DE60113489T2

DE60113489T2 - Lichtmaschine für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE60113489T2
Application number: DE60113489T
Authority: DE
Inventors: Yoshihito Chiyoda-ku Asao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: EP1179879A2; US20020021052A1; EP1179879B1; DE60113489D1; JP2002058220A; US6472793B2; JP3696062B2; KR100433997B1; EP1179879A3; KR20020013699A

Description

Die vorliegende Anmeldung beruht auf der Anmeldung Nr. 2000–242491, eingereicht in Japan am 10. August 2000, deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Generator zur Verwendung in Fahrzeugen, bei welchem sich eine Spannung in einem Stator in Abhängigkeit von der Drehung eines Rotors entwickelt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die JP 51087705 beschreibt einen Generator für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
13 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Generator für Fahrzeuge zeigt, 14 ist eine Perspektivansicht, die einen Rotor zur Verwendung in dem herkömmlichen Generator für Fahrzeuge zeigt, 5 ist eine Perspektivansicht, die einen Stator zur Verwendung bei dem herkömmlichen Generator zeigt, 16 ist eine Perspektivansicht, die einen Eisenkern des Stators von 15 zeigt, 17 ist eine Aufsicht, die das wesentliche Teil des Stator-Eisenkerns zeigt, und 18 ist eine Darstellung einer Schaltung des herkömmlichen Generators für Fahrzeuge.
In 13 weist der herkömmliche Generator für Fahrzeuge ein Gehäuse 3 auf, das eine vordere und eine hintere Stütze 1 bzw. 2 aus Aluminium aufweist, eine Welle 6, die im Innern des Gehäuses 3 vorgesehen ist, und deren eines Ende fest an einer Riemenscheibe 4 angebracht ist, einen Rotor 7 des Lundell-Typs, der fest über die Welle 6 aufgepasst ist, Gebläse 5, die fest an beiden Endabschnitten des Rotors 7 in dessen Axialrichtung angebracht sind, einen Stator 8, der fest an dem Gehäuse 3 so angebracht ist, dass er den Rotor 7 umgibt, Schleifringe 9, die fest an dem anderen Endabschnitt der Welle 6 für die Stromzufuhr zum Rotor 7 angebracht sind, ein Paar von Bürsten 10, die zum Gleiten auf einer Oberfläche der Schleifringe 9 veranlasst werden, einen die Bürsten 10 aufnehmenden Bürstenhalter 11, einen Gleichrichter 12 zum Gleichrichten eines in dem Stator 8 induzierten Wechselstroms in Gleichstrom, und einen in dem Bürstenhalter 11 eingepassten Regler 18 zum Regeln der Höhe einer Wechselspannung, die in dem Stator 8 entsteht.
Wie 14 zeigt, weist der Rotor 7 eine Feldspule 13 zum Erzeugen eines Magnetflusses beim Durchgang elektrischen Stroms auf, und ein erstes und ein zweites Polkernteil 21 und 22, die so angeordnet sind, dass sie die Feldspule 13 abdecken, wobei Magnetpole in den Polkernteilen 21 und 22 durch den Magnetfluss erzeugt werden, der in der Feldspule 13 hervorgerufen wird. Weiterhin sind das erste und zweite Polkernteil 21 bzw. 22, die aus Eisen bestehen, so ausgebildet, dass klauenartige (zahnartige) Magnetpole 23 und 24, deren Oberflächen am äußersten Durchmesser (jene Oberflächen, welche den größten Durchmesser aufweisen) im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind, vorstehend in gleichem Winkelabstand (in gleichen Abständen) in Umfangsrichtung auf dem Außenumfangsrandabschnitt vorgesehen sind, wobei das erste und das zweite Polkernteil 21 bzw. 22 fest so auf die Welle 6 aufgepasst ist, dass diese Teile einander zugewandt sind, so dass die klauenartigen Magnetpole 23 und 24 miteinander in Eingriff gelangen.
Weiterhin weist, wie 15 zeigt, der Stator 8 einen zylindrischen Stator-Eisenkern 15 auf, der durch Aufeinanderlegen von Platten aus magnetischem Stahl hergestellt wird, sowie eine Statorwicklung 16, die um den Stator-Eisenkern 15 herumgewickelt ist. Der Stator-Eisenkern 15 ist, wie in den 16 und 17 gezeigt, mit einer ringartigen Kernrückseite 150 und mehreren Zähnen 151 versehen, die sich von der Kernrückseite 150 aus radial nach innen erstrecken, so dass sie in gleichem Winkelabstand in Umfangsrichtung angeordnet sind. Weiterhin ist die Statorwicklung 16 in jeder von Nuten 152 aufgenommen, die zwischen den benachbarten Zähnen 151 vorgesehen sind. Weiterhin weist jeder der Zähne 151 einen Spitzenabschnitt 151a auf, der eine größere Dicke (Breite) entlang der Umfangsrichtung des Stator-Eisenkerns 15 aufweist, und einen Basisabschnitt (Säulenabschnitt) 151b, der eine Verbindung zwischen dem Spitzenabschnitt 151a und der Kernrückseite 150 herstellt, wobei ein Nutöffnungsabschnitt 153 zwischen dem benachbarten Spitzenabschnitten 151a vorgesehen ist.
Hierbei ist zur Ausbildung eines gleichmäßigen Luftspaltes δ zwischen dem Rotor 7 und dem Stator 8 der Spitzenabschnitt 151a jedes der Zähne 151 so ausgebildet, dass seine Innenumfangsoberfläche konkav ausgebildet ist, während die klauenartigen Magnetpole 23 und 24 so ausgebildet sind, dass ihre Oberflächen am äußersten Durchmesser konvex ausgebildet sind.
Bei diesem herkömmlichen Generator für Fahrzeuge ist, wie in 18 gezeigt, die Statorwicklung 16 als eine Dreiphasen-Wechselstromwicklung auf solche Weise ausgebildet, dass drei Wicklungsphasengruppen 161 in Form einer Sternschaltung mit Drei Phasen geschaltet sind. Der Gleichrichter 12 weist Dioden 120 und 121 auf.
Bei dieser Konstruktion ist die Anzahl an Magnetpolen in dem Rotor 7 gleich zwölf, und sind die Nuten 15 an 36 Orten in dem Stator-Eisenkern 15 angeordnet, um die Statorwicklung 16 aufzunehmen, die als eine Dreiphasen-Wechselstromwicklung ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Anzahl an Nuten eins pro Pol pro Phase beträgt.
Bei dem herkömmlichen Generator für Fahrzeuge mit der geschilderten Konstruktion wird Strom von einer Batterie (nicht gezeigt) über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 der Feldspule 13 zugeführt, wodurch ein Magnetfluss erzeugt wird. Infolge dieses Magnetflusses werden die klauenartigen Magnetpole 23 des ersten Polkernteils 21 mit Nord-suchenden (N) Polen magnetisiert, während die klauenartigen Magnetpole 24 des zweiten Polkernteils 22 mit Süd-suchenden (S) Polen magnetisiert werden. Weiterhin tritt ein Fluss des Magnetflusses auf, wie es durch einen Pfeil A in 13 angedeutet ist. Der Magnetfluss bewegt sich daher von dem klauenartigen Magnetpol 23 durch den gegenüberliegenden Zahn 151 zum Stator-Eisenkern 15, und fließt weiter durch die Kernrückseite 150, den Zahn 151 und den klauenartigen Magnetpol 24, der diesem Zahn 151 gegenüber liegt, und gelangt in das zweite Polkernteil 22 hinein, und gelangt weiterhin durch den proximalen Abschnitt des zweiten Polkernteils 22, so dass er den ersten Polkern 21 erreicht.
