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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ständeranordnung eines durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Wechselstromgenerators bzw. Drehstromgenerators für ein Fahrzeug wie etwa einen Personenwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Boot.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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In letzter Zeit werden vielfältige Vorrichtungen wie etwa Sicherheitsvorrichtungen vermehrt, und die Ausgangsleistung von Wechselstromgeneratoren muss erhöht werden. Dies erfordert auch eine Erhöhung in der Wärmeabstrahlung von Wechselstromgeneratoren.
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Die PCT-Patentanmeldung
WO 92/06527 A offenbart ein Beispiel eines Hochleistungs-Wechselstromgenerators. In dieser Anmeldung sind U-förmige Leitersegmente in Schlitze des Ständerkerns von einem Ende eingesetzt und sind miteinander verschweißt, um eine Ständerwicklung auszubilden. Weil die U-förmigen Leitersegmente regelmäßig angeordnet werden können, kann ein hohes Leiterbelegungsverhältnis bereitgestellt werden, wodurch die Ausgangsleistung erhöht wird.
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Eine andere Struktur zum Verbessern der Kühlwirkung der Ständerwicklung ist in
JP-U-1-27406 offenbart. Die Spulenenden der Ständerwicklung sind flach ausgebildet, um zu kühlende Wicklungsoberflächen zu vergrößern.
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In diesen herkömmlichen Strukturen weisen zwei Spulenendgruppen die gleiche Gestalt und die gleiche Größe auf, und es gibt keinen Unterschied in der Wärmeabstrahlung. Weil sich die Menge der Kühlluft, die zu zwei Spulenendgruppen gesendet wird, unterschiedlich ist, gibt es einen Unterschied in einer Temperatur zwischen zwei Spulenendgruppen.
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Eine andere vorbekannte Struktur kann in dem
deutschen Gebrauchsmuster Nr. G 89 13 392 gefunden werden, welche sich auf einen Wechselstromgenerator mit Lüfterventilation insbesondere für Kraftfahrzeuge bezieht, der einen Ständer, welcher einen Ständerkern mit einer Ständerwicklung, die jeweils aus ringförmig an entgegengesetzten Enden des Ständerkerns angeordneten Spulenenden bestehende erste und zweite Spulenendgruppen besitzt, einen nahe der ersten Spulenendgruppe angeordneten Gleichrichter und eine Luftantriebseinheit zum Senden von Kühlluft zu den ersten und zweiten Spulenendgruppen umfasst, wobei die erste Spulenendgruppe sich in der axialen Richtung weiter von dem Ständerkern erstreckt und somit eine größere durch die Luftantriebseinheit zu kühlende Oberfläche aufweist als die zweite Spulenendgruppe.
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Die
französische Patentveröffentlichung Nr. 1.465.068 offenbart eine Konfiguration einer Spulenendgruppe in einer Wicklung einer rotierenden elektrischen Maschine, bei welcher vorstehende Oberflächen jedes Spulenendes einer Spulenendgruppe in einer radialen Richtung in einer kaskadierenden Form angeordnet sind, so dass jedes Spulenende der Kühlluft von einem benachbarten Lüfter direkt ausgesetzt ist.
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Bei einem Wechselstromgenerator jedoch, welcher eine Riemenscheibe an der Vorderseite hiervon und einen Gleichrichter an der Rückseite hiervon aufweist, erwärmt die Wärme des Gleichrichters die zu der rückseitigen Spulenendgruppe gesendete Kühlluft, was bewirkt, dass die Temperatur dieser Spulenendgruppe höher ist als die andere.
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Darüber hinaus steht die Rückseite des Wechselstromgenerators einem Motor gegenüber und wird dadurch erwärmt. Daher kann eine Temperatur der der rückseitigen Spulenendgruppe zugeführten Kühlluft gemäß der Anordnung des Wechselstromgenerators in dem Motorraum hoch werden. Als ein Ergebnis kann die rückseitige Spulenendgruppe nicht gekühlt werden, und die Temperatur hiervon wird zu hoch.
