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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dynamo-elektrische Maschine,
wie beispielsweise einen Generator und insbesondere bezieht sie sich
auf eine dynamo-elektrische Maschine, bei der die Höhe von Wicklungsenden
eines Ständers
reduziert werden kann und die in ihrer Größe reduziert werden kann.
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2. Stand der
Technik
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Im
allgemeinen wird den Wicklungsenden (Brückenabschnitte außerhalb
eines Ständerkerns werden
Wicklungsenden genannt) eines Ständers – die wärmeerzeugende
Abschnitte sind – eine
Kühllüftung zugeführt, um
eine kompakte hohe Ausgabeleistung in einer dynamo-elektrischen
Maschine, wie beispielsweise einem Generator und ähnlichem,
zu realisieren. Um die Luftgeräusche
aufgrund der Belüftung
an diesem Ort zu unterdrücken,
ist es notwendig, die Größe der Wicklungsenden
zu reduzieren, die einen Luftwiderstand darstellen. Folglich ist
es notwendig, den Füllfaktor
der elektrischen Leiter, die in dem magnetischen Kreis des Ständers aufgenommen
sind, zu verbessern und die Brückenabschnitte, d.h.
die Wicklungsenden der Ständerwicklung
aufzureihen und ihre Dichte zu erhöhen.
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Konstruktionen,
die auf ein Anheben des Füllfaktors
der elektrischen Leiter unter Verwendung kurzer Leitersegmente als
elektrische Leiter in dem Ständer
und das Aneinanderreihen der Wicklungsenden und Erhöhen ihrer
Dichte abzielen, wurden z.B. in der japanischen Patentveröffentlichungsschrift
Nr. Hei 11-164504
vorgeschlagen.
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21 ist
eine Seitendraufsicht, die einen vergrößerten Abschnitt eines Wicklungsendes
in einer herkömmlichen
dynamo- elektrischen
Maschine, wie beispielsweise der in der obigen Veröffentlichung beschriebenen,
darstellt.
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In 21 sind
erste sich erstreckende Abschnitte 230b, die sich aus den
Schlitzen 15a eines Ständerkerns 15 diagonal
erstrecken, gerade aus den Schlitzen 15a des Ständerkerns 15 herausgeführt. Ferner
sind die Wendeabschnitte 230a, die an entsprechenden Stellen
umgebogen sind, und von den ersten sich erstreckenden Abschnitten 230b kontinuierlich
verlaufen, durch Umbiegen relative zu den ersten sich erstreckenden
Abschnitten 230b ausgebildet. Darüber hinaus sind zweite sich
erstreckende Abschnitte 230b, die von den Wendeabschnitten 230a kontinuierlich
verlaufen und zu anderen Schlitzen führen, durch Umbiegen relative
zu den Wendeabschnitten 230a ausgebildet. Die Wendeabschnitte 230a sind
derart angeordnet, dass sich Flächen
mit seitlichen Flächen
davon vertikal in bezug auf Endflächen des Ständerkerns 15 aneinander
reihen. Der Aufbau von Wicklungsenden auf diese Art und Weise führt zu einer
geringen Geräuschentwicklung
des Leitschaufeltyps an den Wendeabschnitten 230a.
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Bei
einer herkömmlichen
dynamo-elektrischen Maschine, wie der oben beschriebenen, bestehen
die Probleme darin, dass der elektrische Widerstand hoch ist, die
Ausgabeleistung verschlechtert ist und der Kupferverlust erhöht ist und
ferner, dass der Generatorwirkungsgrad und die Temperaturbedingungen
verschlechtert sind, weil die Wicklungsenden eine hohe axiale Höhe aufweisen.
Obwohl erwartet wird, dass eine herkömmliche Wicklungsendenform
eine ähnliche
Funktion wie eine Leitschaufel aufweist, erfährt dieser Ort einen Luftwiderstand,
der Druckverlust steigt an und die Geräuschentwicklung verschlechtert
sich.
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Eine ähnliche
herkömmliche
dynamo-elektrische Maschine ist in der
US-A-5,714,824 offenbart. Bei
diesem Wechselstromgenerator überlappen
erste und zweite sich erstreckende Abschnitte in einer Radialrichtung
benachbarte erste und zweite sich erstreckende Abschnitte. Die ersten
und zweiten sich erstreckenden Abschnitte sind jedoch zueinander versetzt
und nicht derart verdreht, dass sie abwechselnd eine innere und
eine äußere Position
in einer Schlitztiefenrichtung der Schlitze, die im Ständerkern vorgesehen
sind, belegen. Folglich kann die Höhe der Wicklungsenden bei diesem
Wechselstromgenerator nicht ausreichend reduziert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme des Stand
der Technik zu lösen
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dynamo-elektrische
Maschine bereitzustellen, bei der die Höhe der Wicklungsenden in der
Axialrichtung reduziert werden kann, bei der es möglich ist, die
Größe zu reduzieren,
den elektrischen Wicklungswiderstand zu senken und die Ausgabeleistung zu
erhöhen,
den Kupferverlust in der Wicklung abzusenken und bei der die Temperatur
abgesenkt werden kann und der Wirkungsgrad erhöht ist und ferner bei der der
Druckverlust an Wicklungsenden, die in einem Belüftungsdurchgang ausgebildet
sind abgesenkt werden kann und die Geräuschentwicklung unterdrückt werden
kann.
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Um
die obigen Aufgaben zu lösen,
wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung eine dynamo-elektrische Maschine vorgeschlagen,
die umfasst:
einen Läufer
mit klauenförmigen
Magnetpolen, der auf einer Welle sitzt;
einen Ständer umfassend:
einen Ständerkern,
der dem Läufer
zugewandt angeordnet ist; und eine Ständerwicklung, deren Querschnitt
eine abgeflachte Form aufweist und in dem Ständerkern installiert ist; eine
Halterung, die den Läufer
und den Ständer
haltert;
wobei der Ständerkern
mit einer Anzahl an Schlitzen ausgebildet ist, die sich in einer
vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung axial erstrecken,
wobei
die Ständerwicklung
eine Anzahl von Wicklungsabschnitten umfasst, in denen Drahtlitzen
derart gewickelt sind, dass sie abwechselnd, in einem Intervall
einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen, in einer Schlitztiefenrichtung
eine innere Position und eine äußere Position
in den Schlitzen belegen, wobei die Drahtlitzen außerhalb
der Schlitze an axialen Endflächen
des Ständerkerns
zurückgeführt sind,
um Wendeabschnitte zu bilden, und wobei die Wendeabschnitte in einer
Umfangsrichtung ausgerichtet sind, um Wicklungsendgruppen zu bilden,
wobei die Wicklungsenden umfassen: erste sich erstreckende Abschnitte,
die sich aus den Schlitzen des Ständerkerns diagonal erstrecken,
Endabschnitte, die durch die Wendeabschnitte gebildet sind, die
umgebogen sind und sich von den ersten sich erstreckenden Abschnitten
fortsetzen und zweite sich erstreckende Abschnitte, die sich von
den Wendeabschnitten fortsetzen und zu anderen Schlitzen führen, wobei
die ersten und zweiten sich erstreckenden Abschnitte jeweils um
eine entsprechende Erstreckungsrichtungsachse verdreht sind und
andere erste und zweite sich erstreckende Abschnitte in einer Radialrichtung überlappen.
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Ferner
sind gemäß der vorliegenden
Erfindung die Endabschnitte, die durch die Wendeabschnitte gebildet
sind, relativ zu einem Strahl, der sich von einer Mittelachse des
Ständerkerns
erstreckt, gesehen aus einer Axialrichtung des Ständers, geneigt
sind.
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Gemäß einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die durch die Wendeabschnitte gebildeten
Endabschnitte jeweils relativ zu der Welle gesehen in einer Radialrichtung
geneigt.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die ersten
und zweiten sich erstreckenden Abschnitte verdreht, sobald sie sich aus
dem Ständerkern
heraus erstrecken.
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Gemäß einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kommt wenigstens ein Abschnitt
des ersten und zweiten sich erstreckenden Abschnitts mit anderen
benachbarten ersten und zweiten sich erstreckenden Abschnitten in
Kontakt.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung bildet eine Außendurchmesser-Seitenfläche der
ersten sich erstreckenden Abschnitte der Ständerwicklung als die Wendeabschnitte
eine Endseitenfläche und
ist umgebogen um eine innere Durchmesserseitenfläche der zweiten sich erstreckenden
Abschnitte zu bilden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnitt einer
Wicklung der ersten und zweiten sich erstreckenden Abschnitte der
Ständerwicklung
in einer radialer Richtung dicker als in einer Umfangsrichtung.
