DE60131505T2 - Dynamo-elektrische Maschine - Google Patents

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DE60131505T2
DE60131505T2 DE2001631505 DE60131505T DE60131505T2 DE 60131505 T2 DE60131505 T2 DE 60131505T2 DE 2001631505 DE2001631505 DE 2001631505 DE 60131505 T DE60131505 T DE 60131505T DE 60131505 T2 DE60131505 T2 DE 60131505T2
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Yoshihito Chiyoda-ku Asao
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    • H02K2203/09Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ankerwicklungsaufbauten von dynamoelektrischen Maschinen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Ständerwicklungsaufbau eines Wechselstromgenerators, z. B. eines Fahrzeugwechselstromgenerators, der in einem Fahrzeug zu montieren ist, wie etwa einem Automobil oder einem Lastwagen.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • In den letzten Jahren wurden von Wechselstromgeneratoren zunehmend reduzierte Größen, vergrößerte Ausgaben und verbesserte Qualität gefordert. Um eine erhöhte Ausgabe von einem in der Größe reduzierten Wechselstromgenerator zu erhalten, ist es wichtig, magnetische Belastung und elektrische Belastung auf eine höchst geeignete Art und Weise und in einer höchstmöglichen Konzentration innerhalb eines begrenzten Volumens zu verteilen.
  • Die Ausgaben von Fahrzeugwechselstromgeneratoren müssen wegen steigender Fahrzeuglasten erhöht werden, während Motorabteile kleiner werden, wobei sich dadurch Räume zum Montieren der Wechselstromgeneratoren reduzieren. Auch gibt es Anforderungen, das Geräusch der Fahrzeugwechselstromgeneratoren zu reduzieren, die die ganze Zeit zum Zuführen von Elektrizität arbeiten, wobei das Geräusch mit Bezug auf das Motorgeräusch relativ groß wird, das als Reaktion auf die Anforderungen reduziert wurde, das erzeugte Geräusch zu der Außenseite und der Innenseite der Fahrzeugabteile zu reduzieren. Von den Fahrzeugwechselstromgeneratoren, die die ganze Zeit arbeiten, wird gefordert, ein sehr hohes Wärmewiderstandsvermögen wegen ihrer schweren thermischen Betriebsbedingungen zu haben, worin die Wechselstromgeneratoren durch hohe Joule'sche Wärme erwärmt werden, die durch den ausgegebenen Strom generiert wird.
  • Um die Größe zu reduzieren und die Ausgabe eines Wechselstromgenerators zu erhöhen, muss der Widerstand einer Ständerwicklung reduziert werden, der Raumfaktor elektrischer Leiter in den magnetischen Schaltung des Ständers muss erhöht werden und die Brückenabschnitte (Brückenabschnitte außerhalb eines Ständerkerns werden Spulenenden genannt) der Ständerwicklung müssen in einer Reihenfolge gesetzt werden und konzentriert werden. Des weiteren müssen die Anforderungen für Wärmewiderstandsvermögen, reduziertes Rauschen und dergleichen befolgt werden.
  • Ein Aufbau zum Reduzieren des Widerstands von Wicklungen (Wärmeverlust), der den Raumfaktor elektrischer Leiter verbessert, und Aufstellung und Konzentration von Spulenenden wurde in z. B. der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 92/06527 offenbart, in der kurze Leitersegmente mit großen Querschnitten als elektrische Leiter der Ständerwicklung verwendet werden
  • In einem Wechselstromgenerator dieses Typs ist die Reduzierung von Windungen der Ständerwicklung für jede Phase zum Reduzieren der Ankerreaktion effektiv, was eine Verringerung in der Ausgabe in einem Bereich hoher Rotation von z. B. 2000 bis 5000 U/min verursacht. Insbesondere können die Windungen durch Reduzieren der Zahl elektrischer Leiter, die in einem Schlitz aufgenommen sind, reduziert werden, wodurch sich das Flachlageverhältnis (die Größe der Sektionen der Leiter in der Schlitztiefenrichtung, geteilt durch die Größe dergleichen in der Schlitzbreitenrichtung) der elektrischen Leiter erhöht. Da jedoch kurze Leitersegmente, die in einer U-Form durch Biegen von Leitern mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sind, als die elektrischen Leiter verwendet werden, ist es schwierig Windungsabschnitte der Leitersegmente auszubilden, während sich das Flachlageverhältnis der elektrischen Leiter erhöht. Deshalb ist es zum Reduzieren der Windungen für jede Phase der Ständerwicklung notwendig, die Zahl der elektrischen Leiter, die in einem Schlitz aufgenommen sind, zu erhöhen, um so das Flachlageverhältnis der elektrischen Leiter zu reduzieren, wobei dadurch die Ausbildung der Windungsabschnitte leicht gemacht wird, und um die Wicklungen, die durch Verbinden der elektrischen Leiter gebildet werden, parallel zu verbinden.
  • In der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2000-92766 wird z. B. eine Technologie offenbart, in der überlappende Wicklungen (Schleifenwicklungen) und Wellenwicklungen, die jede durch Verbinden kurzer Leitersegmente aufgebaut sind, parallel miteinander verbunden werden, wobei dadurch eine Wicklungsphasengruppe für jede Phase der Ständerwicklung ausgebildet wird.
  • Wie in 19 gezeigt, enthält die bekannte Ständerwicklung drei Typen von Leitersegmenten 311, 312 und 313, die aus einem Leiter mit einem rechteckigen Querschnitt hergestellt und im wesentlichen in einer U-Form ausgebildet sind. Jedes der Leitersegmente 311, 312 und 313 ist in den Enden davon in einem Paar von Schlitzen drei Schlitze getrennt (in einem Magnetpolabstand) von einem Ende jedes Schlitzes in der Achsenrichtung eingefügt, und die Enden der Leitersegmente 311, 312 und 313, die sich von dem anderen Ende der gleichen Schlitze erstrecken, sind durch Schweißen oder dergleichen miteinander verbunden, wobei dadurch eine Spule von Wicklungen in vier Windungen um den Ständerkern herum ausgebildet wird. In jedem Schlitz sind sechs Leiter entlang einander in einer radialen Richtung des Ständerkerns angeordnet, wobei die sechs Leiter zwei Mengen von in einem Schlitz aufgenommen Abschnitten 311a, 312a und 313a der Leitersegmente 311, 312 bzw. 313 sind. Die Positionen in jedem Schlitz, die durch die sechs in einem Schlitz aufgenommenen Abschnitte 311a, 312a und 313a belegt sind, werden hierin nachstehend als eine erste Adresse, eine zweite Adresse, ..., sechste Adresse von den innersten zu den äußeren Positionen in einer radialen Richtung des Ständerkerns bezeichnet. Ein Windungsabschnitt 313b des Leitersegmentes 313 ist durch einen Windungsabschnitt 312b des Leitersegmentes bedeckt, und der Windungsabschnitt 312b des Leitersegmentes 312 ist durch einen Windungsabschnitt 311b des Leitersegmentes 311 bedeckt, in einer axialen Endfläche des Ständerkerns.
  • In einem axialen Ende entgegengesetzt zu dem axialen Ende des Ständerkerns, in dem die Windungsabschnitte 311b, 312b und 313b herausragen, ist ein Ende 313c des Leitersegmentes 313, das sich von der dritten Adresse eines Schlitzes erstreckt, mit einem Ende 313c des anderen Leitersegmentes 313, das sich von der vierten Adresse eines anderen Schlitzes drei Schlitze entfernt erstreckt, verbunden, wobei dadurch zwei Wicklungsteilabschnitte 301 und 303 ausgebildet werden, der jeder mit einer Wellenwicklung aufgebaut ist, jede in einer Windung pro Schlitz. Ein Ende 311c des Leitersegmentes 311, das sich von der ersten Adresse eines Schlitzes erstreckt, ist mit einem Ende 312c des Leitersegmentes 312, das sich von der zweiten Adresse eines anderen Schlitzes drei Schlitze entfernt erstreckt, verbunden, und das Ende 312c des Leitersegmentes 312, das sich von der fünften Adresse eines Schlitzes erstreckt, ist mit dem Ende 311c des Leitersegmentes 311, das sich von der sechsten Adresse eines anderen Schlitzes drei Schlitze entfernt erstreckt, verbunden, wobei dadurch zwei Wicklungsteilabschnitte 302 und 304 ausgebildet werden, der jeder mit einer überlappenden Wicklung aufgebaut ist, jede in zwei Windungen pro Schlitz.
  • Wie in 20 gezeigt, wird jede von Wicklungsphasengruppen für drei Phasen, jede in sechs Windungen, durch Verbinden in Reihe der zwei Wicklungsteilabschnitte 301 und 303, und der zwei Wicklungsteilabschnitte 302 und 304 ausgebildet. In 21 ist jede von Wicklungsphasengruppen für jede Windung, jede in drei Windungen, durch Verbinden in Reihe des Wicklungsteilabschnitts 301 und des Wicklungsteilabschnitts 302, und des Wicklungsteilabschnitts 303 und des Wicklungsteilabschnitts 304, und paralleles Verbinden der in Reihe verbundenen Wicklungsteilabschnitte 301 und 303 und der in Reihe verbundenen Wicklungsteilabschnitte 303 und 304 ausgebildet. Drei Mengen der Wicklungsphasengruppen, die so ausgebildet sind, sind in eine Wechselverbindung verbunden, wobei dadurch eine Dreiphasenwechselwicklung ausgebildet wird, die eine Ständerwicklung bildet, wobei die Ständerwicklung mit einem Gleichrichter verbunden ist.
  • Die bekannte Ständerwicklung des Fahrzeugwechselstromgenerators ist auf eine derartige Art und Weise ausgebildet, dass drei Typen der Leitersegmente 311, 312 und 313 in einem Paar von Schlitz getrennt um einen Abstand eines Magnetpolabstands von einem Ende des Ständerkerns eingefügt sind, sodass die in einem Schlitz aufgenommenen Abschnitte 311a, 312a und 313a einander überladen, und die Enden der Leitersegmente 311, 312 und 313, die sich von dem anderen Ende des Ständerkerns erstrecken, miteinander verbunden sind.
  • In der bekannten Ständerwicklung, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wird die Höhe der Spulenenden der Ständer wicklung in dem Ende des Ständerkerns 15 erhöht, wie in 22 gezeigt, wodurch ein Problem dadurch herausgefunden wurde, dass der Wechselstromgenerator, der die Ständerwicklung enthält, in der Größe nicht verringert werden kann, und wegen einem erhöhten Widerstand der Ständerwicklung ein Wärmeverlust groß wird, sich die Wärmegenerierung in der Ständerwicklung erhöht und sich die Streureaktanz in den Spulenenden erhöht, wodurch die Ausgabe nicht erhöht werden kann.
  • Da der Windungsabschnitt 313b durch den Windungsabschnitt 312b bedeckt ist, und der Windungsabschnitt 312b durch den Windungsabschnitt 311b bedeckt ist, wird die Freilegungsfläche der Spulenenden der Ständerwicklung in dem Ende des Ständerkerns 15 reduziert, wodurch die Ständerwicklung nicht effizient gekühlt wird. Deshalb wird die Ständerwicklung aufgeheizt und die Ausgabe kann nicht erhöht werden.
  • Eine Menge einer Dreiphasenwechselwicklung ist in dem Standerkern mit einem Schlitz pro Phase pro Pol montiert, und die Ausgabe davon wird durch einen Gleichrichter gleichgerichtet. D. h. es ist eine kleine Zahl der Windungsabschnitte, die sich von den Schlitzen erstrecken, in der Kreisumfangsrichtung angeordnet, wodurch die Kühlung nicht effizient durchgeführt werden kann. Deshalb wird die Ständerwicklung aufgeheizt und die Ausgabe kann nicht erhöht werden. Der Wärmeverlust pro eine Gleichrichtungsdiode erhöht sich, da nur ein Gleichrichter vorgesehen ist, die Temperatur steigt an und es ist schwierig, eine erhöhte Ausgabe zu erhalten.
  • US 2414571 offenbart eine Maschine, die die Merkmale der Präambel von Anspruch 1 umfasst.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine dynamoelektrische Maschine hoher Ausgabe, die in der Größe reduziert und leicht herzustellen ist, vorzusehen, in der n-Paare von ersten Wellenwicklungen und zweiten Wellenwicklungen vorgesehen sind, wobei die ersten Wellenwicklungen mit einer ersten Wicklung ausgebildet sind, die in einer Wellenform in einer Windung pro Schlitz gewunden ist, und die zweiten Wellenwicklungen mit einer zweiten Wicklung ausgebildet sind, die in einer Wellenform in einer Windung pro Schlitz gewunden ist, wobei die zweite Wicklung von der ersten Wicklung um einen elektrischen Winkel von 180 Grad versetzt ist, um so der ersten Wicklung entgegengesetzt zu sein, und zwei Mengen von in Reihe verbundenen Wicklungen in n-Windungen parallel verbunden sind, wobei jede der in Reihe verbundenen Wicklungen die ersten und zweiten Wicklungen für jede Phase enthält, die jeweils n-Drähte, die in Reihe verbunden sind, enthalten.
  • Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrische rotierende Vorrichtung hoher Ausgabe vorzusehen, die enthält zwei Schlitze pro Pol pro Phase und eine Ständerwicklung, die zwei Menge einer Wechselwicklung enthält, wobei jede mit der Ständerwicklung für jede Phase ausgebildet ist, die in einer Wechselverbindung verbunden ist, um so durch einen Gleichrichter gleichgerichtet zu werden, wodurch Spulenendabschnitte der Ständerwicklung effektiv gekühlt werden können und der Verlust in Gleichrichtungsdioden reduziert wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine dynamoelektrische Maschine:
    einen Anker, der enthält einen Ankerkern, der mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, die sich in einer axialen Richtung des Ankerkerns erstrecken und entlang zueinander in einer umlaufenden Richtung des Ankerkerns angeordnet sind, und eine Ankerwicklung, die in den Schlitzen montiert ist, die in dem Ankerkern vorgesehen sind,
    wobei die Ankerwicklung umfasst erste wellengeformte Wicklungen und zweite wellengeformte Wicklungen, die ersten wellengeformten Wicklungen umfassend eine Zahl von ersten Wicklungsteilabschnitten, jeder mit einer Windung, die aufgebaut ist durch Wickeln in einer Wellenform eines Strangs eines Drahtes, um so eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Zahl von Schlitzen abwechselnd zu belegen, wobei die ersten Wicklungsteilabschnitte in einem Abstand eines Schlitzes voneinander angeordnet sind und in der Zahl der vorbestimmten Zahl von Schlitzen gleich sind, und die zweiten wellengeformten Wicklungen umfassend eine Zahl von zweiten Wicklungsteilabschnitten, jeder mit einer Windung, die aufgebaut ist durch Wickeln in einer Wellenform eines Strangs eines Drahtes, um so eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen der vorbestimmten Zahl von Schlitzen abwechselnd zu belegen und um so umgekehrt gewunden und versetzt zu sein um einen elektrischen Winkel von 180 Grad relativ zu den ersten Wicklungsteilabschnitten, wobei die zweiten Wicklungsteilabschnitte in einem Abstand von einem Schlitz voneinander angeordnet und in der Zahl der vorbestimmten Zahl von Schlitzen gleich sind, wodurch n-Paare (n stellt eine natürliche Zahl dar) der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen so angeordnet sind, um abwechselnd und in einer Reihe im-Schlitzempfangene Abschnitte der ersten Wicklungsteilabschnitte und im-Schlitz-empfangene Abschnitte der zweiten Wicklungsteilabschnitte in der Schlitztiefenrichtung innerhalb von jedem der Schlitze anzuordnen; und
    wobei die Ankerwicklung enthält Wicklungsphasengruppen für jede Phase, wobei jede der Wicklungsphasengruppen umfasst 2n Wicklungen, die aus den ersten und zweiten Wicklungsteilabschnitten bestehen, die angeordnet sind in einer Gruppe von Schlitzen in Intervallen der vorbestimmten Zahl der Schlitze, wobei zwei Mengen der n Wicklungen in Reihe verbunden sind, um zwei in Reihe verbundene Wicklungen, jede mit n-Windungen, zu bilden, wodurch die Wicklungsphasengruppe durch paralleles Verbinden der zwei in Reihe verbundene Wicklungen aufgebaut ist.
  • Die zwei in Reihe verbundenen Wicklungen können umfassen eine erste in Reihe verbundene Wicklung mit n-Windungen, die ausgebildet ist durch Verbinden in Reihe der ersten Wicklungsteilabschnitte, die in der Gruppe von Schlitzen angeordnet sind, und eine zweite in Reihe verbundene Wicklung mit n-Windungen, die ausgebildet ist durch Verbinden in Reihe der zweiten Wicklungsteilabschnitte, die in der gleichen Gruppe von Schlitzen wie die Gruppe der Schlitze angeordnet ist, in der die ersten Wicklungsteilabschnitte angeordnet sind.
  • Es kann ein Ausdruck n = 2m·1 (m stellt eine natürliche Zahl dar) erfüllt werden.
  • Der Strang eines Drahtes kann ein im wesentlichen U-förmiges Leitersegment sein, und jeder von dem ersten Wicklungsteilabschnitt und dem zweiten Wicklungsteilabschnitt kann eine Vielzahl der Leitersegmente enthalten, die eine Wellenwicklung in einer Windung ausbilden, die mit jeder anderen in den offenen Enden davon verbunden ist.
  • Der Strang eines Drahtes kann ein fortlaufender leitender Draht sein, und jeder von dem ersten Wicklungsteilabschnitt und dem zweiten Wicklungsteilabschnitt kann einen einzelnen fortlaufenden leitenden Draht enthalten, der eine Wellenwicklung in einer Windung ausbildet.
  • Jedes Paar der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen kann mit einzelnen Drahtaufbauten ausgebildet werden, die eine Vielzahl der ersten Wicklungsteilabschnitte und eine Vielzahl der zweiten Wicklungsteilabschnitte enthalten.
  • Der Strang eines Drahtes kann ein Leiter mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt sein.
  • Die zwei in Reihe verbundenen Wicklungen für jede Phase, die die Ankerwicklung bilden, können über einen metallischen Anschluss miteinander verbunden sein.
  • Der Ankerkern kann ein zylindrischer Ständerkern sein, der aus einem laminierten Eisenkern hergestellt ist, ferner kann die dynamoelektrische Maschine umfassen einen Rotor, der N- und S-Pole entlang der Rotationsperipherie davon ausbildet, wobei der Rotor in einem Inneren von und koaxial mit dem Ständerkern angeordnet ist, und eine Flügeleinheit mit dem Rotor in den axialen Enden davon zum Anwenden von kühlender Luft auf Spulenendgruppen der Ankerwicklung durch die Drehung der Flügeleinheit fixiert ist.
  • Die n-Paare der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen können Vorsprünge davon von den axialen Enden des Ständerkerns enthalten, die sich zu der Außenseite der radialen Richtungen des Ständerkerns allmählich verringern.
  • Jeder Strang eines Drahtes kann mit im wesentlichen U-förmigen Leitersegmenten ausgebildet sein.
  • Jeder Strang eines Drahtes kann mit einem fortlaufenden leitenden Draht ausgebildet sein.
  • Es kann ein isolierendes Harz in mindestens einem der axialen Enden des Ankerkerns und zwischen den zwei Wicklungen, jede mit n-Windungen, die die Wicklungsphasengruppen für jede Phase ausbilden, angeordnet sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Schnittansicht eines Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Endansicht eines Ständers des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine Perspektivansicht des Ständers des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist eine Endansicht von der hinteren Seite einer Ständerwicklung des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Verbindungen für eine Phase zeigt;
  • 5 ist eine Blockdiagramm einer Schaltung des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine Perspektivansicht des Ständers des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin metallische Anschlüsse montiert sind;
  • 7 ist eine Perspektivansicht eines kritischen Abschnitts eines Strangs eines Drahtes, der die Ständerwicklung ausbildet, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 8 ist eine Veranschaulichung der Anordnung der Stränge eines Drahtes, die die Ständerwicklung ausbilden, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 9A ist eine Endansicht eines Wicklungsaufbaus, der die Ständerwicklung ausbildet, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 9B ist ein Grundriss des in 9A gezeigten Wicklungsaufbaus;
  • 10 ist eine Perspektivansicht, die die Anordnung von Strängen eines Drahtes, die eine Ständerwicklung ausbilden, die in einem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt;
  • 11 ist eine Perspektivansicht eines Ständers des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 12 ist eine Perspektivansicht eines kritischen Abschnitts eines Strangs eines Drahtes, der eine Ständerwicklung eines Wechselstromgenerators ausbildet, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der in einem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 14 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der in einem Wechselstromgenerator gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 15 ist eine Endansicht eines Ständers, der in einem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 16 ist eine Perspektivansicht der Anordnung von Strängen eines Drahtes, die eine Ständerwicklung ausbilden, die in einem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einem Beispiel zeigt, das keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 17 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß dem Beispiel von 16 verwendet wird;
  • 18 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß dem Beispiel von 16;
  • 19 ist eine Perspektivansicht, die die Anordnung von Strängen eines Drahtes, die eine Ständerwicklung ausbilden, die in einem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet wird, zeigt;
  • 20 ist eine Veranschaulichung, die serielle Verbindungen der Ständerwicklung zeigt, die in dem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet wird;
  • 21 ist eine Veranschaulichung, die parallele Verbindungen der Ständerwicklungen zeigt, die in dem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet werden; und
  • 22 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der in dem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet wird.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nachstehend werden mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine Schnittansicht eines Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 und 3 sind eine Endansicht bzw. eine Perspektivansicht eines Ständers des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine Endansicht von der hinteren Seite einer Ständerwicklung des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Verbindungen für eine Phase zeigt. 5 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 ist eine Perspektivansicht des Ständers des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin metallische Anschlüsse montiert sind. 7 ist eine Perspektivansicht eines kritischen Abschnitts eines Strangs eines Drahtes, der die Ständerwicklung bildet, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 8 ist eine Veranschaulichung der Anordnung der Stränge eines Drahtes, die die Ständerwicklung ausbilden, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 9A und 9B sind eine Endansicht bzw. ein Grundriss eines Wicklungsaufbaus, der die Ständerwicklung ausbildet, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 2 und 3 sind Verbindungsleitungen und dergleichen weggelassen. In 4 werden Drähte auf der hinteren Seite durch kontinuierliche Linien gezeigt, und Drähte auf der Vorderseite werden durch gestrichelte Linien gezeigt.
  • Der in 1 gezeigte Fahrzeugwechselstromgenerator enthält einen Rotor vom Lundell-Typ 7, der durch eine Welle 6 in einem Gehäuse 3 drehbar gestützt wird, das mit einer vorderen Klammer 1 und einer hinteren Klammer 2 aus Aluminium ausgebildet ist. Ein Ständer 8, der als ein Anker dient, ist an der inneren Wand des Gehäuses 3 so fixiert, um den Rotor 7, der als ein Feld dient, in der Peripherie des Rotors 7 abzudecken.
  • Die Welle 6 wird durch die vorderen Klammer 1 und die hinteren Klammer 2 drehbar gestützt. Eine Rolle 4 ist an der Welle 6 in einem Ende davon fixiert, zum Übertragen des Rotationsdrehmomentes eines Motors zu der Welle 7 über einen Riemen (nicht gezeigt).
  • Gleitringe 9 zum Einspeisen eines Stroms sind an dem anderen Ende der Welle 6 fixiert. Ein Paar von Bürsten 10 sind in einem Bürstenhalter 11 aufgenommen, der in dem Gehäuse 3 angeordnet ist. Das Paar von Bürsten 10 wird in Kontakt mit den Gleitringen 9 gehalten, um so darauf zu gleiten. Ein Regler 18 zum Regeln einer Wechselspannung, die in dem Ständer 8 generiert wird, ist mit einer Wärmesenke 17 verbunden, die mit dem Bürstenhalter 11 gekoppelt ist. Gleichrichter 12 zum Gleichrichten des Wechselstroms, der in dem Ständer 8 gene riert wird, in einen Gleichstrom sind in dem Gehäuse 3 montiert, wobei die Gleichrichter 12 mit dem Ständer 8 elektrisch verbunden sind.
  • Der Rotor 7 enthält eine Rotorspule 13 zum Generieren eines magnetischen Flusses in einem Durchgang eines elektrischen Stroms, und ein Paar von Polkernen 20 und 21, die so angeordnet sind, um die Rotorspule 13 zu bedecken, wobei Magnetpole in den Polkernen 20 und 21 durch den magnetischen Fluss ausgebildet werden, der in der Rotorspule 13 generiert wird. Das Paar von Eisenpolkernen 20 und 21 enthält acht klauenförmige Magnetpole 22 und acht klauenförmige Magnetpole 23 um die Peripherien der Polkerne 20 bzw. 21 herum, die von dort herausragen und in dem gleichen Winkelabstand voneinander in den Kreisumfangsrichtungen der jeweiligen Polkerne 20 und 21 angeordnet sind. Das Paar von Polkernen 20 und 21 ist an der Welle 6 einander gegenüberliegend derart befestigt, dass sich die klauenförmigen Magnetpole 22 und 23 vermaschen. Eine Flügeleinheit 5 ist an dem Rotor 7 in den axialen Enden davon fixiert.
  • Einlassöffnungen 1a und 2a sind in der vorderen Klammer 1 bzw. der hinteren Klammer 2 in jeder axialen Endfläche ausgebildet. Auslassöffnungen 1b und zwei Auslässe 2b sind in den zwei äußeren peripheren Schulterabschnitten der vorderen Klammer 1 und der hinteren Klammer 2 entgegengesetzt zu der radialen Außenseite der Spulenendgruppen des vorderen Endes und des hinteren Endes 16f und 16r einer Ständerwicklung 16 ausgebildet, wobei die Spulenendgruppen 16f und 16r in der vorderen Seite bzw. der hinteren Seite der Ständerwicklung 16 angeordnet sind.