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Dies bewirkt einen Temperaturanstieg der Ständerwicklung mit einem unerwünschten Unterschied in einer Temperatur zwischen den zwei Spulenendgruppen. Der Temperaturunterschied zwischen den zwei Spulenendgruppen bewirkt einen Unterschied in einer Temperatur zwischen zwei Teilen des Gehäuses. Falls dieser Temperaturunterschied zu groß wird, kann die Achse des Läufers aufgrund eines Unterschieds in der thermischen Ausdehnung hiervon verschoben werden, wodurch ein magnetisches Rauschen und eine Vibration hervorgerufen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts des obigen Problems ist die vorliegende Erfindung, einen neuen und verbesserten Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Die vorliegende Erfindung ist es, einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, welcher wirksame Kühlluft entsprechend einer hohen Ausgangsleistung zuführen kann, ungeachtet einer Wärme des Gleichrichters oder einer Anordnung des Wechselstromgenerators.
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Die vorliegende Erfindung ist es, einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, bei welchem eine unzureichende Kühlung einer von zwei Spulenendgruppen verbessert wird.
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Die vorliegende Erfindung ist es, einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, bei welchem ein anormaler Temperaturunterschied zwischen zwei Spulenendgruppen verbessert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist es, einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, bei welchem die Temperatur der Spulenendgruppe nahe dem Gleichrichter erniedrigt ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Wechselstromgenerator gemäß Anspruch 1 gelöst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung wie auch die Funktionsweisen diesbezüglicher Teile der vorliegenden Erfindung werden aus einem Studium der nachfolgenden genauen Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen klar werden. In den Zeichnungen:
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ist 1 eine Querschnittsansicht eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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ist 2 eine Teilansicht eines Ständers gemäß der ersten Ausführungsform;
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ist 3 eine perspektivische Ansicht eines Leitersegments gemäß der ersten Ausführungsform;
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ist 4 eine schematische Ansicht von in einen Ständerkern eingesetzten Segmenten gemäß der ersten Ausführungsform;
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ist 5 ein Abschnitt eines Wicklungsdiagramms des Ständers gemäß der ersten Ausführungsform;
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ist 6 ein Abschnitt eines Wicklungsdiagramms des Ständers gemäß der ersten Ausführungsform;
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ist 7 ein Abschnitt eines Wicklungsdiagramms des Ständers gemäß der ersten Ausführungsform;
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ist 8 ein Schaltbild gemäß der ersten Ausführungsform;
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ist 9 ein schematisches Diagramm einer ersten Spulenendgruppe des Ständers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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ist 10 eine schematische Ansicht von in einen Ständerkern eingesetzten Segmenten gemäß der zweiten Ausführungsform;
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ist 11 ein schematisches Diagramm einer ersten Spulenendgruppe des Ständers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
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ist 12 eine schematische Ansicht von in einen Ständerkern eingesetzten Segmenten gemäß der dritten Ausführungsform.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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1–8 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ein Wechselstromgenerator 1 besteht aus einem Ständer 2, welcher als ein Anker fungiert, einem Läufer 3, welcher als ein Magnetfeld fungiert, vorderen und hinteren Gehäusen 4a, 4b zum Unterstützen des Läufers 3 und des Ständers 2 durch Schraubbolzen 4c, und einem Gleichrichter 5 zum Umwandeln von Wechselstromleistung in Gleichstromleistung.
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Der Läufer 3 dreht sich zusammen mit einer Welle 6 und besteht aus einem Polkern 7 des Lundell-Typs, einer Feldspule 8, Schleifringen 9, 10 und Kühllüftern 11, 12. Die Welle 6 ist mit einer Riemenscheibe 20 verbunden, um durch einen Motor (nicht gezeigt), welcher auf einem Fahrzeug montiert ist, angetrieben zu werden.
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Der Lundell-Polkern 7 besteht aus einem Paar von Polkernelementen. Jedes der Polkernelemente 7 besteht aus einem Nabenabschnitt 71, welcher auf der Welle 6 angebracht ist, einem Scheibenabschnitt 72, der sich radial von dem Nabenabschnitt 71 aus erstreckt, und einer Mehrzahl von Klauenpolen 73.
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Ein riemenscheibenseitiger Halbaxiallüfter 11 weist geneigte Lüfterschaufeln auf, die bezüglich einer Grundplatte 111, welche an ein Ende des Polkerns 7 geschweißt ist, geneigt sind, und aufrechte Lüfterschaufeln auf. Ein Zentrifugallüfter 12 weist aufrechte Lüfterschaufeln auf, die aufrecht zu einer an das andere Ende geschweißten Grundplatte 121 angeordnet sind, auf der Riemenscheibengegenseite des Polkerns 7 auf.
