-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Generator, bei welchem eine
Wechselspannung durch Drehung eines Rotors in einem Stator erzeugt
wird.
-
2. Beschreibung des Stands
der Technik
-
9 ist
ein Querschnitt durch einen herkömmlichen
Kraftfahrzeuggenerator (nachstehend einfach als „Generator" bezeichnet), 10 ist
eine Perspektivansicht des Rotors in 9, 11 ist eine
Vorderansicht des Statorkerns in 9, und 12 ist
ein elektrisches Schaltbild des Generators in 9.
-
Der
Generator weist auf: ein Gehäuse,
das aus einer vorderen Stütze 1 aus
Aluminium und einer hinteren Stütze 2 aus
Aluminium besteht; eine Welle 5, die drehbar in dem Gehäuse angeordnet
ist, und eine Riemenscheibe 4 aufweist, die an einem ersten Ende
der Welle befestigt ist; einen Rotor 6 des Lundell-Typs,
der an der Welle 5 befestigt ist; Gebläse 7, die an beiden
Enden in Axialrichtung des Rotors 6 befestigt sind; einen
Stator 8, der an der Innenwand des Gehäuses 3 befestigt ist;
Schleifringe 9, die an einem zweiten Ende der Welle 5 befestigt
sind, um dem Rotor 6 elektrischen Strom zuzuführen; Bürsten 10,
die in Kontakt mit den Schleifringen 9 gleiten; Bürstenhalter 11,
welche die Bürsten 10 aufnehmen; einen
ersten und einen zweiten Gleichrichter 12a bzw. 12b in
elektrischem Kontakt mit dem Stator 8 zur Umwandlung von
in dem Stator 8 erzeugten Wechselstroms in Gleichstrom;
einen Kühlkörper 13, der über den
Bürstenhalter 11 aufgepasst
ist; und einen Regler 14, der mit Kleber an dem Kühlkörper 13 befestigt
ist, um die Höhe
der Wechselspannung einzustellen, die in dem Stator 8 erzeugt
wird.
-
Der
Rotor 6 weist eine Feldspule 15 zur Erzeugung
eines Magnetflusses beim Durchgang elektrischen Stroms auf, und
einen Polkern 16, der die Feldspule 15 abdeckt,
und in welchem Magnetpole durch den Magnetfluss hervorgerufen werden.
Der Polkern 16 weist eine erste Polkernbaugruppe 17 und
eine zweite Polkernbaugruppe 18 auf, die ineinander greifen.
Die erste Polkernbaugruppe 17 und die zweite Polkernbaugruppe 18 bestehen
aus Eisen, und weisen an ihren Enden klauenförmige Magnetpole 19 und 20 auf.
Zwischenräume 21 sind
zwischen benachbarten, klauenförmigen
Magnetpolen 19 und 20 vorgesehen, um zu verhindern,
dass der Magnetfluss von zwischen den klauenförmigen Magnetpolen 19 und 20 infolge
von Kriechverlusten herausgelangt, und dienen auch als Kühlkanäle zum Kühlen der Feldwicklung 15.
-
Der
Stator 8 weist einen Statorkern 22 auf, und zwei
Dreiphasen-Statorwicklungen 23a und 23b, die aus
Draht bestehen, der auf den Statorkern mit einer Phasendifferenz
von 30 elektrischen Grad gewickelt ist. Der in 11 gezeigte
Statorkern 22 wird durch Stanzen dünner Stahlbleche in Form eines Kamms
mit gleichmäßigen Abständen und
durch Wickeln oder Laminieren der kammförmigen Bleche in Ringform hergestellt.
Nuten 25 und Zähne 24,
die in Radialrichtung verlaufen, sind auf einem Innenumfangsabschnitt
des Statorkerns 22 vorgesehen.
