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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Rotationsmaschine, wie zum Beispiel einen Wechselstromgenerator für Fahrzeuge, und bezieht sich insbesondere auf eine Permanentmagnethaltekonstruktion in einem Lundell-Rotor.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge, die Lundell-Rotoren verwenden, werden in Fahrzeugen seit Jahrzehnten verwendet. Last von elektrischen Geräten, die aufgrund von Umweltgesichtspunkten montiert sind, stieg in den letzten Jahren schnell an und weitere Anstiege an generierter Leistung werden von Lundell-Rotoren angestrebt.
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Angesichts dieser Bedingungen wurde die generierte Leistung herkömmlich durch Anordnen von Permanentmagneten an Muldenabschnitten eines Lundell-Rotors so gesteigert, dass diese klauenförmigen magnetischen Polabschnitten gegenüberliegen, sodass eine magnetische Sättigung des Polkerns verringert wird (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Patentdokument 2 offenbart zudem eine dynamoelektrische Maschine, in der eine Zwischenpassungsnut in einem Bodenabschnitt eines Muldenabschnitts angeordnet ist, um eine axiale Nutenrichtung aufzuweisen und um sich von axial innen axial nach außen zu erstrecken, und ein Drehhemmabschnitt-Aufnahmeaussparungsabschnitt ist in einem axial inneren Öffnungsrandabschnitt der Zwischenpassungsnut an einem ersten Jochabschnitt ausgespart.
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- Patentdokument 1: JP 2010 - 187 476 A
- Patentdokument 2: US 2010/0 320 861 A1
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In herkömmlichen Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge, wie zum Beispiel dem in Patentdokument 1 beschriebenen, werden Permanentmagnete in Magnethaltern dadurch gehalten, dass sie in Magnetfügenuten gefügt sind, die trapezförmige Querschnitte aufweisen, die an oberen Flächen der Magnethalter ausgebildet sind, sodass eine Widerstandsfähigkeit der Permagentmagnethaltekonstruktion gegenüber Zentrifugalkräften vergrößert ist. Deshalb sind Anstiege des Betrags an generierter Leistung aufgrund des Anordnens der Permanentmagnete reduziert, weil die Querschnittsform der Permanentmagnete zum Beispiel eine Trapezform ist und das Volumen der Permanentmagnete nicht vergrößert werden kann.
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Weil in herkömmlichen Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge, wie zum Beispiel dem in Patentdokument 1 beschriebenen, nicht bedacht wurde, eine Rotation eines Spulenkörpers zu verhindern, auf den eine Feldspule gewickelt ist, die an einen Ansatzabschnitt zwischen Jochabschnitten montiert ist, ist ferner ein Nachteil, dass, wenn der Rotor bei hoher Geschwindigkeit rotiert wird und eine hohe Winkelgeschwindigkeit auf den Spulenkörper angewandt wird, der Spulenkörper um die Achse des Ansatzabschnitts rotieren kann, wodurch Brüche in Ausgangsdrähten der Feldspule verursacht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Rotationsmaschine zu schaffen, die generierte Leistung dadurch steigern kann, dass ein Permanentmagnet mit großem Volumen gehalten werden kann, während eine gegenseitige Beeinflussung mit dem rotationsstoppenden Abschnitt eines Spulenkörpers, auf den eine Feldspule gewickelt ist, verhindert wird, sodass ein Vorkommen von Brüchen von Ausgangsdrähten in der Feldspule etc. unterdrückt wird.
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Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, wird, nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Rotationsmaschine vorgesehen mit: einem Rotor mit einem Polkern mit einem Ansatzabschnitt; einem Paar von Jochabschnitten, die so angeordnet sind, dass sie sich radial nach außen von zwei axialen Endrandabschnitten des Ansatzabschnitts erstrecken; und einer Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Polabschnitten, die so angeordnet sind, dass sie sich in eine axiale Richtung alternierend von jedem Paar von Jochabschnitten erstrecken, und in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie gegenseitig ineinandergreifen, einem Muldenabschnitt, der radial nach innen gekrümmt ist und an einem Abschnitt jedes der Jochabschnitte zwischen in Umfangsrichtung benachbarten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten ausgebildet ist, wobei der Polkern an einem Schaft angeordnet ist, der durch eine zentrale axiale Position des Ansatzabschnitts eingesetzt ist; und einer Feldspule, die auf einen Spulenkörper gewickelt ist, der an den Ansatzabschnitt montiert ist, und innerhalb eines Raums untergebracht ist, der von dem Ansatzabschnitt, dem Paar von Jochabschnitten und der Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Polabschnitten umgeben ist; einem Stator, der so angeordnet ist, dass er einen äußeren Umfang des Rotors umgibt; und einem Permanentmagnet, der im Muldenabschnitt so angeordnet ist, dass er einer inneren Umfangsfläche nahe einem Spitzenende der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte gegenüberliegt, wobei die elektrische Rotationsmaschine ferner aufweist: eine Fügenut, die so in einem Grundabschnitt des Muldenabschnitts angeordnet ist, dass sie eine axiale Nutenrichtung aufweist und sich axial nach außen von axial innen erstreckt; einen Aussparungsabschnitt mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt, der an einem axial inneren Öffnungsrandabschnitt der Fügenut an den Jochabschnitten ausgebildet ist; einen Magnethaltesitz mit: einem Fügeabschnitt; und einem Magnethalteabschnitt, der an einem oberen Abschnitt des Fügeabschnitts ausgebildet ist, wobei der Magnethaltesitz so in dem Muldenabschnitt angeordnet ist, dass eine radiale Bewegung durch den Fügeabschnitt, der in die Fügenut gefügt ist, beschränkt ist; und einen rotationsstoppenden Abschnitt, der so angeordnet ist, dass er axial nach außen von einem Flanschabschnitt des Spulenkörpers übersteht; wobei der Magnethaltesitz einen abgesetzten Abschnitt aufweist, der durch Zurücksetzen einer axial inneren Endfläche des Fügeabschnitts axial nach außen relativ zu einer axial inneren Endfläche des Magnethalteabschnitts ausgebildet ist; wobei der Spulenkörper so an den Rotor montiert ist, dass der rotationsstoppende Abschnitt in einem Raum untergebracht ist, der durch den Aussparungsabschnitt mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt und den abgesetzten Abschnitt gebildet ist, sodass eine Umfangsbewegung beschränkt ist; und wobei der Permanentmagnet aus einem viereckigen Prisma besteht, das eine rechteckige Grundfläche aufweist, und durch den Magnethaltesitz gehalten ist, durch Positionieren der Grundfläche an einer oberen Fläche des Magnethalteabschnitts und Anbringen einer Abdeckung, die von radial außen montiert ist, an dem Magnethaltesitz, sodass eine Umfangsbewegung, eine axiale und radiale Bewegung beschränkt sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die axial innere Endfläche des Fügeabschnitts des Magnethaltesitzes axial nach außen zurückgesetzt, sodass er den abgesetzten Abschnitt bildet, und der rotationsstoppende Abschnitt des Spulenkörpers ist in dem Raum untergebracht, der durch den Aussparungsabschnitt mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt und den abgesetzten Abschnitt gebildet ist. So wird eine Rotation des Spulenkörpers verhindert, wodurch Vorkommnisse, wie zum Beispiel ein Drahtbruch der Ausgangsdrähte der Feldspule, unterdrückt werden. Ferner kann der Magnethalteabschnitt näher an die Feldspule bewegt werden und magnetischer Fluss, der durch den Permanentmagnet generiert wird, fließt zwischen dem Permanentmagnet und den klauenförmigen magnetischen Polabschnitten effizient, wodurch Anstiege des Betrags an generierter Leistung ermöglicht werden.