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Gemäß noch einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt ein Dickenmaß des Wicklungsendes
in einer Radialrichtung ungefähr
zweimal dem der Drahtlitzen der ersten und zweiten sich erstreckenden
Abschnitte.
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Gemäß noch einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind 2n Litzen der Drahtlitzen
in jedem Schlitz in einer Reihe in der Tiefenrichtung angeordnet;
und
die Wendeabschnitte der Drahtlitzen sind derart angeordnet, dass
sie in n Reihen in einer Umfangsrichtung ausgerichtet sind.
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Gemäß noch einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Kühleinrichtung
zum Zuführen
einer Kühlbelüftung in
die Halterung durch Drehung des Läufers vorgesehen, wobei die
Wicklungsenden durch ein Durchtreten der Kühlbelüftung in die Halterung gekühlt sind.
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Gemäß noch einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird die Kühlbelüftung, die
durch einen Belüftungsdurchgang
strömt,
in einer Radialrichtung der Wicklungsenden ventiliert.
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Gemäß noch einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Kühleinrichtung
ein Lüfter, der
auf dem Läufer
angeordnet ist und die Kühlbelüftung wird
von einer inneren Umfangsseite der Wicklungsenden zu einer äußeren Umfangsseite
davon ventiliert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Querschnitt, der den Aufbau einer Lichtmaschine gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer der Lichtmaschine und
einen vergrößerten Abschnitt
eines Wicklungsendes davon darstellt.
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3 ist
eine Vorderansicht, die einen Ständer
der Lichtmaschine zeigt.
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4 ist
eine Seitenansicht, die einen vergrößerten Abschnitt eines Wicklungsendes
der Lichtmaschine zeigt.
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5 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Winkel der Hypotenuse θ und einem Verdrehungswinkel Ψ und einer
Wicklungsendenhöhe
darstellt.
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6 ist
eine Draufsicht, die Verbindungen einer Phase einer Ständerwicklung
in der Lichtmaschine erläutert.
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7 ist
ein Schaltplan der Lichtmaschine.
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8 ist
eine erläuternde
Darstellung, die den Herstellungsprozess für Wicklungsgruppen, die einen
Teil der Ständerwicklung
bilden, die in der Lichtmaschine verwendet wird, zeigt.
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9 ist
eine erläuternde
Darstellung, die den Herstellungsprozess für Wicklungsgruppen, die einen Teil
der Ständerwicklung,
die in der Lichtmaschine verwendet wird, bilden, zeigt.
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10A und 10B sind
eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht, die eine Drahtlitzengruppe einer
inneren Position, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die bei
der Lichtmaschine verwendet wird, zeigt.
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11A und 11B sind
eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht, die eine Drahtlitzengruppe einer äußeren Position,
die einen Teil der Ständerwicklung
bildet, die in der Lichtmaschine verwendet wird, zeigt.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Abschnitt einer
Drahtlitze zeigt, die einen Abschnitt der Ständerwicklung bildet, die in der
Lichtmaschine verwendet ist.
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13 ist
eine erläuternde
Darstellung, die eine Anordnung der Drahtlitzen zeigt, die einen
Abschnitt der Ständerwicklung
bilden, die in der Lichtmaschine verwendet ist.
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14 ist
eine erläuternde
Darstellung, die einen anderen Herstellungsvorgang für die Wicklungsgruppen
darstellt.
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15A und 15B sind
eine Seitenansicht bzw. eine Unteransicht, die den Aufbau des Ständerkerns
erläutern.
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16A bis 16C sind
Querschnitte, die den Herstellungsvorgang für den in dieser Lichtmaschine
verwendeten Ständer
erläutern.
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17 ist
eine Draufsicht, die eine Drahtlitzengruppe zeigt, die einen Teil
der Ständerwicklung bildet,
die bei der Lichtmaschine auf dem Kern angebracht verwendet ist.
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18 ist
ein Querschnitt, der den Herstellungsvorgang für den Ständer erläutert, der in der Lichtmaschine
verwendet ist.
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19 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer eines anderen Aufbaus
zeigt.
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20 ist
eine Seitenansicht, die einen vergrößerten Abschnitt eines Wicklungsendes
einer Lichtmaschine gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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21 ist
eine Seitenansicht, die einen vergrößerten Abschnitt eines Wicklungsendes
einer herkömmlichen
Lichtmaschine zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
erläutert.
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Ausführungsform 1
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1 ist
ein Querschnitt, der einen Aufbau einer Lichtmaschine gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine perspektivische
Ansicht, die einen Ständer
der Lichtmaschine und einen vergrößerten Abschnitt eines Wicklungsendes
davon zeigt, 3 ist eine Vorderansicht, die
einen Ständer
der Lichtmaschine zeigt, 4 ist eine Seitenansicht, die
einen vergrößerten Abschnitt
eines Wicklungsendes der Lichtmaschine zeigt, 5 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Winkel der Hypotenuse θ, einem
Verdrehungswinkel Ψund
einer Wicklungsendenhöhe darstellt, 6 ist
eine Draufsicht, die die Verbindungen einer Phase einer Ständerwicklung
in der Lichtmaschine erläutert, 7 ist
ein Schaltplan der Lichtmaschine, 8 und 9 sind
erläuternde
Darstellungen, die einen Herstellungsprozess für Wicklungsgruppen darstellen, die
einen Teil der Ständerwicklung,
die in der Lichtmaschine verwendet ist, bilden, 10A und 10B sind
eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht, die eine Drahtlitzengruppe
einer inneren Position zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung,
die in der Lichtmaschine verwendet ist, bilden, 11A und 11B sind
eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht, die eine Drahtlitzengruppe
einer äußeren Position
zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung,
die in der Lichtmaschine verwendet ist, bildet, 12 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt einer Drahtlitze
darstellt, die einen wesentlichen Abschnitt der Ständerwicklung,
die in der Lichtmaschine verwendet ist, bildet, 13 ist
eine erläuternde
Darstellung, die eine Anordnung der Drahtlitzen zeigt, die einen
Abschnitt der Ständerwicklung,
die in der Lichtmaschine verwendet ist, bilden, 14 ist
eine erläuternde
Darstellung, die einen anderen Herstellungsprozess für Wicklungsgruppen
zeigt, 15A und 15B sind
eine Seitenansicht bzw. eine Hinteransicht, die den Aufbau des Ständerkerns
erläutern, 16A bis 16C sind
Querschnitte, die den Herstellungsprozess für den in der Lichtmaschine
verwendeten Ständer
erläutern, 17 ist
eine Draufsicht, die eine Drahtlitzengruppe zeigt, die einen Teil
der Ständerwicklung, die
in der Lichtmaschine auf dem Kern angebracht verwendet ist, bildet, 18 ist
ein Querschnitt, den der Herstellungsprozess des Ständers, der
in der Lichtmaschine verwendet ist, erläutert. Darüber hinaus wurden Leitungsdrähte und Überbrückungsverbindungen
in 2 weggelassen.
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In 1 ist
eine Lichtmaschine durch Montieren eines Lundell-Läufers 7 innerhalb
eines Gehäuses 3,
das aus einer vorderen Aluminiumhälfte 1 und einer hinteren
Aluminiumhälfte 2 aufgebaut
ist, mittels einer Welle 6, so dass er in der Lage ist
sich zu drehen, und Haltern eines Ständers 8 an einer inneren
Wand des Gehäuses 3,
um so eine äußere Umfangsseite
des Läufers 7 abzudecken,
aufgebaut.
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Die
Welle 6 ist in der vorderen Hälfte 1 und der hinteren
Hälfte 2 gehaltert,
um in der Lage zu sein, eine Drehung durchzuführen. Eine Riemenscheibe 4 ist
an einem ersten Ende der Welle 6 befestigt, so dass mittels
eines Riemens (nicht dargestellt) ein Drehmoment von einem Motor
auf die Welle 6 übertragen
werden kann. Bürstenringe 9 zum
Zuführen
von elektrischem Strom zu dem Läufer 7 sind an
einem zweiten Ende der Welle 6 befestigt und ein Bürstenpaar 10 ist
in einem Bürstenhalter 11 aufgenommen,
der innerhalb des Gehäuses
angeordnet ist, so dass das Bürstenpaar 10 in
einem Schleifkontakt mit den Bürstenringen 9 steht.