Weiterhin wird die Riemenscheibe 4 von einer Brennkraftmaschine angetrieben, so dass sich der Rotor 7 über die Welle 6 dreht. Die Drehung des Rotors 7 führt dazu, dass ein Drehmagnetfeld auf den Stator-Eisenkern 15 einwirkt, so dass eine elektromotorische Kraft in der Statorwicklung 16 induziert wird. Die elektromotorische Wechselkraft, die in dem Stator 8 erzeugt wird, wird durch den Gleichrichter 12 in Gleichstrom gleichgerichtet, und die Höhe von dessen Ausgangsspannung wird unter Verwendung des Reglers 18 eingestellt, wodurch das Aufladen der Batterie erzielt wird.
Der herkömmliche Generator für Fahrzeuge mit der geschilderten Konstruktion führt jedoch zu folgenden Problemen. In einem Fall, in welchem die Abmessung des Nutöffnungsabschnitts 153 in dessen Umfangsrichtung kleiner gewählt wird, um den magnetischen Widerstand des Luftspalts δ zwischen dem Stator 8 und dem Rotor 7 zu verringern, erfolgt dann, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten, klauenartigen Magnetpolen 23 und 24 zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, eine Überlappung jedes der klauenartigen Magnetpole 23 und 24 mit dem Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151. Dies verringert die Änderung des Magnetflusses, so dass magnetisches Rauschen verringert wird. Andererseits fließt, wie durch einen Pfeil B in 19 angedeutet, der Magnetfluss nicht von dem klauenartigen Magnetpol 23 durch den Zahn 151 zur Kernrückseite 150, sondern fließt von der Oberfläche am äußersten Durchmesser und dem Schulterabschnitt des klauenartigen Magnetpols 23 durch den Zahn 151 zu dem klauenartigen Magnetpol 24, so dass die Größe des unwirksamen Magnetflusses zunimmt; daher nimmt die abgezweigte Menge des Magnetflusses, der in der Feldspule 13 zur Statorwicklung 16 hin erzeugt wird, entsprechend ab, was zu einer Abnahme der Ausgangsleistung in Bereichen niedriger Drehzahlen führt.
Weiterhin nimmt, wenn die Ausgangsleistung in den Bereichen niedriger Drehzahlen vergrößert wird, durch Ausschalten der Überlappung zwischen den klauenartigen Magnetpolen 23, 24 und dem Zahn 151, in einem Fall, in welchem die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten, klauenartigen Magnetpolen 23 und 24 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, die Fläche der Oberfläche am äußersten Durchmesser der klauenartigen Magnetpole 23 und 24 ab, und nimmt der magnetische Widerstand zwischen dem Rotor 7 und dem Stator 8 zu, so dass die zu erzeugende Stärke des Magnetfelds verringert wird, was es schwierig macht, eine ausreichende Ausgangsleistung in Bereichen hoher Drehzahlen zur Verfügung zu stellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung derartiger Probleme besteht daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Generators für Fahrzeuge, der die Größe des unwirksamen Magnetflusses verringern kann, der zwischen klauenartigen Magnetpolen fließt, die einander benachbart sind, in einem Zustand, wenn ein Zahn dazwischen liegt, um hierdurch den wirksamen Magnetfluss zu erhöhen, um die Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen zu erhöhen, und welcher weiterhin dazu fähig ist, die Erhöhung des magnetischen Widerstands zwischen einem Rotor und einem Stator zu unterdrücken, um die Ausgangsleistung in Bereichen höherer Drehzahlen sicherzustellen, und der weiterhin dazu fähig ist, das magnetische Rauschen zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Generator für Fahrzeuge mit den Merkmalen zur Verfügung gestellt, die im Patentanspruch 1 angegeben sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Luftspaltvergrößerungsoberfläche kann eine Schrägfläche aufweisen, die in jedem von beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die auf einer Außendurchmesserseite eines proximalen Abschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole liegen.
Weiterhin kann die Luftspaltvergrößerungsoberfläche eine Schrägfläche aufweisen, die in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die auf der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole liegen, um sich von einer proximalen Seite des klauenartigen Magnetpols zu dessen Spitzenabschnittsseite zu erstrecken.
In diesem Fall kann die Schrägfläche mit sich verjüngender Form ausgebildet sein, wobei deren Breitenumfangsrichtung allmählich von einer proximalen Seite des klauenförmigen Magnetpols zu dessen Spitzenabschnittsseite hin abnimmt.
Weiterhin kann jeder von Schulterabschnitten des klauenartigen Magnetpols, die an beiden Endseiten in Axialrichtung des Rotors angeordnet sind, als Schrägfläche ausgebildet sein, die entweder abgerundet oder verjüngt ausgebildet ist, und können die Oberfläche am äußersten Durchmesser, die Luftspaltvergrößerungsoberfläche, und die Schulterabschnitts-Schrägfläche eng aneinander in der Nähe jedes der beiden Enden in Axialrichtung des Spitzenabschnitts des Zahns versetzt sein.
Weiterhin kann der Stator zwei Nuten pro Pol und pro Phase aufweisen.
Darüber hinaus kann die Statorwicklung aus zwei Wechselstromwicklungen mit voneinander verschiedener Phase bestehen.
Darüber hinaus können die Breiten in Umfangsrichtung der Spitzenabschnitte der Zähne ungleich ausgebildet sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leichter aus der folgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verständlich, in welchen:
1 eine Perspektivansicht ist, die einen Rotor zur Verwendung in einem Generator für Fahrzeuge gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Darstellung ist, die nützlich zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche eines Rotors in dem Generator für Fahrzeuge gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
3 eine vergrößerte Darstellung ist, für die Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen der Innenumfangsoberfläche des Stator-Eisenkerns und der Außenumfangsoberfläche des Rotors in dem Generator für Fahrzeuge gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen einer Spaltentfernung zwischen einem Zahnspitzenabschnitt und der Oberfläche am äußersten Durchmesser eines klauenartigen Magnetpols und der Ausgangsleistung des Generators für Fahrzeuge gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 eine Perspektivansicht ist, welche das Erscheinungsbild eines klauenartigen Magnetpols eines Rotors zum Einsatz in einem Generator für Fahrzeuge gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 eine Perspektivansicht ist, welche die wesentlichen Teile eines Rotors zur Verwendung in einem Generator für Fahrzeuge gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 eine Perspektivansicht ist, welche die wesentlichen Teile eines Rotors zur Verwendung in einem Generator für Fahrzeuge gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 eine Darstellung einer Schaltung für einen Generator für Fahrzeuge gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
9 eine Darstellung ist, die nützlich zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche eines Rotors in dem Generator für Fahrzeuge gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
10 eine Darstellung ist, die nützlich zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche eines Rotors in dem Generator für Fahrzeuge gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist;
11 eine Aufsicht ist, welche die wesentlichen Teile eines Stator-Eisenkerns in einem Generator für Fahrzeuge gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
12A bis 12B Darstellungen sind, die nützlich zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einer Annenumfangsoberfläche eines Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche eines Rotors in dem Generator für Fahrzeuge gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung sind;
13 eine Querschnittsansicht ist, die einen herkömmlichen Generator für Fahrzeuge zeigt;
14 eine Perspektivansicht ist, die einen Rotor zur Verwendung in dem herkömmlichen Generator für Fahrzeuge zeigt;
15 eine Perspektivansicht ist, die einen Stator zur Verwendung in dem herkömmlichen Generator zeigt;
16 eine Perspektivansicht ist, die einen Stator-Eisenkern für den Stator zum Einsatz bei dem herkömmlichen Generator zeigt;
17 eine Perspektivansicht ist, welche die wesentlichen Teile des Stator-Eisenkerns des Stators zur Verwendung bei dem herkömmlichen Generator zeigt;
18 eine Darstellung einer Schaltung für den herkömmlichen Generator für Fahrzeuge ist; und
19 eine Darstellung zur Beschreibung der Positionsbeziehung zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche eines Rotors bei dem herkömmlichen Generator für Fahrzeuge ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Perspektivansicht, die einen Rotor zur Verwendung in einem Generator für Fahrzeuge gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Darstellung, die nützlich ist zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einer Annenumfangsoberfläche eines Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche des Rotors in dem Generator für Fahrzeuge gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, und 3 ist eine vergrößerte Darstellung wesentlicher Teile von 2.
