DE60022979T2

DE60022979T2 - Wechselstromgenerator

Info

Publication number: DE60022979T2
Application number: DE60022979T
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Chiyoda-ku Taji; Atsushi Chiyoda-ku Oohashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: KR20010077849A; DE60022979D1; KR100355124B1; JP3155535B1; EP1120884A3; JP2001211585A; EP1120884B1; EP1120884A2; US6348750B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Generator, der z.B. von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird.
2. Stand der Technik
4 ist ein Querschnitt einer herkömmlichen Fahrzeuglichtmaschine. Diese Lichtmaschine umfasst: ein Gehäuse 3, das aus einer vorderen Aluminiumhälfte 1 und einer hinteren Aluminiumhälfte 2 aufgebaut ist; eine in dem Gehäuse 3 angeordnete Welle 6 mit einer an einem ersten Ende davon befestigten Riemenscheibe 4; einen Lundell-Läufer 7, der an der Welle 6 befestigt ist; Kühler 5, die an beiden Endflächen des Läufers 6 befestigt sind; einen Ständer 8, der an einer Innenwand des Gehäuses 3 befestigt ist; Schleifringe 9, die an einem zweiten Ende der Welle 6 befestigt sind, um den Läufer 7 mit elektrischem Strom zu versorgen; ein Bürstenpaar 10, das auf den Schleifringen 9 schleift; Bürstenhalter 11, die die Bürsten 10 aufnehmen; einen Gleichrichter 12, der in elektrischem Kontakt mit dem Ständer 8 steht, um in dem Ständer 8 erzeugte Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln; eine Wärmesenke 17, die über dem Bürstenhalter 11 vorgesehen ist; und einen Regler 18, der mittels Klebemittel an der Wärmesenke 17 befestigt ist, um die Höhe der im Ständer 8 erzeugten Wechselspannung zu regeln.
Der Läufer 7 ist aus einer Läuferspule 13 zum Erzeugen eines magnetischen Flusses auf den Durchgang von elektrischem Strom und einem Paar aus ersten und zweiten Polkernen 20 und 21, die derart angeordnet sind, dass sie die Läuferspule 13 abdecken, aufgebaut, wobei die Magnetpole in dem Paar aus Polkernen 20 und 21 durch den magnetischen Fluss erzeugt werden. Die zwei Polkerne 20 und 21 sind aus Eisen gebildet und weisen jeweils acht klauenförmige Magnetpole 22 und 23 auf, die an der Welle derart befestigt sind, dass sie in einer gleichmäßigen Umfangsteilung um eine Umfangskante beabstandet einander zugewandt befestigt sind, so dass sie in Eingriff stehen.
Der Ständer 8 umfasst einen Ständerkern 15, der aus einem zylindrischen mehrschichtigen Eisenkern, in dem eine Anzahl an Schlitzen ausgebildet ist, die sich in vorbestimmter Teilung in Umfangsrichtung längs erstrecken und einer dreiphasigen Ständerwicklung 16, die in den Ständerkern 15 gewickelt ist, aufgebaut ist.
Lufteinlassöffnungen 1a und 2a sind entsprechend in den Mittelabschnitten der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 ausgebildet und Luftausgabeöffnungen 1b und 2b sind entsprechend in den Schulterabschnitten am Außenumfang der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 ausgebildet.
Im Folgenden wird der Verdrahtungsaufbau des Ständerwicklungsabschnitts der a-Phase 16a der dreiphasigen Ständerwicklung 16 unter Bezugnahme auf das Wicklungsschaubild in 5 erläutert. Darüber hinaus zeigt dieses Schaubild den Verdrahtungsaufbau, wenn der Ständer 8 vom Ende der hinteren Hälfte 2 betrachtet wird und in der Zeichnung kennzeichnen durchgezogene Linien Leitungen am Ende der hinteren Hälfte 2 und gepunktete Linien kennzeichnen Leitungen am Ende der vorderen Hälfte 1. Darüber hinaus kennzeichnen schwarze Punkte in kreisförmigen Symbolen innerhalb der Schlitze 15a des Ständerkerns 15 Leitungen, die sich vom Ende der vorderen Hälfte 1 zum Ende der hinteren Hälfte 2 erstrecken und "X" Symbole in den kreisförmigen Symbolen innerhalb der Schlitze 15a des Ständerkerns 15 kennzeichnen Leitungen, die sich von dem Ende der hinteren Hälfte 2 zum Ende der vorderen Hälfte 1 erstrecken.
Der Ständerwicklungsabschnitt der a-Phase 16a umfasst erste bis vierte Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34. Der erste Wicklungsunterabschnitt 31, dessen erstes Ende mit einer a- Phase Verbindungsleitung 100 verbunden ist, führt in der zweiten Position von einer Seite des Innenumfangs (im Folgenden werden die Positionen gezählt in der Reihenfolge von der Seite des Innenumfangs entsprechend als erste, zweite, dritte und vierte Position bezeichnet) innerhalb eines Schlitzes 15a, dessen Schlitznummer die Nummer 1 ist, aus dem Ende der hinteren Hälfte 2. Danach wird der erste Wicklungsunterabschnitt 31 durch Wellenwickeln gebildet, so dass die Wicklung jeden dritten Schlitz gegen den Uhrzeigersinn zwischen der ersten Position und der zweiten Position innerhalb der Schlitze wechselt und ein zweites Ende des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 kommt an der ersten Position im Schlitz Nr. 34 an. Dieser erste Wicklungsunterabschnitt 31 ist über einen ersten Brückenabschnitt 60 mit einem ersten Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 33 verbunden.