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Weil der Permanentmagnet aus einem viereckigen Prisma besteht, das eine rechteckige Grundfläche aufweist, kann das Volumen des Permanentmagnets vergrößert werden, wodurch Anstiege im Betrag an generierter Leistung ermöglicht werden. Weil zusätzlich der Permanentmagnet durch den Magnethaltesitz durch Anbringen der Abdeckung gehalten ist, die so montiert ist, dass sie den Permanentmagnet an dem Magnethaltesitz umfasst, besteht die gesamte obere Fläche des Magnethalteabschnitts aus einer Montagefläche für den Permanentmagnet, wodurch weitere Anstiege des Volumens des Permanentmagnets ermöglicht werden, wodurch noch größere Anstiege des Betrags an generierter Leistung ermöglicht werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Querschnitt, der schematisch einen Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine Perspektive, die einen Rotor zeigt, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 3 ist ein Querschnitt, der den Rotor zeigt, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 4 ist eine Perspektive, die einen Feldspulenaufbau zeigt, der im Rotor eingebaut ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 5 ist eine Seitenansicht, die einen Teil eines Spulenkörpers des Feldspulenaufbaus zeigt, der im Rotor eingebaut ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 6A ist eine grafische Darstellung, die eine Gestaltung eines Permanentmagnetaufbaus erklärt, der an den Rotor montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 6B ist eine grafische Darstellung, die eine Gestaltung des Permanentmagnetaufbaus zeigt, der an den Rotor montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 7 ist eine Teilperspektive, die eine Gestaltung eines Muldenabschnitts eines Polkerns in dem Rotor erklärt, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 8 ist eine grafische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem der Permanentmagnetaufbau an den Polkern des Rotors montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet;
- 9 ist eine grafische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Permanentmagnetaufbau an einen Polkern eines Rotors montiert ist, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet;
- 10 ist eine Vorderansicht, die einen Magnethaltesitz zeigt, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 11 ist eine Seitenansicht, die einen Magnethaltesitz zeigt, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 12A ist eine grafische Darstellung, die eine Gestaltung eines Permanentmagnetaufbaus erklärt, der an einen Rotor montiert ist, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 12B ist eine grafische Darstellung, welche die Gestaltung des Permanentmagnetaufbaus erklärt, der an den Rotor montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 13A ist eine grafische Darstellung, die eine Gestaltung eines Permanentmagnetaufbaus erklärt, der an einen Rotor montiert ist, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 13B ist eine grafische Darstellung, welche die Gestaltung des Permanentmagnetaufbaus erklärt, der an den Rotor montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet ist;
- 14 ist eine grafische Darstellung, die einen Muldenabschnitt eines Polkerns in einem Rotor zeigt, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet; und
- 15 ist eine grafische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem der Permanentmagnetaufbau an den Polkern des Rotors montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Verwendung von Zeichnungen erklärt.
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Querschnitt, der schematisch einen Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Perspektive eines Rotors, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, 3 ist ein Querschnitt des Rotors, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, 4 ist eine Perspektive eines Feldspulenaufbaus, der in den Rotor eingebaut ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist und 5 ist eine Seitenansicht eines Teils eines Spulenkörpers des Feldspulenaufbaus, der in den Rotor eingebaut ist, der im Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfinddung verwendet ist. 6A und 6B sind grafische Darstellungen, die eine Gestaltung eines Permanentmagnetaufbaus erklären, der an den Rotor montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, 6A zeigt eine Vorderansicht und 6B zeigt einen Querschnitt. 7 ist eine Perspektive, die eine Konstruktion eines Muldenabschnitts eines Polkerns in dem Rotor erklärt, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, und eine grafische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem der Permanentmagnetaufbau an den Polkern des Rotors montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet.
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In 1 bis 5 weist ein Wechselstromgenerator für Fahrzeuge 1, der als elektrische Rotationsmaschine arbeitet, auf: ein Gehäuse 4, das durch einen vorderen Haltewinkel 2 und einen rückwärtigen Haltewinkel 3 dargestellt wird, die jeweils aus Aluminium bestehen, sodass sie eine ungefähre Becherform aufweisen; einen Rotor 15, der rotierbar innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet ist, sodass ein Schaft 16 mittels Lagern 5 in dem Gehäuse 4 gelagert ist; eine Rolle 6, die an einem Endabschnitt des Schafts 16 angebracht ist, der sich nach außen an einem vorderen Ende des Gehäuses 4 erstreckt; Lüfter 7, die an zwei axialen Endflächen des Rotors 15 angebracht sind; einen Stator 10, der an dem Gehäuse 4 so angebracht ist, dass es einen äußeren Umfang des Rotors 15 so umgibt, dass er eine gleichbleibende Luftlücke bezüglich des Rotors 15 aufweist; ein Paar von Schleifringen, die an einem rückwärtigen Ende des Schafts 16 angebracht sind und den Rotor 15 mit Strom versorgen; ein Paar von Bürsten 9, die innerhalb des Gehäuses 4 so angeordnet sind, dass sie auf den entsprechenden Schleifringen gleiten; einen Gleichrichter 13, der einen Wechselstrom, der im Stator 10 generiert wird, zu Gleichstrom gleichrichtet; und einen Spannungsregler 14, der eine Höhe einer Wechselspannung einstellt, die im Stator 10 generiert wird.
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Der Stator 10 weist auf: einen zylindrischen Statorkern 11; und eine Statorspule 12, die an den Statorkern 11 montiert ist und in der ein Wechselstrom aufgrund von Veränderungen im magnetischen Fluss durch eine Feldspule 17 (wie unten beschrieben) entsteht, die eine Rotation des Rotors 15 begleiten.
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Der Rotor 15 weist auf: eine Feldspule 17, die magnetischen Fluss beim Durchtreten eines Erregungsstroms generiert; einen Polkern 18, der so angeordnet ist, dass er die Feldspule 17 abdeckt, und in dem magnetische Pole durch diesen magnetischen Fluss gebildet werden; und den Schaft 16, der durch eine zentrale axiale Position des Polkerns 18 gefügt ist.
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Der Polkern 18 ist so gestaltet, dass er in erste und zweite Polkernkörper 19 und 23 aufgeteilt ist, die jeweils durch eine Kaltfließpress-Herstellungsmethode unter Verwendung von kohlenstoffarmen Stahl, wie zum Beispiel S10C, hergestellt sind.
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Der erste Polkernkörper 19 weist auf: einen ersten Ansatzabschnitt 20, der eine äußere Umfangsfläche aufweist, die eine zylindrische Form aufweist, und in dem eine Schafteinsetzöffnung ausgebildet ist, sodass er durch eine zentrale axiale Position hindurchtritt; einen dicken ringförmigen ersten Jochabschnitt 21, der so angeordnet ist, dass er sich radial nach außen von einem ersten Endrandabschnitt des ersten Ansatzabschnitts 20 erstreckt; und erste klauenförmige magnetische Polabschnitte 22, die so angeordnet sind, dass sie sich zu einem zweiten axialen Ende von äußeren Umfangsabschnitten des ersten Jochabschnitts 21 erstrecken. Acht, zum Beispiel, erste klauenförmige magnetische Polabschnitte 22 sind so ausgebildet, dass sie eine sich verjüngende Form aufweisen, bei der eine radial äußerste Flächenform eine ungefähre Trapezform ist, eine Umfangsweite zu einem Spitzenende hin fortschreitend enger wird und eine Dicke in eine radiale Richtung zu dem Spitzenende hin fortschreitend dünner wird, und an den äußeren Umfangsabschnitten des ersten Jochabschnitts 21 bei einer einheitlichen Winkelteilung in Umfangsrichtung angeordnet.
