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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtmaschine und insbesondere
eine Lichtmaschine, bei der ein elektrisch isolierendes Kunstharz
auf eine Wicklungsendengruppe einer Ständerwicklung aufgebracht ist,
um elektromagnetische Geräusche
zu reduzieren, die durch Vibrationen des Ständerkerns verursacht werden.
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2. Stand der
Technik
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Im
allgemeinen wird bei einer Lichtmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1, die aus der EP-A-0 751 609 bekannt ist, ein elektromagnetisches
Geräusch
durch einen Ständerkern
erzeugt, der während
der Stromerzeugung in einer radialen Richtung vibriert. Daher wurden
herkömmlicher
Weise um die elektromagnetischen Geräusche, die durch die Vibration
des Ständerkerns
verursacht werden, zu reduzieren, Gegenmaßnahmen getroffen, um die Steifigkeit
eines Ständerkerns
als Gesamtheit zu erhöhen
und zwar durch Imprägnieren
eines Lacks in Schlitze, um den Ständerkern und eine Ständerwicklung
aneinander zu fixieren. Weil die Ständerwicklung gemäß dieser
Gegenmaßnahme daran
gehindert wird, sich innerhalb der Schlitze zu bewegen, wird eine
Beschädigung
einer elektrischen Isolationsbeschichtung auf Leiterdrähten, die
die Ständerwicklung
bilden und die von der Reibung der Leiterdrähte gegenüber einer inneren Wandfläche der
Schlitze herrührt,
unterdrückt
und eine Widerstandsspannung zwischen dem Ständerkern und der Ständerwicklung
wird erhöht,
d. h. auch die elektrische Isolation wird verbessert. Es sind jedoch
Fälle aufgetreten,
bei denen Lack geringfügig
an den Wicklungsendengruppen der Ständerwicklung anhaftete, wenn
der Lack in die Schlitze imprägniert
wurde, es wurde der Erhöhung
des Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit durch aktives Aufbringen des Lacks auf die Wicklungsendengruppen
aber kein Gedanke geschenkt. Da die Leiterdrähte, die die Wicklungsendengruppen
bilden, bei dieser Gegenmaßnahme
darüber
hinaus nicht aneinander befestigt sind, reiben die Leiterdrähte aufgrund
der Vibrationen aneinander, wodurch die elektrische Isolationsbeschichtung der
Leiterdrähte
beschädigt
wird und Kurzschlussunfälle
innerhalb und zwischen Wicklungsphasenabschnitten induziert werden.
Zusätzlich
werden bei dieser Gegenmaßnahme
kleine Lückee
zwischen den Leiterdrähten,
die die Wicklungsendengruppen bilden, ausgebildet und weil eine
Kühlluftströmung, die
durch einen Kühlventilator
erzeugt wird, durch diese kleinen Lückee strömt, wird ein lautes Windgeräusch erzeugt.
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Um
die elektrische Isolation in den Wicklungsendengruppen der Ständerwicklung
herkömmlicher
Weise zu sichern, wurden Gegenmaßnahmen getroffen, um die Wicklungsendengruppen
vollständig
in einem elektrisch isolierenden Kunstharz, beispielsweise einem
Epoxydharz etc., einzubetten. In diesem Fall sind die Leiterdrähte, die
die Wicklungsendengruppen bilden, durch das elektrisch isolierende
Kunstharz fixiert, was zu eine verbesserten Steifigkeit des Ständers als
eine Gesamtheit führt
und wobei Lückee
zwischen den Leiterdrähten
die Wicklungsendengruppen bilden, in dem elektrisch isolierenden
Kunstharz eingebettet sind, was zu einer Reduzierung der Windgeräusche führt.
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Da
die Wicklungsendengruppen jedoch vollständig in dem elektrisch isolierenden
Kunstharz eingebettet sind, besteht eine geringere Neigung, dass sich
Wärme,
die in der Ständerwicklung
erzeugt wird, verteilt und die Ständertemperatur steigt an, was
zu einer verminderten Ausgabeleistung führt. Folglich wurde bei der
herkömmlichen
Lichtmaschine beim Aufbringen der elektrisch isolierenden Kunstharzes auf
die Wicklungsendengruppen der Ständerwicklung
weder die Verbesserung der Steifigkeit des Ständers als eine Gesamtheit,
noch die Verbesserung der Kühlung
der Ständerwicklung
berücksichtigt.
Somit bestand ein Problem darin, dass wenn die elektromagnetischen
Geräusche
reduziert werden können,
Temperatursteigerungen in dem Ständer nicht
unterdrückt
werden können.
Ein weiteres Problem bestand darin, dass wenn Temperatursteigerungen
in dem Ständer
unterdrückt
werden können, die
elektromagnetischen Geräusche
nicht reduziert werden können.
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Eine
Lichtmaschine, bei der die Leiterdrähte vollständig durch ein isolierendes
Kunstharz bedeckt sind, ist ferner aus der JP-A-59-169339 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen und
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtmaschine
bereitzustellen, bei der elektromagnetische Geräusche reduziert werden können, während gleichermaßen die
Kühlung
eines Ständers
gesichert bleibt und zwar durch Einstellen eines Füllfaktors
eine elektrisch isolierenden Kunstharzes und der Leiterdrähte, die
die Überführungsabschnitte
einer Wicklungsendengruppe einer Ständerwicklung bilden, relativ
zu einem Querschnittsbereich der Überführungsabschnitte aus dem Gesichtspunkt
der elektromagnetischen Geräusche
und Einstellen eines Anteils, der durch freiliegende Abschnitte
der Leiterdrähte
besetzt ist, relativ zu einem äußeren Umfang
des Querschnitts des Überführungsabschnitts
aus dem Gesichtspunkt der Kühlung
der Ständerwicklung.
Um die obige Aufgabe zu lösen,
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Lichtmaschine vorgeschlagen, umfassend:
eine
Welle, die drehbar in einem Gehäuse
gehaltert ist;
einen Läufer,
der an der Welle befestigt ist;
einen Ständer, der versehen ist mit:
einem
zylindrischen Ständerkern,
der in dem Gehäuse
gehaltert ist, so dass er den Läufer
umgibt, wobei mehrere Schlitze, die sich axial erstrecken, in dem Ständerkern
ausgebildet sind, so dass sie sich in Umfangsrichtung aneinander
reihen; und einer Ständerwicklung,
die aus einer mehrphasigen Wechselstromwicklung zusammengesetzt
ist, die in dem Ständerkern
installiert ist; und einen Kühlventilator, der
an wenigstens einem axialen Endabschnitt des Läufers befestigt ist, wobei
die mehrphasige Wechselstromwicklung durch Phasenabschnitte der
Wicklung gebildet ist, die jeweils durch Wickeln eines Leiterdrahtes
in einer vorbestimmten Anzahl von Endungen in einer Wellenform in
Intervallen einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen in die Schlitze
aufgebaut sind, so dass sie sich aus ersten Schlitzen an einer Stirnseite
des Ständerkerns
nach außen
erstrecken, in einer Umfangsrichtung erstrecken und in zweite Schlitze
einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen entfernt eintreten, wobei
der Leiterdraht durch Beschichten eines elektrischen Leiters mit
einer elektrischen Isolation gebildet ist und Schlitze, in die die
Phasenabschnitte der Wicklung ebenfalls integriert sind, einen Schlitz
von den Schlitzen versetzt sind, in denen ein anderer der Phasenabschnitte
der Wicklungen integriert ist, wobei Wicklungsenden der Phasenabschnitte
der Wicklung jeweils gebildet sind durch austretende Abschnitte,
die aus Abschnitten des Leiterdrahtes bestehen, die sich an einer
Stirnfläche
des Ständerkerns
aus einem Paar Schlitzen, die um eine vorbestimmte Anzahl an Schlitzen
beabstandet sind, austreten und durch einen Überführungsabschnitt, der aus einem
Abschnitt des Leiterdrahtes besteht, der sich aus einer Umfangsrichtung
erstreckt und die beiden austretenden Abschnitte, die an den Stirnflächen des
Ständerkerns
aus dem Paar Schlitzen, die um die vorbestimmte Anzahl an Schlitzen
beabstandet sind, austreten, verbindet, wobei eine Wicklungsendengruppe
der Ständerwicklung durch
Anordnen der Wicklungsenden der Phasenabschnitte der Wicklung in
Umfangsrichtung, so dass die Überführungsabschnitte
radial überlappen,
aufgebaut sind und ein elektrisch isolierendes Kunstharz auf die Überführungsabschnitte
aufgebracht ist, um so die radial überlappenden Überführungsabschnitte aneinander zu
fixieren, wobei ein Füllfaktor
der Leiterdrähte
und des elektrisch isolierenden Kunstharzes relativ zu einem Querschnittsbereich
der Überführungsabschnitte
in einem Querschnitt der Überführungsabschnitte
relativ zu einer Ebene, die eine axiale Mittellinie des Ständerkerns
beinhaltet, siebzig Prozent (70%) oder mehr beträgt, und ein Anteil, der durch
freiliegende Abschnitte der Leiterdrähte besetzt ist, relativ zum
Außenumfang
der Überführungsabschnitte
in den Querschnitten der Überführungsabschnitte
fünfzig
Prozent (50%) oder mehr beträgt,
wodurch eine Lichtmaschine bereitgestellt wird, bei der die Steifigkeit
des Ständers
als eine Gesamtheit erhöht
ist, während
auch die Kühlung
des Ständers
gesichert ist, wodurch Temperaturanstiege in dem Ständer unterdrückt werden
und ermöglicht wird,
elektromagnetische Geräusche
zu vermindern.