-
Dieses
Beispiel weist zwei Gruppen an Statorwicklungen auf, nämlich die
erste Dreiphasen-Statorwicklung 23a und die zweite Dreiphasen-Statorwicklung 23b,
der Rotor 6 weist 12 Pole mit zwei Dreiphasenabschnitten
entsprechend jedem Pol auf, und daher sind 72 Nuten 25 und
Zähne 24 vorhanden. Der Statorkern 22 ist
ringförmig,
ist jedoch ausgebreitet in 13 dargestellt,
und der ringförmige
Statorkern 22 ist mit Nuten 25 in gleichmäßigem Abstand von
fünf mechanischen
Grad (360 Grad/72) versehen. Da die 72 Nuten gleichmäßig den
12 Polen entsprechen, sind daher die Nuten 25 in gleichmäßigem Abstand
von 30 elektrischen Grad vorgesehen.
-
Die
beiden in Sternschaltung geschalteten Dreiphasen-Statorwicklungen 23a und 23b sind
in den Nuten 25 mit einer Phasendifferenz von 30 elektrischen
Grad gegeneinander angeordnet, und sind elektrisch an den ersten
Gleichrichter 12a bzw. den zweiten Gleichrichter 12b angeschlossen.
-
Bei
einem Kraftfahrzeuggenerator mit der voranstehend geschilderten
Konstruktion wird Strom von einer Batterie (nicht gezeigt) durch
die Bürsten 10 und
die Schleifringe 9 der Feldspule 15 zugeführt, wodurch
ein Magnetfluss hervorgerufen wird, wodurch die klauenförmigen Magnetpole 19 der
ersten Polkernbaugruppe 17 mit Nord-suchenden (N) Polen polarisiert
werden, und die klauenförmigen
Magnetpole 20 der zweiten Polkernbaugruppe 18 mit Süd-suchenden
(S) Polen polarisiert werden.
-
Gleichzeitig
wird die Riemenscheibe 4 mit Hilfe einer Brennkraftmaschine
gedreht, und dreht sich der Rotor 6 zusammen mit der Welle 5.
Daher wirkt ein sich drehendes Magnetfeld auf die Statorwicklungen 23a und 23b ein,
und wird eine elektromotorische Kraft erzeugt. Diese elektromotorische Wechselkraft
wird im Gleichstrom durch die Gleichrichter 12a und 12b umgewandelt,
seine Stärke
wird durch den Regler 14 geregelt, und die Batterie wird wieder
aufgeladen.
-
Bei
diesem Kraftfahrzeuggenerator ist eine Nut 25 in dem Statorkern 22 für jede Gruppe
und Phase der Statorwicklung 23 und für jeden Pol des Rotors 6 vorgesehen,
und es bilden sich kaum in dem selben Zahn 24 Kriechmagnetflüsse aus,
die zwischen benachbarten klauenförmigen Magnetpolen 19 und 20 des
Rotors 6 entstehen, so dass die Kriechmagnetflusszeit in
den Zähnen 24 kurz
ist. Daher sind Verringerungen des Ausmaßes des wirksamen Magnetflusses,
der auf die Statorwicklung 23 einwirkt, infolge von Kriechmagnetflüssen gering, und
werden plötzliche
Spitzen des Magnetflusses verringert.
-
Weiterhin
ist der selbe technische Gehalt wie bei dem voranstehend geschilderten
Kraftfahrzeuggenerator im Japanischen offengelegten Patent Nr. HEI-4-26345
beschrieben.
-
Bei
einem herkömmlichen
Kraftfahrzeuggenerator, wie in 3 gezeigt,
die von den vorliegenden Erfindern auf Grundlage einer Untersuchung
des elektromagnetischen Feldes hergestellt wurde (hierbei bedeutet
beispielsweise ein Nutöffnungsabstand von
24 Grad auf der Horizontalachse, dass der elektrische Winkel einen
gleichmäßigen Abstand
von 30 Grad aufweist, und der physikalische Winkel einen ungleichmäßigen Abstand
von 24 bis 36 Grad, wobei die Vertikalachse das Verhältnis harmonischer
Frequenzen zur Fundamentalfrequenz der magnetomotorischen Kraft
des Stators repräsentiert),
tauchen dann, wenn der Abstand der Nutöffnungen mit einem elektrischen
Winkel von 30 Grad konstant ist, die fünften und siebten räumlichen
Oberwellenfrequenzen nicht in der Magnetflussdichtesignalform auf.
