DE60033268T2

DE60033268T2 - Generator

Info

Publication number: DE60033268T2
Application number: DE60033268T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Chiyoda-ku Matsunaga; Atsushi Chiyoda-ku Oohashi; Yoshihito Chiyoda-ku Asao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: US6448681B1; KR20010085257A; KR100376919B1; JP4318827B2; EP1376819A3; EP1128527B1; EP1376819B1; EP1376819A2; DE60033268D1; JP2001238386A; EP1128527A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Generator bzw. eine Kraftfahrzeug-Lichtmaschine, der/die an einem Fahrzeug angebracht ist, wie beispielsweise einem Personenwagen oder LKW, und insbesondere eine Statorwicklung eines Stators des verwandten Stands der Technik.
2. Beschreibung des Stands der Technik
EP 0 923 187 offenbart einen Generator für ein Fahrzeug mit einem Stator, der im Wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff ist. Dabei umfasst der Stator zumindest zwei Leiterelemente, die in der radialen Richtung in einem Schlitz ausgerichtet sind. Ferner weisen sämtliche Fügeabschnitte der Leiterelemente die gleiche Höhe bezüglich einer axialen Endoberfläche des Stators auf. EP 0 881 747 zeigt einen ähnlichen Generator.
EP 1 128 526 ist Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ und offenbart einen Generator wie in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definiert.
15 ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Kraftfahrzeug-Generators.
Der Kraftfahrzeug-Generator wird durch einen Rotor 7 des Lundell-Typs gebildet, der über eine Welle 6 in einem Gehäuse 3, das aus einer vorderen Aluminiumklammer bzw. -träger 1 und einer hinteren Aluminiumklammer 2 besteht, drehbar montiert ist, und einen Stator 8, der an einer Innenwand des Gehäuses 3 befestigt ist, so dass er einen Außenumfang des Rotors 7 abdeckt.
Die Welle 6 wird durch die vordere Klammer 1 und die hintere Klammer 2 drehbar gestützt. Eine Riemenscheibe 4 ist mit einem Ende der Welle 6 befestigt, um zuzulassen, dass ein Drehmoment einer Maschine an die Welle 6 über einen Riemen (nicht gezeigt) übertragen wird.
Schleifringe 9 sind mit einem anderen Ende der Welle 6 befestigt, um den Rotor 7 mit elektrischem Strom zu versorgen, und ein Paar von Bürsten 10 sind in einem Bürstenhalter 11 untergebracht, der in dem Gehäuse 3 angeordnet ist, so dass die Bürsten 10 mit den Schleifringen 9 in Kontakt gleiten. Ein Regler 18 zum Anpassen einer Größenordnung einer an dem Stator 8 erzeugten AC-Spannung ist an einer in dem Bürstenhalter 11 angebrachten Wärmesenke 17 haftend angebracht.
Ein Gleichrichter 12, der mit dem Stator 8 elektrisch verbunden ist und einen in dem Stator 8 erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom gleichrichtet, ist in dem Gehäuse 3 montiert. Der Rotor 7 ist durch eine Rotorspule 13, zur Erzeugung eines Magnetflusses beim Durchgang von elektrischem Strom, und ein Paar von Polkernen 20 und 21 aufgebaut, die vorgesehen sind, um die Rotorspule 13 abzudecken, und in denen Magnetpole durch den Magnetfluss ausgebildet werden, der durch die Rotorspule 13 erzeugt wird. Das Paar von Polkernen 20 und 21 ist aus Eisen hergestellt und weist eine Vielzahl von klauenförmigen Magnetpolen 22 und 23 auf, die in gleichwinkligen Teilungen in einer Umfangsrichtung an äußeren Umfängen davon angeordnet sind, und ist derart mit der Welle 6 befestigt, dass die Polkerne 20 und 21 einander gegenüberliegen, wobei die klauenförmigen Magnetpole 22 und 23 ineinandergreifen. Des Weiteren sind Zentrifugalgebläse 5 an beiden axialen Endoberflächen des Rotors 7 befestigt.
Der Stator 8 ist durch einen Statorkern 15 aufgebaut und eine Statorwicklungsanordnung 16, die durch einen um den Statorkern 15 herum gewickelten Leiter ausgebildet ist, und in der Wechselstrom erzeugt wird, durch Änderungen in dem Magnetfluss von dem Rotor 7, wenn sich der Rotor 7 dreht.
Eine Struktur der Statorwicklungsanordnung 16 wird nun in Verbindung mit 16 beschrieben, welche die Wicklung darstellt.
Die Statorwicklungsanordnung 16 wird durch ein a-Phasen-Statorwicklungselement 16a, ein b-Phasen-Statorwicklungselement und ein c-Phasen-Statorwicklungselement ausgebildet. Das a-Phasen-Statorwicklungselement 16a, das b-Phasen-Statorwicklungselement und das c-Phasen-Statorwicklungselement sind derart angeordnet, dass sie um einen Schlitz 15a von einander verschoben sind und in einer Sternverbindung sind.
16 stellt eine Wicklungsstruktur des a-Phasen-Statorwicklungselements 16a dar; sie stellt nicht die Wicklungsstrukturen des b-Phasen-Statorwicklungselements und des c-Phasen-Statorwicklungselements dar. In 16 bezeichnen feste Linien Leiter, die mit der hinteren Klammer 2 (Kopplungsabschnitte von Leitersegmenten, die nachstehend diskutiert werden) verbunden sind, und gestrichelte Linien bezeichnen Leiter, die mit der vorderen Klammer 1 (Kopplungsabschnitte der Leitersegmente, die nachstehend diskutiert werden) verbunden sind.
Die a-Phasen-Statorwicklungsanordnung 16a ist mit einer ersten Wicklung 54 und einer zweiten Wicklung 55 ausgestattet. Die erste Wicklung 54, die mit einem a-Phasen-Zuleitungsdraht 100 verbunden ist, beginnt bei einer zweiten Lage (nachstehend wird eine erste Lage von einer äußeren Umfangsseite durch „Adresse 1" angedeutet, eine zweite Lage durch „Adresse 2", eine dritte Lage durch „Adresse 3" und eine vierte Lage durch „Adresse 4") von einer äußeren Umfangsseite in dem Schlitz 15a der Schlitznummer 1, und erstreckt sich entgegen dem Uhrzeigersinn in einen Schlitz 15a bei der Adresse 1 der Schlitznummer 4 von der Seite der vorderen Klammer 1. Die erste Wicklung 54 erstreckt sich ferner im Uhrzeigersinn von der Seite der hinteren Klammer 2 in einen Schlitz 15a bei der Adresse 4 der Schlitznummer 4, und tritt zu der Seite der vorderen Klammer 1 aus. Dann erstreckt sich die erste Wicklung 54 entgegen dem Uhrzeigersinn in einen Schlitz 15a bei der Adresse 3 der Schlitznummer 4 von der Seite der vorderen Klammer 1, und tritt zu der Seite der hinteren Klammer 2 aus. Danach erstreckt sich die erste Wicklung 54 entgegen dem Uhrzeigersinn in einen Schlitz 15a bei der Adresse 2 der Schlitznummer 7, und tritt zu der Seite der vorderen Klammer 1 aus.
Somit tritt der Leiter, der zu der Seite der hinteren Klammer 2 bei der Adresse 1 heraus geführt wird, wo sich eine erste Lage in jedem Schlitz 15a befindet, zu der vorderen Klammer 1 bei der Adresse 4 hin ein, wo sich eine vierte Lage befindet, in einen Schlitz 15a, der um drei Schlitze im Uhrzeigersinn weg ist. Des Weiteren tritt der Leiter, der zu der Seite der hinteren Klammer 2 bei der Adresse 3 heraus geführt wird, wo sich eine dritte Lage in jedem Schlitz 15a befindet, zu der vorderen Klammer 1 bei der Adresse 2 hin ein, wo sich eine zweite Lage in einem Schlitz 15a befindet, der um drei Schlitze entgegen dem Uhrzeigersinn weg ist.
