Feldwicklung 17, welche einen Magnetfluss beim Durchgang eines Erregerstroms erzeugt; einen Polkern 18, der so angeordnet ist, um die Feldwicklung 17 abzudecken, und in dem Magnetpole durch den Magnetfluss ausgebildet werden; und die Welle 16, die durch eine mittlere axiale Position des Polkerns 18 eingepasst ist.
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Der Polkern 18 ist aufgebaut, um in einen ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 unterteilt zu sein, die jeweils beispielsweise durch ein Herstellungsverfahren des Kaltschmiedens unter Verwendung von Schmiedeeisen, wie beispielsweise S10C, hergestellt werden.
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Der erste Polkernkörper 19 weist auf: einen ersten Nabenabschnitt 20, der eine Außenumfangsoberfläche aufweist, die eine zylindrische Form aufweist, und in dem eine Welleneinbringöffnung ausgebildet ist, um durch eine mittlere axiale Position zu treten; einen dicken ringförmigen ersten Jochabschnitt 21, der so angeordnet ist, um sich von einem ersten Endrandabschnitt des ersten Nabenabschnitts 20 radial nach außen zu erstrecken; und erste klauenförmige Magnetpolabschnitte 22, die so angeordnet sind, um sich zum zweiten axialen Ende von Außenumfangsabschnitten des ersten Jochabschnitts 21 zu erstrecken. Beispielsweise acht erste klauenförmige Magnetpolabschnitte 22 sind so ausgebildet, um eine zugespitzte Form aufzuweisen, in der eine radial äußerste Oberflächengestalt im Wesentlichen eine Trapezform ist, wobei eine Umfangsbreite zum vorderen Ende allmählich schmaler wird und eine radiale Dicke zum vorderen Ende allmählich dünner wird, und die in einem gleichmäßigen Winkelabstand in Umfangsrichtung an Außenumfangsabschnitten des ersten Jochabschnitts 21 angeordnet sind.
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Der zweite Polkernkörper 23 weist auf: einen zweiten Nabenabschnitt 24, der eine Außenumfangsoberfläche aufweist, die eine zylindrische Gestalt aufweist, und in dem eine Welleneinbringöffnung so ausgebildet ist, um durch eine mittlere axiale Position zu treten; einen dicken ringförmigen zweiten Jochabschnitt 25, der so angeordnet ist, um sich von einem zweiten Endrandabschnitt des zweiten Nabenabschnitts 24 radial nach außen zu erstrecken; und zweite klauenförmige Magnetpolabschnitte 26, die so angeordnet sind, um sich zu einem ersten axialen Ende von Außenumfangsabschnitten des zweiten Jochabschnitts 25 zu erstrecken. Beispielsweise acht klauenförmige Magnetpolabschnitte 26 sind so ausgebildet, um eine zugespitzte Gestalt aufzuweisen, in der eine radial äußerste Oberflächengestalt im Wesentlichen eine Trapezform ist, wobei eine Umfangsbreite zum vorderen Ende allmählich schmaler wird und eine radiale Dicke zum vorderen Ende allmählich dünner wird, und die in einem gleichmäßigen Winkelabstand in Umfangsrichtung auf den Außenumfangsabschnitten des zweiten Jochabschnitts 25 angeordnet sind.
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Die Spule 28 ist ein aus Harz ausgeformter Körper, der aus einem isolierenden Harz gefertigt ist, und enthält: einen Trommelabschnitt 29, der so angebracht ist, um über den ersten und zweiten Nabenabschnitten 20 und 24 angepasst zu sein; ein Paar von Flanschabschnitten 30, die so angeordnet sind, um sich von zwei axialen Enden des Trommelabschnitts 29 radial nach außen zu erstrecken; acht Drehhemmabschnitte 31, die so angeordnet sind, um in einem gleichmäßigen Winkelabstand von jedem des Paars von Flanschabschnitten 30 hervorzustehen; und Abdeckabschnitte 32, die so angeordnet sind, um sich von Außenumfangsrandabschnitten des Paars von Flanschabschnitten 30 so zu erstrecken, dass die Feldwicklung 17 abgedeckt wird, die auf den Trommelabschnitt 29 gewickelt ist. Jeder der Drehhemmabschnitte 31 ist so aufgebaut, um einen dicken Y-förmigen Abschnitt aufzuweisen, der so angeordnet ist, um von jedem der Flanschabschnitte 30 axial nach außen hervorzustehen. Ein Feldwicklungsaufbau 27 wird durch Wickeln eines leitenden Drahts, der die Feldwicklung 17 bildet, in mehreren Lagen auf dem Trommelabschnitt 29 der Spule 28 hergestellt.
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Wie es in 7 gezeigt ist, sind Muldenabschnitte 35 so ausgespart, um U-förmige Wände aufzuweisen, welche sich konkav radial nach innen an entsprechenden Abschnitten des ersten Jochabschnitts 21 zwischen in Umfangsrichtung benachbarten ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 krümmen. Diese Muldenabschnitte 35, die radial nach innen gekrümmt sind, treten durch den ersten Jochabschnitt 21 axial, so dass Umfangsbreiten davon allmählich zu einer radialen Innenseite schmaler werden. Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitte 36 sind in (axial inneren) Randabschnitten der Durchgangsabschnitte 35 in der Nähe der Feldwicklung 10 und in axiale Innenabschnitte des ersten Jochabschnitts 21 an unteren Abschnitten der Muldenabschnitte 35 so ausgespart, um axiale Tiefen, die gleich Wanddicken der Drehhemmabschnitte 31 sind, und Innengestalten aufzuweisen, welche den Außengestalten der Drehhemmabschnitte 31 entsprechen. Ferner sind Zwischenpassungsnuten 37, welche Hauptbogenquerschnitte aufweisen, so ausgebildet, um sich in der Nähe eines Bodenabschnitts der Muldenabschnitte 35 so zu erstrecken, um axiale Nutenrichtungen aufzuweisen und bestimmte axiale Längen von innen nach außen aufzuweisen. Hier treten die Zwischenpassungsnuten 37 axial nicht durch die Muldenabschnitte 35 des ersten Jochabschnitts 21, sondern weisen Bodenoberflächen 37a auf, die senkrecht auf einer axialen Richtung stehen, die als Stoppabschnitte dienen.
