DE60215453T2

DE60215453T2 - Wechselstromgenerator

Info

Publication number: DE60215453T2
Application number: DE60215453T
Authority: DE
Inventors: Yoshihito Asao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: DE60215453D1; EP1331718B1; EP1331718A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeuglichtmaschine, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben ist und z. B. in einem Fahrzeug wie einem Kfz oder einem Lkw angebracht ist und insbesondere betrifft sie eine Fahrzeuglichtmaschine, die eine hohe Leistung und einen hohen Wirkungsgrad realisieren kann sowie im Geräusch reduziert ist.
Stand der Technik
Im Allgemeinen wird den Spulenenden, bei denen es sich um wärmeerzeugende Abschnitte handelt eine kühlende Belüftung zugeführt, um eine kompakte dynamoelektrischen Maschine mit hoher Leistung zu realisieren. Um Luftgeräusche aufgrund der Belüftung an dieser Stelle zu unterdrücken, ist es notwendig die Größe der Spulenenden zu reduzieren, die einen Strömungswiderstand darstellen. So ist es notwendig den Raumfaktor der elektrischen Leiter, die im magnetischen Kreis des Ständers aufgenommen sind, zu verbessern und die Brückenabschnitte (Brückenabschnitte außerhalb eines Ständerkerns werden Spulendenden genannt) der Ständerwicklung aneinander zu reihen und ihre Dichte zu erhöhen.
Ausgestaltungen, die darauf abzielen den Raumfaktor der elektrischen Leiter zu erhöhen, wobei kurze Leitersegmente für die elektrischen Leiter in dem Ständer verwendet werden und Spulenenden aneinander zu reihen und erhöhen der Dichte der Spulenenden wurden in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2927288 vorgeschlagen. Da die Ständerwicklung, die in dieser Veröffentlichung gelehrt wird, aus mehreren kurzen Leitersegmenten aufgebaut ist, müssen verbindende Schweißungen erfolgen. Solche Schweißungen begrenzen den Betrag, um den die Höhe der Spulenenden reduziert werden kann und sie stellen eine Störungsquelle dar.
Andererseits lehrt die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 11-164519 das Versetzen der Höhe der Spulen in axialer Richtung, um den frei liegenden Oberflächenbereich zu erhöhen und somit die Kühlleistung der Spulenendgruppen zu verbessern. Bei diesem Aufbau nimmt jedoch der Kupferverlust zu, weil die Höhe des Spulenendes groß wird, die erzeugte Wärme nimmt zu und der Betrag, um den die Temperatur abgesenkt werden kann, ist, selbst wenn die Kühlleistung verbessert wird, begrenzt. Da ein großer Oberflächenbereich gegenüber der kühlenden Luft freiliegt, die in einer Radialrichtung von einem Lüfter strömt, stellen die Spulenenden ferner einen Strömungswiderstand dar, der Druckverlust nimmt zu und die Geräuschentwicklung verschlechtert sich.
Eine Lichtmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist in der US-A-6,268,678 offenbart. Zusätzlich offenbart die JP-A-07-222415 Aussparungsabschnitte, die in den Schulterabschnitten der magnetischen Pole des Läufers angeordnet sind. Die JP-A-59-216452 offenbart einen Kern mit abgerundeten Schultern statt den Aussparungsabschnitten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab die obigen Probleme des Standes der Technik zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Lichtmaschine bereitzustellen, die eine hohe Leistung und einen hohen Wirkungsgrad realisieren kann und bei der die Geräuschentwicklung reduziert ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand, wie er im Patentanspruch 1 definiert ist, gelöst. Weitere Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtmaschine vorgeschlagen, umfassend:
einen Läufer;
einen Ständer umfassend:
einen Ständerkern, der dem Läufer zugewandt angeordnet ist; und
eine mehrphasige Ständerwicklung, die in dem Ständerkern montiert ist; und
ein Gehäuse, das den Läufer und den Ständer aufnimmt und hält;
wobei der Ständerkern mit mehreren Schlitzen ausgebildet ist, die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken, die mehrphasige Ständerwicklung eine Anzahl an Wicklungsabschnitten umfasst, in denen eine Drahtlitze derart gewickelt ist, dass sie innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen in einer Schlitztiefenrichtung abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage belegt, wobei die Drahtlitzen außerhalb der Schlitze an axialen Endflächen des Ständerkerns zurückgewickelt sind, um Wendeabschnitte zu bilden, und
wobei sich mehrere Drahtlitzen in Radialrichtung innerhalb der Schlitze des Ständerkern in einer Reihe aneinander reihen, die Wendeabschnitte der Drahtlitzen grob die gleiche Form aufweisen und sich grob in der gleichen Teilung in Umfangsrichtung aneinander reihen, um Spulenendgruppen zu bilden, wobei die Spulenendgruppen in mehreren Reihen in Radialrichtung angeordnet sind, und
einen Lüfter, der an einem axialen Endabschnitt des Läufers der Spulenendgruppe zugewandt vorgesehen ist und eine Kühlluftströmung in Radialrichtung erzeugt, um die Spulenendgruppe zu belüften.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der die Magnetpole des Läufers klauenförmige Magnetpole sind; der Lüfter an einem axialen Ende der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen ist; Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole den Spulenendgruppen zugewandt angeordnet sind; und der Lüfter einem Belüftungsdurchgang, der auf einer Seite der Spulenenden entfernt vom Ständerkern ausgebildet ist, zugewandt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der Aussparungsabschnitte mit einer rechteckigen Querschnittsform in den Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen sind und ein Schnittbereich zwischen einer äußersten Außendurchmesserfläche des Läufers und einer Kantenlinie der Aussparungsabschnitte grob mit einer Endfläche des Ständerkerns zusammenfällt. Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung ein Lüfter vorgesehen, der Schaufelflächen aufweist, die in Richtung der Seite des ausgesparten Abschnitts geneigt sind.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der ausgesparte Abschnitte mit einer rechteckigen oder gekrümmten Querschnittsform in den Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen sind, ein Schnittbereich zwischen einer äußersten Außendurchmesserfläche des Läufers und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte grob mit einer Endfläche des Ständerkerns zusammenfällt und ein Schnittbereich zwischen einer axialen Endfläche der klauenförmigen Magnetpole und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte grob mit einem Außendurchmesser des Lüfters zusammenfällt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der ein Abschnitt, der innerhalb des Gehäuses dem Lüfter zugewandt ist im Wesentlichen ein leerer Raum ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der eine Einrichtung zum Ebenen auf einem Innenumfangsabschnitt der Spulenendgruppe vorgesehen ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der eine Einrichtung zum Ebenen an einem Endabschnitt der Spulenendgruppen vorgesehen ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der eine Einrichtung zum Ebenen an einem Innenumfangsabschnitt und einem Endabschnitt der Spulenendgruppen vorgesehen ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglichtmaschine vorgeschlagen, bei der ein Abschnitt des Gehäuses, der der Spulenendgruppe zugewandt ist, eine glatte Fläche aufweist und ein Belüftungskanal für Kühlluft zwischen der glatten Fläche und einem Spulenendabschnitt ausgebildet ist.
Eine präzise Definition der Erfindung erfolgt im Patentanspruch 1.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt, der einen Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Aufsicht, die die Verbindungen einer Phase einer Ständerwicklung in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert.