Allerdings gab es in der Hinsicht ein Problem, dass dann, wenn die
elften und dreizehnten räumlichen Oberwellenfrequenzen
in den magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators 8 groß sind,
und die elften oder dreizehnten Oberwellenfrequenzen in den magnetomotorischen
Oberwellenfrequenzen des Rotors 6 vorhanden sind, die Unterdrückung plötzlicher
Spitzen des Magnetflusses unzureichend ist, infolge von Interferenz
zwischen den Frequenzen, wodurch die Unterdrückung von Schwankungen der
erzeugten Spannung unzureichend wird, und eine magnetische Anziehung
zwischen den klauenförmigen
Magnetpolen 19 und 20 des Rotors 6 und des
Stators 8 auftritt, so dass der Stator 8, das
Gehäuse 3,
usw. in Schwingungen geraten, und die klauenförmigen Magnetpole 19 und 20 des
Rotors 6 schwingen, was zu Geräuschen führt, die für Insassen in einem Fahrzeug
lästig
sind.
-
Entsprechend
trat ein anderes Problem in der Hinsicht auf, dass dann, wenn die
Nut-Oberwellenfrequenzen des Stators 8 die elften und dreizehnten
räumlichen
Oberwellenfrequenzen sind, und die elften oder dreizehnten Oberwellenfrequenzen
in den magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Rotors 6 vorhanden
sind, die Unterdrückung
plötzlicher Spitzen
des Magnetflusses unzureichend ist, infolge von Interferenzen zwischen
den Frequenzen, wodurch die Unterdrückung von Schwankungen der
erzeugten Spannung unzureichend wird, und magnetische Anziehung
zwischen den klauenförmigen
Magnetpolen 19 und 20 des Rotors 6 und
des Stators 8 auftritt, so dass der Stator 8,
das Gehäuse 3,
usw. in Schwingungen geraten, oder die klauenförmigen Magnetpole 19 und 20 des
Rotors 6 schwingen, was zum Entstehen von Geräuschen führt, die
für Insassen
im Fahrzeug unangenehm sind.
-
Ein
Generator gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus der JP-A-040266345 und der
EP-A-881752.
-
Die
JP-A-58116031 beschreibt einen Kern für eine sich drehende elektrische
Maschine. Um elektromagnetisches Rauschen zu verringern, ist das Zentrum
eines Lochs zu den Zentren jeweiliger Nuten hin verschoben, die
in gleichen Abständen
bei den benachbarten Nuten vorhanden sind. Harmonische der Nuten
werden verringert.
-
Die
JP-A-61221559 beschreibt einen Generator. Lange Zähne und
kurze Zähne
sind für
den Ankerkern vorgesehen, und ihre Anzahlen und ihr wirksamer Abstand
sind speziell gewählt.
-
Schließlich betrifft
die GB-A-887047 dynamoelektrische Maschinen. Der Abstand und die
Breite der Statorzähne
nehmen kontinuierlich zu, und die Querschnittsfläche und die Tiefe der Nuten
nimmt kontinuierlich von einer ersten zu einer zweiten Achse hin
ab.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Mit
der vorliegenden Erfindung sollen die voranstehenden Probleme überwunden
werden, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Generators, der Änderungen
der erzeugten Spannung verringern kann, und Geräusche verringern kann, durch
Verringerung magnetomotorischer Oberwellen des Stators höherer Ordnung
und von Statornut-Oberwellen, welche wesentlich plötzliche
Erhöhungen
des Magnetflusses beeinflussen, und die magnetische Anziehung zwischen dem
Stator und dem Rotor.