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Ferner, obwohl nicht erläutert, sind Muldenabschnitte 35, Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitte 36 und Zwischenpassungsnuten 37 auch auf dem zweiten Jochabschnitt 25 auf gleiche Weise ausgebildet.
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Wie es in 6B gezeigt ist, enthält eine Permanentmagnetanordnung 40: einen Permanentmagneten 41; und einen Magnethaltesitz 42, der über den Permanentmagneten 41 passt und diesen hält. Der Permanentmagnet 41 ist als säulenförmiger Körper hergestellt, der eine bestimmte Länge aufweist, der eine Querschnittsgestalt aufweist, welche ein gleichschenkliges Trapez ist, unter Verwendung beispielsweise eines Neodym-Eisen-Bor-Magneten aus seltenen Erden.
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Der Magnethaltesitz 42 ist unter Verwendung eines magnetischen Materials als säulenförmiger Körper aufgebaut, der eine Verbundquerschnittsgestalt aufweist, welche eine obere Seite (eine kurze Seite) eines gleichschenkligen Trapezes ausrichtet, mit einer Sehne eines Hauptbogens, und der eine Dicke aufweist, die ungefähr gleich der Länge des Permanentmagneten 41 ist. Ein Magnethalteabschnitt 43, der durch einen säulenförmigen Abschnitt gebildet ist, der einen gleichschenkligen Trapezquerschnitt aufweist, ist so hergestellt, um eine Gestalt aufzuweisen, welche zwischen Seitenoberflächen eines Muldenabschnitts 35 eingepasst werden kann, die in Umfangsrichtung einander zugewandt sind, wenn die Permanentmagnetanordnung 40 an dem Muldenabschnitt 35 angebracht ist. Eine Magnetzwischenpassungsnut 44 ist in einer Bodenoberfläche des Magnethalteabschnitts 43 ausgespart, die von einer unteren Seite (eine lange Seite) eines gleichschenkligen Trapezquerschnitts gebildet wird, um eine Nutenform aufzuweisen, in der sich eine Nutenrichtung in einer Dickenrichtung befindet und eine Nutenbreite sich mit der Tiefe vergrößert. Die Nutengestalt der Magnetzwischenpassungsnut 44 stimmt ungefähr mit einer Querschnittsgestalt einer Bodenoberfläche des Permanentmagneten 41 überein, die von einer unteren Seite (eine lange Seite) des gleichschenkligen trapezförmigen Querschnitts gebildet wird.
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Ferner enthält der Magnethaltesitz 42: einen Abschnitt der verringerten Außengestalt 45, der durch Wegschneiden eines Außenumfangrandabschnitts eines ersten Endes in einer Dickenrichtung des säulenförmigen Abschnitts, der einen Hauptbogenquerschnitt aufweist, auf eine bestimmte Dicke hergestellt wird, und in dem eine Breite von der Sehne des Hauptbogens weg allmählich dünner wird; und einen Zwischenpassungsabschnitt 46, der durch einen verbleibenden Abschnitt des säulenförmigen Abschnitts, der einen Hauptbogenquerschnitt aufweist, gebildet wird. Die Außengestalt des Abschnitts der verringerten Außengestalt 45 stimmt mit einer Innengestalt eines Gabelabschnitts der Drehhemmabschnitte 31 der Spule 28 überein. Der Zwischenpassungsabschnitt 46 weist eine Dicke auf, die ungefähr gleich einer Nutenlänge der Zwischenpassungsnut 37 ist, welche an dem Muldenabschnitt 35 ausgebildet ist, und eine Außengestalt davon stimmt mit einer Nutengestalt der Zwischenpassungsnut 37 überein. Kerben 47, die eine bestimmte Tiefe aufweisen, sind so angeordnet, um sich von dem ersten Ende in der Dickenrichtung des Magnethaltesitzes 42 zu einem zweiten Ende auf zwei Seitenoberflächen des Magnethaltesitzes 42 an Grenzen zwischen dem Magnethalteabschnitt 43 und dem Abschnitt der verringerten Außengestalt 45 und dem Zwischenpassungsabschnitt 46 zu erstrecken.
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Wie es in 6A gezeigt ist, wird die Permanentmagnetanordnung 40 durch Einpassen des Permanentmagneten 41 in die Magnetzwischenpassungsnut 44 von dem ersten Ende in der Dickenrichtung des Magnethaltesitzes 42 montiert. Somit wird der Permanentmagnet 41 in dem Magnethaltesitz 42 so gehalten, um magnetisch verbunden zu sein, indem dieser in die Magnetzwischenpassungsnut 44 eingepasst wird, so dass eine Bodenoberfläche davon einer Bodenoberfläche der Magnetzwischenpassungsnut 44 in Kontakt damit oder um einen minimalen Zwischenraum zu lassen zugewandt ist. Ferner wird der Permanentmagnet 41 in dem Magnethaltesitz 42 durch die Einpasskraft von der Magnetzwischenpassungsnut 44 gehalten, aber ein Haftvermittler kann, sofern erforderlich, auch angewendet werden.
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Wie es in 8 gezeigt ist, wird eine Permanentmagnetanordnung 40, der auf diese Weise montiert wurde, in jede der Muldenabschnitte 35 des ersten Polkernkörpers 19 von einem axialen Innenbereich des ersten Polkernkörpers 19 durch Einbringen des Zwischenabschnitts 46 in die Zwischenpassungsnut 37 eingebaut, bis diese mit der Bodenoberfläche 37a in Kontakt gerät. Hier wird eine radiale nach außen gerichtete Bewegung der Permanentmagnetanordnung 40 durch die Nutenform der Zwischenpassungsnut 37 beschränkt, die einen Hauptbogenquerschnitt aufweist, wobei eine Bewegung in Umfangsrichtung durch den Magnethalteabschnitt 43 beschräkt wird, der zwischen den Seitenoberflächen des Muldenabschnitts 35 eingebracht ist, die einander in Umfangsrichtung zugewandt sind, und eine axiale nach außen gerichtete Bewegung wird durch den Zwischenpassungsabschnitt 46 beschränkt, der mit der Bodenoberfläche 37a der Zwischenpassungsnut 37 in Kontakt gerät.