Bei diesen Darstellungen sind gleiche oder entsprechende Teile wie bei der herkömmlichen Vorrichtung, die in den 13 bis 19 gezeigt ist, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und wird deren Beschreibung zur Verkürzung weggelassen.
In 1 ist ein Rotor 50 mit einer Feldspule 13 zur Erzeugung eines Magnetflusses beim Durchgang elektrischen Stroms versehen, und mit einem ersten und einem zweiten Polkernteil 51 bzw. 52, die so angeordnet sind, dass sie die Feldspule 13 abdecken, wobei Magnetpole in den Polkernteilen 51 und 52 durch den in der Feldspule 13 erzeugten Magnetfluss hervorgerufen werden. Weiterhin sind das erste und das zweite Polkernteil 51 bzw. 52, die aus Eisen bestehen, so ausgebildet, dass klauenartige (zahnartige) Magnetpole 53 und 54 jeweils in einer Anzahl von sechs, deren Oberflächen am äußersten Durchmesser im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind, vorstehend in gleichem Winkelabstand (in gleichen Abständen) in Umfangsrichtung auf dem Außenumfangsrandabschnitt vorgesehen sind, wobei das erste und das zweite Polkernteil 51 bzw. 52 fest über die Welle 6 einander gegenüberliegend so aufgepasst sind, dass die klauenartigen Magnetpole 53 und 54 miteinander in Eingriff gelangen. In jedem der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 ist als eine Luftspaltvergrößerungsoberfläche eine Schrägfläche 101 in jedem beider Seitenabschnitte in Umfangsrichtung vorgesehen, die auf der Seite des äußeren Durchmessers eines proximalen Abschnitts liegen, so dass eine Gratlinie (Rand) 102, wo sich die Schrägfläche 101 und eine Oberfläche 100 am äußersten Durchmesser treffen, im Wesentlichen parallel zur Achse einer Welle 6 verläuft. Weiterhin ist, wie die 2 und 3 zeigen, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten, klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a jedes der Zähne 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 so ausgebildet, dass er sich nicht mit den Oberflächen 100 am äußersten Durchmesser der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 überlappt, sondern sich mit der Schrägfläche 101 überlappt. Hierbei ist eine Entfernung in Umfangsrichtung (Spaltentfernung) τ zwischen der Gratlinie 102 und dem Spitzenabschnitt des Zahns 151 auf τ > 0 eingestellt. Weiterhin ist ein Endabschnitt in Axialrichtung des Abschnitts des äußersten Durchmessers jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 abgeschrägt, um einen Schulterabschnitt 103 auszubilden, der eine abgerundete oder verjüngte Form aufweist. Die Oberfläche 100 am äußersten Durchmesser, die Schrägfläche 101, und der Schulterabschnitt 103 werden daher einander benachbart in der Nähe eines Endabschnitts in Axialrichtung des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 angeordnet.
Hierbei ist der Generator für Fahrzeuge gemäß dieser ersten Ausführungsform ähnlich dem herkömmlichen Generator für Fahrzeuge, der in den 13 und 19 gezeigt ist, mit Ausnahme der Tatsache, dass der voranstehend geschilderte Rotor 50 anstelle des Rotors 7 vorgesehen ist.
Bei dem Generator für Fahrzeuge mit der geschilderten Konstruktion kann, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, da sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 überlappt, die Größe des unwirksamen Magnetflusses, der nicht von dem klauenartigen Magnetpol 53 durch den Zahn 151 zu einer Kernrückseite 150 fließt, sondern von der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers durch den Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 zum benachbarten klauenartigen Magnetpol 54 fließt, verringert werden, wodurch entsprechend die wirksame Größe des Magnetflusses erhöht wird. Da der Schulterabschnitt 103 mit einer runden oder verjüngten Form ausgebildet ist, kann darüber hinaus die Größe des unwirksamen Magnetflusses, der von dem Schulterabschnitt 103 des klauenartigen Magnetpols 53 durch den Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 zum benachbarten klauenartigen Magnetpol 54 fließt, verringert werden, wodurch der wirksame Magnetfluss vergrößert wird. Dies führt dazu, dass das Absinken der Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen infolge des unwirksamen Magnetflusses unterdrückt werden kann, wodurch eine hohe Ausgangsleistung erzielt werden kann.
Weiterhin kann in jedem der klauenartigen Magnetpole 53 und 54, da die Schrägfläche 101 nur in jedem der beiden Seitenabschnitte in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die auf der Außendurchmesserseite des proximalen Abschnitts liegen, die Fläche der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers vergrößert werden, so dass eine hohe Ausgangsleistung erreicht werden kann.
Weiterhin überlappt sich, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 mit einem Abschnitt jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54, wodurch die Änderung des Magnetflusses verringert wird, und das magnetische Rauschen verringert wird.
Zwar stellt eine abrupte Änderung der Magnetflussdichteverteilung einen Faktor in Bezug auf die Vergrößerung des magnetischen Rauschens dar, jedoch kann im Falle der vorliegenden Ausführungsform, da die Ausbildung der Schrägflächen 101 eine sanfte Änderung der Magnetflussdichteverteilung zwischen der Schrägfläche 101 jedes der klauenartigen Magnetpole 53, 54 und dem Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 hervorruft, die Erhöhung des magnetischen Rauschens eingeschränkt werden.
4 zeigt in einem Fall, in welchem ein Rotor so ausgebildet ist, dass sich die Spaltentfernung τ in Bezug auf den Luftspalt δ (0,35 mm) ändert, das Ergebnis der Messung der Ausgangsleistung eines Generators für Fahrzeuge, welche diesen Rotor aufweist. In 4 ist mit einer durchgezogenen Linie die Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen gezeigt (Ausgangsleistung bei 2000 Umdrehungen pro Minute des Generators), während eine gestrichelte Linie die Ausgangsleistung im Bereich hoher Drehzahlen angibt (Ausgangsleistung bei einer Drehzahl von 5000 Umdrehungen pro Minute des Generators).
Aus 4 geht hervor, dass die Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen sich so verhält, dass im Falle der Fläche von τ < 0 die Ausgangsleistung abnimmt, wenn das Ausmaß der Überlappung zwischen den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53, 54 und dem Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 in Umfangsrichtung zunimmt, während im Falle der Fläche von τ ≥ 0 die Ausgangsleistung allmählich zunimmt, bei einer Vergrößerung der Spaltentfernung τ zwischen den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53, 54 und dem Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151.
Weiterhin geht aus 4 hervor, dass die Ausgangsleistung im Bereich hoher Drehzahlen sich so verhält, dass eine höhere Ausgangsleistung erhalten wird, wenn die Spaltentfernung τ kürzer wird, wogegen die Ausgangsleistung schnell absinkt, wenn die Spaltentfernung τ den Wert von 3 δ überschreitet. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass zwar die Fläche der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers zunimmt, wenn die Spaltentfernung τ abnimmt, jedoch infolge der Tatsache, dass die Fläche der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers extrem klein wird, wenn die Spaltentfernung τ den Wert von 3 δ überschreitet, der magnetische Widerstand zwischen dem Rotor und dem Stator zunimmt, so dass die Größe des zu erzeugenden Magnetflusses selbst abnimmt, was dazu führt, dass die Ausgangsleistung wesentlich absinkt.
