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Technisches
Feld
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeuggenerator und
insbesondere auf eine Lundell-Kern-Konstruktion eines Fahrzeuggenerators,
welcher eine Reduzierung des durch die magnetische Anziehungskraft,
die auf klauenförmige
magnetische Pole wirkt, verursachten Schwingungsgeräusches einer
Klaue durch die Verwendung der magnetischen Balance der magnetischen
Anziehungskraft ermöglicht.
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Stand der
Technik
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Infolge
der Geräuschreduzierung
in Motoren in den letzten Jahren und die begleitende Reduzierung
von geräuschisolierender
Ausrüstung
ist die Geräuschabsenkung
in an Motoren angebrachten Fahrzeuggeneratoren erforderlich. Fahrzeuggeneratorengeräusche können grob
in zwei Gruppen unterteilt werden: Windgeräusche, die durch Kühlgebläse entstehen,
und elektromagnetische Geräusche,
die im Besonderen als höher
harmonische elektromagnetische Geräusche durch einen rauen Ton
ein Problem darstellen.
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Es
ist allgemein bekannt, dass die magnetische Anziehungskraft in Fahrzeuggeneratoren
proportional zur Rotationsfrequenz in Luftspaltabschnitten zwischen
klauenförmigen
magnetischen Polabschnitten eines Feldrotors und den Zähnen eines
laminierten Kerns eines Stators erzeugt wird, wobei elektromagnetische
Geräusche,
die durch die mitschwingende Erregungsfrequenz einzelner Teile entstehen,
erzeugt werden. Es ist schwierig, Schwingungen in einzelnen Teilen
von Fahrzeuggeneratoren zu vermeiden, weil die Rotationsfrequenzbereich zwischen
1.000 und 20.000 Umdrehungen pro Minute (U/min) liegt. In einem
Feldrotor, in dem die Schwingungsfrequenz vergleichsweise hoch ist, schwingen
die klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte um die 9.000 U/min. Weil der Geräuschpegel des
elektromagnetischen Geräusches
durch die Magnitude der Vibrationsamplitude beeinflusst wird, ist es
wichtig, die Vibration zu senken, um das elektromagnetische Geräusch zu
reduzieren.
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Es
wurden deshalb konventionelle Versuche zur Senkung des elektromagnetischen
Geräusches durch
Einsetzen eines vibrationssenkenden Rings in einem inneren Abschnitt
des klauenförmigen
magnetischen Polabschnitts unternommen, um die Schwingungsfrequenz
des klauenförmigen
magnetischen Polabschnitts auf einem Frequenzband, welches höher als
der Rotationsfrequenzbereich liegt, zu verlagern oder es wurde,
um das elektromagnetische Geräusch
zu reduzieren, ein synthetisches Harz auf die klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte aufgetragen, um die Vibration der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte zu dämpfen.
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Unter
dem Gesichtspunkt einer Ausstoßverbesserung
sind Fahrzeuggeneratoren dieser Art jedoch generell so gestaltet,
dass die axiale Länge
des laminierten Kerns des Stators kürzer als die axiale Länge des
klauenförmigen
magnetischen Polabschnitts und der äußere Radius des zylindrischen
Abschnitts kleiner als der äußere Radius
des Feldrotors ist, was strukturell zu Konstruktionen führt, die
leicht vibrieren. Da die magnetische Anziehungskraft auf die Endabschnitte
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte konzentriert ist und die Vibrationsamplitude
in radialer Richtung ansteigt, und zusätzlich die Distanz von den
zylindrischen Abschnitten zu den klauenförmigen magnetischen Polabschnitten
groß ist,
ist folglich die aus der magnetischen Anziehungskraft resultierende
Vibrationsamplitude in einer axialen Richtung angewachsen, und elektromagnetische Geräusche werden
durch eine effektive Reduzierung vermieden, auch wenn die oben beschriebenen
Gegenmaßnahmen
ausgeführt
wurden.
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In
dem offengelegten japanischen Patent mit der Nr. HEI 11-164499 wird beispielsweise
ein Versuch vorgeschlagen, einen hohen Ausstoß zu erzielen zu versuchen,
indem sich der laminierte Kern des Stators und die Bügelabschnitte
des Feldrotors gegenüber
liegen, um den magnetischen Fluss, welcher aus den Bügelabschnitten
austritt, zu minimieren und dadurch der Wiedergewinnungsanteil des vom
Feldrotor gelieferten magnetischen Flusses anwachsen zu lassen.
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In
der nicht geprüften
japanischen Offenlegungsschrift mit der Nr. HEI 11-164499 wird,
wie in 14 gezeigt, dargelegt, dass
ein höherer
Ausstoß durch
das Einstellen eines Verhältnisses
zwischen einer axialen Länge
L1 eines laminierten Kerns 51 eines Stators und einer axialen
Länge L2
eines zylindrischen Abschnitts 52a eines Lundellkerns 52 in
einem Bereich von 1.25 bis 1.75 und dem Einstellen eines Verhältnisses
zwischen einem äußeren Radius R1
eines Lundellkerns 52 und einem äußeren Radius R2 eines zylindrischen
Abschnitts 52a in einem Bereich zwischen 0.54 und 0.60
erreicht werden kann.
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Es
wurde jedoch in der japanischen Offenlegungsschift mit der NR. HEI
11-164499 kein Kommentar über
die Reduzierung von aus der Vibration der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitten resultierenden elektromagnetischen Geräusche abgegeben.
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Offenbarung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines – durch
in axiale Richtung verlaufende Überlappung
eines laminierten Kerns eines Stators und eines Bügelabschnittes
eines Feldrotors – einen
hohen Ausstoß erreichenden
Fahrzeuggenerators, und die Reduzierung des elektromagnetischen
Geräuschs
wird durch die vorgeschriebenen dimensionalen Verhältnisse
in dem Feldrotor ermöglicht.
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Gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeuggenerator bereitgestellt, umfassend:
einen
Feldrotor, der versehen ist mit:
einer Feldspule und
einem
Lundellkern, der aufweist:
einen zylindrischen Abschnitt, an
dem die Feldspule installiert ist;
Bügelabschnitte, die derart angeordnet
sind, dass sie sich von axialen Endabschnitten des zylindrischen Abschnitts
radial nach außen
erstrecken;
und
klauenförmige magnetische Polabschnitte,
die derart angeordnet sind, dass sie sich von radialen Kantenabschnitten
der Bügelabschnitte
derart axial erstrecken, dass sie die Feldspule umgeben;
und
einem Stator, der aus einem laminierten Kern und einer Ankerspule
zusammengesetzt ist, der einem äußeren Umfang
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte gegenüber
liegt, wobei ein Verhältnis
(R2/R1) zwischen einem äußeren Radius
R2 des zylindrischen Abschnitts und einem äußeren Radius R1 des Lundellkerns
in einem Bereich von 0,50 bis 0,54 liegt, und ein Verhältnis (Tr/Tp)
zwischen einer axialen Überlappungslänge Tr zwischen
dem laminierten Kern und den Bügelabschnitten
und der axialen Länge
Tp der Bügelabschnitte
im Bereich größer als
oder gleich 0,2 ist.