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Die Magnethaltesitze 42 werden in jedem der Muldenabschnitte 35 des ersten Polkernkörpers 19 gehalten, um magnetisch verbunden zu sein, indem diese in die Zwischenpassungsnut 37 eingepasst werden, so dass eine Außenumfangsoberfläche des Zwischenpassungsabschnitts 46 einer Innenumfangsoberfläche der Zwischenpassungsnut 37 in Kontakt damit oder um einen minimalen Zwischenraum zu lassen, zugewandt ist. Ferner werden die Magnethaltesitze 42 in den Muldenabschnitt 35 von der Einpasskraft von der Zwischenpassungsnut 37 gehalten, aber ein Haftvermittler kann, sofern erforderlich, auch angewendet werden. Ablagerungen (drippings), die während der Ausbildung der Zwischenpassungsnut 37 an Öffnungsrandabschnitten ausgebildet werden, die von zwei Enden der Zwischenpassungsnut 37 gebildet werden, die jeweils einen Hauptbogenquerschnitt aufweisen, werden in den Kerben 47 aufgenommen, wenn der Zwischenpassungsabschnitt 46 in die Zwischenpassungsnut 37 eingebracht wird, und beeinflussen den Anbringarbeitsablauf des Magnethaltesitzes 42 in die Muldenabschnitte 35 nicht. Ferner werden auch auf gleiche Weise Permanentmagnetanordnungen 40 an die Muldenabschnitte 35 des zweiten Polkernkörpers 23 angebracht.
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Um den Rotor 15 zu montieren, wird der erste und zweite Polkernkörper 19 und 23, in dem eine Permanentmagnetanordnung 40 angebracht ist, an jeden der Muldenabschnitte 35 an der Welle 16 befestigt, die durch die Welleneinbringöffnungen eingepasst wurde, so dass der erste und zweite klauenförmige Magnetpolabschnitt 22 und 26 abwechselnd in Zahneingriff stehen, und eine zweite Endoberfläche des ersten Nabenabschnitts 20 wird mit einer ersten Endoberfläche des zweiten Nabenabschnitts 24 in Angrenzung gebracht. Hier entsprechen die ersten und zweiten Nabenabschnitte 20 und 24 und die ersten und zweiten Jochabschnitt 21 und 25 einem Nabenabschnitt und ersten und zweiten Jochabschnitten des Polkerns 18.
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In einem Rotor 15, der auf diese Weise montiert wurde, wird die Feldkernanordnung 27 in einem Raum, der von den ersten und zweiten Nabenabschnitten 20 und 24, den ersten und zweiten Jochabschnitten 21 und 25 und den ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 und 26 umgeben ist, durch Einbringen der ersten und zweiten Nabenabschnitte 20 und 24 in den Trommelabschnitt 29 der Spule 28 aufgenommen. Die Abdeckabschnitte 32 erstrecken sich von Außenumfangsrandabschnitten des Paars von Flanschabschnitten 30, um die Feldwicklung 17 abzudecken, die auf den Trommelabschnitt 29 gewickelt ist, wodurch eine elektrische Isolierung zwischen der Feldwicklung 17 und den ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 und 26 sichergestellt wird. Die Drehhemmabschnitte 31 der Spule 28 sind in Räumen aufgenommen, die durch die Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitte 36, die an den ersten und zweiten Jochabschnitten 21 und 25 ausgebildet sind, und den Abschnitten der verringerten Außengestalt 45 ausgebildet sind, die sich von den Zwischenpassungsnuten 37 axial nach innen erstrecken, wodurch die Drehung der Spule 28 beschränkt wird und ferner eine Positionierung in Umfangsrichtung der Spule 28 ausgeführt wird. Ferner geraten die Endoberflächen der Zwischenpassungsabschnitte 26 mit den Drehhemmabschnitten 31 in Kontakt, wodurch eine axial nach innen gerichtete Bewegung der Permanentmagnetanordnungen 40 beschränkt wird.
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Hier sind die Permanentmagnete 41 in den entsprechenden Muldenabschnitten 35 angeordnet, um Innenumfangsoberflächen, die sich in der Nähe von Vorderenden von den ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 und 26 befinden, zugewandt zu sein, und sind magnetisch so orientiert, um einer Ausrichtung eines Magnetfelds entgegengesetzt zu sein, das der Feldstrom, der durch die Feldwicklung 17 fließt, in einer Ebene erzeugt, die senkrecht auf einer mittleren Achse des Rotors 15 steht. Obwohl es nicht gezeigt ist, sind Ausgabedrähte 17a der Feldwicklung 17 durch Führungsnuten herausgeführt, die in Bodenabschnitten von zwei Muldenabschnitten 35 des zweiten Polkernkörpers 23 ausgespart sind, um sich von einem axialen Innenbereich nach außen zu erstrecken, und sind mit den Schleifringen 8 verbunden.
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Als nächstes wird die Arbeitsweise eines Fahrzeuggenerators 1, der auf diese Weise aufgebaut wurde, erläutert.
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Zunächst wird elektrischer Strom von einer Batterie (nicht gezeigt) zur Feldwicklung 10 des Rotors 15 mittels der Bürsten 9 und der Schleifringe 8 zugeführt, wodurch ein Magnetfluss erzeugt wird. Die ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 22 des ersten Polkernkörpers 19 werden durch diesen Magnetfluss in nach Norden (N) gerichtete Pole magnetisiert, und die zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 26 des zweiten Polkernkörpers 23 werden in nach Süden (S) gerichtete Pole magnetisiert.
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Zur selben Zeit wird ein Drehmoment von einem Verbrennungsmotor zur Welle 16 mittels eines Riemens (nicht gezeigt) und der Rolle 6 übertragen, wodurch sich der Rotor 15 dreht. Somit wird ein Magnetdrehfeld an die Statorwicklung 12 des Stators 10 angelegt, wodurch elektromotorische Kräfte in der Statorwicklung 12 erzeugt werden. Diese elektromotorischen Wechselstromkräfte werden in einem Gleichstrom mittels des Gleichrichters 13 gleichgerichtet, um die Batterie zu laden oder um zu elektrischen Lasten zugeführt zu werden usw.