5 ist ein Schaltplan für die Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein erläuterndes Diagramm des Herstellungsverfahrens der Wicklungsgruppen, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 ist ein erläuterndes Diagramm des Herstellungsverfahrens der Wicklungsgruppen, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
8(A) und 8(B) sind eine Aufsicht und ein Grundriss, die entsprechend eine Drahtlitzengruppe der inneren Lage zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
9(A) und 9(B) sind eine Aufsicht und ein Grundriss, die entsprechend eine Drahtlitzengruppe der äußeren Lage zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
10 ist eine Perspektive, die einen wesentlichen Abschnitt einer Drahtlitze zeigt, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
11 ist ein Diagramm, das die Anordnung der Drahtlitzen erläutert, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
12(A) und 12(B) sind eine Seitenansicht und eine Hinteransicht, die entsprechend den Aufbau eines Ständerkerns erläutern, der in dieser Fahrzeuglichtmaschine verwendet wird.
13(A)–13(C) sind Querschnitte, die das Herstellungsverfahren des Ständers erläutern, der in dieser Fahrzeuglichtmaschine verwendet wird.
14 ist ein Grundriss, der eine Drahtlitzengruppe zeigt, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in dieser Fahrzeuglichtmaschine verwendet wird, und die im Kern montiert ist.
15 ein Querschnitt, der das Herstellungsverfahren für den Ständer erläutert, wie er in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
16 ist ein Teilquerschnitt, der den Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein Perspektive, die einen Läufer der Fahrzeuglichtmaschine zeigt.
18 ist ein Teilquerschnitt, der den Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist ein Teilquerschnitt, der den Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Ausführungsform 1
1 ist ein Querschnitt, der einen Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 4 ist eine Aufsicht, die die Verbindungen einer Phase einer Ständerwicklung in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert, 5 ist ein Schaltplan für die Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, 6 ist ein erläuterndes Diagramm des Herstellungsverfahrens der Wicklungsgruppen, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 7 ist ein erläuterndes Diagramm des Herstellungsverfahrens der Wicklungsgruppen, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 8(A) und 8(B) sind eine Aufsicht und ein Grundriss, die entsprechend eine Drahtlitzengruppe der inneren Lage zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung 2 bildet, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bilden, 9(A) und 9(B) sind eine Aufsicht und ein Grundriss entsprechend eine Drahtlitzengruppe der äußeren Lage zeigen, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bilden, 10 ist eine Perspektive, die einen wesentlichen Abschnitt einer Drahtlitze zeigt, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 11 ist ein Diagramm, das die Anordnung der Drahtlitzen erläutert, die einen Teil der Ständerwicklung bilden, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 12(A) und 12(B) sind eine Seitenansicht und eine Hinteransicht, die entsprechend den Aufbau eines Ständerkerns erläutern, der in dieser Fahrzeuglichtmaschine verwendet wird, 13(A)–13(C) sind Querschnitte, die das Herstellungsverfahren des Ständers erläutern, der in dieser Fahrzeuglichtmaschine verwendet wird, 14 ist ein Grundriss, der eine Drahtlitzengruppe zeigt, die einen Teil der Ständerwicklung bildet, die in dieser Fahrzeuglichtmaschine verwendet wird, und die im Kern montiert ist, 15 ein Querschnitt, der das Herstellungsverfahren für den Ständer erläutert, wie er in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 3 wurden die Führungsleitungen und Brückenverbindungen weg gelassen.
In 1 ist die Fahrzeuglichtmaschine aufgebaut durch Montieren eines Lundell-Läufers 7 innerhalb eines Gehäuses 3, das aus einer vorderen Aluminiumhälfte 1 und einer hinteren Aluminiumhälfte 2 aufgebaut, ist über eine Welle 6, so dass er sich drehen kann und Befestigen eines Ständers 8 an der Innenwand des Gehäuses 3, so dass er den Außenumfang des Läufers 7 bedeckt.
Die Welle 6 ist so in der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 gehalten, dass sie sich drehen kann. Eine Riemenscheibe 4 ist an einem ersten Ende dieser Welle 6 befestigt, so dass mittels eines Riemens (nicht dargestellt) ein Drehmoment von einem Motor auf die Welle 6 übertragen werden kann. Schleifringe 9 zum Versorgen des Läufers 7 mit Strom sind an einem zweiten Ende der Welle 6 befestigt und zwei Bürsten 10 sind in einem Bürstenhalter 11 aufgenommen, der in dem Gehäuse 3 angeordnet ist, so dass die zwei Bürsten 10 in Kontakt mit den Schleifringen 9 auf diesen Schleifen. Ein Regler 18 zum Einstellen der Höhe der Wechselspannung, die in dem Ständer 8 erzeugt wird, ist durch Klebemittel an einer Wärmesenke 17 befestigt, die an dem Bürstenhalter 11 befestigt ist. Gleichrichter 12, die elektrische mit dem Ständer 8 verbunden sind und die in dem Ständer 8 erzeugte Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandeln, sind in dem Gehäuse 3 angebracht.
In 2 ist der Läufer 7 aufgebaut aus einer Läuferspule 13 zum Erzeugen eines magnetischen Flusses auf den Durchgang von elektrischem Strom und einem Polkernpaar 20, 21, wobei die Polkerne derart angeordnet sind, dass sie die Läuferspule 13 umgeben, wobei Magnetpole in den Polkernen 20, 21 durch den in der Läuferspule 13 erzeugten magnetischen Fluss gebildet werden. Das Polkernpaar 20, 21 ist aus Eisen gebildet, weißt jeweils 8 klauenförmige Magnetpole 22, 23 auf, die an einem Außenumfang in gleichmäßiger Teilung in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass sie axial vorragen und die Polkerne 20, 21 sind an der Welle 6 einander zugewandt befestigt, so dass die klauenförmigen Magnetpole 22, 23 ineinander greifen. Zusätzlich sind Lüfter 5 an dem ersten und zweiten axialen Ende des Läufers 7 befestigt.
Wieder Bezug nehmend auf 1 sind Lufteinlassöffnungen 1a, 2a in axialen Endflächen der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 angeordnet und Luftausgabeöffnungen 1b, 2b sind in zwei Schulterabschnitten am Außenumfang der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 gegenüber der radialen Außenseite des Spulenendes am Vorderende und Hinterende 16a, 16b der Ständerwicklung 16 angeordnet.
Wie es in 3 dargestellt ist, umfasst der Ständer 8: einen zylindrischen Ständerkern 15, der aus einem mehrschichtigen Kern, der mit mehreren Schlitzen 15a, die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung längs erstrecken, ausgebildet ist, aufgebaut; eine mehrphasige Ständerwicklung 16, die in den Ständerkern 15 gewickelt ist; und Isolatoren 19, die in jedem der Schlitze 15a angebracht sind, um die mehrphasige Ständerwicklung 16 gegenüber dem Ständerkern 15 elektrisch zu isolieren. Die mehrphasige Ständerwicklung 16 umfasst mehrere Wicklungen, in denen jeweils eine Drahtlitze 30 außerhalb der Schlitze 15a an Endflächen des Ständerkerns 15 zurückgebogen und in einer Wellenwicklung gewickelt ist, um so abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in Schlitztiefenrichtung innerhalb von Schlitzen 15a eine vorbestimmte Anzahl an Schlitzen entfernt zu belegen. Im vorliegenden Fall ist der Ständerkern 15 mit 96 Schlitzen 15a in gleichmäßiger Teilung ausgebildet, um so zwei Gruppen aus dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitten 160 aufzunehmen, so dass die Anzahl der Schlitze, die jede Phase der Wicklungsabschnitte aufnehmen, der Anzahl der Magnetpole (16) im Läufer 7 entspricht. Ein langes isoliertes Kupferdrahtmaterial mit einem rechteckigen Querschnitt wird z. B. für die Drahtlitzen 30 verwendet.
Als nächstes wird der Wicklungsaufbau einer Phase einer Ständerwicklungsgruppe 161 unter Bezugnahme auf 4 im Detail erläutert.