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Lufteinlassfenster 41 sind an einem axialen Ende eines Gehäuses 4 ausgebildet, und Luftauslassfenster 42 sind an den Schulterabschnitten des Gehäuses 4 gegenüber einer ersten Spulenendgruppe 31a und einer zweiten Spulenendgruppe 31b ausgebildet.
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Der Gleichrichter 5 ist an der Riemenscheibengegenseite des Wechselstromgenerators 1 angeordnet. Somit ist die erste Spulenendgruppe 31a angeordnet, um dem Gleichrichter 5 zu entsprechen.
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Der Ständer 2 besteht aus einem Ständerkern 32, einer in Schlitzen 35, die in dem Ständerkern 32 ausgebildet sind, angeordneten Ständerwicklung und Isolatoren 34 zum Isolieren der Leiterelemente von dem Ständerkern 34. 4 ist eine schematische Ansicht einer Phasenwicklung des Ständerkerns 32, gesehen von der radial inneren Seite des Ständerkerns 32 aus. Wie in 2 gezeigt, weist der Ständerkern 32 eine Mehrzahl der Schlitze auf, um die Leiterelemente der Mehrphasenständerwicklung aufzunehmen. Der Ständerkern 32 dieser Ausführungsform weist 36 unter gleichen Abständen entsprechend der Anzahl von Polen des Läufers 3 ausgebildete Schlitze auf, um eine Dreiphasenständerwicklung aufzunehmen.
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Die in den Schlitzen 35 des Ständerkerns 32 eingesetzte Ständerwicklung besteht aus jedem einzelnen Leiterelement. Jeder der Schlitze 35 weist eine gerade Anzahl von Leiterelementen auf (vier Leiterelemente gemäß dieser Ausführungsform). Vier Leiterelemente in jedem der Schlitze 35 sind in der radialen Richtung des Ständerkerns 32 ausgerichtet, um eine innerste Schicht, eine innere mittlere Schicht, eine äussere mittlere Schicht und eine äusserste Schicht auszubilden. Die Leiterelemente sind in einem vorgeschriebenen Muster verbunden, um die Ständerwicklung auszubilden. Die Leiterelemente in jedem der Schlitze 35 gemäß dieser Ausführungsform erstrecken sich von gegenüberliegenden Enden des Ständerkerns 32 aus, um kontinuierliche Spulenenden an einem Ende hiervon und verbundene Spulenenden an dem anderen Ende hiervon auszubilden.
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Eines der Leiterelemente in einem der Schlitze 35 bildet mit einem der Leiterelemente in einem anderen der Schlitze 35, welcher um eine vorgeschriebene Polteilung von dem ersteren beabstandet ist, ein Paar.
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Um Leiterelemente in den Spulenenden aufzureihen und Räume zur Isolation und Kühlung dazwischen sicherzustellen, bildet eines der Leiterelemente in einer Schicht eines der Schlitze 35 ein Paar mit einem der Leiterelemente in einer anderen Schicht in einem anderen der Schlitze 35, welcher sich unter einer vorgeschriebenen Polteilung von dem ersteren beabstandet befindet.
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Beispielsweise bildet ein Leiterelement 331a in der innersten Schicht in einem der Schlitze 35 ein Paar mit einem Leiterelement 331b in der äussersten Schicht eines anderen der Schlitze 35, welcher um eine Polteilung von dem ersteren beabstandet ist. In gleicher Weise bildet ein Leiterelement 332a in der inneren mittleren Schicht eines der Schlitze 35 ein Paar mit einem Leiterelement 332b in der äusseren mittleren Schicht in einem anderen der Schlitze 35, welcher im Uhrzeigersinn um eine Polteilung von dem ersteren beabstandet ist.
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Die gepaarten Leiterelemente weisen jeweils kontinuierliche U-Umkehrabschnitte 331c, 332c auf.
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Somit umgibt an einem Ende des Ständerkerns 32 der kontinuierliche U-Umkehrabschnitt der in der äussersten Schicht und der innersten Schicht angeordneten Leiterelemente den kontinuierlichen U-Umkehrabschnitt der Leiterelemente in der äusseren mittleren Schicht und der inneren mittleren Schicht. In anderen Worten, einer von zwei U-Umkehrabschnitten von gepaarten Leiterelementen in dem gleichen Schlitz umgibt den anderen der U-Umkehrabschnitte an einem Ende des Ständerkerns 32. Die Leiterelemente in der äusseren mittleren Schicht und die Leiterelemente in der inneren mittleren Schicht bilden innere Spulenenden aus, und die Leiterelemente in der äussersten Schicht und die Leiterelemente in der innersten Schicht bilden äussere Spulenenden aus.