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Ein Magnetfluss wird erzeugt, wenn ein elektrischer Strom durch die Feldwicklung 17 tritt. Dieser Magnetfluss tritt in Zahnabschnitte des Statorkerns 11 ein, in dem dieser durch den Luftspalt von den ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 tritt. Der Magnetfluss bewegt sich dann in Umfangsrichtung durch einen Kernrückabschnitt von den Zahnabschnitten des Statorkerns 11 und tritt in benachbarte zweite klauenförmige Magnetpolabschnitte 26 ein, in dem dieser durch den Luftspalt von den Zahnabschnitten tritt, welche diesen zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 26 zugewandt sind. Als nächstes tritt der Magnetfluss, der in die zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 26 getreten ist, durch den zweiten Jochabschnitt 22, den zweiten Nabenabschnitt 24, den ersten Nabenabschnitt 20 und den ersten Jochabschnitt 21 und erreicht die ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 22. In einem herkömmlichen Lundell-Rotor, da die ersten und zweiten Polkernkörper sich innerhalb ihrer Designgrenzen befinden, werden diese von dem Magnetfeld, das von der Feldwicklung erzeugt wird, gesättigt, wodurch der Magnetfluss, der von dem Rotor erzeugt wird, verringert ist.
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In der Ausführungsform 1 werden die Permanentmagnete 41 magnetisch so orientiert, um der Ausrichtung des Magnetfelds, das von der Feldwicklung 17 erzeugt wird, entgegengesetzt zu sein. Somit, um mit dem Statorkern 11 zu verbinden, ist es für den Magnetfluss, der von dem Permanentmagneten 41 erzeugt wird, notwendig, eine Runde über den Luftspalt zu machen, der einen großen magnetischen Widerstand aufweist. Die Permanentmagnete 41 sind radial in den ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 und 26 angeordnet und sind so angeordnet, um in einer kürzeren Magnetweglänge zur inneren Umfangsoberflächenseiten der ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 22 und 26 zu kreisen. Somit bildet ein großer Abschnitt des Magnetflusses, der von den Permanentmagneten 21 erzeugt wird, einen geschlossenen Magnetkreis in dem Rotor 15, ohne um den Statorkern 11 herum zu verlaufen.
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Mit anderen Worten tritt der Magnetfluss, der von den Permanentmagneten 21, die in den Muldenabschnitten 35 zwischen den ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 angeordnet sind, erzeugt wird, von den Magnethaltesitzen 42 durch den ersten Jochabschnitt 21, den ersten Nabenabschnitt 20, den zweiten Nabenabschnitt 24, den zweiten Jochabschnitt 25 und die zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 26 und kehrt zu den Permanentmagneten 41 zurück. Der Magnetfluss, der von den Permanentmagneten 41 erzeugt wird, die in den Muldenabschnitten 35 zwischen den zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 26 angeordnet sind, tritt in die ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 22 vermittels des Raums ein, tritt durch den ersten Jochabschnitt 21, den ersten Nabenabschnitt 20, den zweiten Nabenabschnitt 24, den zweiten Jochabschnitt 25 und die Magnethaltesitze 42 und kehrt zu den Permanentmagneten 41 zurück.
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Somit liegt der Magnetfluss, der von den Permanentmagneten 41 erzeugt wird, in einer umgekehrten Richtung zum Magnetflusses 34a vor, der von der Feldwicklung 17 erzeugt wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Magnetflussdichte der Magnetkörper, welche die ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 bilden, deutlich verringert wird, wodurch eine Entlastung der magnetischen Sättigung ermöglicht wird.
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Gemäß der Ausführungsform 1 sind Zwischenpassungsnuten 37, welche Hauptbogenquerschnitte aufweisen, an Bodenabschnitten von jedem der Muldenabschnitte (35) der ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 außerhalb von einem axialen Innenbereich ausgebildet, um Nutenrichtungen aufzuweisen, die axial sind, und Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitte 36 sind in axiale Innenrandabschnitte der Muldenabschnitte 35 der ersten und zweiten Jochabschnitte 21 und 25 so ausgespart, um Innengestalten aufzuweisen, welche den Außengestalten der Y-förmigen Drehhemmabschnitte 31 entsprechen. Die Magnethaltesitze 42 enthalten: Zwischenpassungsabschnitte 46, welche Außengestalten aufweisen, welche den Nutenformen der Zwischenpassungsnuten 37, die Hauptbogenquerschnitte aufweisen, entsprechen; und Abschnitte der verringerten Außengestalt 45, welche Außengestalten aufweisen, die Innengestalten der Gabelabschnitte der Drehhemmabschnitte 31 an ersten Enden in der Dickenrichtung der Zwischenpassungsabschnitte 46 entsprechen.
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Somit können die Drehhemmabschnitte 31 in Räumen aufgenommen werden, die durch Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitte 36 und die Abschnitte der verringerten Außengestalt 45 ausgebildet sind, einfach durch Anbringen des Feldwicklungsaufbaus 27 an die ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23, in denen die Permanentmagnetanordnungen 40 an die Muldenabschnitte 35 angebracht wurden, durch Einpassen der Zwischenpassungsabschnitte 46 der Magnethaltesitze 42 in die Zwischenpassungsnuten 37 und Integrieren der ersten beiden Polkernkörper 19 und 23. Ein Rotor 15, in dem eine Drehung der Feldwicklungsanordnung 27 um die Welle 16 vermieden wird, kann dadurch einfach montiert werden. Ferner, selbst wenn eine hohe Winkelgeschwindigkeit an die Spule 28 angelegt wird, durch Betreiben des Fahrzeuggenerators 1 mit einer hohen Geschwindigkeit, wird eine Drehung der Feldwicklungsanordnung 27 um die Welle 16 vermieden, wodurch ermöglicht wird, dass ein Brechen der Ausgabedrähte 17a der Feldwicklung 17 vermieden wird.
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Da die Abschnitte der verringerten Außengestalt 45, die sich von den Zwischenpassungsnuten 37 axial nach innen erstrecken, hergestellt werden können, um Gestalten aufzuweisen, die sich mit den Drehhemmabschnitten 31 nicht beeinflussen, können herkömmliche Teile für die Spule 28 verwendet werden, wodurch eine Kostenverringerung ermöglicht wird. Ferner, da axiale Innenpositionen der Magnethaltesitze 42 näher an der Feldwicklung 17 angeordnet werden können und zwischen den Permanentmagneten 41 überlappen und die ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 22 und 26 in einer axialen Richtung vergrößert werden können, fließt ein Magnetfluss, der von den Permanentmagneten 41 erzeugt wird, effizient zwischen den Permanentmagneten 41 und den ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 22 und 26.