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Gemäß eines
anderen Aspekts der hier vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeuggenerator
bereitgestellt, umfassend:
einen Feldrotor, der versehen ist
mit:
einer Feldspule; und
einem Lundellkern, der aufweist:
einen
zylindrischen Abschnitt, an dem die Feldspule angebracht ist;
Bügelabschnitte,
die derart angeordnet sind, dass sie sich von axialen Endabschnitten
des zylindrischen Abschnitts radial nach außen erstrecken;
und
klauenförmige magnetische
Polabschnitte, die derart angeordnet sind, dass sie sich von radialen
Kantenabschnitten der Bügelabschnitte
derart axial erstrecken, dass sie die Feldspule umgeben; und
einem
Stator, der aus einem laminierten Kern und einer Ankerspule zusammengesetzt
ist, der einem äußeren Umfang
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte gegenüber
liegt, wobei ein Verhältnis (Tt/R1)
zwischen der radialen Dimension Tt eines Hauptabschnitts der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte
und einem äußeren Radius
R1 des Lundellkerns in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,15 liegt,
und ein Verhältnis
(Tr/Tp) zwischen einer axialen Überlappungslänge Tr zwischen
dem laminierten Kern und den Bügelabschnitten
und der axialen Länge
Tp der Bügelabschnitte
ist größer als
oder gleich 0,2.
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Gemäß einem
noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Fahrzeuggenerator
bereitgestellt, umfassend:
einen Feldrotor, der versehen ist
mit:
einer Feldspule; und
einem Lundellkern, der aufweist:
einen
zylindrischen Abschnitt, an welchem die Feldspule angebracht ist;
Bügelabschnitte,
die derart angeordnet sind, dass sie sich von axialen Endabschnitten
des zylindrischen Abschnitts radial nach außen erstrecken;
klauenförmige magnetische
Polabschnitte, die derart angeordnet sind, dass sie sich von radialen
Kantenabschnitten der Bügelabschnitte
derart axial erstrecken, dass sie die Feldspule umgeben; und
einem
Stator, der aus einem laminierten Kern und einer Ankerspule zusammengesetzt
ist, der einem äußeren Umfang
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte gegenüber
liegt, wobei ein Verhältnis (R3/R1)
zwischen einem äußeren Radius
R3 des Bodenabschnitts eines Talabschnitts zwischen den klauenförmigen magnetischen
Polabschnitten und einem äußeren Radius
R1 im Bereich von 0,55 bis 0,65 ist, und
ein Verhältnis (Tr/Tp)
zwischen der axialen Überlappungslänge Tr zwischen
dem laminierten Kern und den Bügelabschnitten
und einer axialen Länge
Tp der Bügelabschnitte
im Bereich größer als
oder gleich 0,2 ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Längsschnitt,
der den Fahrzeug-Generator gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein schematisches Diagramm, welches die dimensionalen Verhältnisse
in einem Lundellkern in einem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Verhältnis R2/R1 und dem Geräuschniveau
in dem Fahrzeug-Generator
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 ist
ein Graph, welcher ein Verhältnis zwischen
R2/R1 und einem Ausstoßstrom
dem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist
ein Graph, welcher ein Verhältnis zwischen
Tt/R1 und einem Geräuschniveau
in dem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
ein Graph, welcher ein Verhältnis zwischen
k und einem Geräuschniveau
in dem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
ein Graph, welcher ein Verhältnis zwischen
R3/R1 und einem Ausstoßstrom
in dem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
ein schematisches Diagramm, welches den Verlust des magnetischen
Flusses zwischen den klauenförmigen
magnetischen Polabschnitten und den zylindrischen Abschnitten in
dem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist
ein schematisches Diagramm, welches die dimensionalen Verhältnisse
in einem Feldrotor in einem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist
ein partieller Querschnitt, welcher die Nachbarschaft eines Stators
in einem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator in einem Fahrzeuggenerator
gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, welche ein Kontrollsegment, das in
einer Ankerspule des Stators in dem Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt;
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13 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator in einem Fahrzeuggenerator
gemäß Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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14 ist
ein schematisches Diagramm, welches die dimensionalen Verhältnisse
in einem Stator und einem Feldrotor eines konventionellen Fahrzeuggenerators
zeigt.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die Zeichnungen
erklärt.
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Ausführungsform 1
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1 ist
ein Längsschnitt,
welcher einen Fahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
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In 1 wird
ein Fahrzeuggenerator, zusammengesetzt aus einem mittels einer Welle 6 rotierend
in einem Gehäuse 3 angebrachten
Feldrotor 7, welches durch eine aus Aluminium bestehende vorderseitige
Klammer 1 und eine rückseitige
Klammer 2 gebildet wird, und einem Stator 8 an
einer inneren Wandoberfläche
des Gehäuses 3 befestigt,
so dass eine äußere umfängliche
Seite des Feldrotors 7 abgedeckt ist.
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Die
Welle 6 wird von der vorderseitigen Klammer 1 und
der rückseitigen
Klammer 2 abgestützt.
Eine Rolle 4 ist an einem Ende der Welle 6 fixiert
und ermöglicht
die Weitergabe des rotierenden Drehmoments eines Motors auf die
Welle 6 mittels eines Riemens (nicht gezeigt).
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Zur
Versorgung des Feldrotors 7 mit elektrischem Strom werden
Schleifringe 9 an dem anderen Endabschnitt der Welle 6 fixiert,
und ein Bürstenpaar 10,
welches in einem Bürstenhalter 11 untergebracht ist,
der in dem Gehäuse 3 angebracht
ist, damit das Bürstenpaar
in Kontakt mit den Schleifringen 9 kommt. Ein Regulator 18 zum
Einstellen der Magnitude des vom Stator 8 erzeugten Wechselstroms
ist durch Verkleben an einem Kühlkörper 17 in
dem Bürstenhalter 11 befestigt.