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Andererseits bildet ein Leitersegment 332a in der inneren mittleren Schicht in eifern der Schlitze 35 auch ein Paar mit einem Leitersegment 333a' in der innersten Schicht in einem anderen der Schlitze 35, welcher im Uhrzeigersinn um eine Polteilung hiervon beabstandet ist. In gleicher Weise bildet ein Leiterelement 331b' in der äussersten Schicht in einem der Schlitze 35 auch ein Paar mit einem Leitersegment 332b in der äusseren mittleren Schicht in einem anderen der Schlitze 35, welcher im Uhrzeigersinn um eine Polteilung hiervon beabstandet ist. Diese gepaarten Leiterelemente sind jeweils an dem anderen Ende des Ständerkerns 32 miteinander verschweißt.
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Daher sind Verbindungsabschnitte der Leiterelemente in der äussersten Schicht und der Leiterelemente in der äusseren mittleren Schicht und Verbindungsabschnitte der Leiterelemente in der innersten Schicht und der Leiterelemente in der inneren mittleren Schicht in einem Umfang des anderen Endes des Ständers 32 ausgerichtet. Die Verbindungsabschnitte der Leiterelemente in der äussersten Schicht und jene in der äusseren mittleren Schicht und die Verbindungsabschnitte der Leiterelemente in der innersten Schicht und jener in der inneren mittleren Schicht bilden Nachbarschichtspulenenden aus.
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Somit sind die gepaarten Leiterelemente so angeordnet, dass die Elemente an dem anderen Ende des Ständerkerns 32 sich nicht gegenseitig in abträglicher Weise beeinflussen.
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Jedes der Leiterelemente ist ein Abschnitt eines Leitersegments mit einer bestimmten Gestalt und einem rechteckigen Querschitt. Wie in 3 gezeigt, bilden eines der Leiterelemente in der innersten Schicht und eines der Leiterelemente in der äussersten Schicht ein großes U-förmiges Leitersegment 331 aus. Eines der Leitersegmente in der inneren mittleren Schicht und eines der Leitersegmente in der äusseren mittleren Schicht bilden ein kleines U-förmiges Leitersegment 332 aus.
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Die großen und kleinen Leitersegmente 331, 332 sind die Grundsegmente 33. Die Grundsegmente sind in den Schlitzen in einer vorgeschriebenen Regel angeordnet, um eine Wicklung auszubilden, welche zweimal um den Ständerkern 32 herum dreht. Jedes der speziellen Segmente für Anschlüsse der Wicklung und zum Verbinden des ersten Gangs und des zweiten Gangs der Wicklung weist eine spezielle Gestalt auf. Drei spezielle Segmente sind in dieser Ausführungsform erforderlich. Der erste Gang der Wicklung und der zweite Gang derselben sind zwischen der äussersten Schicht und der äusseren mittleren Schicht und zwischen der innersten Schicht und der inneren mittleren Schicht verbunden, womit sie spezielle Spulenenden ausbilden.
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Ein Herstellungsprozess der Ständerwicklung wird nachstehend beschrieben. Grundsegmente 33 werden so angeordnet, dass jeder von U-Umkehrabschnitten von U-förmigen großen Segmenten einen von U-Umkehrabschnitten 332 der U-förmigen kleinen Segmente 332 umgibt, und werden in die jeweiligen Schlitze des Ständerkerns 32 von der gleichen Seite hiervon aus eingesetzt. Leiterelemente 331a der großen Segmente 331 werden in der innersten Schicht der Schlitze 35 angeordnet, Leiterelemente 332a der kleinen Segmente 332 werden in der inneren mittleren Schicht angeordnet, Leiterelemente 331b der großen Segmente 331 werden in der äussersten Schicht in den Schlitzen, welche von den oben genannten Schlitzen im Uhrzeigersinn um eine Polteilung beabstandet sind, angeordnet, und Leiterelemente 332b der kleinen Segmente 332 werden in der äusseren mittleren Schicht in den Schlitzen, welche von den oben genannten Schlitzen 35 um eine Polteilung beabstandet sind, angeordnet.