  • In 2 und 3 enthält der Ständer 8 einen zylindrischen Ständerkern 15, der aus laminiertem Eisen hergestellt ist, versehen mit einer Vielzahl von Schlitzen 15a, die sich in der axialen Richtung in einem vorbestimmten Abstand in der Kreisumfangsrichtung erstreckend ausgebildet sind, wobei die Ständerwicklung 16 an dem Ständerkern 15 montiert ist und Isolatoren 19 in den Schlitzen 15a zum elektrischen Isolieren der Ständerwicklung 16 von dem Ständerkern 15 angeordnet sind. Die Ständerwicklung 16 enthält eine Vielzahl von Wicklungsteilabschnitten, in jedem von denen ein Strang eines Drahtes 30 außerhalb der Schlitze 15a in Endflächen des Ständerkerns 15 zurück gebogen ist und in einer Wellenform so gewunden ist, um abwechselnd eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze 15a in Intervallen einer vorbestimmten Zahl von Schlitzen (das Intervall ist gleich einem Magnetpolabstand) zu belegen. Der Ständerkern 15 ist mit sechsundneunzig Schlitzen 15a in dem gleichen Abstand voneinander so versehen, um zwei Mengen einer dreiphasigen Wechselwicklung entsprechend der Zahl der Magnetpole, die 16 ist, aufzunehmen. D. h. zwei Schlitze pro Pol pro Phase machen die Gesamtzahl von Schlitzen von 96 aus. Z. B. wird ein langer Kupferdraht mit einem rechteckigen Querschnitt und beschichtet mit einem isolierenden Film 49 als der Strang eines Drahtes 30 verwendet.
  • Die Wicklungskonfiguration einer Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase wird nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben.
  • Die Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase enthält erste bis sechste Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36, wobei jeder Wicklungsteilabschnitt mit einem Strang eines Drahtes 30 ausgebildet ist. Der erste Wicklungsteilabschnitt 31 ist auf eine Art und Weise derart ausgebildet, dass ein Strang eines Drahtes 30 in einer Wellenform in jeden sechsten Schlitz von Schlitzzahl 1 bis 91 so gewunden ist, um abwechselnd eine erste Position von einer inneren Kreisumfangsseite (hierin nachstehend als eine erste Adresse bezeichnet) und eine zweite Position von der inneren Kreisumfangsseite (hierin nachstehend als eine zweite Adresse) innerhalb der Schlitze 15a zu belegen, und die beiden Enden des Strangs eines Drahtes 30 miteinander verbunden sind, wobei dadurch der wellengeformte Wicklungsteilabschnitt in einer Windung ausgebildet wird. Der zweite Wicklungsteilabschnitt 32 ist auf eine Art und Weise derart ausgebildet, dass ein Strang eines Drahtes 30 in einer Wellenform in jeden sechsten Schlitz von Schlitzzahl 1 bis 91 gewunden ist, um so abwechselnd die zweite Adresse und die erste Adresse innerhalb der Schlitze 15a zu belegen, und die beiden Enden des Strangs eines Drahtes 30 miteinander verbunden sind, wobei dadurch der wellengeformte Wicklungsteilabschnitt in einer Windung ausgebildet wird. Der dritte Wicklungsteilabschnitt 33 wird auf eine Art und Weise derart ausgebildet, dass ein Strang eines Drahtes 30 in einer Wellenform in jeden sechsten Schlitz von Schlitzzahl 1 bis 91 gewunden ist, um so abwechselnd eine dritte Position von einer inneren Kreisumfangsseite (hierin nachstehend als eine dritte Adresse bezeichnet) und eine vierte Position von der inneren Kreisumfangsseite (hierin nachstehend als eine vierte Adresse bezeichnet) innerhalb der Schlitze 15a zu belegen, und die beiden Enden des Strangs eines Drahtes 30 miteinander verbunden sind, wobei dadurch der wellengeformte Wicklungsteilabschnitt in einer Windung ausgebildet wird. Der vierte Wicklungsteilabschnitt 34 ist auf eine Art und Weise derart ausgebildet, dass ein Strang eines Drahtes 30 in einer Wellenform in jeden sechsten Schlitz von Schlitzzahl 1 bis 91 gewunden ist, um so die vierte Adresse und die dritte Adresse innerhalb der Schlitze 15a abwechselnd zu belegen, und die beiden Enden des Strangs eines Drahtes 30 miteinander verbunden sind, wobei dadurch der wellengeformte Wicklungsteilabschnitt in einer Windung ausgebildet wird. Der fünfte Wicklungsteilabschnitt 35 ist auf eine Art und Weise derart ausgebildet, dass ein Strang eines Drahtes 30 in einer Wellen form in jeden sechsten Schlitz von Schlitzzahl 1 bis 91 gewunden ist, um so eine fünfte Position von einer inneren Kreisumfangsseite (hierin nachstehend als eine fünfte Adresse bezeichnet) und eine sechste Position von der inneren Kreisumfangsseite (hierin nachstehend als eine sechste Adresse) innerhalb der Schlitze 15a abwechselnd zu belegen, und die beiden Enden des Strangs eines Drahtes 30 miteinander verbunden sind, wobei dadurch der wellengeformte Wicklungsteilabschnitt in einer Windung ausgebildet wird. Der sechste Wicklungsteilabschnitt 36 ist auf eine Art und Weise derart ausgebildet, dass ein Strang eines Drahtes 30 in einer Wellenform in jeden sechsten Schlitz von Schlitzzahl 1 bis 91 gewunden ist, um so die sechste Adresse und die fünfte Adresse innerhalb der Schlitze 15a abwechselnd zu belegen, und die beiden Enden des Strangs eines Drahtes 30 miteinander verbunden sind, wobei dadurch der wellengeformte Wicklungsteilabschnitt in einer Windung ausgebildet wird. Die Stränge eines Drahtes 30 sind angeordnet, eine Reihe von sechs Strängen innerhalb aller Schlitze 15a mit der Längsrichtung ihrer rechteckigen Querschnitte, die in einer radialen Richtung ausgerichtet sind, auszugleichen.
  • Abschnitte der Stränge eines Drahtes 30 der zweiten, vierten und sechsten Wicklungsteilabschnitte 32, 34 und 36, die sich von Schlitzzahlen 61 und 67 in einer Endfläche des Ständerkerns 15 erstrecken, werden abgeschnitten, und Abschnitte der Stränge eines Drahtes 30 der ersten, dritten und fünften Wicklungsteilabschnitte 31, 33 und 35, die sich von Schlitzzahlen 67 und 73 in der Endfläche des Ständerkerns 15 erstrecken, werden abgeschnitten. Dann werden ein abgeschnittenes Ende 31a des ersten Wicklungsteilabschnitts 31 und ein abgeschnittenes Ende 33b des dritten Wicklungsteilabschnitts 33 verbunden. Ein abgeschnittenes Ende 33a des dritten Wicklungsteilabschnitts und ein abgeschnittenes Ende 35b des fünften Wicklungsteilabschnitts werden verbunden. Somit wird eine erste in Reihe verbundene Wicklung 162a in drei Windungen mit den ersten, dritten und fünften Wicklungsteilabschnitten 31, 33 und 35, die miteinander in Reihe verbunden sind, ausgebildet. Auf die gleiche Art und Weise werden ein abgeschnittenes Ende 32a des zweiten Wicklungsteilabschnitts 32 und ein abgeschnittenes Ende 34b des vierten Wicklungsteilabschnitts 34 verbunden. Ein abgeschnittenes Ende 34a des vierten Wicklungsteilabschnitts 34 und ein abgeschnittenes Ende 36b des sechsten Wicklungsteilabschnitts werden verbunden. Somit wird eine zweite in Reihe verbundene Wicklung 162b in drei Windungen mit den zweiten, vierten und sechsten Wicklungsteilabschnitten 32, 34 und 36, die miteinander in Reihe verbunden sind, ausgebildet. Dann werden ein abgeschnittenes Ende 31b des ersten Wicklungsteilabschnitts 31 und ein abgeschnittenes Ende 36a des sechsten Wicklungsteilabschnitts 36 verbunden, und ein abgeschnittenes Ende 32b des zweiten Wicklungsteilabschnitts 32 und ein abgeschnittenes Ende 35a des fünften Wicklungsteilabschnitts werden verbunden. Somit werden die ersten und zweiten in Reihe verbundene Wicklungen 162a und 162b, jede in drei Windungen, parallel verbunden, wobei dadurch die Wicklungsphasengruppe 161 für eine Phase ausgebildet wird.
  • Der verbundene Abschnitt der abgeschnittenen Enden 31b und 36a der ersten und sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 und 36 dient als ein neutraler Punkt N. Der verbundene Abschnitt der abgeschnittenen Enden 32b und 35a der zweiten und fünften Wicklungsteilabschnitte 32 und 35 dient als eine Verbindungsleitung O.
  • Auf die gleiche Art und Weise werden andere fünf Mengen von sechs Wicklungsteilabschnitten angeordnet, wobei jede Menge in jedem sechsten Schlitz 15a von der anderen um einen Schlitz versetzt ist. Somit werden sechs Mengen der Wicklungsphasengruppe 161, jede für eine Phase, ausgebildet. In
  • 5 bilden drei Mengen einer Wicklungsphasengruppe 161, die in einer Sternverbindung verbunden sind, eine Menge einer dreiphasigen Wechselwicklung 160. Zwei Mengen der dreiphasigen Wechselwicklung 160 sind einzeln mit Gleichrichtern 12 verbunden. Die Gleichstromausgaben von den Gleichrichtern 12 werden kombiniert, indem sie parallel verbunden werden.
  • Jeder Strang eines Drahtes 30, der die ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36 bildet, ist in einer Wellenform auf eine Art und Weise derart gewunden, dass sich der Strang eines Drahtes 30 von einem der Schlitze 15a in einer Endfläche des Ständerkerns 15 erstreckt, außerhalb der Schlitze 15a zurück gefaltet wird und in einen anderen Schlitz 15a eingeführt wird, der über fünf Schlitze 15a weg dazwischen angeordnet ist. Jeder Strang eines Drahtes 30 ist so gewunden, um die inneren Schicht und die äußere Schicht mit Bezug auf die Schlitztiefenrichtung (radiale Richtung) in jedem sechsten Schlitz abwechselnd zu belegen.
  • Der Strang eines Drahtes 30 erstreckt sich von jedem der Schlitze 15a in den Endflächen des Ständerkerns 15 nach außen und wird zurück gefaltet, um Windungsabschnitte 30a, die als Spulenenden dienen, auszubilden. Die Windungsabschnitte 30a, die in im wesentlichen die gleiche Form in beiden Enden des Ständers 15 ausgebildet sind, sind peripher und radial gegenseitig beabstandet, und in drei Reihen peripher ordentlich angeordnet, um Spulenendgruppen 16f und 16r auszubilden.
  • Der Wicklungsaufbau einer Ständerwicklung 16 durch Verwenden eines metallischen Anschlusses wird nachstehend mit Bezug auf 4 bis 6 beschrieben.
  • Ein metallischer Anschluss 50 enthält eine Phasen-a-Verbindungsleitung 51a, eine Phasen-b-Verbindungsleitung 51b, eine Phasen-c-Verbindungsleitung 51c und eine Neutralpunktverbin dungsleitung 52, sind ganzheitlich miteinander über ein isolierendes Harz 53 ausgebildet. Die Phasen-a-Verbindungsleitung 51a enthält Verbindungsnasen 51a1 und 51a2 , die damit ganzheitlich ausgebildet sind. Die Phasen-b-Verbindungsleitung 51b enthält Verbindungsnasen 51b1 und 51b2 , die damit ganzheitlich ausgebildet sind. Die Phasen-c-Verbindungsleitung 51c enthält Verbindungsnasen 51c1 und 51c2 , die damit ganzheitlich ausgebildet sind. Die Neutralpunktverbindungsleitung 52 enthält Verbindungsnasen 52a1 , 52a2 , 52b1 , 52b2 , 52c1 und 52c2 , die damit ganzheitlich ausgebildet sind.
  • Der fünfte und sechste Wicklungsteilabschnitt 35 und 32, die die Wicklungsphasengruppe 161 für Phase a bilden, sind mit den Verbindungsnasen 51a1 bzw. 51a2 in den Schnittenden 35a bzw. 32b verschweißt. Der erste und sechste Wicklungsteilabschnitt 31 und 36, die die Wicklungsphasengruppe 161 für Phase a bilden, sind mit den Verbindungsnasen 52a1 bzw. 52a2 in den Schnittenden 31b bzw. 36a verschweißt. Der fünfte und zweite Wicklungsteilabschnitt 35 und 32, die die Wicklungsphasengruppe 161 für Phase b bilden, sind mit den Verbindungsnasen 51b1 bzw. 51b2 in den Schnittenden 35a bzw. 32b verschweißt. Der erste und sechste Wicklungsteilabschnitt 31 und 36, die die Wicklungsphasengruppe 161 für Phase b bilden, sind mit den Verbindungsnasen 52b1 bzw. 52b2 in den Schnittenden 31b bzw. 36a verschweißt. Der fünfte und zweite Wicklungsteilabschnitt 35 und 32, die die Wicklungsphasengruppe 161 für Phase c bilden, sind mit den Verbindungsnasen 51c1 bzw. 51c2 in den Schnittenden 35a bzw. 32b verschweißt. Der erste und sechste Wicklungsteilabschnitt 31 und 36, die die Wicklungsphasengruppe 161 für Phase c bilden, sind mit den Verbindungsnasen 52c1 bzw. 52c2 in den Schnittenden 31b bzw. 36a verschweißt.