-
Zu
diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Generator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
zur Verfügung
gestellt.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Statorkerns für
einen Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 (kein Teil der vorliegenden Erfindung);
-
2 ist
ein elektrisches Schaltbild für
den Kraftfahrzeuggenerator in 1;
-
3 ist
ein Diagramm, das Änderungen
der magnetomotorischen Oberwellen des Stators zeigt;
-
4 ist
eine Tabelle, die verschiedene Ordnungen der magnetomotorischen
Oberwellenfrequenzen des Rotors vergleicht;
-
5 ist
ein Diagramm, welches Änderungen
der magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators zeigt;
-
6 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Statorkerns für
einen Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
2 (kein Teil der vorliegenden Erfindung);
-
7 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Statorkerns für
einen Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung;
-
8 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Statorkerns für
einen Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung;
-
9 ist
ein Querschnitt durch einen herkömmlichen
Kraftfahrzeuggenerator;
-
10 ist
eine Perspektivansicht des Rotors in 9;
-
11 ist
eine Vorderansicht des Statorkerns in 9;
-
12 ist
ein elektrisches Schaltbild für
den Kraftfahrzeuggenerator in 9; und
-
13 ist
eine Darstellung zur Erläuterung des
Statorkerns in 9.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsform 1
-
1 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Statorkerns 32 eines Stators 100 für einen
Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
1 (kein Teil der vorliegenden Erfindung), und zwar abgewickelt dargestellt. 2 ist
ein elektrisches Schaltbild für
den Kraftfahrzeuggenerator, und gleiche oder entsprechende Abschnitte
wie bei dem herkömmlichen Beispiel
werden unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen erläutert.
-
Es
ist eine Nut 35 in diesem Statorkern 32 pro Gruppe,
pro Phase, pro Pol vorhanden. Anders ausgedrückt, sind 72 Nuten 35 vorhanden,
jedoch ist der Abstand zwischen benachbarten Zentrumslinien A der Öffnungen 36 der
Nuten 35, die in Radialrichtung verlaufen, nicht gleichmäßig, und
sind 36 Nuten 35 jeweils in einem elektrischen Winkel von
36 bzw. 24 Grad vorgesehen. Die Phasendifferenz des elektrischen
Winkels zwischen der ersten Dreiphasen-Statorwicklung 123a und
der zweiten Dreiphasen-Statorwicklung 123b beträgt 36 Grad
anstatt der herkömmlichen
30 Grad.
-
Die
erste Dreiphasen-Statorwicklung 123a und die zweite Dreiphasen-Statorwicklung 123b sind jeweils
in Sternschaltung geschaltet, und die Gleichrichter 12a und 12b,
welche den abgegebenen Wechselstrom gleichrichten, sind jeweils
elektrisch mit einem Sternpunkt einer Sternschaltung verbunden.
-
Weiterhin
ist der erste Gleichrichter 12a, der von der ersten Dreiphasen-Statorwicklung 123a abgegebene
Wechselstrom gleichrichtet, elektrisch an die erste Dreiphasen-Statorwicklung 123a angeschlossen,
und ist der zweite Gleichrichter 12b, der von der zweiten
Dreiphasen-Statorwicklung 123b abgegebenen
Wechselstrom gleichrichtet, elektrisch an die zweite Dreiphasen-Statorwicklung 123b angeschlossen.
Nach der Gleichrichtung werden die Ausgangsströme vereinigt.
-
Bei
dieser Ausführungsform
sind die Breite der Zähne 34 und
die Breite zwischen benachbarten Zähnen ebenso wie bei dem in 10 gezeigten
Statorkern 22, jedoch werden durch Einstellung der Länge der
Flansche 34a auf den Enden der Zähne 34 in Umfangsrichtung
die Abmessungen zwischen benachbarten Zentrumslinien A der Öffnungen 36 der Nuten 35,
die in Radialrichtung verlaufen, ungleichmäßig ausgebildet.