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Als ein Ergebnis werden gerade Abschnitte der Leiterelemente 331a, 332a, 332b', 331b' aufgereiht, wie in 2 gezeigt. Die Leiterelemente 332b', 331b bilden Paare mit den Leiterelementen der großen und kleinen Segmente, die in dem Schlitz angeordnet sind, welcher hiervon um eine Polteilung beabstandet ist.
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Danach werden in der zweiten Spulenendgruppe 31b die Leiterelemente in der äussersten Schicht und der innersten Schicht gebogen, um sich voneinander zu trennen, so dass jeder von Verbindungsabschnitten 331d, 331e geneigt ist, um 1,5 Schlitze abzudecken. Die Leiterelemente in der inneren mittleren Schicht und der äusseren mittleren Schicht werden ebenfalls gebogen, um sich voneinander zu trennen, so dass jeder von Verbindungsabschnitten 332d, 332e geneigt ist, um 1,5 Schlitze abzudecken.
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Die vorgenannten Schritte werden für alle Leitersegmente 33 in den Schlitzen 35 wiederholt. In der zweiten Spulenendgruppe 31b werden ein Verbindungsabschnitt 331e' des Leiterelements in der äussersten Schicht und der Verbindungsabschnitt 332e der äusseren mittleren Schicht und ebenfalls der Verbindungsabschnitt 332d des Leiterelements in der inneren mittleren Schicht und ein Verbindungsabschnitt 331d' des Leiterelements in der innersten Schicht zur elektrischen Verbindung durch einen Ultraschallwellenschweißer oder einen Lichtbogenschweißer verschweißt oder verlötet.
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U-Umkehrabschnitte 331c des großen Segments 331 sind von dem Ständerkern 32 weiter entfernt als U-Umkehrabschnitte 332c der kleinen Segmente 332. In anderen Worten, die erste Spulenendgruppe 31a besteht aus Mittellagenspulenenden und sowohl den innersten als auch den äussersten Spulenenden, die axial zueinander verschoben sind, so dass der Neigungswinkel eines geneigten Abschnitts 331f der großen Segmente 331 zu den Schlitzen zu dem Neigungswinkel eines geneigten Abschnitts 332f der kleinen Segmente 332 unterschiedlich wird. Demgemäß überlappen, wie in 4 gezeigt, der geneigte Abschnitt 331f der großen Segmente 331 und der geneigte Abschnitt 332f der kleinen Segmente 332 der ersten Spulenendgruppe 31a einander in der radialen Richtung, gesehen von der radial inneren Seite des Ständerkerns aus, nicht. In der zweiten Spulenendgruppe 31b überlappen sich ein geneigter Abschnitt 331g der großen Segmente 331 und ein geneigter Abschnitt 332g der kleinen Segmente 332 wie auch zwei Verbindungsabschnitte hiervon einander in der radialen Richtung.
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Eine X-Phasenwicklung der drei Phasenwicklungen wird mit Bezug auf 5, 6 und 7 beschrieben. Die Leiterelemente in der äussersten Schicht sind durch strichpunktierte Linien angegeben, die in der äusseren mittleren Schicht sind durch gestrichelte Linien angegeben, die in der inneren mittleren Schicht sind durch durchgezogene Linien angegeben, und jene in der äussersten Schicht sind durch strich-doppelpunktierte Linien angegeben. Einte erste Spulenendgruppe 31a ist auf der oberen Seite der Diagramme gezeigt, und eine zweite Spulenendgruppe 31b ist auf der unteren Seite der Diagramme gezeigt. Die in der mittleren Breitenlinie ausgerichteten Bezugsziffern bezeichnen die Schlitznummern. Dies ist das gleiche wie andere Phasenwicklungen.
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Wie in 5 gezeigt, ist jedes von Segmenten 33 in jedem vierten Schlitz von Schlitz ”1” aus eingesetzt. In der zweiten Spulenendgruppe 31b ist ein Ende des Leiterelements, welches sich von der äusseren mittleren Schicht in einem der Schlitze 35 aus erstreckt, mit dem Ende des Leitersegments verbunden, welches sich von der äussersten Schicht eines anderen der Schlitze 35 aus, welcher im Uhrzeigersinn um eine Polteilung hiervon beabstandet ist, erstreckt. Ein Ende des Leiterelements, welches sich von der innersten Schicht eines der Schlitze aus erstreckt, ist ebenfalls mit dem Ende des Leiterelements verbunden, welches sich von der inneren mittleren Schicht in einem der Schlitze 35, welcher im Uhrzeigersinn um eine Polteilung hiervon beabstandet ist, aus erstreckt. Somit ist die erste Wicklung 311 ausgebildet, um für jeden Pol eine zweigängige umwicklungsgewickelte Spule aufzuweisen.