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Der
Füllfaktor
der Leiterdrähte
und des Lacks ist der gesamte Querschnittsbereich, der in einem Überführungsabschnitt
durch die Leiterdrähte
und den Lack besetzt ist, geteilt durch den gesamten Querschnittsbereich
des Überführungsabschnitts.
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Darüber hinaus
sind die freiliegenden Abschnitte der Leiterdrähte die Abschnitte der Leiterdrähte, die
den äußeren Umfang
der Überführungsabschnitte
in dem Querschnitt der Überführungsabschnitte
bilden.
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Das
elektrisch isolierende Kunstharz kann in die Schlitze imprägniert sein,
wodurch die Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit erhöht
wird und dadurch ermöglicht
wird, die elektromagnetischen Geräusche zu vermindern und die
elektrische Isolation zwischen der Ständerwicklung und dem Ständerkern
innerhalb der Schlitze zu verbessern.
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Das
elektrisch isolierende Kunstharz kann ein Lack sein, wodurch der
Aufbringungsvorgang des elektrisch isolierenden Kunstharzes erleichtert
wird.
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Das
elektrisch isolierende Kunstharz kann ein Silikon-Kunstharz sein, wobei
das elektrisch isolierende Kunstharz als ein Dämpfer wirkt und dadurch Vibrationen
dämpft
und die elektromagnetischen Geräusche
vermindert.
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Die
Schlitze können
in einem Verhältnis
von zwei pro Phase pro Pol ausgebildet sein, wobei die mehrphasige
Wechselstromwicklung durch zwei dreiphasige Wechselstromwicklungen
gebildet ist, die jeweils durch Verbinden von drei der Phasenabschnitte
der Wicklung in einer Wechselstromschaltung gebildet sind, wodurch
die Anzahl der Wicklungsenden die angeordnet sind, um die Schlitze
zu überspannen,
erhöht
wird und dadurch die Steifigkeit des Ständers als eine Gesamtheit erhöht wird
und die elektromagnetischen Geräusche
vermindert werden.
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Jeder
der Phasenabschnitte der Wicklung kann als ein unterteilter Wicklungsabschnitt
ausgebildet sein, wodurch die Anzahl der Überführungsabschnitte, die radial
gestapelt sind, im wesentlichen über
den gesamten Umfang an dem ersten und zweiten axialen Ende des Ständerkerns
die gleiche ist, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen den Wicklungsenden
jeder der Wicklungsphasenabschnitte erhöht ist und der gesamte Umfang
an dem ersten und zweiten axialen Ende des Ständerkerns gleichmäßig ausgestaltet
wird. Als eine Folge kann die Steifigkeit des Ständers als eine Gesamtheit erhöht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Querschnitt, der eine Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer zeigt, der in der Lichtmaschine
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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3 ist
eine perspektivische schematische Ansicht, die einen Wicklungsphasenabschnitt
zeigt, der eine Ständerwicklung
des Ständers
bildet, der in der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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4 ist
ein Schaltplan der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
ein Querschnitt, der den Aufbringungszustand des Lacks in dem Ständer der
Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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6 ist
ein anderer Querschnitt, der den Aufbringungszustand des Lacks in
dem Ständer
der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
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7 ist
noch ein anderer Querschnitt, der den Aufbringungszustand des Lacks
bei dem Ständer
der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung erläutert;
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8 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen den elektromagnetischen Geräuschen und
einem Füllfaktor
der Leiterdrähte
und des Lacks relativ zu einem Querschnittsbereich eines Überführungsabschnitts
bei der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Temperaturerhöhung in
dem Ständer
und einem Anteil, der durch freiliegende Abschnitte der Leiterdrähte relativ
zu einem äußeren Umfang
des Überführungsabschnitts
in dem Querschnitt der Überführungsabschnitte
bei der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer zeigt, der in einer Lichtmaschine
gemäß der Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Wicklungsphasenabschnitt
zeigt, der eine Ständerwicklung
der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung bildet; und
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12 ist
eine Schaltplan der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 5 der vorliegenden
Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
erläutert.
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Ausführungsform 1
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1 ist
ein Querschnitt, der eine Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung zeigt, 2 ist eine perspektivische Ansicht,
die einen Ständer
zeigt, der in der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, 3 ist eine
perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wicklungsphasenabschnitt
zeigt, der einen Ständerwicklung des
Ständers
bildet, der in der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird und 4 ist ein
Schaltplan der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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In
den 1 bis 3 umfasst die Lichtmaschine:
ein Gehäuse 3,
das durch eine vorderen Gehäusehälfte 1 aus
Aluminium und eine hintere Gehäusehälfte 2 aus
Aluminium gebildet ist; eine Welle 6, die innerhalb des
Gehäuses 3 angeordnet
ist und eine Scheibe 4 aufweist, die an einem ersten Ende davon
befestigt ist; einen Lundell-Läufer 7,
der an der Welle 6 befestigt ist; Kühlventilatoren 5,
die an ersten und zweiten axialen Endflächen des Läufers 7 befestigt
sind; einen Ständer 8,
der derart an dem Gehäuse 3 befestigt
ist, dass er den Läufer 7 umgibt;
Bürstenringe 9,
die an einem zweiten Ende der Welle 6 befestigt sind, um
einen elektrischen Strom auf den Läufer 7 aufzubringen;
ein Paar Bürsten 10,
die auf Flächen
der Bürstenringe 9 gleiten;
einen Bürstenhalter 11,
der die Bürsten 10 aufnimmt;
einen Gleichrichter 12, der mit dem Ständer 8 elektrisch
verbunden ist, um eine Wechselspannung, die in dem Ständer 8 erzeugt
wird, in eine Gleichspannung umzuwandeln und einen Regler 18,
der an einer Reglerwärmesenke 17 angebracht
ist, die auf den Bürstenhaltern 11 befestigt
ist, wobei der Regler 18 die Höhe der Wechselspannung, die
in dem Ständer 8 erzeugt wird,
einstellt.