Ein Gleichrichter 12 zum Umwandeln des vom Stator 8 erzeugten
Wechselstroms in einen Gleichstrom ist elektronisch mit dem Stator 8 verbunden
und ist im Gehäuse 3 angebracht.
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Der
Feldrotor 7 ist zusammengesetzt aus: einer Feldspule 13 zum
Erzeugen des magnetischen Flusses durch das Passieren von elektrischem Strom;
und einem Paar Polkernen 20 und 21, welche so
angebracht sind, dass sie die als Lundellkern funktionierende Feldspule 13 bedecken,
in welchem magnetische Pole durch den in der Feldspule 13 erzeugten
magnetischen Fluss geformt werden. Die Polkerne 20 und 21 sind
aus Eisen und werden zusammengesetzt aus: Zzylindrischen Abschnitten 20a und 21a;
Bügelabschnitten 20b und 21b,
die in einem vorher festgelegten Winkel in einer umfänglichen
Richtung angebracht sind, wobei jeder von ihnen derart angebracht
ist, dass er sich von den axialen Endabschnitten radial nach außen erstreckt;
und klauenförmigen
magnetischen Polabschnitten 20c und 21c, die derart
angebracht sind, dass sie sich axial von den radialen Kantenabschnitten
von jedem der Bügelabschnitte 20b und 21b erstrecken,
den zylindrischen Abschnitten 20a und 21a, welche
an der Welle 6 angrenzen und dort fixiert sind, so dass
die magnetischen Polabschnitte 20c und 21c in
einander eingreifen. Die Feldspule 13 ist auf eine Spule 14 gewickelt
und auf den zylindrischen Abschnitten 20a und 21a angebracht.
Auf den axialen Endabschnitten und den Polkernen 20 und 21 sind
Kühlgebläse 5 fixiert.
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Der
Stator 8 ist zusammengesetzt aus: einem zylindrischen laminierten
Kern 15, in welchem eine große Anzahl mit in einer in axialer
Richtung liegenden Nuten versehenen Schlitzen in einer umfänglichen
Richtung angebracht sind; und einer Ankerspule 16 in welcher
Leitungsdrähte
in den Schlitzen des laminierten Kerns 15 angebracht sind,
und ein durch die Veränderung
des magnetischen Flusses des Feldrotors 7 und durch die
begleitende Rotation des Feldrotors 7 erzeugter Wechselstrom.
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In
dem auf diese Weise konstruierten Fahrzeuggenerator wird der Feldspule 13 elektrischer Strom
von einer Batterie (nicht gezeigt) mittels der Bürsten 10 und der Schleifringe 9 zugeführt, wodurch ein
magnetischer Fluss erzeugt wird. Die klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und
des Polkerns 20 werden durch den magnetischen Fluss in nach
Norden ausschlagend magnetisiert, und die klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 21c des Polkerns 21 werden nach
Süden ausschlagend
magnetisiert. Im gleichen Moment wird durch die Rotation des Feldrotors 7 das
Drehmoment des Motors durch den Riemen und die Rolle 4 auf
die Welle 6 übertragen.
Auf diese Weise wird ein rotierendes magnetisches Feld auf die Ankerspule 16 übermittelt
und erzeugt eine elektromotorische Kraft in der Ankerspule 16.
Diese elektromotorische Wechselstromkraft läuft durch den Gleichrichter 12 und
wird in einen Gleichstrom umgewandelt, und dessen Magnitude wird durch
den Regulator 18 eingeregelt und lädt die Batterie.
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In
dem Fahrzeuggenerator erzeugen die Feldspule 13, die Ankerspule 16,
der Gleichrichter 12 und der Regulator 18 während der
Energieerzeugung konstant Wärme.
Deshalb sind Lufteinlassöffnungen 1a und 2a und
Luftabgabeöffnungen 1b und 2b derart
in der vorderseitigen Spange 1 und der rückseitigen
Spange 2 angebracht, dass sie die durch die Energieerzeugung
entstandene Wärme
abkühlen.
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Hier
sind in der Ausführungsform
1 die dimensionalen Verhältnisse
zwischen jedem Abschnitt der Polkerne 20 und 21,
wie in 2 gezeigt, wie im Folgenden eingestellt.
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Ein
Verhältnis
(R2/R1) zwischen einem äußeren Radius
R2 des zylindrischen Abschnitts 20a und 21a und
einem äußeren Radius
R1 der Polkerne 20 und 21 ist in einen Bereich
zwischen 0,50 und 0,54. Ein Verhältnis
(Tt/R1) zwischen einer radialen Dimension Tt eines Hauptabschnitts
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c und der äußere Radius R1
der Polkerne 20 und 21 ist im Bereich von 0,1
bis 0,15. Ein Verhältnis
(R3/R1) zwischen einem äußeren Radius
R3 eines Bodenabschnitts des Talabschnitts zwischen den klauenförmigen magnetischen
Polabschnitten 20c und 21c und dem äußeren Radius
R1 und den Polkernen 20 und 21 ist im Bereich
von 0,55 bis 0,65. Ein Verhältnis (Tr/Tp)
zwischen einer axialen Überlappungslänge Tr zwischen
dem laminierten Kern 15 und den Bügelabschnitten 20b und 21b ist
bei 0,2 oder größer.
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Weil
die dimensionalen Verhältnisse
zwischen jedem Abschnitt der Polkerne 20 und 21 wie oben
beschrieben eingestellt sind, wird die Vibration der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c ohne einen Ausstoßverlust
reduziert, wodurch es der Fahrzeuggenerator ermöglicht, die von den Klauenresonanzgeräuschen erzeugten
elektromagnetischen Geräusche
zu reduzieren.
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Die 3 bis 7 sind
Ergebnisse, welche die Ausführungsform
1 bestätigen.
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3 ist
ein Graph, welcher das Verhältnis zwischen
(R2/R1) und dem Geräuschniveau
darstellt, wenn dieses Tr/Tp (im Folgenden „k") vorab auf einen Wert (–0.1, 0,
0.1, 0.2, 0.3, und 0.4) eingestellt wird, wobei R2/R1 auf der horizontalen
Achse dargestellt und das Geräuschniveau
auf der vertikalen Achse dargestellt wird. Das Geräuschniveau
ist der ermittelte Spitzenwert des elektromagnetischen Geräuschs bis
zu 10.000 U/min. 4 ist ein Graph, welcher das
Verhältnis
zwischen (R2/R1) und dem erzeugten Strom bei 2.000 U/min zeigt,
wenn „k"= 0,2 ist, wobei
R2/R1 auf der horizontalen Achse und der erzeugte Strom auf der
vertikalen Achse dargestellt wird.