Ein Regler 18 zum Einstellen der Größenordnung der Wechselspannung,
die in dem Ständer 8 erzeugt
wird, ist an einer Wärmesenke 17 auf
den Bürstenhalter 11 gepasst befestigt.
Gleichrichter 12, die mit dem Ständer 8 elektrisch
verbunden sind und die Wechselspannung, die in dem Ständer 8 erzeugt
wird, in Gleichspannung umwandeln sind innerhalb des Gehäuses 3 angebracht.
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Der
Läufer 7 ist
aus einer Wicklung 13 zum Erzeugen eines magnetischen Flusses
auf die Strömung
eines elektrischen Stroms und einem Paar Polkernen 20 und 21,
die derart angeordnet sind, dass sie die Läuferwicklung 13 bedecken,
zusammengesetzt, wobei magnetische Pole in den Polkernen 20 und 21 durch
den in der Läuferwicklung 13 erzeugten magnetischen
Fluss gebildet sind. Das Paar an Polkernen 20 und 21 ist
aus Metall gebildet und sie weisen jeweils acht klauenförmige magnetische
Pole 22 und 23 auf, die in einer gleichmäßigen Teilung
in einer Umfangsrichtung auf einem Außenumfang angeordnet sind,
so dass sie axial vorragen und wobei die Polkerne 20 und 21 einander
zugewandt an der Welle 6 befestigt sind, so dass die klauenförmigen Magnetpole 22 und 23 ineinander
greifen. Zusätzlich
sind Lüfter 5 an
einem ersten und zweiten axialen Ende des Läufers 7 befestigt.
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Lufteinlasslöcher 1a und 2a sind
in axialen Endflächen
der vorderen Hälfte
und der hinteren Hälfte 2 angeordnet
und Luftausgabelöcher 1b und 2b sind
in zwei Schulterabschnitten am äußeren Umfang
der vorderen Hälfte 1 und
der hinteren Hälfte 2 entgegengesetzt
der radialen Außenseite
der Vorderen und Hinteren Wicklungsenden 16a und 16b der Ständerwicklung 16 angeordnet.
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Wie
es in den 2 bis 4 dargestellt
ist, umfasst der Ständer 8:
einen zylindrischen Ständerkern 16,
der aus einem laminierten Kern, der mit einer Anzahl an Schlitzen 15a,
die sich in einer vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung
längs erstrecken,
ausgebildet ist zusammengesetzt ist; eine mehrphasige Ständerwicklung 16,
die auf den Ständerkern 15 gewickelt
ist; und Isolatoren 19, die in jedem der Schlitze 15a angebracht
sind, um die mehrphasige Ständerwicklung 16 gegenüber dem
Ständerkern 15 elektrisch
zu isolieren. Die mehrphasige Ständerwicklung 16 umfasst
eine Anzahl von Wicklungen, in denen jeweils eine Drahtlitze 30 außerhalb der
Schlitze 15a an Endflächen
des Ständerkerns 15 umgebogen
wird und in einer Wellenwicklung gewickelt wird, um so in Schlitzen 15a,
die um eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen voneinander beabstandet
sind, abwechselnd eine innere Position und eine äußere Position in einer Schlitztiefenrichtung
zu belegen. In dem vorliegenden Fall ist der Ständerkern 15 mit sechsundneunzig
(96) Schlitzen 15a mit einer gleichmäßigen Teilung ausgebildet,
um so zwei Gruppen aus dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitten 160 aufzunehmen,
so dass die Anzahl an Schlitzen, die jeweils eine Phase der Wicklungsabschnitte
aufnehmen, der Anzahl der magnetischen Pole (16) in dem
Läufer 7 entspricht.
Für die
Drahtlitzen 30 wird z.B. ein langes isoliertes Kupferdrahtmaterial
mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet.
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Wird
ein Wicklungsende, das Wicklungsendgruppen 16a, 16b bildet,
betrachtet, umfasst das Wicklungsende einen ersten sich erstreckenden
Abschnitt 30b, der sich diagonal von einem Schlitz 15a des
Ständerkerns 15 erstreckt,
einen Endabschnitt 30a – der dem oben erwähnten Wendeabschnitt 30a entspricht – der in
einem Abschnitt der sich von dem ersten sich erstreckenden Abschnitt 30b fortsetzt, gekrümmt ist
und einen zweiten sich erstreckenden Abschnitt 30c, der
sich von dem Endabschnitt 30a fortsetzt und in einen anderen
Schlitz 15a führt.
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Um
die Höhe
der Wicklungsendgruppen 16a, 16b in einer Axialrichtung
zu reduzieren, ist es bevorzugt, dass zwischen den ersten sich erstreckenden Abschnitten 30b,
die sich diagonal von der axialen Endfläche des Ständerkerns 15 erstrecken
und der axialen Endfläche
des Ständerkerns
ein kleiner Winkel θ existiert.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Endabschnitte in bezug auf die
axiale Richtung des Ständers
geneigt sind. Folglich werden bei der vorliegenden Ausführungsform
die sich erstreckenden Abschnitte 30b nur um einen Winkel Ψ um eine
Achse in der Erstreckungsrichtung verdreht, um dadurch diesen Winkel θ kleiner
als in einem herkömmlichen Beispiel
zu gestalten. Ferner sind die Endabschnitte 30a, die umgebogen
sind und sich von den ersten sich erstreckenden Abschnitten 30b fortsetzen,
in bezug auf die Axialrichtung des Ständers geneigt, weil sie, wie
oben erwähnt,
nur in dem Winkel Ψ um
die Achse der Erstreckungsrichtung verdreht sind und nur um einen
Winkel ϕ relativ zu einem Strahl C, der sich von einer
Mitte des Ständerkerns 15 erstreckt, geneigt
sind. Darüber
hinaus sind die zweiten sich erstreckenden Abschnitte 30c die
sich von den Endabschnitten 30a fortsetzen, nur um den
Winkel Ψ um
eine Achse einer Erstreckungsrichtung entgegengesetzt zu den ersten
sich erstreckenden Abschnitten 30b verdreht und führen in
andere Schlitze 15a.
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Sind
die Endabschnitte ferner in einem großen Winkel in bezug auf die
axialer Richtung des Ständers
geneigt, um ihre Höhe
zu reduzieren, entsteht ein übermäßiger Flächenversatz
an inneren Seiten der Wendeabschnitte davon, wodurch eine Beschädigung der
Isolationsbeschichtung verursacht wird. Folglich ist es notwendig,
dass die Endabschnitte, wie es oben erwähnt ist, nur um den Winkel ϕ geneigt
sind, um dies ebenfalls zu verhindern. Ferner müssen die sich erstreckenden
Abschnitte um den Winkel Ψ um
die Achse der Erstreckungsrichtung verdreht sein, wie es oben erwähnt wurde,
um die derart geneigten Endabschnitte und die sich erstreckenden
Abschnitte problemlos zu biegen.
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Wird
der Winkel ϕ ferner erhöht,
ist es auch notwendig, den Winkel Ψ zu erhöhen, um einen vorbestimmten
Zwischenraum zwischen benachbarten Endabschnitten in der Umfangsrichtung
aufrecht zu erhalten. Wie es in 5 dargestellt
ist, ist es trotzdem notwendig, entsprechende Werte festzulegen, um
einen vorbestimmten Zwischenraum zwischen sich erstreckenden Abschnitten
benachbarter Wicklungen aufrecht zu erhalten, weil sich die Wicklungsendenhöhe der sich
erstreckenden Abschnitte als Folge einer Erhöhung des Winkels ϕ erhöht.
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Bei
der Ausführung
der vorliegenden Ausführungsform
wurde das Folgende festgelegt: θ = 32°, ϕ =
60°, Ψ = 35°. Ferner
ist jedes Wicklungsende in exakt der gleichen Form ausgebildet und
es besteht ein Zwischenraum von ungefähr 1 mm zwischen sich erstreckenden
Abschnitten von in Umfangsrichtung benachbarten Wicklungen.
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Darüber hinaus
sind die ersten und zweiten sich erstreckenden Abschnitte 30b, 30c graduell
verdreht, sobald sie sich aus den Schlitzen 15a des Ständerkerns
erstrecken. Ferner bilden Außendurchmesser-Seitenflächen der
ersten sich erstreckenden Abschnitte 30b Endseitenflächen (Endflächen in
der Axialrichtung) als die Wendeabschnitte 30a und sind zurückgebogen,
um eine Innendurchmesser-Seitenfläche der zweiten sich erstreckenden
Abschnitte 30c zu bilden.