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Der
Läufer 7 ist
durch eine Feldwicklung 13 zum Erzeugen eines magnetischen
Flusses auf den Durchgang eines elektrischen Stroms und ein Paar erster
und zweiter Polkerne 20 und 21, die derart angeordnet
sind, dass sie die Feldwicklung 13 umgeben, gebildet, wobei
die Magnetpole in den ersten und zweiten Polkernen 20 und 21 durch
den in der Feldwicklung 13 erzeugten magnetischen Fluss
gebildet werden. Das Paar erster und zweiten Polkerne 20 und 21 ist
aus Metall gemacht und sie weisen jeweils mehrere erste und zweite
klauenförmige
Magnetpole 22 und 23 auf, deren äußerste Durchmesserfläche im wesentlichen
trapezförmig
ist und die auf einem äußeren Umfangskantenabschnitt
in einer gleichmäßigen Winkelteilung
in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass sie axial vorragen
und die ersten und zweiten Polkerne 20 und 21 sind
an der Welle einander zugewandt befestigt, so dass die ersten und
zweiten klauenförmigen
Magnetpole 22 und 23 ineinander greifen.
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Der
Ständer 8 ist
gebildet durch: einen zylindrischen Ständerkern 15, der durch
Laminieren einer vorbestimmten Anzahl an Schichten aus magnetischen
Stahlplatten vorbereitet ist; und durch eine Ständerwicklung 16, die
in dem Ständerkern 15 installiert
ist. Der Ständer 8 ist
zwischen der vorderen Gehäusehälfte 1 und
der hinteren Gehäusehälfte 2 gehaltert,
um so einen gleichmäßigen LuftLücke zwischen
den äußeren Umfangsflächen der
klauenförmigen
Magnetpole 22 und 23 und einer inneren Umfangsfläche des
Ständerkerns 15 zu
bilden.
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Der
Ständerkern 15 umfasst:
einen zylindrischen Grundabschnitt 15a; mehrere Zahnabschnitte 15b,
die auf einer inneren Umfangsfläche
des Grundabschnitts 15a in einer gleichmäßigen Winkelteilung
in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, wobei jeder der Zahnabschnitte 15b derart
angeordnet ist, dass er sich von der inneren Umfangsfläche des
Grundabschnitts 15a in Richtung einer axialen Mitte erstreckt;
und mehrere Schlitze 15c, die sich axial erstrecken und
durch den Grundabschnitt 15b und die benachbarten Paare
von Zahnabschnitten 15b definiert sind. Hier beträgt die Anzahl
der Magnetpole in dem Läufer 7 zwölf und es
sind sechsunddreißig
Schlitze 15c in einer Umfangsrichtung in einer gleichmäßigen Winkelteilung
in dem Ständerkern 15 ausgebildet.
Mit anderen Worten beträgt
die Anzahl der Schlitze pro Phase pro Pol eins.
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Die
Ständerwicklung 16 ist
durch drei Wicklungsphasenabschnitte 30 gebildet, die jeweils
durch Wickeln eines Leiterdrahtes 29 für eine vorbestimmte Anzahl
von Wicklungen in einer Wellenform in jeden dritten Schlitz 15c,
so dass er sich von einem ersten Schlitz 15c an einer Endfläche des
Ständerkerns 15 nach
außen
erstreckt, in einer Umfangsrichtung erstreckt und in einen zweiten
Schlitz 15c drei Schlitze entfernt eintritt, ausgebildet
sind, wobei der Leiterdraht 29 durch Beschichten eines
Kupferdrahtmaterials (eines elektrischen Leiters) mit einem kreisförmigen Querschnitt
mit einer elektrischen Isolation ausgebildet ist. Darüber hinaus
sind die Wicklungsphasenabschnitte 30 in dem Ständerkern 15 derart
installiert, dass die Schlitze 15c, in denen jeder Wicklungsphasenabschnitt 30 installiert
ist, um einen Schlitz von denen jedes anderen Wicklungsphasenabschnitts 30 versetzt
sind.
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Ein
Wicklungsaufbau der Ständerwicklung 16 wird
nun unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
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Die
Wicklungsphasenabschnitte 30 sind jeweils in einer Wellenwicklung
aufgebaut, bei der der Leiterdraht 29 für eine vorbestimmte Anzahl
von Windungen gewickelt ist, wobei die Windungsphasenabschnitt 30 jeweils
als ein unterteilter Wicklungsabschnitt ausgebildet sind, der ein
wellenförmiges
Muster aufweist, das aus zwölf
in Schlitzen aufgenommenen Abschnitten 30a, die in einer
Teilung von drei Schlitzen (3P) ein einer Umfangsrichtung angeordnet ist
und Verbindungsabschnitten 30b, die eine erste Hälfte von
Endabschnitten benachbarter Paare der in Schlitzen aufgenommenen
Abschnitte 30a abwechselnd an ersten und zweiten Enden
miteinander verbindet und eine verbleibende zweite Hälfte der
Endabschnitte abwechselnd an den ersten und zweiten axialen Endabschnitten
miteinander verbindet, zusammengesetzt ist. Die Wicklungsphasenabschnitte 30 sind
in dem Ständerkern 15 derart
installiert, dass die in den Schlitzen aufgenommenen Abschnitte 30a in
jedem dritten Schlitz 15c aufgenommen sind. Hier erstreckt
sich eine erste Hälfte
an Verbindungsabschnitten 30b, die sich aus einem gegebenen
Schlitz 15c heraus erstrecken, zu einer ersten Umfangsseite und
tritt in den nächsten
Schlitz 15c drei Schlitze entfernt auf der ersten Umfangsseite
ein und eine verbleibende zweite Hälfte davon erstreckt sich zu
einer zweiten Umfangsseite und tritt in den nächsten Schlitz 15c drei
Schlitze entfernt auf der zweiten Umfangsseite ein.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, sind die drei Wicklungsphasenabschnitte 30 in
dem Ständerkern 15 derart
installiert, dass die Schlitze 15c in denen jeder Wicklungsphasenabschnitt 30 installiert
ist, durch eine Teilung von einem Schlitz (1P) in einer Umfangsrichtung
von denen jedes anderen Wicklungsphasenabschnitts 30 versetzt
sind und die drei Wicklungsphasenabschnitte 30 radial in
drei Lagen gestapelt sind.
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Darüber hinaus
sind in jedem der Wicklungsphasenabschnitte 30 Wicklungsenden 28 durch
die Verbindungsabschnitte 30b gebildet und ausgebildet durch
austretende Abschnitte 28a, die aus Abschnitten der Leiterdrähte 29,
die sich aus den Schlitzen 15c heraus erstrecken, zusammengesetzt
sind, und Überführungsabschnitte 28b,
die aus Abschnitten der Leiterdrähte 29,
die sich in einer Umfangsrichtung erstrecken und die austretenden
Abschnitte 28a, die aus Paaren von Schlitzen 15c,
die drei Schlitze voneinander entfernt sind, heraustreten, verbinden,
zusammengesetzt sind. Die Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsenden 28 der Wicklungsphasenabschnitte 30 sind
radial gestapelt und umfangsmäßig angeordnet,
um vordere und hintere Wicklungsendengruppen 16f und 16r der
Ständerwicklung 16 zu
bilden. Zusätzlich
ist ein Lack 35, der als ein elektrisch isolierendes Kunstharz
agiert, wie es im folgenden beschrieben wird, auf die Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r aufgebracht.
Der Lack 35 ist ein Kunstharz wie beispielsweise Polyester-Kunstharz,
etc., der in einem Lösungsmittel
gelöst
ist und nach dem Aufbringen aushärtet,
wodurch die Einzeldrähte
des Leiterdrahtes 29, die die Überführungsabschnitte 28b bilden,
integral fixiert werden und wodurch die radial gestapelten Überführungsabschnitte 28b integral
aneinander fixiert werden.