Schließlich erstreckt sich der Leiter, der zu der Seite der hinteren Klammer 2 bei der Adresse 3 heraus geführt wird, wo sich eine dritte Lage befindet, von der Schlitznummer 34, entgegen dem Uhrzeigersinn und erreicht die Adresse 1, wo sich die erste Lage befindet, von der Schlitznummer 1, welche ein Endpunkt der ersten Wicklung 54 ist.
Der Endpunkt der ersten Wicklung 54 sieht einen Startpunkt der zweiten Wicklung 55 vor. Die zweite Wicklung 55 erstreckt sich im Uhrzeigersinn und tritt in einen Schlitz 15a bei der Adresse 2 ein, wo sich die zweite Lage befindet, von der Schlitznummer 34 von der Seite der vorderen Klammer 1. Nachfolgend erstreckt sich der Leiter, der von der Seite der hinteren Klammer 2 heraus geführt wird, im Uhrzeigersinn von der Seite der hinteren Klammer 2, tritt in einen Schlitz 15a bei der Adresse 3 ein, wo sich die dritte Lage befindet, von der Schlitznummer 31, und tritt zu der Seite der vorderen Klammer 1 aus. Dann erstreckt sich die zweite Wicklung 55 im Uhrzeigersinn, tritt in einen Schlitz 15a bei der Adresse 4 der Schlitznummer 28 von der Seite der vorderen Klammer 1 ein, und tritt zu der Seite der hinteren Klammer 2 aus. Danach erstreckt sich die zweite Wicklung 55 entgegen dem Uhrzeigersinn, tritt in einen Schlitz 15a bei der Adresse 1 der Schlitznummer 31 ein, und tritt zu der Seite der vorderen Klammer 1 aus. Der Leiter erstreckt sich im Uhrzeigersinn und tritt in einen Schlitz 15a bei der Adresse 2 der Schlitznummer 28 ein.
Somit tritt der Leiter, der zu der Seite der hinteren Klammer 2 bei der Adresse 4 in jeden Schlitz 15a heraus geführt wird, zu der Seite der vorderen Klammer 1 bei der Adresse 1 in den Schlitz 15a ein, der sich drei Schlitze entgegen dem Uhrzeigersinn weg befindet. Des Weiteren tritt der Leiter, der zu der Seite der hinteren Klammer 2 bei der Adresse 2 in jeden Schlitz 15a heraus geführt wird, zu der Seite der vorderen Klammer 1 bei der Adresse 3 in dem Schlitz 15a ein, der sich drei Schlitze im Uhrzeigersinn weg befindet.
Schließlich erstreckt sich der Leiter, der von der Seite der vorderen Klammer 1 bei der Adresse 3 der Schlitznummer 1 heraus geführt wird, im Uhrzeigersinn und erreicht die Adresse 4 der Schlitznummer 34, welche ein Endpunkt der zweiten Wicklung 55 ist. Eine Neutralpunkt-Führungsleitung 101 ist mit dem Endpunkt verbunden.
Wie oben beschrieben, ist bei dem a-Phasen-Statorwicklungselement 16a, die mit dem a-Phasen-Zuleitungsdraht 100 verbundene erste Wicklung 54 einmal als ganzes entgegen dem Uhrzeigersinn herum gewickelt, wobei die Richtung im Uhrzeigersinn an einer Vielzahl von Stellen, bei jeden drei Schlitzen, umgewechselt wird. Dann ist die zweite Wicklung 55 einmal als ganzes im Uhrzeigersinn herum gewickelt, wobei die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn an einer Vielzahl von Stellen, bei jeden drei Schlitzen, umgewechselt wird. Somit wird das a-Phasen-Statorwicklungselement 16a mit vier Windungen hergestellt.
Die gleiche Beschreibung des a-Phasen-Statorwicklungselements trifft auf das b-Phasen-Statorwicklungselement und das c-Phasen-Statorwicklungselement zu, so dass die Beschreibung nicht wiederholt wird.
Die Dreiphasen-Statorwicklungsanordnung 16 mit der oben dargelegten Ausgestaltung wird durch ein Verbinden von zahlreichen kurzen Leitersegmenten 50 ausgebildet, die in 17 gezeigt werden.
Die Leitersegmente 50, welche den Leiter bilden, werden durch Ausbilden eines Kupferdrahts, der mit einer isolierenden Beschichtung versehen ist und einen runden Abschnitt aufweist, in einer im Wesentlichen U-Form hergestellt. Jedes der Leitersegmente 50 ist durch ein Paar von linearen Abschnitten 51a und 51b aufgebaut, die in dem Schlitz 15a aufgenommen sind, einen Fügeabschnitt 52, wo die linearen Abschnitte 51a und 51b zusammengefügt sind, und Verbindungsabschnitte 53a und 53b, die an distalen Enden der linearen Abschnitte 51a und 51b vorgesehen sind und die angrenzenden Leitersegmente 50 miteinander verbinden.
Ein Verfahren des Ausbildens des a-Phasen-Statorwicklungselements 16 unter Verwendung der Leitersegmente 50 wird nun beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 16, werden zuerst der lineare Abschnitt 51a des Leitersegments 50 und der lineare Abschnitt 51b, der drei Schlitze entfernt ist, von der Seite der hinteren Klammer 2 bei einer vorbestimmten Schlitznummer und einer vorbestimmten Adresse eingeführt. In jedem Schlitz 15a werden vier lineare Abschnitte 51a und 51b der Leitersegmente 50 in einer Reihe in einer radialen Richtung angeordnet.
Danach werden in der vorderen Klammer 1, wie durch die gestrichelten Linien der Wicklungsdarstellung von 16 angedeutet, der sich von dem linearen Abschnitt 51a erstreckende Verbindungsabschnitt 53a und der sich von dem linearen Abschnitt 51b erstreckende Verbindungsabschnitt 53b, der drei Schlitze weg ist, an die Seite der vorderen Klammer 1 gefügt, um das a-Phasen-Statorwicklungselement 16a mit vier Windungen auszubilden. Wie durch die gestrichelten Linien von 16 angedeutet, werden die Verbindungsabschnitte 53a der Leitersegmente 50, die zu der Seite der vorderen Klammer 1 von der ersten Lage und der dritten Lage in dem Schlitz 15a heraus gezogen werden, jeweils an der Seite der vorderen Klammer 1 mit den Verbindungsabschnitten 53b der Leitersegmente 50 zusammengefügt, die sich zu der Seite der vorderen Klammer 1 von der zweiten Lage und der vierten Lage in dem Schlitz 15a erstrecken, der drei Schlitze im Uhrzeigersinn weg ist.
Die distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der Leitersegmente 50 können leicht gebogen werden, und überlappen sich in der radialen Richtung im Wesentlichen an einem Mittelpunkt zwischen den zwei Schlitzen 15a, in den die Leitersegmente 50 eingeführt werden. Die sich überlappenden distalen Enden werden mit Klemmen 29 eingewickelt und dann gelötet. Ein innerer Fügeabschnitt 56, bei dem die distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b an einer inneren Umfangsseite zusammengefügt werden, und ein äußerer Fügeabschnitt 57, bei dem die distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b an einer äußeren Umfangsseite zusammengefügt werden, werden in einer Reihe in der radialen Richtung angeordnet, wie in 18 und 19 gezeigt.
Auf die gleiche Art werden das b-Phasen-Statorwicklungselement mit vier Windungen und das c-Phasen-Statorwicklungselement mit vier Windungen hergestellt, wobei dann alle drei Statorwicklungselemente sternartig verbunden werden, um die Dreiphasen-Statorwicklungsanordnung 16 aufzubauen.
Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Kraftfahrzeug-Generator wird Strom durch die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 von einer Batterie (nicht gezeigt) an die Rotorspule 13 zugeführt, um einen Magnetfluss zu erzeugen, wodurch der klauenförmige Magnetpol 22 der Polkernanordnung 20 mit dem Nord(N)-Pol polarisiert wird, während der klauenförmige Magnetpol 23 der Polkernanordnung 21 mit dem Süd(S)-Pol polarisiert wird. Das Drehmoment des Motors wird an die Welle 6 über den Riemen und die Riemenscheibe 4 übertragen, wodurch bewirkt wird, dass sich der Rotor 7 dreht. Dies wiederum bewirkt, dass der Statorwicklungsanordnung 16 ein rotierendes Magnetfeld auferlegt wird, und eine elektromotorische Kraft wird in der Statorwicklungsanordnung 16 erzeugt. Die wechselnde bzw. alternierende elektromotorische Kraft wird mittels des Gleichrichters 12 in Gleichstrom umgewandelt, wobei eine Größenordnung davon durch den Regler 18 angepasst wird, und die Batterie wieder geladen wird.
Bei dem Kraftfahrzeug-Generator erzeugen die Rotorspule 13, die Statorwicklungsanordnung 16, der Gleichrichter 12 und der Regler 18 konstant Wärme während der Energieerzeugung. Als Gegenmaßnahmen für die durch die Energieerzeugung produzierte Wärme sind die vordere Klammer 1 und die hintere Klammer 2 mit Einlassöffnungen 1a, 2a und Auslassöffnungen 1b, 2b versehen.
Wie durch die Kettenlinien in 15 angedeutet, bewirkt an der hinteren Seite die Rotation des Zentrifugalgebläses 5, dass Luft von außen durch die Einlassöffnungen 2a eingeführt wird, die so vorgesehen sind, dass sie der Wärmesenke 19 des Gleichrichters 12 beziehungsweise der Wärmesenke 17 des Reglers 18 zugewandt sind, um den Gleichrichter 12 und den Regler 18 zu kühlen. Dann wird die Luft durch das Zentrifugalgebläse 5 in eine Zentrifugalrichtung gebogen, um ein Spulenende 16b an der hinteren Seite der Statorwicklungsanordnung 16 zu kühlen, und durch die Auslassöffnungen 2b abgelassen.
Des Weiteren bewirkt an der Seite der vorderen Klammer 1 die Rotation des Zentrifugalgebläses 5, dass Luft von außen durch die Einlassöffnungen 1a in eine axiale Richtung eingeführt wird, dann wird die Luft durch das Zentrifugalgebläse 5 in eine Zentrifugalrichtung gebogen, um ein Spulenende 16a an der vorderen Seite der Statorwicklungsanordnung 16 zu kühlen, und nach außen durch die Auslassöffnungen 1b abgelassen.
Die Statorwicklungsanordnung 16 erzeugt viel Wärme, und wenn sie heiß wird, verschlechtern sich ihre Ausgabecharakteristika. Aus diesem Grund ist das Spulenende 16b zwischen dem Zentrifugalgebläse 5 und den Auslassöffnungen 1b und 2b positioniert, um sicher gekühlt zu werden.
Bei dem Kraftfahrzeug-Generator mit dem obigen Aufbau sind der innere Fügeabschnitt 56 und der äußere Fügeabschnitt 57 in der radialen Richtung geschlossen. Dies hat dahingehend ein Problem dargestellt, dass es schwierig ist die Verbindungsabschnitte 53a und 53b mit den Klemmen 29 einzuwickeln, und Lötmittel dazu neigt angrenzende innere Fügeabschnitte 56 oder äußere Fügeabschnitte 57 zu bedecken, was zu einer schlechten Verbindungsarbeitseffizienz und einer geringen Ausbeute bzw. Leistung führt.
Da die inneren Fügeabschnitte 56 und die äußeren Fügeabschnitte 57 in einer Reihe in der radialen Richtung angeordnet sind, ist es des Weiteren schwierig für Kühlluft, die von den Zentrifugalgebläsen 5 abgegeben wird, die äußeren Fügeabschnitte 57 zu treffen. Dies hat dahingehend ein Problem dargestellt, dass Temperaturen der Leitersegmente 50 an der äußeren Umfangsseite ansteigen, und Lötmittel des äußeren Fügeabschnitts 57 schmilzt und tropft, was einen Kurzschluss mit einem angrenzenden Leitersegment 50 bewirkt.
Es gab ein weiteres Problem dahingehend, dass der Kraftfahrzeug-Generator an dem Motor angebracht ist, der in die härtesten Vibrationen in dem Kraftfahrzeug gerät, so dass die inneren Fügeabschnitte 56 und die äußeren Fügeabschnitte 57 aufgrund der Vibrationen miteinander in Kontakt gelangen, was zu einem Kurzschluss führt.
Falls die Verbindungsabschnitte 53a und 53b der Leitersegmente 50 zum Beispiel durch WIG-Schweißen anstelle von Löten zusammengefügt werden, da der innere Fügeabschnitt 56 und der äußere Fügeabschnitt 57 in der radialen Richtung dicht zueinander sind, bewirkt des Weiteren der Versuch einen von ihnen zu schweißen regelmäßig, dass ein angrenzender Fügeabschnitt zusammengeschweißt wird, was ein Problem von schlechter Verbindungsarbeitseffizienz und einer geringen Leistung darstellt.
Bei der Verbindungsarbeit unter Verwendung von WIG-Schweißen, wie in 21 und 22 dargestellt, werden Kupferklemmvorrichtungen 40 in einer geraden Linie angeordnet, wobei distale Enden der Klemmvorrichtungen 40 gegeneinander stoßen, um das Leitersegment 50 zu halten, und Wärme wird durch ein Übertragen von während des Schweißens erzeugter Wärme über die Klemmvorrichtungen 40 an Wärmeabstrahlungsvorrichtungen 41 abgestrahlt. Ein Bereich, wo die Klemmvorrichtungen 40 mit den Leitersegmenten 50 in Kontakt sind, ist jedoch klein, was dahingehend ein Problem darstellt, dass Wärme nicht angemessen an die Fügeabschnitte 56 und 57 während des Schweißvorgangs abgestrahlt wird, und die Verbindungsabschnitte 53a und 53b in der Umgebung der Fügeabschnitte 56 und 57 sich eine verbrannte Beschichtung zuziehen, was es unmöglich macht, eine zufriedenstellende Isolierung zwischen den Leitersegmenten 50 auszuführen.
Es gab noch ein anderes Problem dahingehend, dass die Vorrichtungen 40 die in einer Reihe angeordneten Fügeabschnitte 56 und 57 zusammenhalten, so dass ihre Haltefunktion nicht zuverlässig ist, was zu einer Wahrscheinlichkeit von einem instabilen WIG-Schweißen führt.
Es gab immer noch ein anderes Problem dahingehend, dass die Vorrichtungen 40 aus weichem Kupfer hergestellt sind, und die sich verjüngenden Vorrichtungen 40 gegeneinander stoßen. Deshalb werden die Vorrichtungen 40 leicht beschädigt, was zu einer äußerst kurzen Standzeit der Vorrichtungen 40 führt.
Es gab ein weiteres Problem dahingehend, dass, falls ein Isolierungsüberzug auf die Fügeabschnitte 56 und 57 aufgebracht wird, dann der Überzug dazu neigt über die angrenzenden Fügeabschnitte 56 und 57 aufgebracht zu werden, wobei ein Durchgang von Kühlluft verstopft wird, mit sich daraus ergebenden Geräuschen oder einer verschlechterten Fähigkeit des Kühlens der Statorwicklungsanordnung 16.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich wurde die vorliegende Erfindung in Hinblick auf ein Lösen der oben beschriebenen Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe von ihr einen Generator bereitzustellen, der in der Lage ist einen Kurzschluss an einem Spulenende zu verhindern, wobei eine verbesserte Fähigkeit der Kühlung einer Statorwicklung und eine Verringerung von Geräuschen vorgesehen werden.