In der vierten Position in Schlitz Nr. 1 ist der dritte Wicklungsunterabschnitt 33, dessen erstes Ende mit dem ersten Brückenabschnitt 60 am Ende der hinteren Hälfte 2 verbunden ist, durch Wellenwicklung aufgebaut, so dass die Wicklung jeden dritten Schlitz gegen den Uhrzeigersinn bis Schlitz Nr. 34 zwischen der dritten Position und der vierten Position wechselt und ein zweites Ende davon kommt in der dritten Position im Schlitz Nr. 34 an. Dieser dritte Wicklungsunterabschnitt 33 ist über einen zweiten Brückenabschnitt 61 mit dem zweiten Wicklungsunterabschnitt 32 verbunden.
In der ersten Position in Schlitz Nr. 1 ist der zweite Wicklungsunterabschnitt 32, dessen erstes Ende mit dem zweiten Brückenabschnitt 61 von dem Ende der hinteren Hälfte 2 verbunden ist, durch Wellenwickeln derart aufgebaut, dass die Wicklung jeden dritten Schlitz im Uhrzeigersinn bis Schlitz Nr. 4 zwischen der ersten Position und der zweiten Position wechselt und ein zweites Ende davon kommt an der zweiten Position in Schlitz Nr. 4 an. Dieser zweite Wicklungsunterabschnitt 32 ist über einen dritten Brückenabschnitt 62 mit dem vierten Wicklungsunterabschnitt 34 verbunden.
In der dritten Position im Schlitz Nr. 1 ist der vierte Wicklungsunterabschnitt 34, dessen erstes Ende mit dem dritten Brückenabschnitt 62 von dem Ende der hinteren Hälfte 2 verbunden ist, durch Wellenwicklung derart aufgebaut, dass die Wicklung jeden dritten Schlitz im Uhrzeigersinn bis Schlitz Nr. 4 zwischen der dritten Position und der vierten Position wechselt und ein zweites Ende davon kommt in der vierten Position in Schlitz Nr. 4 an. Dieser vierte Wicklungsunterabschnitt 34 ist mit einer Sternpunkt-Verbindungsleitung 101 verbunden.
Auf diese Art und Weise macht der erste Wicklungsunterabschnitt 31 des a-Phase Ständerwicklungsabschnitts 16a, der mit der a-Phase Verbindungsleitung 100 verbunden ist, einen Umlauf gegen den Uhrzeigersinn in jedem dritten Schlitz, während er zwischen der zweiten Position und der ersten Position wechselt und dann macht der dritte Wicklungsunterabschnitt 33 einen Umlauf gegen den Uhrzeigersinn in jedem dritten Schlitz, während er zwischen der vierten Position und der dritten Position wechselt. Zusätzlich macht der zweite Wicklungsunterabschnitt 32 einen Umlauf im Uhrzeigersinn in jedem dritten Schlitz, während er zwischen der zweiten Position und der ersten Position wechselt und dann macht der vierte Wicklungsunterabschnitt 34 einen Umlauf im Uhrzeigersinn in jedem dritten Schlitz, während er zwischen der vierten Position und der dritten Position wechselt. Die der Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 sind jeweils mittels der Brückenabschnitte 60 bis 62 in Reihe geschaltet und bilden einen a-Phase-Ständerwicklungsabschnitt 16a mit vierfachem Umlauf.
Gleichermaßen sind ein b-Phase-Ständerwicklungsabschnitt und ein c-Phase-Ständerwicklungsabschnitt durch Versatz um einen Schlitz 15a ausgebildet und bilden zusammen mit dem a-Phase- Ständerwicklungsabschnitt die dreiphasige Ständerwicklung 16 in Sternschaltung.
Die dreiphasige Ständerwicklung 16 des obigen Aufbaus ist durch Verbinden einer Vielzahl kurzer Leitersegmente 50 gebildet, wie beispielsweise den in 6 dargestellten.
Die Leitersegmente 50, die Bauteilelemente der Leiter sind, sind jeweils aus einem Kupferdrahtmaterial mit rechteckigem Querschnitt, der mit einer Isolation beschichtet ist, in einer U-Form ausgebildet und umfassen jeweils ein Paar aus ersten und zweiten geraden Abschnitten 51a und 51b, die in den Schlitzen 15a aufgenommen sind, einen Basisendabschnitt 52, der die geraden Abschnitte 51a und 51b miteinander verbindet und Verbindungsabschnitte 53a und 53b, die an Endabschnitten der geraden Abschnitte 51a und 51b angeordnet sind, um benachbarte Leitersegmente 50 miteinander zu verbinden.
Als nächstes werden die Schritte beim Bilden des a-Phase-Ständerwicklungsabschnitts 16a unter Verwendung der Leitersegmente 50 erläutert.