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Die
drei Wicklungsphasenabschnitte 30, die auf diese Art und
Weise installiert sind, sind in einer Y-Schaltung (einer Wechselstromschaltung)
ausgebildet und bilden somit eine dreiphasige Wechselstromwicklung 160,
die als eine mehrphasige Wechselstromwicklung funktioniert. Die
dreiphasige Wechselstromwicklung 160 ist mit dem Gleichrichter 12 verbunden,
um so den elektrischen Schaltkreis, der in 4 dargestellt
ist, zu bilden.
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Bei
einer Lichtmaschine, die auf diese Art und Weise aufgebaut ist,
wird ein elektrischer Strom von einer Batterie (nicht dargestellt) über die
Bürsten 10 und
die Bürstenringe 9 auf
die Feldwicklung 13 aufgebracht, um so einen magnetischen
Fluss zu erzeugen. Die ersten klauenförmigen Magnetpole 22 auf
dem ersten Polkern 20 werden durch diesen magnetischen
Fluss als Nord-suchende (N) Pole magnetisiert und die zweiten klauenförmigen Magnetpole 23 auf
dem zweiten Polkern 21 werden zu Süd-suchenden (S) Polen magnetisiert.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird die Scheibe 4 durch den Motor angetrieben
und der Läufer 7 durch die
Welle 6 gedreht. Ein rotierendes magnetisches Feld wird
aufgrund der Drehung des Läufers 7 auf den
Ständerkern 15 aufgebracht
und eine elektromotorische Kraft wird in der Dreiphasen-Wechselspannungswicklung 160 der
Ständerwicklung 16 erzeugt. Die
in der dreiphasigen Wechselspannungswicklung 116 erzeugte
elektromotorische Kraft wird durch den Gleichrichter 12 in
eine Gleichspannung umgewandelt und die Höhe der Ausgabespannung davon
wird durch den Regler 18 eingestellt, wodurch die Batterie wieder
aufgeladen wird.
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Hier
werden die Kühlventilatoren 5 durch
die Drehung des Läufers 7 gedreht
und angetrieben. Aufgrund der Rotation der Kühlventilatoren 5 werden Kühlluft-Strömungskanäle gebildet,
in denen externe Luft in das Gehäuse 3 durch
Vorderenden- und Hinterenden-Lufteinlassöffnungen 1a und 2a eingesaugt,
strömt
axial in Richtung des Läufers 7,
wird danach zentrifugal durch die Kühlventilatoren 5 abgelenkt
und durch Vorderenden- und Hinterenden-Luftausgabeöffnungen 1b und 2b ausgegeben.
Wärme, die
in dem Gleichrichter 12 und dem Regler 18 erzeugt
wird, wird von einer Gleichrichter-Wärmesenke 12a und der
Regler-Wärmesenke 17 zu
einer Kühlluftströmung abgeführt, die
durch die Kühlluft-Strömungskanäle strömt, wodurch
eine Temperaturerhöhung
in dem Gleichrichter 12 und dem Regler 18 unterdrückt wird.
Ferner wird Wärme,
die in der Ständerwicklung 16 erzeugt
wird, von dem Wicklungsendengruppen 16f und 16r an
die Kühlluftströmungen abgeführt, wodurch
Temperaturerhöhungen
in dem Ständer 8 unterdrückt werden.
Darüber
hinaus strömt eine
Kühlluftströmung als
eine Folge eines Druckunterschiedes zwischen einem Vorderende und
einem Hinterende des Läufers 7 durch
das Innere des Läufers 7 und
führt Wärme, die
in der Feldwicklung 13 erzeugt wird, ab, wodurch Temperaturerhöhungen in dem
Läufer 7 unterdrückt werden.
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Als
nächstes
wird der Aufbringungszustand des Lacks 35 in den Überführungsabschnitten 28b unter
Bezugnahme auf die 5 bis 7 erläutert. Hier
zeigen die 5 bis 7 die Überführungsabschnitte 28b geschnitten
in einer Ebene, die die axiale Mitte des Ständerkerns 15 schneidet
und durch die Mitte eines der Zahnabschnitte 15b verläuft, 5 zeigt
einen Fall, in dem ein Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 relativ zu einem Querschnittsbereich eine Überführungsabschnitts
dreißig
Prozent (30%) beträgt, 6 zeigt
einen Fall, in dem der Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 achtzig Prozent (80%) beträgt und 7 zeigt
einen Fall, in dem der Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 einhundert Prozent (100%) beträgt. Darüber hinaus
ist der Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 der gesamte Querschnittsbereich, der durch
die Leiterdrähte 29 und
den Lack 35 in einem Überführungsabschnitt 28 besetzt
ist, geteilt durch den gesamten Querschnittsbereich des Überführungsabschnitts 28.
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In
den 5 bis 7 fixiert der Lack 35 die Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b der
drei Wicklungsphasenabschnitte bilden, integral. Wie es in 5 dargestellt
ist, sind die Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b in
den drei Wicklungsphasenabschnitten bilden, durch den Lack 35 teilweise
befestigt und eine große
Anzahl an Lücken 36 ist
zwischen den Leiterdrähten 29 ausgebildet,
weil die Lackmenge 35 zu gering ist, wenn der Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 dreißig
Prozent (30%) beträgt.
Wie es in 6 dargestellt ist, ist ein großer Teil
der Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b der
drei Wicklungsphasenabschnitte bilden, durch den Lack 35 befestigt und
wenig Lücken 36 sind
in einem inneren Abschnitt der Überführungsabschnitte 28b ausgebildet,
wenn der Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 achtzig Prozent (80%) beträgt. Wie es in 7 dargestellt
ist, sind die Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b der
drei Wicklungsphasenabschnitte bilden, durch den Lack 35 vollständig integral befestigt
und es bestehen keine Lücken 36,
wenn der Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 hundert Prozent (100%) beträgt.
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Wird
nun der Füllfaktor
der Leiterdrähte 29 und
des Lacks 35 erhöht,
erhöht
sich die Steifigkeit der Wicklungsenden 28. Weil die Wicklungsenden 28 derart
angeordnet sind, um zwei Schlitze 15c zu überspannen,
erhöht
sich die Steifigkeit des Ständerkerns 15 umso
mehr die Steifigkeit der Wicklungsenden 28 erhöht wird,
was zu einer Erhöhung
der Steifigkeit des Ständers 8 als
eine Gesamtheit führt.
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Als
nächstes
zeigt 8 gemessene Ergebnisse von Maximalwerten elektromagnetischer
Geräusche,
wenn Strom in einer Lichtmaschine, die mit Ständern, in denen der Füllfaktor
der Leiterdrähte und
des Lacks variiert ist, montiert sind, bei Volllast erzeugt wird
und die Umdrehungsfrequenz auf 5000 U/min erhöht wird.
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Aus
der Kurve in 8 ist ersichtlich, das die elektromagnetischen
Geräusche
graduell abnehmen, wenn sich der Füllfaktor von zehn Prozent (10%)
erhöht,
plötzlich
abfallen, wenn sich der Füllfaktor
in dem Bereich von fünfzig
Prozent (50%) bis siebzig Prozent (70%) befindet und danach graduell von
einem Füllfaktor
von siebzig Prozent (70%) abnehmen und bei einem Füllfaktor
von achtzig Prozent (80%) oder mehr im allgemeinen konstant sind.