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Der zweite Polkernkörper 23 weist auf: einen zweiten Ansatzabschnitt 24, der eine äußere Umfangsfläche aufweist, die eine zylindrische Form aufweist, und in dem eine Schafteinsetzöffnung ausgebildet ist, sodass er durch eine zentrale axiale Position hindurchtritt; einen dicken ringförmigen zweiten Jochabschnitt 25, der so angeordnet ist, dass er sich radial nach außen von einem zweiten Endrandabschnitt des zweiten Ansatzabschnitts 24 erstreckt; und zweite klauenförmige magnetische Polabschnitte 26, die so angeordnet sind, dass sie sich zu einem ersten axialen Ende von äußeren Umfangsabschnitten des zweiten Jochabschnitts 25 erstrecken. Acht, zum Beispiel, zweite klauenförmige magnetische Polabschnitte 26 sind so ausgebildet, dass sie eine sich verjüngende Form aufweisen, bei der eine radial äußerste Flächenform eine ungefähre Trapezform ist, eine Umfangsweite zu einem Spitzenende hin fortschreitend enger wird und eine Dicke in eine radiale Richtung zu dem Spitzenende hin fortschreitend dünner wird, und an den äußeren Umfangsabschnitten des zweiten Jochabschnitts 25 bei einer einheitlichen Winkelteilung in Umfangsrichtung angeordnet.
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Der Spulenköper 28 ist ein harzgeformter Körper, der aus einem isolierenden Harz besteht, und weist auf: einen Trommelabschnitt 29, der so montiert ist, dass er über die ersten und zweiten Ansatzabschnitte 20 und 24 gefügt wird; ein Paar von Flanschabschnitten 30, die so angeordnet sind, dass sie sich radial nach außen von zwei axialen Enden des Trommelabschnitts 29 erstrecken; acht rotationsstoppende Abschnitte 31, die so angeordnet sind, dass sie bei einer einheitlichen Winkelteilung von jedem der Paare von Flanschabschnitten 30 hervorstehen; und Abdeckungsabschnitte 32, die so angeordnet sind, dass sie sich von äußeren Umfangsrandabschnitten des Paares von Flanschabschnitten 30 so erstrecken, dass sie die Feldspule 17, die um den Trommelabschnitt 29 gewickelt ist, abdecken. Jeder der rotationsstoppenden Abschnitte 31 ist so gestaltet, dass er einen Y-förmigen dicken Abschnitt aufweist, der so angeordnet ist, dass er axial nach außen von jedem der Flanschabschnitte 30 übersteht. Ein Feldspulenaufbau 27 ist durch Wickeln eines Leitungsdrahts hergestellt, der die Feldspule 17 in mehrfachen Schichten an dem Trommelabschnitt 29 des Spulenkörpers 28 bildet.
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Wie in 7 gezeigt sind Muldenabschnitte 35 so ausgebildet, dass sie U-Formen aufweisen, die an entsprechenden Abschnitten des ersten Jochabschnitts 21 zwischen in Umfangsrichtung benachbarten ersten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 22 konkav radial nach innen gekrümmt sind. Diese Muldenabschnitte 35, die radial nach innen gekrümmt sind, treten durch den ersten Jochabschnitt 21 axial so durch, dass die Umfangsweiten davon fortschreitend enger zu einer radial inneren Seite hin werden. Aussparungsabschnitte mit untergebrachtem rotationsstoppenden Abschnitt 36 sind an (axial inneren) Randabschnitten der Muldenabschnitte 35 nahe der Feldspule 17 und an axial inneren Abschnitten des ersten Jochabschnitts 21 an unteren Abschnitten der Muldenabschnitte 35 so ausgebildet, dass sie axiale Tiefen, die gleich der Wanddicken der rotationsstoppenden Abschnitte 31 sind, und Innenformen aufweisen, die angeglichen an Außenformen der rotationsstoppenden Abschnitte 31 sind. Zusätzlich sind Fügenuten 37, die Hauptbogen-Querschnitte aufweisen, so ausgebildet, dass sie sich nahe eines Grundabschnitts der Muldenabschnitte 35 erstrecken, sodass sie Nutenrichtungen in eine axiale Richtung aufweisen, und so, dass sie vorbestimmte Längen nach außen von axial innen aufweisen. Hier treten die Fügenuten 37 nicht durch die Muldenabschnitte 35 des ersten Jochabschnitts 21 axial hindurch, sondern weisen Grundflächen 37a auf, die senkrecht zu einer axialen Richtung sind und als Anhalteabschnitte dienen.
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Darüber hinaus, auch wenn nicht erklärt, sind Muldenabschnitte 35, Aussparungsabschnitte mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt 36 und Fügenuten 37 ferner an dem zweiten Jochabschnitt 25 auf ähnliche Weise ausgebildet.
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Wie in 6A und 6B gezeigt weist ein Permanentmagnetaufbau 40 auf: einen Permanentmagnet 41; einen Magnethaltesitz 42, der den Permanentmagnet 41 hält; und eine Abdeckung 47 und eine Niete 48, die den Permanentmagnet 41 an dem Magnethaltesitz 42 anbringen. Der Permanentmagnet 41 besteht aus einem viereckigen Prisma, das eine rechteckige Grundfläche aufweist und das eine vorbestimmte Höhe aufweist, zum Beispiel unter Verwendung eines Neodym-Eisen-Bor Seltene Erde gesinterten Magnets. Hier werden die Richtungen, die parallel zu den zwei benachbarten Seiten der Grundfläche des Permanentmagnets 41 sind, jeweils als eine Weitenrichtung und eine longitudinale Richtung bezeichnet. In dem Rotor 15, in dem die Permanentmagnetaufbauten 40 angeordnet sind, liegen die Weitenrichtung, die longitudinale Richtung und die Höhenrichtung in der Umfangsrichtung, der axialen Richtung und der radialen Richtung des Rotors 15.
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Der Magnethaltesitz 42 ist als integrierter Körper durch Gießen unter Verwendung eines magnetischen Materials, wie zum Beispiel Eisen oder einer Ferrolegierung, hergestellt und weist auf: einen Magnethalteabschnitt 43, der einen gleichschenkligen trapezförmigen Querschnitt aufweist; einen Fügeabschnitt 44, der einen Hauptbogen-Querschnitt aufweist; und einen Verbindungsabschnitt 45, der eine kurze Seite (eine obere Seite) des gleichschenkligen trapezförmigen Querschnitts des Magnethaltabschnitts 43 und eine Sehne des Hauptbogen-Querschnitts des Fügeabschnitts 44 verbindet.
