DE10200512A1 - Drehstromgenerator - Google Patents

Abstract

Ein Drehstromgenerator für ein Fahrzeug weist ein Gehäuse, einen Rotor, der innerhalb des Gehäuses angebracht ist, wobei der Rotor eine Rotorwicklung und klauenförmige magnetische Pole aufweist, die die Rotorwicklung abdecken, wobei die klauenförmigen magnetischen Pole in nordsuchende (N) und südsuchende (S) Pole durch einen magnetischen Fluss magnetisiert werden, einen Stator, welcher einen Statorkern, der mit Schlitzen versehen ist, und eine Statorwicklung aufweist, welche an dem Statorkern angebracht ist, Bürsten zur Versorgung von elektrischem Strom von einer elektrischen Leistungsquelle zu der Rotorwicklung und eine Bürstenhalteanordnung auf, die an dem Gehäuse befestigt ist, wobei die Bürstenhalteanordnung mit einer Abdeckung und einem Halteabschnitt versehen ist, um die Bürsten innerhalb des Halteabschnitts zu halten, wobei ein Öffnungsabschnitt zum Entfernen und Einsetzen der Bürsten in einer Position an dem Gehäuse ausgebildet ist, die der Abdeckung zugewandt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehstromgenerator bzw. eine Lichtmaschine, welche in einem Generator für ein Fahrzeug verwendet wird, das beispielsweise von einer inneren Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird.

2. Stand der Technik

Fig. 18 ist ein Querschnitt einer herkömmlichen Lichtmaschine für ein Fahrzeug, und Fig. 19 ist eine Frontansicht eines inneren Abschnitts der Lichtmaschine von Fig. 18. Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors der Lichtmaschine von Fig. 18, und Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators der Lichtmaschine von Fig. 18.

Diese Lichtmaschine enthält: ein Gehäuse 3, welches aus einem Aluminiumfronthalter 1 und einem Aluminiumrückhalter 2 aufgebaut ist; einer Welle 6, welche im Inneren des Gehäuses 3 untergebracht ist, einer Rolle 4, welche an einem ersten Ende der Welle 6 befestigt ist; einen Lundell-artigen Rotor 7, welcher an der Welle 6 befestigt ist; ersten und zweiten Lüftern 5a und 5b, welche an den ersten und zweiten Endflächen des Rotors 7 befestigt sind; einen Stator 8, welcher an einer inneren Wand innerhalb des Gehäuses 3 befestigt ist; Schleifringe 9, welche an einem zweiten Ende der Welle 6 zur Versorgung von elektrischem Strom zu dem Rotor 7 befestigt sind; ein Paar von Bürsten 10, welche auf den Oberflächen der Schleifringe 9 gleiten; Kabel 17, die jeweils einen Endabschnitt aufweisen, welcher mit den Bürsten 10 verbunden ist; Federn 16 zum Drücken der Bürsten 10 in Richtung der Schleifringe 9; eine Bürstenhalteanordnung 100 mit einem Halteabschnitt 11a zur Unterbringung der Bürsten 10 und mit einer Abdeckung 11b, welche an einem Kopfabschnitt des Halteabschnitts 11a abnehmbar angeordnet ist; einen Gleichrichter 12, welcher elektrisch mit dem Stator 8 verbunden ist, um den erzeugten Strom in Gleichstrom umzuwandeln, welcher in dem Stator 8 erzeugt wird; einen Regulator 13, welcher an der Bürstenhalteanordnung 100 befestigt ist, um die Höhe einer erzeugten Spannung zu justieren, welche in dem Stator 8 erzeugt wird; und eine Kühlplatte 14, welche sich in Kontakt mit dem Regulator 13 befindet und an dem Regulator 13 befestigt ist, um die Wärme aufzunehmen und abzugeben, welche in dem Regulator 13 erzeugt wird.

Der Rotor 7 enthält: eine Rotorwicklung 18 zur Erzeugung eines magnetischen Flusses aufgrund des Durchgangs eines elektrischen Stroms; und einen Polkern 19, welcher derart angeordnet ist, dass die Rotorwicklung 18 abgedeckt wird, wobei magnetische Pole in dem Polkern 19 durch den magnetischen Fluss ausgebildet werden. Der Polkern 19 besteht aus einem ersten Polkernabschnitt 20 und einem zweiten Polkernabschnitt 21, welche ineinander greifen. Der erste Polkernabschnitt 20 besteht aus Eisen und weist erste klauenförmige magnetische Pole 22 auf, welche sich axial erstrecken. Der zweite Polkernabschnitt 21 besteht aus Eisen und weist zweite klauenförmige magnetische Pole 23 auf, welche sich in einer entgegengesetzten Richtung zu den ersten klauenförmigen magnetischen Pole 22 axial erstrecken.

Der Stator 8 besteht aus: einem Statorkern 24 zum Durchlass eines sich drehenden magnetischen Feldes der Rotorwicklung 18, wobei der Statorkern dadurch ausgebildet ist, dass eine Vielzahl von Stahlplatten miteinander laminiert sind; und drei Statorwindungsphasenabschnitte 25, durch welche jeweils ein Ausgangsstrom fließt. Der Statorkern 24 besteht aus einem ringförmigen Kernbrückenteil 26 und einer Vielzahl von Zähnen 27, welche sich radial nach innen von dem Kernrückenelement 26 in einem gleichförmigen Abstand in Umfangsrichtung erstrecken. Die Statorwindungsphasenabschnitte 25, welche durch Wicklung eines Email-beschichteten Leitungspaares für eine Vielzahl von Windungen ausgebildet sind, sind in insgesamt 36 Schlitzen 28 untergebracht, welche zwischen angrenzenden Paaren von Zähnen 27 ausgebildet sind.