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Ferner
ist eine Wicklungsquerschnitt der ersten und zweiten sich erstreckenden
Abschnitte 30b, 30c der Ständerwicklung 16 in
der Radialrichtung dicker als in der Umfangsrichtung. Ferner ist
eine Radialstärke
T des Wicklungsendes ungefähr
zweimal so groß wie
eine Radialstärke
der Drahtlitze 30 der ersten und zweiten sich erstreckenden
Abschnitte 30b, 30c.
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Weil
die Wicklungsendengruppen in der oben erwähnten Form ausgebildet sind,
kann bei der vorliegenden Ausführungsform
die Höhe
(davon) in der Axialrichtung reduziert werden, eine Beschädigung der
Isolationsbeschichtung der Wicklung verhindert werden, ein vorbestimmtes
Intervall zwischen jeder Wicklung vorgesehen werden, ein Kurzschluss und
eine Behinderung zwischen Wicklungen verhindert werden und Kühlluft wird
zwischen den Wicklungen ventiliert, um die Kühlleistung zu verbessern.
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Als
nächstes
wird der Wicklungsaufbau einer Phase einer Ständerwicklungsgruppe 161 unter
Bezugnahme auf die 6 und 7 genau
erläutert.
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Eine
Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 ist
zusammengesetzt aus ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31 bis 34,
die jeweils aus einer Drahtlitze gebildet sind. Der erste Wicklungsunterabschnitt 31 ist
durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten
Schlitz einer Schlitzanzahl von 1 bis 91 ausgebildet, so dass sie
abwechselnd eine erste Position von einer äußeren Umfangsseite und eine
zweite Position von der äußeren Umfangsseite
innerhalb der Schlitze 15a belegt. Der zweite Wicklungsunterabschnitt 32 ist
durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten
Schlitz der Schlitzanzahl 1 bis 91 ausgebildet, so dass sie abwechselnd
die zweite Position von der äußeren Umfangsseite
und die erste Position von der äußeren Umfangsseite
innerhalb der Schlitze 15a belegt. Der dritte Wicklungsunterabschnitt 33 ist
durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten
Schlitz einer Schlitzanzahl 1 bis 91 ausgebildet, so dass sie eine
dritte Position von der äußeren Umfangsseite und
eine vierte Position von der äußeren Umfangsseite
innerhalb der Schlitze 15a belegt. Der vierte Wicklungsunterabschnitt 32 ist
durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten
Schlitz der Schlitzanzahl 1 bis 91 gebildet, so dass sie abwechselnd
die vierte Position von der äußeren Umfangsseite
und die dritte Position von der äußeren Umfangsseite
innerhalb der Schlitze 15a belegt. Die Drahtlitzen 30 sind
derart angeordnet, dass sie sich innerhalb jedes Schlitzes 15a in
einer Reihe von vier Litzen aufreihen, wobei die Längsrichtung
ihrer rechteckigen Querschnitte in einer Radialrichtung ausgerichtet
ist.
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An
einem ersten Ende des Ständerkerns 15 sind
ein erster Endabschnitt 31a des ersten Wicklungsunterabschnitts 31,
der sich von der Schlitznummer 1 nach außen erstreckt und ein zweiter
Endabschnitt 33b des dritten Wicklungsunterabschnitts 33,
der sich von der Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, miteinander
verbunden und zusätzlich
ist ein erster Endabschnitt 33a des dritten Wicklungsunterabschnitts 33,
der sich von Schlitznummer 1 nach außer erstreckt und ein zweiter
Endabschnitt 31b des ersten Wicklungsunterabschnitts 31,
der sich von der Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, miteinander verbunden,
um zwei Windungen einer Wicklung zu bilden.
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An
einem zweiten Ende des Ständerkerns 15 sind
ein erster Endabschnitt 32a des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32,
der sich von Schlitznummer 1 nach außen erstreckt und ein zweiter
Endabschnitt 34b des vierten Wicklungsunterabschnitts 34,
der sich von Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, miteinander
verbunden und zusätzlich
sind ein erster Abschnitt 34a des vierten Wicklungsunterabschnitts 34,
der sich von Schlitznummer 1 nach außen erstreckt und ein zweiter
Endabschnitt 32b des zweiten Wicklungsendabschnitts 32,
der sich von Schlitznummer 91 nach außen erstreckt, miteinander
verbunden, um zwei Windungen der Wicklung zu bilden.
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Ferner
ist ein Abschnitt der Drahtlitze 30 des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32,
der sich an dem ersten Ende des Ständerkerns 15 aus den Schlitznummern 61 und 67 erstreckt,
beschnitten und ein Abschnitt der Drahtlitze 30 des ersten
Wicklungsunterabschnitts 31, der sich an dem ersten Ende
des Ständerkerns 15 aus
den Schlitznummern 67 und 73 nach außen erstreckt,
ist ebenfalls beschnitten. Ein erstes beschnittenes Ende 31c des
ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und ein erstes beschnittenes Ende 32c des
zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 sind miteinander verbunden,
um eine Phase der Ständerwicklungsgruppe 61 zu
bilden, die vier Windungen aufweist, die die ersten bis vierten
Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 in Serie verbindet.
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Darüber hinaus
wird der Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten beschnittenen
Ende 31c des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und
dem ersten beschnittenen Ende 32c des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 ein
Brückenverbindungsabschnitt
und ein zweites beschnittenes Ende 31d des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und
ein zweites beschnittenes Ende 32d des zweiten Wicklungsunterabschnittes 32 werden
ein Zuleitungsdraht (O) bzw. ein Sternpunkt-Zuführungsdraht
(N).
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Sechs
Phasen aus Ständerwicklungsgruppen 161 werden
gleichermaßen
durch Versetzen der Schlitze 15a in die Drahtlitzen 30 gewickelt
werden, um jeweils einen Schlitz ausgebildet. Dann werden, wie es
in 7 dargestellt ist, drei Phasen jeder der Ständerwicklungsgruppen 161 in
Sternsschaltung verbunden, um zwei Gruppen aus dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitten 160 zu
bilden und wobei jede der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 mit
einem entsprechenden Gleichrichter 12 verbunden ist. Die
Gleichrichter 12 sind parallel geschaltet, so dass die
ausgegebene Gleichspannung von jedem Gleichrichter kombiniert wird.
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Hier
sind die Drahtlitzen 30, die die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 bilden,
jeweils in einer Wellenwicklung gewickelt, so dass sie sich aus
ersten Schlitzen 15a an einer Endfläche des Ständerkerns 15 erstrecken,
zurückbiegen
und in zweite Schlitze 15a, die um sechs Schlitze entfernt sind,
eintreten. Jede der Drahtlitzen 30 ist ferner derart gewickelt,
dass sie abwechselnd die innere Position und die äußere Position
relativ zu der Schlitztiefenrichtung (der Radialrichtung) in jedem
sechsten Schlitz belegen.
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Wendeabschnitte 30a der
Drahtlitzen 30 erstrecken sich von dem Ständerkern 15 nach
außen und
sind umgebogen, um Wicklungsenden zu bilden. Die Wendeabschnitte 30a,
die an beiden axialen Enden des Ständerkerns 15 in im
wesentlichen der gleichen Form ausgebildet sind, sind zueinander
in Umfangsrichtung und Radialrichtung beabstandet und sauber in zwei
Umfangsreihen angeordnet, um Wicklungsendabschnitte 16a und 16b zu
bilden.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 20 die
Montage des Ständers 8 erläutert.
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Zunächst werden,
wie es in 8 dargestellt ist, zwölf lange
Drahtlitzen 30 gleichzeitig in der gleichen Ebene gebogen,
um eine Litzform zu bilden. Dann wird eine Drahtlitzengruppe 35A,
die in 10 dargestellt ist, durch progressives
Falten der Litze in rechten Winkeln vorbereitet, wie es durch den
Pfeil in 9 angedeutet ist, und zwar unter
Verwendung einer Vorrichtung. Zusätzlich wird eine Drahtlitzengruppe 35B,
umfassend Brückenverbindungen
und Zuführungsdrähte, wie
es in 11 dargestellt ist, in einer ähnlichen
Art und Weise vorbereitet. Die Drahtlitzengruppen 35A und 35B werden
dann für
zehn Minuten bei 300°C
geglüht,
so dass ein parallel flacher Kern 36, auf dem die Drahtlitzengruppen 35A und 35B angebracht
sind, leicht in eine Ringform gebracht werden kann.