Die Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 definierten Gegenstand gelöst. Weitere Ausführungsformen können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Generator vorgesehen, mit einer Mehrphasen-Statorwicklungsanordnung, die in einer Vielzahl von Schlitzen montiert ist, welche sich in einer axialen Richtung des Statorkerns erstrecken und in vorbestimmten Teilungen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Mehrphasen-Statorwicklungsanordnung ein Spulenende außerhalb des Schlitzes an einer Endoberfläche des Statorkerns umfasst, wobei das Spulenende eine Vielzahl von Fügeabschnitten umfasst, wo ein distales Ende, das sich in einer axialen Richtung eines ersten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer n-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, und ein distales Ende, das sich in einer axialen Richtung eines zweiten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer (n+1)-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, der sich eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen in einer Umfangsrichtung entfernt befindet, verbunden sind, wobei die Fügeabschnitte in einer Vielzahl von Reihen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die in einer radialen Richtung angeordneten Fügeabschnitte individuell in der Umfangsrichtung verschoben sind, und wobei die Fügeabschnitte von einer diametralen Linie des Stators in einer Rotationsrichtung eines Rotors geneigt sind, und die Fügeabschnitte Kühlluft führen, die durch die Rotation des Rotors außerhalb des Statorkerns erzeugt wird.
Bei einer bevorzugten Form des Generators gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein äußerer Fügeabschnitt, bei dem ein distales Ende eines ersten Leiterabschnitts, das sich von einer ersten Lage eines ersten Schlitzes erstreckt, und ein distales Ende eines zweiten Leiterabschnitts, das sich von einer zweiten Lage in einem zweiten Schlitz erstreckt, verbunden sind, und ein innerer Fügeabschnitt, bei dem ein distales Ende eines ersten Leiterabschnitts, das sich von einer dritten Lage des ersten Schlitzes erstreckt, und ein distales Ende eines zweiten Leiterabschnitts, das sich von einer vierten Lage in dem zweiten Schlitz erstreckt, verbunden sind, um einen halben Schlitz getrennt voneinander verbunden.
Bei einer bevorzugten Form des Generators gemäß der vorliegenden Erfindung überlappen sich das distale Ende des ersten Leiterabschnitts und das distale Ende des zweiten Leiterabschnitts in der radialen Richtung, um den Fügeabschnitt auszubilden.
Bei noch einer anderen bevorzugten Form des Generators gibt es einen Spalt in der radialen Richtung, zwischen einem inneren Fügeabschnitt, der sich an einer inneren Umfangsseite des Statorkerns befindet, und einem radial äußeren Fügeabschnitt, der sich an einer äußeren Umfangsseite des Statorkerns befindet.
Bei immer noch einer anderen bevorzugten Form des Generators bilden der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt ein im Wesentlichen U-förmiges Leitersegment aus, mit voneinander weg gebogenen Schenkeln, und wobei die Fügeabschnitte durch ein Zusammenfügen der Schenkelenden durch Schweißen ausgebildet sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Form des Generators sind die Fügeabschnitte mit einem isolierenden Harz beschichtet.
Bei einer weiteren bevorzugten Form des Generators sind der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt aus einem kontinuierlichen Leiter ausgebildet, und sind in den Fügeabschnitten kontinuierlich verbunden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht, die einen wesentlichen Abschnitt eines Stators von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
2 ist eine Draufsicht von oben, die einen Statorkern und Fügeabschnitte zeigt, wobei diese Ansicht durch Betrachten des Stators von 1 von den Fügeabschnitten erhalten wird.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnitts des Statorkerns und der Fügeabschnitte von 2.
4 ist eine Perspektivansicht, die einen wesentlichen Abschnitt eines Stators von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
5 ist eine Perspektivansicht, die einen wesentlichen Abschnitt eines Stators von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
6 ist eine Draufsicht von oben, die einen Statorkern und Fügeabschnitte zeigt, wobei diese Ansicht durch Betrachten eines Stators von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von den Fügeabschnitten erhalten wird.
7 ist eine erläuternde schematische Darstellung von Fügeabschnitten, die durch WIG-Schweißen ausgebildet sind.
8 ist eine Seitenquerschnittansicht der Fügeabschnitte von 7.
9 ist eine Draufsicht von oben, die einen Statorkern und Fügeabschnitte zeigt, wobei diese Ansicht durch Betrachten eines Stators von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer fünften Ausführungsform, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist, von den Fügeabschnitten erhalten wird.
10 ist eine erläuternde schematische Darstellung von einem Fügeabschnitt von 9, der durch WIG-Schweißen ausgebildet ist.
11 ist eine Seitenquerschnittansicht der Fügeabschnitte von 10.
12 ist eine Wicklungsdarstellung von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer sechsten Ausführungsform, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
13 ist eine Perspektivansicht, die einen wesentlichen Abschnitt eines Stators von 12 zeigt.
14 ist eine Perspektivansicht, die einen wesentlichen Abschnitt eines Stators von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
15 ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Kraftfahrzeug-Generators.
16 ist eine Wicklungsdarstellung des Kraftfahrzeug-Generators von 15.
17 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Abschnitts, wobei diese Ansicht durch Betrachten eines Stators von 15 von einer Seite der hinteren Klammer erhalten wird.
18 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Abschnitts, wobei diese Ansicht durch Betrachten eines Stators von 15 von einer Seite der vorderen Klammer erhalten wird.
19 ist eine Draufsicht von oben, die Fügeabschnitte und einen Statorkern zeigt, wobei diese Ansicht durch Betrachten des Stators von 15 von einer Seite der vorderen Klammer erhalten wird.
20 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnitts der Fügeabschnitte und des Statorkerns von 19.
21 ist eine erläuternde schematische Darstellung eines Fügeabschnitts, der durch WIG-Schweißen ausgebildet ist.
22 ist eine Seitenquerschnittansicht des Fügeabschnitts von 21.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden Komponenten, die identisch oder äquivalent zu denjenigen des herkömmlichen Stands der Technik sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Perspektivansicht, die einen wesentlichen Abschnitt eines Stators 30 von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt; 2 ist eine Draufsicht von oben, die einen Statorkern und Fügeabschnitte zeigt, wobei der Stator 30 von 1 von einer Seite einer vorderen Klammer 1 betrachtet wird (Fügeabschnittseite); und 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnitts des Statorkerns und der Fügeabschnitte, die in 2 gezeigt werden.
Unter Bezugnahme auf 1, ist ein Statorkern 15 wie ein Zylinder geformt und weist sechsunddreißig Schlitze 15a auf, die in Richtungen von Nuten ausgerichtete Achsen aufweisen und an gleichwinkligen Teilungen in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, derart, dass sich die Schlitze 15a auf einer inneren Umfangsseite öffnen.
Eine Statorwicklungsanordnung 32 ist durch eine Vielzahl von Leitersegmenten 50 aufgebaut, die aus Kupferdrähten hergestellt sind, welche mit einer isolierenden Beschichtung versehen sind und praktisch in U-Formen ausgebildet sind, und in jeden Schlitz 15a des Statorkerns 15 montiert sind, wie in einer Wicklungsdarstellung von 16 gezeigt.
Bei dem Leitersegment 50, welches der erste Leiter und der zweite Leiter ist, wie in 16 gezeigt, ist zum Beispiel ein Verbindungsabschnitt 53a, der sich zu der Seite der vorderen Klammer 1 von der Adresse 2 in dem Schlitz 15a der Schlitznummer 19 erstreckt, etwas länger als ein Verbindungsabschnitt 53b, der sich zu der Seite der vorderen Klammer 1 von der Adresse 1 in dem Schlitz 15a der Schlitznummer 22 erstreckt, welcher drei Schlitze entfernt ist. Gleichermaßen ist ein Verbindungsabschnitt 53a, der sich zu der Seite der vorderen Klammer 1 von der Adresse 4 in dem Schlitz 15a der Schlitznummer 19 erstreckt, etwas kürzer als ein Verbindungsabschnitt 53b, der sich zu der Seite der vorderen Klammer 1 von der Adresse 3 in dem Schlitz 15a der Schlitznummer 22 erstreckt.