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Eine obere Fläche des Magnethalteabschnitts 42, der durch eine lange Seite (eine untere Seite) des gleichschenkligen trapezförmigen Querschnitts dargestellt ist, stellt eine Magnetmontagefläche 43a dar. Diese Magnetmontagefläche 43a ist so ausgebildet, dass sie eine rechteckige Form aufweist, die eine Weite und eine Länge aufweist, die gleich denen des Permanentmagnets 41 sind. Darüber hinaus stellt die lange Seite des gleichschenkligen trapezförmigen Querschnitts des Magnethalteabschnitts 43 die Weite der Magnetmontageflächen 43a dar. Der Magnethalteabschnitt 43 ist so hergestellt, dass er eine Form aufweist, bei der Seitenflächen, die durch gegenüberliegende Seiten des gleichschenkligen trapezförmigen Querschnitts, die nicht parallel sind, dargestellt sind, an Seitenflächen des Muldenabschnitts 35 anliegen, die sich gegenseitig in Umfangsrichtung gegenüberliegen, wenn der Permanentmagnetaufbau 40 an den Muldenabschnitt 35 montiert ist. Zusätzlich ist eine Nieteneinsetzöffnung 46 so ausgebildet, dass sie longitudinal durch eine zentrale Position des Magnethalteabschnitts 43 durchtritt.
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Der Fügeabschnitt 44 ist so ausgebildet, dass er eine Querschnittsform aufweist, die in die Fügenut 37 eingepresst und an der Fügenut 37 angebracht werden kann. Der Fügeabschnitt 44 und der Verbindungsabschnitt 45 sind so ausgebildet, dass sie eine Länge aufweisen, die kürzer als der Magnethalteabschnitt 43 ist, sodass sie einen abgesetzten Abschnitt 51 ausbilden, der zurückgesetzt in eine erste longitudinale Richtung ist.
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Die Abdeckung 47 ist durch Pressformen einer flachen Platte aus einem nicht-magnetischen Material, wie zum Beispiel einer rostfreien Legierung, hergestellt und weist auf: einen Presskopfabschnitt (crown portion) 47a, der eine obere Fläche des Permanentmagnets abdeckt, der an die Magnetmontagefläche 43a des Magnethaltesitzes 42 montiert ist, zwei Endflächen, die sich gegenseitig in der longitudinalen Richtung gegenüberliegen, und zwei Seitenflächen, die sich gegenseitig in der Weitenrichtung gegenüberliegen; Flanschabschnitte 47b, die sich von dem Presskopfabschnitt 47a so erstrecken, dass sie zwei Endflächen des Magnethalteabschnitts 43 abdecken, die sich gegenseitig in der longitudinalen Richtung gegenüberliegen; und Nieteneinsetzöffnungen 47c, die durch die Flanschabschnitte 47b geöffnet sind.
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Der Permanentmagnet 41 ist an der Magnetmontagefläche 43a des Magnethaltesitzes 42 positioniert und die Abdeckung 47 ist so montiert, dass sie den Permanentmagnet 41 in dem Presskopfabschnitt 47a umfasst. Als nächstes wird der Permanentmagnetaufbau 40 durch Einsetzen der Niete 48 durch die Nieteneinsetzöffnungen 47c und die Nieteneinsetzöffnung 46, die an dem Magnethalteabschnitt 43 ausgebildet ist, und durch Quetschen eines Kopfabschnitts der Niete 48 aufgebaut. Der Permanentmagnet 41 ist dadurch in einem magnetisch verbundenen Zustand durch den Magnethaltesitz 42 so gehalten, dass er an der Magnetmontagefläche 44a anliegt und eine Bewegung in die Weitenrichtung, in die longitudinale Richtung und in die Höhenrichtung durch die Abdeckung 47 beschränkt ist.
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Wie in 8 gezeigt sind Permanentmagnetaufbauten 40, die auf diese Weise aufgebaut sind, an die entsprechenden Muldenabschnitte 35 des ersten Polkernkörpers 19 von axial innen des ersten Polkernkörpers 19 durch Einpressen der Fügeabschnitte 44 in die Fügenuten 37 montiert, bis Kontakt mit den Grundflächen 37a hergestellt ist. Hier ist eine Bewegung der Permanentmagnetaufbauten 40 radial nach außen durch die Nutformen der Fügenuten 37 beschränkt, die einen Hauptbogen-Querschnitt aufweisen, eine Umfangsbewegung ist durch die Seitenflächen der Magnethalteabschnitte 43 beschränkt, die an den Seitenflächen der Muldenabschnitte 35 anliegen, die sich gegenseitig in Umfangsrichtung gegenüberliegen, und eine Bewegung axial nach außen ist durch die Fügeabschnitte 44 beschränkt, die in Kontakt mit den Grundflächen 37a der Fügenuten 37 kommen.
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Die Magnethaltesitze 42 sind in jedem der Muldenabschnitte 35 des ersten Polkernkörpers 19 so gehalten, dass sie durch eine äußere Umfangsfläche der Fügeabschnitte 44, die an einer inneren Umfangsfläche der Fügenuten 37 anliegen, magnetisch verbunden sind. Darüber hinaus sind die Permanentmagnetaufbauten 40 ferner an die Muldenabschnitte 35 des zweiten Polkernkörpers 23 auf ähnliche Weise montiert.
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Um den Rotor 15 aufzubauen, werden die ersten und zweiten Polkernköper 19 und 23, in die ein Permanentmagnetaufbau 40 an jeden der Muldenabschnitte 35 montiert ist, an dem Schaft 16 angebracht, der durch die Schafteinsetzöffnungen eingefügt ist, sodass die ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 22 und 26 alternierend ineinandergreifen und eine zweite Endfläche des ersten Ansatzabschnitts 20 an eine erste Endfläche des zweiten Ansatzabschnitts 24 anstößt. Hier entsprechen die ersten und zweiten Ansatzabschnitte 20 und 24 und die ersten und zweiten Jochabschnitte 21 und 25 einem Ansatzabschnitt und ersten und zweiten Jochabschnitten des Polkerns 18.
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In einem Rotor 15, der auf diese Weise aufgebaut ist, ist der Feldspulenaufbau 27 in einem Raum untergebracht, der durch die ersten und zweiten Ansatzabschnitte 20 und 24, die ersten und zweiten Jochabschnitte 21 und 25 und die ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 22 und 26 durch Einsetzen der ersten und zweiten Ansatzabschnitte 20 und 24 in den Trommelabschnitt 29 des Spulenkörpers 28 umgeben ist. Die Abdeckungsabschnitte 32 erstrecken sich so von äußeren Umfangsrandabschnitten des Paars von Flanschabschnitten 30, dass sie die Feldspule 17 abdecken, die auf den Trommelabschnitt 29 gewickelt ist, wodurch eine elektrische Isolierung zwischen der Feldspule 17 und den ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 22 und 26 sichergestellt ist. Die rotationsstoppenden Abschnitte 31 des Spulenkörpers 28 sind innerhalb der Aussparungsabschnitte mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt untergebracht, die an den ersten und zweiten Jochabschnitten 21 und 25 ausgeformt sind, wodurch eine Rotation des Spulenkörpers 28 beschränkt ist und ferner eine Umfangspositionierung des Spulenkörpers 28 durchgeführt wird. Zusätzlich können die rotationsstoppenden Abschnitte 31 die Permanentmagnetaufbauten 40 hindern, axial nach innen herausgezogen zu werden.