Weiterhin nimmt das Ausmaß der Überlappung zwischen dem klauenartigen Magnetpolen 53, 54 und dem Spitzenabschnitt 151a zu, wenn die Spaltentfernung τ abnimmt, was zu einer Verringerung der Magnetflussänderung und zu einer Verringerung des magnetischen Rauschens führt.
Um daher die Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen zu erhöhen, die Ausgangsleistung im Bereich hoher Drehzahlen sicherzustellen, und das magnetische Rauschen zu verringern, gilt vorzugsweise 0 < τ < 3 δ, und bevorzugter τ = 1,5 δ.
Zweite Ausführungsform
Obwohl bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform die Schrägflächen 101 in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen sind, die auf der Außendurchmesserseite des proximalen Abschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 liegen, um die Überlappung zwischen den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53, 54 und dem Spitzenabschnitt 151a jedes der Zähne 151 zu vermeiden, ist bei der zweiten Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, eine Stufe (ein Niveauunterschied) 110 als eine Luftspaltvergrößerungsoberfläche in jedem der beiden Seitenabschnitte in Umfangsrichtung vorgesehen, die an der Außendurchmesserseite des proximalen Abschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole 53A und 54A liegen. Auch bei der Konstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform, infolge der Ausbildung der Stufe 110, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53A und 54A zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53A und 54A, sondern mit der Stufe 110.
Auch bei der zweiten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53A und 54A zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53A und 54A, sondern überlappt sich mit der Stufe 110; daher können die gleichen Auswirkungen wie bei der voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform erzielt werden.
Weiterhin kann die Einstellung von 0 < τ < 3 δ nicht nur die Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen erhöhen, sondern auch die Ausgangsleistung im Bereich hoher Drehzahlen sicherstellen, und sogar das magnetische Rauschen verringern.
Da bei der zweiten Ausführungsform die Stufen 110 in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen sind, die an der Außendurchmesserseite des proximalen Abschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole 53A und 54A liegen, ändert sich die Magnetflussdichteverteilung zwischen den klauenartigen Magnetpolen 53A, 54A und dem Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 stark zum Zeitpunkt des Übergangs von der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers zur Stufe 110. Daher ist die zweite Ausführungsform in Bezug auf magnetisches Rauschen der voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform unterlegen.
Dritte Ausführungsform
Obwohl bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform die Schrägflächen 101 in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen sind, die an der Außendurchmesserseite des Basisabschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 liegen, ist eine dritte Ausführungsform so ausgebildet, wie in 6 gezeigt, dass eine Schrägfläche 104 als eine Luftspaltvergrößerungsoberfläche in jedem von beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die an der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole 53B und 54B liegen, so dass sie sich von der proximalen Seite zur Seite der Spitze erstreckt. Auch bei dieser dritten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53B und 54B mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53B und 54B, sondern überlappt sich mit einem Abschnitt der Schrägfläche 104. Die Schrägfläche 104 ist so ausgebildet, dass sie eine konstante Breite in jedem der Seitenabschnitte in Umfangsrichtung an der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole 53B und 54B bei Betrachtung in Radialrichtung aufweist.
Auch bei der dritten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53B und 54B zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53B und 54B; daher kann die Größe des unwirksamen Magnetflusses, der nicht von dem klauenförmigen Magnetpol 53B durch den Zahn 151 zur Kernrückseite 150 fließt, sondern zum benachbarten klauenartigen Magnetpol 54B fließt, verringert werden, was zu einer Erhöhung der wirksamen Magnetflussgröße führt. Darüber hinaus kann das Absinken der Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen infolge des unwirksamen Magnetflusses eingeschränkt werden, wie im Falle der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform. Weiterhin kann die Einstellung 0 < τ < 3 δ die Ausgangsleistung in Bereichen niedriger Drehzahlen vergrößern, und die Ausgangsleistung in Bereichen hoher Drehzahlen sicherstellen.
Da der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 sich mit einem Abschnitt jedes der klauenartigen Magnetpole 53B und 54B überlappt, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53B und 54B zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, ist es darüber hinaus möglich, die Änderung des Magnetflusses zu verringern, und das magnetische Rauschen weiter zu verringern.
Da die Schrägflächen 104 in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen sind, die auf der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole 53b und 54B liegen, so dass sie sich von ihren Basisseiten zu ihren Seiten an der Spitze erstrecken, zeigt in dem gesamten Bereich von der proximalen Seite zur Seite der Spitze in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung jedes der klauenartigen Magnetpole 53B und 54B die Magnetflussdichteverteilung zwischen der Schrägfläche 104 und der Spitzenoberfläche des Zahns 151 eine sanfte Änderung. Verglichen mit der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform, bei welcher sich die Magnetflussdichteverteilung langsam in nur beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung ändert, die auf der Außendurchmesserseite des proximalen Abschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 liegen, wird daher ermöglicht, das Auftreten des magnetischen Rauschens weiter zu unterdrücken.
Vierte Ausführungsform
Obwohl bei der voranstehend geschilderten dritten Ausführungsform die Schrägflächen 104, die eine konstante Breite aufweisen, in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen sind, die an der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole 53B und 54B liegen, gesehen in Radialrichtung, so dass sie sich von ihren proximalen Seiten zu den Seiten an ihrer Spitze erstrecken, ist bei einer vierten Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, eine sich verjüngende Schrägfläche 105 als eine Luftspaltvergrößerungsoberfläche vorgesehen, in jedem von beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung, die auf der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C liegen, um sich von der proximalen Seite zur Seite an der Spitze zu erstrecken. Auch bei der vierten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53C und 54C zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung eine Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C, sondern überlappt sich mit einem Abschnitt der Schrägfläche 105. Die Schrägfläche 105 ist so ausgebildet, dass sie eine größere Breite an der proximalen Seite jedes der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C aufweist, während sie eine geringere Breite an deren Spitzenseite aufweist, gesehen in Radialrichtung.
Auch bei der vierten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen dem benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53C und 54C mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C; daher kann die Größe des unwirksamen Magnetflusses, der nicht von dem klauenförmigen Magnetpol 53C durch den Zahn 151 zur Kernrückseite 150 fließt, sondern zum benachbarten klauenartigen Magnetpol 54C fließt, verringert werden, was zu einer Erhöhung der wirksamen Magnetflussgröße führt. Dies führt dazu, dass das Absinken der Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen, infolge des unwirksamen Magnetflusses, eingeschränkt werden kann, wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform. Darüber hinaus kann die Einstellung 0 < τ < 3 δ die Ausgangsleistung in Bereichen niedriger Drehzahlen erhöhen, und die Ausgangsleistung in Bereichen hoher Drehzahlen sicherstellen.
Da sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 mit einem Abschnitt jedes der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C überlappt, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53C und 54C mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, wird darüber hinaus ermöglicht, eine Änderung des Magnetflusses zu verringern, und das magnetische Rauschen weiter zu verringern.
Da die Schrägflächen 105 in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen sind, die an der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C liegen, so dass sie sich von ihren Basisseiten zu den Seiten ihrer Spitzen erstrecken, zeigt in dem gesamten Bereich von der proximalen Seite zur Seite der Spitze in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung jedes der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C die Magnetflussdichteverteilung zwischen der Schrägfläche 105 und der Spitzenoberfläche des Zahns 151 eine sanfte Änderung. Verglichen mit der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, bei welcher die Magnetflussdichteverteilung langsam in nur beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung variiert, die an der Außendurchmesserseite des proximalen Abschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 liegen, kann daher das Auftreten magnetischen Rauschens weiter unterdrückt werden.