Mit anderen Worten besteht eine geringere Verbesserung der Steifigkeit
des Ständers
als eine Gesamtheit aufgrund des Aufbringens des Lacks, wenn der
Füllfaktor
fünfzig
Prozent (50%) oder weniger beträgt und
der Effekt einer verbesserten Steifigkeit des Ständers als eine Gesamtheit aufgrund
des Aufbringens des Lacks wird nachweislich, wenn der Füllfaktor
fünfzig
Prozent (50%) überschreitet.
Beträgt
der Füllfaktor
siebzig Prozent (70%) oder mehr, ist ersichtlich, dass die Steifigkeit
des Ständers
als eine Gesamtheit ausreichend groß ist. Beträgt der Füllfaktor siebzig Prozent (70%),
stellen sich die elektromagnetischen Geräusche bei 92 dB ein und wenn
der Füllfaktor
achtzig Prozent (80%) oder mehr ist, werden die elektromagnetischen
Geräusche
im allgemeinen auf 91 dB gehalten.
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Beträgt der Füllfaktor
folglich siebzig Prozent (70%) oder mehr, weil ein großer Teil
der Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b bilden,
durch den Lack 35 integral fixiert ist, wird die Steifigkeit
der Wicklungsenden 16f und 16r erhöht, was
zu einer ausreichenden Erhöhung
in der Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit führt.
Als eine Folge können die
radialen Vibrationen des Ständerkerns 15 unterdrückt werden,
wodurch elektromagnetische Geräusche
reduziert werden. Da darüber
hinaus die elektromagnetischen Geräusche unterdrückt und
auf einem niedrigen Niveau stabilisiert werden können, wenn der Füllfaktor
achtzig Prozent (80%) oder mehr beträgt, ist es wünschenswert,
den Füllfaktor
auf achtzig Prozent (80%) oder mehr einzustellen, wenn in dem Herstellungsprozess
variable Faktoren berücksichtigt
werden.
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Je
kleiner der Füllfaktor
ist, desto kleiner wird der Anteil der fixierten Leiterdrähte 29,
die Überführungsabschnitte 28b bilden,
wie es in 5 dargestellt ist und eine große Anzahl
kleiner Lücken,
die Ventilationsdurchgänge
für die
Kühlluftströmung bilden,
werden in den Überführungsabschnitten 28b ausgebildet.
Somit werden Windgeräusche,
die von der Kühlluftströmung, die
durch die kleinen Lücken, die
in den Überführungsabschnitten 28b ausgebildet sind,
herrühren,
lauter. Beträgt
der Füllfaktor
jedoch siebzig Prozent (70%) oder mehr, besteht eine geringere Neigung,
dass sich kleine Lücken,
die Ventilationsdurchgänge
für die
Kühlluftströmung bilden,
in den Überführungsabschnitten 28b ausbilden,
weil ein großer
Teil der Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b bilden,
durch den Lack 35 fixiert ist, wodurch die Erzeugung von
Windgeräuschen
unterdrückt
wird. Zusätzlich
reiben die Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b bilden,
nicht aufgrund von Vibrationen aneinander und beschädigen die
elektrische Isolationsbeschichtung der Leiterdrähte 29, wodurch die
elektrische Isolation verbessert wird.
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Als
nächstes
zeigt 9 Werte der Temperaturerhöhung in dem Ständer in
einem Experiment, in dem Strom in einer Lichtmaschine, die mit Ständern, in
denen der Füllfaktor
der Leiterdrähte
und des Lacks achtzig Prozent (80%) betrug und der Anteil, der durch
freiliegende Abschnitte der Leiterdrähte 29 relativ zu
einem äußeren Umfang
der Überführungsabschnitte 28b in
dem Querschnitt der Überführungsabschnitte 28b variiert
wurde, montiert waren, bei Volllast unter stabilen Ausgabebedingungen
erzeugt wurde. Hier wurde die Lichtmaschine bei 3000, 3500, 4000,
4500 und 5000 U/min betrieben und die Sättigungstemperaturen der Ständer wurden
gemessen und der größte Wert
wurde als die Sättigungstemperatur
des Ständers
verwendet. Der Temperaturanstieg in dem Ständer ist der Unterschied der
Sättigungstemperatur
des Ständers
zu einer experimentellen Umgebungstemperatur (°C). Ferner ist der Querschnitt
der Überführungsabschnitte 28b eine geschnittene
Fläche,
die in einer Ebene geschnitten ist, die die axiale Mitte des Ständerkerns 15 schneidet
und durch die Mitte eines der Zahnabschnitte 15b verläuft. Ferner
sind die freiliegenden Abschnitte der Leiterdrähte 29 die Abschnitte
der Leiterdrähte 29, die
die äußeren Umfänge der Überführungsabschnitte 28b in
den Querschnitten der Überführungsabschnitte 28b bilden.
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9 zeigt
eine Kurve, bei der die Werte der Temperaturerhöhung in dem Ständer graduell
abnehmen, wenn der Anteil, der durch die freiliegenden Abschnitte
der Leiterdrähte 29 relativ
zu dem äußeren Umfang
der Überführungsabschnitte 28b annimmt, dann
plötzlich
abfällt,
wenn der Anteil vierzig Prozent (40%) überschreitet, graduell abnimmt,
wenn der Anteil fünfzig
Prozent (50%) überschreitet
und im wesentlichen konstant ist, wenn der Anteil sechzig Prozent
(60%) oder mehr beträgt.
Mit anderen Worten, ist das Verhältnis
vierzig Prozent (40%) oder weniger, reichen die freiliegenden Abschnitte
der Leiterdrähte 29 nicht
aus und die in der Ständerwicklung 16 erzeugte
Wärme wird
nicht ausreichend von den freiliegenden Abschnitten der Leiterdrähte 29 an
die Kühlluftströmung abgeführt, wodurch
die Unterdrückung der
Temperaturerhöhungen
in dem Ständer
begrenzt ist, aber wenn das Verhältnis
vierzig Prozent (40%) überschreitet,
wird eine effektive Unterdrückung
der Temperaturanstiege in dem Ständer
nachweisbar. Beträgt
das Verhältnis
fünfzig
Prozent (50%) oder mehr, wird die in der Ständerwicklung 16 erzeugte Wärme ausreichend
von den freiliegenden Abschnitten der Leiterdrähte 29 an die Kühlluftströmung abgeführt, wodurch
Temperaturerhöhungen
an dem Ständer
ausreichend unterdrückt
werden. Bei einem Anteil von fünfzig
Prozent (50%) oder mehr ist ersichtlich, dass der Wert der Temperaturanstiege
in dem Ständer
auf 180°C
oder weniger unterdrückt
werden kann. Ferner ist ersichtlich, dass durch Erhöhen des Anteils
auf sechzig Prozent (60%) oder mehr der Wert der Temperaturanstiege
in dem Ständer
im wesentlichen auf 175°C
unterdrückt
und stabilisiert werden kann.
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Durch
Festlegen des Anteils, der durch die freiliegenden Abschnitte der
Leiterdrähte 29 relativ zu
dem äußeren Umfang
der Überführungsabschnitte 28b belegt
ist, auf fünfzig
Prozent (50%) oder mehr, können
somit hohe Ständerwicklungs-Kühlungseigenschaften gesichert
werden und die Temperatur in dem Ständer ein niedriges Niveau gedrückt und
stabilisiert, weil die in der Ständerwicklung 16 erzeugte
Wärme ausreichend
von den freiliegenden Abschnitten der Leiterdrähte 29 an die Kühlluftströmung abgeführt wird.
Weil die Werte des Temperaturanstiegs in dem Ständer auf eine niedrige Temperatur
gedrückt
und stabilisiert werden können
wenn der Anteil sechzig Prozent (60%) oder mehr beträgt, ist es
darüber
wünschenswert,
den Anteil auf sechzig Prozent (60%) oder mehr festzulegen, wenn
bei dem Herstellungsprozess variable Faktoren berücksichtigt werden.