Somit sind die rechten und linken Verbindungsabschnitte 53a und 53b des U-förmigen Leitersegments 50 so ausgebildet, dass sie unterschiedliche Längen aufweisen, um eine Struktur zu erzielen, bei der ein innerer Fügeabschnitt 32a und ein äußerer Fügeabschnitt 32b, mit distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b, die durch Löten zusammengefügt sind, derart angeordnet sind, dass sie um einen halben Schlitz in einer Umfangsrichtung verschoben sind, wie in 2 und 3 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform gibt es sechsunddreißig Schlitze 15a, die in Intervallen von 10 Grad angeordnet sind. Der innere Fügeabschnitt 32a und der äußere Fügeabschnitt 32b sind um 5 Grad verschoben, was die Hälfte des Winkels des Intervalls zwischen den Schlitzen 15a ist.
Bei dem Kraftfahrzeug-Generator mit dem obigen Aufbau werden zuerst die Verbindungsabschnitte 53a und 53b von jedem Leitersegment 50 in vorbestimmte Schlitze 15a von der Seite der hinteren Klammer 2 eingeführt, bis sie zu der vorderen Klammer 1 vorstehen, wie in 17 gezeigt. Danach werden die Verbindungsabschnitte 53a und 53b gebogen, so dass sie voneinander in der Umfangsrichtung getrennt sind, wobei dann die distalen Enden davon in der radialen Richtung überlappt werden. Zu diesem Zeitpunkt sind die distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b an der inneren Umfangsseite des Leitersegments 50 und die distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b an der äußeren Umfangsseite des Leitersegments 50 um einen halben Schlitz in der Umfangsrichtung verschoben. Die distalen Enden werden dann mit Klemmen 29 eingewickelt, um befestigt zu werden, und durch Löten verschweißt, um den inneren Fügeabschnitt 32a und den äußeren Fügeabschnitt 32b auszubilden.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind der innere Fügeabschnitt 32a und der äußere Fügeabschnitt 32b um einen halben Schlitz in der Umfangsrichtung verschoben, so dass sie ohne einander in der radialen Richtung zu überlappen anordnet sind. Mit dieser Anordnung kann das Einwickeln der Klemmen 29 leicht um die Verbindungsabschnitte 53a und 53b gewickelt werden, und Gelegenheiten dafür, dass Lötmittel unerwünschterweise angrenzende Fügeabschnitte 32a und 32b bedeckt, sind minimiert, womit eine größere Leichtigkeit der Verbindungsarbeit und eine höhere Leistung zugelassen werden.
Des Weiteren trifft Kühlluft, die von einem Zentrifugalgebläse 5 abgelassen wird, leichter die Verbindungsabschnitte 53a und 53b der Leitersegmente 50 an der äußeren Umfangsseite, was zu einer verbesserten Fähigkeit des Kühlens der Statorwicklungsanordnung 32 führt.
Der Erfinder der betreffenden Anmeldung hat einen herkömmlichen Stator 8 durch den Stator 30 der ersten Ausführungsform ausgetauscht und den Kraftfahrzeug-Generator betätigt, um eine Temperatur des Stators 30 zu messen. Die Temperatur des Stators 30 ist ungefähr 10°C niedriger als diejenige des herkömmlichen Stators 8, und das Lötmittel der Fügeabschnitte 32a und 32b tropfte nicht aufgrund von Schmelzen.
Da der innere Fügeabschnitt 32a und der äußere Fügeabschnitt 32b ausreichenden voneinander weg sind, war es außerdem möglich eine Unbequemlichkeit zu vermeiden, bei der die Fügeabschnitte 32a und 32b aufgrund von Vibrationen in Kontakt gelangen, mit einem sich daraus ergebenden Auftreten eines Kurzschlusses.
Zweite Ausführungsform
Bei der oben dargelegten ersten Ausführungsform werden die distalen Enden der Leitersegmente 50 durch Löten zusammengefügt. Bei der zweiten Ausführungsform werden die distalen Enden der Leitersegmente 50 durch Löten zusammengefügt, und ein isolierender Überzug wird ferner auf die Oberflächen davon aufgebracht, um einen inneren Fügeabschnitt 33a und einen äußeren Fügeabschnitt 33b auszubilden. Der Rest des Aufbaus ist der gleiche wie der Aufbau der ersten Ausführungsform.
Ein Stator 30B gemäß der zweiten Ausführungsform ist in der Lage die gleichen Vorteile wie diejenigen der ersten Ausführungsform vorzusehen. Des Weiteren bedeckt der isolierende Überzug nicht einen angrenzenden inneren Fügeabschnitt 33a oder äußeren Fügeabschnitt 33b, wobei verhindert wird, dass der isolierende Überzug einen Durchgang von Kühlluft verstopft, und wobei dieses Verstopfen Geräusche produziert oder ein Kühlen von einer Statorwicklungsanordnung 33 nachteilig beeinflusst.
Dritte Ausführungsform
Bei einem Stator 30B der dritten Ausführungsform ist eine Höhe von einem inneren Fügeabschnitt 34 in einer axialen Richtung so festgelegt, dass sie größer als diejenige von einem äußeren Fügeabschnitt 34b ist, wie in 5 gezeigt. Der Rest des Aufbaus ist der gleiche wie der Aufbau der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Bei dem Stator 30B gemäß der dritten Ausführungsform kann ein Abstand zwischen dem inneren Fügeabschnitt 34a und dem äußeren Fügeabschnitt 34b von einer Statorwicklungsanordnung 34 weiter erhöht werden; deshalb können eine größere Leichtigkeit des Verschweißens und eine höhere Leistung verbessert werden, und ein Kurzschluss zwischen den Fügeabschnitten 34a und 34b, der Vibrationen zuzuschreiben ist, kann verhindert werden.
Vierte Ausführungsform
Bei einem Stator 30C der vierten Ausführungsform sind ein innerer Fügeabschnitt 35a und ein äußerer Fügeabschnitt 35b so vorgesehen, dass sie sich in eine Rotationsrichtung von einem Rotor 7 bezüglich einer radialen Richung neigen, wie in 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind der innere Fügeabschnitt 35a und der äußere Fügeabschnitt 35b dreißig Grad schräg bezüglich einer Radiallinie, die durch eine axiale Mitte von einer Statorwicklungsanordnung 15 durchgeht. Der Rest des Aufbaus der vierten Ausführungsform ist der gleiche wie der Aufbau der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Bei dem Stator 30C gemäß der vierten Ausführungsform stimmen die Neigungen der Fügeabschnitte 35a und 35b im Wesentlichen mit einer Richtung überein, in der Kühlluft von einem Zentrifugalgebläse 5 abgelassen wird, was einen sanften Ablass der Kühlluft zulässt.
Der Erfinder der betreffenden Anmeldung hat einen herkömmlichen Stator 8 durch den Stator 30C der vierten Ausführungsform ausgetauscht, und hat einen Kraftfahrzeug-Generator in einem Zustand betrieben, in dem ein Rotor 7 bei 10.000 rpm (Umdrehungen pro Minute) rotiert, um Windgeräusche zu messen. Eine Verringerung von 5 dB des Geräuschpegels wurde erzielt, verglichen mit den herkömmlichen Stator.
Bei den oben dargelegten Ausführungsformen sind die Fügeabschnitte durch Lötverschweißen ausgebildet.
Offensichtlich ist das Ausbildungsverfahren der Fügeabschnitte jedoch nicht darauf beschränkt; die Fügeabschnitte können durch WIG-Schweißen ausgebildet werden.