In diesem Fall ist die Breite in Umfangsrichtung der Schrägfläche 105 an der proximalen Seite jedes der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C sichergestellt, so dass sich die Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53C, 54C und der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht gegenseitig überlappen, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53C und 54C zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Spitzenoberfläche des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist. Da die Schrägfläche 105 sich verjüngend ausgebildet ist, so dass sich ihre Breite von der proximalen Seite jedes der klauenartigen Magnetpole 53C und 54C zur Seite der Spitze verringert, bei Betrachtung in Radialrichtung, wird im Vergleich zur voranstehend geschilderten dritten Ausführungsform, welche die Schrägflächen 104 mit konstanter Breite einsetzt, ermöglicht, die Fläche der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers zu vergrößern, wodurch eine hohe Ausgangsleistung zur Verfügung gestellt wird.
Fünfte Ausführungsform
8 ist eine Darstellung einer Schaltung für einen Generator für Fahrzeuge gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, und 9 ist eine Darstellung der Positionsbeziehung zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche eines Rotors bei dem Generator für Fahrzeuge gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung.
Bei dieser fünften Ausführungsform weist, wie 8 zeigt, eine Statorwicklung 16A eines Stators 40 zwei Dreiphasen-Wechselstromwicklungen 160 auf, von denen jede mit drei Wicklungsphasengruppen 161 in einer dreiphasigen Sternschaltung versehen ist, wobei die beiden Dreiphasen-Wechselstromwicklungen 160 eine Phasenverschiebung von 30 Grad in Bezug auf den elektrischen Winkel zur Verfügung stellen. Weiterhin ist jede der zwei Dreiphasen-Wechselstromwicklungen 160 elektrisch an einen Gleichrichter 12 angeschlossen, welcher Dioden 120 und 121 aufweist, wobei die Ausgänge der beiden Gleichrichter 12 parallel zueinander geschaltet sind.
Weiterhin ist die Anzahl an Magnetpolen des Rotors 50 gleich zwölf, und weist ein Stator-Eisenkern 15A des Stators 40 Nuten 152 auf, die an 72 Orten vorgesehen sind, um die Statorwicklung 16A aufzunehmen, welche die zwei Dreiphasen-Wechselstromwicklungen 160 aufweist. Die Anzahl an Nuten pro Pol und pro Phase beträgt daher zwei.
Weiterhin sind, wie 9 zeigt, der Rotor 50 und der Stator 40 so ausgebildet, dass dann, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a eines Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 sich nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 überlappt, sondern sich mit einer Schrägfläche 101 überlappt. Im Übrigen ist die Konstruktion ebenso wie bei der voranstehenden ersten Ausführungsform.
Bei dem Generator für Fahrzeuge mit der geschilderten Konstruktion wird ein Strom von einer Batterie (nicht gezeigt) über Bürsten 10 und Schleifringe 9 einer Feldspule 13 zugeführt, wodurch ein Magnetfluss erzeugt wird. Infolge dieses Magnetflusses werden die klauenartigen Magnetpole 53 des ersten Polkernteils 51 mit Nord-suchenden (N) Polen magnetisiert, während die klauenartigen Magnetpole 54 des zweiten Polkernteils 52 mit Süd-suchenden (S) Polen magnetisiert werden.
Weiterhin wird die Riemenscheibe 4 durch eine Brennkraftmaschine angetrieben, damit der Rotor 50 über eine Welle 6 gedreht wird. Die Drehung des Rotors 50 ruft ein Drehmagnetfeld beim Stator-Eisenkern 15A hervor, so dass eine elektromotorische Kraft in den beiden Dreiphasen- Wechselstromwicklungen 160 induziert wird, welche die Statorwicklung 16A bilden, und sich ein Ausgangsstrom infolge eines externen Verbrauchers entwickelt, der an den Generator für Fahrzeuge angeschlossen ist. Die Wechselströme, die in den beiden Dreiphasen-Wechselstromwicklungen 160 erzeugt werden, werden in Gleichströme durch den Gleichrichter 12 gleichgerichtet, und dann miteinander vereinigt. Der vereinigte Ausgangsstrom wird dem externen Verbraucher zugeführt.
Auch bei der fünften Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53 und 54; daher kann die Größe des unwirksamen Magnetflusses, der nicht von dem klauenartigen Magnetpol 53 durch den Zahn 151 zur Kernrückseite 150 fließt, sondern zum benachbarten klauenartigen Magnetpol 54 fließt, verringert werden, was zu einer Erhöhung der wirksamen Magnetflussgröße führt. Daher kann das Absinken der Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen infolge des unwirksamen Magnetflusses eingeschränkt werden, wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform. Weiterhin kann die Einstellung 0 < τ < 3 δdie Ausgangsleistung in Bereichen niedriger Drehzahlen erhöhen, und die Ausgangsleistung in Bereichen hoher Drehzahlen sicherstellen.
Da sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 mit einem Abschnitt jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 überlappt, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, wird ermöglicht, die Änderung des Magnetflusses zu verringern, und das magnetische Rauschen weiter zu verringern, wie im Falle der voranstehenden ersten Ausführungsform.
Auch bei der fünften Ausführungsform, im Vergleich zur voranstehenden ersten Ausführungsform, da die Breite in Umfangsrichtung des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 proportional zur Erhöhung der Anzahl an Nuten 152 kleiner wird, wird der Magnetdurchgangsquerschnitt des Spitzenabschnitts 151a kleiner, und wird der magnetische Widerstand des Spitzenabschnitts 151a selbst höher. Dies verringert die Größe des unwirksamen Magnetflusses, der durch den gleichen Zahn 151 in den Raum zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 fließt, wodurch die Ausgangsleistung weiter verbessert wird.
Speziell nimmt die Anzahl an Nuten zu, und nimmt die Zahnbreite ab; daher wird die Magnetflussänderung pro Zeiteinheit groß, wenn sich der Zahn über den Raum zwischen den klauenartigen Magnetpolen bewegt. Aus diesem Grund ist die Schrägfläche bei dieser Ausführungsform wirksam.
Da die zwei Dreiphasen-Wechselstromwicklungen 160 eine Phasenverschiebung von 30 Grad in Bezug auf den elektrischen Winkel aufweisen, sind die Pulsationskomponenten gegeneinander versetzt. Im Vergleich zur voranstehenden ersten Ausführungsform, bei welcher die Statorwicklung 16 mit nur einer Dreiphasen-Wechselstromwicklung 160 versehen ist, kann daher eine Ausgangsspannung erhalten werden, deren Maximal- und Minimalwerte eine kleinere Differenz aufweisen. Darüber hinaus kann die Phasenverschiebung von 30 Grad räumliche Harmonische der magnetomotorischen Kraft der fünften und siebten Ordnung ausschalten, die magnetisches Rauschen hervorrufen, wodurch das magnetische Rauschen verringert wird.
Da die Wechselströme, welche an den Ausgängen der beiden Dreiphasen-Wechselstromwicklungen 160 anliegen, jeweils in Gleichstrom durch die Gleichrichter 12 gleichgerichtet werden, ist darüber hinaus kein gegenseitiger elektrischer Einfluss vorhanden, was die Ausgangsleistung verbessert.
Sechste Ausführungsform
Bei einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist, wie 10 zeigt, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53D und 54D mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche eines Spitzenabschnitts 151a eines Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 so ausgebildet, dass er sich nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53D und 54D überlappt, sondern so ausgelegt ist, dass er sich mit einer Schrägfläche 106 überlappt, die als eine Luftspaltvergrößerungsoberfläche ausgebildet ist. Weiterhin sind die Spitzenabschnitte 151a der Zähne 151 an beiden Umfangsrichtungsseiten dieses Zahns 151 so ausgebildet, dass sie sich mit einem Abschnitt jeder Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers und der Schrägfläche 106 jedes der klauenartigen Magnetpole 53D und 54D bei Betrachtung in Radialrichtung überlappen.