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Wie
es in 12 dargestellt ist, ist darüber hinaus
jede Drahtlitze 30 durch Biegen in ein ebenes Muster ausgebildet,
in dem gerade Abschnitte 30b, die durch Wendeabschnitte 30a verbunden
sind, in einer Teilung von sechs Schlitzen (6P) aneinandergereiht
sind. Benachbarte gerade Abschnitte 30b sind um einen Abstand
gleich einer Breite (W) der Drahtlitzen 30 mittels der
Wendeabschnitte 30a versetzt. Die Drahtlitzengruppen 35A und 35B sind durch
Anordnen von sechst Drahtlitzenpaaren aufgebaut, so dass sie um
eine Teilung von einem Schlitz zueinander versetzt sind, wobei jedes
Drahtlitzenpaar aus zwei Drahtlitzen 30 besteht, die in
dem obigen Muster ausgebildet sind und das um eine Teilung von sechs
Schlitzen versetzt ist und derart angeordnet ist, dass gerade Abschnitte 30b einander,
wie es in 13 dargestellt ist, überlappen.
Sechs Endabschnitte der Drahtlitzen 30 erstrecken sich
jeweils von ersten und zweiten Seiten an den ersten und zweiten
Ende der Drahtlitzengruppen 35A und 35B nach außen. Ferner
sind die Wendeabschnitte 30a derart angeordnet, dass sie
sich auf einen ersten und zweiten Seitenabschnitt der Drahtlitzengruppen 35A und 35B in
einer Reihe aneinander reihen.
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Als
nächstes
wird ein anderes Herstellungsverfahren der Drahtlitzengruppen 35A, 35B erläutert.
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Wie
es in 14A dargestellt ist, werden
zunächst
mehrere gürtelförmige Elemente 26 sukzessive
um den Umfang eines plattenförmigen
Kerns (nicht dargestellt) an Orten, die durch zwei Punkt-Strich-Linien
in der Zeichnung dargestellt sind, gebogen und spiralförmige Formen
werden durch Wickeln einer vorbestimmten Anzahl von Windungen gebildet.
Nach dem Entfernen des Kerns werden dann Bereiche 26a,
die auf einer Seite der spiralförmigen,
gürtelförmigen Elemente 26 angeordnet
sind, von der Außenseite
verpresst, so dass innere Flächen
dieser Bereiche 26a und innere Oberflächen der Bereiche 26b,
die auf der anderen Seite der spiralförmigen Form angeordnet sind,
die gleiche Oberfläche
erhalten.
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Wie
es in 14B dargestellt ist, sind Stifte 27 von
der Seite des Bereichs 26a bzw. der Seite des Bereichs 26b an
Positionen entsprechend eines vorbestimmten Vertikalintervalls L
zwischen entsprechende Bereiche 26a und entsprechende Bereiche 26b der
spiralförmigen
gürtelförmigen Elemente 26 eingeführt. Durch
Bewegen der Stiftgruppe 27, die von der Seite des Bereichs 26a eingeführt wurden,
zu einer reziproken Seite einer Erstreckungsrichtung jeder spiralförmigen Form,
wie es durch die durchgezogenen Pfeile in der Zeichnung dargestellt
ist und durch Bewegen der Stiftgruppe 27, die von der Seite des
Bereichs 26b eingeführt
wurden, zu einer reziproken Seite einer Erstreckungsrichtung jeder
spiralförmigen
Form, wie es durch die gestrichelten Pfeile in der Zeichnung dargestellt
ist, werden die gürtelförmigen Elemente 26 in
den entsprechenden Bewegungsrichtungen an Positionen, an denen sie
die entsprechenden Stifte 27 der Bereiche 26a und 26b kontaktieren,
deformiert, so dass die geraden Abschnitte und Wendeabschnitte,
die die geraden Abschnitte verbinden, ausgebildet werden, um eine
Schildkrötenpanzer-förmige Wicklungsgruppe
zu bilden. Darüber hinaus
sind, wenn jede Stiftgruppe 27 bewegt wird, Positionierstifte 28,
die zwischen Endabschnitten der gürtelförmigen Elemente 26 eingeführt sind, angeordnet,
um so zu verhindern, dass sich die gürtelförmigen Elemente 26 auflösen.
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Gemäß dieser
Ausführung
der obigen Ausführungsform:
werden mehrere gürtelförmige Elemente 26 gleichzeitig
in spiralförmigen
Formen ausgebildet, die Bereiche 26a, die auf einer Seite
der spiralförmigen,
gürtelförmigen Elemente 26 angeordnet sind,
von der Außenseite
verpresst, so dass die inneren Flächen dieser Bereiche 26a und
die inneren Flächen
der Bereiche 26b, die auf der anderen Seite der spiralförmigen Formen
angeordnet sind, zur gleichen Fläche
werden, die Stifte 27 von der Seite des Bereichs 26a bzw.
der Seite des Bereichs 26b an Positionen entsprechend dem
vorbestimmten Vertikalintervall L zwischen entsprechenden Bereichen 26a und
entsprechenden Bereichen 26b der spiralförmigen,
gürtelförmigen Elementen 26 eingeführt; und
da durch Bewegen der Stiftgruppe 26 in den Richtungen,
die durch die Pfeile in 14B dargestellt
sind, werden die gürtelförmigen Elemente 26 in
entsprechenden Bewegungsrichtungen an Positionen, in denen sie mit
entsprechenden Stiften 27 in Kontakt stehen, deformiert,
so dass gerade Abschnitte und Wendeabschnitte, die die geraden Abschnitte
verbinden, ausgebildet werden, um eine Schildkrötenpanzer-förmige Wicklungsgruppe zu bilden,
wobei wie in der oben erwähnten
Ausführung
der Ausführungsform
1 die herkömmlich
notwendigen Schritte des Einführens
und Verbindens einer großen
Anzahl von Leitersegmenten weggelassen werden können, wodurch die Funktionsfähigkeit
verbessert wird und es möglich
wird, eine Fähigkeit
zur Massenherstellung zu verbessern. Ferner können die Wendeabschnitte in ihrer
Höhe reduziert
werden, weil es nicht notwendig ist, eine Klemme als Vorrichtung
zum Verbinden zu verwenden, wodurch es möglich wird, die Größe der Ständerwicklung
zu reduzieren.
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Bei
der ersten Ausführung
der obigen Ausführungsform
ist es schwierig, die entsprechenden Winkel an den Endabschnitten festzulegen,
weil umgebogene Drahtlitzengruppen als Endabschnitte gebildet sind.
Bei dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung besteht ein Vorteil darin, dass die Form
der Endabschnitte und der sich erstreckenden Abschnitte leicht durch
Festlegen des Winkels, der Breite und ähnlichem der Positionierstifte 28 leicht
optional festgelegt werden kann.
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Der
parallel flache Kern 36 wird durch Laminieren einer vorbestimmten
Sheetzahl aus SPCC Material, die mit trapezförmigen Schlitzen 36a mit
einer vorbestimmten Teilung (einem elektrischen Winkel von 30°) ausgebildet
sind und Laserschweißen
eines äußeren Abschnitts
davon vorbereitet.
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Wie
es in 16A dargestellt ist, werden
die Isolatoren 19 in den Schlitzen 36a des parallel
flachen Kerns 36 angebracht und die geraden Abschnitte
der zwei Drahtlitzengruppen 35A und 35B werden eingeführt, um
innerhalb jedes der Schlitze übereinander
zu liegen. Auf diese Art und Weise sind die zwei Drahtlitzengruppen 35A und 35B in
dem parallel flachen Kern 36 angebracht, wie es in 16B dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind
die geraden Abschnitte 30b der Drahtlitzen 30 in
einer Reihe von vier in einer Radialrichtung innerhalb der Schlitze 36a aufgenommen
und elektrisch gegenüber
dem parallel flachen Kern 36 durch die Isolatoren 19 isoliert. Die
zwei Drahtlitzengruppen 35A und 35B sind übereinander
geschichtet, wenn sie in dem parallel flachen Kern 36 angebracht
sind, wie es in 17 dargestellt ist.
