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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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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.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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US 2414571 offenbart eine
Maschine, die die Merkmale der Präambel von Anspruch 1 umfasst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
kann ein Ausdruck n = 2m·1
(m stellt eine natürliche
Zahl dar) erfüllt
werden.
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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.
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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.
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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.
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Der
Strang eines Drahtes kann ein Leiter mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt sein.
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Die
zwei in Reihe verbundenen Wicklungen für jede Phase, die die Ankerwicklung
bilden, können über einen
metallischen Anschluss miteinander verbunden sein.
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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.
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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.
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Jeder
Strang eines Drahtes kann mit im wesentlichen U-förmigen Leitersegmenten
ausgebildet sein.
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Jeder
Strang eines Drahtes kann mit einem fortlaufenden leitenden Draht
ausgebildet sein.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht eines Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Endansicht eines Ständers des
Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Perspektivansicht des Ständers
des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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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;
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5 ist
eine Blockdiagramm einer Schaltung des Fahrzeugwechselstromgenerators
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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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;
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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;
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9A ist
eine Endansicht eines Wicklungsaufbaus, der die Ständerwicklung
ausbildet, die in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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9B ist
ein Grundriss des in 9A gezeigten Wicklungsaufbaus;
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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;
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11 ist
eine Perspektivansicht eines Ständers
des Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
eine Perspektivansicht eines kritischen Abschnitts eines Strangs
eines Drahtes, der eine Ständerwicklung
eines Wechselstromgenerators ausbildet, gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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13 ist
eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der
in einem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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14 ist
eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der
in einem Wechselstromgenerator gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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15 ist
eine Endansicht eines Ständers, der
in einem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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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;
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17 ist
eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der
in dem Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß dem Beispiel von 16 verwendet
wird;
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18 ist
ein Blockdiagramm einer Schaltung des Fahrzeugwechselstromgenerators
gemäß dem Beispiel
von 16;
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19 ist
eine Perspektivansicht, die die Anordnung von Strängen eines
Drahtes, die eine Ständerwicklung
ausbilden, die in einem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator
verwendet wird, zeigt;
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20 ist
eine Veranschaulichung, die serielle Verbindungen der Ständerwicklung
zeigt, die in dem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet
wird;
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21 ist
eine Veranschaulichung, die parallele Verbindungen der Ständerwicklungen
zeigt, die in dem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet
werden; und
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22 ist
eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts eines Ständers, der
in dem bekannten Fahrzeugwechselstromgenerator verwendet wird.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachstehend
werden mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Wicklungskonfiguration einer Wicklungsphasengruppe 161 für jede Phase
wird nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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Der
Wicklungsaufbau einer Ständerwicklung 16 durch
Verwenden eines metallischen Anschlusses wird nachstehend mit Bezug
auf 4 bis 6 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Konfiguration des Wicklungsaufbaus wird nachstehend mit Bezug auf 7 bis 9 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zweite Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
kann somit der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform
erhalten werden.
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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.
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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.
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Dritte Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vierte Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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Fünfte Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Obwohl
ein Ständer
als Anker in den obigen Ausführungsformen
verwendet wird, kann er ein Rotor sein, der als ein Anker dient.
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Mit
der oben beschriebenen Anordnung werden die folgenden Vorteile geboten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.