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Hier sind die Permanentmagnete 41 in den jeweiligen Muldenabschnitten 35 so angeordnet, dass sie inneren Umfangsflächen nahe Spitzenenden der ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 22 und 26 gegenüberliegen, und magnetisch so ausgerichtet sind, dass sie entgegengesetzt zu einer Ausrichtung eines magnetischen Felds sind, das der Feldstrom, der durch die Feldspule 17 fließt, in einer Ebene hervorruft, die senkrecht zu einer zentralen Achse des Rotors 15 ist. Ausgangsdrähte 17a der Feldspule 17 werden nach außen durch Führungsnuten (nicht gezeigt) geführt, die an Grundabschnitten von zwei Muldenabschnitten 15 des zweiten Polkernkörpers 23 so ausgebildet sind, dass sie nach außen von axial innen überstehen und mit den Schleifringen 8 verbunden sind.
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Als nächstes wird die Betätigung eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge 1 erklärt, der auf diese Weise gestaltet ist.
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Zunächst wird die Feldspule 17 des Rotors 15 mit einem elektrischen Strom von einer Batterie (nicht gezeigt) durch die Bürsten 9 und die Schleifringe 8 versorgt, um magnetischen Fluss zu generieren. Die ersten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 22 des ersten Polkernkörpers 19 werden durch diesen magnetischen Fluss in Nord-suchende (N) Pole magnetisiert und die zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 26 des zweiten Polkernkörpers 23 werden in Südsuchende (S) Pole magnetisiert.
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Gleichzeitig wird ein Drehmoment von einer Antriebsmaschine, die den Rotor 15 rotiert, zu dem Schaft 16 durch einen Gurt (nicht gezeigt) und die Rolle 6 übertragen. So wird ein rotierendes magnetisches Feld auf die Statorspule 12 des Stators 10 angewendet, wodurch in der Statorspule 12 elektromotorische Kräfte generiert werden. Die Wechselströme, die durch diese elektromotorischen Kräfte generiert werden, werden durch den Gleichrichter 13 in Gleichstrom gleichgerichtet, um die Batterie aufzuladen oder elektrische Last zu versorgen.
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Magnetischer Fluss wird generiert, wenn ein elektrischer Strom durch die Feldspule 17 hindurchtritt. Dieser magnetische Fluss tritt in Zahnabschnitte des Statorkerns 11 durch Hindurchtreten durch die Luftlücke von den ersten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 22 ein. Der magnetische Fluss tritt dann in Umfangsrichtung durch einen Kernhinterabschnitt von den Zahnabschnitten des Statorkerns 11 und tritt in benachbarte zweite klauenförmige magnetische Polabschnitte 26 durch Hindurchtreten durch die Luftlücke von den Zahnabschnitten ein, die diesen zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 26 gegenüberliegen. Als nächstes ist der magnetische Fluss in die zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 26 eingetreten und tritt durch den zweiten Jochabschnitt 25, den zweiten Ansatzabschnitt 24, den ersten Ansatzabschnitt 20 und den ersten Jochabschnitt 21 hindurch und erreicht die ersten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 22. Nun sind sie in einem herkömmlichen Lundell-Rotor magnetisch durch das magnetische Feld, das durch die Feldspule 17 generiert ist, gesättigt, weil die ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 an ihrer Ausgestaltungsgrenze sind, wodurch der magnetische Fluss, der durch den Rotor generiert ist, reduziert wird.
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Weil hier die Permanentmagnete 41 magnetisch so ausgerichtet sind, dass sie entgegengesetzt zur Ausrichtung des magnetischen Felds sind, das durch die Feldspule 17 generiert wird, ist der magnetische Fluss, der von den Permanentmagneten 41 stammt, in eine umgekehrte Richtung zum magnetischen Fluss 34a, der von der Feldspule 17 stammt, ausgerichtet, wodurch die magnetische Flussdichte der magnetischen Körper, welche die ersten und zweiten magnetischen Polkernkörper 19 und 23 darstellen, signifikant reduziert werden kann, wodurch magnetische Sättigung abgebaut werden kann. So wird der magnetische Fluss, der mit dem Stator 10 wechselwirkt, vergrößert, wodurch die generierte Leistung gesteigert werden kann.
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Weil die Permanentmagnete 41 so angeordnet sind, dass sie inneren Umfangsflächen nahe Spitzenenden der ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 22 und 26 gegenüberliegen, sind die Permanentmagnete 41 radial innerhalb einer äußersten Umfangsfläche des Rotors 15 positioniert. So sind Statorschlitzoberschwingungen (stator slot harmonics) auf die äußersten Umfangsabschnitte der ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 22 und 26 begrenzt und rufen keine Erwärmung der Permanentmagnete 41 durch direkte Induktion hervor. Folglich wird verhindert, dass die Permanentmagnete 41 erwärmt und thermisch entmagnetisiert werden.
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Gemäß Ausführungsform 1 sind Fügenuten 37, die Hauptbogen-Querschnitte aufweisen, an Grundabschnitten jedes der Muldenabschnitte 35 der ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 nach außen von axial innen so ausgebildet, dass sie Nutenrichtungen in die axiale Richtung aufweisen, und Aussparungsabschnitte mit untergebrachtem rotationsstoppenden Abschnitt 36 sind an axial inneren Randabschnitten der Muldenabschnitte 35 der ersten und zweiten Jochabschnitte 21 und 25 so ausgebildet, dass sie Innenformen aufweisen, die an die Außenformen der Y-förmigen rotationsstoppenden Abschnitte 31 angeglichen sind. In Magnethaltesitzen 42 sind Endflächen eines Fügeabschnitts 44 und eines Verbindungsabschnitts 45 in eine erste longitudinale Richtung (axial nach innen) um einen vorbestimmten Betrag in eine zweite longitudinale Richtung (axial nach außen) bezüglich Endflächen der Magnethalteabschnitte 43 in der ersten longitudinalen Richtung versetzt, sodass abgesetzte Abschnitte 51 ausgebildet werden, die in die erste longitudinale Richtung zurückgesetzt sind.
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So können die rotationstoppenden Abschnitte 31 in Räumen untergebracht werden, die durch die Aussparungsabschnitte mit untergebrachtem rotationsstoppenden Abschnitt 36 und die abgesetzten Abschnitte 51 der Magnethaltesitze 42 ausgebildet sind, indem der Feldspulenaufbau 27 einfach an die ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23, in welchen die Permanentmagnetaufbauten 41 an die Muldenabschnitte 35 montiert sind, durch Fügen der Fügeabschnitte 44 der Magnethaltesitze 42 in die Fügenuten 37 und durch Integrieren der ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 angebracht wird. Ein Rotor 15, bei dem eine Rotation des Feldspulenaufbaus 27 um den Schaft 16 verhindert wird, kann dadurch leicht aufgebaut werden. Zusätzlich, auch wenn eine hohe Winkelgeschwindigkeit an den Spulenkörper 28 durch Betreiben des Wechselstromgenerators für Fahrzeuge 1 bei hoher Geschwindigkeit angewendet wird, wird die Bewegung des Feldspulenaufbaus 27 um den Schaft 16 verhindert, wodurch ein Bruch der Ausgangsdrähte 17a der Feldspule 17 verhindert werden kann.