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Als
nächstes
wird der parallel flache Kern 36 zusammengerollt und seine
Enden auf Stoß miteinander
verschweißt,
um einen zylindrischen Kern 37 zu erhalten, wie es in 16C dargestellt ist. Durch Zusammenrollen des
parallel flachen Kerns 36 nehmen die Schlitze 36a (entsprechend
den Schlitzen 15a in dem Ständerkern) eine im allgemeinen
rechteckige Querschnittsform an und Öffnungsabschnitte 36b der
Schlitze 36a (entsprechend der Öffnungsabschnitte 15b der
Schlitze 15a) werden kleiner als die Schlitzbreitendimension
der geraden Abschnitte 30b. Dann werden die Endabschnitte
jedes der Drahtlitzen 30 auf Grundlage der in 6 dargestellten
Verbindungen miteinander verbunden, um eine Ständerwicklungsgruppe 161 zu
bilden. Danach wird der zylindrische Kern 37 in einen zylindrischen äußeren Kern 36 bestehend
aus laminiertem SPCC Material eingeführt und durch eine Schrumpfpassung
integriert, um den Ständer 8,
der in 18 dargestellt ist, zu erreichen.
Der integrierte Körper,
bestehend aus dem zylindrischen Kern 37 und dem äußeren Kern 38,
entspricht dem Ständerkern 15.
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Bei
der auf diese Art und Weise konstruierten Lichtmaschine wird elektrischer
Strom von einer Batterie (nicht dargestellt) über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 der
Läuferwicklung 13 zugeführt, wodurch
ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Die klauenförmigen Magnetpole 22 des
ersten Polkerns 32 werden durch diesen magnetischen Fluss
zu Nordpolen magnetisiert und die klauenförmigen magnetischen Pole 23 des
ersten Polkerns 21 werden dadurch als Südpole magnetisiert. Zur gleichen
Zeit wird ein Drehmoment von dem Motor über den Riemen und die Riemenscheibe 4 auf
die Welle 6 übertragen,
wodurch der Läufer 7 gedreht
wird. Somit wird ein rotierendes Magnetfeld auf die mehrphasige Ständerwicklung 16 aufgebracht,
wodurch eine elektromotorische Kraft in der mehrphasigen Ständerwicklung 16 erzeugt
wird. Diese alternierende elektromotorische Kraft strömt durch
den Gleichrichter 12 und wird in Gleichspannung umgewandelt,
wobei die Größenordnung
der Spannung durch den Regler 18 eingestellt wird und die
Batterie wird wieder aufgeladen.
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An
dem Hinterende wird externe Luft durch die Lufteinsaugöffnungen 2a,
die gegenüber
der Wärmesenken
des Gleichrichters 12 bzw. der Wärmesenke 17 des Reglers 18 angeordnet
sind, durch Drehung der Lüfter 5 eingesaugt
und strömt
entlang der Achse der Welle 6, wodurch die Gleichrichter
und der Regler 18 gekühlt
werden und wird dann zentrifugal durch die Lüfter 5 abgelenkt,
wodurch die hintere Wicklungsendgruppe 16b der mehrphasigen
Ständerwicklung 16 gekühlt wird,
bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 2b nach
außen
ausgegeben wird. Zur gleichen Zeit wird an dem Vorderende externe Luft
axial durch die Lufteinsaugöffnungen 1a aufgrund
der Drehung der Lüfter 5 eingesaugt
und dann zentrifugal durch die Lüfter 5 abgelenkt,
wodurch die vordere Wicklungsendgruppe 16a der mehrphasigen Ständerwicklung 16 gekühlt wird,
bevor sie über
die Luftausgabeöffnungen 1b nach
außen
abgegeben wird.
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Gemäß der Ausführungsform
1 umfasst ein Läufer 7 klauenförmige Magnetpole 22, 23 und
sitzt auf einer Welle 6;
ein Ständer 8 umfasst:
einen
Ständerkern 15,
der dem Läufer
zugewandt angeordnet ist; und
eine Ständerwicklung, deren Querschnitt
eine abgeflachte Form aufweist, und die in den Ständerkern 15 installiert
ist;
eine Halterung 1, 2 bzw. Hälfte haltert
den Läufer 7 und
den Ständer 8;
der
Ständerkern 15 ist
mit einer Anzahl an Schlitzen ausgebildet, die sich in einer vorbestimmten
Teilung in einer Umfangsrichtung axial erstrecken;
die Ständerwicklung 16 umfasst
eine Anzahl von Wicklungsabschnitten, in denen Drahtlitzen 30 derart gewickelt
sind, dass sie abwechselnd, in einem Intervall einer vorbestimmten
Anzahl an Schlitzen, in einer Schlitztiefenrichtung eine innere
Position und eine äußere Position
in den Schlitzen 15a belegen, wobei die Drahtlitzen 30 außerhalb
der Schlitze 15a an axialen Endflächen des Ständerkerns 15 zurückgeführt sind,
um Wendeabschnitte 30a zu bilden, und
wobei die Wendeabschnitte 30a in
einer Umfangsrichtung ausgerichtet sind, um Wicklungsendgruppen 16a, 16b zu
bilden;
wobei die Wicklungsenden umfassen: erste sich erstreckende
Abschnitte 30b, die sich aus den Schlitzen 15a des
Ständerkerns 15 erstrecken,
Endabschnitte 30b, die durch die Wendeabschnitte 30a gebildet
sind, die umgebogen sind und sich von den ersten sich erstreckenden
Abschnitten 30b fortsetzen und zweite sich erstreckende
Abschnitte 30c, die sich von den Wendeabschnitten 30a fortsetzen
und zu anderen Schlitzen 15a führen, wobei die ersten und
zweiten sich erstreckenden Abschnitte 30b, 30c jeweils
um eine entsprechende Erstreckungsrichtungsachse verdreht sind und
andere erste und zweite sich erstreckende Abschnitte in einer Radialrichtung überlappen.
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Selbst
wenn die Höhe
der Wicklungsenden der axialen Richtung, die durch die Teilung der
Schlitze 15a begrenzt ist, reduziert wird, bis sich die
sich erstreckenden Abschnitte der benachbarten Wicklungsenden kontaktieren,
wird normalerweise die Höhe
der sich erstreckenden Abschnitte zu den Scheiteln der Wendeabschnitte
nahezu überhaupt nicht
reduziert. Da die sich erstreckenden Abschnitte 30b, 30c um
Achsen entsprechend der Erstreckungsrichtungen verdreht sind, um
derart benachbarte andere sich erstreckende Abschnitte 30b, 30c radial
zu überlappen,
kann bei der dynamo-elektrischen Maschine gemäß der Ausführung bzw. den Ausführungen
der vorliegenden Ausführungsform
die Höhe
in der Axialrichtung und die Größe reduziert werden.
Der Kupferverlust in der Wicklung wird reduziert, während die
Temperatur abgesenkt werden kann und der Wirkungsgrad verbessert
wird. Ferner kann ein Druckverlust an den Wicklungsenden, der in Lüftungsdurchgängen entsteht,
reduziert werden, so dass die Geräuschentwicklung ferner unterdrückt werden
kann.
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Darüber hinaus
sind Endabschnitte 30a, die durch die Wendeabschnitte 30a gebildet
sind, relativ zu dem Strahl C, der sich von der Mitte des Ständerkerns
erstreckt, gesehen aus der Axialrichtung des Ständers 8 geneigt. Somit
können
die sich erstreckenden Abschnitte 30b, 30c ferner
gut benachbarte andere sich erstreckende Abschnitte 30b, 30c überlappen
und die Höhe
der Wicklungsenden in der Axialrichtung kann weiter reduziert werden.
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Darüber hinaus
sind die Endabschnitte 30a, die durch Wendeabschnitte 30a gebildet
sind, jeweils relativ zu der Welle, gesehen aus der Radialrichtung, geneigt.
Somit kann die Höhe
der Wicklungsenden in der Axialrichtung weiter reduziert werden.
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Auch
sind die sich erstreckenden Abschnitte 30b, 30c verdreht,
sobald sie sich aus den Schlitzen 15a des Ständerkerns 15 erstrecken.
Folglich können
benachbarte sich erstreckende Abschnitte 30b, 30c einander
besser überlappen
und die Höhe
der Wicklungsenden in der Axialrichtung kann weiter reduziert werden.