Zunächst werden, wie es in 7 dargestellt ist, vier gerade Abschnitte 51a und 51b der Leitersegmente 50 angeordnet, um sich in einer Radialrichtung innerhalb jedes der Schlitze 15a in einer Reihe aneinander zu reihen, wozu die Leitersegmente 50 von dem Ende der hinteren Hälfte 2 in eine vorbestimmte Schlitznummer eingeführt werden, so dass der erste gerade Abschnitt 51a des ersten Leitersegments 50 in der ersten Position und der zweite gerade Abschnitt 51b des ersten Leitersegments 50 in der zweiten Position drei Schlitze entfernt angeordnet ist und der erste gerade Abschnitt 51a eines zweiten Leitersegments 50 in der dritten Position und der zweite gerade Abschnitt 51b des zweiten Leitersegments 50 in der vierten Position drei Schlitze entfernt angeordnet ist.
Dann werden, wie es in 8 dargestellt ist, am Ende der vorderen Hälfte 1 die Verbindungsabschnitte 53a, die von den geraden Abschnitten 51a in der ersten Position ausmünden und die Verbindungsabschnitte 53b, die von den geraden Abschnitten 51b in der zweiten Position drei Schlitze entfernt ausmünden, verbunden und die Verbindungsabschnitte 53a, die von den geraden Abschnitten 51a in der dritten Position ausmünden und die Verbindungsabschnitte 53b, die von den geraden Abschnitten 53b in der vierten Position drei Schlitze entfernt ausmünden, verbunden und zwar gemäß dem Verdrahtungsdiagramm in 5, wodurch der a-Phase-Ständerwicklungsschaubild 16a mit vierfachem Umlauf gebildet wird.
Der b-Phase-Ständerwicklungsabschnitt mit vierfachem Umlauf und der c-Phase-Ständerwicklungsabschnitt mit vierfachem Umlauf werden gleichermaßen ausgebildet und bilden zusammen mit dem a-Phase-Ständerwicklungsabschnitt die dreiphasige Ständerwicklung 15 in Sternschaltung.
Darüber hinaus ragen einige der Basisendabschnitte 52 in 7 am Ende der hinteren Hälfte 2 weiter heraus als andere Basisendabschnitte 52 und die Stellen dieser Vorsprünge entsprechen dem ersten Brückenabschnitt 60, der das zweite Ende des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 mit dem ersten Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 33 verbindet, dem zweiten Brückenabschnitt 61, der das zweite Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 33 mit dem ersten Ende des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 verbindet und dem dritten Brückenabschnitt 62, der das zweite Ende des zweiten Wicklungsunterabschnitts 31 mit dem ersten Ende des vierten Wicklungsunterabschnitts 33 verbindet.
Bei einer auf diese Art und Weise ausgestalteten Fahrzeuglichtmaschine wird Strom von einer (nicht dargestellten) Batterie mittels der Bürsten 10 und der Schleifringe 9 der Läuferspule 13 zugeführt und ein magnetischer Fluss erzeugt. Die klauenförmigen Magnetpole 22 des ersten Polkerns 20 werden durch den Magnetfluss als Nordpol polarisiert und die klauenförmigen Magnetpole 23 des zweiten Polkerns 31 werden als Südpole polarisiert. Gleichzeitig wird das Drehmoment des Motors mittels eines Riemens und der Riemenscheibe 4 auf die Welle 6 übertragen und der Läufer 7 gedreht. So wird ein sich drehendes Magnetfeld an die dreiphasige Ständerwicklung 16 weitergegeben und eine elektromotorische Kraft wird mittels des Gleichrichters 12 in eine Gleichspannung umgewandelt, deren Höhe durch den Regler 18 geregelt wird und die Batterie wird wieder aufgeladen.
Am Ende der hinteren Hälfte 2 wird Außenluft durch die Drehung der Kühler 5 durch die Lufteinlassöffnungen 2a, die entsprechend gegenüber der Wärmesenke des Gleichrichters 12 und der Wärmesenke 17 des Reglers 18 angeordnet sind, eingesaugt und strömt entlang der Achse der Welle 6, wodurch der Gleichrichter 12 und der Regler 18 gekühlt werden und dann wird sie durch die Kühler 5 zentrifugal abgelenkt, um die Spulenenden 70b der dreiphasigen Ständerwicklung 16 am Ende der hinteren Hälfte 2 zu kühlen, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 2b nach außen abgegeben wird.
Gleichzeitig wird am Ende der vorderen Hälfte 1 Außenluft durch die Drehung der Kühler 5 durch die Lufteinlassöffnungen 1a axial eingesaugt und dann durch die Kühler 5 zentrifugal abgelenkt, wodurch die Spulenenden 70a der dreiphasigen Ständerwicklung 16 am Ende der vorderen Hälfte 1 gekühlt werden, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 1b nach außen abgegeben wird.