-
Die
Flansche 34a müssen
nicht beim Stanzen des Metallblechs hergestellt werden; sie können durch
Formen der Enden der Zähne 34 hergestellt werden,
nachdem die Dreiphasen-Statorwicklungen 123a und 123b in
dem Statorkern 32 angebracht wurden. Darüber hinaus
kann der Statorkern 32 durch Wickeln des Metallblechs hergestellt
werden, oder durch Laminieren.
-
Bei
einem Statorkern 32 für
einen Kraftfahrzeuggenerator mit der voranstehend geschilderten Konstruktion
werden infolge der Tatsache, dass die Abmessungen zwischen den Öffnungen 36 benachbarter
Nuten 35 ungleichförmig
sind, und 36 Nuten 35 jeweils in einem elektrischen Winkel
von 36 bzw. 24 Grad vorhanden sind, wie in 3 gezeigt,
im Vergleich zum herkömmlichen
Fall, in welchem der elektrische Winkel 30 Grad beträgt, die
magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators 8,
welche die Magnetflussdichtesignalform bilden, bei den elfen und
dreizehnten räumlichen
Oberwellenfrequenzen verringert, und werden die fünften und
siebten magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators 38 vergrößert.
-
Die
magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Rotors 6, die
mit den magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators 38 interferieren,
und plötzliche
Erhöhungen
des Magnetflusses hervorrufen, werden durch das Integral in Axialrichtung
der klauenförmigen
Magnetpole 19 und 20 repräsentiert. 4 ist
eine Tabelle von Relativwerten für
verschiedene Ordnungen magnetomotorischer Oberwellenfrequenzen relativ
zur fünften
magnetomotorischen Oberwellenfrequenz des Rotors 6, wobei
die Tabelle von den vorliegenden Erfindern durch Untersuchung dreidimensionaler
elektromagnetischer Felder erhalten wurde. Wie aus dieser Tabelle hervorgeht,
werden infolge der Tatsache, dass die Pole klauenförmig sind,
die fünften
und siebten magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Rotors 6 abgemildert,
und sind wesentlich verringert, im Vergleich zu den elfen und dreizehnten
magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Rotors 6.
-
Daher
werden, wenn 36 Nuten 35 jeweils in einem elektrischen
Winkel von 36 bzw. 24 Grad vorhanden sind, wie bei der Ausführungsform
1 gezeigt, obwohl die fünften
und siebten magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators 38 vergrößert werden,
die elften und dreizehnten Oberwellenfrequenzen des Stators 38 verringert.
Aus diesem Grund werden plötzliche
Anstiege des Magnetflusses, die infolge einer Interferenz zwischen
den elften und dreizehnten Oberwellenfrequenzen des Stators 38 auftreten,
und die elften und dreizehnten Oberwellenfrequenzen des Rotors 6,
welche den größten Anteil
an plötzlichen
Erhöhungen
des Magnetflusses haben, die in Generatoren auftreten, verringert,
wodurch wiederum Änderungen
der in dem Generator erzeugten Spannung verringert werden.
-
Weiterhin
wird die magnetische Anziehung zwischen den klauenförmigen Magnetpolen 19 und 20 des
Rotors 6 und des Stators 38 verringert, was es ermöglicht,
eine Resonanz des Stators 38, des Gehäuses 3, usw. zu unterdrücken, sowie
Schwingungen der klauenförmigen
Magnetpole 19 und 20 des Rotors 6, wodurch
ermöglicht
wird, Geräusche
zu verringern.
-
Weiterhin
werden im Falle der Ausführungsform
1 die elften und dreizehnten Oberwellenfrequenzen der Nuten des
Stators 38 ebenfalls verringert, wodurch plötzliche
Anstiege des Magnetflusses verringert werden, die infolge einer
Interferenz zwischen den elften und dreizehnten Oberwellenfrequenzen
der Nuten des Stators 38 und den elften und dreizehnten
Oberwellenfrequenzen des Rotors 6 auftreten, was eine weitere
Verringerung von Änderungen
der in dem Generator erzeugten Spannung ermöglicht. Darüber hinaus wird die magnetische
Anziehung zwischen den klauenförmigen
Magnetpolen 19 und 20 des Rotors 6 und
des Stators 38 weiter verringert, was es ermöglicht,
die Resonanz des Stators 38, des Gehäuses 3, usw. sowie
Schwingungen der klauenförmigen
Magnetpole 19 und 20 des Rotors zu unterdrücken, so
dass ermöglicht
wird, Geräusche noch
weiter zu verringern.