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Nun
beträgt
der Wärmetoleranz-Grenzwert des
Ständers
260°C und
bei den schlechtesten Betriebsbedingungen kann die Umgebungstemperatur des
Ständers
90°C erreichen.
Werden die Temperaturerhöhungen
in dem Ständer
bei der Umgebungstemperatur von 90° auf 170° oder weniger begrenzt, kann
somit verhindert werden, dass der Ständer selbst bei den schlechtesten
Betriebsbedingungen den Wärmetoleranz-Grenzwert überschreitet.
Der Wert der Temperaturerhöhung
von 170°C
in dem Ständer
bei Umgebungstemperatur von 90°C
entspricht dem Wert der Temperaturerhöhung von 180°C in dem
Ständer
bei der Umgebungstemperatur von 20°C. Wird der Anteil folglich
auf fünfzig
Prozent (50a) oder mehr festgelegt, wird die Wärme in dem
Ständer
den Wärme-Widerstandsgrenzwert selbst
bei den schlechtesten Betriebsbedingungen nicht überschreiten, wodurch eine
Verlängerung
der Lebensdauer des Ständers
ermöglicht
wird.
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Somit
kann durch Gestalten des Füllfaktors des
Lacks 35 und der Leiterdrähte 29, die die Überführungsabschnitte 28b bilden,
relativ zu dem Querschnittsbereich der Überführungsabschnitte 28b der Wicklungsendengruppen 16f und 16r der
Ständerwicklung 16 auf
siebzig Prozent (70%) oder mehr und Gestalten des Anteils, der durch
die freiliegenden Abschnitte der Leiterdrähte 29 relativ zu
den äußeren Umfängen der
Querschnitte der Überführungsabschnitte 28b belegt
wird, auf fünfzig
Prozent (50%) oder mehr eine starke Kühlung der Ständerwicklung 16 gesichert
werden und die Steifigkeit des Ständers als eine Gesamtheit erhöht werden,
wodurch das Bereitstellen einer Lichtmaschine ermöglicht wird,
die eine hohe Ausgabeleistung bei geringen elektromagnetischen Geräuschen erreicht.
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Weil
der als das elektrisch isolierende Kunstharz verwendete Lack 35 eine
gute Permeabilität
aufweist, wird das Aufbringen des Lacks 35 auf die Überführungsabschnitte 28b erleichtert
und der Lack 35 kann auf die Überführungsabschnitte 28b aufgebracht
werden, um die Leiterdrähte 29 freizulegen.
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Da
jeder der Wicklungsphasenabschnitte 30, die die Ständerwicklung 16 bilden,
durch einen unterteilten Wicklungsabschnitt gebildet ist, sind die
Wicklungsenden 28, die sich aus den Schlitzen 15c der Wicklungsphasenabschnitte 30 heraus
erstrecken, auf jeder der ersten und zweiten Umfangsseiten halbiert.
Da die Anzahl der Überführungsabschnitte,
die radial gestapelt sind, an den ersten und zweiten axialen Enden
des Ständerkerns
im wesentlichen über den
gesamten Umfang die gleiche ist, wird somit die Verbindungsfestigkeit
zwischen den Wicklungsenden 28 jedes der Wicklungsphasenabschnitte 30 erhöht, die
Festigkeit der Wicklungsendengruppen 16f und 16r um
die Gesamtheit an den ersten und zweiten axialen Enden des Ständerkerns
gleichmäßig und die
Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit ist erhöht.
Somit können
elektromagnetische Geräusche
reduziert werden.
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Darüber hinaus
sind in der obigen Ausführungsform
1 die Wicklungsphasenabschnitte 30 jeweils durch einen
unterteilten Wicklungsabschnitt gebildet, der in jedem dritten Schlitz 15d installiert
ist, so dass sich Litzen des Leiterdrahtes darin aus einem gegebenen
Schlitz 15c heraus erstrecken, wobei sich die erste Hälfte zu
der ersten Umfangsseite erstreckt und in den nächsten Schlitz 15c,
der drei Schlitze entfernt auf der ersten Umfangsseite liegt, eintritt
und sich die verbleibende zweite Hälfte davon zu der zweiten Umfangsseite
erstreckt und in den nächsten
Schlitz 15c, der drei Schlitze entfernt auf der zweiten
Umfangsseite liegt, eintritt, aber es können gleiche Effekte erzielt
werden, selbst wenn die Ständerwicklungsphasenabschnitte
jeweils durch eine Wellenwicklung gebildet sind, die in jeden dritten Schlitz 15c installiert
ist, so dass sich die Litzen des Leiterdrahts darin aus einem gegebenen
Schlitz 15c heraus erstrecken, zu der ersten Umfangsseite
erstrecken und den nächsten
Schlitz 15c, der auf der ersten Umfangsseite drei Schlitze
entfernt liegt, eintreten.
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Ausführungsform 2
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Bei
der Ausführungsform
2 ist der Lack 35 auf die Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r der Ständerwicklung 16 aufgebracht
und in die Schlitze 15c imprägniert. Der Füllfaktor
des Lacks 35 und der Leiterdrähte 29, die die Überführungsabschnitte 28b bilden
relativ zu dem Querschnittsbereich der Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r der Ständerwicklung 16 beträgt achtzig
Prozent (80%) und der Anteil, der durch freiliegenden Abschnitte
der Leiterdrähte 29 relativ
zu dem äußeren Umfang
des Querschnitts er Überführungsabschnitte 28b besetzt ist,
beträgt
sechzig Prozent (60%). Darüber
hinaus ist der Rest der Ausführungsform
in einer ähnlichen
Art und Weise aufgebaut wie bei der obigen Ausführungsform 1.
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Folglich
wird bei der Ausführungsform
2 in einer ähnlichen
Art und Weise wie bei der obigen Ausführungsform 1 eine starke Kühlung der
Ständerwicklung 15 gesichert
und die Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit erhöht,
wodurch das Bereitstellen einer Lichtmaschine ermöglicht wird,
die eine hohe Ausgabeleistung bei geringen elektromagnetischen Geräuschen erzielt.
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Weil
der Lack 35 bei der Ausführungsform 2 in jeden der Schlitze 15c imprägniert ist,
sind die in den Schlitzen aufgenommenen Abschnitte 30a jeder der
Wicklungsphasenabschnitte 30 der Ständerwicklung 16 in
den Schlitzen 15c fixiert, wodurch die Steifigkeit des
Ständers
als eine Gesamtheit weiter erhöht
wird und die Reduzierung elektromagnetischer Geräusche weiter reduziert wird.
Ferner wird eine Beschädigung
der elektrischen Isolationsschicht der Leiterdrähte 29, die daher
rührt,
dass die Leiterdrähte 29,
die die in den Schlitzen aufgenommenen Abschnitte 30a bilden,
gegen eine innere Wandfläche der
Schlitze 15c reiben, unterdrückt und eine Widerstandsspannung
zwischen dem Ständerkern 15 und der
Ständerwicklung
erhöht,
d. h. auch die elektrische Isolation wird verbessert. Zusätzlich agiert
der Lack 35, der in jeden der Schlitze 15c imprägniert wurde,
als ein Dämpferelement,
um die Vibrationen des Ständerkerns 15 zu
dämpfen,
wodurch ermöglicht
wird, die elektromagnetischen Geräusche zu vermindern.
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Ausführungsform 3
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Bei
der Ausführungsform
3 wird ein Silikon-Kunstharz, das als das elektrisch isolierende Kunstharz
wirkt, auf den Überführungsabschnitt 23b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r der Ständerwicklung 16 aufgebracht.