Eine Phase der Ständerwicklungsgruppe 61 ist aus ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31-34 aufgebaut, die jeweils aus einer Drahtlitze 30 gebildet sind. Der erste Wicklungsunterabschnitt 31 wird durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitz Nr. 1–91, so dass sie abwechselnd eine erste Position von einer Außenumfangsseite und eine zweite Position von der Außenumfangsseite innerhalb der Schlitze 15a belegt, ausgebildet. Der zweite Wicklungsunterabschnitt 32 wird durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitz Nr. 1–91, so dass sie abwechselnd die zweite Position von der Außenumfangsseite und die erste Position von Außenumfangsseite innerhalb der Schlitze 15a belegt, ausgebildet. Der dritte Wicklungsunterabschnitt 33 wird durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitz Nr. 1–91, so dass sie abwechselnd eine dritte Position von der Außenumfangsseite und eine vierte Position von der Außenumfangsseite innerhalb der Schlitze 15a belegt, ausgebildet. Der vierte Wicklungsunterabschnitt 32 wird durch Wellenwickeln einer Drahtlitze 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitz Nr. 1–91, so dass sie abwechselnd die vierte Position von der Außenumfangsseite und die dritte Position von der Außenumfangsseite innerhalb der Schlitze 15a belegt, ausgebildet. Die Drahtlitzen 30 sind derart angeordnet, dass sie sich in einer Reihe von vier Litzen innerhalb jedes Schlitzes 15a aneinander reihen, wobei die Längsrichtung des rechteckigen Querschnitts in Radialrichtung ausgerichtet ist.
An einem ersten Ende des Ständerkerns 15 wird ein erster Endabschnitt 31a des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 der sich von Schlitz Nr. 1 heraus erstreckt und eine zweiter Endabschnitt 33b des dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich aus dem Schlitz Nr. 91 heraus erstreckt, verbunden und zusätzlich wird ein erster Endabschnitt 33a des dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich aus dem Schlitz Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 31b des ersten Wicklungsunterabschnitts 31, der sich aus dem Schlitz Nr. 91 erstreckt miteinander verbunden, um zwei Umläufe der Wicklung zu bilden.
An einem zweiten Ende des Ständerkerns 15 werden ein erster Endabschnitt 32a des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32, der sich aus dem Schlitz Nr. 1 erstreckt und eine zweiter Endabschnitt 34b des vierten Wicklungsunterabschnitts 34, der sich aus dem Schlitz Nr. 91 erstreckt, verbunden und zusätzlich werden ein erster Endabschnitt 34a des vierten Wicklungsunterabschnitts 34, der sich aus dem Schlitz Nr. 1 erstreckt und eine zweiter Endabschnitt 32b des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32, der sich aus dem Schlitz Nr. 91 erstreckt, verbunden, um zwei Umläufe der Wicklung zu bilden.
Zusätzlich wird ein Abschnitt der Drahtlitze 30 des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32, der sich an dem ersten Ende des Ständerkerns 15 aus dem Schlitz Nr. 61 und 67 erstreckt, aufgeschnitten und ein Abschnitt der Drahtlitze 30 des ersten Wicklungsunterabschnitts 31, der sich an dem ersten Ende des Ständerkerns 15 aus den Schlitzen Nr. 67 und 73 erstreckt, wird ebenfalls aufgeschnitten. Ein erstes aufgeschnittenes Ende 31c des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und ein erstes aufgeschnittenes Ende 32c des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 werden verbunden, um eine Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 mit vier Umläufen zu bilden, wobei der erste bis vierte Wicklungsunterabschnitt 31–34 in Reihe geschaltet sind.
Darüber hinaus wird der Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten aufgeschnittenen Ende 31c des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und dem ersten aufgeschnittenen Ende 32c des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 ein Brückenverbindungsabschnitt, und ein zweites aufgeschnittenes Ende 31d des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und ein zweites aufgeschnittenes Ende 32d des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 werden eine Führungsleitung (O) bzw. eine Sternpunktleitung (N).
Sechs Phasen der Ständerwicklungsgruppen 161 werden auf ähnliche Art und Weise durch Versetzen der Schlitze 15a in die die Drahtlitzen 30 gewickelt werden, um jeweils einen Schlitz ausgebildet. Dann werden, wie es in 5 dargestellt ist, jeweils drei Phasen der Ständerwicklungsgruppen 161 in einer Sternverbindung verschaltet, um die zwei Gruppen der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 zu bilden und die dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 sind jeweils mit ihrem eigenen Gleichrichter 12 verbunden. Die Gleichrichter 12 sind parallel geschaltet, so dass die Gleichspannungen, die aus jedem ausgegeben werden, kombiniert werden.
Die Drahtlitzen 30, die die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31–34 bilden, sind hier jeweils in einer Wellenwicklung gewickelt, so dass sie sich an Endflächen des Ständerkerns 15 aus ersten Schlitzen 15a erstrecken, zurückgewunden sind und in zweite Schlitze 15a sechs Schlitze entfernt wiedereintreten. Jede der Drahtlitzen 30 ist ferner derart gewickelt, dass sie abwechselnd die inner Lage und die äußere Lage relativ zur Schlitztiefenrichtung (der Radialrichtung) in jedem sechsten Schlitz belegt.
Wendeabschnitte 30a der Drahtlitzen 30 erstrecken sich aus dem Ständerkern 15 und sind zurückgewunden, um Spulenenden zu bilden. Die Wendeabschnitte 30a, die im Wesentlichen in der gleichen Form an beiden axialen Enden des Ständerkerns 15 ausgebildet sind, sind in Umfangsrichtung und Radialrichtung voneinander beabstandet und sauber in zwei Reihen in Umfangsrichtung angeordnet, um die Spulenendabschnitte 16a, 16b zu bilden.
Als nächstes wird die Montage des Ständers 8 unter Bezugnahme auf 6–15 erläutert.
Zunächst werden, wie es in 6 dargestellt ist, zwölf lange Drahtlitzen 30 gleichzeitig in der gleichen Ebene gebogen, um eine Blitzform zu bilden. Dann wird eine Drahtlitzengruppe 35A, wie sie in den 8(A) und 8(B) dargestellt ist durch progressives Falten der Litze in rechten Winkeln, wie es durch den Pfeil in 7 dargestellt ist und unter Verwendung eines Werkzeugs vorbereitet. Zusätzlich wird eine Drahtlitzengruppe 35B umfassend Brückverbindungen und Führungsleitungen, wie sie in den 9(A) und 9(B) dargestellt ist, auf ähnliche Art und Weise vorbereitet. Die Drahtlitzengruppen 35A und 35B werden dann für 10 min. bei 300°C angelassen, so dass ein quaderförmiger Kern 36, in dem die Drahtlitzengruppen 35A und 35B angebracht sind, leicht in eine ringförmige Form gebracht werden kann.
Wie es in 10 dargestellt ist, werden die Drahtlitzen 30 jeweils durch Biegen in ein ebenes Muster ausgebildet, in dem gerade Abschnitte 30b, die durch Wendeabschnitte 30a verbunden sind, in einer Teilung von sechs Schlitzen (6P) aneinander gereiht sind. Benachbarte gerade Abschnitte 30b sind mittels der Wendeabschnitte 30a um einen Abstand gleich einer Breite (W) der Drahtlitzen 30 versetzt. Die Drahtlitzengruppen 35A und 35B werden durch Anordnen von sechs Drahtlitzenpaaren, so dass diese in einer Teilung von einem Schlitz zueinander versetzt sind, aufgebaut, wobei jedes Drahtlitzenpaar aus zwei Drahtlitzen 30 besteht, die in dem obigen Muster ausgebildet wurden und die in einer Teilung von sechs Schlitzen versetzt und derart angeordnet sind, dass die geraden Abschnitte 30b, wie es in 11 dargestellt ist, überlappen. Sechs Endabschnitte der Drahtlitzen 30 erstrecken sich jeweils an der ersten und zweiten Seite eines ersten und zweiten Endes der Drahtlitzengruppen 35A und 35B heraus, ferner sind die Wendeabschnitte 30a so angeordnet, dass sie sich an ersten und zweiten Seitenabschnitten der Drahtlitzengruppen 35A und 35B in Reihen aneinander reihen.