-
Darüber hinaus
wurde die voranstehende Ausführungsform
anhand eines Falles erläutert,
in welchem die Öffnungen
so ausgebildet werden, dass der Abstand zwischen den Zentrumslinien
zwischen 24 und 36 Grad in Umfangsrichtung abwechselte, aber selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt, und
können
die voranstehend geschilderten Auswirkungen erzielt werden, wenn
der Abstand zwischen den Zentrumslinien der Öffnungen in einem elektrischen
Winkel in einem Bereich von 16 bis 29 Grad liegt. Der Effekt ist
besonders groß,
wenn der elektrische Winkel in einem Bereich von 22 bis 24 Grad
liegt, gezeigt durch Pfeile A in 5, wobei
dies der Bereich ist, in welchem die fünften und siebten magnetomotorischen
Oberwellenfrequenzen des Stators die elften und dreizehnten magnetomotorischen
Oberwellenfrequenzen des Stators schneiden.
-
Weiterhin
kann, da die Sternpunkte N der Dreiphasen-Statorwicklungen 123a und 123b jeweils an
den Gleichrichter 12a bzw. 12b angeschlossen sind,
wenn sich der Generator mit hoher Drehzahl dreht, der Ausgangsstrom
als Sternpunktspannung abgezogen werden, wodurch die Ausgangsleistung verbessert
werden kann.
-
Da
der erste Gleichrichter 12a elektrisch an die erste Dreiphasen-Statorwicklung 123a angeschlossen
ist, der zweite Gleichrichter 12b elektrisch an die zweite
Dreiphasen-Statorwicklung 123b angeschlossen
ist, und deren Ausgangsströme
nach dem Gleichrichten vereinigt werden, sind die Ausgangsströme der Statorwicklungen 123a und 123b stabil und
beeinflussen sich nicht gegenseitig. Dies ist besonders wirksam
in solchen Fällen,
in welchen die vereinigte Ausgangsleistung hoch ist, und für Dioden, die
einen Gleichrichter bilden, deren zulässige Arbeitstemperatur überschritten
würde,
wenn nur ein einziger Gleichrichter eingesetzt würde.
-
Ausführungsform 2
-
6 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Statorkerns 42 für
einen Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
2 (kein Teil der vorliegenden Erfindung), der in dieser Darstellung
ausgebreitet dargestellt ist.
-
Während bei
der Ausführungsform
1 die Öffnungsbreite
W der Öffnungen 36 benachbarter
Nuten 35 ungleichmäßig war,
unterscheidet sich die Ausführungsform
2 in der Hinsicht, dass die Öffnungsbreite
W der Öffnungen 46 benachbarter
Nuten 45 gleich ist, und ist im Übrigen die Konstruktion identisch.
-
Ausführungsform 3
-
7 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Statorkerns 52 für
einen Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
3, also gemäß der vorliegenden
Erfindung, der in dieser Darstellung ausgebreitet dargestellt ist.
-
Die
Ausführungsform
3 unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 in der Hinsicht,
dass Zähne 54a und 54b,
die Nuten 55 trennen, eine nicht gleichmäßige Breite
aufweisen, wobei im Übrigen
die Konstruktion identisch ist.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird, wenn der Magnetfluss zunimmt, der durch die Zähne 54a mit geringer
Breite hindurchgeht, die magnetische Sättigung gefördert, jedoch wird in benachbarten
Zähnen 54b mit
großer
Breite statt dessen die magnetische Sättigung abgemildert, so dass
im Ergebnis die Ausgangsleistung des Generators zunimmt.