Bei der Fahrzeuglichtmaschine mit obigem Aufbau treten jedoch die folgenden Probleme auf, weil der erste Brückenabschnitt 60, der das zweite Ende des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 mit dem ersten Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 33 verbindet, der zweite Brückenabschnitt 61, der das zweite Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 33 mit dem ersten Ende des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 verbindet und der dritte Brückenabschnitt 62, der das zweite Ende des zweiten Wicklungsunterabschnitts 31 mit dem ersten Ende des vierten Wicklungsunterabschnitts 33 verbindet, am Ende der hinteren Hälfte 2 angeordnet sind und diese Brückenabschnitte 60, 61 und 62 in Richtung der hinteren Hälfte 2 vorragen:

a. Es besteht das Risiko, dass die Brückenabschnitte 60, 61 und 62 einander kontaktieren und kurzschließen;
b. die Brückenabschnitte 60, 61 und 62 ragen in einer Axialrichtung vor, wodurch die axialen Dimensionen proportional vergrößert werden.
c. Leitersegmente 50 mit anderen Dimensionen als andere Leitersegmente 50 müssen für die Verwendung bei den Brückenabschnitte 60, 61 und 62 vorbereitet werden, was den Vorgang des Einführens der Leitersegmente 50 in die Schlitze 15a schwierig gestaltet;
d. Geräusche treten aufgrund der Beeinflussung der Kühler und der Brückenabschnitte 60, 61 und 62 auf; und
e. die Menge an Kupfer, die verwendet wird, nimmt proportional mit der Verwendung der Brückenabschnitte 60, 61 und 62 zu, wodurch die Kupferkosten erhöht sind.

Eine ähnliche Lichtmaschine des Standes der Technik ist in der EP-A-0 881 752 A1 offenbart, die die Basis für den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Generator bereitzustellen, der Nachteile, wie beispielsweise den Kurzschluss aufgrund des Kontaktes zwischen den Brückenabschnitten dadurch behebt, dass ermöglicht wird, auf die drei Brückenabschnitte zu verzichten.
Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Generator bereitgestellt, umfassend: ein Gehäuse; einen Läufer, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, Nord- und Südpole, die um einen Rotationsumfang des Läufers abwechselnd ausgebildet sind; und einen Ständer mit einem Ständerkern, der den Läufer umgibt, und einer mehrphasigen Ständerwicklung, die in dem Ständerkern angebracht ist, wobei eine Anzahl an Schlitzen, die sich in der Axialrichtung erstrecken, in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung im Ständerkern ausgebildet sind, jede Phase eines Ständerwicklungsabschnitts der mehrphasigen Ständerwicklung in einer Anzahl an Windungen durch elektrisches Verbinden einer Anzahl an Wicklungsunterabschnitten in Reihe ausgebildet ist, die jeweils in einem Umlauf derart ausgebildet sind, dass die Leitung Spulenenden bildet, die sich außerhalb der Schlitze an Endflächen des Ständerkerns zurückwinden und in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen zwischen inneren Lagen und äußeren Lagen in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze wechseln, n-1 Windungen der Leitung in einem ersten Schlitz, der einen ersten Endabschnitt des Ständerwicklungsabschnitts aufnimmt, der mit einer Verbindungsleitung verbunden ist und einem zweiten Schlitz, der einen zweiten Endabschnitt des Ständerwicklungsabschnitts aufnimmt, der mit einer Sternpunkt-Verbindungsleitung verbunden ist, aufgenommen sind und n Windungen der Leitung in anderen Schlitzen aufgenommen sind, wobei die Wicklungsunterabschnitte innerhalb der ersten und zweiten Schlitze direkt und kontinuierlich bzw. sich voneinander fortsetzend miteinander verbunden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Querschnitt einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Verdrahtungsplan für den Ständer in 1;
3 ist eine Teilperspektive des Ständers in 1, gesehen von einem Ende der hinteren Hälfte;
4 ist ein Querschnitt einer herkömmlichen Fahrzeuglichtmaschine;
5 ist ein Verdrahtungsplan für den Ständer in 4.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Leitersegments, das bei der Ständerwicklung in 4 verwendet wurde;
7 ist eine Teilperspektive des Ständers in 4, gesehen von einem Ende der hinteren Hälfte; und
8 ist eine Teilperspektive des Ständers in 4, gesehen von einem Ende der vorderen Hälfte.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ausführungsform 1
1 ist ein Querschnitt einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Diese Lichtmaschine umfasst: ein Gehäuse 3, das aus einer vorderen Aluminiumhälfte 1 und einer hinteren Aluminiumhälfte 2 gebildet ist; eine Welle 6, die innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist, wobei eine Riemenscheibe 4 an einem ersten Ende davon befestigt ist; einen Lundell-Läufer 7, der an der Welle 6 befestigt ist; Läufer bzw. Kühler 5, die an beiden Endflächen des Läufers 6 befestigt sind; einen Ständer 8A, der an einer Innenwand des Gehäuses 3 befestigt ist; Schleifringe 9, die an einem zweiten Ende der Welle befestigt sind, um dem Läufer 7 elektrischen Strom zuzuführen; ein Paar Bürsten 10, die auf den Schleifringen 9 schleifen; Bürstenhalter 11, die die Bürsten 10 aufnehmen; einen Gleichrichter 12 in elektrischem Kontakt mit dem Ständer 8A zum Umwandeln von Wechselspannung, die in dem Ständer 8A erzeugt wird, in Gleichspannung; eine Wärmesenke 17, die über dem Bürstenhalter 11 angeordnet ist; und einen Regler 18, der mittels Klebemittel an der Wärmesenke 17 befestigt ist, um die Höhe der Wechselspannung, die im Ständer 8A erzeugt wird, zu regeln.