Der quaderförmige Kern 36 wird, wie es in den 12(A) und 12(B) dargestellt ist, durch Verbinden einer vorbestimmten Anzahl an Lagen aus SPCC-Material vorbereitet, die mit trapezförmigen Schlitzen 36a in einer vorbestimmten Teilung (einem elektrischen Winkel von 30°) ausgebildet sind und durch Laserschweißen eines Außenabschnitts davon.
Wie es in 13A dargestellt ist, werden die Isolatoren 19 in den Schlitzen 36a des quaderförmigen Kerns 36 angebracht und die geraden Abschnitte der zwei Drahtlitzengruppen 35A und 35B derart eingeführt, dass sie innerhalb jedes Schlitzes gestapelt sind. Auf diese Art und Weise werden die zwei Drahtlitzengruppen 35A und 35B in dem quaderförmigen Kern 36 angebracht, wie es in 13B dargestellt ist. Dabei sind die geraden Abschnitte 39b der Drahtlitzen 30 in einer Reihe von vieren in einer Radialrichtung innerhalb der Schlitze 36a aufgenommen und durch die Isolatoren 19 elektrisch gegenüber dem quaderförmigen Kern 36 isoliert. Die zwei Drahtlitzengruppen 35A und 35B werden eine über die andere gestapelt, wenn sie in dem quaderförmigen Kern 36 installiert werden, wie es in 14 dargestellt ist.
Als nächstes wird der quaderförmige Kern 36 gerollt und seine Enden auf Stoß gebracht und miteinander verschweißt, um einen zylindrischen Kern 37 zu erzielen, wie er in 13C dargestellt ist. Durch aufrollen des quaderförmigen Kerns 36 nehmen die Schlitze 36a (entsprechend der Schlitze 15a des Ständerkerns) eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform an und die Öffnungsabschnitte 36b der Schlitze 36a (entsprechend der Öffnungsabschnitte 15b der Schlitze 15a) werden kleiner als die Schlitzbreitendimension der geraden Abschnitte 30b. Dann werden die Endabschnitte der Drahtlitzen 30 jeweils auf Grundlage der in 4 dargestellten Schaltung miteinander verbunden, um eine Ständerwicklungsgruppe 161 zu bilden. Danach wird der zylindrische Kern 37 in einen zylindrischen größeren Kern 38 eingeführt, der aus verbundenem SPCC-Material ausgebaut ist und durch Aufschrumpfen integriert, um den Ständer 8, wie er in 15 dargestellt ist, zu erzielen. Der integrierte Körper bestehend aus dem zylindrischen Kern 37 und dem äußeren Kern 38 entspricht dem Ständerkern 15.
Bei der Fahrzeuglichtmaschine, die auf diese Art und Weise aufgebaut ist, wird elektrischer Strom von einer Batterie (nicht dargestellt) über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 der Läuferspule 13 zugeführt, wodurch ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Die klauenförmigen Magnetpole 22 des ersten Polkerns 20 werden durch diesen magnetischen Fluss als Nord-(N)Pole magnetisiert und die klauenförmigen Magnetpole 23 des ersten Polkerns 21 werden dadurch als Süd-(S)Pole magnetisiert. Gleichzeitig wird ein Drehmoment vom Motor über den Riemen und die Riemenscheibe 4 auf die Welle 6 übertragen, wodurch der Läufer 7 gedreht wird. Somit wird ein sich drehendes Magnetfeld an die mehrphasige Ständerwicklung 16 angelegt und in der mehrphasigen Ständerwicklung 16 eine elektromotorische Kraft erzeugt. Diese alternierende elektromotorische Kraft tritt durch die Gleichrichter 12 und wird in eine Gleichspannung umgewandelt, wobei die Höhe der Spannung durch den Regler 18 eingestellt wird und die Batterie wird wieder geladen.
Am Hinterende wird Außenluft durch die Lufteinlassöffnungen 2a, die entsprechend gegenüber den Wärmesenken der Gleichrichter 12 und der Wärmesenke 17 des Reglers 18 angeordnet sind durch die Rotation der Lüfter 5 eingeströmt und strömt entlang der Achse der Welle 6 wodurch die Gleichrichter 12 und der Regler 18 gekühlt werden und sie wird dann durch die Lüfter 5 zentrifugal abgelenkt, wodurch die Spulenendgruppe am Hinterende 16b der mehrphasigen Ständerwicklung 16 gekühlt wird, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 2b nach außen abgegeben wird. Gleichzeitig wird durch Rotation der Lüfter 5 am Vorderende Außenluft axial durch die Lufteinlassöffnung 1a eingesaugt und dann durch die Lüfter 5 zentrifugal abgelenkt, wodurch die Spulenendgruppe am Vorderende 16a der mehrphasigen Ständerwicklung 16 gekühlt wird, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 1b nach außen abgegeben wird.
Gemäß Ausführungsform 1 umfasst eine Fahrzeuglichtmaschine der vorliegenden Erfindung:
den Läufer 7;
den Ständer 8 umfassend:
den Ständerkern 15, der dem Läufer 7 zugewandt angeordnet ist; und
die mehrphasige Ständerwicklung 16, die in dem Ständerkern 15 angebracht ist; und
die Gehäusehälften 1, 2, die den Läufer 7 und den Ständer 8 aufnehmen und halten;
wobei der Ständerkern 15 mit mehreren Schlitzen 15a ausgebildet ist, die sich in einer vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung axial erstrecken,
die mehrphasige Ständerwicklung 16 mehrere Wicklungsabschnitte umfasst, in denen lange Drahtlitzen 30 derart gewickelt sind, dass sie innerhalb der Schlitze 15a in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen 15a abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung belegen, wobei die Drahtlitzen 30 außerhalb der Schlitze 15a an axialen Endflächen des Ständerkerns 15 zurückgewunden sind, um Wendeabschnitte 30a zu bilden, und
wobei mehrere der Drahtlitzen 30 in einer Radialrichtung innerhalb der Schlitze 15a des Ständerkerns 15 in einer Reihe aneinander gereiht sind, die Wendeabschnitte 30a der Drahtlitzen 30 grob die gleiche Form aufweisen und in grob der gleichen Teilung in Umfangsrichtung ausgerichtet sind, um die Spulenendgruppen 16a, 16b zu bilden,
wobei die Spulenendgruppen 16a, 16b in zwei (2) Reihen in Radialrichtung angeordnet sind;
die Lüfter (5) an einem axialen Endabschnitt des Läufers 7 grob der Spulenendgruppe zugewandt vorgesehen sind und eine Kühlluft erzeugen, die in einer Radialrichtung strömt, um die Spulenendgruppen 16a, 16b zu belüften.
Bei der mehrphasigen Ständerwicklung 16 umfassend mehrere Wicklungsabschnitte werden lange Drahtlitzen 30 derart gewickelt, dass sie abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze 15a in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen 15a belegen. Folglich sind keine Schweißungen vorhanden, die Höhe der Spulenenden kann reduziert werden, der Kupferverlust in der Spule wird reduziert und die Temperatur kann abgesenkt und die Ausgabe und der Wirkungsgrad können erhöht werden. Auch können die Strömungen der in dem Kühlluftbelüftungsdurchgang vorgesehenen Spulenenden abgesenkt werden und die Geräuschentwicklung vermindert werden.