-
Ausführungsform 4
-
8 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
eines Stators 68 für
einen Kraftfahrzeuggenerator gemäß Ausführungsform
4, also gemäß der vorliegenden
Erfindung, der in dieser Darstellung ausgebreitet dargestellt ist.
-
Die
Ausführungsform
4 unterscheidet sich von der Ausführungsform 3 in der Hinsicht,
dass bei ihr eine Dreiphasen-Statorwicklung 33 durch Wickeln von
Draht auf eine Brücke 54c zwischen
den Zähnen 54a und 54b hergestellt
wird, wobei im Übrigen
die Konstruktion identisch ist.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird infolge der Tatsache, dass eine Dreiphasen-Statorwicklung 33 durch
Wickeln von Draht auf die Brücke 54c zwischen
den Zähnen 54a und 54b hergestellt
wird, die Belastung der Zähne 54a und 54b in
Umfangsrichtung infolge des Wickelns von Draht verringert, wodurch
eine Verformung der Zähne 54a und 54b unterdrückt wird,
so dass diese Konstruktion für
den Statorkern 52 geeignet ist, der Zähne 54a mit geringer Breite
aufweist.
-
Weiterhin
wurde jede der voranstehenden Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf einen Kraftfahrzeuggenerator erläutert, bei welchem insgesamt
72 Nuten und insgesamt 12 klauenförmige Magnetpole vorhanden
sind, aber selbstverständlich kann
die vorliegende Erfindung auch bei Generatoren eingesetzt werden,
bei denen insgesamt 96 Nuten und insgesamt 16 klauenförmige Magnetpole
vorhanden sind, oder beispielsweise insgesamt 120 Nuten und insgesamt
20 klauenförmige
Magnetpole. Weiterhin war bei jeder der voranstehenden Ausführungsformen
eine Feldspule von einem Rotor umschlossen, jedoch kann die vorliegende
Erfindung auch bei einem Generator jener Art eingesetzt werden,
bei welchem eine Feldspule an einer Stütze befestigt ist, und elektrische
Pole durch Zufuhr eines Magnetflusses zu Polkernen eines Rotors über einen Luftspalt
ausgebildet werden. Darüber
hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf Kraftfahrzeuggeneratoren
beschränkt.
-
Wie
voranstehend erläutert,
weist ein Generator gemäß der vorliegenden
Erfindung auf: Nuten, die so ausgebildet sind, dass radiale Zentrumslinien benachbarter Öffnungen
der Nuten einen ungleichmäßigen Abstand
in Umfangsrichtung aufweisen. Daher können magnetomotorische Oberwellenfrequenzen
des Stators höherer
Ordnung und Oberwellenfrequenzen der Statornuten, welche wesentlich plötzliche
Anstiege des Magnetflusses und die magnetische Anziehung zwischen
dem Stator und dem Rotor beeinflussen, verringert werden, was es
ermöglicht, Änderungen
der erzeugten Spannung zu verringern, und Geräusche zu verringern.
-
Gemäß einer
Form des Generators kann der Abstand zwischen den Zentrumslinien
der Öffnungen in
einem elektrischen Winkel in einem Bereich von 16 bis 29 Grad liegen.
Daher können
magnetomotorische Oberwellenfrequenzen des Stators höherer Ordnung
und Oberwellenfrequenzen der Statornuten verringert werden, was
eine Verringerung von Änderungen
der erzeugten Spannung und von Geräuschen ermöglicht.
-
Gemäß einer
anderen Form des Generators kann der Abstand zwischen den Zentrumslinien
der Öffnungen
in einem elektrischen Winkel in einem Bereich von 22 bis 24 Grad
liegen, was den Bereich darstellt, in welchem die fünften und
siebten magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators die elften
und dreizehnten magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen des Stators
schneiden. Daher können
insbesondere die elften und dreizehnten magnetomotorischen Oberwellenfrequenzen
des Stators und die Oberwellenfrequenzen der Statornuten verringert
werden, was eine wirksamere Verringerung von Änderungen der erzeugten Spannung
und von Geräuschen
ermöglicht.