  • Die Wicklungsphasengruppen 161 für jede Phase werden durch paralleles Verbinden der ersten in Reihe verbundenen Wicklun gen 162a, die die ersten, dritten und fünften Wicklungsteilabschnitte 31, 33 und 35 enthalten, die in Reihe verbunden sind, und der zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162b, die die zweiten, vierten und sechsten Wicklungsteilabschnitte 32, 34 und 36 enthalten, die in Reihe verbunden sind, ausgebildet. Jeder neutrale Punkt der Wicklungsphasengruppen 161 für jede Phase ist mit der Neutralpunktverbindungsleitung 52 verbunden, und drei Mengen der Wicklungsphasengruppe 161 sind in eine Wechselverbindung (in eine Sternverbindung) verbunden, wobei dadurch die Dreiphasenwechselwicklung 160 ausgebildet wird. Die Phasen-a-Verbindungsleitung 51a, die Phasen-b-Verbindungsleitung 51b, die Phasen-c-Verbindungsleitung 51c und die Neutralpunktverbindungsleitung 52 von jedem metallischen Anschluss 50 sind mit dem Gleichrichter 12 verbunden, wodurch die Konfiguration einer in 5 gezeigten Schaltung erhalten wird.
  • Jeder der ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36 ist durch Wickeln des Strangs eines Drahtes 30 in einer Wellenform, um so die innere Schicht und die äußere Schicht in der Schlitztiefenrichtung in jedem sechsten Schlitz 15a abwechselnd zu belegen, aufgebaut. Die zweiten, vierten und sechsten Wicklungsteilabschnitte 32, 34 und 36 sind umgekehrt gewunden und jeweils um einen elektrischen Winkel von 180 Grad bezogen auf die ersten, dritten und fünften Wicklungsteilabschnitte 31, 33 und 35 versetzt. Die Ständerwicklung 16, die so ausgebildet ist, hat die gleiche Konfiguration wie die, in der drei Paare von ersten wellengeformten Wicklungsgruppen, die mit den ersten Wicklungsteilabschnitten 31 aufgebaut sind, und zweiten wellengeformten Wicklungsgruppen, die mit den zweiten Wicklungsteilabschnitten 32 aufgebaut sind, angeordnet sind, um so in der radialen Richtung des Ständerkerns 15 aufgestapelt zu werden, wobei jedes Paar koaxiale Kreise mit einem unterschiedlichen Radius voneinander um den Ständerkern 15 herum ausbildet. Jedes Paar der ersten wellengeformten Wicklungsgruppen und der zweiten wellengeformten Wicklungsgruppen sind mit einem Wicklungsaufbau ausgebildet, der durch Verknüpfen miteinander von zwölf leitenden Drähten 30 in einer Wellenform aufgebaut ist.
  • Die Konfiguration des Wicklungsaufbaus wird nachstehend mit Bezug auf 7 bis 9 beschrieben.
  • 7 ist eine Perspektivansicht eines kritischen Abschnitts eines Strangs eines Drahtes, der die Ständerwicklung ausbildet, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet wird. 8 ist eine Veranschaulichung der Anordnung der Stränge eines Drahtes, die die Ständerwicklung ausbilden, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet wird. 9A ist eine Endansicht des Wicklungsaufbaus, der die Ständerwicklung ausbildet, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet wird, und 9B ist ein Grundriss des gleichen.
  • Der Strang eines Drahtes 30 ist aus einem fortlaufenden Kupferdraht mit einem rechteckigen Querschnitt und beschichtet mit einem isolierenden Film 49 hergestellt. Der Strang eines Drahtes 90 ist, wie in 7 gezeigt, durch sein Biegen in ein planares Muster ausgebildet, in dem gerade Abschnitte 30b als in einem Schlitz aufgenommene Abschnitte, die durch Windungsabschnitte 30a verbunden sind, in einem Abstand von sechs Schlitzen (6p) ausgerichtet sind. Benachbarte gerade Abschnitte 30b sind um einen Abstand gleich einer Breite (w) der Stränge eines Drahtes 30 mittels der Windungsabschnitte 30a abwechselnd versetzt.
  • In 8 sind zwei Stränge eines Drahtes 30, die in einem derartigen Muster ausgebildet sind, überlappt, wobei die geraden Abschnitte 30b voneinander um einen Abstand von sechs Schlitzen versetzt sind, wobei dadurch ein Drahtstrangpaar ausgebildet wird. Das Drahtstrangpaar entspricht einem Paar der ersten und zweiten Wicklungsteilabschnitte 31 und 32.
  • Der Wicklungsaufbau 39, der in 9A und 9B gezeigt wird, ist durch Anordnen von sechs Drahtstrangpaaren aufgebaut, um so um einen Abstand von einem Schlitz voneinander versetzt zu sein. Sechs Enden der Stränge eines Drahtes 30 erstrecken sich in jeder Seite von jedem Ende des Wicklungsaufbaus 39. Die Windungsabschnitte 30a sind so angeordnet, um sich in Reihen auf den Seiten des Wicklungsaufbaus 39 auszurichten.
  • Drei Windungsaufbauten 39, die so angeordnet sind, sind montiert, um sich innerhalb von Schlitzen 15a eines Ständerkerns 15 aufzustapeln, wobei dadurch ein Ständer vor einer Drahtverbindung ausgebildet wird. Die Enden der Stränge eines Drahtes 30 sind auf der Basis des in 4 gezeigten Verbindungsverfahrens verbunden, um die Ständerwicklung 16 zu erhalten.
  • Wenn in dem so ausgebildeten Fahrzeugwechselstromgenerator ein elektrischer Strom von einer Batterie (nicht gezeigt) zu der Rotorspule 13 über die Bürsten 10 und die Gleitringe 9 zugeführt wird, wird der magnetische Fluss generiert. Durch den magnetischen Fluss werden die klauenförmigen Magnetpole 22 des Polkerns 20 mit nach Norden strebenden (N) Polen magnetisiert, und die klauenförmigen Magnetpole 23 des Polkerns 21 werden mit nach Süden strebenden (S) Polen magnetisiert. Wenn das Rotationsdrehmoment von dem Motor zu der Welle 6 über einen Riemen und die Rolle 4 übertragen wird, wobei dadurch der Rotor 7 rotiert, wird ein rotierendes Magnetfeld an die Ständerwicklung 16 angelegt und in der Ständerwicklung 16 wird eine elektromotorische Kraft generiert. Die wechselnde elektromotorische Kraft durchläuft die Gleichrichter 12 und wird dadurch in einen Gleichstrom gewandelt. Die Ausgangs spannung von den Gleichrichtern 12 wird durch den Regler 18 geregelt, und die Batterie wird geladen.
  • In der hinteren Seite des Wechselstromgenerators führt die Flügeleinheit 5 Luft von außen zu einer Wärmesenke der Gleichrichter 12 und der Wärmesenke 17 des Reglers 18 durch die Einlassöffnungen 2a, die entgegengesetzt zu der Wärmesenke der Gleichrichter 12 bzw. der Wärmesenke 17 angeordnet ist, zu, wodurch die Luft entlang der Welle 6 strömt und die Gleichrichter 12 und den Regler 18 kühlt. Danach wird der Luftweg zu der Außenseite in den radialen Richtungen durch die Flügeleinheit 5 gebogen, und die Luft kühlt die Spulenendgruppe 16r in der hinteren Seite der Ständerwicklung 16 und wird durch die Auslassöffnungen 2b ausgestoßen. In der vorderen Seite des Wechselstromgenerators zieht die Flügeleinheit 5 die Luft von außen entlang der Welle 6 durch die Einlassöffnungen 1a. Dann wird der Luftweg zu der Außenseite in den radialen Richtungen durch die Flügeleinheit 5 gebogen, und die Luft kühlt die Spulenendgruppe 16f in der vorderen Seite der Ständerwicklung 16 und wird durch die Auslassöffnungen 1b ausgestoßen.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform enthält die Ständerwicklung 16 zwei Dreiphasenwechselwicklungen 160, wobei jede der Dreiphasenwechselwicklungen 160 drei Wicklungsphasengruppen 161 enthält, die in eine Wechselverbindung verbunden sind. Jede Menge der Wicklungsphasengruppe 161 enthält die ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36. Der Strang eines Drahtes 30, der den ersten Wicklungsteilabschnitt 31 bildet, ist in einer Windung in einer Wellenform so gewunden, um die erste Adresse und die zweite Adresse in jedem sechsten Schlitz 15a abwechselnd zu belegen. D. h. der erste Wicklungsteilabschnitt 31 enthält den Strang eines Drahtes 30, der in einer Windung in einer Wellenform so gewunden ist, um die innere Schicht und die äußere Schicht in der Schlitztiefenrich tung in einem Schlitz 15a in Intervallen von sechs Schlitzen abwechselnd zu belegen. Der zweite Wicklungsteilabschnitt 32 enthält den Strang eines Drahtes 30, der in einer Windung in einer Wellenform so gewunden ist, um die innere Schicht und die äußere Schicht in der Schlitztiefenrichtung in jedem sechsten Schlitz 15a abwechselnd zu belegen, wobei der zweite Wicklungsteilabschnitt 32 umgekehrt gewunden und um einen elektrischen Winkel von 180 Grad relativ zu dem ersten Wicklungsteilabschnitt 31 versetzt ist. Auf die gleiche Weise enthält der dritte Wicklungsteilabschnitt 33 den Strang eines Drahtes 30, der in einer Windung in einer Wellenform so gewunden ist, um die dritte Adresse und die vierte Adresse in der Schlitztiefenrichtung in jedem sechsten Schlitz 15a abwechselnd zu belegen. Der vierte Wicklungsteilabschnitt 34 enthält den Strang eines Drahtes 30, der in einer Windung in einer Wellenform so gewunden ist, um die vierte Adresse und die dritte Adresse in der Schlitztiefenrichtung in jedem sechsten Schlitz 15a abwechselnd zu belegen. Der fünfte Wicklungsteilabschnitt 35 enthält den Strang eines Drahtes 30, der in einer Windung in einer Wellenform so gewunden ist, um die fünfte Adresse und die sechste Adresse in der Schlitztiefenrichtung in jedem sechsten Schlitz 15a abwechselnd zu belegen. Der sechste Wicklungsteilabschnitt 36 enthält den Strang eines Drahtes 30, der in einer Windung in einer Wellenform so gewunden ist, um die sechste Adresse und die fünfte Adresse in der Schlitztiefenrichtung in jedem sechsten Schlitz 15a abwechselnd zu belegen. Jede der Wicklungsphasengruppen 161 ist durch paralleles Verbinden der ersten in Reihe verbundenen Wicklung 162a, die die ersten, dritten und fünften Wicklungsteilabschnitte 31, 33 und 35 enthält, die in Reihe verbunden sind, und der zweiten in Reihe verbundenen Wicklung 162b, die die zweiten, vierten und sechsten Wicklungsteilabschnitte 32, 34 und 36 enthält, die in Reihe verbunden sind, ausgebildet.
  • Da die Ständerwicklung 16 nur mit Wellenwicklungen ausgebildet ist, kann die Höhe der Spulenenden reduziert werden und die Freisetzungsfläche der Spulenenden kann erhöht werden im Vergleich zu einer bekannten Technologie, in der die Kombination von Überlappungswicklungen und Wellenwicklungen verwendet wird.
  • Außerdem kann die Größe eines Ständers (eines Wechselstromgenerators) reduziert werden, da die Höhe der Spulenenden reduziert wird. Es kann eine erhöhte Ausgabe erhalten werden, da der Widerstand von Wicklungen, der Wärmeverlust und die Wärmegenerierung in der Ständerwicklung 16, und die Streureaktanz in den Spulenenden reduziert werden. Die Ständerwicklung 16 kann wegen der vergrößerten Freilegungsfläche der Spulenenden effizient gekühlt werden, wodurch der Temperaturanstieg in der Ständerwicklung 16 nieder gehalten werden kann, wobei dadurch eine hohe Ausgabe eines Wechselstromgenerators bereitgestellt wird.