Die übrige Konstruktion ist ähnlich jener der voranstehenden fünften Ausführungsform.
Auch bei der sechsten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53D und 54D mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappt sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53D und 54D; daher kann die Größe des unwirksamen Magnetflusses, der nicht von dem klauenförmigen Magnetpol 53D durch den Zahn 151 zur Kernrückseite 150 fließt, sondern zum benachbarten klauenartigen Magnetpol 54D fließt, verringert werden, was zu einer Erhöhung der wirksamen Magnetflussgröße führt. Daher kann das Absinken der Ausgangsleistung in Bereichen niedriger Drehzahlen infolge des unwirksamen Magnetflusses eingeschränkt werden, wie bei der voranstehend geschilderten fünften Ausführungsform. Weiterhin kann die Einstellung δ0 < τ < 3 δ die Ausgangsleistung in Bereichen niedriger Drehzahlen erhöhen, und die Ausgangsleistung in Bereichen hoher Drehzahlen sicherstellen.
Da sich der Spitzenabschnitt 151a des Zahns 151 mit einem Abschnitt jedes der klauenartigen Magnetpole 53D und 54D überlappt, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53D und 54D mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, wird ermöglicht, die Änderung des Magnetflusses zu verringern, und das magnetische Rauschen weiter zu verringern, wie im Falle der voranstehenden fünften Ausführungsform.
Bei dieser sechsten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53D und 54D mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappen sich die Spitzenabschnitte 151a der Zähne 151 an beiden Seiten in Umfangsrichtung dieses Zahns 151 auch mit einem Abschnitt jeder der Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers und der Schrägfläche 106 jedes der klauenartigen Magnetpole 53D und 54D. Bei Betrachtung in Radialrichtung überlappen sich daher die Spitzenabschnitte 151a von zumindest zwei Zähnen 151 mit Abschnitten der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers und der Schrägfläche 106 jederzeit; daher zeigt die Magnetflussdichteverteilung zwischen den klauenartigen Magnetpolen 53D, 54D und den Spitzenabschnitten 151a der Zähne 151 eine sanftere Änderung, wodurch das magnetische Rauschen unterdrückt wird, das sich infolge einer Änderung der Magnetflussdichteverteilung ergibt.
Da in den Zähnen 151 an deren beiden Seiten der Luftspalt in Bezug auf die überlappte Schrägfläche 106 weiter vergrößert ist, im Vergleich zur voranstehenden fünften Ausführungsform, wird das Absinken der Ausgangsleistung noch stärker unmerklich.
Bei dieser sechsten Ausführungsform überlappen sich nicht nur die Spitzenabschnitte 151a mehrerer Zähne 151 mit den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53D und 54D, sondern überlappt sich auch der Spitzenabschnitt 151a eines Zahns 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53D und 54D, sondern überlappt sich mit der Schrägfläche 106, und selbst die Spitzenabschnitte 151a der beiden Zähne, die an beiden Seiten in Umfangsrichtung liegen, überlappen sich mit einem Abschnitt sowohl der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers als auch der Schrägfläche 106 jedes der benachbarten klauenartigen Magnetpole 53D und 54D; daher ändert sich die Magnetflussdichteverteilung langsam und aufeinanderfolgend über drei Zähne 151, was wesentlich zur Verringerung des magnetischen Rauschens beiträgt.
Siebte Ausführungsform
11 ist eine Aufsicht, welche die wesentlichen Teile eines Stator-Eisenkerns zur Verwendung in einem Generator für Fahrzeuge gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 12A bis 12D sind Darstellungen, die nützlich sind zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Stator-Eisenkerns und einer Außenumfangsoberfläche eines Rotors, bei dem Generator für Fahrzeuge gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung.
In 11 sind in dem Stator-Eisenkern, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 15B bezeichnet ist, die Längen in Umfangsrichtung der Spitzenabschnitte von Zähnen 151 so eingestellt, dass die Abmessungen in Umfangsrichtung zwischen den Zentrumslinien benachbarter Nutöffnungsabschnitte 153 ungleich gewählt sind. In diesem Fall werden verbreiterte Spitzenabschnitte 151a₁ und verengte Spitzenabschnitte 151a₂ abwechselnd in Umfangsrichtung ausgebildet, so dass die Abmessungen zwischen Zentrumslinien der benachbarten Nutöffnungsabschnitte 153 einen Wert von 32,5 Grad bzw. 27,5 Grad in Bezug auf den elektrischen Winkel aufweisen.
Die übrige Konstruktion ist ähnlich jener bei der voranstehenden fünften Ausführungsform.
Die Abmessung zwischen Zentrumslinien der benachbarten Nuten 152 ist daher auf 30 Grad in Bezug auf den elektrischen Winkel eingestellt. Wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 zur Zentrumsposition in Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche jedes der oberen Abschnitte 151a₁ und 151a₂ der Zähne 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet sind, überlappt sich jeder der oberen Abschnitte 151a₁ und 151a₂ der Zähne 151 nicht mit der Oberfläche 100 des äußersten Durchmessers jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54, aber überlappt sich mit der Schrägfläche 101.
Bei dieser siebten Ausführungsform tritt in Abhängigkeit von der Trennung des Rotors ein Zustand (gezeigt in 12A) auf, bei welchem der Spitzenabschnitt 151a₂ sich nur mit dem klauenartigen Magnetpol 53 in Radialrichtung überlappt, ein Zustand (gezeigt in 12B), in welchem sich der Spitzenabschnitt 151a₂ mit beiden klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 überlappt, ein Zustand (gezeigt in 12C), in welchem sich der Spitzenabschnitt 151a₂ nur mit dem klauenartigen Magnetpol 54 überlappt, ein Zustand (gezeigt in 12D), in welchem sich der Spitzenabschnitt 151a₁ mit beiden klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 überlappt, und treten andere Zustände auf.
Da die verbreiterten Spitzenabschnitte 151a₁ und die verengten Spitzenabschnitte 151a₂ abwechselnd durch die beiden klauenartigen Magnetpole 53 und 54 hindurchgehen, die eine unterschiedliche Polarität aufweisen, gesehen vom Rotor aus, sind im Vergleich zur voranstehend beschriebenen fünften Ausführungsform, bei welcher die Spitzenabschnitte 151a, die eine konstante Breite aufweisen, in gleichen Zeiträumen durchgehen, die Spitzenabschnitte der Zähne, deren Anzahl halbiert ist, und die eine unterschiedliche Form aufweisen, abwechselnd zwischen den Magnetpolen angeordnet, was die erzeugte Spannungsschwankung insgesamt verteilt. Daher wird ermöglicht, den unwirksamen Magnetfluss zu verringern, die Ausgangsleistung zu verbessern, und die erzeugte Spannungsänderung einzuschränken.
Da der Zentrumslinienabstand des Nutöffnungsabschnitts 153 abwechselnd einen Wert von 32,5 Grad und 27,5 Grad annimmt, nehmen die räumlichen Komponenten elfter Ordnung und dreizehnter Ordnung der harmonischen magnetomotorischen Kraft des Stators ab, welche Magnetflussdichte-Wellenformen bilden, während die räumlichen Komponenten der fünften Ordnung und der siebten Ordnung zunehmen, wodurch unangenehme Geräusche mit Frequenzen höherer Ordnung verringert werden, die von den Komponenten elfter Ordnung und dreizehnter Ordnung herrühren, und wodurch die Magnetflusswellenbewegung des Generators weiter verringert wird, um die Spannungsschwankungen zu verringern.