Darüber hinaus sind Paare von inneren und äußeren Wendeabschnitten 30a derart angeordnet, dass sie sich in Axialrichtung nicht überlappen und in zwei (2) Reihen in Radialrichtung aneinander reihen. Somit werden Axial- und Umfangsflächen der Spule, die die zweireihigen Spulenendgruppen 16a, 16b aufweist der Kühlluft ausgesetzt, die in einer Radialrichtung strömt und die Kühlleistung wird verbessert.
Darüber hinaus sind die Magnetpole des Läufers klauenförmige Magnetpole 22, 23, die Lüfter 5 sind an den axialen Enden der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 vorgesehen, Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 sind den Spulenendgruppen 16a, 16b zugewandt angeordnet und die Lüfter 5 sind einem Belüftungsdurchgang B, der an den Seiten der Spulenenden entfernt vom Ständerkern ausgebildet ist, zugewandt. Die klauenförmigen Magnetpole 22, 23 weisen eine luftblasende Kühlfunktion ähnlich der der Lüfter 5 auf – sie blasen Luft auf die Spulenendgruppen 16a, 16b, um die Spulenendgruppen 16a, 16b zu kühlen. Die Lüfter 5 sind den Kühlluftbelüftungsdurchgängen C, die auf der Seite der Spulenenden 16a, 16b entfernt vom Ständerkern 15 ausgebildet sind, zugewandt und da die Kühlluft D (in 1 durch die durchgezogenen Pfeile dargestellt) mit einer hohen Geschwindigkeit in Radialrichtung innerhalb dieser Belüftungsdurchgänge C ventiliert wird, entwickelt sich ein niedriger Druck in den Belüftungsdurchgängen C und Kühlluft E (in 1 durch die gepunkteten Pfeile dargestellt), die durch die Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 zum Kühlen der obigen Spulenendgruppen 16a, 16b erzeugt wird, wird induziert und die Kühlleistung verbessert.
Darüber hinaus bildet ein Raum (d. h. der Belüftungsdurchgang C), der dem Lüfter 5 in den Hälften 1, 2 zugewandt ist nur einen im Wesentlichen leeren Raum. Da keine Hindernisse in dem dem Lüfter 5 zugewandten Raum vorgesehen sind, kann der Druckverlust der Lüfter 5 vermindert und der Widerstand reduziert werden und Kühlluft E wird in die Spulenendgruppen 16a, 16b eingespeist und die Kühlleistung verbessert.
Ferner sind glatte Flächen 1c der Hälfte 1 den Spulenendgruppen 16a, 16b zugewandt und der Belüftungsdurchgang C, in dem Kühlluft D zirkuliert ist zwischen Endabschnitten der glatten Flächen 1c und den Spulenendgruppen 16a, 16b ausgebildet. Folglich behindern die glatten Flächen 1c die Strömung der Kühlluft E nicht. Folglich wird eine Kühlluft-D-Störung (Geräusch) aufgrund der Hälfte 1, 2 reduziert. Ferner wird die Strömung der Kühlluft D durch die glatten Flächen 1c korrigiert und die Kühlleistung verbessert.
Obwohl bei der obigen Ausführungsform der Ständerkern mit einem zylindrischen äußeren Kern ausgestattet ist, kann auf den zylindrischen äußeren Kern verzichtet werden. Bei einem derartigen Aufbau wird auf den Schritt des Einsetzens des zylindrischen äußeren Kerns verzichtet und die Produktivität wird verbessert. Ferner ist es möglich die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit im Kern, die als Folge eines Spalts zwischen dem inneren und äußeren zylindrischen Kern auftritt, zu verhindern, eine Reduzierung der Ausgabeleistung kann verhindert werden und die Verschlechterung bezüglich der magnetischen Geräusche kann unterdrückt werden.
Obwohl die obige Ausführungsform unter Verwendung von Drahtlitzen aus Kupferdraht mit einem rechteckigen Querschnitt erläutert wurde, sind die Drahtlitzen nicht darauf beschränkt. Z. B. könnte ein Kupferdraht mit einem zylindrischen Querschnitt oder eine Mischung aus einem zylindrischen Querschnitt und einem rechteckigen Querschnitt verwendet werden. Bei einem derartigen Aufbau, wenn eine Drahtlitze mit einem zylindrischen Querschnitt an Stellen eingesetzt wird, die der Belüftung ausgesetzt werden, wird ein Strömungswiderstand, der durch den Durchgang der Belüftung verursacht wird, reduziert und die Kühlleistung wird weiter verbessert. Da die Kompaktheit der Drahtlitzen weiter verbessert wird, wird der Aufbau die Verbindung der Drahtlitzen verbessert und insbesondere die Bearbeitbarkeit verbessert. Ferner sind die Drahtlitzen nicht auf eine Kupferleitung beschränkt, sondern es können z. B. auch Aluminiumleitungen verwendet werden.
Ausführungsform 2
16 ist ein Teilquerschnitt, der den Aufbau einer fahrzeuglichen Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt und 17 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Läufer der Fahrzeuglichtmaschine zeigt. In der Ausführung der vorliegenden Ausführungsform sind drei (3) Drahtlitzegruppen gestapelt in den Ständerkern 15 eingeführt. Somit sind Wendeabschnitte 30a ausgebildet, die sich an Spulenendgruppen 16a, 16b in drei Reihen aneinander reihen. Auch sind die Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 derart ausgespart, dass sie rechteckige (verjüngte) ausgesparte Abschnitte 22a, 23a bilden. Der/Die Lüfter 5 weist/weisen einen kleineren Durchmesser als in der Ausführungsform 1 auf und ist/sind um einen Betrag nach hinten versetzt angebracht, der der Größe der ausgesparten Abschnitte 22a, 23a entspricht. Somit werden bei Ausführung der vorliegenden Ausführungsformen drei (3) Reihen aus Wendeabschnitten 30a durch die Strömung der Kühlluft in einer Radialrichtung wirkungsvoll gekühlt. Darüber hinaus werden der/die Belüftungsdurchgang/-durchgänge durch die ausgesparten Abschnitte 22a, 23a der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 erweitert und die Kühlleistung verbessert. Folglich weist selbst der Lüfter mit kleinem Durchmesser eine ausreichende Kühlleistung auf. Da die Belüftungsdurchgänge erweitert sind, wird der Strömungswiderstand weiter vermindert und die Geräuschentwicklung reduziert.
Gemäß der Ausführungsform 2 sind ausgesparte Abschnitte 22a, 23a mit rechteckigem Querschnitt in Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 vorgesehen und ein Schnittbereich G zwischen einer äußersten Außendurchmesserfläche bzw. äußersten Außendurchmesserflächen 7a des Läufers 7 und Kantenlinien der ausgesparten Abschnitte 22a, 23a fallen ungefähr mit einer Endfläche des Ständerkerns 15 zusammen. Ein ringförmiger Raum bzw. ringförmige Räume, der bzw. die sich in Umfangsrichtung erstreckt bzw. erstrecken, ist/sind als Resultat des Ausbildens der ausgesparten Abschnitte 22a, 23a ausgebildet. Dieser Raum/diese Räume bildet/bilden einen Belüftungsdurchgang bzw. benachbarte Belüftungsdurchgänge C und einen benachbarten Belüftungsdurchgang bzw. Belüftungsdurchgänge F. Somit wird die Komponente der Kühlluft D in Umfangsrichtung vergrößert und die Kühlleistung kann erhöht werden. Folglich wird die Luftkühlungsfunktion der Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 nicht behindert und die Kühlleistung kann verbessert werden. Da der Außenumfangseckabschnitt der Endfläche des Ständers 15 und die Kantenlinie des ausgesparten Abschnitts in Umfangsrichtung zusammenfallen wird der Einfluss ferner reduziert.