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Aus 3 kann
ersehen werden, dass das Geräuschniveau
im Wesentlichen gesättigt
ist und als ein konstanter Wert registriert wird, wenn R2/R1 gleich
oder kleiner als 0,54 ist und plötzlich
ansteigt, wenn 0,54 überschritten
wird. Ein Anwachsen von R2/R1 bedeutet eine Verkürzung der radialen Länge der
Bügelabschnitte 20b und 21b.
Anders ausgedrückt,
wenn die radiale Länge
der Bügelabschnitte 20b und 21b verkürzt wird,
reduzieren die Kontaktoberfläche
der Spule 14, auf welcher die Feldspule 13 angebracht
ist, und die Bügelabschnitte 20b und 21b den
Dämpfungseffekt
der Spule 14. Daraus lässt
sich schließen,
dass, wenn R2/R1 0,54 überschreitet,
der Dämpfungseffekt
der Spule 14 reduziert ist und das magnetische Geräuschniveau
ansteigt, weil die Vibration der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c nicht
gedämpft
wird. Eine Reduzierung des Geräuschniveaus
kann also durch eine Absenkung von R2/R1 auf gleich 0,54 oder niedriger erreicht
werden.
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Aus 3 geht
weiter hervor, dass das Geräuschniveau
absinkt, wenn „k" ansteigt, und das
Geräuschniveau
gleich bleibend ist, wenn „k" gleich oder größer als
0,2 ist. Ein Anwachsen von „k" bedeutet ein Anwachsen
der Menge der axialen Überlappung
zwischen den Bügelabschnitten 20b und 21b und
dem laminierten Kern 15. Daraus lässt sich schließen, dass
wenn „k" gleich oder niedriger
als 0 ist, ein magnetischer Fluss von den Endabschnitten der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitten 20c und 21c zum laminierten Kern 15 fließt, weil
die Bügelabschnitte 20b und 21b und
der laminierte Kern 15 nicht in axialer Richtung überlappen,
und durch die Konzentration der magnetischen Anziehungskraft an
den Endabschnitten der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c steigt
die radiale Vibration der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c an.
Daraus lässt
sich weiter schließen,
dass wenn „k" null überschreitet,
die Menge des in den laminierten Kern 15 fließenden magnetischen
Flusses von den Endabschnitten der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c proportional
ansteigt, weil die Bügelabschnitte 20b und 21b und
der laminierte Kern 15 in einer axialen Richtung überlappen
und der magnetische Fluss von einem Hauptende der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c in
den laminierten Kern 15 fließt und die radiale Vibration
der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte reduziert. Folglich ist zu ersehen, dass das Geräuschniveau
reduziert werden kann, indem „k" gleich oder größer als
0,2 ist.
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Aus 4 ist
zu ersehen, dass der erzeugte Strom einen maximalen Wert erreicht,
wenn sich R2/R1 in der Nähe
von 0,54 befindet. R2/R1 zu reduzieren bedeutet eine Reduzierung
des äußeren Radius
der zylindrischen Abschnitte 20a und 21a. Es ist für R2/R1
wünschenswert,
gleich oder größer 0.,50 zu
sein, denn wenn R2/R1 zu klein ist, ist der Durchgang des magnetischen
Flusses durch die zylindrischen Abschnitte 20a und 21a reduziert,
was die magnetische Sättigung
der zylindrischen Abschnitte 20a und 21a bewirkt
und ein Erreichen der Leistung verhindert. Es ist für R2/R1
auch wünschenswert,
gleich oder kleiner als 0,60 zu sein, denn wenn R2/R1 zu groß ist, wird
die Dicke der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c zu dünn, und
wenn das Volumen der Feldspule 13 auf einem voreingestellten
Wert aufrecht gehalten wird, verhindert die magnetische Sättigung
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c ein Erzielen
der Leistung.
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Ein
wie in den 3 und 4 dargestellter Fahrzeuggenerator
mit einem hohen Energieausstoß und
einem geringen elektromagnetischen Geräusch kann infolgedessen dadurch
erreicht werden, dass R2/R1 gleich oder größer als 0,50 ist und gleich
oder kleiner als 0,54 und „k" gleich oder größer als
0,2 ist.
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5 ist
ein Graph, welcher das Verhältnis zwischen
(Tt/R1) und dem Geräuschniveau
zeigt, wenn „k" vorab auf einen
voreingestellten Wert (0, 0.1, 0.2 und 0.4) eingestellt ist, wobei
Tt/R1 auf der horizontalen Achse und das Geräuschniveau auf der vertikalen
Achse dargestellt wird. Das Geräuschniveau
ist der ermittelte Spitzenwert des elektromagnetischen Geräuschs bis
zu 10.000 U/min.
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Aus 5 ist
auch zu ersehen, dass das Geräuschniveau
einen minimalen Wert erreicht, wenn sich Tt/R1 in der Nähe von 0,13
befinden. Das liegt daran, dass die Reduzierung von Tt/R1 eine Reduzierung
der Dicke der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c bedeutet.
Für Tt/R1
ist es wünschenswert,
gleich oder größer als
0,10 zu sein, denn wenn Tt/R1 zu klein ist, ist die Starrheit der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c reduziert und eine ansteigende
Vibration (Geräuschniveau)
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c ist die
Folge. Für
Tt/R1 ist es wünschenswert,
gleich oder kleiner als 0,15 zu sein, denn wenn Tt/R1 zu groß ist, wird
das Gewicht der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c im Ganzen
zu schwer und die vibrationalen Drehpunkte verschieben sich radial
einwärts,
wodurch die Vibrationsamplitude anwächst und dadurch das Geräuschniveau
ansteigt. Wenn „k" kleiner als 0,2
ist, fließt
der magnetische Fluss von den Endabschnitten der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c zu dem laminierten Kern 15 und
konzentriert magnetische Anziehungskraft an den Endabschnitten der
klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c, wodurch
eine radiale Vibration der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c ansteigt,
und wenn „k" gleich oder größer als
0,2 ist, weil der magnetische Fluss von den Hauptabschnitten Vibration
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c fließt, steigt
die Menge des von den Endabschnitten der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c in
den laminierten Kern 15 fließenden magnetischen Flusses
proportional an, wodurch die radiale Vibration der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c reduziert wird. Es ist
somit zu ersehen, dass das Geräuschniveau
reduziert werden kann, wenn „k" gleich oder größer als
0,.2 ist.