Auch bei dieser siebten Ausführungsform, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 151a des Zahns 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, überlappen sich die Spitzenabschnitte 151a₁ und 151a₂ der Zähne 151 nicht mit den Oberflächen 100 des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole 53 und 54; daher kann die Größe des unwirksamen Magnetflusses verringert werden, der nicht von dem klauenartigen Magnetpol 53 durch den Zahn 151 zur Kernrückseite 150 fließt, sondern zum benachbarten klauenartigen Magnetpol 54 fließt, was zu einer Erhöhung der effektiven Magnetflussgröße führt. Daher kann das Absinken der Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen infolge des unwirksamen Magnetflusses eingeschränkt werden, wie bei der voranstehend beschriebenen fünften Ausführungsform.
Da jeder der Spitzenabschnitte 151a₁ und 151a₂ der Zähne 151 sich mit einem Abschnitt jedes der klauenartigen Magnetpole 53 und 54 überlappt, wenn die Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen 53 und 54 mit der Zentrumsposition in Umfangsrichtung der Innenumfangsoberfläche jedes der Spitzenabschnitte 151a1 und 151a2 der Zähne 151 bei Betrachtung in Radialrichtung ausgerichtet ist, wird darüber hinaus ermöglicht, die Magnetflussänderung zu verringern, und das magnetische Rauschen weiter zu verringern, wie im Falle der voranstehend beschriebenen fünften Ausführungsform.
Obwohl bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen die vorliegende Erfindung bei einem Dreiphasen-Generator eingesetzt wurde, ist es ebenfalls möglich, die vorliegende Erfindung beispielsweise bei Fünfphasen- und Siebenphasen-Generatoren einzusetzen, wobei die gleichen Auswirkungen erzielt werden können.
Zwar wurde bei der voranstehenden Beschreibung der Ausführungsformen die vorliegende Erfindung bei einem Generator für Fahrzeuge jenes Typs eingesetzt, bei welchem die Feldspule 13 um die Polkernteile 51 und 52 herumgewickelt ist, in einem Zustand, in welchem sie von den klauenartigen Magnetpolen umgeben ist, und zusammen mit den klauenartigen Magnetpolen gedreht wird, so dass ein Feldstrom über die Bürsten 10 der Feldspule 13 zugeführt wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch bei einem bürstenlosen Generator für Fahrzeuge einsetzbar, bei welchem eine Feldspule fest auf einer Stütze angebracht ist, und ein sich drehendes Magnetfeld über einen Luftspalt einem Stator zugeführt wird, und können auch in diesem Fall die gleichen Auswirkungen erzielt werden.
Da die vorliegende Erfindung wie voranstehend geschildert ausgebildet ist, lassen sich bei der Erfindung die folgenden Auswirkungen erwarten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Generator für Fahrzeuge zur Verfügung gestellt, bei welchem vorgesehen sind: ein Stator mit einem Stator-Eisenkern, der mehrere Zähne aufweist, die sich in Radialrichtung nach innen erstrecken, und in einem Abstand in Umfangsrichtung vorgesehen sind, um Nuten zwischen den mehreren Zähnen auszubilden, und eine Statorwicklung, die in den Nuten angeordnet ist, und ein Rotor, der ein Paar von Polkernteilen aufweist, die jeweils sich verjüngende, klauenförmige Magnetpole aufweisen, die an dessen Außenumfangsseite mit einem vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung vorgesehen sind, und fest auf einer Welle in einem Zustand angebracht sind, in welchem ihre klauenartigen Magnetpole im Eingriff miteinander stehen, und weiterhin innerhalb des Stators angeordnet sind, so dass ein konstanter Luftspalt δ zwischen den Oberflächen des äußersten Durchmessers der klauenartigen Magnetpole und den Spitzenabschnitten der Zähne ausgebildet wird, sowie eine Feldspule, die so angeordnet ist, dass sie durch die klauenförmigen Magnetpole abgedeckt ist, wobei jeder der klauenförmigen Magnetpole eine Luftspaltvergrößerungsoberfläche aufweist, die in zumindest einem Abschnitt jedes der beiden Seitenabschnitte in Umfangsrichtung an deren Außendurchmesserseite vorgesehen ist, um einen Luftspalt zur Verfügung zu stellen, der größer ist als der Luftspalt δ in Bezug auf den Spitzenabschnitt jedes der Zähne, und dann, wenn eine Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten klauenartigen Magnetpolen mit einer Zentrumsposition in Umfangsrichtung des Spitzenabschnitts des Zahns ausgerichtet ist, bei Betrachtung in Radialrichtung, sich der Spitzenabschnitt des Zahns nicht mit der Oberfläche des äußersten Durchmessers jedes der benachbarten klauenförmigen Magnetpole überlappt, sondern sich mit zumindest einem Abschnitt der Luftspaltvergrößerungsoberfläche jedes der benachbarten klauenartigen Magnetpole überlappt, und eine Entfernung τ in Umfangsrichtung zwischen der Oberfläche des äußersten Durchmessers und dem Spitzenabschnitt des Zahns auf 0 < τ < 3 δ eingestellt ist. Diese Konstruktion kann einen Generator für Fahrzeuge zur Verfügung stellen, der nicht nur die Ausgangsleistung im Bereich niedriger Drehzahlen verbessern kann, sondern auch die Ausgangsleistung in Bereichen hoher Drehzahlen sicherstellen kann, und sogar das magnetische Rauschen verringern kann.
Weiterhin weist die Luftspaltvergrößerungsoberfläche eine Schrägfläche auf, die in jedem von beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die an der Außendurchmesserseite eines proximalen Abschnitts jedes der klauenartigen Magnetpole liegen. Daher ändert sich die Magnetflussdichteverteilung langsam in dem Überlappungsabschnitt zwischen dem Zahnspitzenabschnitt und der Luftspaltvergrößerungsoberfläche, was eine Verschlechterung des magnetischen Rauschens unterdrückt, und die Oberfläche des äußersten Durchmessers vergrößert, um die Ausgangsleistung zu verbessern.
Weiterhin weist die Luftspaltvergrößerungsoberfläche eine Schrägfläche auf, die in jedem von beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die an der Außendurchmesserseite jedes der klauenartigen Magnetpole so liegen, dass sie sich von einer proximalen Seite des klauenartigen Magnetpols zur Seite am Abschnitt von dessen Spitze erstrecken. Wenn sich der klauenartige Magnetpol mit dem Spitzenabschnitt des Zahns in Radialrichtung überlappt, ändert sich daher die Magnetflussdichteverteilung sanft in beiden Seiten in Umfangsrichtung des klauenartigen Magnetpols.
In diesem Fall ist die Schrägfläche mit verjüngter Form ausgebildet, bei welcher deren Breite in Umfangsrichtung allmählich von einer proximalen Seite des klauenartigen Magnetpols zur Seite am Abschnitt von dessen Spitze abnimmt. Auch in diesem Fall kann die Oberfläche des äußersten Durchmessers vergrößert werden, wodurch die Ausgangsleistung verbessert wird.
Weiterhin ist jeder von Schulterabschnitten des klauenartigen Magnetpols, die sich an beiden Endseiten in Axialrichtung des Rotors befinden, als Schrägfläche ausgebildet, die entweder eine abgerundete oder verjüngte Form aufweist, und sind die Oberfläche des äußersten Durchmessers, die Luftspaltvergrößerungsoberfläche, und die Schrägfläche des Schulterabschnitts in enge Nähe zueinander in der Nähe beider Enden in Axialrichtung des Spitzenabschnitts des Zahns gebracht. Daher kann die Größe des unwirksamen Magnetflusses verringert werden, der von dem Schulterabschnitt eines klauenartigen Magnetpols durch den Zahn zu dem anderen klauenartigen Magnetpol fließt, wodurch die Verringerung der Größe der Umgehung eines Magnetflusses unterdrückt wird, der in der Feldspule erzeugt wird, zur Statorwicklung hin.