Der Füllfaktor
des Silikon-Kunstharzes und der Leiterdrähte 29, die die Überführungsabschnitte 28b bilden,
relativ zu dem Querschnittsbereich der Überführungsabschnitte 28b der Wicklungsendengruppen 16f und 16r der Ständerwicklung 16,
beträgt
achtzig Prozent (80%), und der Anteil, der durch freiliegende Abschnitte
der Leiterdrähte 29 belegt
ist relativ zu dem äußeren Umfang
des Querschnitts der Überführungsabschnitte 28b,
beträgt
sechzig Prozent (60%). Darüber
hinaus ist der Rest der Ausführungsform
in einer gleichen Art und Weise aufgebaut wie die obige Ausführungsform 1.
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Folglich
wird bei der Ausführungsform
3 in einer ähnlichen
Art und Weise wie bei der obigen Ausführungsform 1 eine starke Kühlung der
Ständerwicklung 16 gesichert
und die Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit erhöht,
wodurch das Bereitstellen einer Lichtmaschine ermöglicht wird,
die eine hohe Ausgabeleistung bei geringem elektromagnetischen Geräusch erzielt.
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Weil
das Silikon-Kunstharz, das auf die Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r aufgebracht
ist, bei der Ausführungsform
3 als ein Dämpfer
agiert, werden Vibrationen gedämpft,
wodurch ermöglicht
wird, die elektromagnetischen Geräusche zu vermindern.
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Ausführungsform 4
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Bei
der Ausführungsform
4 wird ein Epoxydharz, das als das elektrisch isolierende Kunstharz wirkt,
auf die Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r der Ständerwicklung 16 aufgebracht.
Der Füllfaktor
des Epoxydharzes und der Leiterdrähte 19, die die Überführungsabschnitte 28b bilden,
relativ zu dem Querschnittsbereich der Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r der Ständerwicklung 16 beträgt achtzig
Prozent (80a) und der Anteil, der durch die freiliegenden
Abschnitte der Leiterdrähte 29 besetzt
ist, relativ zu dem äußeren Umfang
des Querschnitts der freiliegenden Abschnitte 28b beträgt sechzig
Prozent (60%). Darüber
hinaus ist der Rest der Ausführungsform
in einer ähnlichen
Art und Weise wie bei der obigen Ausführungsform 1 aufgebaut.
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Folglich
ist bei der Ausführungsform
4 auf ähnliche
Art und Weise wie bei der obigen Ausführungsform 1 eine starke Kühlung der
Ständerwicklung 16 gesichert
und die Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit erhöht,
wodurch ermöglicht
wird, eine Lichtmaschine bereitzustellen, die eine hohe Ausgabeleistung
bei geringen elektromagnetischen Geräuschen erzielt.
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Weil
die Leiterdrähte 29,
die die Überführungsabschnitte 28b der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r bilden, bei
der Ausführungsform
4 durch das Epoxydharz fest fixiert sind, wird die Festigkeit der
Wicklungsendengruppen 16f und 16r weiter erhöht. Als
eine Folge wird die Steifigkeit des Ständers als eine Gesamtheit erhöht, wodurch
ermöglicht
wird, die elektromagnetischen Geräusche weiter zu vermindern.
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Ausführungsform 5
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer zeigt, der in einer Lichtmaschine
gemäß der Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 11 ist
eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Wicklungsphasenabschnitt
zeigt, der eine Ständerwicklung
des Ständers bildet,
der in der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung verwendet wird und 12 ist
ein Schaltplan der Lichtmaschine gemäß der Ausführungsform 5 der vorliegenden
Erfindung.
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In 10 ist
ein Ständer 40 gebildet
durch: einen zylindrischen Ständerkern 41,
der durch Laminieren einer vorbestimmten Anzahl an Schichten aus magnetischen
Stahlplatten vorbereitet ist; und einer Ständerwicklung 42, die
in dem Ständerkern 41 installiert
ist. Der Ständerkern 41 umfasst:
einen zylindrischen Grundabschnitt 41a; mehrere Zahnabschnitte 41b,
die auf einer inneren Umfangsfläche des
Grundabschnitts 41a in einer Umfangsrichtung in einer gleichmäßigen Winkelteilung
ausgebildet sind, wobei jeder der Zahnabschnitte 41b derart
angeordnet ist, dass er sich von der inneren Umfangsfläche des
Grundabschnitts 41a in Richtung einer axialen Mitte erstreckt;
und mehrere Schlitze 41c, die sich axial erstrecken und
durch den Grundabschnitt 41a und benachbarte Paare von
Zahnabschnitten 41b definiert sind. Ferner sind zweiundsiebzig
Schlitze 41c in dem Ständerkern 41 ausgebildet.
Da die Anzahl der magnetischen Pole in dem Läufer 7 hier zwölf ist,
beträgt
die Anzahl der Schlitze pro Phase pro Pol zwei.
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Die
Ständerwicklung 42 ist
durch sechs Wicklungsphasenabschnitte 45 gebildet, die
jeweils durch Wickeln eines Leiterdrahtes 29 in einer Wellenform
in jeden sechsten Schlitz 41c gebildet sind, wobei der
Leiterdraht 29 aus einem Kupferdrahtmaterial mit einem
kreisförmigen
Querschnitt, das mit einer elektrischen Isolation beschichtet ist,
aufgebaut ist. Darüber
hinaus sind die Wicklungsphasenabschnitte 45 in dem Ständerkern 41 derart
installiert, dass sie Schlitze 41c in denen jeder Wicklungsphasenabschnitt 45 installiert
ist, um einen Schlitz von solchen jeder der anderen Wicklungsphasenabschnitte 45 versetzt
sind.
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Die
Wicklungsphasenabschnitte 45 sind jeweils in einer Wellenwicklung
aufgebaut, in der der Leiterdraht 29 für eine vorbestimmte Anzahl
an Windungen gewickelt ist, wobei die Wicklungsphasenabschnitte 45 jeweils
als ein unterteilter Wicklungsabschnitt ausgebildet sind, der ein
wellenförmiges
Muster aufweist und aus zwölf
in Schlitzen aufgenommenen Abschnitten 45a, die in einer
Teilung von sechs Schlitzen in einer Umfangsrichtung angeordnet
sind und Verbindungsabschnitten 45b, die eine erste Hälfte von
Endabschnitten von benachbarten Paaren der in Schlitzen aufgenommenen
Abschnitte 45a abwechselnd an einem ersten und zweiten
axialen Ende miteinander verbindet und eine verbleibende zweite
Hälfte
der Endabschnitte abwechselnd an dem ersten und zweiten axialen
Ende miteinander verbindet, aufgebaut ist, wie es in 11 dargestellt ist.
Die Wicklungsphasenabschnitte 45 sind in dem Ständerkern 41 derart
installiert, dass die in den Schlitzen aufgenommenen Abschnitte 45a in
entsprechenden Schlitzen 45c aufgenommen sind, die in einer
Teilung von sechs Schlitzen in einer Umfangsrichtung angeordnet
sind.
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Die
sechs Wicklungsphasenabschnitte 45 sind in dem Ständerkern 41 derart
installiert, dass die Schlitze 41c, in denen jeder Wicklungsphasenabschnitt 45 installiert
ist, in einer Teilung von einem Schlitz (1P) ein einer Umfangsrichtung,
von denen jeder der anderen Wicklungsphasenabschnitte 45 versetzt
sind, und so dass die sechs Wicklungsphasenabschnitte 45 radial
in sechs Lagen gestapelt sind.