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Da die Zwischenpassungsnuten 37 nicht axial durch die Muldenabschnitte 35 treten sondern sichelförmige Bodenoberflächen 37a aufweisen, die senkrecht auf einer axialen Richtung stehen, können axiale Positionen der Magnethaltesitze 42 durch Einpassen der Zwischenpassungsabschnitte 46 in die Zwischenpassungsnuten 37 positioniert werden, bis Endoberflächen der Zwischenpassungsabschnitte 46 mit den Bodenoberflächen 37a in Kontakt geraten. Ferner, da die Drehhemmabschnitte 31 axial in den Zwischenpassungsabschnitten 46 positioniert sind, die in die Zwischenpassungsnuten 37 eingepasst sind, wird eine axiale Bewegung der Zwischenpassungsnuten 46 von den Bodenoberflächen 37a und den Drehhemmabschnitten 31 beschränkt.
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Als nächstes wird ein spezifischer Aufbau der Magnethaltesitze 42 mit Bezug auf die 9 bis 12 beschrieben.
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Wie es in 9 gezeigt ist, wird ein Magnethaltesitz 42 durch Aufeinanderschichten von ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 hergestellt, die durch Pressen und Gestalten von Magnetstahlplatten erhalten werden.
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Wie es in den 10A und 10B gezeigt ist, werden die ersten dünnen Platten 50 so hergestellt, um eine zugespitzte Gestalt aufzuweisen, in der eine Breite zu einem führenden Ende schmaler wird und ein führender Endabschnitt davon eine kreisförmige Bogengestalt aufweist. Ausgesparte Nuten 51, in denen eine Nut zu dem führenden Ende allmählich weiter wird, sind in Bodenabschnitten der ersten dünnen Platten 50 ausgespart. Paare von Crimpabschnitten 52 sind so angeordnet, um an mittleren Abschnitten der ersten dünnen Platten 50 so hervorzustehen, um in einer Breitenrichtung voneinander beabstandet zu sein. Ferner sind Kerben 23 in mittleren Längsabschnitten der zwei Seitenabschnitte der ersten dünnen Platten 50 ausgespart. Ferner werden die ausgesparten Nuten 51, die Crimpabschnitte 52 und die Kerben 53 gleichzeitig ausgebildet, wenn die ersten dünnen Platten 50 gepresst und gestaltet werden.
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Wie es in den 11A und 11B gezeigt ist, sind die zweiten dünnen Platten 55 so hergestellt, um eine Verbundgestalt aufzuweisen, die enthält: eine zugespitzte Gestalt, in der eine Breite zu einem führenden Ende schmaler wird; und eine Hauptbogengestalt, die mit einem führenden Endabschnitt der zugespitzten Gestalt verbunden ist. Ausgesparte Nuten 56, in denen eine Nutenbreite zu dem führenden Ende allmählich breiter wird, sind in Bodenabschnitten der zweiten dünnen Platten 55 ausgespart. Paare von Crimpabschnitten 57 sind so angeordnet, um an mittleren Abschnitten der zweiten dünnen Platten 55 so hervorzustehen, um in einer Breitenrichtung voneinander beabstandet zu sein. Ferner sind Kerben 58 in zwei Seitenabschnitten der zweiten dünnen Platten 55 an Verbindungsabschnitten zwischen der zugespitzten Gestalt und der Hauptbogengestalt ausgespart. Ferner werden die ausgesparten Abschnitte 56, die Crimpabschnitte 57 und die Kerben 58 gleichzeitig ausgebildet, wenn die zweiten dünnen Platten 55 gepresst und gestaltet werden.
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Hier sind die ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 so hergestellt, um identische Gestalten aufzuweisen, mit Ausnahme von Abschnitten in der Nähe der führenden Enden von den Kerben 53 und 58. Abschnitte der zweiten dünnen Platten 55 in der Nähe der führenden Enden von den Kerben 58 werden so hergestellt, um größer als die Abschnitte der ersten dünnen Platten 50 in der Nähe der führenden Enden von den Kerben 53 zu sein.
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Es wird eine bestimmte Anzahl von ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 aufeinandergestapelt, so dass Pressstanzrichtungen ausgerichtet sind. Hier werden die ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 so ausgerichtet, um von Passvorsprungsabschnitten der Crimpabschnitte 52 (57) in Aussparungsabschnitte auf Rückoberflächen von benachbarten Crimpabschnitten 52 (57) positioniert zu werden. Die Magnethaltesitze 42 werden anschließend durch Pressen des Schichtkörpers der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 von zwei Seiten in Richtung der Schichtung so hergestellt, um den Schichtkörper der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 durch plastisches Verformen, Crimpen und Befestigen der Crimpabschnitte 52 (57) zu integrieren.
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Die ausgesparten Nuten 51 und 56 sind in der Richtung der Schichtung ausgerichtet, um die Magnetzwischenpassungsnut 44 zu bilden, und die Kerben 53 und 58 sind in der Richtung der Schichtung ausgerichtet, um die Kerben 47 zu bilden. Abschnitte der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55, die in der Nähe von Grundenden von den Kerben 53 und 58 geschichtet wurden, bilden den Magnethalteabschnitt 43. Ferner bilden Abschnitte der ersten dünnen Platten 50, die in der Nähe der führenden Enden von den Kerben 52 geschichtet wurden, den Abschnitt der verringerten Außengestalt 45, und Abschnitte der zweiten dünnen Platten 55, die in der Nähe der führenden Enden von den Kerben 58 geschichtet wurden, bilden die Zwischenpassungsnut 46.
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Wie es in den 12A und 12B gezeigt ist, wurden Abschnitte der verringerten Außengestalt 45 von Magnethaltesitzen 42, die auf diese Weise hergestellt wurden, in die Gabelabschnitte der Y-förmigen Drehhemmabschnitte 31 der Spule 28 eingebracht, wodurch die Umfangsdrehung der Spule 28 begrenzt wird.
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Gemäß der Ausführungsform 1 werden Magnethaltesitze 42 durch Schichten von ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55, die durch Pressen und Gestalten von Magnetstahlplatten erhalten werden, hergestellt. Somit können die Magnethaltesitze 42 preiswert hergestellt werden, verglichen mit einer Herstellung durch Ausformen. Modifikationen der Gestalt der Magnethaltesitze 42 können auch einfach Rechnung getragen werden, wodurch eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht wird.