  • Die Wicklungsphasengruppe 161 in drei Windungen kann mit sechs Wicklungsteilabschnitten ausgebildet werden, wobei jeder in einer Wellenform in einer Windung gewunden ist. D. h. die Wicklungsphasengruppe 161 in einer ungeraden Zahl von Windungen kann durch Verwenden von 2m + 1 Paaren (m stellt eine natürliche Zahl dar) von Wicklungsteilabschnitten, die in einer Wellenform gewunden sind, ausgebildet werden. In einem bekannten Wechselstromgenerator, wenn die Wicklungsphasengruppen mit einer Vielzahl von Paaren von Wicklungsteilabschnitten ausgebildet sind, kann die Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase in einer ungeraden Zahl von Windungen nicht ausgebildet werden, da die Wicklungsphasengruppe durch Verbinden der Wicklungsteilabschnitte in Reihe aufgebaut ist. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase in einer ungeraden Zahl von Windungen durch Verbinden jeder halbierten Wick lungsteilabschnitte in Reihe, um zwei in Reihe verbundene Wicklungen auszubilden, und paralleles Verbinden der zwei in Reihe verbundenen Wicklungen realisiert werden. Das Flachlageverhältnis des Strangs eines Drahtes kann reduziert werden, selbst wenn sich die Zahl von Windungen reduziert, der Strang eines Drahtes kann einfach ausgebildet werden.
  • Wenn z. B. in einem Ständer, der die Ständerwicklung 16 enthält, die mit den Wicklungsphasengruppen 161, jede mit vier Windungen, aufgebaut ist, eine ausreichende Ausgabe wegen der Ankerreaktion in einem hohen Drehzahlbereich nicht erhalten werden kann, kann eine Reduzierung von Windungen der Wicklungsphasengruppe 161 eine Gegenmaßnahme sein. In diesem Fall kann ein Problem dadurch auftreten, dass eine ausreichende Ausgabe in einem geringen Drehzahlbereich wegen übermäßig reduzierten Windungen, worin die Wicklungsphasengruppen in Einheiten von zwei vorgesehen sind, wenn die Wicklungsphasengruppe in einer ungeraden Zahl von Windungen nicht verfügbar ist, nicht erhalten werden kann. Deshalb besteht ein Vorteil der Windungsphasengruppe in einer ungeraden Zahl von Windungen darin, dass ein Problem einer unausreichenden Ausgabe in einem hohen Drehzahlbereich wegen der Ankerreaktion gelöst werden kann, während die Ausgabe in einem geringen Drehzahlbereich durch Reduzieren um eine Windung für jede Phase der Ständerwicklung auf einen zulässigen Pegel beibehalten wird, und die Ausgabe in einem hohen Drehzahlbereich kann erhöht werden.
  • Da jede der ersten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a aus den ersten, dritten und fünften Wicklungsteilabschnitten 31, 33 und 35 besteht, und jede der zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162b aus den zweiten, vierten und sechsten Wicklungsteilabschnitten 32, 34 und 36 besteht, sind die ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a und 162b jeweils mit einer inneren Schichtwicklung, einer Zwischen schichtwicklung und einer äußeren Schichtwicklung in der radialen Richtung des Ständers aufgebaut. Folglich werden die ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a und 162b durch kühlende Luft, die die Spulenendgruppen durchströmt, gleichmäßig gekühlt, wobei dadurch ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung nieder gehalten wird.
  • Da der Strang eines Drahtes 30 ein fortlaufender Draht ist, wird die Zahl von Schweißpunkten beträchtlich reduziert, im Vergleich zu einer bekannten Technologie, in der eine Vielzahl von Leitersegmenten als ein Strang eines Drahtes verwendet wird. Deshalb können aufwändige Schweißoperationen gemildert werden, und die Effizienz in den Operationen kann verbessert werden, wobei dadurch eine Schweißqualität und ein Ertragsverhältnis verbessert werden.
  • Wenn Enden der Leitersegmente in einer bekannten Technologie miteinander verbunden werden, wird eine Schablone zum Halten der Enden der Segmente während Schweißens verwendet, wodurch sich die Höhe des Spulenendes in der Seite erhöht, in der das Schweißen durchgeführt wird. Gemäß der ersten Ausführungsform werden die Spulenenden mit den Windungsabschnitten 30a der Stränge eines Drahtes 30 ausgebildet, die fortlaufend sind, wodurch Schweißen zum Ausbilden der Spulenenden nicht notwendig ist, wobei dadurch die Höhe der Spulenendgruppen reduziert wird.
  • Die Paare der Wellenwicklungen bilden den Wicklungsaufbau 39, wodurch die Wicklungsoperation der Ständerwicklung vereinfacht wird, wobei dadurch eine Effizienz in der Herstellung des Ständers verbessert wird. Die Windungen können einfach durch Montieren einer Vielzahl Wicklungsaufbauten 39, die einander überlappen in dem Ständerkern erhöht werden. Wenn U-förmige Leitersegmente montiert werden, verschieben sich die Leitersegmente um die Länge jedes Schlitzes oder mehr in den entsprechenden Schlitzen, da die Leitersegmente in den Schlitzen von einem Ende eines Ständerkerns in der Längsrichtung der Leitersegmente eingefügt werden müssen. Andererseits wird der Wicklungsaufbau 39 in die Schlitze von z. B. der inneren Peripherie des Ständerkerns in einer Richtung senkrecht zu den Strängen eines Drahtes eingefügt, wobei sich dadurch Wicklungsaufbau 39 nicht mehr als die Tiefe jedes Schlitzes in den entsprechenden Schlitzen verschiebt. Dadurch gibt es ein reduziertes Risiko von Schäden an den isolierenden Filmen wegen der Reibung zwischen den Strängen eines Drahtes und den inneren Wänden der Schlitze, wobei dadurch bessere Isolierung sichergestellt wird.
  • Da der metallische Anschluss 50 für eine Verbindung in der Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase verwendet wird, wird die Verbindungsoperation der Wicklungen vereinfacht. Die Ständerwicklung kann so ausgebildet werden, um Wicklungsphasengruppen jede mit drei Windungen oder jene mit sechs Windungen aufzuweisen, durch Verwenden eines Typs einer Wicklungskonfiguration und durch Modifizieren des metallischen Anschlusses 50. Die Modifikation des metallischen Anschlusses 50 ist derart, dass die Verbindungsnasen 51a1 und 51a2 von der Phasen-a-Verbindungsleitung 51a getrennt sind und ganzheitlich miteinander ausgebildet sind, und die Verbindungsnase 52a2 von der Neutralpunktverbindungsleitung 52 getrennt ist und ganzheitlich mit der Phasen-a-Verbindungsleitung 51a ausgebildet ist. Die Verbindungsnasen 51b1 und 51b2 sind von der Phasen-b-Verbindungsleitung 51b getrennt und sind ganzheitlich miteinander ausgebildet, und die Verbindungsnase 52b2 ist von der Neutralpunktverbindungsleitung 52 getrennt und ist ganzheitlich mit der Phasen-b-Verbindungsleitung 51b ausgebildet. Die Verbindungsnasen 51c1 und 51c2 sind von der Phasen-c-Verbindungsleitung 51c getrennt und sind ganzheitlich miteinander ausgebildet, und die Verbindungsnase 52c2 ist von der Neutralpunktverbindungsleitung 52 getrennt und ist ganzheitlich mit der Phasen-c-Verbindungsleitung 51c ausgebildet. Folglich sind die ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36 in Reihe verbunden, um Wicklungsphasengruppen jede mit sechs Windungen auszubilden.
  • In der Ständerwicklung 16 sind die Windungsabschnitte 30a der Stränge eines Drahtes 30 peripher und radial gegenseitig beabstandet, und in drei Reihen peripher ordentlich angeordnet, um Spulenendgruppen 16f und 16r auszubilden, wodurch die Vorsprünge der Spulenendgruppen 16f und 16r von den Enden des Ständerkerns 15 reduziert werden. Deshalb wird ein Windgeräusch wegen der Drehung des Rotors 7 reduziert, und die Streureaktanz in den Spulenenden verringert sich, wobei dadurch die Ausgabe und die Effizienz verbessert werden.
  • In der Ständerwicklung 16 sind die Windungsabschnitte 30a der Stränge eines Drahtes 30 peripher und radial gegenseitig beabstandet, und sind in drei Reihen peripher ordentlich angeordnet, um Spulenendgruppen 16f und 16r auszubilden. Deshalb ist der Windwiderstand gegenüber der kühlenden Luft in der peripheren Richtung gleichmäßig, wodurch die Spulenendgruppen 16f und 16r in der peripheren Richtung gleichmäßig gekühlt werden, wobei dadurch ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung 16 niedergehalten wird.
  • Kühlende Luft wird den Spulenendgruppen 16f und 16r durch die Flügeleinheit 5 zugeführt, die an den axialen Enden des Rotors 7 fixiert ist, wobei dadurch ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung 16 effizient niedergehalten wird.
  • Jede der ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a und 162b besteht aus drei Wicklungsteilabschnitten, die jeweils die innere, zwischenliegende und äußere Schicht belegen. Deshalb werden die Variationen im Widerstandswert und der Induktivität unter den drei Wicklungsaufbauten 39, die in der Herstellung erzeugt werden, zwischen den ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a und 162b gleichmäßig verteilt, wodurch die Differenzen im Widerstandswert und der Induktivität zwischen den ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a und 162b reduziert werden. Entsprechend kann z. B. der Fluss eines Teils des elektrischen Stroms durch die ersten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a in die zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162b unterdrückt werden, wodurch eine Reduzierung der Ausgabe wegen zirkulierenden Strömen, die von den ersten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a zu den zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162b fließen, unterdrückt werden kann.
  • Die Ständerwicklung 16 enthält zwei Mengen der dreiphasigen Wechselwicklung 160, wobei jede die Wicklungsphasengruppen 161 für drei Phasen enthält, die in eine Sternverbindung verbunden sind. Die Windungsabschnitte 30a, die sich von sechsundneunzig Schlitzen (2 Schlitze pro Pol pro Phase) erstrecken, sind in Reihen in der peripheren Richtung ordentlich angeordnet. Die zwei Mengen der dreiphasigen Wechselwicklung 160 sind mit den einzelnen Gleichrichtern 12 verbunden. Die Gleichstromausgaben der Gleichrichter 12 sind parallel verbunden und sind miteinander kombiniert. Jede der Spulenendgruppen 16f und 16r ist mit drei Mengen der sechsundneunzig Windungsabschnitte 30a ausgebildet, wobei jede Menge, die in einer Reihe in der peripheren Richtung ordentlich angeordnet ist und einen Kreis mit einem Radius bildet, der sich von den anderen unterscheidet. Jede der Spulenendgruppen 16f und 16r, die die 288 Windungsabschnitte 30a enthält, wird effizient gekühlt, wobei dadurch ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung unterdrückt und eine erhöhte Ausgabe bereitgestellt wird. Da ein elektrischer Strom mit Phasen, die sich um 30 Grad voneinander unterscheiden, generiert wird, wird die Temperatur in den Spulenendgruppen gleichmäßiger als in einem Fall eines bekannten Wechselstromgenerators verteilt, wodurch ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung unterdrückt wird, und eine erhöhte Ausgabe bereitgestellt wird. Da zwei Mengen von Gleichrichtern verwendet werden, wird der Verlust pro eine Gleichrichtungsdiode um die Hälfte mit Bezug auf eine bekannte Technologie reduziert, wodurch die Temperatur in den Gleichrichtungsdioden reduziert wird und eine höhere Ausgabe bereitgestellt wird.
  • Durch Bereitstellen von zwei Mengen von Wicklungen mit einer Phasendifferenz von 30 Grad voneinander können Oberwellenkomponenten einer magnetomotorischen Kraft, die magnetisches Rauschen eines Wechselstromgenerators verursachen, aufgehoben werden. Die Stärke der Spulenendgruppen wird durch Anordnen der Windungsabschnitte 30a in drei Reihen entlang der radialen Richtung erhöht, wobei dadurch das magnetische Rauschen weiter reduziert wird.
  • Zweite Ausführungsform
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im wesentlichen U-förmige Leitersegmente an Stelle des fortlaufenden Drahtes verwendet, der in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verwendet wird.
  • 10 ist eine Perspektivansicht, die die Anordnung von Strängen eines Drahtes 40 zeigt, die eine Ständerwicklung bilden, die in einem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird. 11 ist eine Perspektivansicht eines Ständers des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der zweiten Ausführungsform. In 11 sind Verbindungsleitungen und dergleichen weggelassen.
  • Ein kurzer Kupferdraht mit einem rechteckigen Querschnitt, der mit einem isolierenden Film 49 beschichtet ist, wird als ein Strang eines Drahtes 40 verwendet, der ein Paar von gera den Abschnitten 40b als in einem Schlitz aufgenommene Abschnitte enthält, die durch einen V-förmigen Windungsabschnitt 40a verbunden sind, um so in im wesentlichen einer U-Form ausgebildet zu sein.