Weiterhin werden die Spitzenabschnitte der mehreren Zähne zur Überlappung mit einer Ebene veranlasst, welche die Oberfläche des äußersten Durchmessers und die Luftspaltvergrößerungsoberfläche in jedem der benachbarten klauenartigen Magnetpole enthält, gesehen in Radialrichtung.
Daher tritt eine sanfte Änderung der Magnetflussdichteverteilung auf, wodurch das magnetische Rauschen verringert wird.
Weiterhin weist der Stator zwei Nuten pro Pol und pro Phase auf. Daher nimmt die Breie in Umfangsrichtung des Spitzenabschnitts des Zahns ab, und nimmt der Magnetflussdurchgangsquerschnitt des Zahnspitzenabschnitts ab, wodurch die Größe des unwirksamen Magnetflusses verringert werden kann, der durch den Zahn zum Raum zwischen dem benachbarten klauenartigen Magnetpolen fließt.
Weiterhin besteht die Statorwicklung aus zwei Wechselstromwicklungen, deren Phase voneinander verschieden ist. Hierdurch werden Pulsationskomponenten versetzt.
Weiterhin sind die Breiten in Umfangsrichtung der Spitzenabschnitte der Zähne ungleich ausgebildet. Auch in diesem Fall wird ermöglicht, den unwirksamen Magnetfluss zu verringern, die Ausgangsleistung zu verbessern, und die Schwankung der erzeugten Spannung einzuschränken.
Die voranstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erfolgte zum Zwecke der Erläuterung und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein, oder die Erfindung auf die exakt beschriebene Form einschränken, und es sind Abänderungen und Variationen angesichts der voranstehenden Lehren möglich, oder lassen sich beim Umsetzen der Erfindung in die Praxis erlernen. Die Ausführungsformen wurden zu dem Zweck ausgewählt und beschrieben, um die Grundlagen der Erfindung und ihren Einsatz in der Praxis zu erläutern, um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Abänderungen einzusetzen, die für den speziellen Einsatzzweck geeignet sind.

Claims

Generator für ein Fahrzeug, bei welchem vorgesehen sind: ein Stator (7, 40) mit einem Statoreisenkern (15, 15A, 15B), der mehrere Zähne (151) aufweist, die sich in Radialrichtung nach innen erstrecken, und in einem Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind, um Nuten (152) zwischen den mehreren Zähnen auszubilden, und eine Statorwicklung (16, 16A), die in den Nuten angeordnet ist; und ein Rotor (50), der ein Paar von Polkernteilen (51, 52) aufweist, die jeweils sich verjüngende, klauenförmige Magnetpole (53, 53A–53D, 54, 54A–54D) aufweisen, die an dessen Außenumfangsseite mit einem vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung vorgesehen sind, und fest auf einer Welle (6) in einem Zustand angebracht sind, in welchem ihre klauenförmigen Magnetpole im Eingriff miteinander stehen, wobei das Paar der Polkernteile (51, 52) innerhalb des Stators (7, 40) so angeordnet ist, dass ein konstanter Luftspalt δ zwischen Oberflächen (100) am äußersten Durchmesser der klauenförmigen Magnetpole (53, 53A–53D, 54, 54A–54D) und Spitzenabschnitten (151a, 151a₁ , 151a₂ ) der Zähne (151) ausgebildet wird, sowie eine Feldspule (13), die so angeordnet ist, dass sie durch die klauenförmigen Magnetpole abgedeckt ist, wobei jeder der klauenförmigen Magnetpole (53, 53A–53D, 54, 54A–54D) eine Luftspaltvergrößerungsoberfläche (101, 104, 105, 106, 110) aufweist, die in zumindest einem Abschnitt jedes der beiden Seitenabschnitte in Umfangsrichtung an deren Außendurchmesserseite vorgesehen ist, um einen Luftspalt zur Verfügung zu stellen, der größer ist als der Luftspalt δ in Bezug auf den Spitzenabschnitt (151a, 151a₁ , 151a₂ ) jedes der Zähne (151), und dann, wenn eine Zentrumsposition in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten, klauenförmigen Magnetpolen (53, 53A–53D, 54, 54A–54D) mit einer Zentrumsposition in Umfangsrichtung des Spitzenabschnitts (151a, 151a₁ , 151a₂ ) des Zahns (151) ausgerichtet ist, bei Betrachtung in Radialrichtung, sich der Spitzenabschnitt (151a, 151a₁ , 151a₂ ) des Zahns nicht mit der Oberfläche (100) am äußersten Durchmesser jedes der benachbarten klauenförmigen Magnetpole überlappt, sondern sich mit zumindest einem Abschnitt der Luftspaltvergrößerungsoberfläche (101, 104, 105, 106, 110) jedes der benachbarten, klauenförmigen Magnetpole überlappt, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung in Umfangsrichtung zwischen dem Rand (102), der zwischen der Oberfläche (100) am äußersten Durchmesser und der Luftspaltvergrößerungsoberfläche (101, 104, 105, 106, 110) eines der benachbarten, klauenförmigen Magnetpole (53, 53A–53D, 54, 54A–54D), einerseits, liegt, und dem Spitzenabschnitt (151a, 151a₁ , 151a₂ ) des ausgerichteten Zahns (151), andererseits, eingestellt ist auf 0 < τ < 3 δ.
Generator für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die Luftspaltvergrößerungsoberfläche (101, 110) eine Schrägfläche aufweist, die in jedem von beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die an einer Außendurchmesserseite eines proximalen Abschnitts jedes der klauenförmigen Magnetpole (53, 53A, 54, 54A) liegen.
Generator für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die Luftspaltvergrößerungsoberfläche (104, 105, 106) eine Schrägfläche aufweist, die in beiden Seitenabschnitten in Umfangsrichtung vorgesehen ist, die an der Außendurchmesserseite jedes der klauenförmigen Magnetpole (53B, 53C, 53D, 54B, 54C, 54D) liegen, um sich von einer proximalen Seite des klauenförmigen Magnetpols zu dessen Spitzenabschnittsseite zu erstrecken.
Generator für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, bei welchem die Schrägfläche (105, 106) sich verjüngend ausgebildet ist, wobei deren Breite in Umfangsrichtung allmählich von einer proximalen Seite des klauenförmigen Magnetpols (53C, 53D, 54C, 54D) zu dessen Spitzenabschnittsseite hin abnimmt.
Generator für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem jeder von Schulterabschnitten (103) des klauenförmigen Magnetpols (53, 53A–53D, 54, 54A–54D), die an beiden Endseiten in Axialrichtung des Rotors angeordnet sind, als Schrägfläche ausgebildet ist, die entweder abgerundet oder verjüngt ausgebildet ist, und die Oberfläche (100), am äußersten Durchmesser, die Luftspaltvergrößerungsfläche (101, 104, 105, 106, 110) und die Schulterabschnitts-Schrägfläche (103) eng aneinander in der Nähe jedes der beiden Enden in Axialrichtung des Spitzenabschnitts (151a, 151a₁ , 151a₂ ) des Zahns versetzt sind.
Generator für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Stator (40) zwei Nuten pro Pol und pro Phase aufweist.
Generator für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, bei welchem die Statorwicklung (16A) aus zwei Wechselstromwicklungen (160) besteht, deren Phasen sich voneinander unterscheiden.
Generator für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem Breiten in Umfangsrichtung der Spitzenabschnitte (151a₁ , 151a₂ ) der Zähne ungleich sind.