Ferner fällt bei der Ausführungsform 2 der Außenumfang des Lüfters bzw. der Lüfter 5 grob mit einem Schnittbereich H zwischen axialen Endflächen der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 und den Kantenlinien der ausgesparten Abschnitte 22a, 23a zusammen. Da das Moment normalerweise an einer äußersten Durchmesserseite eines Lüfters am größten ist und somit die Kühlluft eine hohe Geschwindigkeit aufweist, verschlechtert der Widerstand an der Ausgabeseite in großem Maße den Druckverlust. Jedoch ist/sind der ringförmige Raum/die ringförmigen Räume, der/die sich in Umfangsrichtung erstreckt/erstrecken außerhalb einer Radialrichtung des Lüfters/der Lüfter 5 ausgebildet, wodurch die ausgesparten Abschnitte 22a, 23a gebildet werden. Der Außenumfang des Lüfters 5 fällt mit dem Schnittbereich H zwischen den axialen Endflächen der klauenförmigen Magnetpole 22, 23 und den Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte 22a, 23a zusammen und da der Lüfter 5 diesem Raum zugewandt ist, wird der Belüftungsdurchgang vergrößert, wenn Kühlluft den Lüfter 5 verlässt, der Druckverlust wird an der Ausgabeseite des Lüfters 5 reduziert und die Kühlleistung verbessert. Somit wird die Kühlleistung aufrechterhalten und es ist möglich die Geräuschentwicklung zu reduzieren, weil der Lüfter 5 einen kleineren Durchmesser aufweisen kann.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform die ausgesparten Abschnitte 22a, 23a im Querschnitt rechteckig sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und solange ein Krümmungsradius groß ist, können sie im Querschnitt gekrümmt sein. In diesem Fall weisen konvexe Flächen und konkave Flächen ungefähr die gleichen Effekte auf.
Ausführungsform 3
18 ist ein Teilschnitt, der den Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind eine Abschirmplatte bzw. Abschirmplatten 101 als eine Einrichtung zum Ebenen an einem Innenumfangsabschnitt der Spulenendgruppen vorgesehen. Der übrige Aufbau ist der gleiche wie bei der Ausführungsform 2.
Bei der Fahrzeugleichtmaschine gemäß Ausführungsform 3, die wie oben aufgebaut ist, kann aufgrund der Abschirmplatte 101, die als Einrichtung zum Ebenen an einem Innenumfangsabschnitt der Spulenendgruppen vorgesehen ist, die Störung reduziert werden. Ferner sind die drei Reihen an Wendeabschnitten 30a in Radialrichtung aneinander gereiht angeordnet, so dass sie sich in Axialrichtung nicht überlappen. Auf der Innenseite der Spulenenden herrscht aufgrund der Wirkung der Abschirmplatte 101, die derart angebracht ist, dass sie der Kühlluft D, die in einer Radialrichtung strömt, zugewandt ist, ein niedriger Druck und ein Teil der Kühlluft D strömt von einem Endabschnitt des Spulenendes ein und eine Luftströmung wird von außen in die Spulenenden eingebracht und die Kühlleistung kann verbessert werden.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform die Abschirmplatte 101 die Einrichtung zum Ebenen ist, ist die Einrichtung nicht darauf beschränkt. Z. B. könnte eine geglättete Oberfläche aus einem gegossenen Kunstharz, die die Endgruppen 16a, 16b bedeckt, ebenso verwendet werden.
Ausführungsform 4
19 ist ein Teilquerschnitt, der den Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist/sind eine Abschirmplatte/Abschirmplatten 102 als Einrichtung zum Ebenen an Endabschnitten der Spulenendgruppen vorgesehen. Auch der Lüfter 5 an der Vorderseite ist mit Schaufelflächen versehen, die in Richtung der ausgesparten Abschnitte 22a geneigt sind. Der übrige Aufbau ist der Gleiche wie bei der Ausführungsform 2.
Bei der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4, die wie oben aufgebaut ist, ist die Abschirmplatte 102 als Einrichtung zum Ebenen an Endabschnitten der Spulenendgruppen 16a, 16b vorgesehen. Somit kann die Störung reduziert werden. Auch sind die drei Reihen an Wendeabschnitten 30a in Radialrichtung aneinander gereiht angeordnet, so dass sie sich in Axialrichtung nicht überlappen und die obige Abschirmplatte 102 ist vorgesehen. Die Abschirmplatte 102 führt die Kühlluft D und da die Kühlluft D positiv ventiliert wird ohne jegliche Hindernisse im Strömungsweg, kann die Kühlleistung verbessert werden.
Ferner ist der Lüfter 5 mit Schaufelflächen davon geneigt in Richtung der Aussparungsabschnitte 22a versehen und es ist eine größere Komponente der Kühlluft vorgesehen, die die Spulenendgruppen 16a, 16b direkt über den ringförmigen Belüftungskanal F kontaktiert, der sich in Umfangsrichtung erstreckt und als Folge der ausgesparten Abschnitte 22a ausgebildet ist. Die Komponente der Kühlluft, die aufgrund der geneigten Schaufelflächen in Axialrichtung strömt, nimmt relativ zu der zu, die in einer Radialrichtung strömt und eine ausreichende Kühlleistung wird bereit gestellt, weil von einem Innenumfang des Spulenendes Kühlluft in einer Außendurchmesserrichtung einströmt.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ständer für eine Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform sind Abschirmplatten 103 als Einrichtung zum Ebenen an Endabschnitten und Innenumfangsabschnitten der Spulenendgruppen 16a, 16b vorgesehen. Ein Übergang zwischen den Endabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt der Abschirmplatte 103 ist fließend. Mehrere Löcher sind in den Abschirmplatten 103 ausgebildet. Der übrige Aufbau ist der gleiche wie bei der Ausführungsform 2.
Bei der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 5, die wie oben aufgebaut ist, kann die Beeinträchtigung ferner reduziert werden, weil die Abschirmplatten 103 an Endabschnitten und in den Umfangsabschnitten der Spulenendgruppen 16a, 16b vorgesehen sind. Da sich Paare von inneren und äußeren Wendeabschnitten in Radialrichtung aneinander reihen ohne in Axialrichtung zu überlappen und die obigen Abschirmplatten 103 ebenso vorgesehen sind, führen die Abschirmplatten 103 die kühle Luft und kühle Luft strömt in Radialrichtung zu den Endabschnitten der Spulenenden. Da die Spule am Außenumfang durch Zuführung luftgekühlt werden kann, wird die Kühlluft positiv ventiliert ohne jegliche Hindernisse im Weg und die Kühlleistung kann verbessert werden.