  • Drei Stränge eines Drahtes 40 werden jeweils in zwei Schlitze 15a sechs Schlitze getrennt (in einem Magnetpolabstand) in den zwei Enden von jedem Strang eines Drahtes 40 von einem axialen Ende eines Ständerkerns 15 eingeführt. Die Stränge eines Drahtes 40 werden in den Enden davon gebogen, die von dem anderen axialen Ende des Ständerkerns 15 herausragen, sodass die Enden jedes Strangs eines Drahtes 40 voneinander getrennt sind. In diesem Fall wird einer der drei Stränge eines Drahtes 40 in ein Ende davon in der ersten Adresse von einem der zwei Schlitze 15a (ein erster Schlitz 15a) und in dem anderen Ende des Strangs eines Drahtes 40 in der zweiten Adresse des anderen einen der zwei Schlitze 15a (ein zweiter Schlitz 15a) eingeführt. Ein anderer Strang eines Drahtes 40 wird in einem Ende davon in der dritten Adresse des ersten Schlitzes 15a und in dem anderen Ende des Strangs eines Drahtes 40 in der vierten Adresse des zweiten Schlitzes 15a eingeführt. Der verbleibende Strang eines Drahtes 40 wird in einem Ende davon in der fünften Adresse des ersten Schlitzes 15a und in dem anderen Ende des Strangs eines Drahtes 40 in der sechsten Adresse des zweiten Schlitzes 15a eingeführt. Auf die gleiche Art und Weise werden andere Mengen der drei Stränge eines Drahtes 40 in jedem Schlitz 15a in dem Magnetpolabstand so eingeführt, dass sechs gerade Abschnitte 40b der Stränge eines Drahtes 40 entlang einander in der radialen Richtung in jedem Schlitz 15a angeordnet sind.
  • Die Stränge eines Drahtes 40 sind miteinander verbunden in einem Ende 40c von jedem Strang eines Drahtes 40, der von der ersten Adresse des Schlitzes 15a herausragt, mit dem Ende 40c von jedem des anderen Strangs eines Drahtes 40, der von der zweiten Adresse des Schlitzes 15a herausragt, getrennt von dem vorherigen Schlitz 15a mit fünf Schlitzen dazwischen, wodurch zwei Wellenwicklungen, jede in einer Windung, erhalten werden. Diese zwei Wellenwicklungen entsprechen den ersten und zweiten Wicklungsteilabschnitten 31 und 32.
  • Die Stränge eines Drahtes 40 sind miteinander verbunden in dem Ende 40c von jedem Strang eines Drahtes 40, der von der dritten Adresse des Schlitzes 15a herausragt, mit dem Ende 40c von jedem der anderen Stränge eines Drahtes 40, die von der vierten Adresse des Schlitzes 15a herausragen, getrennt von dem vorherigen Schlitz 15a mit fünf Schlitzen dazwischen, wodurch zwei Wellenwicklungen, jede in einer Windung, erhalten werden. Diese zwei Wellenwicklungen entsprechen den dritten und vierten Wicklungsteilabschnitten 33 und 34.
  • Die Stränge eines Drahtes 40 sind miteinander verbunden in dem Ende 40c von jedem Strang eines Drahtes 40, der von der fünften Adresse des Schlitzes 15a herausragt, mit dem Ende 40c von jedem der anderen Stränge eines Drahtes 40, die von der sechsten Adresse des Schlitzes 15a herausragen, getrennt von dem vorherigen Schlitz 15a mit fünf Schlitzen dazwischen, wodurch zwei Wellenwicklungen, jede in einer Windung, erhalten werden. Diese zwei Wellenwicklungen entsprechen den fünften und sechsten Wicklungsteilabschnitten 33 und 34.
  • Mit dieser Anordnung wird ein Ständer 8a, der in 11 gezeigt wird, erhalten, der mit einer Ständerwicklung 16A, die die zwei Wellenwicklungen enthält, jede in einer Windung, montiert an dem Ständerkern 15, erhalten.
  • Drei der sechs Wellenwicklungen, die so ausgebildet sind, jede in einer Windung, werden in Reihe verbunden, und die verbleibenden drei Wellenwicklungen werden auch in Reihe verbunden auf der Basis des Verbindungsverfahrens, das in 4 gezeigt wird. Dann werden zwei Mengen der Wellenwicklungen, die in Reihe verbunden sind, miteinander parallel verbunden, wobei dadurch eine Wicklungsphasengruppe in drei Windungen ausgebildet wird.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform kann somit der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden.
  • Da ein Typ von im wesentlichen U-förmigen Leitersegmenten als der Strang eines Drahtes 40, gemäß der zweiten Ausführungsform, zum Ausbilden der Wellenwicklungen verwendet wird, wird die Produktivität mit Bezug auf die bekannte Technologie verbessert, in der drei Typen von Leitersegmenten verwendet werden.
  • Eine Spulenendgruppe wird mit Windungsabschnitten 40a, die in einer Reihe in der radialen Richtung des Ständerkerns 15 ausgerichtet sind, ausgebildet, wodurch der Vorsprung der Spulenendgruppe reduziert werden kann, und sich die Freilegungsfläche erhöht, im Vergleich mit der bekannten Technologie, in der sich die Windungsabschnitte 311a, 312a und 313a, die die Spulenendgruppe ausbilden, in drei Schichten in der axialen Richtung des Ständerkerns aufstapeln. Deshalb kann die Größe eines Wechselstromgenerators reduziert werden, und es kann eine erhöhte Ausgabe des Wechselstromgenerators erhalten werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform wird ein fortlaufender Kupferdraht mit einem kreisförmigen Querschnitt, der mit einem isolierenden Film 49 beschichtet ist, als ein Strang eines Drahtes 45 verwendet. Der Strang eines Drahtes 45, wie in 12 gezeigt, wird durch sein Biegen in ein planares Muster ausgebildet, worin gerade Abschnitte 45b, die als in ei nem Schlitz aufgenommene Abschnitte dienen, die durch Windungsabschnitte 45a verbunden sind, in einem Abstand von sechs Schlitzen (6p) ausgerichtet sind. Benachbarte gerade Abschnitte 45b sind um einen Abstand gleich einer Breite (w) der Stränge eines Drahtes 45 mittels der Windungsabschnitte 45a abwechselnd versetzt. Die andere Konfiguration des Drahtes 45 ist die gleiche wie die des Drahtes 30, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wird.
  • Da der Strang eines Drahtes 45 gemäß der dritten Ausführungsform einen kreisförmigen Querschnitt hat, können Biegeoperationen leichter als die des Strangs eines Drahtes 30, der einen rechteckigen Querschnitt hat, durchgeführt werden. Die Windungsabschnitte 45a (Spulenendabschnitt) können leicht ausgebildet werden, wodurch ein Wicklungsaufbau 39 leicht hergestellt werden kann. Wenn Schnittenden von ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitten 31 bis 36 mit Verbindungsnasen eines metallischen Anschlusses 50 verschweißt werden, wird die Operation zum Biegen der Schnittenden der ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36 und ihr Positionieren in den Verbindungsnasen leicht durchgeführt, wodurch das Schweißen leicht durchgeführt werden kann.
  • Wenn der Strang eines Drahtes 30 mit einen rechteckigen Querschnitt verwendet wird, gibt es ein Risiko einer Beschädigung des isolierenden Films 49 wegen der Kante des Strangs eines Drahtes 30 während der Ausbildung des Wicklungsaufbaus 39 und dessen Montage an dem Ständerkern 15. Gemäß der dritten Ausführungsform kann jedoch, da der Strang eines Drahtes 45 einen kreisförmigen Querschnitt hat, der Schaden an dem isolierenden Film 49 wegen der Beeinflussung zwischen den Strängen eines Drahtes unterdrückt werden, wobei dadurch Isolierungszuverlässigkeit verbessert wird.
  • Obwohl gemäß der dritten Ausführungsform der Strang eines Drahtes 30, der in der ersten Ausführungsform verwendet wird, durch einen fortlaufenden Kupferdraht mit einem kreisförmigen Querschnitt ersetzt wird, kann der Strang eines Drahtes 40 gemäß der zweiten Ausführungsform durch Leitersegmente mit einem kreisförmigen Querschnitt ersetzt werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Gemäß einer vierten Ausführungsform enthält ein Wicklungsaufbau 39 Windungsabschnitte 30a, die in drei Reihen um die Peripherie des Ständerkerns herum angeordnet sind, wovon der Vorsprung in der axialen Richtung allmählich zu der Außenseite in den radialen Richtungen des Ständerkerns reduziert wird, wie in 13 gezeigt. Die andere Konfiguration ist die gleiche wie die, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wird.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform sind die Windungsabschnitte 30a, die in dem Wicklungsaufbau 39 enthalten sind, in drei Reihen um die Peripherie des Ständerkerns herum angeordnet, der Vorsprung jeder Reihe in der axialen Richtung ist der gleiche wie der der anderen Reihen. Deshalb sind die Widerstände der ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36 im wesentlichen einander gleich, wodurch die generierte Wärme im wesentlichen die gleiche zwischen jedem Wicklungsteilabschnitt ist. Es ist wahrscheinlicher, dass die ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36 durch kühlende Luft in dem inneren Teil gekühlt werden. Deshalb ist es wahrscheinlicher, dass sich die Temperatur in der äußeren Seite der Ständerwicklung 16 erhöht, wodurch die Ständerwicklung 16 nicht effizient gekühlt werden kann.
  • Gemäß der vierten Ausführungsform enthält der Wicklungsaufbau 39 die Windungsabschnitte 30a, die in drei Reihen um die Pe ripherie des Ständerkerns herum angeordnet sind, wovon der Vorsprung in der axialen Richtung zu der Außenseite in den radialen Richtungen des Ständerkerns allmählich reduziert wird. Deshalb ist der Widerstand der ersten bis sechsten Wicklungsteilabschnitte 31 bis 36 zu der Außenseite in den radialen Richtungen geringer, und die generierte Wärme erhöht sich zu der Innenseite in den radialen Richtungen. Die Wicklungen, die mehr aufgeheizt werden, die in der inneren Seite angeordnet sind, können mehr gekühlt werden, wodurch die Temperatur in den radialen Richtungen der Ständerwicklung 16 gleichmäßig verteilt wird, wobei dadurch die Ständerwicklung 16 effizient gekühlt wird.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Gemäß einer fünften Ausführungsform, wie in 14 gezeigt, werden der Vorsprung der Windungsabschnitte 40a von Strängen eines Drahtes 40 und der Vorsprung von verbundenen Teilen von offenen Enden 40c der Stränge eines Drahtes jeweils in der axialen Richtung allmählich zu der Außenseite in den radialen Richtungen reduziert. Die Windungsabschnitte 40a und die verbundenen Teile der offenen Enden 40c sind jeweils in drei Reihen in der peripheren Richtung angeordnet. Die andere Konfiguration ist die gleiche wie die, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben wird.
  • In der fünften Ausführungsform kann, da der Vorsprung der Windungsabschnitte 40a und der Vorsprung der verbundenen Teile der offenen Enden 40a zu der Außenseite in den radialen Richtungen allmählich reduziert werden, der gleiche Effekt wie der in der vierten Ausführungsform erhalten werden.
  • Sechste Ausführungsform Gemäß einer sechsten Ausführungsform, wie in 15 gezeigt, ist ein isolierendes Harz 38 in der Spitze von Wicklungsaufbauten 39, die in drei Reihen um die Peripherie eines Ständerkerns herum angeordnet sind, angeordnet. Die andere Konfiguration ist die gleiche wie die, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wird.
  • Gemäß der sechsten Ausführungsform sind erste in Reihe verbundene Wicklungen 162a, die ersten, dritte und fünfte Wicklungsteilabschnitte 31, 33 und 35 enthalten, und zweite in Reihe verbundene Wicklungen 162b, die zweite, vierte und sechste Wicklungsteilabschnitte 32, 34 und 36 enthalten, miteinander über das isolierende Harz 38 verbunden. Die Wärme, die in den ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a und 162b generiert wird, wird zueinander über das isolierende Harz 38 übertragen, wodurch die Temperaturen in den ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen 162a und 162b im wesentlichen die gleichen werden. Deshalb wird die Temperatur in Spulenendgruppen 16f und 16r einer Ständerwicklung gleichmäßig verteilt.
  • Das isolierende Harz 38 ist oben von jeder der Spulenendgruppen 16f und 16r angeordnet, wobei dadurch Wege für kühlende Luft, die durch die Spulenendgruppen 16f und 16r strömt, sichergestellt werden, und das Kühlen der durch die kühlende Luft sichergestellt wird.
  • Beispiel
  • Gemäß einem Beispiel, das keine Ausführungsform der Erfindung ist, wie in 16 gezeigt, werden Leitersegmente 71, 72 und 73 mit im wesentlichen einer U-Form, die mit einem isolierenden Film 49 beschichtet ist, als Stränge eines Drahtes verwendet. Jedes der Leitersegmente 71, 72 und 73 wird in den Enden davon in einem Schlitz und in einem anderen Schlitz ei nes Ständerkerns, der mit fünf Schlitzen dazwischen getrennt ist, von einem axialen Ende des Ständerkerns eingeführt, und die Enden der Leitersegmente 71, 72 und 73, die sich von dem anderen Ende der gleichen Schlitze erstrecken, werden durch Schweißen oder dergleichen miteinander verbunden, wobei dadurch eine Spule von Wicklungen in vier Windungen um den Ständerkern herum ausgebildet wird.