In dem Beispiel, wie in 7 und 8 gezeigt, werden distale Enden von Verbindungsabschnitten 53a und 53b, die sich in einer radialen Richtung überlappen, durch ein Paar von Klemmvorrichtungen 40 gehalten, und die distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b werden durch WIG-Schweißen verbunden.
Zu diesem Zeitpunkt drückt das distale Ende von einer Klemmvorrichtung 40 die Verbindungsabschnitte 53a und 53b der Leitersegmente 50, die sich in einer radialen Richtung überlappen, in die andere Klemmvorrichtung 40. Folglich werden die Verbindungsabschnitte 53a und 53b sicher gehalten, was eine stabile Schweißarbeit zulässt.
Des Weiteren wird ein Kontaktbereich zwischen den Verbindungsabschnitten 53a und 53b und den Klemmvorrichtungen 40 erhöht, was gestattet, dass Wärme während des Schweißens an die Abstrahlungsvorrichtungen 41 über die Klemmvorrichtungen 40 übertragen wird, für eine schnelle Wärmeabstrahlung. Dies verhindert das Auftreten eines Verbrennens der Beschichtung in der Umgebung von einem Fügeabschnitt der Verbindungsabschnitte 53a und 53b während des Schweißens, was einen guten Schweißzustand an dem Fügeabschnitt gestattet.
Im Vergleich mit den herkömmlichen, in 20 und 21 gezeigten Vorrichtungen, bei denen sich verjüngende distale Enden der Klemmvorrichtungen 40 gegeneinander stoßen, sind außerdem die Kupfervorrichtungen 40 widerstandsfähiger gegen eine Beschädigung. Gemäß den Ergebnissen von Experimenten, die von dem Erfinder der betreffenden Anmeldung durchgeführt wurden, ist eine Standzeit der Klemmvorrichtungen 40 ungefähr zehn Mal verlängert.
Fünfte Ausführungsform
Bei einem Stator 30D der fünften Ausführungsform, wie in 9 dargestellt, sind ein innerer Fügeabschnitt 36a und ein äußerer Fügeabschnitt 36b so angeordnet, dass sie um einen halben Schlitz in einer Umfangsrichtung verschoben sind und einen Spalt A in einer radialen Richtung aufweisen. Der Rest des Aufbaus ist identisch mit dem Aufbau der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Bei der fünften Ausführungsform kann ein größerer Spalt zwischen dem inneren Fügeabschnitt 36a und dem äußeren Fügeabschnitt 36b sichergestellt werden, verglichen mit der zweiten Ausführungsform. Dies verhindert, dass angrenzende Fügeabschnitte 36a und 36b während des WIG-Schweißens mit eingeschlossen werden, was eine weitere größere Leichtigkeit der Schweißarbeit und eine noch höhere Leistung zulässt.
Auch bei der fünften Ausführungsform, wie in 10 und 11 dargestellt, werden distale Enden von Verbindungsabschnitten 53a und 53b, die sich in einer radialen Richtung überlappen, durch ein Paar von Klemmvorrichtungen 40 gehalten, wobei der Spalt A beibehalten wird, und die distalen Enden der Verbindungsabschnitte 53a und 53b werden durch WIG-Schweißen verbunden.
Zu diesem Zeitpunkt drückt das distale Ende von einer Klemmvorrichtung 40 die Verbindungsabschnitte 53a und 53b der Leitersegmente 50, die sich in einer radialen Richtung überlappen, in die andere Klemmvorrichtung 40. Folglich werden die Verbindungsabschnitte 53a und 53b sicher gehalten, was eine stabile Schweißarbeit zulässt.
Sechste Ausführungsform
12 ist eine Wicklungsdarstellung eines Stators 30E von einem Kraftfahrzeug-Generator gemäß einer sechsten Ausführungsform.
12 ist die Wicklungsdarstellung von einem a-Phasen-Statorwicklungselement 161, und sie zeigt nicht Wicklungsdarstellungen eines b-Phasen-Statorwicklungselements und eines c-Phasen-Statorwicklungselements. In dieser Darstellung bezeichnen feste Linien Leiter 100, die mit einer hinteren Klammer 2 verbunden sind, und gestrichelte Linien bezeichnen Leiter 100, die mit der vorderen Klammer 1 verbunden sind.
Die Statorwicklungselemente 161 für sechs Phasen werden ausgebildet durch ein Verschieben von Schlitzen 15a, in denen die Leiter 100 montiert sind, um einen Schlitz, und die Statorwicklungselemente 161 werden sternartig für jede drei Phasen verbunden, wodurch zwei Sätze von Dreiphasen-Statorwicklungsanordnungen ausgebildet werden.
Ein Statorkern 15A des Stators 30E ist mit 96 Schlitzen 15a versehen, die in gleichmäßigem Abstand ausgebildet sind, um die zwei Sätze der Dreiphasen-Statorwicklungsanordnungen aufzunehmen, entsprechend einer Anzahl (16) von Magnetpolen eines Rotors 7. Eine Statorwicklungsanordnung 101 wird durch eine Vielzahl von Wicklungselementen 161 gebildet, wobei ein Leiter 100 zurück gebogen wird außerhalb eines Schlitzes 15a an einer Endoberflächenseite des Statorkerns 15A, und derart wellenartig gewickelt wird, dass er wechselweise durch eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Richtung der Schlitztiefe in dem Schlitz 15a für jeden sechsten Schlitz durchgeht.
Genauer gesagt wird der Leiter 100, der zu der Seite der vorderen Klammer 1 von einer ersten Lage in jedem Schlitz 15a heraus geführt wird, in eine zweite Lage in dem Schlitz 15a hinein geführt, der sich sechs Schlitze entfernt befindet, und wird zu der Seite der hinteren Klammer 2 heraus geführt, dann in die erste Lage in dem Schlitz 15a geführt, der sich weitere sechs Schlitze entfernt befindet. Des Weiteren wird der Leiter 100, der zu der Seite der vorderen Klammer 1 von einer vierten Lage heraus geführt wird, in eine dritte Lage in dem Schlitz 15a hinein geführt, der sich sechs Schlitze entfernt befindet, und wird zu der Seite der hinteren Klammer 2 heraus geführt, dann in die vierte Lage in dem Schlitz 15a geführt, der sich weitere sechs Schlitze entfernt befindet. Der Leiter 100 ist aus einem Kupferdraht ausgebildet, der mit einer isolierenden Beschichtung versehen ist.
13 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Abschnitts des Stators 30E von 12, betrachtet von der vorderen Klammer 1. Ein distales Ende B, das sich in eine axiale Richtung eines ersten Leiterabschnitts 100a erstreckt, der aus der ersten Lage in dem Schlitz 15a heraus gezogen ist, ist kontinuierlich mit dem distalen Ende B verbunden, das sich in eine axiale Richtung eines zweiten Leiterabschnitts 100b erstreckt, der aus der zweiten Lage in dem Schlitz 15a herausgezogen ist, der sich sechs Schlitze entfernt in einer Umfangsrichtung befindet, wobei der erste und der zweite Leiterabschnitt aus dem kontinuierlichen Leiter 100 ausgebildet sind. Gleichermaßen ist ein distales Ende C, das sich in eine axiale Richtung des ersten Leiterabschnitts 100a erstreckt, der aus einer dritten Lage in dem Schlitz 15a heraus gezogen ist, kontinuierlich mit dem distalen Ende C verbunden, das sich in eine axiale Richtung eines zweiten Leiterabschnitts 100b erstreckt, der aus einer vierten Lage in dem Schlitz 15a herausgezogen ist, der sich sechs Schlitze entfernt in einer Umfangsrichtung befindet, wobei der erste und der zweite Leiterabschnitt aus dem kontinuierlichen Leiter 100 ausgebildet sind. Die distalen Enden B und C sind um die Hälfte des Schlitzes 15a in der Umfangsrichtung voneinander entfernt.