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Da die Crimpabschnitte 52 und 57 entsprechend auf den ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 ausgebildet sind, kann der Schichtkörper der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 einfach durch Pressen von zwei Seiten in der Richtung der Schichtung integriert werden. Somit wird die Notwendigkeit eines Schweißschritts usw., um den Schichtkörper der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 zu integrieren, eliminiert, wodurch eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht wird. Ferner, da entsprechend zwei Crimpabschnitte 52 und 57 auf den ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 ausgebildet werden, wird das Auftreten eines Ausrichtungsfehlers in dem Schritt des Stapelns der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 unterdrückt, wodurch ermöglicht wird, dass Magnethaltesitze 52, welche eine hohe Maßgenauigkeit aufweisen, preiswert hergestellt werden.
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Im Folgenden wird die Plattendicke der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 betrachtet.
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Es können Dickenunregelmäßigkeiten in den Magnetstahlplatten vorliegen, welche das Material für die ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 bilden, die aufgrund des Herstellungsprozesses unvermeidbar sind. Somit werden die Dickenunregelmäßigkeiten überlagert, wenn die ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 aufeinandergeschichtet werden, wodurch die Maßgenauigkeit verschlechtert wird. Ferner, da sechzehn Magnethaltesitze 42 auf dem Rotor 15 angebracht werden, kann eine Verschlechterung der Maßgenauigkeit der einzelnen Magnethaltesitze 42 die Gesamtperformance der Leistungserzeugung des Fahrzeuggenerators 1 verringern.
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Stahlplatten, welche eine Plattendicke aufweisen, die kleiner als 0,3 mm ist, weisen erhöhte Dickenunregelmäßigkeiten auf und erfordern ferner eine große Anzahl von gestapelten Platten. Eine Erhöhung der Anzahl von gestapelten ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 verschlechtert die Maßgenauigkeit und verschlechtert die Verarbeitbarkeit. Stahlplatten, welche eine Plattendicke aufweisen, die größer als 2,0 mm ist, und auf der anderen Seite verringerte Dickenunregelmäßigkeiten aufweisen, ermöglichen ferner eine Verringerung der Anzahl der gestapelten Platten. Allerdings, wenn Stahlplatten, welche eine Plattendicke aufweisen, die größer als 2,0 mm ist, verwendet werden, wird es unmöglich, die Dicken der Magnethaltesitze 42, der Abschnitte der verringerten Außengestalt 45 und der Zwischenpassungsabschnitte 46 auf die Nutlänge der Zwischenpassungsnuten 37 der Muldenabschnitte 35 und der Gestalt der Dreharretierabschnitte 31 der Spule 28 mit einer hohen Genauigkeit abzustimmen. Im Besonderen ist die Gestalt der Drehhemmabschnitte 31 der Spule 28 so festgelegt, um einen gewünschten Widerstand gegen Zentrifugalkräfte aufzuweisen, was eine Maßanpassung von den Magnethaltesitzen 42 erfordert. Aus dem obigen ist es bezüglich der Plattendicke der ersten und zweiten dünnen Platten 50 und 55 wünschenswert, größer als oder gleich 0,3 mm und kleiner als oder gleich 2,0 mm festgelegt zu werden.
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Ferner werden in der Ausführungsform 1 oben Permanentmagnete in allen Muldenabschnitten angeordnet, aber Permanentmagnete können auch in ausgewählten Muldenabschnitten angeordnet werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Permanentmagnete in einer gut ausbalancierten Weise in der Umfangsrichtung anzuordnen. Beispielsweise können die Permanentmagneten auch in allen Muldenabschnitten des zweiten Polkernkörpers angeordnet werden, während keine Permanentmagnete in dem ersten Polkernkörper angeordnet werden. Permanentmagnete können auch in jedem zweiten Muldenabschnitt in der Umfangsrichtung sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Polkernkörper angeordnet werden. Alternativ können Permanentmagnetanordnungen auch in jedem zweiten Muldenabschnitt in einer Umfangsrichtung sowohl in dem ersten als auch zweiten Polkernkörper angeordnet werden, und lediglich Magnethaltesitze, werden in verbleibenden Muldenabschnitten angeordnet. Obwohl das Anwenden dieser Anordnung die Ausgabe etwas verringert, verglichen mit einer Anordnung der Permanentmagnete in allen Muldenabschnitten, kann die Anzahl der Teile verringert werden, wodurch eine Erhöhung der Ausgabe unter Verwendung einer preiswerten Anordnung ermöglicht wird.
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Ausführungsform 2
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13 ist eine Perspektive einer Feldwicklungsanordnung, die in einem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und 14 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spule einer Feldwicklungsanordnung, die in dem Rotor installiert werden kann, der in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. 15A und 15B sind Diagramme, welche einen Aufbau eines Magnethaltesitzes einer Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutern, wobei 15A einen Querschnitt davon zeigt und 15B eine Vorderansicht davon zeigt. Die 16A und 16B sind Diagramme, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutern, wobei 16A einen Querschnitt davon zeigt und 16B eine Vorderansicht zeigt. Die 17A und 17B sind Diagramme, welche den Aufbau des Magnethaltesitzes der Permanentmagnetanordnung in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutern, wobei 17A einen Querschnitt davon zeigt und 17B eine Vorderansicht zeigt. Die 18A und 18B sind Diagramme, welche eine Beziehung zwischen dem Magnethaltesitz und einem Drehhemmabschnitt der Spule in dem Fahrzeuggenerator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutern, wobei 18A einen Querschnitt davon zeigt und 18B eine Vorderansicht zeigt.
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In den 13 und 14 ist eine Spule 28A ein aus Harz ausgeformter Körper, der aus einem isolierenden Harz gefertigt ist, und enthält: einen Trommelabschnitt 29, der so angebracht ist, um über erste und zweite Nabenabschnitte 20 und 24 zu passen; ein Paar von Flanschabschnitte 30, die so angeordnet sind, um sich von zwei axialen Enden des Trommelabschnitts 29 radial nach außen zu erstrecken; sechs Drehhemmabschnitte 31A und zwei Ausgabedrahtsicherungsabschnitte 33, die so angeordnet sind, um in einem gleichmäßigen Winkelabstand von jedem des Paars von Flanschabschnitten 30 hervorzustehen; und Abdeckabschnitte 32, die so angeordnet sind, um sich von Außenumfangsrandabschnitten des Paars von Flanschabschnitten 30 so zu erstrecken, um eine Feldwicklung 17 abzudecken, die auf den Trommelabschnitt 29 gewickelt ist.