Der Läufer 7 ist aus einer Läuferspule 13 zum Erzeugen eines magnetischen Flusses auf den Durchgang von elektrischem Strom und einem Paar aus ersten und zweiten Polkernen 20 und 21, die angeordnet sind, so dass sie die Läuferspule 13 bedecken, aufgebaut, wobei in dem Polkernpaar 20 und 21 durch den magnetischen Fluss Magnetpole erzeugt werden. Das Polkernpaar 20 und 21 ist aus Eisen gebildet und weist jeweils acht klauenförmige Magnetpole 22 und 23 auf, die derart an der Welle befestigt sind, dass sie in einer gleichen Umfangsteilung um die Umfangskante beabstandet und einander zugewandt befestigt sind, so dass sie in Eingriff stehen.
Der Ständer 8A umfasst einen Ständerkern 15, der aus einem zylindrischen mehrschichtigen Eisenkern aufgebaut ist, indem eine Anzahl an Schlitzen in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung ausgebildet ist, die sich längs erstrecken und aus einer dreiphasigen Ständerwicklung 116, die in den Ständerkern 15 gewickelt ist.
Lufteinlassöffnungen 1a und 2a sind entsprechend in den Mittelabschnitten der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 ausgebildet und Luftausgabeöffnungen 1b und 2b sind entsprechend in Schulterabschnitten am Außenumfang der vorderen Hälfte 1 und der hinteren Hälfte 2 ausgebildet.
Als nächstes wird der Verdrahtungsaufbau eines a-Phase-Ständerwicklungsabschnitts 116a der dreiphasigen Ständerwicklung 116 unter Bezugnahme auf den Verdrahtungsplan in 2 erläutert. Darüber hinaus zeigt dieser Plan, wie 5, den Verdrahtungsaufbau, wenn der Ständer 8A von dem Ende der hinteren Hälfte 2 betrachtet wird und die Nummerierung und die Bedeutung der durchgezogenen Linien und der gepunkteten Linien für die Leitungen in der Figur sind die gleichen wie in 5.
Der a-Phase-Ständerwicklungsabschnitt 116a umfasst erste bis vierte Wicklungsunterabschnitte 131 bis 134. Der erste Wicklungsunterabschnitt 131, dessen erstes Ende mit einer a-Phase-Verbindungsleitung 100 verbunden ist, führt aus der ersten Position innerhalb eines Schlitzes 15a, dessen Schlitznummer die Nr. 1 ist, zum Ende der vorderen Hälfte 1. Danach ist der erste Wicklungsunterabschnitt 131 durch Wellenwickeln derart aufgebaut, dass die Wicklung jeden dritten Schlitz im Uhrzeigersinn zwischen der zweiten und der ersten Position innerhalb der Schlitze wechselt und im Schlitz Nr. 4 in der ersten Position ankommt.
Der zweite Wicklungsunterabschnitt 132, dessen erstes Ende direkt und sich fortsetzend (kontinuierlich) mit einem zweiten Ende des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 im Schlitz Nr. 4 verbunden ist, führt zum Ende der hinteren Hälfte 2 und ist dann durch Wellenwicklung derart aufgebaut, dass die Wicklung jeden dritten Schlitz gegen den Uhrzeigersinn zwischen der zweiten Position und der ersten Position wechselt und im Schlitz Nr. 1 in der zweiten Position ankommt.
Der dritte Wicklungsunterabschnitt 133, dessen erstes Ende direkt und sich fortsetzend mit einem zweiten Ende des zweiten Wicklungsunterabschnitts 132 im Schlitz Nr. 1 verbunden ist, führt zum Ende der vorderen Hälfte 1 und ist dann durch Wellenwickeln derart aufgebaut, dass die Wicklung jeden dritten Schlitz gegen den Uhrzeigersinn zwischen der dritten Position (jedoch der zweiten Position in Schlitz Nr. 4) und der vierten Position innerhalb der Schlitze wechselt und im Schlitz Nr. 1 in der dritten Position ankommt.
Der vierte Wicklungsunterabschnitt 134, dessen erstes Ende direkt und sich fortsetzend mit einem zweiten Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 133 im Schlitz Nr. 1 verbunden ist, führt zum Ende der vorderen Hälfte 1 und ist dann durch Wellenwickeln derart aufgebaut, dass die Wicklung jeden dritten Schlitz im Uhrzeigersinn zwischen der vierten Position und der dritten Position wechselt und im Schlitz Nr. 4 in der dritten Position ankommt. Ein zweites Ende des vierten Wicklungsunterabschnitts 134 ist mit einer Sternpunkt-Verbindungsleitung 101 verbunden.
Auf diese Art und Weise ist bei dem a-Phase-Ständerwicklungsabschnitt 116a das zweite Ende des ersten Wicklungsunterabschnitts 131, dessen erstes Ende mit der a-Phase-Verbindungsleitung 1 verbunden ist, direkt und sich fortsetzend mit dem ersten Ende des zweiten Wicklungsunterabschnitts 132 in Schlitz Nr. 4 verbunden, das zweite Ende des zweiten Wicklungsunterabschnitts 132 ist direkt und sich fortsetzend mit dem ersten Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 133 im Schlitz Nr. 1 verbunden und zusätzlich ist das zweite Ende des dritten Wicklungsunterabschnitts 133 direkt und sich fortsetzend mit dem ersten Ende des vierten Wicklungsunterabschnitts 133 im Schlitz Nr. 1 verbunden, wodurch ein a-Phase-Ständerwicklungsabschnitt 116a mit vierfachem Umlauf gebildet wird.