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Weil die abgesetzten Abschnitte 51 an den Magnethaltesitzen 42 angeordnet sind, können sich die Magnethalteabschnitte 43 axial nach innen erstrecken, während eine gegenseitige Beeinflussung mit den rotationsstoppenden Abschnitten 31 vermieden wird, wodurch axial innere Positionen der Permanentmagnete 41 näher zu der Feldspule 17 bewegt werden können. Weil darüber hinaus ein Überlapp zwischen den Permanentmagneten 41 und den ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 22 und 26 in eine axiale Richtung vergrößert werden kann, fließt magnetischer Fluss, der von den Permanentmagneten 41 stammt, zwischen den Permanentmagneten 41 und den ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 22 und 26 effizient, wodurch der Betrag an generierter Leistung gesteigert werden kann.
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Weil die Fügenuten 37 nicht axial durch die Muldenabschnitte 35 hindurchtreten, sondern halbmondförmige Grundflächen 37a aufweisen, die senkrecht zu einer axialen Richtung sind, können die Magnethaltesitze 42 axial durch Einpressen der Fügeabschnitte 44 in die Fügenuten 37 positioniert werden, bis Endflächen der Fügeabschnitte 44 in Kontakt mit den Grundflächen 37a kommen. Zusätzlich werden die rotationsstoppenden Abschnitte 31 axial in den Fügeabschnitten 44 positioniert, die in die Fügenuten 37 gefügt sind, eine axiale Bewegung der Fügeabschnitte 44 ist durch die Grundflächen 37a und die rotationsstoppenden Abschnitte 31 beschränkt, wodurch verhindert wird, dass die Permanentmagnetaufbauten 40 axial nach innen herausgezogen werden.
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Weil die Permanentmagnete 41 aus viereckigen Prismen bestehen, die rechteckige Grundflächen aufweisen, kann das Volumen der Permanentmagnete 41 vergrößert werden, wodurch der Betrag an generierter Leistung gesteigert werden kann und ferner der Ertrag gesteigert wird, wodurch Herstellungskosten reduziert werden können.
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Weil die Permanentmagnete 41 an den Magnethaltesitzen 42 durch Positionieren der Permanentmagnete 41 an den Magnetmontageflächen 43a der Magnethaltesitze 42 und durch Anbringen der Abdeckungen 47 gehalten sind, die so montiert sind, dass sie die Permanentmagnete 41 an den Magnethaltesitzen 42 umfassen, ist es nicht notwendig, Magnethaltekonstruktionen auszubilden, wie zum Beispiel keilförmige Magnethaltenuten an den Magnethalteabschnitten 43 der Magnethaltesitze 42, wodurch eine Herstellung der Magnethaltesitze 42 vereinfacht wird. Weil eine gesamte obere Fläche des Magnethalteabschnitts 43 als Magnetmontagefläche 43a verwendet werden kann, können die Permanentmagnete 41 aus viereckigen Prismen bestehen, welche die Magnetmontagefläche 43a als Grundfläche aufweisen, wodurch das Volumen der Permanentmagnete 41 vergrößert wird, wodurch der Betrag an generierter Leistung gesteigert werden kann.
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Weil die Magnethaltesitze 42 an den Abdeckungen 47 unter Verwendung von Nieten 48 angebracht sind, ist ein Aufbau der Permanentmagnetaufbauten 40 verbessert.
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Weil die Abdeckungen 47 aus einem nicht-magnetischen Material, wie zum Beispiel einer rostfreien Legierung, bestehen, kehrt magnetischer Fluss, der von den Permanentmagneten 41 stammt, zu den Magnethaltesitzen 42 nicht durch die Abdeckungen 47 zurück, wodurch der magnetische Fluss, der von den Permanentmagneten 41 stammt, effizient verwendet werden kann.
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Weil die Permanentmagnethaltesitze 42 an den ersten und zweiten Polkernkörpern 19 und 23 durch Fügen der Fügeabschnitte 44 der Hauptbogen-Querschnitte der Magnethaltesitze 42 in die Fügenuten 37 gehalten sind, die an den jeweiligen Grundabschnitten der Muldenabschnitte 35 der ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 so ausgebildet sind, dass die Nutenrichtungen in eine axiale Richtung ausgerichtet sind, kann eine Haltekonstruktion für die Magnethaltesitze 42, die höchst widerstandsfähig gegen Zentrifugalkräfte ist, durch eine einfache Konstruktion erreicht werden.
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Weil die zwei Seitenflächen in der Weitenrichtung der Magnethalteabschnitte 43 so ausgebildet sind, dass sie an Wandflächen der Muldenabschnitte 35 der ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23, die sich gegenseitig in Umfangsrichtung gegenüberliegen, anliegen, wenn die Magnethaltesitze 42 an den ersten und zweiten Polkernkörpern 19 und 23 gehalten sind, ist eine Umfangsbewegung der Magnethaltesitze 42 beschränkt. So ist die Widerstandsfähigkeit der Magnethaltesitze 42 gegen eine Winkelbeschleunigung verbessert, wodurch die Haltefestigkeit der Permanentmagnetaufbauten 40 erhöht wird, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird.
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Darüber hinaus sind in obiger Ausführungsform 1 Permanentmagnete in allen der Muldenabschnitte angeordnet, aber Permanentmagnete können ferner in ausgewählten Muldenabschnitten angeordnet sein. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Permanentmagnete auf eine ausgeglichene Weise in Umfangsrichtung anzuordnen. Zum Beispiel können Permanentmagnete in allen der Muldenabschnitte des zweiten Polkernkörpers angeordnet sein, während keine Permanentmagnete in dem ersten Polkernkörper angeordnet sind. Permanentmagnete können ferner in jedem zweiten Muldenabschnitt in einer Umfangsrichtung in sowohl den ersten als auch den zweiten Polkernkörpern angeordnet sein. Alternativ können Permanentmagnetaufbauten ferner in jedem zweiten Muldenabschnitt in einer Umfangsrichtung in sowohl den ersten als auch den zweiten Polkernkörpern angeordnet sein und nur Magnethaltesitze in übrigen Muldenabschnitten angeordnet sein. Auch wenn ein Umsetzen einer diesartigen Gestaltung den Betrag an generierter Leistung geringfügig reduziert, verglichen damit, wenn die Permanentmagnete in allen der Muldenabschnitte angeordnet sind, kann eine Anzahl an Teilen reduziert werden, wodurch Kosten reduziert werden können.
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Bei obiger Ausführungsform 1 sind die Abdeckungen an den Magnethaltesitzen durch Nieten angebracht, aber das Mittel zum Anbringen der Abdeckungen an den Magnethaltesitzen ist nicht auf Nieten begrenzt, und zum Beispiel können die Abdeckungen an den Magnethaltesitzen ferner durch Löten angebracht sein oder die Abdeckungen können an den Magnethaltesitzen elastisch angebracht sein, unter Ausnutzung der Elastizität der Abdeckungen.
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Bei obiger Ausführungsform 1 bestehen die Abdeckungen aus einem nicht-magnetischen Material, wie zum Beispiel einer rostfreien Legierung, aber das Material der Abdeckungen ist nicht begrenzt auf ein nicht-magnetisches Material und kann ferner ein magnetisches Material, wie zum Beispiel Eisen, sein.
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Ausführungsform 2
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9 ist eine grafische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Permanentmagnetaufbau an einem Polkern eines Rotors angebracht ist, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet.