Eine Fahrzeuglichtmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
Einen Läufer;
einen Ständer umfassend:
einen Ständerkern, der dem Läufer zugewandt angeordnet ist; und
eine mehrphasige Ständerwicklung, die in dem Ständerkern installiert ist; und
ein Gehäuse, das den Läufer und den Ständer aufnimmt und hält;
wobei der Ständerkern mit mehreren Schlitzen ausgebildet ist, die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung erstrecken,
die mehrphasige Ständerwicklung mehrere Wicklungsabschnitte umfasst, in denen lange Drahtlitzen derart gewickelt sind, dass sie innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in einer Schlitztiefenrichtung belegen, wobei die Drahtlitzen außerhalb der Schlitze an axialen Endflächen des Ständerkerns zurückgewickelt sind, um Wendeabschnitte zu bilden, und
mehrere Drahtlitzen in einer Reihe in Radialrichtung innerhalb der Schlitze des Ständerkerns aufgereiht sind, wobei die Wendeabschnitte der Drahtlitzen grob die gleiche Form aufweisen und in grob der gleichen Teilung in Umfangsrichtung aneinander gereiht sind, um die Spulenendgruppen zu bilden,
wobei die Spulenendgruppen in mehreren Reihen in Radialrichtung angeordnet sind;
einen Lüfter, der an einem axialen Endabschnitt des Läufers grob der Spulenendgruppe zugewandt vorgesehen ist und eine Kühlluftströmung in einer Radialrichtung erzeugt, um die Spulenendgruppe zu belüften.
Folglich sind in der mehrphasigen Ständerwicklung mit den mehreren Wicklungsabschnitten lange Drahtlitzen derart gewickelt, dass sie innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen abwechselnd eine innere und eine äußere Lage in Schlitztiefenrichtung belegen. Somit gibt es keine Verschweißungen, die Höhe der Spulenenden kann reduziert werden, der Kupferverlust in der Spule wird reduziert und die Temperatur kann abgesenkt sowie die Ausgabe und der Wirkungsgrad können erhöht werden. Auch wird die Strömung der Spulenenden, die in den Kühlluftbelüftungsdurchgängen vorgesehen sind, vermindert und Geräusche können reduziert werden.
Darüber hinaus sind Paare von inneren und äußeren Wendeabschnitten derart angeordnet, dass sie sich in Axialrichtung nicht überlappen und in Radialrichtung in Reihen aufreihen. Somit liegen Axial- und Umfangsflächen der Spule mit den zweireihigen Spulenendgruppen gegenüber der Kühlluft frei, die in Radialrichtung strömt und die Kühlleistung wird verbessert. Ferner sind die Magnetpole des Läufers klauenförmige Magnetpole, der Lüfter ist an einem axialen Ende der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen, Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole sind den Spulenendgruppen zugewandt angeordnet und der Lüfter ist dem Belüftungsdurchgang, der an der Seite der Spulenenden entfernt vom Ständerkern ausgebildet ist, zugewandt. Die klauenförmigen Magnetpole weisen eine Funktion zum Blasen der Kühlluft ähnlich dem Lüfter auf – Blasen von Luft auf die Spulenendgruppen, um die Spulenendgruppen zu kühlen. Der Lüfter ist dem Belüftungsdurchgang für Kühlluft, der auf der Seite der Spulenenden entfernt vom Ständerkern ausgebildet ist, zugewandt und da die Kühlluft mit hoher Geschwindigkeit in einer Radialrichtung innerhalb dieses Belüftungsdurchgangs ventiliert wird, entwickelt sich in dem Belüftungsdurchgang ein niedriger Druck und Kühlluft, die durch die Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole zum Kühlen der obigen Spulenendgruppen erzeugt wird, wird eingeströmt und die Kühlleistung verbessert.
Ferner sind die ausgesparten Abschnitte mit recheckigem oder gekrümmten Querschnitt in Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen und ein Schnittbereich zwischen einer äußersten Außendurchmesserfläche des Läufers und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte hält ungefähr zusammen mit einer Endfläche des Ständerkerns. Ringförmige Räume, die sich in Umfangsrichtung erstrecken sind als Folge des Vorsehens der ausgesparten Abschnitte ausgebildet. Diese Räume bilden die Belüftungsdurchgänge. Somit nimmt die Komponente der Kühlluft in Umfangsrichtung zu und die Kühlleistung kann dadurch verbessert werden. Folglich wird die Luftkühlfunktion der Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole nicht behindert und die Kühlleistung kann verbessert werden. Da ferner ein Außenumfangseckabschnitt der Endfläche des Ständers und die Kantenlinie des ausgesparten Abschnitts in Umfangsrichtung zusammenfallen wird die Beeinträchtigung reduziert.
Darüber hinaus sind ausgesparte Abschnitte mit rechteckigem oder gekrümmtem Querschnitt in Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen und der Außenumfang des Lüfters fällt grob mit einem Schnittbereich zwischen einer axialen Endfläche der klauenförmigen Magnetpole und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte zusammen. Ringförmige Räume, die sich in Umfangsrichtung erstrecken sind außerhalb der Radialrichtungen der Lüfter ausgebildet, weil die ausgesparten Abschnitte ausgebildet sind. Das Moment ist auf der Seite des äußersten Durchmessers eines Lüfters am größten und die entsprechende Kühlluft weist somit eine hohe Geschwindigkeit auf, wobei ein Widerstand auf der Seite der Ausgabe den Druckverlust in großem Maß verschlimmert. Da der Außenumfang des Lüfters grob mit dem Schnittbereich zwischen einer axialen Endflächen der klauenförmigen Magnetpole und der Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte zusammenfällt und da der Lüfter diesem Raum zugewandt ist, wird der Belüftungsdurchgang vergrößert, wenn die Kühlluft den Lüfter verlässt, wodurch der Druckverlust auf der Ausgabeseite des Lüfters reduziert und die Kühlleistung verbessert werden. Somit kann die Kühlleistung aufrechterhalten bleiben und es ist möglich die Geräusche zu reduzieren, weil der Lüfter mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet werden kann.
Ferner sind die ausgesparten Abschnitte mit einem recheckigem oder gekrümmtem Querschnitt in Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen und der Schnittbereich zwischen einer äußersten Außendurchmesserfläche des Läufers und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte fällt ungefähr mit einer Endfläche des Ständerkerns zusammen und die ausgesparten Abschnitte sind in Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole vorgesehen und der Außenumfang des Lüfter fällt grob mit einem Schnittbereich zwischen einer axial Endfläche der klauenförmigen Magnetpole und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte zusammen. Somit werden ringförmige Räume, die sich in Umfangsrichtung erstrecken aufgrund der Ausbildung der ausgesparten Abschnitte ausgebildet. Diese Räume bilden Belüftungsdurchgänge. Folglich nimmt die Komponente der Kühlluft in Umfangsrichtung zu und die Kühlleistung kann dadurch erhöht werden. Folglich wird die Kühlfunktion der Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole nicht beeinträchtigt und die Kühlleistung kann verbessert werden.
Da ferner ein Außenumfangseckabschnitt der Endfläche des Ständers und die Kantenlinie des ausgesparten Abschnitts in Umfangsrichtung zusammenfallen, wird die Beeinträchtigung reduziert. Da darüber hinaus der Lüfter dem obigen Raum zugewandt ist, wird der Belüftungsdurchgang, wenn die Kühlluft den Lüfter verlässt, wobei der Druckverlust auf der Ausgabeseite des Lüfters vermindert und die Kühlleistung verbessert werden. Somit kann die Kühlleistung aufrechterhalten werden und es ist möglich Geräusche zu reduzieren, weil der Lüfter mit kleinerem Durchmesser ausgestaltet werden kann.
Darüber hinaus ist der Lüfter mit Schaufelflächen davon geneigt in Richtung der ausgesparten Abschnitte versehen. Somit gibt es eine größere Komponente an Kühlluft, die direkt mit den Spulenendgruppen in Kontakt kommt und zwar über den ringförmigen Belüftungskanal, der sich in einer Umfangsrichtung erstreckt und durch die ausgesparten Abschnitte ausgebildet ist und die Kühlleistung wird verbessert.