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In gleicher Weise ist, wie in 6 gezeigt, eine zweite Wicklung 312 ausgebildet.
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Die in 5 und 6 gezeigten Wicklungen 311 und 312 sind an einem Ende 33m der ersten Wicklung 311 und einem Ende 33n der zweiten Wicklung 312 verbunden, wie in 7 gezeigt, wodurch eine viergängige Wicklung 315 ausgebildet ist, die vier Leiterelemente in einem Schlitz aufweist.
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Das Leitersegment, welches einen Verbindungsabschnitt eines Endes 33m der ersten Wicklung 311 und eines Endes 33n der zweiten Wicklung 312 aufweist, unterscheidet sich in der Gestalt von dem grollen Grundelement 311 und dem kleinen Grundelement 312.
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Die X-Phasenwicklung weist drei spezielle Segmente auf: das Segment, welches einen Verbindungsabschnitt eines Endes 33m der ersten Wicklung 331 und eines Endes 33n der zweiten Wicklung 332 aufweist, das Segment, welches einen Anschluss X1 aufweist, und das Segment, welches einen Anschluss X2 aufweist.
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In gleicher Weise sind eine V-Phasenwicklung und eine Z-Phasenwicklung, welche sich in denjenigen der Schlitze 35 winden, welche sich um 120° in einem Winkel voneinander unterscheiden, ausgebildet. Ein Anschluss X1 der X-Phasenwicklung wie auch Anschlüsse Y1, Z1 der Y-, Z-Phasenwicklungen sind mit dem Gleichrichter 5 verbunden, und der Anschluss X2 und andere Anschlüsse Y2, Z2 (nicht gezeigt), sind miteinander an dem Neutralpunkt verbunden. Wie in 8 gezeigt, sind die drei Phasenwicklungen in der Sternverbindung verbunden. Die in 7 gezeigte Wicklung weist einen Anschluss X1 auf, welcher sich von der Seite der ersten Spulenendgruppe 31a aus axial erstreckt, um mit dem Gleichrichter 5 verbunden zu sein.
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[Betriebsweise und Wirkung der ersten Ausführungsform]
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Die erste Spulenendgruppe 31a ist auf der Seite des Gleichrichters 5 angeordnet, welche der Riemenscheibenseite gegenüberliegt, und die zweite Spulenendgruppe 31b ist auf der Riemenscheibenseite angeordnet. Als ein Ergebnis wird die durch den Zentrifugallüfter 12 an die erste Spulenendgruppe 31a geschickte Kühlluft bereits durch den Gleichrichter 5 erwärmt.
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Weil die geneigten Abschnitte 331f, 332f der großen und kleinen Segmente 331, 332 in dem ersten Spulenendabschnitt 31a unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, wie zuvor beschrieben, überlappt eine Gruppe eines großen und kleinen Grundsegments 33 in der radialen Richtung, wie in 4 gezeigt, nicht. Daher kann die projizierte Fläche der ersten Spulenendgruppe 31a, gesehen von der radial inneren Seite des Ständerkerns 32 aus, (die Fläche eines Schattens der ersten Spulenendgruppe auf eine imaginäre zylindrische Oberfläche, projiziert von der radial inneren Seite des Ständerkerns aus) erhöht werden, so dass Kühlluft an alle geneigten Abschnitte gesendet werden kann. D. h., die zu kühlende Fläche ist vergrößert, um die erste Spulenendgruppe 31a wirksam zu kühlen.
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Weil der Teilaxiallüfter 11 auf der Seite der Riemenscheibe 20 geneigte Schaufeln aufweist, welche bezüglich der Endoberfläche des Polkerns 7 geneigt sind, treiben die Schaufeln Kühlluft axial von der Riemenscheibenseite aus, wo die Lufttemperatur vergleichsweise niedrig ist, zu der Riemenscheibengegenseite. Als ein Ergebnis kann die erste Spulenendgruppe 31a wirksam gekühlt werden.