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Aus 5 ist
zu ersehen, dass ein Fahrzeuggenerator mit einem hohen Energieausstoß und einem
niedrigen elektromagnetischen Geräusch dadurch erreicht werden
kann, dass Tt/R1 gleich oder größer als
0,10 und gleich oder kleiner als 0,15 und „k" gleich oder größer als 0,20 ist.
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6 ist
ein Graph, welcher das Verhältnis zwischen „k" und dem Geräuschniveau,
wenn R3/R1 vorab auf einen Wert (0.4, 0.5, 0.55, 0.6) eingestellt ist,
wobei „k" auf der horizontalen
Achse und der das Geräuschniveau
auf der vertikalen Achse dargestellt werden. Das Geräuschniveau
ist der ermittelte Spitzenwert des elektromagnetischen Geräuschs bis
zu 10.000 U/min. 7 ist ein Graph, welcher das
Verhältnis
zwischen (R3/R1) und dem erzeugten Strom bei 2.000 U/min darstellt,
wenn „k" gleich 0,2 ist,
wobei R3/R1 auf der horizontalen Achse und der erzeugte Strom auf
der vertikalen Achse dargestellt werden.
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Aus 6 ist
zu ersehen, dass das Geräuschniveau,
wenn „k" gleich oder größer als
0,2 ist, im Wesentlichen gesättigt
ist und als ein konstanter Wert registriert wird und plötzlich ansteigt,
wenn („k") kleiner als 0,2
ist. Dies ist die Folge der Tatsache, dass wenn „k" kleiner als 0,2 ist, fließt der magnetische
Fluss von den Endabschnitten der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c zu dem
laminierten Kern 15 und konzentriert magnetische Anziehungskraft
an den Endabschnitten der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c,
wodurch eine radiale Vibration der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c ansteigt,
und wenn „k" gleich oder größer als
0,2 ist, weil der magnetische Fluss von den Hauptabschnitten Vibration
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c fließt, steigt
die Menge des von den Endabschnitten der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c in
den laminierten Kern 15 fließenden magnetischen Flusses
proportional an, wodurch die radiale Vibration der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c reduziert wird. Eine
Reduzierung in R3/R1 bedeutet außerdem eine Reduzierung des äußeren Radius
des Bodenabschnitts des Talabschnitts 21e zwischen den
Bügelabschnitten 20b und 21b.
Anders ausgedrückt
wird, wenn der äußere Radius
des Bodenabschnitts des Talabschnitts 21e reduziert ist,
die radiale Länge
der Bügelabschnitte 20b und 21b proportional
länger,
wodurch die axiale Vibration der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c ansteigt.
Daraus kann der Schluss gezogen werden, dass wenn R3/R1 kleiner
als 0,55 ist, die axiale Vibration der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c und
der magnetische Geräuschniveau
ansteigt. Daraus ist zu ersehen, dass das Geräuschniveau dadurch reduziert
werden kann, dass R3/R1 gleich oder größer als 0,55 und „k" gleich oder größer als
0,2 ist.
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Aus 7 ist
zu ersehen, dass der erzeugte Strom einen Maximalwert erreicht,
wenn R3/R1 in der Nähe
von 0.,6 liegt. Die Reduzierung von R3/R1 bedeutet eine Reduzierung
des äußeren Radius
des Bodenabschnitts der Talabschnitte 21e und eine Beschränkung der
umfänglichen
Größe/Breite
der Bügelabschnitte 20b und 21b.
Deshalb ist es wünschenswert,
dass R3/R1 gleich oder größer als
0,45 ist, denn wenn R3/R1 zu klein ist, ist der Durchgang des des
Querschnittsbereichs des magnetischen Flusses, welcher durch die
Bügelabschnitte 20b und 21b fließt, reduziert
und die magnetische Sättigung verhindert
eine Gewinnung von erzeugtem Strom. Weiterhin ist es wünschenswert,
dass R3/R1 gleich oder kleiner als 0,65 ist, denn wenn wie in 8 gezeigt,
R3/R1 zu groß ist,
werden die Spalte zwischen den klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c und
den Bodenabschnitten eng, was den Verlustanstieg von magnetischem
Fluss bewirkt, infolge dessen ein Abschnitt des magnetischen Flusses
in den laminierten Kern 15 des klauenförmigen magnetischen Polabschnitts 20c fließt, anstatt
durch die Talabschnitte 21e in die Polkerne 21 zu
fließen und
verhindert eine Gewinnung von erzeugtem Strom.
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Aus 6 und 7 folgt,
dass ein Fahrzeuggenerator mit einem hohen Energieausstoß und einem
niedrigen elektromagnetischen Geräusch dadurch erreicht werden
kann, dass R3/R1 gleich oder größer als
0,55 und gleich oder kleiner als 0,65 und „k" gleich oder größer als 0,2 ist.
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In
der Ausführungsform
1 sind die Schulterabschnitte 20d und 21d durch äußerste abgeschrägte diametrische
Abschnitte von axialen Endoberflächen
der Polkerne 20 und 21 ausgeformt. Deshalb werden
windbedingte Geräusche,
welche an den äußersten
abgeschrägten
diametrischen Abschnitten von axialen Endoberflächen der Polkerne 20 und 21 erzeugt
werden, infolge der Rotation des Feldrotors 7 reduziert
und ermöglichen
dem Fahrzeuggenerator somit geringe Windgeräusche.
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Ausführungsform 2
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Wie
in 9 gezeigt, ist in der Ausführungsform 2 eine äußerste radiale
Dimension Rf der Kühlgebläse 5,
welche auf den axialen Endoberflächen der
Polkerne 20 und 21 angebracht sind, in einem Bereich
größer als
R4 und kleiner als R1 eingestellt, und die Schulterabschnitte 20d und 21d sind
durch eine Abschrägung
der äußersten
radialen Abschnitte der axialen Endoberflächen der Polkerne 20 und 21 ausgeformt,
ausgehend von den äußersten
radialen Positionen der Kühlgebläse 5,
und ein elastischer Harz so wie ein Silikonharz ist zwischen den
Kühlgebläsen und
den Polkernen 20 und 21 eingefügt. R4 ist hier eine innere
radiale Dimension der Hauptabschnitte der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c. Darüber hinaus ist der Rest der Konstruktion
auf die gleiche Weise wie in obiger Ausführungsform 1 konstruiert.