Bei einer Drehstromlichtmaschine für ein Fahrzeug der vorstehenden Konstruktion wird der elektrische Strom von einer nicht gezeigten Batterie zugeführt, welche eine elektrische Stromversorgung durch die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 zu der Rotorwicklung 18 bildet, welche einen magnetischen Fluss ausbildet und ein magnetisches Feld erzeugt. Da zur selben Zeit die Riemenscheibe bzw. Rolle 4 von dem Motor angetrieben wird und der Rotor 7 durch die Welle 6 gedreht wird, wirkt ein drehendes Magnetfeld auf den Statorkern 24, wodurch eine elektromagnetische Kraft in den Statorwindungsphasenabschnitten 25 erzeugt wird, und ein Ausgangsstrom durch eine externe Last erzeugt wird, welche mit der Drehstromlichtmaschine für ein Fahrzeug verbunden ist.

Darüber hinaus wird nach dem Beginn der Stromerzeugung die Drehstromlichtmaschine auf Selbsterregung umgeschaltet, in welcher ein Teil des elektrischen Stroms von der Drehstromlichtmaschine ausgegeben wird, mehr als von der Batterie, wobei ein Teil des elektrischen Stroms durch die Bürsten 10 und die Rotorwicklung 18 versorgt wird.

Bei einer Drehstromlichtmaschine für ein Fahrzeug der vorstehenden Konstruktion hat sich ein Problem ergeben, dass die Bürstenhalteanordnung 100 in einem abgedichteten Gehäuse 3 untergebracht ist, und wenn beispielsweise verbrauchte Bürsten 10 ersetzt werden, muss die Drehstromlichtmaschine für das Fahrzeug zuerst demontiert werden und die Bürstenhalteanordnung 100 muss von dem Gehäuse 3 abgenommen werden, dann muss der Vorgang für das Ersetzen der Bürsten 10 durchgeführt werden, und danach muss die Bürstenanordnung 100 in das Gehäuse 3 eingesetzt werden, sowie die Drehstromlichtmaschine für das Fahrzeug wieder zusammengebaut werden.

Als weiteres Problem hat es sich ergeben, dass, obwohl ein Luftstrom zentrifugal im Inneren des Gehäuses 3 zusammen mit der Drehung des Rotors 8 erzeugt wird, der Widerstand des Luftstroms groß ist und die Luft nicht ungehindert strömt, wodurch sich die Kühleffizienz des Regulators 13 und der Bürsten 10 verschlechtert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Probleme zu lösen und einen Drehstromgenerator bereitzustellen, welcher das Ersetzen der Bürsten in einfacher Art und Weise ermöglicht und eine verbesserte Effizienz für die Kühlung aufweist.

Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, wird ein Drehstromgenerator gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, welcher aufweist:
ein Gehäuse;
einen Rotor, welcher innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Rotor eine Rotorwicklung zur Erzeugung eines magnetischen Flusses beim Durchgang eines elektrischen Stroms und eine Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Polen aufweist, welche sich in axialer Richtung erstrecken und die Rotorwicklung abdecken, wobei die klauenförmigen magnetischen Pole in nordsuchende (N) und südsuchende (S) Pole durch den magnetischen Fluss magnetisiert werden;
einen Stator mit einem Statorkern, welcher mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, welche derart ausgebildet sind, dass sie sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Statorwindung, welche an dem Statorkern angebracht ist;
Bürsten zur Versorgung mit elektrischem Strom von einer elektrischen Spannungsquelle zu der Rotorwicklung; und
eine Bürstenhalteanordnung, welche an dem Gehäuse befestigt ist, wobei die Bürstenhalteanordnung die Bürsten innerhalb eines Halteabschnitts hält bzw. lagert und mit einer Abdeckung versehen ist, welche geöffnet werden kann, um die Bürsten abzunehmen bzw. zu entfernen,
einen Öffnungsabschnitt zum Entfernen und Einsetzen der Bürsten, welcher in einer Position an dem Gehäuse ausgebildet ist, die der Abdeckung zugewandt ist.

Die Bürstenhalteanordnung kann sich in die Nähe des Öffnungsabschnitts erstrecken.

Die Bürstenhalteanordnung kann derart konstruiert sein, dass ein Halteanordnungsanschluss integriert mit einer Kunstharzform ausgebildet ist, wobei der Halteanordnungsanschluss und ein Bürstenanschluss an einem Kabel angebracht sind, welches mit den Bürsten verbunden ist, die durch ein Verbindungselement elektronisch verbunden sind.

Ein Verbindungsabschnitt zur Verbindung des Halteanordnungsanschlusses und des Bürstenanschlusses kann in dem Öffnungsabschnitt angeordnet sein.

Das Verbindungselement kann eine Schraube sein.

Die Schraube kann in den Verbindungsabschnitt in Umfangsrichtung in Bezug auf den Rotor eingesetzt sein und von diesem entfernt werden.

Die Schraube kann in den Verbindungsabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf den Rotor eingesetzt sein und von diesem entfernt werden.

Ein Regulator zur Justierung der Höhe einer Wechselspannung, welche in dem Stator und einer Kühlplatte erzeugt wird, welche mit dem Regulator in Kontakt ist, kann an der Bürstenhalteanordnung angeordnet sein, so dass diese in axialer Richtung in Bezug auf den Rotor miteinander überlappen.