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Somit kann die nahe dem Gleichrichter 5 angeordnete erste Spulenendgruppe 31a wirksam gekühlt werden, und der Temperaturunterschied zwischen der ersten Spulenendgruppe 31a und der zweiten Spulenendgruppe 31b kann verringert werden. Daher kann eine Störung in den Gehäusen und in dem Spalt zwischen dem Läufer und dem Ständer aufgrund eines Unterschieds in der thermischen Ausdehnung verhindert werden, wodurch ein magnetisches Rauschen und eine Vibration vermindert werden.
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Des weiteren kann eine thermische Ausdehnung des hinteren Gehäuses 4c auf der Riemenscheibengegenseite, wo die Umgebungstemperatur hoch ist, verhindert werden, so dass der Ständerkern 32 von den Gehäusen fest gehalten werden kann. Als ein Ergebnis kann ein Bruch des Anschlussdrahts zwischen der Ständerwicklung und dem Gleichrichter aufgrund einer Vibration verhindert werden.
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Weil vergleichsweise kühle Luft von der Riemenscheibenseite aus in der axialen Richtung zu der Feldspule 8 hin geliefert werden kann, kann die Feldspule wirksam gekühlt werden, um die Ausgangsleistung zu erhöhen.
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Weil die Ständerwicklung aus Leiterelementen besteht, die in der radialen Richtung in Schlitzen 35 ausgerichtet sind, kann das Belegungsverhältnis oder der Raumfaktor der Leiter in den Schlitzen 35 vergrößert werden, um die Ausgangsleistung zu erhöhen. Weil der U-Umkehrabschnitt 332c des kleinen Segments 232 von dem U-Umkehrabschnitt 331c des großen Segments 331 in der ersten Spulenendgruppe 31a umgeben ist, kann die projizierte Fläche hiervon, gesehen von der radial inneren Seite des Ständerkerns 32 aus, vergrößert werden.
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Weil vier oder mehr Leiterelemente in jedem der Schlitze 35 eingesetzt sein können, kann der Wechselstromgenerator eine ausreichende Ausgangsleistung in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich bereitstellen.
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[Zweite Ausführungsform]
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In der ersten Ausführungsform weist die Wicklung 315 vier Leiterelemente in jedem der Schlitze 35 auf. Jedoch kann die Anzahl von Leiterelementen erhöht werden wie folgt.
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9 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Spulenendgruppe, in welcher acht Leiterelemente in jedem Schlitz angeordnet sind.
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Die in den äußeren zwei Schichten angeordneten Leiterelemente, die in den inneren zwei Schichten angeordneten Leiterelemente und zwei Seite an Seite angeordnete Leiterelemente sind kombiniert, um eine Mehrzahl der gleichen Wicklungen wie die erste Ausführungsform auszubilden, und sind in Reihe verbunden.
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Die geneigten Abschnitte der jeweiligen Segmente der ersten Spulenendgruppe 31a überlappen einander nicht, wie in 10 gezeigt. In der zweiten Spulenendgruppe 31b befinden sich die vier Verbindungsabschnitte in einer Reihe miteinander, und vier geneigte Abschnitte überlappen einander in der radialen Richtung. Daher ist die projizierte Fläche der ersten Spulenendgruppe 31a, gesehen von der inneren Seite des Ständerkerns 32 aus, größer als die der zweiten Spulenendgruppe 31b. Die Erhöhung in der Kühlwirkung der ersten Spulenendgruppe 31a gleicht die Temperatur der ersten und zweiten Spulenendgruppen 31a, 31b an.
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[Dritte Ausführungsform]
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Anstelle der Wicklung gemäß der ersten Ausführungsform, welche vier Leiterelemente in jedem Schlitz aufweist, kann eine Ständerwicklung, welche sechs Leiterelemente in jedem Schlitz aufweist, durch U-förmige kleine Segmente 332, U-förmige mittlere Segmente 333, welche in der radialen Richtung angeordnet sind, und U-förmige große Segmente 331, welche die kleinen und mittleren Segmente 332, 333 umgeben, bereitgestellt werden.
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11 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Abschnitt einer ersten Spulenendgruppe 31a zeigt, welche jeweils in der ersten von der äußersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Schicht angeordnete Leiterelemente aufweist. Leiterelemente 331a, 331b', welche sich von der ersten und sechsten Schicht aus erstrekken, bilden einen U-Umkehrabschnitt. Leiterelemente 332a, 332b', welche sich von der zweiten und dritten Schicht aus erstrecken, und Leiterelemente 331a, 333b', welche sich von der vierten und fünften Schicht aus erstrecken, bilden jeweilige U-Umkehrabschnitte aus.