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In
der Ausführungsform
2 ist eine äußerste radiale
Dimension Rf der Kühlgebläse 5,
die auf den axialen Endoberflächen
der Polkerne 20 und 21 angebracht sind, in einem
Bereich größer als
R4 und kleiner als R1 eingestellt. Anders ausgedrückt sind die
Kühlgebläse an den
axialen Endoberflächen
der Polkerne 20 und 21 fixiert, so dass sie von
den zylindrischen Abschnitten 20a und 21a der
Polkerne 20 und 21 über die Bügelabschnitte 20b und 21b reichen,
um die Hauptabschnitte der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c aufzuteilen.
Dadurch wird das Resonanzgeräusch
der Klauen reduziert, weil die axialen Vibrationen in welchen die
Hauptabschnitte der Bügelabschnitte 20b und 21b die
Drehpunkte sind, unterdrückt
werden.
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Das
Resonanzgeräusch
der Klauen wird im Weiteren reduziert, weil das elastische Harz 22,
welches zwischen den Kühlgebläsen 5 und
den axialen Endoberflächen
der Polkerne 20 und 21 eingefügt ist, als ein Dämpfungsmittel
wirkt, welches die axialen Vibrationen dämpft, in welchen die Hauptabschnitte
der Bügelabschnitte 20b und 21b die
Drehpunkte sind.
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Weil
die Schulterabschnitte 20d und 21d, ausgehend
von den äußersten
radialen Positionen der Kühlgebläse 5,
durch ein Abschrägen
der äußersten
radialen Abschnitte der axialen Endoberflächen der Polkerne 20 und 21 ausgeformt
sind, wird der durchlaufende kühlende
Luftfluss auf der Auslassseite der Kühlgebläse 5 in umläufiger Richtung vergrößert und
reduziert den Ventilationswiderstand. Auf diese Weise wächst die
Flussgeschwindigkeit des kühlenden
Luftflusses, der entlang der Blätter 5a des
Gebläses 5 von
der inneren radialen Seite zu der äußeren radialen Seite fließt, an und
ermöglicht
dem Luftfluss ein weiches Entlangfließen an den Blättern 5a.
Die Reduktionen in der Gesamtflussrate des kühlenden Luftflusses werden
folglich herab gesetzt, und eine Steigerung der Kühlungseffizienz
der Kühlgebläse 5 tritt
ein. Der kühlende
Luftfluss entweicht an der sich in axialer Richtung spreizender
Auslassseite des Kühlgebläses 5,
ein Abschnitt dessen ist mit der Spulenendgruppe 16f und 16r der
Ankerspule 16 entlang den Schulterabschnitten 20d 21d ausgestattet.
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Folglich
wird der Temperaturanstieg in der Ankerspule 16 effektiv
gesenkt.
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In
der oben genannten Ausführungsform
2 ist ein elastisches Harz 22, als solches ein Silikonharz, zwischen
den Kühlgebläsen 5 und
den Polkernen 20 und 21 eingefügt, aber das Harz 22 kann
zum Beispiel auch ein Lack sein, vorausgesetzt er ist elastisch.
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Ausführungsform 3
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Wie
in 10 gezeigt, sind in der Ausführungsform 3 zum Beispiel rostfreie
Stahlringe 23, die als Klauen haltende Teile agieren, über die
klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte 20c und 21c gestülpt und
abgesichert, um die Endabschnitte von einer der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c und die Hauptabschnittsenden
der anderen von einander abzuhalten. Der Rest der Konstruktion ist
auf die gleiche Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform
2 aufgebaut.
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Gemäß Ausführungsform
3 wird die Vibrationsamplitude der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c reduziert,
weil die Ringe 23 die Vibration der Enden der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c und damit die Resonanzgeräusche der
Klauen regulieren. Weil die Enden der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c daran
gehindert werden, sich radial zu spreizen, wird deren Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit
deutlich erhöht.
Anders ausgedrückt werden
Vorkommnisse wie ein radiales Spreizen der Enden der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20a und 21a und ein Kollidieren
mit dem laminierten Kern 15 und eine Beschädigung während der
Hochgeschwindigkeitsrotation vermieden.
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Umfängliche
Unregelmäßigkeiten
kommen in den Hauptabschnitten der Spulen-Endgruppen 16f und 16r der
Ankerspule 16 vor.
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Genauso
kommen Unregelmäßigkeiten
auch in umfänglicher
Richtung in Abschnitten der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte 20c und 21c die
den Hauptabschnitten der Spulen-Endgruppen 16f und 16r vor.
Daraus folgt, dass ein Interferenzgeräusch zwischen den Hauptabschnitten
der Spulen-Endgruppen 16f und 16r und
den klauenförmigen magnetischen
Polabschnitten 20c und 21c zusammen mit der Rotation
des Feldrotors 7 erzeugt wird, wodurch das Windgeräusch anwächst. In
der Ausführungsform
3 wird das oben beschriebene Interferenzgeräusch durch ein Zwischensetzen
der Ringe 23 in die Abschnitte der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte 20c und 21c, die den Hauptabschnitten
der Spulen-Endgruppen 16f und 16r gegenüber liegen,
reduziert, wodurch eine Reduzierung der Windgeräusche ermöglicht wird.
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Ausführungsform 4
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In
Ausführungsform
4 wird eine Wicklung der Ankerspule 16A vorgestellt.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Stator eines Fahrzeuggenerators
gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt, 12 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein in einer Ankerspule eines
Stators eines Fahrzeuggenerators verwendetes Leitungssegment gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Nunmehr
wird eine Konstruktion eines Stators gemäß Ausführungsform 4 erläutert.
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Wie
in 12 gezeigt, agiert ein Leitungssegment 30 als
Drahtstrang, der die Ankerspule 16A bildet und durch Biegen
eines flachen Kupferdrahts, welcher mit einer elektrischen Isolierungsumhüllung ummantelt
ist und generell in U-Form, in welcher ein Paar geradliniger Abschnitte 30a mit
generell V-förmigen Drehabschnitten
verbunden ist, gefertigt wird.
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Zwei
Leitungssegmente werden von einem Ende des laminierten Kerns 15 in
jedes Schlitzpaar 15a, welche in 6 Schlitze unterteilt
sind (korrespondierend mit dem Neigungswinkel eines magnetischen
Pols), eingeführt.