Gleichermaßen werden ein b-Phase-Ständerwicklungsabschnitt und ein c-Phase-Ständerwicklungsabschnitt durch Versetzen um einen Schlitz 15a ausgebildet und bilden zusammen mit dem a-Phase-Ständerwicklungsabschnitt die dreiphasige Ständerwicklung 116 in Sternschaltung.
Darüber hinaus ist die Positionsbeziehung zwischen den Verbindungsleitungen jeder der Phasen und der Sternpunkt-Verbindungsleitung nicht dargestellt, aber diese ragen in Umfangsrichtung in ungleichmäßiger Teilung aus der, mehrphasigen Ständerwicklung 116 vor.
Als nächstes werden die Schritte beim Herstellen des oben erwähnten a-Phase-Ständerwicklungsabschnitts 116a durch Verbinden einer Anzahl kurzer Leitersegmente 50 ähnlich den in 6 dargestellten erläutert.
Zunächst werden durch Einführen von Leitersegmenten 50 von dem Ende der hinteren Hälfte 2 in eine vorbestimmte Schlitznummer in jedem der Schlitze 15a, so dass der gerade Abschnitt 51a eines ersten Leitersegments 50 in der ersten Position und der zweite gerade Abschnitt 51b des ersten Leitersegments 50 in der zweiten Position drei Schlitze entfernt angeordnet ist und der erste gerade Abschnitt 51a eines zweiten Leitersegments 50 in der dritten Position und der zweite gerade Abschnitt 51b des zweiten Leitersegments 50 in der vierten Position drei Schlitze entfernt angeordnet ist, in Schlitz Nr. 1 und Schlitz Nr. 4 in einer Radialrichtung drei gerade Abschnitte 51a und 51b der Leitersegmente 50 angeordnet, so dass sie sich in einer Reihe aneinander reihen und vier gerade Abschnitte 51a und 51b der Leitersegmente 50 werden derart angeordnet, dass sie sich in Radialrichtung in den verbleibenden Schlitz Nr. 2, 3 und 5 bis 34 aneinander reihen.
Dann werden am Ende der vorderen Hälfte 1 die Verbindungsabschnitte 53a, die von den geraden Abschnitten 51a in der ersten Position ausmünden und die Verbindungsabschnitte 53b, die von den geraden Abschnitten 51b in der zweiten Position drei Schlitze entfernt ausmünden, verbunden und die Verbindungsabschnitte 53a, die von den geraden Abschnitten 51b in der dritten Position ausmünden und die Verbindungsabschnitte 53b, die von den geraden Abschnitten 51b in der vierten Position drei Schlitze entfernt ausmünden, werden verbunden. Darüber hinaus werden wie in 2 die Basisendabschnitte 52 der Leitersegmente 50 durch die durchgezogenen Linien für die Leitungen gekennzeichnet und die benachbarten Verbindungsabschnitte 53a und 53b, die miteinander verbunden sind, werden durch die gepunkteten Linien für die Leitungen gekennzeichnet.
Darüber hinaus wird der Verbindungsabschnitt 53b, der von der dritten Position in Schlitz Nr. 1 zum Ende der vorderen Hälfte 1 führt, mit dem Verbindungsabschnitt 53a verbunden, der aus der vierten Position in Schlitz Nr. 34 zum Ende der vorderen Hälfte 1 führt. Ferner wird der Verbindungsabschnitt 53a, der aus der ersten Position in Schlitz Nr. 4 zum Ende der vorderen Hälfte 1 führt, mit dem Verbindungsabschnitt 53b, der aus der ersten Position in Schlitz Nr. 7 zum Ende der vorderen Hälfte 1 führt, verbunden.
Bei der Fahrzeuglichtmaschine des obigen Aufbaus sind der erste Wicklungsunterabschnitt 131 bis vierte Wicklungsunterabschnitt 134 direkt und kontinuierlich innerhalb der Schlitze 15a miteinander verbunden, wodurch die Notwendigkeit für die Brückenabschnitte 60 bis 62, die üblicher Weise erforderlich waren, ausgeschlossen werden kann, wodurch das Risiko von Kurzschlüssen aufgrund des Kontaktes der Brückenabschnitte 60 bis 62 untereinander entschärft wird. Darüber hinaus sind die Spulenenden 80b der Ständerwicklung 116, die sich in Axialrichtung zur hinteren Hälfte 2 erstrecken, kompakt gestaltet. Ferner wird die Notwendigkeit für Leitersegmente 50 mit unterschiedlichen Dimensionen gegenüber anderen Leitersegmenten 50 ausgeschaltet, wodurch der Vorgang des Einführens in die Schlitze 15a verbessert wird.
Am Ende der hinteren Hälfte 2 wird durch die Rotation der Lüfter 5 Außenluft durch die Lufteinlassöffnungen 2a eingesaugt und strömt entlang der Achse der Welle 6, wodurch der Gleichrichter 12 und der Regler 18 gekühlt werden, und sie wird dann durch die Lüfter 5 zentrifugal abgelenkt, wodurch die Spulenenden 80b der dreiphasigen Ständerwicklung 16 gekühlt werden, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 2b nach außen abgegeben wird, aber da die herkömmlichen Brückenabschnitte 60, 61 und 62 nicht länger vorhanden sind, treten keine Geräusche aufgrund der Behinderung zwischen den Lüftern und den Brückenabschnitten 60, 61 und 62 auf.