Ferner ist der Abschnitt innerhalb des Gehäuses, der dem Lüfter zugewandt ist ein im Wesentlichen leerer Raum. Da keine Hindernisse in dem Raum, der dem Lüfter zugewandt ist, vorgesehen sind, werden der Druckverlust auf der Ausgabeseite des Lüfters reduziert und Beeinträchtigungen vermindert und Kühlluft wird in die Spulenendgruppen eingeströmt und die Kühlleistung wird verbessert.
Darüber hinaus ist eine Einrichtung zum Ebenen an den Innenumfangsabschnitten der Spulenendgruppen vorgesehen. Da die Innenumfangsabschnitte der Spulenendgruppen mit einer ebenen Fläche versehen sind, ist es möglich die Beeinträchtigungen zu reduzieren. Auch sind Paare aus inneren und äußeren Wendeabschnitten angeordnet, die in Radialrichtungen aneinander gereiht sind, so dass sie in Axialrichtung nicht überlappen. Auf der Innenseite der Spulenende herrscht aufgrund der Einrichtung zum Ebenen, die derart angebracht ist, dass sie der Kühlluft zugewandt ist, ein niedriger Druck und ein Teil der Kühlluft strömt von einem Endabschnitt des Spulenendes ein und eine Luftströmung wird von außen in die Spulenenden eingeströmt und somit kann die Kühlleistung verbessert werden.
Darüber hinaus ist eine Einrichtung zum Ebenen an Endabschnitten der Spulenendgruppen vorgesehen. Da die Endabschnitte der Spulenendgruppen mit einer planaren Fläche versehen sind, ist es möglich die Beeinträchtigungen zu reduzieren. Darüber hinaus sind Paare von inneren und äußeren Wendeabschnitten in Radialrichtung aneinander gereiht angeordnet, so dass sie in Axialrichtung nicht überlappen und aufgrund der obigen Einrichtung zum Ebenen wird die Kühlluft geführt. Da die Kühlluft ohne jegliche Hindernisse in ihrem Weg positiv ventiliert wird, kann die Kühlleistung verbessert werden.
Ferner ist die Einrichtung zum Ebenen an Innenumfangsabschnitten und Endabschnitten der Spulenendgruppen vorgesehen. Da die Endabschnitte und Innenumfangsabschnitte der Spulenendgruppen mit planaren Flächen versehen ist, ist es möglich die Beeinträchtigungen zu reduzieren. Darüber hinaus sind Paare von inneren und äußeren Wendeabschnitten in Radialrichtung aneinander gereiht angeordnet, so dass sie nicht in Axialrichtung nicht überlappen und aufgrund der obigen Einrichtung zum Ebenen wird die Kühlluft geführt. Da die Kühlluft ohne jegliche Hindernisse in ihrem Weg positiv ventiliert wird, kann die Kühlleistung verbessert werden.
Ferner weist der Abschnitt der Gehäuses, der der Spulenendgruppe zugewandt ist eine glatte Fläche auf und der Belüftungsdurchgang für die Kühlluft ist zwischen der glatten Fläche und dem Spulenendgruppenendabschnitt ausgebildet. Da der Abschnitt des Gehäuses, der der Spulenendgruppe zugewandt eine glatte Fläche aufweist und der Belüftungskanal für die Kühlluft zwischen der glatten Fläche und den Spulenendgruppenendabschnitt angeordnet ist, behindert die glatte Fläche die Strömung der Kühlluft nicht. Folglich wird die Beeinträchtigung der Kühlluftströmung aufgrund des Gehäuses reduziert. Ferner wird die Strömung der Kühlluft durch die glatte Fläche korrigiert und die Kühlleistung weiter verbessert.

Claims

Fahrzeuglichtmaschine, umfassend: einen Läufer (7), umfassend: klauenförmige Magnetpole (22, 23) mit Schulterabschnitten; einen Ständer (8), umfassend: einen Ständerkern (15), der dem Läufer (7) zugewandt angeordnet ist; und eine mehrphasige Ständerwicklung (16), die in dem Ständerkern montiert ist; und ein Gehäuse (1, 2), das den Läufer (7) und den Ständer (8) aufnimmt und haltert; wobei der Ständerkern (15) mit mehreren Schlitzen (15a) ausgebildet ist, die sich in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken, die mehrphasige Ständerwicklung (16) eine Anzahl an Wicklungsabschnitten umfasst, in denen eine Drahtlitze (30) derart gewickelt ist, dass sie in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze (15a) in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage belegt, wobei die Drahtlitzen (30) außerhalb der Schlitze (15a) an axialen Endflächen des Ständerkerns (15a) zurückgewickelt sind, um Wendeabschnitte zu bilden, und wobei sich mehrere der Drahtlitzen (30) in Radialrichtung innerhalb der Schlitze (15a) des Ständerkerns (15) in einer Reihe aneinanderreihen, die Wendeabschnitte (30a) der Drahtlitzen (30) die gleiche Form aufweisen und sich in der gleichen Teilung in Umfangsrichtung aneinanderreihen, um Spulenendgruppen (16a, 16b) zu bilden, wobei die Spulenendgruppen (16a, 16b) in Radialrichtung in mehreren Reihen angeordnet sind, und einen Lüfter (5), der an einem axialen Endabschnitt des Läufers (7) der Spulenendgruppe (16a, 16b) zugewandt vorgesehen ist und eine Kühlluftströmung in Radialrichtung erzeugt, um die Spulenendgruppe (16a und 16b) zu belüften, dadurch gekennzeichnet, dass ausgesparte Abschnitte (22a, 23a) mit rechteckiger Querschnittsform in den Schulterabschnitten der klauenförmigen Magnetpole (22, 23) vorgesehen sind, ein Schnittbereich zwischen einer äußersten Außendurchmesserfläche des Läufers (7) und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte (22a, 23a) mit einer Endfläche des Ständerkerns (15) zusammenfällt, und der Lüfter (5) versehen ist mit Schaufelflächen, die in Richtung der Seite eines ausgesparten Abschnitts geneigt sind.
Fahrzeuglichtmaschine nach Anspruch 1, bei der der Lüfter (5) an einem axialen Ende der klauenförmigen Magnetpole (22, 23) vorgesehen ist; die Schulterabschnitte der klauenförmigen Magnetpole (22, 23) den Spulenendgruppen (16a, 16b) zugeordnet sind; der Lüfter (5) einem Belüftungsdurchgang, der auf einer Seite der Spulenendgruppe (16a, 16b) ausgebildet ist, entfernt vom Ständerkern (15) zugewandt ist.
Fahrzeuglichtmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Schnittbereich zwischen einer axialen Endfläche der klauenförmigen Magnetpole (22, 23) und einer Kantenlinie der ausgesparten Abschnitte (22a, 23a) im Wesentlichen mit einem Außendurchmesser des Lüfters (5) zusammenfällt.
Fahrzeuglichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Abschnitt innerhalb des Gehäuses (1, 2), der dem Lüfter (5) zugewandt ist, ein leerer Raum ist.
Fahrzeuglichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Einrichtung zum Ebnen (101) auf einem Innenumfangsabschnitt der Spulenendgruppen (16a, 16b) vorgesehen ist.
Fahrzeuglichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Einrichtung zum Ebnen (102) an einem Endabschnitt der Spulenendgruppen (16a, 16b) vorgesehen ist.
Fahrzeuglichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Einrichtung zum Ebnen (103) auf einem Innenumfangsabschnitt und einem Endabschnitt der Spulenendgruppen (16a, 16b) vorgesehen ist.
Fahrzeuglichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der ein Abschnitt des Gehäuses (1, 2), der der Spulenendgruppen (16a, 16b) zugewandt ist, eine glatte Fläche ist und ein Belüftungsdurchgang für Kühlluft zwischen der glatten Fläche und den Spulenendgruppen-Endabschnitten ausgebildet ist.