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Wie in 9 gezeigt, wird bei Ausführungsform 2 ein Magnethaltesitz 42 in einem Muldenabschnitt 35 des ersten Polkernkörpers 19 durch Fügen eines Fügeabschnitts 44 in eine Fügenut 37 angeordnet und dann wird eine Fügefestigkeit zwischen dem Fügeabschnitt 44 und der Fügenut 37 durch Quetschen eines Randabschnitts des Grundabschnitts der Fügenut 37 nahe des Aussparungsabschnitts mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt 36 erhöht. Darüber hinaus, auch wenn nicht gezeigt, werden Randabschnitte der Grundabschnitte der Fügenuten 37 eines zweiten Polkernkörpers 23 nahe des Aussparungsabschnitts mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt 36 gequetscht, nachdem die Magnethaltesitze 42 in den Muldenabschnitten 35 durch Fügen der Fügeabschnitte 44 in die Fügenuten 37 angeordnet sind.
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Darüber hinaus ist der Rest der Gestaltung auf eine ähnliche Weise wie bei Ausführungsform 1 oben gestaltet.
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Weil gemäß Ausführungsform 2 die Fügefestigkeit zwischen den Fügeabschnitten 44 und den Fügenuten 37 durch die Quetschabschnitte 49 erhöht ist, die an den Randabschnitten der Grundabschnitte der Fügenuten 37 der ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 nahe des Aussparungsabschnitts mit untergebrachtem rotationsstoppendem Abschnitt 36 ausgebildet sind, ist die Widerstandsfähigkeit der Magnethaltesitze 42 gegenüber Zentrifugalkräften vergrößert, wodurch eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit erreicht wird.
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Ausführungsform 3
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10 ist eine Vorderansicht, die einen Magnethaltesitz zeigt, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung verwendet ist.
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In 10 weist ein Magnethaltesitz 42A auf: einen Magnethalteabschnitt 43A, in dem ein Paar von Positionierungsvorsprüngen 43b so angeordnet ist, dass es von zwei Enden in eine Weitenrichtung der Magnetmontagefläche 43a so vorsteht, dass es sich longitudinal erstreckt; einen Fügeabschnitt 44; und einen Verbindungsabschnitt 45.
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Darüber hinaus ist der Rest der Gestaltung auf eine ähnliche Weise wie bei Ausführungsform 1 oben gestaltet.
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Weil gemäß Ausführungsform 3 das Paar von Positionierungsvorsprüngen 43b so angeordnet ist, dass es von den zwei Enden in der Weitenrichtung der Magnetmontageflächen 43a der Magnethalteabschnitte 43A so vorsteht, dass es sich longitudinal erstreckt, ist ein Positionieren der Permanentmagnete 41 vereinfacht, wodurch der Aufbau der Permanentmagnetaufbauten verbessert ist.
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Ausführungsform 4
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11 ist eine Seitenansicht, die einen Magnethaltesitz zeigt, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung verwendet ist.
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In 11 weist ein Magnethaltesitz 42B auf: einen Magnethalteabschnitt 43; einen Fügeabschnitt 44B, der so ausgebildet ist, dass eine zentrale Position eines Hauptbogen-Querschnitts gleichbleibend von einem ersten longitudinalen Ende zu einem zweiten Ende hin ist und ein Radius davon fortschreitend von dem ersten longitudinalen Ende zu dem zweiten Ende hin abnimmt; und einen Verbindungsabschnitt 45. Auch wenn nicht gezeigt, sind Fügenuten, die an Muldenabschnitten der ersten und zweiten Polkernkörper ausgebildet sind, so ausgebildet, dass sie Nutenformen aufweisen, bei denen eine zentrale Position eines Hauptbogen-Querschnitts gleichbleibend nach außen von axial innen ist und ein Radius davon fortschreitend nach außen von axial innen abnimmt.
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Darüber hinaus ist der Rest der Gestaltung auf eine ähnliche Weise wie bei Ausführungsform 1 oben gestaltet.
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Weil gemäß Ausführungsform 4 die Radien der Hauptbogen-Querschnitte der Fügeabschnitte 44B fortschreitend von dem ersten longitudinalen Ende zu dem zweiten Ende hin abnehmen, verjüngen sich die Außenformen der Fügeabschnitte 44B. Weil zusätzlich die Radien der Hauptbogen-Querschnitte der Fügenuten fortschreitend nach außen von axial innen abnehmen, verjüngen sich die Innenformen der Fügenuten, So ist ein Einpressen der Fügeabschnitte 44B in die Fügenuten vereinfacht, wodurch ein Rotoraufbau verbessert wird.
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Ausführungsform 5
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12A und 12B sind grafische Darstellungen, die eine Gestaltung eines Permanentmagnetaufbaus erklären, der an den Rotor montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, 12A zeigt eine Vorderansicht und 12B zeigt einen Querschnitt.
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In 12 weist ein Permanentmagnethaltesitz 42C auf: einen Magnethalteabschnitt 43; einen Fügeabschnitt 44C; und einen Verbindungsabschnitt 45C. Der Fügeabschnitt 44C und der Verbindungsabschnitt 45C sind so ausgebildet, dass sie Längen aufweisen, die kürzer als der Magnethalteabschnitt 43 sind, sodass ein abgesetzter Abschnitt 51 gebildet ist, der um einen ähnlichen Betrag an zwei longitudinalen Enden bezüglich des Magnethalteabschnitts 43 zurückgesetzt ist.
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Darüber hinaus ist der Rest der Gestaltung auf eine ähnliche Weise wie bei Ausführungsform 1 oben gestaltet.
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Wenn wie bei Ausführungsform 5 Permanentmagnetaufbauten 40C in den Muldenabschnitten 35 der ersten und zweiten Polkernkörper 19 und 23 angeordnet sind, weisen sie eine Ebenensymmetrie in einer Ebene, die eine zentrale Achse des Schafts 16 aufweist und die durch das Zentrum in einer Weitenrichtung des Permanentmagnetaufbaus 40C hindurchtritt, und eine Ebenensymmetrie in einer Ebene auf, die senkrecht zu einer zentralen Achse des Schafts 16 ist und durch ein Zentrum in einer longitudinalen Richtung (einer axialen Richtung) des Permanentmagnetaufbaus 40C durchtritt. Wenn Zentrifugalkräfte auf die Permanentmagnetaufbauten 40C wirken, treten so Momente, welche die Permanentmagnetaufbauten 40C um die Zentren der Hauptbogen-Querschnitte der Fügeabschnitte 44C rotieren, in einer Ebene, die senkrecht zu einer zentralen Achse des Schafts 16 ist und durch ein Zentrum in einer longitudinalen Richtung (einer axialen Richtung) des Permanentmagnetaufbaus 40C hindurchtritt, und ferner Momente, welche die Permanentmagnetaufbauten 40C um die Zentren der Hauptbogen-Querschnitte an longitudinal zentralen Positionen der Fügeabschnitte 44C rotieren, in einer Ebene, die eine zentrale Achse des Schafts 16 aufweist und durch die Zentren in eine Weitenrichtung der Permanentmagnetaufbauten 40C hindurchtritt, weniger wahrscheinlich auf. Folglich wird ein Neigen der Permanentmagnetaufbauten 40C unterdrückt.
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Ausführungsform 6
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13A und 13B sind grafische Darstellungen, die eine Gestaltung eines Permanentmagnetaufbaus erklären, der an den Rotor montiert ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, 13A zeigt eine Vorderansicht und 13B zeigt einen Querschnitt.