Die geradlinigen Abschnitte 30a eines Leitungssegments 30 sind
hier in einer ersten Position der inneren radialen Seite (im Folgenden „Adresse
1") in einem Schlitz 15a und
einer zweiten Position der inneren radialen Seite (im Folgenden „Adresse
2") in dem anderen
Schlitz 15a sechs Schlitze weiter untergebracht, und die
geradlinigen Abschnitte 30a des anderen Leitungssegments 30 sind
in einer dritten Position der inneren radialen Seite (im Folgenden „Adresse
3") in einem Schlitz 15a und
einer vierten Position der inneren radialen Seite (im Folgenden „Adresse
4") in dem anderen
Schlitz 15a sechs Schlitze weiter untergebracht. Folglich sind
vier geradlinige Abschnitte 30a in jedem der Schlitze 15a untergebracht,
so dass sie in einer einzelnen Reihe in radialer Richtung aufgereiht
sind. Die Endabschnitte des Leitungssegments 30 dehnen sich äußerlich
an das andere Ende des laminierten Kerns 15 aus und sind
umfänglich
in einer abgeschrägten
Form gebogen.
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Am
anderen Ende des laminierten Kerns 15 dehnen sich die Endabschnitte 30c des
Leitungssegments 30 von Adresse 1 äußerlich
von einem Schlitz 15a von jedem Schlitzpaar aus, welche
mit den Endabschnitten 30c des anderen Leitungssegments 30 verbunden
sind, und welche sich äußerlich
von Adresse 2 der anderen Schlitze 15a sechs Schlitze weiter
ausdehnen und formen sechs einfach gedrehte Wellenwicklungen. Die
Endabschnitte 30c des Leitungssegments 30 von
Adresse 3 dehnen sich äußerlich
von Schlitz 15a von jedem der Schlitzpaare aus und sind
auch mit den Endabschnitten 30c des anderen Leitungssegments 30 verbunden,
welche sich außerhalb
von Adresse 4 der anderen Schlitze 15a sechs Schlitze
weiter ausdehnen und formen sechs einfach gedrehte Wellenwicklungen.
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Darüber hinaus
sind, auch wenn dies nicht gezeigt ist, sechs Wicklungsphasen, die
vier Drehungen aufweisen, durch in Reihe verbundene Wicklungen ausgeformt
und in der gleichen Schlitzgruppe angebracht und die Ankerspule 16A,
welche sich aus zwei dreiphasigen Wechselstromwicklungen zusammensetzt,
ist durch dreiphasige Wicklungen in einer Wechselstromverbindung
in jedem Gehäuse
ausgeformt.
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Wie
in 11 gezeigt, sind in einem auf diese Weise konstruierten
Stator 8A die Drehabschnitte 30b eines Leitungssegments 30 so
angeordnet, dass sie in zwei Schichten in radialer Richtung aufgereiht sind
und zwei Reihen in umläufiger
Richtung bilden und die Spulen-Endgruppe 16r an einem Ende
des laminierten Kens 15 bilden, und die Verbindungsabschnitte 31 zwischen
den Endabschnitten 30c des Leitungssegments 30,
welche das Spulenende bilden, sind so angeordnet, dass sie in zwei
Schichten in radialer Richtung aufgereiht sind und zwei Reihen in
umläufiger
Richtung bilden und die Spulen-Endgruppe 16f an dem anderen
Ende des laminierten Kens 15 bilden.
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Weil
die Spulenenden in diesem Stator 8A durch Verbindungsmuster,
welche in verschiedenen Schichten in durch sechs Schlitze unterteilte
Schlitze in ordentlichen Reihen in umfänglicher Richtung angeordnet
sind, fließt
der vom Kühlgebläse 5 kommende
Luftfluss widerstandslos entlang der Spulenenden und reduziert das
Windgeräusch
deutlich. Da der kühlende
Luftfluss entlang des Spulenendes fließt, steigt die Kühlung der
Ankerspule 16A an und ermöglicht zusätzlich die Absenkung der Temperatur im
Stator 8A.
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Ausführungsform 5
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Wie
in 13 gezeigt, wird in der Ausführungsform 5 eine Ankerspule 16A unter
kontinuierlicher Verwendung von Kupferdraht 33 angefertigt.
Die Ausführungsform
5 ist darüber
hinaus auf die gleiche Weise wie die Ausführungsform 4 konstruiert, bis
auf die Tatsache, dass der kontinuierlich verwendete Kupferdraht
anstellte von generell U-förmigen
Leitungssegmenten eingesetzt wird.
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In
einem Stator 8B bläst
gemäß Ausführungsform
5 der kühlende
Luftfluss des Kühlgebläses 5 widerstandslos
entlang den Spulenenden und reduziert das Windgeräusch deutlich,
weil die durch Verbindungsmuster ausgeformten Spulenenden in verschiedene
Schichten in Schlitzen, die in sechs Schlitze unterteilt sind, in
ordentlichen Reihen in umfänglicher
Richtung angeordnet sind. Weil der kühlende Luftstrom entlang des
Spulenendes fließt, steigt
die Kühlung
der Ankerspule 16B an und ermöglicht zusätzlich ein Absenken der Temperatur
im Stator 8B.
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Die
Anzahl von Verbindungspunkten wird im Vergleich zur Ausführungsform
4 deutlich reduziert, weil gemäß Ausführungsform
5 kontinuierlich Kupferdraht 33 verwendet und dadurch die
Arbeitsfähigkeit gesteigert
wird. Die axiale Länge
der Spulen-Endgruppe 16f kann im Vergleich zu Ausführungsform
4 verkürzt
werden, weil die Spulen-Endgruppe 16f und 16r durch
Drehabschnitte 33a aus Kupferdraht 33 gebildet
werden, was den Ventilationswiderstand in der Spulen -Endgruppe 16f reduziert,
wodurch das Reduzieren der Windgeräusche ermöglicht wird.