Bei der sechsten Ausführungsform dienen die distalen Enden B und C auch als Fügeabschnitte, die um die Hälfte des Schlitzes 15a in der Umfangsrichtung voneinander entfernt sind, wobei sie sich in der radialen Richtung nicht überlappen. Deshalb geht von einem Gebläse 5 abgelassene Kühlluft sanft an einem Spulenende 101a der Statorwicklungsanordnung 101 vorbei, so dass der Stator 30E effizient gekühlt wird, um einen Temperaturanstieg des Stators 30E zu unterdrücken.
Siebte Ausführungsform
14 ist eine Perspektivansicht eines wesentlichen Abschnitts eines Stators 30F (betrachtet von einer vorderen Klammer 1) der siebten Ausführungsform.
Ein distales Ende D, das sich in eine axiale Richtung von einem ersten Leiterabschnitt 110a erstreckt, der aus einer ersten Lage in einem Schlitz 15 herausgezogen ist, ist mit dem distalen Ende D kontinuierlich verbunden, das sich in eine axiale Richtung von einem zweiten Leiterabschnitt 110b erstreckt, der aus einer zweiten Lage in dem Schlitz 15a heraus gezogen ist, der sich sechs Schlitze in einer Umfangsrichtung entfernt befindet, wobei der erste und der zweite Leiterabschnitt aus dem kontinuierlichen Leiter 110 ausgebildet sind. Gleichermaßen ist ein distales Ende E, das sich in eine axiale Richtung des ersten Leiterabschnitts 110a erstreckt, der aus einer dritten Lage in dem Schlitz 15a heraus gezogen ist, kontinuierlich mit dem distalen Ende E verbunden, das sich in eine axiale Richtung des zweiten Leiterabschnitts 110b erstreckt, der aus einer vierten Lage in dem Schlitz 15a herausgezogen ist, der sich sechs Schlitze entfernt in einer Umfangsrichtung befindet, wobei die zwei Leiter aus dem kontinuierlichen Leiter 110 ausgebildet sind. Die distalen Enden D und E sind um die Hälfte des Schlitzes 15a in der Umfangsrichtung voneinander entfernt, und die distalen Enden E an einer inneren Umfangsseite sind höher als die distalen Enden D an einer äußeren Umfangsseite.
Bei der siebten Ausführungsform dienen die distalen Enden D und E auch als Fügeabschnitte, die um die Hälfte des Schlitzes 15a in der Umfangsrichtung voneinander entfernt sind. Deshalb geht von einem Gebläse 5 abgelassene Kühlluft sanft an einem Spulenende 111a der Statorwicklungsanordnung 111 vorbei, so dass der Stator 30F effizient gekühlt wird, um einen Temperaturanstieg des Stators 30F zu unterdrücken.
Da die distalen Enden E an der inneren Umfangsseite höher sind als die distalen Enden D an dem äußeren Umfang, wird außerdem ein größerer Abstand zwischen den distalen Enden D und den distalen Enden E vorgesehen, was ermöglicht, das Auftreten eines durch Vibrationen verursachten Kurzschlusses zu unterdrücken.
In den obigen Beschreibungen der Statorwicklungsanordnungen der Ausführungsformen wurde auf die 4-Windungs-Dreiphasen-Statorwicklungsanordnungen bezug genommen. Die Anzahl der Windungen kann jedoch erhöht werden, zum Beispiel auf sechs oder acht, falls eine höhere Ausgabe bei einer geringeren Geschwindigkeit erforderlich ist.
Wie oben beschrieben wird, bei einem Generator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Generator vorgesehen, mit einer Mehrphasen-Statorwicklungsanordnung, die in einer Vielzahl von Schlitzen montiert ist, welche sich in einer axialen Richtung des Statorkerns erstrecken und in vorbestimmten Teilungen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Mehrphasen-Statorwicklungsanordnung ein Spulenende außerhalb des Schlitzes an einer Endoberfläche des Statorkerns umfasst, wobei das Spulenende eine Vielzahl von Fügeabschnitten umfasst, wo ein distales Ende, das sich in einer axialen Richtung eines ersten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer n-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, und ein distales Ende, das sich in einer axialen Richtung eines zweiten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer (n+1)-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, der sich eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen in einer Umfangsrichtung entfernt befindet, verbunden sind, wobei die Fügeabschnitte in einer Vielzahl von Reihen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die in einer radialen Richtung angeordneten Fügeabschnitte individuell in der Umfangsrichtung verschoben sind. Deshalb wird ein Spalt zwischen den in der Umfangsrichtung angrenzenden Fügeabschnitten und auch zwischen den in der radialen Richtung angrenzenden Fügeabschnitten auf sichere Art sichergestellt. Mit dieser Anordnung können eine größere Leichtigkeit der Verbindungsarbeit und eine höhere Leistung erzielt werden, wenn die Verbindungsarbeit zum Beispiel durch Schweißen ausgeführt wird.
Des Weiteren geht die durch die Rotation des Rotors erzeugte Kühlluft sanft an dem Spulenende der Statorwicklungsanordnung vorbei. Folglich wird der Stator effizient gekühlt, wobei ein Temperaturanstieg des Stators unterdrückt wird.
Gemäß einer Form des Generators können ein äußerer Fügeabschnitt, wo ein distales Ende eines ersten Leiterabschnitts, das sich von einer ersten Lage eines ersten Schlitzes erstreckt, und ein distales Ende eines zweiten Leiterabschnitts, das sich von einer zweiten Lage in einem zweiten Schlitz erstreckt, verbunden sind, und ein innerer Fügeabschnitt, wo ein distales Ende eines ersten Leiterabschnitts, das sich von einer dritten Lage des ersten Schlitzes erstreckt, und ein distales Ende eines zweiten Leiterabschnitts, das sich von einer vierten Lage in dem zweiten Schlitz erstreckt, verbunden sind, um einen halben Schlitz voneinander beabstandet sein. Deshalb sind die Fügeabschnitte an der inneren Umfangsseite und die Fügeabschnitte an der äußeren Umfangsseite wechselweise in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Mit dieser Anordnung können, wenn die Verbindungsarbeit zum Beispiel durch Schweißen durchgeführt wird, eine größere Leichtigkeit der Verbindungsarbeit und eine höhere Leistung erzielt werden. Außerdem geht die durch die Rotation des Rotors erzeugte Kühlluft gleichmäßig an dem Spulenende der Statorwicklungsanordnung vorbei, so dass der Stator effizient und gleichmäßig gekühlt wird, und ein Temperaturanstieg des Stators gleichmäßig unterdrückt wird.
Gemäß dem Generator ist ein Abstand zwischen einem inneren Fügeabschnitt, der sich an einer inneren Umfangsseite des Statorkerns befindet, und einer Endoberfläche des Statorkerns unterschiedlich von einem Abstand zwischen einem äußeren Fügeabschnitt, der sich an einer äußeren Umfangsseite des Statorkerns befindet, und der Endoberfläche des Statorkerns. Deshalb kann ein größerer Spalt zwischen den äußeren Fügeabschnitten und den inneren Fügeabschnitten sichergestellt werden. Wenn die Verbindungsarbeit durch Schweißen durchgeführt wird, können folglich die Leichtigkeit der Schweißarbeit und die Leistung verbessert werden, und das Auftreten von einem der Vibration zuzurechnenden Kurzschluss kann unterdrückt werden.
Gemäß einer anderen Form des Generators, können sich das distale Ende des ersten Leiterabschnitts und das distale Ende des zweiten Leiterabschnitts in der radialen Richtung überlappen, um den Fügeabschnitt auszubilden. Deshalb sind die Umfangsbreiten der Fügeabschnitte klein, so dass größere Spalte zwischen den in der Umfangsrichtung angrenzenden Fügeabschnitten vorgesehen werden. Diese Anordnung erhöht den Durchgangsbereich der durch die Rotation des Rotors erzeugten Kühlluft, was ermöglicht, dass der Stator effizient gekühlt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Fügeabschnitt von einem Durchmesser des Stators in eine Richtung der Rotation des Rotors geneigt, und der Fügeabschnitt kann Kühlluft, die durch die Rotation des Rotors erzeugt wird, nach außerhalb des Statorkerns führen. Deshalb gestattet der Generator dieser Form, dass die durch die Rotation des Rotors erzeugte Kühlluft sanft aus dem Stator heraus abgelassen wird, wobei der Stator effiezient gekühlt werden kann und Windgeräusche verringert werden können.