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Die geneigten Abschnitte der jeweiligen Segmente der ersten Spulenendgruppe 31a überlappen einander nicht, wie in 12 gezeigt. In der zweiten Spulenendgruppe 31b befinden sich die vier Verbindungsabschnitte in einer Reihe miteinander, und vier geneigte Abschnitte überlappen einander in der radialen Richtung. Daher ist die projizierte Fläche der ersten Spulenendgruppe 31a, gesehen von der inneren Seite des Ständerkerns 32 aus, größer als die der zweiten Spulenendgruppe 31b. Die Erhöhung in der Kühlwirkung der ersten Spulenendgruppe 31a gleicht die Temperatur der ersten und zweiten Spulenendgruppen 31a, 31b an.
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Falls die Anzahl von Leiterelementen in jedem Schlitz 6 + 4N (N ist eine ganze Zahl) anstelle von sechs beträgt, sind die Leiterelemente in der äußersten Schicht und der innersten Schicht durch die U-Umkehrabschnitte verbunden.
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[Andere Ausführungsformen]
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Der riemenscheibenseitige Lüfter 11 kann nur aufrechte Schaufeln oder nur geneigte Schaufeln oder eine Mischung von geneigten Schaufeln und aufrechten Schaufeln aufweisen, wenn der Temperaturunterschied zwischen der ersten Spulenendgruppe 31a und der zweiten Spulenendgruppe 31b und andere Bedingungen geeignet sind.
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In der dritten Ausführungsform sind das U-förmige kleine Segment 332 und das U-förmige mittlere Segment 333 von dem großen Segment 331 umgeben. Allerdings können zwei U-förmige kleine Segmente 332 von dem grollen Segment 331 umgeben sein. In diesem Fall überlappen der U-Umkehrabschnitt der zwei kleinen Segmente 332 und die geneigten Abschnitte hiervon miteinander in der radialen Richtung in der ersten Spulenendgruppe 31a. Jedoch kann die projizierte Fläche der ersten Spulenendgruppe 31a größer gemacht werden als die der zweiten Spulenendgruppe 31b. Daher kann die erste Spulenendgruppe 31a wirksam gekühlt werden, so dass der Temperaturunterschied zwischen der ersten Spulenendgruppe 31a und der zweiten Spulenendgruppe 31b klein gemacht werden kann.
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In der obigen Ausführungsform weist der Läufer 3 12 Klauenpole auf, und der Ständerkern 32 weist 36 Schlitze auf. Auch wenn die Anzahl der Pole und der Schlitze geändert wird, kann die gleiche Wicklungsstruktur wie die obigen Ausführungsformen vorgesehen werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Schlitze verdoppelt werden, um zwei Dreiphasenwicklungen zu haben, um einen kombinierten Ausgang aufzuweisen.
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In der ersten Ausführungsform erstreckt sich der Anschlussdraht von der ersten Spulenendgruppe 31a aus. Allerdings kann der Anschlussdraht von der zweiten Spulenendgruppe 31b aus erstreckt werden. In diesem Fall kann die axiale Höhe jedes der Nachbarschichtspulenenden der zweiten Spulenendgruppe 31b unterschiedlich gemacht werden. Beispielsweise können die Nachbarschichtspulenenden in dem inneren Umfang niedriger gemacht werden als die Nachbarschichtspulenenden in dem äußeren Umfang, so dass beide zueinander in der axialen Richtung verschoben sind.
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Ein Ständer mit einer Delta-Verbindung von X-, Y-, Z-Wicklungen anstelle der obigen Stern-Verbindung der X-, Y-, Z-Wicklungen kann ebenfalls vorgesehen sein. Eine solche Stern-Verbindung und Delta-Verbindung kann kombiniert werden, wenn zwei oder mehr Gleichrichter verwendet werden.
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In den obigen Ausführungsformen sind die Leitersegmente aus flachen Drähten ausgebildet. Jedoch können runde Drähte verwendet werden, falls die geraden Abschnitte der Leiterelemente 331a, 331b, 332a, 332b so ausgebildet sind, dass sie flach sind.
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In der vorgenannten Beschreibung und der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen hiervon offenbart worden. Es wird jedoch einleuchtend sein, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen an den spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne von dem breiteren Bereich der Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt. Demgemäß ist die Beschreibung der vorliegenden Erfindung in diesem Dokument in einem eher veranschaulichenden denn einschränkenden Sinn zu betrachten