  • In dem anderen axialen Ende des Ständerkerns wird ein Ende 73c des Leitersegmentes 73, das sich von der dritten Adresse eines Schlitzes erstreckt, verbunden mit einem Ende 73c des anderen Leitersegmentes 73, das sich von der vierten Adresse eines anderen Schlitzes erstreckt, der mit fünf Schlitzen dazwischen getrennt ist, wobei dadurch zwei Wellenwicklungen 61 und 63, jede in einer Windung pro Schlitz, ausgebildet werden. Ein Ende 71c des Leitersegmentes 71, das sich von der ersten Adresse eines Schlitzes erstreckt, wird verbunden mit einem Ende 72c des Leitersegmentes 72, das sich von der zweiten Adresse eines anderen Schlitzes erstreckt, der mit fünf Schlitzen dazwischen getrennt ist, und das andere Ende 72c des Leitersegmentes 72, das sich von der fünften Adresse eines Schlitzes erstreckt, wird verbunden mit dem anderen Ende 71c des Leitersegmentes 71, das sich von der sechsten Adresse eines anderen Schlitzes erstreckt, der mit fünf Schlitzen dazwischen getrennt ist, wobei dadurch zwei Überlappungswicklungen 62 und 64, jede in zwei Windungen pro Schlitz, ausgebildet werden.
  • Zwei Mengen von geraden Abschnitten 71a, 72a und 73a als in einem Schlitz aufgenommene Abschnitte jeweils der Leitersegmente 71, 72 und 73 sind entlang einander in jedem Schlitz angeordnet. In 17 bedecken Windungsabschnitte 72b der Leitersegmente 72 Windungsabschnitte 73b der Leitersegmente 73, und Windungsabschnitte 71b der Leitersegmente 71 bedecken die Windungsabschnitte 72b der Leitersegmente 72, in einem axialen Ende des Ständerkerns. Die Windungsabschnitte 71b, 72b und 73b sind in drei Schichten in der axialen Richtung aufgestapelt und in der peripheren Richtung ordentlich angeordnet, um so eine Spulenendgruppe auszubilden. In dem anderen Ende des Ständerkerns sind verbundene Teile jeweils zwischen den Enden 71c und 72c, den Enden 73c und 73c und den Enden 72c und 71c in einer Linie in der radialen Richtung angeordnet, wie in 17 gezeigt. Die verbundenen Teile der Enden 71c, 72c und 73c sind in drei Reihen in der peripheren Richtung ordentlich angeordnet. Somit wird die andere Spulenendgruppe ausgebildet.
  • Wie in 18 gezeigt, sind Wicklungen 163a in drei Windungen durch Verbinden in Reihe der Wellenwicklungen 61 und der Überlappungswicklungen 62 ausgebildet, und Wicklungen 163b in drei Windungen sind durch Verbinden in Reihe der Wellenwicklungen 63 und der Überlappungswicklungen 64 ausgebildet. Die Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase wird durch paralleles Verbinden der Wicklung 163a in drei Windungen und der Wicklung 163b in drei Windungen ausgebildet. Drei Mengen der Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase sind in eine Wechselverbindung verbunden, wobei dadurch eine Dreiphasenwechselwicklung 160 ausgebildet wird. Zwei Mengen der Dreiphasenwechselwicklung 160 sind einzeln mit Gleichrichtern 12 verbunden. Die Gleichstromausgaben der Gleichrichter 12 werden miteinander kombiniert, indem sie parallel verbunden werden.
  • Gemäß dem Beispiel werden die Leitersegmente 71, 72 und 73 mit einem kreisförmigen Querschnitt als Stränge eines Drahtes verwendet. Deshalb werden die Leitersegmente im Vergleich mit den Strängen eines Drahtes mit einem rechteckigen Querschnitt leicht ausgebildet. Mit dieser Anordnung können die Windungsabschnitte 71b, 72b und 73b (Spulenendabschnitt) leicht ausgebildet werden, wodurch die Leitersegmente 71, 72 und 73 leicht hergestellt werden können. Außerdem werden die Leiter segmente 71, 72 und 73 in den Enden davon leicht gebogen, wodurch die Leitersegmente 71, 72 und 73 leicht gebogen werden können, um so die Enden 71c, 72c und 73c zu positionieren, wenn die Enden 71c, 72c und 73c miteinander und mit einem metallischen Anschluss 50 verschweißt werden, und die Schweißoperation kann effizient durchgeführt werden.
  • Wenn ein Strang eines Drahtes mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet wird, gibt es ein Risiko einer Beschädigung des isolierenden Films 49 wegen der Kante des Strangs eines Drahtes. Gemäß dem Beispiel kann jedoch der Schaden an dem isolierenden Film 49 wegen der Beeinflussung zwischen den Strängen eines Drahtes vermieden werden, da der Querschnitt des Strangs eines Drahtes kreisförmig ist, wobei dadurch die Isolierungszuverlässigkeit verbessert wird.
  • Die Windungsabschnitte 71b, 72b und 73b, die die Spulenendgruppe ausbilden, sind in drei Schichten in der axialen Richtung aufgestapelt, und sind im wesentlichen gleichmäßig in der peripheren Richtung angeordnet, wodurch der Windwiderstand gegenüber kühlender Luft in den Spulenendgruppen in der peripheren Richtung gleichmäßig ist, wobei dadurch die Spulenendgruppe in der peripheren Richtung gleichmäßig gekühlt und ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung unterdrückt wird.
  • Gemäß dem Beispiel sind zwei Mengen der geraden Abschnitte 71a, 72a und 73a, d. h. sechs gerade Abschnitte jeweils der Leitersegmente 71, 72 und 73, entlang zueinander in jedem Schlitz in der Schlitztiefenrichtung angeordnet. Zwei Mengen von Wicklungen 163a und 163b in drei Windungen sind auf eine Art und Weise derart ausgebildet, dass jede Menge durch Verbinden der Enden 71c, 72c und 73c der Leitersegmente 71, 72 und 73, die in Paaren von Schlitzen sechs Schlitze getrennt angeordnet sind, die Adressen belegen, die sich in der Schlitztiefenrichtung voneinander unterscheiden, ausgebildet wird. Die Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase wird durch paralleles Verbinden der Wicklungen 163a und 163b in drei Windungen ausgebildet. Drei Mengen der Wicklungsphasengruppe 161 sind in eine Wechselverbindung (Sternverbindung) verbunden, wobei dadurch eine Dreiphasenwechselwicklung 160 ausgebildet wird. Zwei Mengen der Dreiphasenwechselwicklung 160 sind einzeln mit Gleichrichtern 12 verbunden. Die Wechselstromausgaben von den zwei Mengen der Dreiphasenwechselwicklung 160 werden durch die Gleichrichter 12 einzeln gleichgerichtet, und werden ausgegeben, indem sie miteinander kombiniert werden.
  • Die Windungsabschnitte 71b, 72b und 73, die von sechsundneunzig Schlitzen (zwei Schlitze pro Pol pro Phase) herausragen, sind in drei Schichten in der axialen Richtung aufgestapelt und in der peripheren Richtung ordentlich angeordnet, wobei dadurch eine Spulenendgruppe in einem axialen Ende des Ständerkerns ausgebildet wird. In dem anderen axialen Ende des Ständerkerns sind die verbundenen Teile der Enden 71c, 72c und 73c der Leitersegmente 71, 72 und 73, die von den sechsundneunzig Schlitzen herausragen, in einer Reihe in der radialen Richtung ausgerichtet und in drei Reihen in der peripheren Richtung ordentlich angeordnet, wobei dadurch die andere Spulenendgruppe ausgebildet wird. Die Spulenendgruppen, die mit 288 Einheiten der gebogenen Abschnitte 71b, 72b und 73b und der verbundenen Teile der Enden 71c, 72c und 73c ausgebildet sind, werden effizient gekühlt, wobei dadurch ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung unterdrückt werden kann und eine hohe Ausgabe erhalten werden kann. Die Temperatur in den Spulenendgruppen wird im Vergleich mit einer bekannten Technologie gleichmäßig verteilt, da zwei Mengen von elektrischen Strömen, die um 30 Grad voneinander versetzt sind, generiert werden, wobei dadurch ein Temperaturanstieg in der Ständerwicklung unterdrückt und eine erhöhte Ausgabe vorgese hen wird. Der Verlust pro eine Gleichrichtungsdiode wird im Vergleich mit einer bekannten Technologie um die Hälfte reduziert, da zwei Mengen von Gleichrichtern verwendet werden, wodurch die Temperatur in den Gleichrichtungsdioden reduziert wird und eine hohe Ausgabe erhalten wird.
  • Durch Bereitstellen von zwei Mengen von Wicklungen mit einer Phasendifferenz von 30 Grad voneinander können Oberwellenkomponenten einer magnetomotorischen Kraft, die magnetisches Rauschen eines Wechselstromgenerators verursachen, aufgehoben werden. Die Stärke der Spulenendgruppen wird durch Anordnen der Windungsabschnitte 71b, 72b und 73b in drei Schichten erhöht, wobei dadurch das magnetische Rauschen weiter reduziert wird.
  • Obwohl gemäß dem Beispiel die Wicklungen für jede Phase der Ständerwicklung durch paralleles Verbinden der Wicklungen, die die Überlappungswicklung und die Wellenwicklung in Reihe verbunden haben, ausgebildet sind, ist die Konfiguration der Wicklungen nicht auf das begrenzt, was in dem Beispiel beschrieben wird.
  • Obwohl gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen der Strang eines Drahtes aus Kupfer hergestellt ist, ist der Strang eines Drahtes nicht auf einen Kupferdraht begrenzt, und er kann aus Aluminium hergestellt werden.
  • Obwohl gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen die Wicklungen in der Ständerwicklung für einen Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet werden, kann die dynamoelektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wechselstromgenerator für andere Verwendung oder ein elektrischer Motor sein.
  • Obwohl ein Ständer als Anker in den obigen Ausführungsformen verwendet wird, kann er ein Rotor sein, der als ein Anker dient.
  • Mit der oben beschriebenen Anordnung werden die folgenden Vorteile geboten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine dynamoelektrische Maschine: einen Anker, der enthält einen Ankerkern, der mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, die sich in einer axialen Richtung des Ankerkerns erstrecken und entlang zueinander in einer umlaufenden Richtung des Ankerkerns angeordnet sind, und eine Ankerwicklung, die in den Schlitzen montiert ist, die in dem Ankerkern vorgesehen sind, wobei die Ankerwicklung umfasst erste wellengeformte Wicklungen und zweite wellengeformte Wicklungen, die ersten wellengeformten Wicklungen umfassend eine Zahl von ersten Wicklungsteilabschnitten, jeder mit einer Windung, die aufgebaut ist durch Wickeln in einer Wellenform eines Strangs eines Drahtes, um so eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Zahl von Schlitzen abwechselnd zu belegen, wobei die ersten Wicklungsteilabschnitte in einem Abstand eines Schlitzes voneinander angeordnet sind und in der Zahl der vorbestimmten Zahl von Schlitzen gleich sind, und die zweiten wellengeformten Wicklungen umfassend eine Zahl von zweiten Wicklungsteilabschnitten, jeder mit einer Windung, die aufgebaut ist durch Wickeln in einer Wellenform eines Strangs eines Drahtes, um so eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen der vorbestimmten Zahl von Schlitzen abwechselnd zu belegen und um so um einen elektri schen Winkel von 180 Grad relativ zu den ersten Wicklungsteilabschnitten umgekehrt gewunden und versetzt zu sein, wobei die zweiten Wicklungsteilabschnitte in einem Abstand von einem Schlitz voneinander angeordnet und in der Zahl der vorbestimmten Zahl von Schlitzen gleich sind, wodurch n-Paare (n stellt eine natürliche Zahl dar) der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen so angeordnet sind, um abwechselnd und in einer Reihe im-Schlitzempfangene Abschnitte der ersten Wicklungsteilabschnitte und im-Schlitz-empfangene Abschnitte der zweiten Wicklungsteilabschnitte in der Schlitztiefenrichtung innerhalb von jedem der Schlitze anzuordnen; und wobei die Ankerwicklung enthält Wicklungsphasengruppen für jede Phase, wobei jede der Wicklungsphasengruppen umfasst 2n Wicklungen, die aus den ersten und zweiten Wicklungsteilabschnitten bestehen, die angeordnet sind in einer Gruppe von Schlitzen in Intervallen der vorbestimmten Zahl der Schlitze, wobei zwei Mengen der n Wicklungen in Reihe verbunden sind, um zwei in Reihe verbundene Wicklungen, jede mit n-Windungen, zu bilden, wodurch die Wicklungsphasengruppe durch paralleles Verbinden der zwei in Reihe verbundene Wicklungen aufgebaut ist. Mit dieser Anordnung wird der Vorsprung von Spulenendabschnitten in dem Ankerkern reduziert, der Widerstand der Wicklungen verringert sich und die Freilegungsfläche der Spulenendgruppen erhöht sich, wodurch eine dynamoelektrische Maschine hoher Ausgabe, die in der Größe reduziert ist, erhalten werden kann. Parallel verbundene Wicklungen können ohne beträchtliches Erhöhen des Flachlageverhältnisses der Stränge eines Drahtes erhalten werden.