Gemäß noch einer anderen Form des Generators, kann ein Spalt in der radialen Richtung, zwischen einem inneren Fügeabschnitt, der sich an einer inneren Umfangsseite des Statorkerns befindet, und einem äußeren Fügeabschnitt, der sich an einer äußeren Umfangsseite des Statorkerns befindet, vorgesehen werden. Deshalb gestattet der Generator dieser Form, dass ein größerer radialer Spalt zwischen den äußeren Fügeabschnitten und den inneren Abschnitten sichergestellt wird. Wenn die Verbindungsarbeit zum Beispiel durch Schweißen durchgeführt wird, können folglich eine größere Leichtigkeit der Verbindungsarbeit und eine höhere Leistung erzielt werden, und das Auftreten von einem der Vibration zuzurechnenden Kurzschluss kann unterdrückt werden.
Gemäß immer noch einer anderen Form des Generators, können der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt ein im Wesentlichen U-förmiges Leitersegment ausbilden, mit voneinander weg gebogenen Schenkeln, und wobei die Fügeabschnitte durch ein Zusammenfügen der Schenkelenden durch Schweißen ausgebildet sind. Deshalb ermöglicht es der Generator dieser Form, das distale Ende, das sich in eine axiale Richtung des ersten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer n-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, leicht und sicher mit einem distalen Ende zu verbinden, das sich in die axiale Richtung des zweiten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer (n+1)-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, der um eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen in der Umfangsrichtung entfernt ist.
Gemäß noch einer weiteren Form des Generators, kann der Fügeabschnitt mit einem isolierenden Harz beschichtet sein. Deshalb stellt der Generator dieser Form eine Isolierung der Fügeabschnitte sicher und weist einen verbesserten Korrosionswiderstand gegenüber Salzlauge usw. auf.
Gemäß noch einer anderen Form des Generators, können der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt aus einem kontinuierlichen Leiter ausgebildet sein, und in dem Fügeabschnitt kontinuierlich verbunden sein. Deshalb verhindert der Generator dieser Form die Notwendigkeit des Schweißens oder anderer ähnlicher Arbeit für die Fügeabschnitte, was eine leichte Herstellung der Statorwicklungsanordnung zulässt.

Claims

Generator, mit: einem Rotor, der wechselweise einen Nord(N)-Pol und einen Süd(S)-Pol in einer Rotationsrichtung von ihm ausbildet; einem Statorkern (15), der den Rotor umgibt; und einer Mehrphasen-Statorwicklungsanordnung, die in einer Vielzahl von Schlitzen (15a) montiert ist, welche sich in einer axialen Richtung des Statorkerns (15) erstrecken und in vorbestimmten Teilungen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Mehrphasen-Statorwicklungsanordnung ein Spulenende außerhalb des Schlitzes an einer axialen Endoberflächenseite des Statorkerns (15) umfasst, wobei das Spulenende eine Vielzahl von Fügeabschnitten (32a, 32b) umfasst, die durch ein Verbinden eines distalen Endes, das sich in einer axialen Richtung eines ersten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer n-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, mit einem distalen Ende, das sich in einer axialen Richtung eines zweiten Leiterabschnitts erstreckt, der aus einer (n+1)-ten Lage in einem Schlitz herausgezogen ist, der sich eine vorbestimmte Anzahl von Schlitzen in einer Umfangsrichtung entfernt befindet, gebildet sind, oder durch einen Biegeabschnitt, der durch ein Zurückbiegen eines kontinuierlichen Leiters (100) gebildet ist, wobei die Fügeabschnitte (32a, 32b) in einer Vielzahl von Reihen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Reihen zumindest durch einen Fügeabschnitt definiert sind, der durch die Verbindung eines distalen Endes eines ersten Leiterabschnitts, das sich von einer ersten Lage eines ersten Schlitzes erstreckt, mit einem distalen Ende eines zweiten Leiterabschnitts gebildet ist, das sich von einer zweiten Lage eines zweiten Schlitzes erstreckt, oder eine entsprechende kontinuierliche Verbindung eines kontinuierlichen Leiters (100) und eines Fügeabschnitts, der durch die Verbindung eines distalen Endes eines dritten Leiterabschnitts, das sich von einer dritten Lage des ersten Schlitzes erstreckt, mit einem distalen Ende eines vierten Leiterabschnitts gebildet ist, das sich von einer vierten Lage des zweiten Schlitzes erstreckt, oder eine entsprechende kontinuierliche Verbindung eines kontinuierlichen Leiters (100), wobei die Fügeabschnitte (32a, 32b) von zumindest einer Reihe bezüglich einander verschoben sind, wobei die Fügeabschnitte (32a, 32b) bezüglich eines Durchmessers des Stators in einer Rotationsrichtung des Rotors geneigt sind, und die Fügeabschnitte (32a, 32b) Kühlluft führen, die durch die Rotation erzeugt wird (6).
Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial äußerer Fügeabschnitt (32b), der durch die Verbindung des distalen Endes des ersten Leiterabschnitts, das sich von der ersten Lage eines ersten Schlitzes erstreckt, mit einem distalen Ende des zweiten Leiterabschnitts gebildet wird, das sich von der zweiten Lage in einen zweiten Schlitz (15a) erstreckt, oder eine entsprechende kontinuierliche Verbindung eines kontinuierlichen Leiters (100), und ein radial innerer Fügeabschnitt (32a), der durch die Verbindung des distalen Endes des ersten Leiterabschnitts, das sich von der dritten Lage des ersten Schlitzes (15a) erstreckt, mit dem distalen Ende des zweiten Leiterabschnitts gebildet ist, das sich von der vierten Lage in dem zweiten Schlitz (15a) erstreckt, oder eine entsprechende kontinuierliche Verbindung eines kontinuierlichen Leiters (100), um die Hälfte der vorbestimmten Teilung beabstandet sind.
Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen einem radial inneren Fügeabschnitt (32a), der sich an einer inneren Umfangsseite des Statorkerns (15) befindet, und einer axialen Endoberfläche des Statorkerns (15) unterschiedlich von einem Abstand zwischen einem radial äußeren Fügeabschnitt (32b), der sich an einer äußeren Umfangsseite des Statorkerns (15) befindet, und der axialen Endoberfläche des Statorkerns (15) ist.
Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das distale Ende des ersten Leiterabschnitts und das distale Ende des zweiten Leiterabschnitts in der radialen Richtung überlappen, um den Fügeabschnitt (32a, 32b) auszubilden.
Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (A) in der radialen Richtung vorgesehen ist, zwischen einem radial inneren Fügeabschnitt (36a), der sich an einer inneren Umfangsseite des Statorkerns (15) befindet, und einem radial äußeren Fügeabschnitt (36b), der sich an einer äußeren Umfangsseite des Statorkerns (15) befindet.
Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt ein im Wesentlichen U-förmiges Leitersegment ausbilden, mit voneinander weg gebogenen Schenkeln, und wobei die Fügeabschnitte (36a, 36b) durch ein Zusammenfügen der Schenkelenden durch Schweißen ausgebildet sind.
Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügeabschnitt (36a, 36b) mit einem isolierenden Harz beschichtet ist.
Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiterabschnitt (100a, 110a) und der zweite Leiterabschnitt (100b, 110b) aus einem kontinuierlichen Leiter (100) ausgebildet sind, der zurück gebogen ist, um die Fügeabschnitte (32a, 32b) auszubilden.