Ein Leitungskabel der Statorwindung kann sich nach außen in axialer Richtung von einer Endfläche des Statorkerns erstrecken und in Wicklungsenden bzw. Spulenenden mit einer einheitlichen Form in Umfangsrichtung ausgebildet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Ansicht des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1 in Richtung eines Pfeils A;

Fig. 3 ist ein Diagramm, welches eine Bürste und einen Bürstenanschluss von Fig. 1 darstellt;

Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist eine Ansicht des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 4, gesehen aus der Richtung eines Pfeils B;

Fig. 6 ist eine Ansicht eines rückwärtigen Halterendes des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4 von der Innenseite eines Gehäuses;

Fig. 7A ist eine Ansicht einer Bürstenhalteanordnung des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4, wobei eine Abdeckung entfernt worden ist;

Fig. 7B ist eine Draufsicht einer Bürstenhalteanordnung des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4;

Fig. 7C ist eine Frontansicht der Bürstenhalteanordnung des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4;

Fig. 8A ist eine Frontansicht einer Bürste und eines Bürstenanschlusses des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4;

Fig. 8B ist eine Seitenansicht der Bürste und des Bürstenanschlusses des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4, gesehen von der rechten Seite in Fig. 8A;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe von Fig. 4;

Fig. 10A ist eine Ansicht der Kappe gemäß Fig. 4 aus der Richtung des Pfeils C in Fig. 9;

Fig. 10B ist eine Ansicht der Kappe von Fig. 4 in Richtung eines Pfeils D in Fig. 9;

Fig. 10C ist eine Ansicht der Kappe von Fig. 4 in Richtung eines Pfeils E in Fig. 9;

Fig. 10D ist eine Ansicht der Kappe von Fig. 4 in Richtung eines Pfeils F in Fig. 9;

Fig. 11 ist eine Ansicht eines Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von einem rückwärtigen Halterende (wobei eine Kappe entfernt worden ist);

Fig. 12A ist eine Frontansicht einer Bürste und eines Bürstenanschlusses eines Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 11;

Fig. 12B ist eine Seitenansicht der Bürste und des Bürstenanschlusses des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 11, gesehen von der rechten Seite in Fig. 12A;

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators eines Drehstromwechselgenerators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Leitungssegment darstellt, das in einer Statorbindung des Stators in Fig. 13 verwendet wird;

Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Stators von Fig. 13, gesehen von einem vorderen Ende;

Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Stators von Fig. 13, gesehen von einem rückwärtigen Ende;

Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Variation des Stators von Fig. 13;

Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug;

Fig. 19 ist eine Ansicht des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 18 von einem rückwärtigen Halterende;

Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß Fig. 18; und

Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators gemäß Fig. 18.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun erläutert, wobei Elemente und Teile der gleichen oder entsprechend ähnlicher Teile zu dem herkömmlichen Beispiel diese Bezugszeichen erhalten.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und wobei Fig. 2 eine Ansicht des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1 in Richtung eines Pfeils A ist.

Dieser Drehstromwechselgenerator weist auf: ein Gehäuse 33, das aus einem Aluminiumfronthalter 1 und einem Aluminiumrückhalter 32 besteht; eine Welle 6, welche innerhalb des Gehäuses 33 angebracht ist, eine Rolle 4 bzw. Riemenscheibe 4, welche an ein erstes Ende der Welle 6 befestigt ist; einen Lundell-artigen Rotor 7, welcher an der Welle 6 gesichert ist; einen Lüfter 35, welcher an der Welle 6 außerhalb des Gehäuses 33 befestigt ist; einen Stator 8, welcher an einer inneren Wand innerhalb des Gehäuses 33 befestigt ist; Schleifringe 9, welche an ein zweites Ende der Welle 6 befestigt sind, um den Rotor 7 mit elektrischem Strom zu versorgen; ein Paar von Bürsten 10, welche an den Oberflächen der Schleifringe 9 gleiten; Kabel 17, welche jeweils einen Endabschnitt aufweisen, der mit diesen Bürsten 10 verbunden ist; Federn 16, um die Bürsten 10 in Richtung der Schleifringe 9 zu bringen; eine Bürstenhalteeinrichtung 100 mit einem Halteabschnitt 11a, um die Bürsten 10 und eine Abdeckung 11b aufzunehmen, welche abnehmbar an einem Kopfabschnitt des Halteabschnitts 11a angeordnet ist; einen Gleichrichter 12, welcher mit dem Stator 8 elektrisch verbunden ist, um den Wechselstrom, der in dem Stator 8 erzeugt wird, in Gleichstrom umzuwandeln; einen Regulator 13, welcher an der Bürstenhalteanordnung 100 befestigt ist, um die Höhe der Wechselspannung zu justieren, die in dem Stator 8 erzeugt wird; eine Kühlplatte 14, welche sich mit dem Regulator 13 in Kontakt befindet und an diesem befestigt ist, wobei die Kühlplatte 14 Kühlrippen aufweist, die sich in radialer Richtung des Rotors 7 erstrecken, um die Wärme abzuleiten und abzugeben, die in dem Regulator 13 erzeugt wird; und einen Überspannungsschutz 15, um Stromstöße aufzunehmen, die durch Spannungsregulierung von dem Regulator 13 erzeugt werden.