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Ferner
bilden die Außendurchmesser-Seitenflächen der
ersten sich erstreckenden Abschnitte 30b Endseitenflächen als
die Wendeabschnitte 30a und sind zurückgebogen, um Innendurchmesser-Seitenflächen der
zweiten sich erstreckenden Abschnitte 30c zu bilden. Weil
die Außen-
und Innendurchmesser-Seitenflächen
der Wicklung 16 verdreht sind, um Endseitenflächen als
die Wendeabschnitte 30a zu bilden, kann folglich die Höhe der Wicklungsenden in
der Axialrichtung weiter reduziert werden.
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Darüber hinaus
ist der Wicklungsquerschnitt der ersten und zweiten sich erstreckenden
Abschnitte 30b, 30c der Ständerwicklung 16 in
der Radialrichtung dicker als in der Umfangsrichtung. Somit ist
die Wicklung in der Umfangsrichtung dünn, d.h. der Wicklungsrichtung
und das Bilden der Form der Wicklungsenden bei der vorliegenden
Erfindung wird vereinfacht.
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Ferner
ist die Stärke
der Wicklungsenden in der Radialrichtung ungefähr zweimal so groß wie die der
Drahtlitze 30 der ersten und zweiten sich erstreckenden
Abschnitte 30b, 30c in der Radialrichtung. Folglich
kann eine Ständerwicklung 16 mit
kleinstmöglichem
Durchmesser realisiert werden.
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Auch
sind 2n Litzen der Drahtlitzen 30 in einer Reihe in der
Tiefenrichtung jedes der Schlitze 15a angeordnet und die
Wendeabschnitte 30a der Drahtlitzen sind derart angeordnet,
dass sie sich in n Reihen in der Umfangsrichtung aufreihen. Somit
kann die Dicke der Wicklungsenden in der Radialrichtung reduziert
werden und die Wicklungsenden sind nicht größer als der Ständer in
der Radialrichtung und die Größe kann
reduziert werden, selbst wenn die Wicklungsenden in mehreren Umfangsrichtungen
aneinandergereiht sind.
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Darüber hinaus
ist ferner eine Kühleinrichtung
(Lüfter 5)
zum Zuführen
einer Kühlbelüftung in die
Halterung 1, 2 bzw. die Hälften durch Drehung des Läufers 7 vorgesehen
und die Wicklungsenden werden durch den Durchgang der Kühlbelüftung in die
Halterung 1, 2 gekühlt. Da die Größe der Wicklungsenden
reduziert ist und ein geringer Kupferverlust besteht, wird somit
ausreichend Belüftungsluft
zu den Wicklungsenden ventiliert, so dass eine geringe Wärme erzeugt
wird und die Zuverlässigkeit
der dynamo-elektrischen Maschine verbessert werden kann.
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Ferner
strömt
die Kühlluft,
die in die Kühldurchgänge ventiliert,
in der Radialrichtung der Wicklungsenden. Somit wird ausreichend
Kühlluft
zu den Wicklungsenden ventiliert.
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Ferner
stellt der Zentrifugallüfter 5,
der auf dem Läufer 7 angeordnet
ist, die Kühleinrichtung
dar und die Kühlbelüftung wird
von der inneren Durchmesserseite der Wicklungsenden zu einer äußeren Durchmesserseite
davon zugeführt.
Somit können die
Wicklungsenden durch den Zentrifugallüfter 5 mit einem hohen
Kühlwirkungsgrad
von der inneren Durchmesserseite her gekühlt werden.
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Obwohl
die sich erstreckenden Abschnitte einer Ausführung der vorliegenden Ausführungsform verdreht
sind, sobald sie sich aus dem Ständerkern erstrecken,
müssen
sie nicht notwendiger Weise auf diese Art und Weise ausgebildet
sein. Die sich erstreckenden Abschnitte können sich ferner einfach heraus erstrecken,
ohne verdreht zu sein, sobald sie sich aus dem Ständerkern
erstrecken und sie können in
entsprechenden Positionen in der Umgebung der Wendeabschnitte verdreht
sein.
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Obwohl
die Ständerwicklung 16 in
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung ferner eine Anzahl von Wicklungsabschnitten
umfasst, in denen lange Drahtlitzen 30 derart aufgewickelt
sind, dass sie abwechselnd in einem Intervall einer vorbestimmten
Anzahl an Schlitzen in einer Schlitztiefenrichtung eine innere Position
und eine äußere Position
in den Schlitzen belegen, wie es oben beschrieben wurde, ist die
Erfindung nicht darauf beschränkt.
Nämlich können, wie
es in 19 dargestellt ist, auch mehrere
kurze, ungefähr
U-förmige
Wicklungsstücke 31 von
einer axialen Endseite eines Ständerkerns 32 eingeführt sein
und die Wicklungsstücke 31,
die von einem axialen Ende des Ständerkerns 32 vorragen, können in
einem vorbestimmten Intervall von Wicklungsstücken verbunden werden, um einen
kontinuierlichen Umlauf zu bilden.
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Mit
den obigen ungefähr
U-förmigen
Wicklungsstücken 31 können die
gleichen Effekte erzielt werden wie mit den Wicklungsenden, die
aus langen Drahtlitzen 30 gebildet sind, die außerhalb
der Schlitze 35 zurückgeführt werden
und die erste sich erstreckende Abschnitte 31b, die sich
diagonal von Schlitzen 35 des Ständerkerns 32 erstrecken,
Endabschnitte 31a, die durch Wendeabschnitte gebildet sind,
die umgebogen sind und sich von den ersten sich erstreckenden Abschnitten 31b fortsetzen
und zweite sich erstreckende Abschnitte 31c, die sich von den
Wendeabschnitten 30a fortsetzen und zu anderen Schlitzen 35 führen, aufweisen.
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Verglichen
mit der Wicklung, bei der mehrere kurze, ungefähr U-förmige Wicklungsstücke 31 von einer
axialen Endseite des Ständerkerns 32 eingeführt werden
und die Wicklungsstücke 31,
die von einem axialen Ende des Ständerkerns 32 vorragen, verbunden
werden, kann mit der Ständerwicklung 16 umfassend
eine Anzahl von Wicklungsabschnitten, in denen lange Drahtlitzen 30 derart
gewickelt sind, dass sie abwechselnd, in einem Intervall einer vorbestimmten
Anzahl an Schlitzen 35, in einer Schlitztiefenrichtung
eine innere Position und eine äußere Position
in den Schlitzen 35 belegen, die Produktionsleistung erhöht werden
und es ist möglich,
Vibrationen des Ständers 8 zu
unterdrücken,
weil die Festigkeit in der Wicklung ohne Schweißstellen hoch ist.
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Ausführungsform 2
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20 ist
eine Seitenansicht, die einen vergrößerten Abschnitt eines Wicklungsendes
einer Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei einer Ausführung der
vorliegenden Ausführungsform
sind wie in der Ausführungsform
1, die sich erstreckenden Abschnitte 30b nur um einen Winkel Ψ um eine
Achse einer Erstreckungsrichtung verdreht, um dadurch einen Winkel θ kleiner
als in einem herkömmlichen
Beispiel zu gestalten. Ferner sind Endabschnitte 30a, die
umgebogen sind und sich von den ersten sich erstreckenden Abschnitten 30b fortsetzen,
um nur einen Winkel ϕ (nicht dargestellt) relativ zu einem
Strahl (nicht dargestellt) der sich von einer Mitte des Ständerkerns 15 erstreckt,
geneigt. Darüber
hinaus sind zweite sich erstreckende Abschnitte 30c, die
sich von den Endabschnitten 30a fortsetzen, nur um den
Winkel θ um
eine Achse einer Erstreckungsrichtung entgegengesetzt der ersten
sich erstreckenden Abschnitte 30b verdreht und führen zu
anderen Schlitzen 15a.
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Bei
einer Ausführung
der vorliegenden Ausführungsform
ist das Folgende festgelegt: θ =
27°, ϕ =
60°, Ψ = 20°. Ferner
ist jedes Wicklungsende in exakt der gleichen Form ausgebildet und
derart, dass Seitenflächen
der sich erstreckenden Abschnitte 30b einander kontaktieren.
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Bei
einer Ausführung
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Höhe
der Axialrichtung durch Ausbilden der Wicklungsendgruppen 16a, 16b in
der oben erwähnten
Form so klein wie möglich
festgelegt. Folglich kann mit der Ausführung der vorliegenden Ausführungsform
die Drahtlitzenmenge reduziert werden und es ist möglich, Wärme, die
aufgrund von Kupferverlust in der Wicklung erzeugt wird, zu reduzieren.