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Die Ausgabedrahtsicherungsabschnitte 33 sind so aufgebaut, um dicke T-förmige Abschnitte aufzuweisen, die so angeordnet sind, um von jedem der Flanschabschnitte 30 axial nach außen hervorzustehen, und sind um 180° versetzt angeordnet. Die Drehhemmabschnitte 31A sind gebildet durch: Basisabschnitte 34a, die von dicken Y-förmigen Abschnitten gebildet werden, die so angeordnet sind, um von entsprechenden Flanschabschnitten 30 axial nach außen hervorzustehen; und U-förmige Montagepositionierungsführungen 34b, die so angeordnet sind, um von Gabelabschnitten der Basisabschnitte 34a hervorzustehen, wobei zwei Gruppen von drei Drehhemmabschnitten 31A in einem gleichmäßigen Winkelabstand zwischen den Ausgabedrahtsicherungsabschnitten 33 angeordnet sind. Eine Feldwicklungsanordnung 27A wird durch Wickeln eines Leitungsdrahts, der die Feldwicklung 17 bildet, in mehreren Schichten auf den Trommelabschnitt 29 der Spule 28A hergestellt.
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Wie es in den 15A und 15B gezeigt ist, wird ein Magnethaltesitz 42A unter Verwendung eines magnetischen Materials als säulenförmiger Körper ausgebildet, der eine Verbundquerschnittsgestalt aufweist, welche eine obere Seite (eine kurze Seite) eines gleichschenkligen Trapezes mit einer Sehne eines Hauptbogens ausrichtet, und der eine Dicke aufweist, die ungefähr gleich einer Länge eines Permanentmagneten 41 ist. Ein Magnethalteabschnitt 43A, welcher von dem säulenförmigen Abschnitt gebildet wird, der einen Querschnitt eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, wird so hergestellt, um eine Gestalt aufzuweisen, die zwischen Seitenoberflächen eines Muldenabschnitts 35, die einander in Umfangsrichtung zugewandt sind, eingepasst werden kann, wenn der Magnethaltesitz 42A an den Muldenabschnitt 35 angebracht wird. Eine Magnetzwischenpassungsnut 44 ist in einer Bodenoberfläche des Magnethalteabschnitts 43A ausgespart, die von einer unteren Seite (eine lange Seite) eines Querschnitts eines gleichschenkligen Trapezes gebildet wird.
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Ferner enthält der Magnethaltesitz 42A: einen Abschnitt der verringerten Außengestalt 45A, der durch Wegschneiden eines Außenumfangsrandabschnitts eines ersten Endes in einer Dickenrichtung eines säulenförmigen Abschnitts, der einen Hauptbogenquerschnitt aufweist, auf eine bestimmte Dicke hergestellt wird; und einen Zwischenpassungsabschnitt 46A, der durch einen verbleibenden Abschnitt des säulenförmigen Abschnitts gebildet wird, der einen Hauptbogenquerschnitt aufweist. Die Außengestalt des Abschnitts der verringerten Außengestalt 45A entspricht einer Innengestalt eines Gabelabschnitts der Drehhemmabschnitte 31A der Spule 28A. Der Zwischenpassungsabschnitt 46A weist eine Dicke auf, die ungefähr gleich einer Nutlänge einer Zwischenpassungsnut 37 ist, die an dem Muldenabschnitt 35 ausgebildet ist, und eine Außengestalt davon entspricht einer Nutengestalt der Zwischenpassungsnut 37. Kerben 47A, welche eine bestimmte Tiefe aufweisen, sind so angeordnet, um sich von dem ersten Ende in der Dickenrichtung des Magnethaltesitzes 42A zu einem zweiten Ende an Positionen auf zwei Seitenoberflächen des Magnethaltesitzes 42A zu erstrecken, die durch zwei Endabschnitte des Zwischenpassungsabschnitts 46A, der einen Hauptbogenquerschnitt aufweist, gebildet werden.
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Ein Magnethaltesitz 42A, der auf diese Weise aufgebaut ist, wird durch Aufeinanderschichten von ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A hergestellt, die durch Pressen und Gestalten von Magnetstahlplatten erhalten werden.
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Wie es in den 16A und 16B gezeigt ist, werden die ersten dünnen Platten 50A hergestellt, um eine Verbundgestalt aufzuweisen, die enthält: eine Gestalt des gleichschenkligen Trapezes; und eine zugespitzte Gestalt, die mit einem führenden Endabschnitt der Gestalt des gleichschenkligen Trapezes verknüpft ist. Ausgesparte Nuten 51, in der eine Nutenbreite zu dem führenden Ende allmählich breiter wird, sind in Bodenabschnitten der ersten dünnen Platten 50A ausgespart. Paare von Crimpabschnitten 52 sind so angeordnet, um an mittleren Abschnitten der ersten dünnen Platten 50A so hervorzustehen, um in einer Breitenrichtung voneinander beabstandet zu sein. Ferner werden die ausgesparten Nuten 51 und die Crimpabschnitte 52 gleichzeitig damit ausgebildet, wenn die ersten dünnen Platten 50A gepresst und gestaltet werden.
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Wie es in den 17A und 17B gezeigt ist, werden zweite dünne Platten 55A so hergestellt, um eine Verbundgestalt aufzuweisen, die enthält: eine Gestalt des gleichschenkligen Trapezes und eine Hauptbogengestalt, die mit einem führenden Endabschnitt der Gestalt des gleichschenkligen Trapezes verknüpft ist. Ausgesparte Abschnitte 56, in denen eine Muldenbreite zu einem führenden Ende allmählich breiter wird, sind in Bodenabschnitten der zweiten dünnen Platten 55A ausgespart. Paare von Crimpabschnitten 57 sind so angeordnet, um an mittleren Abschnitten der zweiten dünnen Platten 55A so hervorzustehen, um in einer Breitenrichtung beabstandet zu sein. Ferner sind Kerben 58 in zwei Seitenabschnitten der zweiten dünnen Platten 55A an Verbindungsabschnitten zwischen der Gestalt des gleichschenkligen Trapezes und der Hauptbogengestalt ausgespart. Ferner werden die ausgesparten Nuten 56, die Crimpabschnitte 57 und die Kerben 58 gleichzeitig mit dem Pressen und Gestalten der zweiten dünnen Platten 55A ausgebildet.