Die Bürstenhalteanordnung 100 ist derart konstruiert, dass die Anschlüsse elektrisch mit einer Batterie verbunden sind, welche eine Spannungsquelle bildet, wobei die Anschlüsse darin integriert in eine Gussform ausgebildet sind. Ein Öffnungsabschnitt 50 ist in einer Position an dem Gehäuse 33 ausgebildet, welche gegenüber der Abdeckung 11b der Bürstenhalteanordnung 100 vorgesehen ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Bürstenanschlüsse 52 an Anschlüssen der Bürstenhalteanordnung 100 durch Schrauben befestigt, welche Verbindungselemente darstellen, die durch Schraubenöffnungen 53 hindurchreichen, und wobei Kabel 17 angebracht sind, die sich von den Bürsten 10 erstrecken.

Der Rotor 7 enthält: eine Rotorwicklung 18 zur Erzeugung eines magnetischen Flusses bei Durchgang eines elektrischen Stroms; und einen Polkern 19, welcher derart angeordnet ist, dass die Rotorwicklung 18 abgedeckt wird, wobei magnetische Pole in dem Polkern 19 durch den magnetischen Fluss ausgebildet werden. Der Polkern 19 besteht aus einem ersten Polkernabschnitt 20 und einem zweiten Polkernabschnitt 21, welche ineinander greifen. Der erste Polkernabschnitt 20 besteht aus Eisen und weist konische erste klauenförmige magnetische Pole 22 auf, welche sich axial erstrecken. Der zweite Polkernabschnitt 21 besteht aus Eisen und weist konische zweite klauenförmige magnetische Pole 23 auf, welche sich axial in einer entgegengesetzten Richtung zu den ersten klauenförmigen magnetischen Polen 22 erstrecken.

Der Stator 8 besteht aus: einem Statorkern 24 zum Durchgang eines drehenden magnetischen Feldes von der Rotorwicklung 18, wobei der Statorkern 24 durch Laminierung einer Vielzahl von Stahlplatten ausgebildet wird; und drei Statorwindungsphasenabschnitte 25, durch welche jeweils ein Ausgangsstrom fließt. Der Statorkern 24 wird von einem ringförmigen Kernrückenelement 26 und einer Vielzahl von Zähnen 27 gebildet, welche sich radial nach innen von dem Kernrückenelement 26 in Umfangsrichtung gleichförmig voneinander erstrecken. Die Statorwindungsphasenabschnitte 25, die durch Wicklung eines Email-beschichteten Leitungskabels für eine Vielzahl von Windungen ausgebildet sind, sind insgesamt in 36 Schlitzen 28 untergebracht, welche zwischen angrenzenden Paaren von Zähnen 27 ausgebildet sind.

Bei einem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorstehenden Konstruktion wird elektrischer Strom von der Batterie über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 zu der Rotorwicklung 18 zugeführt, welche den magnetischen Fluss erzeugt und ein magnetisches Feld erhöht. Da zur selben Zeit die Rolle 4 von einem Motor angetrieben wird, und wobei der Rotor 7 von der Welle 6 gedreht wird, wird ein drehendes magnetisches Feld auf den Statorkern 24 aufgebracht, das eine elektromagnetische Antriebskraft in den Statorwindungsphasenabschnitten 25 erzeugt, und wobei ein Ausgangsstrom von einer externen Last erzeugt wird, die an dem Drehstromwechselgenerator für das Fahrzeug anliegt.

Bei dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann aufgrund des Öffnungsabschnitts 50, welcher in der Position des Gehäuses 33 ausgebildet ist, die der Abdeckung 11b der Bürstenhalteanordnung 100 gegenüberliegt, das Ersetzen der Bürsten 10 in einfacher Art und Weise durch Abnehmen der Abdeckung 11b und Entfernen der Schrauben durchgeführt werden, welche in den Schraubenöffnungen 53 der Bürstenhalteanordnung 100 befestigt sind, und ferner besteht keine Notwendigkeit, den Drehstromgenerator auseinanderzunehmen bzw. zu demontieren. Darüber hinaus wird der Vorgang des Entfernens und Ersetzens der Schrauben in den Schraubenöffnungen 53 in radialer Richtung durchgeführt.

Da ein Verbindungsabschnitt, welcher die Halteanordnungsanschlüsse der Bürstenhalteanordnung 100 und die Bürstenanschlüsse 52 verbindet, in dem Öffnungsabschnitt 50 angeordnet ist, kann die Verbindung der Halteanordnungsanschlüsse und der Bürstenanschlüsse 52 in einfacher Art und Weise durchgeführt werden.

Der Lüfter 35 ist außerhalb des Gehäuses 33 angeordnet und ein radialer Konvektionsstrom, welcher durch Drehung des Rotors 7 erzeugt wird, strömt durch den Öffnungsabschnitt 50 zu der Außenseite in der Nähe der Bürstenhalteanordnung 100, wodurch der Regulator 13 effektiv gekühlt wird, der an der Bürstenhalteanordnung 100 und den Bürsten 10 innerhalb des Halteabschnitts 11a der Bürstenhalteanordnung 100 befestigt ist.

Da der Regulator 13 und die Kühlplatte 14, welche mit dem Regulator 13 in Kontakt ist, an der Bürstenhalteanordnung 100 derart angeordnet sind, dass der Rotor 7 in axialer Richtung überlappt wird, ist die Konstruktion kompakt, und da eine Zentrifugalströmung durch ein axiales Überlappen der Bürsten 10 und der Kühlplatte 14 effektiv erzeugt wird, welche Kühlrippen aufweist, die sich in radialer Richtung von dem Rotor 7 erstrecken, wird das Kühlen des Regulators 13 verbessert. Da darüber hinaus die Bürstenhalteanordnung 100 an dem hinteren Halter 2 befestigt ist, nachdem der Regulator 13 an der Bürstenhalteanordnung 100 angebracht worden ist, wird die Bürstenhalteanordnung 100 nicht von dem Regulator 13 blockiert, wenn die Bürstenhalteanordnung 100 an dem rückwärtigen Halter 2 angebracht wird.