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Wie
oben beschrieben, Fahrzeuggenerator gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung, umfassend:
einen Feldrotor versehen mit:
einer
Feldspule; und
einem Lundellkern, der aufweist:
einen
zylindrischen Abschnitt, auf welchem die Feldspule angebracht ist;
Bügelabschnitte,
die derart angeordnet sind, das sie sich von den axialen Endabschnitten
der zylindrischen Abschnitte radial nach außen erstrecken;
und
klauenförmige magnetische
Polabschnitte, die derart angeordnet sind, das sie sich von den
radialen Kantenabschnitten der Bügelabschnitte
axial erstrecken, um die Feldspule zu umgeben; und
einen Stator,
bestehend aus einem laminierten Kern und einer Ankerspule, derart
angeordnet, dass sie einem äußeren Umfang
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte gegenüberliegt,
wobei ein Verhältnis
(R2/R1) zwischen einem äußeren Radius
R2 des zylindrischen Abschnitts und einem äußeren Radius R1 des Lundellkerns
in einem Bereich von 0,50 und 0,54 liegt, und ein Verhältnis (Tr/Tp)
zwischen einer axialen Überlappungslänge Tr zwischen
dem laminierten Kern und den Bügelabschnitten
und einer axialen Länge
Tp der Bügelabschnitte
in einem Bereich größer als
oder gleich 0,2 ist,
wodurch ein Generator mit der Fähigkeit
versehen ist, einen hohen Ausstoß zu erzeugen und das elektromagnetische
Geräusch
zu reduzieren.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Fahrzeuggenerator
zur Verfügung
gestellt, umfassend:
einen Feldrotor versehen mit:
einer
Feldspule; und
einem Lundellkern, der aufweist:
einen
zylindrischen Abschnitt, auf welchem die Feldspule angebracht ist;
Bügelabschnitte,
die derart angeordnet sind, das sie sich von den axialen Endabschnitten
der zylindrischen Abschnitte radial nach außen erstrecken;
und
klauenförmige magnetische
Polabschnitte, die derart angeordnet sind, das sie sich von den
radialen Kantenabschnitten der Bügelabschnitte
axial erstrecken, um die Feldspule zu umgeben; und
einen Stator,
bestehend aus einem laminierten Kern und einer Ankerspule, derart
angeordnet, dass sie einem äußeren Umfang
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte gegenüberliegt, wobei
ein Verhältnis
(Tt/R1) zwischen einer radialen Dimension Tt eines Hauptabschnitts
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte und einem äußeren Radius R1 des Lundellkerns
in einem Bereich von 0,1 bis 0,15 liegt, und ein Verhältnis (Tr/Tp)
zwischen einer axialen Überlappungslänge Tr zwischen
dem laminierten Kern und den Bügelabschnitten
und einer axialen Länge
Tp der Bügelabschnitte
in einem Bereich größer als
oder gleich 0,2 ist,
wodurch ein Generator mit der Fähigkeit
versehen ist, einen hohen Ausstoß (an Energie) zu erzeugen und
das elektromagnetische Geräusch
zu reduzieren.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeuggenerator
zur Verfügung
gestellt, umfassend:
einen Feldrotor versehen mit:
einer
Feldspule; und
einem Lundellkern, der aufweist:
einen
zylindrischen Abschnitt, auf welchem die Feldspule angebracht ist;
Bügelabschnitte,
die derart angeordnet sind, das sie sich von den axialen Endabschnitten
der zylindrischen Abschnitte radial nach außen erstrecken;
und
klauenförmige magnetische
Polabschnitte, die derart angeordnet sind, das sie sich von den
radialen Kantenabschnitten der Bügelabschnitte
axial erstrecken, um die Feldspule zu umgeben; und
einen Stator,
bestehend aus einem laminierten Kern und einer Ankerspule, derart
angeordnet, dass sie einem äußeren Umfang
der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte gegenüberliegt,
wobei ein Verhältnis
(R3/R1) zwischen einem äußeren Radius
R3 eines Bodenabschnitts eines Talabschnitts zwischen den klauenförmigen magnetischen
Polabschnitten und einem äußeren Radius
R1 des Lundellkerns in einem Bereich zwischen 0,55 und 0,65 liegt,
und
ein Verhältnis
(Tr/Tp) zwischen einer axialen Überlappungslänge Tr zwischen
dem laminierten Kern und den Bügelabschnitten
und der axialen Länge
Tp der Bügelabschnitte
in einem Bereich größer als
oder gleich 0,2 ist, wodurch ein Generator mit der Fähigkeit
versehen ist, einen hohen Ausstoß zu erzeugen und das elektromagnetische
Geräusch
zu reduzieren.
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Es
kann ein Kühlgebläse, welches
auf mindestens einer axiale Endoberfläche des Lundellkerns befestigt
ist, zur Verfügung
gestellt werden, wobei eine äußerste radiale
Dimension Rf des Kühlgebläses in einem
Bereich größer als
R4 und kleiner als R1 ist, wo R4 ein innerer Radius der Hauptfläche der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte , welches die die axiale Vibration der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte reduziert, wodurch das Resonanzgeräusch der Klauen reduziert wird.
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Ein
Schulterbereich der klauenförmigen
magnetischen Polabschnitte kann, beginnend an einer äußerst radialen
Position auf dem Kühlgebläse, abgeschrägt werden,
wodurch der kühlende
Luftfluss dem Kühlgebläse entweicht
und die Schulterabschnitte „entlang
streicht", um die
Spulen-Endgruppe der
Ankerspule, wodurch eine effiziente Absenkung der Temperatur in
der Ankerspule ermöglicht
wird.
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Es
kann ein Kühlgebläse, welches
auf mindestens einer axialen Endoberfläche des Lundellkerns angebracht
ist, zur Verfügung
gestellt werden, wobei ein elastischer Harz wird zwischen das Kühlgebläse und die
axiale Endoberfläche
des Lundellkerns eingefügt
ist, wodurch die axiale Vibration der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte
durch das Harz gedämpft
und das Resonanzgeräusch
der Klauen gedämpft
wird.
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Die
Ankerspule kann eine Vielzahl von Wicklungen aufweisen, die durch
Installieren eines Drahtstrangs derart ausgebildet sind, dass nacheinander
eine innere Schicht und eine äußere Schicht
in Schlitzen bei Intervallen einer vorab bestimmten Anzahl von Schlitzen
in dem laminierten Kern besetzt werden, wobei eine Spulen-Endgruppe
hiervon durch Anordnen von Spulenenden aufgebaut ist, die in einem
Verbindungsmuster ausgebildet sind, bei dem verschiedene Schichten
in diesen durch eine vorab bestimmte Anzahl von Schlitzen getrennten
Schlitzen außerhalb
eines Endabschnitts des laminierten Kerns derart in Reihe miteinander
verbunden sind, dass sie in Reihen in umfängliche Richtungen ausgerichtet
sind, wobei der dem Kühlgebläse entweichende
kühlende
Luftfluss entlang der Spulenenden streicht, wodurch der Ventilationswiderstand
und das Windgeräusch
reduziert werden.
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Ein
kreisförmiges
Klauen-Haltelement kann an Spitzen der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte
angeordnet sein, wodurch die Vibrationsamplitude der klauenförmigen magnetischen
Polabschnitte und das Resonanzgeräusch der Klauen reduziert und
die radiale Spreizung der klauenförmigen magnetischen Polabschnitte
verhindert wird, was die Hochgeschwindigkeits-Haltbarkeit erhöht.