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In 13 ist ein Magnethaltesitz 42D durch Schichten von dünnen Platten, die zum Beispiel durch Pressen und Formen von magnetischen Stahlplatten erhalten wurden, hergestellt und weist auf: einen Magnethalteabschnitt 43D; einen Fügeabschnitt 44; und einen Verbindungsabschnitt 45. Äußere Durchmesser von zwei Enden einer Nieteneinsetzöffnung 46D des Magnethalteabschnitts 43D sind im Durchmesser größer als Kopfabschnitte einer Niete 48. Eine Abdeckung 47D weist Aussparungsabschnitte 47d auf, die durch Zurücksetzen von Abschnitten von Flanschabschnitten 47b in der Nähe einer Nieteneinsetzöffnung 47c ausgebildet sind.
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Darüber hinaus ist der Rest der Gestaltung auf eine ähnliche Weise wie bei Ausführungsform 1 oben gestaltet.
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Bei Ausführungsform 6 ist der Permanentmagnet 41 an die Magnetmontagefläche 43a des Magnethalteabschnitts 43D positioniert und die Abdeckung 47D ist so angebracht, dass sie den Permanentmagnet 41 in dem Presskopfabschnitt 47a umfasst. Als nächstes wird der Permanentmagnetaufbau 40D durch Einsetzen der Niete 48 durch die Nieteneinsetzöffnungen 47c der Abdeckung 47D und die Nieteneinsetzöffnung 46, die an dem Magnethalteabschnitt 43D ausgebildet ist, und durch Quetschen eines Kopfabschnitts der Niete 48 aufgebaut. Hier treten die Aussparungsabschnitte 47d der Abdeckung 47D in die Abschnitte mit großem Durchmesser der Nieteneinsetzöffnung 46D ein und die Kopfabschnitte der Niete 48 treten in die Aussparungsabschnitte 47d ein. So sind die Kopfabschnitte der Niete 48 mit den Flächen der Flanschabschnitte 47b der Abdeckung 47D bündig.
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Weil gemäß Ausführungsform 6 die Kopfabschnitte der Nieten 48 bündig mit den Flanschabschnitten 47b der Abdeckungen 47D sind, ist eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Nieten 48 und dem Spulenkörper 28 ausgeschlossen, wenn der Rotor aufgebaut ist, wodurch axial innere Positionen der Magnethalteabschnitte 43D, d. h. der Permanentmagnete 41, näher zu der Feldspule 17 bewegt werden können. Weil zusätzlich ein Überlapp zwischen den Permanentmagneten 41 und den ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 22 und 26 in eine axiale Richtung vergrößert werden kann, fließt magnetischer Fluss, der von den Permanentmagneten 41 stammt, zwischen den Permanentmagneten 41 und den ersten und zweiten klauenförmigen magnetischen Polabschnitten 22 und 26 effizient, wodurch der Betrag an generierter Leistung gesteigert werden kann.
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Ferner können die axial inneren Positionen der Magnethalteabschnitte 43D näher zu der Feldspule 17 bewegt werden. Falls die Größe der Permanentmagnete 41 gleich bleibt, kann so die Nutenlänge der Fügenuten verkürzt werden, wodurch die Nutzungsdauer von Formen zur Fertigung der Fügenuten verbessert werden kann. Wenn die Nutenlänge der Fügenuten gleich bleibt, kann das Volumen der Permanentmagnete 41 vergrößert werden, wodurch der Betrag an generierter Leistung gesteigert werden kann.
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Weil die Magnethaltesitze 42D durch Schichten dünner Platten hergestellt sind, kann die Nieteneinsetzöffnung 46D, bei der Durchmesser an zwei Enden größer hergestellt sind, einfach durch Verändern der ausgestanzten Formen der dünnen Platten gebildet werden, wodurch Herstellungskosten reduziert werden können, verglichen damit, wenn Magnethaltesitze durch Gießen hergestellt sind.
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Ausführungsform 7
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14 ist eine grafische Darstellung, die einen Muldenabschnitt eines Polkerns in einem Rotor zeigt, der in einem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet, und 15 ist eine grafische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Permanentmagnetaufbau an dem Polkern des Rotors angebracht ist, der in dem Wechselstromgenerator für Fahrzeuge gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung verwendet ist, von axial innen betrachtet.
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In 14 sind Lagerflächen 50, die senkrecht zu der axialen Richtung sind, an jeder Seitenfläche der Muldeabschnitte 35 eines ersten Jochabschnitts 21 ausgebildet, die sich gegenseitig in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Auch wenn nicht gezeigt, sind Lagerflächen 50 ferner an Seitenflächen der Muldenabschnitte 35 eines zweiten Jochsabschnitts 25 ausgebildet, die sich gegenseitig in Umfangsrichtung gegenüberliegen.
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Darüber hinaus ist der Rest der Gestaltung auf eine ähnliche Weise wie bei Ausführungsform 1 oben gestaltet.
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Bei Ausführungsform 7, wie in 15 gezeigt, sind Permanentmagnetaufbauten 40 an den entsprechenden Muldenabschnitten 35 des ersten Polkernkörpers 19 von axial innen des ersten Polkernkörpers 19 durch Einsetzen der Fügeabschnitte 44 in den Fügenuten 37 angebracht, bis Kontakt mit den Grundflächen 37a hergestellt ist. Permanentmagnetaufbauten 40 sind ferner an den entsprechenden Muldenabschnitten 35 des zweiten Polkernkörpers 23 auf ähnliche Weise angebracht. Hier liegen die Fügeabschnitte 44 an den Grundflächen 37a an und erste und zweite Endabschnitte in der Weitenrichtung von Endflächen an zweiten longitudinalen Enden der Magnethalteabschnitte 43 liegen an den Lagerflächen 50 an.
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Weil gemäß Ausführungsform 7 die Fügeabschnitte 44 an den Grundflächen 37a anliegen, und die ersten und zweiten Endabschnitte in der Weitenrichtung von Endflächen bei den zweiten longitudinalen Enden der Magnethalteabschnitte 43 an den Lagerflächen 50 anliegen, kann eine Bewegung der Permanentmagnetaufbauten 40 axial nach außen zuverlässig verhindert werden. Zusätzlich werden Momente, welche die Permanentmagnetaufbauten 40 um die Zentren der Hauptbogen-Querschnitte an longitudinal zentralen Positionen der Fügeabschnitte 44 rotieren, in einer Ebene, die eine zentrale Achse des Schafts 16 aufweist und die durch das Zentrum in der Weitenrichtung der Permanentmagnetaufbauten 40 hindurchtritt, durch die Lagerflächen 50 getragen, wodurch ein Neigen der Permanentmagnetaufbauten 40 verhindert wird.
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Darüber hinaus sind die Fügenuten bei jeder der obigen Ausführungsformen so ausgebildet, dass sie Hauptbogen-Querschnitte aufweisen, aber es ist für die Querschnittsfläche der Fügenuten nur notwendig, dass sie eine Umfangsbewegung und eine radiale Bewegung der Fügeabschnitte der Magnethaltesitze, die mit den Fügenuten zusammengefügt sind, beschränken können, und sie ist nicht auf einen Hauptbogen beschränkt, bevorzugt ist eine Hinterschneidung ausgebildet.
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Bei jeder der obigen Ausführungsformen sind Erklärungen für Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge ausgeführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht begrenzt auf Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge, und ähnliche Effekte werden gezeigt, wenn die vorliegende Erfindung bei elektrischen Rotationsmaschinen, wie zum Beispiel Elektromotoren für Fahrzeuge oder Generator-Motoren für Fahrzeuge, angewendet wird.