Ausführungsform 2

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 5 ist eine Ansicht des Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 4, gesehen aus Richtung eines Pfeils B (eine Kappe 60 ist weggelassen). Fig. 6 ist ein Diagramm, welches ein rückwärtiges Halterende eines inneren Abschnitts des Drehstromgenertors für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4 darstellt, und Fig. 7A ist eine Draufsicht einer Bürstenhalteanordnung 61 eines Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4, wobei eine Abdeckung 64b entfernt worden ist. Fig. 7B ist eine Draufsicht einer Bürstenhalteanordnung 61 eines Drehstromwechselgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4, und Fig. 7C ist eine Frontansicht der Bürstenhalteanordnung 61 des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4. Fig. 8A ist eine Frontansicht einer Bürste 10 und eines Bürstenanschlusses 62 von dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4, und Fig. 8B ist eine Seitenansicht der Bürste 10 und des Bürstenanschlusses 6 des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 4, gesehen von der rechten Seite in Fig. 8A.

In der zweiten Ausführungsform ist die Kappe 60, welche in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, über dem Öffnungsabschnitt 50 montiert, welcher in dem rückwärtigen Halter 32 ausgebildet ist. Die Halteanordnunganschlüsse 63 der Bürstenhalteanordnung 61 befinden sich am Öffnungsabschnitt 50, und die Bürstenanschlüsse 62 sind durch ein Paar Schrauben 65 an den Halteanordnungsanschlüssen 63 befestigt. Die Spitzenabschnitte des Schraubenpaars 65 sind in Umfangsrichtung orientiert. Ein radialer Bereich eines Halteabschnitts 64a der Bürstenhalteanordnung 61 erstreckt sich in die Nähe des Öffnungsabschnitts 50 des rückwärtigen Halters 32, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Darüber hinaus sind der erste und zweite Lüfter 5a und 5b an den ersten und zweiten Endflächen des Rotors 7 angebracht.

Mit Ausnahme der vorstehenden Konstruktion weist der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform eine ähnliche Konstruktion wie diejenige des Drehstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform auf.

Bei dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorstehenden Konstruktion ist aufgrund der Befestigung der Kappe 60 über dem Öffnungsabschnitt 50 durch Schrauben in Schraubenöffnungen 60a sichergestellt, dass Wasser und andere Teile nicht in das Gehäuse 33 eindringen können.

Da die Bürstenanschlüsse 62 durch die Schrauben 65 an den Halteanordnungsanschlüssen 63 der Bürstenhalteanordnung 61 befestigt sind, welche sich am Öffnungsabschnitt 50 befinden, ist die elektrische Verbindung der Halteanordnunganschlüsse 63 und der Bürsten 10 einfach, und der Vorgang des Ersetzens der Bürsten 10 ist verbessert. Da darüber hinaus die Spitzenabschnitte des Schraubenpaars 65 in Umfangsrichtung orientiert sind, kann ein Werkzeug zum Entfernen in Umfangsrichtung verwendet werden, und wobei sich das Ausmaß der Bewegung des Werkzeugs derart verhält, dass die axialen Grenzen des Gehäuses 33 nicht überschritten werden, wodurch die Konstruktion ideal für den Vorgang des Setzens der Bürsten 10 in einer inneren Verbrennungskraftmaschine wird, in welcher Teile in axialer Richtung in Bezug auf die Welle 6 dicht zusammengedrängt sind.

Da sich der radiale Abschnitt der Bürstenhalteanordnung 61 in die Nähe des Öffnungsabschnitts 50 des rückwärtigen Halters 32 erstreckt, kann ein Längenabschnitt der Bürsten 10 proportional dazu verlängert werden, wobei es den Bürsten 10 ermöglicht wird, für eine lange Zeitdauer ohne Ersetzen verwendet zu werden. Da darüber hinaus der Abstand zwischen dem rückwärtigen Halter 32 und der Bürstenhalteanordnung 61 gering ist, nimmt ein großer Teil der Luft, welche in das Gehäuse 33 über eine Ventilationsöffnung 66 eingedrungen ist, eine kreisförmige Route und strömt in Richtung des Regulators 13 und in Richtung der Bürsten 10, wodurch das Kühlen des Regulators 13 und der Bürsten 10 verbessert wird.

Da der zentrifugale zweite Lüfter 5b an der zweiten Endfläche des Rotors 7 angeordnet ist, welcher sich in der Nähe der Bürstenhalteanordnung 61 befindet, wird anders als bei der ersten Ausführungsform ein großer Anteil der Zentrifugalströmung in die Nähe der Bürstenhalteanordnung 61 erzeugt. Somit zirkuliert die zentrifugale Strömung effektiver, da die Kühlplatte 14, welche Kühlrippen aufweist, die sich in radialer Richtung in Bezug auf den Rotor 7 erstrecken, und die Bürsten 10 in axialer Richtung überlappen, und da sich ebenso die Bürsten 10 in die Nähe des Öffnungsabschnitts 50 des rückwärtigen Halters 32 erstrecken, wird die Kühlung verbessert.