Darüber hinaus können Temperaturanstiege der dreiphasigen Ständerwicklung 116 unterdrückt werden, weil die Spulenenden 80a und 80b der dreiphasigen Ständerwicklung 16 direkt durch die Drehung der Lüfter 5 gekühlt werden.
Die Verbindungsleitungen jeder der Phasen und die Sternpunkt-Verbindungsleitung ragen in einer ungleichmäßigen Teilung von der mehrphasigen Ständerwicklung 116 in Umfangsrichtung vor und dadurch, dass sie in Positionen vorragen, die eine gewisse Ordnung an Windgeräuschen abführen und dadurch dass sie an Positionen vorragen, die den Ventilationsweg nicht behindern, können laute Geräusche verhindert werden.
Darüber hinaus wurde die Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine dreiphasige, 12-polige, 36-schlitzige Fahrzeuglichtmaschine erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese beschränkt und eine dreiphasige, 12-polige, 72-schlitzige Lichtmaschine oder eine dreiphasige, 16-polige, 96-schlitzige Lichtmaschine können gleichermaßen verwendet werden und auch eine sechsphasige oder neun-phasige Lichtmaschine könnte verwendet werden.
Wie es oben erläutert wurde, umfasst ein Generator gemäß der vorliegenden Erfindung: ein Gehäuse; einen Läufer, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, Nord- und Südpole, die abwechselnd um einen Rotationsumfang des Läufers ausgebildet sind; und einen Ständer mit einem Ständerkern, der den Läufer umgibt, und einer mehrphasigen Ständerwicklung, die in dem Ständerkern angebracht ist, wobei eine Anzahl an Schlitzen, die sich in axialer Richtung erstrecken, im Ständerkern in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung ausgebildet ist, wobei jede Phase eines Ständerwicklungsabschnitts der mehrphasigen Ständerwicklung in einer vorbestimmten Anzahl an Windungen durch elektrisches Verbinden einer Anzahl an Wicklungsunterabschnitten in Reihe ausgebildet ist, die jeweils in einem Umlauf derart aufgebaut sind, dass die Leitung Spulenenden bildet, die sich außerhalb der Schlitze an Endflächen des Ständereisenkerns zurückwinden und innerhalb der Schlitze in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen zwischen inneren Lagen und äußeren Lagen in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze wechselt, wobei n-1 Windungen der Leitung in einem ersten Schlitz, der einen erste Endabschnitt des Ständerwicklungsabschnitts aufnimmt, der mit einer Verbindungsleitung verbunden ist und einem zweiten Schlitz, der einen zweiten Endabschnitt des Ständerwicklungsabschnitts, der mit einer Sternpunkt-Verbindungsleitung verbunden ist, aufgenommen sind, und n Windungen der Leitung in anderen Schlitzen aufgenommen sind, wobei die Wicklungsunterabschnitte innerhalb der ersten und zweiten Schlitze direkt und kontinuierlich miteinander verbunden sind. Daher werden die üblicherweise erforderlichen Brückenabschnitte ausgeschlossen, wodurch das Risiko von Kurzschlüssen aufgrund dessen, dass sich die Brückenabschnitte kontaktieren, behoben wird. Ferner sind die Spulenenden der Ständerwicklung, die sich in Axialrichtung erstrecken, kompakt gestaltet. Auch kann auf die Menge an zusätzlichem Kupfer, die in den Brückenabschnitten verwendet würde, verzichtet werden, wodurch die Kupferkosten reduziert werden.
Gemäß einer Form des Generators kann die Leitung aus einer Anzahl an Leitersegmenten aufgebaut sein, die jeweils aufweisen: zwei gerade Abschnitte, die jeweils in einem anderen Schlitz unter den Schlitzen aufgenommen sind; einen U-förmigen Basisendabschnitt, der mit den geraden Abschnitten verbunden ist, wobei der Basisendabschnitt von einem ersten Endabschnitt des Ständerkerns vorragt; und Verbindungsabschnitten, die an Endabschnitten jedes der geraden Abschnitte angeordnet sind, wobei die Verbindungsabschnitte von einem zweiten Endabschnitt des Ständereisenkerns vorragen, wobei die Wicklungsunterabschnitte durch Verbinden benachbarter Verbindungsabschnitte der Leitersegmente miteinander gebildet werden. Daher kann die Notwendigkeit, ungleichmäßig ausgebildete Leitersegmente zu bilden und diese in den Schlitzen aufzunehmen, ausgeschlossen werden und die Notwendigkeit, verschiedene Arten der Leitersegmente vorzubereiten, wird ebenfalls eliminiert, wodurch das Einführen der Leitersegmente weiter verbessert wird.
Gemäß einer anderen Form des Generators können die geraden Abschnitte angeordnet sein, um sich innerhalb jedes der Schlitze in einer Reihe aneinander zu reihen. Daher ist die Kontaktfläche zwischen den geraden Abschnitten und den Innenwänden der Schlitze erhöht, wodurch der Wärmeübergang von den geraden Abschnitten auf den Ständerkern gefördert wird, wodurch ermöglicht wird, Temperaturanstiege in der mehrphasigen Ständerwicklung zu unterdrücken.