Obwohl die Kühlluft
nicht zwischen Wicklungsenden ventiliert wird, wird der Luftwiderstand aufgrund
der Wicklungsenden abgesenkt, so dass die Luftmenge ansteigt und
die Kühlleistung
der Wicklungsenden verbessert ist. Zusätzlich ist es ferner möglich, die
Temperatur von eingebauten Kühlkomponenten
in einem Generator zu regeln.
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Die
vorliegende Erfindung ist in der obigen Art und Weise ausgestaltet
und bietet die im folgenden beschriebenen Effekte.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine dynamo-elektrische Maschine vorgeschlagen, umfassend:
einen
Läufer
mit klauenförmigen
Magnetpolen, der auf einer Welle sitzt;
einen Ständer umfassend:
einen
Ständerkern,
der dem Läufer
zugewandt angeordnet ist; und
eine Ständerwicklung, deren Querschnitt
eine abgeflachte Form aufweist und in dem Ständerkern installiert ist;
eine
Halterung, die den Läufer
und den Ständer
haltert;
wobei der Ständerkern
mit einer Anzahl an Schlitzen ausgebildet ist, die sich in einer
vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung axial erstrecken,
wobei
die Ständerwicklung
eine Anzahl von Wicklungsabschnitten umfasst, in den Drahtlitzen
derart gewickelt sind, dass sie abwechselnd in einem Intervall einer
vorbestimmten Anzahl an Schlitzen in einer Schlitztiefenrichtung
eine innere Position und eine äußere Position
in den Schlitzen belegen, wobei die Drahtlitzen außerhalb
der Schlitze an axialen Endflächen
der Ständerkerns
zurückgeführt sind,
um Wendeabschnitte zu bilden, und
wobei die Wendeabschnitte
in einer Umfangsrichtung ausgerichtet sind, um Wicklungsendgruppen
zu bilden,
wobei die Wicklungsenden umfassen: erste sich erstreckende
Abschnitte, die sich aus den Schlitzen des Ständerkerns diagonal erstrecken,
Endabschnitte, die durch die Wendeabschnitte gebildet sind, die umgebogen
sind und sich von den ersten sich erstreckenden Abschnitten fortsetzen
und zweite sich erstreckende Abschnitte, die sich von den Wendeabschnitten
fortsetzen und zu anderen Schlitzen führen, wobei die ersten und
zweiten sich erstreckenden Abschnitte jeweils um eine entsprechende
Erstreckungsrichtungsachse verdreht sind und andere erste und zweite
sich erstreckende Abschnitte in einer Radialrichtung überlappen.
Selbst wenn die Höhe der
Wicklungsenden in der Axialrichtung, die durch die Teilung der Schlitze
begrenzt ist, reduziert wird, bis sich die sich erstreckenden Abschnitte
benachbarter Wicklungsenden kontaktieren, wird im allgemeinen die
Höhe von
den sich erstreckenden Abschnitten zu den Scheitelpunkten der Wendeabschnitte
nahezu überhaupt
nicht reduziert. Da die sich erstreckenden Abschnitte um Achsen
entsprechender Erstreckungsrichtungen verdreht sind, um benachbarte
andere sich erstreckende Abschnitte in Radialrichtungen zu überlappen,
kann jedoch bei der dynamo-elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden
Erfindung die Höhe
in der axialer Richtung und die Größe reduziert werden. Der Kupferverlust
in der Wicklung wird reduziert, während die Temperatur abgesenkt
und der Wirkungsgrad verbessert werden kann. Ferner kann auch ein
Druckverlust an den Wicklungsenden, der in Belüftungsdurchgängen entsteht,
reduziert werden, so dass eine Geräuschentwicklung abgeschwächt werden
kann.
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Ferner
sind Endabschnitte, die durch Wendeabschnitte gebildet sind, relativ
zu einem Strahl, der sich von der Mitte des Ständerkerns erstreckt, gesehen
von der Axialrichtung des Ständers,
geneigt. Somit können
die sich erstreckenden Abschnitte benachbarte andere sich erstreckende
Abschnitte besser überlappen
und die Höhe
der Wicklungsenden in der Axialrichtung kann weiter reduziert werden.
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Darüber hinaus
sind Endabschnitte, die durch die Wendeabschnitte gebildet sind,
relativ zu der Welle, gesehen aus der Radialrichtung, geneigt. Somit
kann die Höhe
der Wicklungsenden in der Axialrichtung weiter reduziert werden.
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Ferner
sich die sich erstreckenden Abschnitte, sobald sie sich aus den
Schlitzen des Ständerkerns
erstrecken, verdreht. Folglich können
sich benachbart sich erstreckende Abschnitte besser überlappen
und die Höhe
der Wicklungsenden in der Axialrichtung kann weiter reduziert werden.
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Ferner
steht wenigstens ein Abschnitt der ersten und zweiten sich erstreckenden
Abschnitte in Kontakt mit benachbarten anderen ersten und zweiten
sich erstreckenden Abschnitten. Folglich kann die Höhe der Wicklungsenden
in der Axialrichtung reduziert werden.
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Ferner
bildet eine Außendurchmesser-Seitenfläche der
ersten sich erstreckenden Abschnitte der Ständerwicklung eine Endseitenfläche als
die Wendeabschnitte und ist umgebogen bzw. zurückgebogen, um eine Innendurchmesser-Seitenfläche einer
Wicklung der zweiten sich erstreckenden Abschnitte zu bilden. Da
die Außen-
und Innendurchmesser-Seitenflächen
der Wicklung verdreht sind, um Endseitenflächen als die Wendeabschnitte
zu bilden, kann somit die Höhe
der Wicklungsenden in der Axialrichtung weiter reduziert werden.
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Ferner
ist ein Querschnitt einer Wicklung der ersten und zweiten sich erstreckenden
Abschnitte der Ständerwicklung
in einer Radialrichtung dicker als in einer Umfangsrichtung. Somit
ist die Wicklung in der Umfangsrichtung dünn, d.h. Wicklungsrichtung und
die Bildung der Form der Wicklungsenden der vorliegenden Erfindung
wird somit erleichtert.
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Darüber hinaus
ist eine Stärke
der Wicklungsenden in der Radialrichtung ungefähr zweimal so groß wie in
einer Radialrichtung der Drahtlitzen der ersten und zweiten sich
erstreckenden Abschnitte. Folglich kann eine Ständerwicklung 16 mit
kleinstmöglichem
Durchmesser realisiert werden.
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Ferner
sind 2n Litzen der Drahtlitzen in einer Reihe in der Tiefenrichtung
jedes Schlitzes angeordnet; und die Wendeabschnitte der Drahtlitzen
sind derart angeordnet, dass sie sich in n Reihen in einer Umfangsrichtung
aneinander reihen. Somit kann die Stärke der Wicklungsenden in der
Radialrichtung reduziert werden und die Wicklungsenden sind nicht größer als
der Ständer
in der Radialrichtung und die Größe kann
reduziert werden, selbst wenn die Wicklungsenden in mehreren Umfangsrichtungen
aneinandergereiht sind.
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Darüber hinaus
ist eine Kühleinrichtung
zum Zuführen
einer Kühlbelüftung in
die Halterung durch Drehung des Läufers vorgesehen, wobei die
Wicklungsenden durch die Strömung
der Kühlbelüftung in die
Halterung gekühlt
werden. Da die Größe der Wicklungsenden
reduziert ist und ein geringer Kupferverlust besteht, kann daher
eine ausreichende Kühlbelüftung zu
den Wicklungsenden ventiliert werden, so dass geringe Wärme erzeugt
wird und die Zuverlässigkeit
der dynamo-elektrischen
Maschine verbessert werden kann.
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Ferner
wird die Kühlbelüftung, die
durch einen Belüftungsdurchgang
strömt,
in einer Radialrichtung zu dem Wicklungsende ventiliert. Somit wird ausreichend
Kühlluft
zu den Wicklungsenden ventiliert.
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Darüber hinaus
ist die Kühleinrichtung
ein Lüfter,
der auf dem Läufer
angeordnet ist und die Kühlbelüftung wird
von einer Innendurchmesserseite der Wicklungsenden zu einer Außendurchmesserseite
davon ventiliert. Somit können
die Wicklungsenden durch den Zentrifugallüfter mit einer hohen Kühlleistung
von der Innendurchmesserseite her gekühlt werden.