Ausführungsform 3

Fig. 11 ist eine Ansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von einem Ende des rückwärtigen Halters 32, wobei die Kappe 60 entfernt worden ist, und Fig. 12A ist eine Frontansicht einer Bürste 10 und eines Bürstenanschlusses 67 von dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß Fig. 11.

Fig. 12B ist eine Seitenansicht der Bürste 10 und des Bürstenanschlusses 67 von dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß Fig. 11, gesehen von der rechten Seite in Fig. 12A.

In der dritten Ausführungsform befinden sich die Halteanordnungsanschlüsse 63 der Bürstenhalteanordnung 61 am Öffnungsabschnitt 50, und die Bürstenanschlüsse 67 sind an den Halteanordnungsanschlüssen 63 durch ein Schraubenpaar 65 befestigt. Die Spitzenabschnitte des Schraubenpaars 65 ist in axialer Richtung orientiert.

Abgesehen von der vorstehenden Konstruktion weist der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform eine ähnliche Konstruktion wie der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform auf.

Bei dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorstehenden Konstruktion sind die Bürstenanschlüsse 67 durch das Schraubenpaar 65 an den Halteanordnungsanschlüssen 63 der Bürstenhalteanordnung 61 befestigt, und da die Spitzenabschnitte des Schraubenpaars 65 in axialer Richtung orientiert sind, kann ein Werkzeug zur Abnahme in axialer Richtung verwendet werden, wobei sich das Ausmaß der Bewegung des Werkzeugs innerhalb der Grenzen eines radialen Abschnittes des Gehäuses 33 befindet, wodurch die Konstruktion ideal für den Vorgang des Ersetzens der Bürsten 10 in einer inneren Verbrennungskraftmaschine wird, in welcher Teile in radialer Richtung bezüglich der Welle 6 eng zusammengedrängt sind.

Vierte Ausführungsform

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators 70 eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Leitersegment 71 darstellt, das in einer Statorwindung 73 des Stators 70 gemäß Fig. 13 verwendet wird. Die Fig. 15 und 16 sind perspektivische Ansichten eines Teils des Stators 70 gemäß Fig. 13, gesehen von einem Frontende bzw. einem rückwärtigen Ende.

Gemäß der vierten Ausführungsform weist der Stator 70 auf: einen Statorkern 72; die Statorwindung 73, welche um den Statorkern 72 gewickelt ist; und ein elektrisches Isolierungselement 75, um die Statorwindung 73 von dem Statorkern 72 elektrisch zu isolieren, wobei das elektrische Isolierungselement 75 in einer Vielzahl von Schlitzen 74 angebracht wird, die in dem Statorkern 72 vorhanden sind. Der Statorkern 72 ist ein zylindrisch laminierter Kern, welcher durch eine dünne Stahlplatte gebildet wird, die ein plattenförmiges magnetisches Element darstellt, und wobei sich die Vielzahl der Schlitze 74 in axialer Richtung erstrecken und in einem vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung derart angeordnet sind, dass sie sich nach innen zur inneren Umfangsseite des Statorkerns 72 öffnen. Die Statorwindung 73 ist durch Verbindung einer großen Anzahl von kurzen Leitersegmenten 71 in einem vorbestimmten Wicklungsmuster aufgebaut. Genauer gesagt wird die Statorwindung 73 durch Ausbildung der kurzen Leitungssegmente 71 ausgebildet, welche im wesentlichen U-förmig sind, und wobei die Endabschnitte davon in die Schlitze 74 des Statorkerns 72 nahe eines rückwärtigen Endes eingesetzt werden und die Endabschnitte miteinander verbunden werden, welche sich nach außen von einem Frontende erstrecken. Ausgenommen der Konstruktion des vorstehenden Stators 70 weist der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vierten Ausführungsform eine ähnliche Konstruktion wie die des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform auf.

Bei der vierten Ausführungsform sind die Vielzahl von Leitungssegmenten 71, welche leitende Kabel sind, ordentlich um den Statorkern 72 angeordnet, und wobei Luftspalte zwischen angrenzenden Paaren von Leitersegmenten 71 in rückwärtigen Endwicklungsenden 76 und Frontendwicklungsenden 77 der Statorwindung 73 ausgebildet sind. Wenn Luft, welche in das Gehäuse 33 über Lüftungsöffnungen 66 eingedrungen ist, durch die Wicklungsenden 76 und 77 strömt und aus dem Gehäuse 33 hinausbefördert wird, ist aus diesem Grund der Ventilationswiderstand in den Wicklungsenden 76 und 77 an einer Ausströmseite gering, und die Luft strömt proportional sanft innerhalb des Gehäuses 33, wodurch die Kühlung der Bürsten 10 und des Regulators 13 verbessert wird, welche sich an einer Einlassseite befinden.

Wie darüber hinaus in Fig. 17 gezeigt, kann der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug ebenso eine Statorwicklung 173 aufweisen, welche durch Rückfalten von kontinuierlichen Leitungskabeln außerhalb der Schlitze 74 an Endflächen des Statorkerns 72 gewickelt sind, so dass abwechselnd eine innere und eine äußere Schicht in einer Richtung bezüglich der Schlitztiefe innerhalb der Schlitze 74 in Intervallen von einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen bildet. In diesem Fall erstrecken sich die kontinuierlichen Leitungskabel ebenso nach außen in axialer Richtung von den Endflächen des Statorkerns 72 und bilden eine einheitliche Form in Umfangsrichtung in rückwärtigen Wicklungsenden 176 und Frontendwicklungsenden 177 der Statorwicklung 173.