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Hier
sind in jeder der Windungsphasenabschnitte 45 Wicklungsenden 46 durch
die Verbindungsabschnitte 46b gebildet und aus austretenden Abschnitte 46a,
die aus Abschnitten des Leiterdrahtes 29, der sich aus
den Schlitzen 41c heraus erstreckt, zusammengesetzt sind
und Überführungsabschnitten 46b,
die aus Abschnitten des Leiterdrahts 29, der sich in einer
Umfangsrichtung erstreckt und die austretenden Abschnitte 46a,
die sich nach außen aus Paaren von Schlitzen 41c, die sechs
Schlitze voneinander entfernt sind, heraus erstrecken, verbindet,
zusammengesetzt sind, ausgebildet. Die Überführungsabschnitte 46b der
Wicklungsenden 46 der Wicklungsphasenabschnitte 45 sind
radial gestapelt und umfangsmäßig angeordnet,
um vordere und hintere Wicklungsendengruppen 42f und 42r der Ständerwicklung 42 zu
bilden. Zusätzlich
ist ein Lack auf die Überführungsabschnitte 46b der
Wicklungsendengruppen 42f und 42r aufgebracht.
Folglich sind Litzen des Leiterdrahts 29, der die Überführungsabschnitte 46b bildet,
integral fixiert und die radial gestapelten Überführungsabschnitte 46b sind
integral aneinander fixiert.
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Drei
Wicklungsphasenabschnitte 45, die auf diese Art und Weise
installiert sind, sind in einer Y-Schaltung (einer Wechselspannungsschaltung) ausgebildet
und bilden eine erste dreiphasige Wechselspannungswicklung 161A,
die als eine mehrphasige Wechselstromwicklung dient und die verbleibenden
drei Wicklungsphasenabschnitte 45 sind in einer Y-Schaltung
(einer Wechselspannungsschaltung) gebildet und bilden eine zweite
dreiphasige Wechselspannungswicklung 161B, die als eine
mehrphasige Wechselspannungswicklung dient. Die erste und zweite
dreiphasige Wechselspannungswicklung 161A und 161B sind
mit einem ersten bzw. einem zweiten Gleichrichter 12A und 12B verbunden
und bilden den in 12 dargestellten Schaltkreis.
Ferner ist den drei Wicklungsphasenabschnitten 45, die die
erste dreiphasige Wechselspannungswicklung 16A bilden,
ein Phasenunterschied entsprechend einem elektrischen Winkel von
60° mitgegeben
und den drei Wicklungsphasenabschnitten 45, die die zweite
dreiphasige Wechselspannungswicklung 16B bilden, ist ein
Phasenunterschied entsprechend einem elektrischen Winkel von 60° mitgegeben.
Zusätzlich
ist den Wicklungsphasenabschnitten 45, die die zweite dreiphasige
Wechselspannungswicklung 161B bilden, ein Phasenunterschied
entsprechend einem elektrischen Winkel von 30° relativ zu den Wicklungsphasenabschnitten 45,
die die erste dreiphasige Wechselspannungswicklung 16A bilden,
erteilt.
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Darüber hinaus
ist der Rest der Ausführungsform
in einer ähnlichen
Art und Weise aufgebaut wie die obige Ausführungsform 1.
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Bei
der Ausführungsform
5 ist die Ständerwicklung 42 durch
die erste und zweite dreiphasige Wechselspannungswicklung 161A und 161B gebildet.
Ein rotierendes magnetisches Feld wird auf den Ständerkern 41 aufgebracht
und erzeugt Urspannungen (elektromotorische Kräfte) in der ersten und zweiten
dreiphasigen Wechselspannungswicklung 161A und 161B der
Ständerwicklung 42.
Die elektromotorische Kräfte,
die in der ersten und zweiten dreiphasigen Wechselspannungswicklung 161A und 161B erzeugt
werden, werden durch den ersten bzw. zweiten Gleichrichter 12a und 12b in
Gleichspannungen umgewandelt und die Höhe der Ausgabespannungen davon
wird durch den Regler 18 eingestellt. Dann werden die Ausgaben
von den Gleichrichtern 12A und 12B kombiniert
und die Batterie wieder aufgeladen.
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Bei
der Ausführungsform
5 kann durch Aufbringen des Lacks auf die Überführungsabschnitte 46b,
um so den Füllfaktor
des Lacks und der Leiterdrähte 29,
die Überführungsabschnitte 46b bilden, relativ
zu einem Querschnittsbereich der Überführungsabschnitte 46b der
Wicklungsendengruppen 42f und 42r der Ständerwicklungen 42 auf
siebzig Prozent (70%) oder mehr einzustellen und den Anteil der
durch die freiliegenden Abschnitte der Leiterdrähte 29 besetzt wird,
relativ zu einem äußeren Umfang des
Querschnitts der Überführungsabschnitte 46b auf
fünfzig
Prozent (50%) oder mehr einzustellen, eine Lichtmaschine bereitgestellt
werden, die eine hohe Ausgabeleistung bei niedrigen elektromagnetischen
Geräuschen ähnlich der
obigen Ausführungsform
1 erzielt.
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Weil
die Schlitze 41c in einem Verhältnis von zwei pro Phase pro
Pol ausgebildet sind, ist bei der Ausführungsform 5 die Anzahl der
Schlitze 41c doppelt so groß wie die der Ausführungsform
1. Folglich verdoppelt sich die Anzahl der Wicklungsenden 46, die
angeordnet sind, um die Schlitze 41c zu überspannen,
wodurch die Steifigkeit des Ständers
als eine Gesamtheit weiter erhöht
wird und ermöglich wird,
die elektromagnetischen Geräusche
zu vermindern.
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Bei
der obigen Ausführungsform
5 kann der Lack auch in die Schlitze 41c imprägniert sein.
In diesem Fall sind die in den Schlitzen aufgenommenen Abschnitte 45a jeder
der Wicklungsphasenabschnitte 45 der Ständerwicklung 42 durch
den Lack an den Schlitzen 41c befestigt und die Steifigkeit
des Ständers
als eine Gesamtheit wird weiter erhöht und elektromagnetische Geräusche weiter
vermindert. Ferner kann eine Beschädigung der elektrischen Isolationsbeschichtung
auf den Leiterdrähten 29,
die daher rührt,
dass die Leiterdrähte 29,
die die in den Schlitzen aufgenommenen Abschnitte 45a bilden,
gegen eine innere Wandfläche
der Schlitze 41c reiben, vermindert werden und eine Widerstandsspannung
zwischen dem Ständerkern 41 und
der Ständerwicklung 42 wird
erhöht.
Zusätzlich
agiert der Lack, der in jeden der Schlitze 41c imprägniert wurde,
als ein Dämpferelement,
um die Vibrationen des Ständerkerns 41 zu
dämpfen,
wodurch ermöglicht
wird, elektromagnetische Geräusche
zu vermindern. Die größere Anzahl
an Schlitzen 41c bewirkt, dass die oben beschriebenen Effekte
proportional nachweisbarer werden.
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Darüber hinaus
wurde jede der obigen Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf Ständerkerne
erläutert,
in denen die Anzahl der Schlitze pro Phase pro Pol eins oder zwei
betrug, aber gleiche Effekte können
auch erzielt werden, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Ständerkern
angewandt wird, in dem die Anzahl der Schlitze pro Phase pro Pol
drei oder mehr beträgt.
Jede der obigen Ausführungsformen
wurde auf eine Lichtmaschine des Typs angewandt erläutert, bei
der die Feldwicklung 13 in den Polkernen 20 und 21 installiert
ist, um so durch die klauenförmigen
Magnetpole 22 und 23 bedeckt zu sein und mit den
klauenförmigen
Magnetpolen zu rotieren und bei dem die Feldspannung auf die Feldwicklung über die
Bürsten 10 aufgebracht
wird, aber ähnliche
Effekte können
auch erzielt werden, wenn die vorliegende Erfindung auf eine bürstenlose
Lichtmaschine angewandt wird, bei der eine Feldwicklung an einer
Gehäusehälfte befestigt
ist und ein rotierendes magnetisches Feld durch Luftspalte auf einen Ständer aufgebracht
wird.