  • Die zwei in Reihe verbundenen Wicklungen können umfassen eine erste in Reihe verbundene Wicklung mit n-Windungen, ausgebildet durch Verbinden in Reihe der ersten Wicklungsteilabschnitte, die in der Gruppe von Schlitzen angeordnet sind, und eine zweite in Reihe verbundene Wicklung mit n-Windungen, ausgebildet durch Verbinden in Reihe der zweiten Wicklungsteilabschnitte, die in der gleichen Gruppe von Schlitzen angeordnet sind wie die Gruppe der Schlitze, worin die ersten Wicklungsteilabschnitte angeordnet sind. Mit dieser Anordnung können die ersten und zweiten in Reihe verbundenen Wicklungen auf eine gut ausgeglichene Art und Weise gekühlt werden, wobei dadurch eine Effizienz beim Kühlen der Ankerwicklung verbessert wird.
  • In der dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Ausdruck n = 2m + 1 (m stellt eine natürliche Zahl dar) erfüllt werden. Mit dieser Anordnung wird die Ausgabe in einem hohen Drehzahlbereich durch Reduzieren der Ankerreaktion verbessert, während die Ausgabe in einem geringen Drehzahlbereich aufrechterhalten wird.
  • Der Strang eines Drahtes kann ein im wesentlichen U-förmiges Leitersegment sein, und jeder von dem ersten Wicklungsteilabschnitt und dem zweiten Wicklungsteilabschnitt kann enthalten eine Vielzahl der Leitersegmente, die eine Wellenwicklung in einer Windung ausbilden, die miteinander in den offenen Enden davon verbunden ist. Mit dieser Anordnung wird der Vorsprung der Spulenendgruppen reduziert, die Freilegungsfläche der Spulenenden erhöht sich und die hohe Ausgabe und die Reduzierung der Größe sind möglich. Da Leitersegmente, die sich in der Größe unterscheiden, nicht notwendig sind, kann die Produktivität verbessert werden.
  • Der Strang eines Drahtes kann ein fortlaufender leitender Draht sein, und jeder von dem ersten Wicklungsteilabschnitt und dem zweiten Wicklungsteilabschnitt kann einen einzelnen fortlaufenden leitenden Draht enthalten, der eine Wellenwicklung in einer Windung ausbildet. Mit dieser Anordnung werden Verbindungspunkte beträchtlich reduziert, wobei dadurch Pro duktivität und Ertragsverhältnis verbessert werden. Der Vorsprung der Spulenendgruppen wird reduziert. Die Freilegungsfläche der Spulenenden erhöht sich. Die hohe Ausgabe und die Reduzierung in der Größe sind möglich.
  • Jedes Paar der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen kann mit einzelnen Drahtaufbauten ausgebildet werden, die eine Vielzahl der ersten Wicklungsteilabschnitte und eine Vielzahl der zweiten Wicklungsteilabschnitte enthalten. Mit dieser Anordnung können Schäden an isolierenden Filmen während einer Montage der Wicklungen an dem Ankerkern unterdrückt werden, wobei dadurch Isolationszuverlässigkeit verbessert und die Erhöhung von Windungen unterstützt wird.
  • Der Strang eines Drahtes kann ein Leiter mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt sein. Mit dieser Anordnung kann der Strang eines Drahtes leicht ausgebildet werden, und Schäden an den isolierenden Filmen wegen der Beeinflussung zwischen jedem Strang eines Drahtes können unterdrückt werden.
  • Die zwei in Reihe verbundenen Wicklungen für jede Phase, die die Ankerwicklung ausbilden, können über einen metallischen Anschluss miteinander verbunden sein, wobei dadurch eine Verbindungsoperation unterstützt wird.
  • Der Ankerkern kann ein zylindrischer Ständerkern sein, der aus einem laminierten Eisenkern hergestellt ist, ferner kann die dynamoelektrische Maschine umfassen einen Rotor, der N- und S-Pole entlang der Rotationsperipherie davon ausbildet, wobei der Rotor in einer Innenseite von dem und koaxial mit dem Ständerkern angeordnet ist, und eine Flügeleinheit, die an dem Rotor in den axialen Enden davon befestigt ist, zum Anwenden kühlender Luft auf Spulenendgruppen der Ankerwick lung durch die Rotation der Flügeleinheit, wobei dadurch die Effizienz beim Kühlen der Ständerwicklung verbessert wird.
  • Die n-Paare der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen können Vorsprünge davon von den axialen Enden des Ständerkerns, die sich zu der Außenseite in den radialen Richtungen des Ständerkerns allmählich verringern, enthalten, wodurch die Temperatur in der Ständerwicklung in den radialen Richtungen gleichmäßig verteilt wird.
  • Jeder Strang eines Drahtes kann mit im wesentlichen U-förmigen Leitersegmenten ausgebildet sein, wodurch der Widerstand der Wicklungen reduziert wird, und die Spulenendgruppen können in einer Reihenfolge angeordnet und hoch konzentriert sein.
  • Jeder Strang eines Drahtes kann mit einem fortlaufenden leitenden Draht ausgebildet sein, wodurch Verbindungspunkte beträchtlich reduziert werden können, und die Produktivität und das Ertragsverhältnis werden verbessert.
  • Ein isolierendes Harz kann in mindestens einem der axialen Enden des Ankerkerns und zwischen den zwei Wicklungen, jede mit n-Windungen, die die Wicklungsphasengruppen für jede Phase ausbilden, angeordnet sein. Mit dieser Anordnung wird die Differenz in einer Temperatur zwischen dem Paar der Wicklungen in n-Windungen reduziert, und die Temperatur wird in der Ankerwicklung gleichmäßig verteilt.
  • Die vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zweck von Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie ist nicht gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die offenbarte genaue Form zu begrenzen, und angesichts der obigen Unterweisungen sind Mo difikationen und Variationen möglich oder können aus der Ausübung der Erfindung erlangt werden. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie für die bestimmte Verwendung als angemessen betrachtet, zu nutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Bereich der Erfindung durch die hierzu angefügten Ansprüche definiert wird.

Claims (10)

  1. Eine dynamoelektrische Maschine, umfassend: einen Anker (8, 8A), der enthält einen Ankerkern (15), der mit einer Vielzahl von Schlitzen (15a) versehen ist, die sich in einer axialen Richtung des Ankerkerns (15) erstrecken und entlang zueinander in einer umlaufenden Richtung des Ankerkerns (15) angeordnet sind, und eine Ankerwicklung (16, 16A), die in den Schlitzen (15a) montiert ist, die in dem Ankerkern (15) vorgesehen sind, wobei die Ankerwicklung (16, 16A) umfasst erste wellengeformte Wicklungen und zweite wellengeformte Wicklungen, gekennzeichnet dadurch, dass die ersten wellengeformten Wicklungen umfassen eine Zahl von ersten Wicklungsteilabschnitten (31, 33, 35), jeder mit einer Windung, die aufgebaut ist durch Wickeln in einer Wellenform eines Strangs eines Drahtes (30, 40, 45), um so eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Zahl von Schlitzen abwechselnd zu belegen, wobei die ersten Wicklungsteilabschnitte in einem Abstand eines Schlitzes voneinander angeordnet sind und in der Zahl der vorbestimmten Zahl von Schlitzen gleich sind, und dass die zweiten wellengeformten Wicklungen umfassen eine Zahl von zweiten Wicklungsteilabschnitten (32, 34, 36), jeder mit einer Windung, die aufgebaut ist durch Wickeln in einer Wellenform eines Strangs eines Drahtes (30, 40, 45), um so eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze in Intervallen der vorbestimmten Zahl von Schlitzen abwechselnd zu belegen und um so umgekehrt gewunden und um einen elektrischen Winkel von 180 Grad relativ zu den ersten Wicklungsteilabschnitten (31, 33, 35) versetzt zu sein, wobei die zweiten Wicklungsteilabschnitte in einem Abstand von einem Schlitz voneinander angeordnet und in der Zahl der vorbestimmten Zahl von Schlitzen gleich sind, wodurch n-Paare (n stellt eine natürliche Zahl dar) der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen so angeordnet sind, um abwechselnd und in einer Reihe im-Schlitz-aufgenommene Abschnitte (30b, 40b, 45b) der ersten Wicklungsteilabschnitte (31, 33, 35) und im-Schlitz-aufgenommene Abschnitte (30b, 40b, 45b) der zweiten Wicklungsteilabschnitte (32, 34, 36) in der Schlitztiefenrichtung innerhalb von jedem der Schlitze anzuordnen; und wobei die Ankerwicklung (16, 16A) enthält Wicklungsphasengruppen (161) für jede Phase, wobei jede der Wicklungsphasengruppen (161) umfasst 2n Wicklungen, die aus den ersten und zweiten Wicklungsteilabschnitten (31-36) bestehen, die angeordnet sind in einer Gruppe von Schlitzen in Intervallen der vorbestimmten Zahl der Schlitze, wobei zwei Mengen der n Wicklungen in Reihe verbunden sind, um zwei in Reihe verbundene Wicklungen (162a, 162b), jede mit n-Windungen, zu bilden, wodurch die Wicklungsphasengruppe (161) durch paralleles Verbinden der zwei in Reihe verbundenen Wicklungen (162a, 162b) aufgebaut ist.
  2. Die dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die zwei in Reihe verbundenen Wicklungen (162a, 162b) umfassen eine erste in Reihe verbundene Wicklung (162a) mit n-Windungen, die gebildet sind durch Verbinden in Reihe der ersten Wicklungsteilabschnitte (31, 33, 35), die in der Gruppe von Schlitzen angeordnet sind, und eine zweite in Reihe verbundene Wicklung (162b) mit n-Windungen, die gebildet sind durch Verbinden in Reihe der zweiten Wicklungsteilabschnitte (32, 34, 36), die in der gleichen Gruppe von Schlitzen wie die Gruppe der Schlitze angeordnet sind, in der die ersten Wicklungsteilabschnitte angeordnet sind.
  3. Die dynamoelektrische Maschine nach einem von Ansprüchen 1 und 2, wobei ein Ausdruck n = 2m + 1 (m stellt eine natürliche Zahl dar) erfüllt ist.
  4. Die dynamoelektrische Maschine nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, wobei der Strang eines Drahtes (40) ein im wesentlichen U-förmiges Leitersegment ist, und jeder des ersten Wicklungsteilabschnitts (31, 33, 35) und des zweiten Wicklungsteilabschnitts (32, 34, 36) eine Vielzahl der Leitersegmente (40) enthält, die eine Wellenwicklung in einer Windung bilden, die miteinander in den offenen Enden davon verbunden ist.
  5. Die dynamoelektrische Maschine nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, wobei der Strang eines Drahtes (30, 45) ein kontinuierlicher leitender Draht ist, und jeder von dem ersten Wicklungsteilabschnitt (31, 33, 35) und dem zweiten Wicklungsteilabschnitt (32, 34, 36) einen einzelnen kontinuierlichen leitenden Draht (30, 45) enthält, der eine Wellenwicklung in einer Windung bildet.
  6. Die dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei jedes Paar der ersten wellengeformten Wicklungen und der zweiten wellengeformten Wicklungen mit einzelnen Drahtaufbauten (39) gebildet wird, die eine Vielzahl der ersten Wicklungsteilabschnitte (31, 33, 35) und eine Viel zahl der zweiten Wicklungsteilabschnitte (32, 34, 36) enthalten.
  7. Die dynamoelektrische Maschine nach einem von Ansprüchen 1 bis 6, wobei der Strang eines Drahtes (45) ein Leiter mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ist.
  8. Die dynamoelektrische Maschine nach einem von Ansprüchen 1 bis 7, wobei die zwei in Reihe verbundenen Wicklungen (162a, 162b) für jede Phase, die die Ankerwicklung (16, 16A) bilden, über einen metallischen Anschluss (50) miteinander verbunden sind.
  9. Die dynamoelektrische Maschine nach einem von Ansprüchen 1 bis 8, wobei der Ankerkern ein zylindrischer Standerkern (15) ist, der aus einem laminierten Eisenkern hergestellt ist, ferner umfassend einen Rotor (7), der N- und S-Pole entlang der Rotationsperipherie davon bildet, wobei der Rotor (7) auf einer Innenseite von und koaxial zu dem Standerkern (15) angeordnet ist, und eine Lüftereinheit (5), die an dem Rotor in den axialen Enden davon fixiert ist, zum Anwenden von kühlender Luft auf Spulenendgruppen (16f, 16r) der Ankerwicklung (16, 16A) durch die Rotation der Lüftereinheit (5).
  10. Die dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei die n-Paare der ersten wellengeformten Wicklungen (31, 33, 35) und der zweiten wellengeformten Wicklungen (32, 34, 36) Vorsprünge davon von den axialen Enden des Statorkerns (15) enthalten, die sich zu der Außenseite in den radialen Richtungen des Ständerkerns (15) allmählich verringern.
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DE102015222367A1 (de) * 2015-11-12 2017-05-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Wellenwicklung mit Wickelschema zur Verringerung der Spannungsdifferenzen in einer Statornut einer elektrischen Maschine

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