Anders als bei dem Drehstromgenerator, welcher Verbindungsabschnitte aufweist, die Endabschnitte von Leitersegmenten 71 an dem Frontende verbinden, sind bei diesem Drehstromgenerator keine Verbindungsabschnitte selbst in den vorderen Wicklungsenden 177 vorhanden, wobei dadurch der Ventilationswiderstand der vorderen Wicklungsenden 177 weiter verringert wird und darüber hinaus das Kühlen der Bürsten 10 und des Regulators 13 verbessert wird, welche sich an der Einlassseite befinden.

Darüber hinaus ist jede der vorstehenden Ausführungsformen mit Bezug auf einen Drehwechselstromgenerator für ein Fahrzeug erläutert worden, bei welchem zwei Bürsten 10 in der Bürstenhalteanordnung untergebracht sind, jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenso auf Drehstromwechselgeneratoren für Fahrzeuge mit beispielsweise vier Bürsten angewendet werden.

Ferner sind in jeder der vorstehenden Ausführungsformen Schrauben als Verbindungselemente verwendet worden, jedoch können ebenso Nieten oder Befestigungselemente verwendet werden, die beispielsweise aus Schrauben und Muttern bestehen.

Wie vorstehend erläutert, ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Drehstromgenerator vorgesehen, welcher aufweist:
ein Gehäuse;
einen Rotor, welcher innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Rotor eine Rotorwicklung zur Erzeugung eines magnetischen Flusses bei Durchgang eines elektrischen Stroms durch diese hindurch und eine Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Polen aufweist, welche sich in axialer Richtung erstrecken und die Rotorwicklung abdecken, wobei die klauenförmigen magnetischen Pole in nordsuchende (N) und südsuchende (S) Pole von dem magnetischen Fluss magnetisiert werden;
einen Stator, welcher einen Statorkern, der mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, die derart ausgebildet sind, dass sie sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Statorwicklung aufweist, welche an dem Statorkern angebracht ist;
Bürsten zur Versorgung mit elektrischem Strom von einer elektrischen Spannungsquelle zu der Rotorwicklung; und
eine Bürstenhalteanordnung, die an dem Gehäuse befestigt ist, wobei die Bürstenhalteanordnung die Bürsten innerhalb eines Halteabschnitts hält und mit einer Abdeckung versehen ist, die geöffnet werden kann, um die Bürsten zu entfernen,
wobei ein Öffnungsabschnitt zum Entfernen und Einsetzen der Bürsten an einer Position an dem Gehäuse gegenüber der Abdeckung ausgebildet ist, wodurch das Ersetzen der Bürsten in einfacher Art und Weise durch Hindurchreichen der Bürsten durch den Öffnungsabschnitt ermöglicht wird.

Der Öffnungsabschnitt dient ebenso als Luftauslass für radiale Konvektionsströme der Luft, welche durch Drehung des Rotors erzeugt werden, wobei der Strömungswiderstand der Luft proportional abnimmt und die Kühlung der Bürsten und des Regulators verbessert wird, welche beispielsweise an der Bürstenhalteanordnung befestigt sind.

Die Bürstenhalteanordnung kann sich in die Nähe des Öffnungsabschnitts erstrecken, wodurch ein Längenabschnitt der Bürsten proportional verlängert werden kann, und wodurch es ebenso möglich ist, dass die Bürsten über eine lange Zeitdauer ohne Ersetzen verwendet werden können. Da der Abstand zwischen dem Gehäuse und der Bürstenhalteanordnung gering ist, nimmt darüber hinaus Luft eine kreisförmige Route, welche in das Gehäuse eingedrungen ist, und beispielsweise in Richtung der Bürsten und des Regulators strömt, die an der Bürstenhalteanordnung befestigt sind, wodurch das Kühlen des Regulators und der Bürsten verbessert wird.

Die Bürstenhalteanordnung kann derart konstruiert sein, dass ein Halteanordnungsanschluss integriert mit einer Harzform ausgebildet ist, wobei der Halteanordnunganschluss und ein Bürstenanschluss an einem Kabel montiert sind, das mit den Bürsten verbunden ist, die durch ein Verbindungselement elektrisch verbunden sind, wodurch eine elektrische Verbindung des Halteanordnungsanschlusses und des Bürstenanschlusses ermöglicht wird, der einfach unter Verwendung des Verbindungselements ausgeführt ist.

Ein Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Halteanordnungsanschlusses und des Bürstenanschlusses kann in dem Öffnungsabschnitt angebracht sein, wobei der Öffnungsabschnitt einen Raum zur Durchführung der Verbindung bildet, wodurch sich die Durchführung der Verbindung des Halteanordnungsanschlusses und des Bürstenanschlusses einfach durchführen lässt.

Das Verbindungselement kann eine Schraube sein, welche es ermöglicht, dass der Halteanordnunganschluss und der Bürstenanschluss fest und kostengünstig miteinander verbunden werden.

Die Schraube kann in den Verbindungsabschnitt in Umfangsrichtung bezüglich des Rotors eingesetzt und entfernt werden, wodurch es möglich ist, ein Werkzeug zum Entfernen des Verbindungselements von der Umfangsrichtung zu verwenden, wobei dadurch die Konstruktion ideal für den Vorgang des Setzens der Bürsten in einer inneren Verbrennungskraftmaschine wirkt, in welcher Teile in axialer Richtung eng zusammengebaut sind.