-
Gemäß noch einer
anderen Form des Generators können
die Öffnungen
so ausgebildet sein, dass der Abstand zwischen den Zentrumslinien
zwischen 24 Grad und 36 Grad in Umfangsrichtung abwechselt. Daher
können Änderungen
der erzeugten Spannung sowie Geräusche
weiter verringert werden.
-
Gemäß einer
anderen Form des Generators sind zwar zahlreiche Nuten vorhanden,
die plötzliche Erhöhungen in
den Zähnen
und den klauenförmigen Magnetpolen
vergrößern, und
die Steifigkeit des Statorkerns verringern, jedoch sind die Auswirkungen
signifikant, die durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung bezüglich der
Verringerung von Änderungen der
erzeugten Spannung und der Verringerung von Geräuschen erzielt werden.
-
Gemäß einer
noch anderen Form des Generators kann ein Flansch, der in Umfangsrichtung
verläuft,
auf einem Endabschnitt eines Zahns vorhanden sein, der die Nuten
trennt; und kann der Abstand zwischen den Zentrumslinien der benachbarten Öffnung dadurch
eingestellt werden, dass eine Länge
des Flansches in Umfangsrichtung eingestellt wird. Daher kann der
Abstand zwischen den Zentrumslinien benachbarter Öffnungen
einfach durch Einstellung der Längen
der Flansche eingestellt werden.
-
Gemäß der Erfindung
weisen die Zähne, welche
die Nuten trennen, eine ungleichmäßige Breite auf. Wenn der Magnetfluss,
der durch die Zähne mit
kleiner Breite hindurchgeht, zunimmt, wird daher die magnetische
Sättigung
gefördert,
jedoch in den benachbarten Zähnen
mit großer
Breite die magnetische Sättigung
statt dessen verringert, was dazu führt, dass die Ausgangsleistung
des Generators zunimmt.
-
Gemäß einer
anderen Form des Generators kann eine Dreiphasen-Statorwicklung durch Wickeln von Draht
auf einem Brückenabschnitt
zwischen den Zähnen
hergestellt werden. Daher wird die Belastung der Zähne in Umfangsrichtung
infolge des Wickelns von Draht verringert, wodurch eine Verformung
der Zähne
unterdrückt
wird.
-
Gemäß noch einer
anderen Form des Generators kann die Dreiphasen-Statorwicklung in
Sternschaltung geschaltet sein; und kann ein Sternpunkt der Sternschaltung
der Dreiphasen- Statorwicklung elektrisch
an einen Gleichrichter zum Gleichrichten des abgegebenen Wechselstroms
angeschlossen sein. Wenn sich der Generator mit hoher Geschwindigkeit
dreht, kann daher der Ausgangsstrom von der Sternpunktspannung abgezogen
werden, was eine Verbesserung der Ausgangsleistung ermöglicht.
-
Gemäß einer
anderen Form des Generators kann ein erster Gleichrichter zum Gleichrichten
von Wechselstrom, der von einer ersten Dreiphasen-Statorwicklung
abgegeben wird, elektrisch an die erste Dreiphasen-Statorwicklung
angeschlossen sein; kann ein zweiter Gleichrichter zum Gleichrichten
von Wechselstrom, der von einer zweiten Dreiphasen-Statorwicklung
abgegeben wird, elektrisch an die zweite Dreiphasen-Statorwicklung
angeschlossen sein; und können
die Ausgangsströme
nach dem Gleichrichten vereinigt werden. Daher sind die Ausgangsströme der Statorwicklungen
stabil, und beeinflussen sich nicht gegenseitig. Dies ist besonders wirksam
in Fällen,
in welchem die vereinigten Ausgangsströme hoch sind, und Dioden, die
einen Gleichrichter bilden, ihre zulässige Arbeitstemperatur überschreiten
würden,
wenn nur ein einzelner Gleichrichter eingesetzt würde.