Gemäß einer noch anderen Form des Generators können die Verbindungsleitungen und die Sternpunkt-Verbindungsleitungen jeder Phase in einer ungleichmäßigen Teilung von der mehrphasigen Ständerwicklung in Umfangsrichtung vorragen. Dadurch dass die Leitungen in Positionen vorragen, die gewisse Ordnungen an Windgeräuschen dissipieren und dadurch, dass die Leitungen in Positionen vorragen, die den Ventilationsdurchgang nicht behindern, können laute Geräusche verhindert werden.
Gemäß einer Form des Generators ist ein Lüfter zum direkten Fördern der Kühlluft zu den Spulenenden der mehrphasigen Ständerwicklung auf wenigstens einer Endfläche des Läufers angeordnet. Daher können Temperaturanstiege in der Ständerwicklung unterdrückt werden.
Gemäß einer anderen Form des Generators können Luftausgabeöffnungen im Gehäuse ausgebildet sein, um die zu den Spulenenden geförderte Kühlluft zu einem Außenabschnitt des Gehäuses auszugeben. Daher nimmt die Menge an Kühlluft zu, wodurch Temperaturanstiege in der Ständerwicklung unterdrückt werden können.

Claims

Generator umfassend: ein Gehäuse (3); einen Läufer (7), der innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist, Nord- und Süd-Pole, die abwechselnd um einen Rotationsumfang des Läufers (7) ausgebildet sind; und einen Ständer (8A) mit einem Ständerkern (15), der den Läufer (7) umgibt, und einer mehrphasigen Ständerwicklung (116), die in dem Ständerkern (15) angebracht ist, wobei eine Anzahl an Schlitzen (15a), die sich in der Axialrichtung erstrecken, in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung in dem Ständerkern (15) ausgebildet sind, jede Phase eines Ständerwicklungsabschnitts (116a) der mehrphasigen Ständerwicklung (116) in einer Anzahl an Wendungen durch elektrisches Verbinden einer Anzahl an Wicklungsunterabschnitten (131–134) in Reihe ausgebildet ist, die jeweils in einem Umlauf ausgebildet sind, so dass die Leitung Spulenenden (80a, 80b) bildet, die sich außerhalb der Schlitze (15a) an Endflächen des Ständerkerns (15) zurückwinden und in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen (15a) zwischen inneren Lagen und äußeren Lagen in einer Schlitztiefenrichtung innerhalb der Schlitze (15a) wechseln, dadurch gekennzeichnet, dass n-1-Wendungen der Leitung in einem ersten Schlitz (15a), der in dem ersten Abschnitt des Ständerwicklungsabschnitts (116a), der mit einer Verbindungsleitung (100) verbunden ist, und einem zweiten Schlitz (15a), der in dem zweiten Endabschnitt des Ständerwicklungsabschnitts (116a), der mit einer Sternpunktverbindungsleitung (101) verbunden ist, aufgenommen sind, und n-Wendungen der Leitung in anderen Schlitzen (15a) aufgenommen sind, wobei die Wicklungsunterabschnitte (131–134) innerhalb der ersten und zweiten Schlitze (15a) direkt und kontinuierlich miteinander verbunden sind.
Generator nach Anspruch 1, bei dem die Leitung aus einer Anzahl an Leitersegmenten (50) zusammengesetzt ist, die jeweils aufweisen: zwei gerade Abschnitte (51a, 51b), die jeweils in unterschiedlichen Schlitzen (15a) der Schlitze (15a) aufgenommen sind; einen U-förmigen Grundendabschnitt (52), der die geraden Abschnitte verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt von einem ersten Endabschnitt des Ständerkerns (15) hervorragt; und Fügeabschnitte (53a, 53b), die an Endabschnitten jedes der geraden Abschnitte (51a, 51b) angeordnet sind, wobei die Fügeabschnitte (53a, 53b) von einem zweiten Endabschnitt des Ständerkerns (15) hervorragen, wobei jeder der Wicklungsunterabschnitte (131–134) durch Verbinden benachbarter Fügeabschnitte (53a, 53b) der Leitersegmente (50) miteinander aufgebaut ist.
Generator nach Anspruch 2, bei dem die geraden Abschnitten (51a, 51b) derart angeordnet sind, dass sie sich innerhalb jedes der Schlitze (15a) in Reihe aufreihen.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Verbindungsleitungen (100) und die Sternpunktverbindungsleitungen (101) jeder Phase von der mehrphasigen Ständerwicklung in einer umfangsmäßig ungleichmäßigen Teilung vorragen.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Lüfter (5) zum direkten Fördern einer Belüftung zu den besagten Spulenenden (80a, 80b) der mehrphasigen Ständerwicklung (116) an wenigstens einer Endfläche des Läufers (7) angeordnet ist.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Luftausgabeöffnungen (1b, 2b) in dem Gehäuse (5) ausgebildet sind, um die zu den Spulenenden (80a, 80b) geförderte Belüftung an einen Außenabschnitt des Gehäuses (3) auszugeben.