Die Schraube kann in den Verbindungsabschnitt in axialer Richtung bezüglich des Rotors eingesetzt und entfernt werden, wodurch es möglich ist, ein Werkzeug zum Entfernen des Verbindungselements in axialer Richtung zu verwenden, wobei dadurch die Konstruktion ideal für den Vorgang des Ersetzens der Bürsten in einer inneren Verbrennungskraftmaschine wird, in welcher die Teile in radialer Richtung bezüglich des Rotors eng zusammengebaut sind.

Ein Regulator zur Justierung der Höhe der Wechselspannung, welche in dem Stator erzeugt wird, und wobei eine Kühlplatte mit dem Regulator in Kontakt ist, kann an der Bürstenhalteanordnung derart angeordnet sein, dass sich diese in axialer Richtung bezüglich des Rotors überlappen, wodurch die Konstruktion kompakt wird und das Kühlen des Regulators verbessert wird. Darüber hinaus kann durch Befestigen der Bürstenhalteanordnung an dem Gehäuse, nachdem der Regulator an der Bürstenhalteanordnung befestigt worden ist, die Bürstenhalteanordnung an dem Gehäuse montiert werden, ohne von dem Regulator blockiert zu werden.

Ein Leitungskabel der Statorwicklung kann sich nach außen in axialer Richtung von einer Endfläche des Statorkerns erstrecken und in ein Spulenende bzw. Wicklungsende mit einer einheitlichen Form in Umfangsrichtung ausgebildet sein, wenn Luft, die in das Gehäuse eingedrungen ist, durch die Wicklungsenden strömt und aus dem Gehäuse heraustransportiert wird, wobei der Ventilationswiderstand in den Wicklungsenden an der Ausströmseite gering wird und die Luft proportional sanft in dem Gehäuse strömt, wodurch die Kühlung der Bürsten und des Regulators verbessert wird, welche sich an einer Einlassseite befinden.

Claims (9)

1. Ein Drehstromgenerator, welcher aufweist:
ein Gehäuse (33);
einen Rotor (7), der innerhalb des Gehäuses (33) angeordnet ist, wobei der Rotor (7) eine Rotorwicklung (18) zur Erzeugung eines magnetischen Flusses bei Durchgang eines elektrischen Stroms durch diese hindurch und eine Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Pole (22, 23) aufweist, die sich in axialer Richtung erstrecken und die Rotorwicklung (18) abdecken, wobei die klauenförmigen magnetischen Pole (22, 23) in nordsuchende (N) und südsuchende (S) Pole durch den magnetischen Fluss magnetisiert werden;
einen Stator (8, 70), welcher einen Statorkern (24, 72), der mit einer Vielzahl von Schlitzen (28, 74) versehen ist, die derart ausgebildet sind, dass sie sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Statorwicklung (73, 173) aufweist, die an dem Statorkern (24, 72) angebracht ist;
Bürsten (10), um elektrischen Strom von einer elektrischen Leistungsquelle zu der Rotorwicklung (18) zu versorgen; und
eine Bürstenhalteanordnung (61, 100), die an dem Gehäuse (33) befestigt ist, wobei die Bürstenhalteanordnung (61, 100) die Bürsten (10) innerhalb eines Halteabschnitts (11a, 64a) hält und mit einer Abdeckung (11b, 64b) versehen ist, die ein Öffnen ermöglicht, um die Bürsten (10) zu entnehmen,
wobei ein Öffnungsabschnitt (50) zur Entfernung und zum Einsetzen der Bürsten (10) an einer Position an dem Gehäuse (33) ausgebildet ist, welche der Abdeckung (11b, 64b) zugewandt ist.

2. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 1, wobei sich die Bürstenhalteanordnung (61, 100) in die Nähe des Öffnungsabschnitts 50 erstreckt.

3. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bürstenhalteanordnung (61, 100) derart konstruiert ist, dass ein Halteanordnungsanschluss (63) integral mit einer Harzform ausgebildet ist, wobei der Halteanordnungsanschluss (63) und ein Bürstenanschluss (52, 62, 67) an ein Kabel (17) angebracht sind, das mit den Bürsten (10) verbunden ist, welche elektrisch durch ein Verbindungselement verbunden sind.

4. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 3, wobei ein Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Halteanordnungsanschlusses (63) und des Bürstenanschlusses (52, 62, 67) in dem Öffnungsabschnitt (50) angeordnet ist.

5. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Verbindungselement eine Schraube (65) ist.

6. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 5, wobei die Schraube (65) in den Verbindungsabschnitt in Umfangsrichtung bezüglich des Rotors 7 eingesetzt wird und von dem Verbindungsabschnitt entfernt wird.

7. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 5, wobei die Schraube (65) in den Verbindungsabschnitt in axialer Richtung bezüglich des Rotors (7) eingesetzt wird und von dem Verbindungsabschnitt entfernt wird.

8. Drehstromgenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Regulator (13) zur Justierung der Höhe der Wechselspannung, welche in dem Stator (8, 70) erzeugt wird, und eine Kühlplatte (14), die mit dem Regulator (13) in Kontakt ist, an der Bürstenhalteanordnung (61, 100) derart angeordnet sind, dass sie sich in axialer Richtung bezüglich des Rotors (7) überlappen.

9. Drehstromgenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich ein Leitungskabel der Statorwicklung (73, 173) nach außen in axialer Richtung von einer Endfläche des Statorkerns (24, 72) erstreckt und in Wicklungsenden (76, 77, 176, 177) ausgebildet ist, die eine einheitliche Form in Umfangsrichtung aufweisen.