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Es wird eine entsprechende Anzahl von ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A so aufeinandergestapelt, dass Pressstanzrichtungen ausgerichtet sind. Hier werden die ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A so geschichtet, um durch Anpassen von Vorsprungsabschnitten der Crimpabschnitte 52 (57) in Aussparungsabschnitte auf Rückoberflächen von benachbarten Crimpabschnitten 52 (57) positioniert zu werden. Die Magnethaltesitze 52 werden anschließend durch Pressen des Schichtkörpers der ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A von zwei Seiten in Richtung der Schichtung so hergestellt, um den Schichtkörper der ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A durch plastisches Verformen, Crimpen und Befestigen der Crimpabschnitte 52 (57) zu integrieren.
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Die ausgesparten Abschnitte 51 und 56 sind in der Richtung der Schichtung ausgerichtet, um die Magnetzwischenpassungsnut 44 zu bilden, und die Kerben 58 sind in der Richtung der Schichtung ausgerichtet, um die Kerben 47 zu bilden. Ein Schichtabschnitt der Gestalt des gleichförmigen Trapezes der ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A, die aufeinandergeschichtet wurden, bildet den Magnethalteabschnitt 43A. Ferner bildet ein Schichtabschnitt der zugespitzten Gestalt der ersten dünnen Platten 50A, die aufeinandergeschichtet wurden, den Abschnitt der verringerten Außengestalt 45A, und der Schichtabschnitt der Hauptbogengestalt der zweiten dünnen Platten 55A, die aufeinandergeschichtet wurden, bildet den Zwischenpassungsabschnitt 46A.
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Wie es in den 18A und 18B gezeigt ist, werden Abschnitte der verringerten Außengestalt 45A der Magnethaltesitze 42A, die auf diese Weise hergestellt wurden, in die Gabelabschnitte der Y-förmigen Drehhemmabschnitte 31A der Spule 28A eingebracht, wodurch eine Umfangsdrehung der Spule 28A beschränkt wird.
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In der Ausführungsform 2 sind Magnethaltesitze 42A, in denen Permanentmagnete 41 gehalten werden, an sechs Muldenabschnitten 35 an entsprechenden ersten und zweiten Polkernkörpern 19 und 23 angebracht, welche keine zwei weiteren Muldenabschnitte 35, die einander radial zugewandt sind, enthalten. Eine Feldwicklungsanordnung 27A ist in den ersten und zweiten Polkernkörpern 19 und 23 installiert, so dass Sicherungsabschnitte des Ausgabedrahts 33 in den Muldenabschnitten 35 aufgenommen sind, an die keine Magnethaltesitze 42A angebracht sind. Drehhemmabschnitte 31A sind in Räumen aufgenommen, die durch Drehhemmabschnitt-Gehäuseaussparungsabschnitte 36, die in axiale Innenrandabschnitte der Muldenabschnitte 35 ausgespart sind, und Abschnitte der verringerten Außengestalt 45A ausgebildet sind, die sich von Zwischenpassungsnuten 37 axial nach innen erstrecken. Ferner sind Ausgabedrähte 17A der Feldwicklung 17 auf die Sicherungsabschnitte des Ausgabedrahts 33 gewickelt, erstrecken sich von Muldenabschnitten 35 nach außen und sind mit Schleifringen 8 verbunden.
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Mit der Ausführungsform 2 können die gleichen Effekte wie die in der Ausführungsform 1 erzielt werden.
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In der Ausführungsform 2, da Montagepositionierungsführungen 34b so angeordnet sind, um in einer U-Gestalt in Gabelabschnitten von Y-förmigen Basisabschnitten 34a der Drehhemmabschnitte 31A hervorzustehen, ist es möglich, die Positionierungsgenauigkeit während der Kopplung zwischen der Feldwicklungsanordnung 27A und den ersten und zweiten Polkernkörpern 19 und 23 zu erhöhen, durch Einbringen von Montagepositionierungsführungen 34b in die Abschnitte der verringerten Außengestalt 45A der Magnethaltesitze 42A, wodurch eine Verringerung der Anzahl der Montagedefekte und eine Erhöhung der Produktivität ermöglicht wird. Ferner wird die mechanische Festigkeit der Drehhemmabschnitte 31A durch Anordnen der Montagepositionierungsführungen 34b, um von den Basisabschnitten 34a hervorzustehen, erhöht, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird.
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Da die Magnethaltesitze 42A durch Aufeinanderschichten von ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A aufgebaut sind, kann eine Beeinflussung mit den Montagepositionierungsführungen 34b einfach durch Ändern der Anzahl der aufeinandergestapelten ersten und zweiten dünnen Platten 50A und 55A vermieden werden.
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Ferner sind in jeder der obigen Ausführungsformen zwei Crimpabschnitte auf den ersten und zweiten dünnen Platten ausgebildet, aber die Anzahl der Crimpabschnitte ist nicht auf zwei begrenzt. Im Besonderen ist es hinsichtlich einer Unterdrückung des Auftretens von Ausrichtungsfehlern in dem Schritt des Aufeinanderschichtens der ersten und zweiten dünnen Platten vorzuziehen, die Anzahl der Crimpabschnitte auf größer als oder gleich zwei festzulegen.
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In jeder der obigen Ausführungsformen werden die Magnethaltesitze durch Aufeinanderschichten von Magnetstahlplatten hergestellt, aber die Magnethaltesitze können durch Ausformen usw. hergestellt werden.
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In jeder der obigen Ausführungsformen werden Zwischenpassungsnuten so ausgebildet, um Hauptbogenquerschnitte aufzuweisen, aber es ist hinsichtlich der Querschnittsgestalt der Zwischenpassungsnuten lediglich notwendig, dass diese imstande sind, die Umfangs- und radiale Bewegung der Zwischenpassungsabschnitte der Magnethaltesitze zu beschränken, die mit den Zwischenpassungsnuten zusammengepasst sind, und eine Beschränkung auf einen Hauptbogen besteht nicht.
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In jeder der obigen Ausführungsformen werden Erläuterungen für Fahrzeuggeneratoren gegeben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf Fahrzeuggeneratoren beschränkt, und vergleichbare Wirkungen werden auch erzielt, wenn die vorliegende Erfindung auf andere dynamoelektrische Maschinen, wie beispielsweise elektrische Fahrzeugmotoren, Fahrzeuggeneratoren/Motoren usw. angewendet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/044347 [0003]
- JP 2003-244875 [0003]
- JP 10-136623 [0003]
