-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für einen Wechselstromgenerator
nach Anspruch 1.
-
Aus
JP-A-729 8585 ist ein Fahrzeuggenerator bekannt, der Dauermagnete
verwendet und der so ausgebildet ist, daß er den magnetischen Streufluß verringert
und die Ausgangsleistung verbessert. Darüber hinaus ist dieser bekannte
Generator so ausgebildet, daß der
einen Hitzestau in einer Feldspule, der durch die Anordnung der
Dauermagnete verursacht wird, verhindert und die Kühlung der Dauermagnete
verbessert. Bei diesem bekannten Generator werden der Magnetfluß, der von
einem Dauermagneten erzeugt wird, der zwischen wie Randall-Klinken
geformten Magnetpolen angeordnet ist, und der Magnetfluß, der durch
die Erregung einer Feldspule erzeugt wird, vereinigt. Ein Lüftungsraum, mit
dem eine wärmeableitende
Wirkung für
die Feldspule erzielt wird, ist zwischen dem Dauermagneten und der
Feldspule ausgebildet. Ein zweiter Lüftungsraum ist zwischen der
Außenfläche des
Dauermagneten und dem klinkenförmigen
Magnetpol ausgebildet. Die Dauermagnete sind jeweils in Umfangsrichtung
mit Verbindungselementen verbunden.
-
Aus
US-A-5 502 424 ist eine Fahrzeug-Drehmaschine bekannt, die einen
Magnetfeld-Polkern aufweist, an dem Klauenpole, eine Feldspule und
ein Dauermagnet befestigt sind. Bei dieser bekannten Drehmaschine
wird ein Magnet, der in einer Feldspule der Drehmaschine angeordnet
ist, magnetisiert, nachdem der Rotor maschinell bearbeitet wurde,
wodurch der magnetische Streufluß in der Drehmaschine verringert
wird.
-
Da
in jüngerer
Zeit verschiedene Anstrengungen hinsichtlich der Senkung des Fahrwiderstands
eines Fahrzeugs, beispielsweise durch Abschrägen der Fahrzeugfronten, sowie
der Vergrößerung des
Insassenraums eines Fahrzeugs unternommen wurden, wurde der Motorraum
des Fahrzeugs immer enger. Dementsprechend bleibt nur ein beschränkter Platz
für einen
Wechselstromgenerator. Solch ein Wechselstromgenerator muß mit einer niedrigeren
Drehzahl angetrieben werden, um den Kraftstoff verbrauch des Motors
zu reduzieren. Andererseits wurden verschiedene Sicherheitseinrichtungen
in das Fahrzeug eingebaut, und der Wechselstromgenerator mußte seine
elektrische Leistung steigern. Mit anderen Worten besteht ein Bedarf
an einem kompakteren und leistungsfähigeren Wechselstromgenerator.
-
Um
diesen Bedarf zu erfüllen,
sind verschiedene Verbesserungen des Rotors und des Stators vorgeschlagen
worden. Zum Beispiel wird eine Vielzahl von Dauermagneten zwischen
die Polstücke
eines Rotors eingeführt,
um den wirksamen magnetischen Fluß zu ergänzen, wodurch die Ausgangsleistung
steigt. Für
diesen Zweck müssen
die Dauermagnete über
exakte Abmessungen verfügen,
damit sie eingebaut werden können,
was dazu führt,
daß die Herstellungskosten
des Fahrzeug-Wechselstromgenerators steigen.
-
Um
das genannte Problem zu lösen,
wurden ein Magnethalter zum Halten eines Dauermagneten, der eine
Variierung der Abstände
zwischen den Polstücken
ermöglicht,
oder ein Harz-Dauermagnet, der leicht zwischen die Polystücke eingebracht
werden kann, vorgeschlagen. Jedoch ist die Form des Magnethalters
ziemlich kompliziert, und dessen Herstellungskosten können nicht
gesenkt werden. Da die Form des Harz-Dauermagneten nach dem Einfüllen ebenfalls
kompliziert wird, ist es sehr schwierig, eine magnetische Orientierung
zu bilden, die eine starke Magnetkraft bereitstellt. Da es außerdem schwierig ist,
die Polstücke
und den Dauermagneten fest anzubringen, kann der Dauermagnet abfliegen.
-
In
Anbetracht des genannten Problems ist es die Aufgabe der Erfindung,
einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, der leichter und kostengünstiger
hergestellt werden kann.
-
Der
vorliegenden Erfindung gemäß wird die genannte
Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
-
Verbesserte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Wechselstromgenerators
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Einem
Merkmal der Erfindung gemäß wird ein
zylindrischer Dauermagnet innerhalb einer Vielzahl von Klauenpolen
so angeordnet, daß er
Magnetfelder wie die Klauenpole hat, wenn die Feldspule angeregt
wird. Die Innenflächen
der Klauenpole berühren
den Außenumfang
des zylindrischen Dauermagneten, so daß die Fliehkraft des zylindrischen
Dauermagneten von den Klauenpolen aufgehalten wird. Somit kann ein
zuverlässiger
Wechselstromgenerator bereitgestellt werden.
-
Da
der zylindrische Dauermagnet so magnetisiert wird, daß er dieselbe
Polarität
aufweist wie die Klauenpole, wenn die Klauenpole von der Feldspule aufgeregt
werden, wird eine Statorspule außerdem sowohl vom zylindrischen
Dauermagneten als auch von den Klauenpolen mit einem Magnetfluß versorgt, so
daß die
Ausgangsleistung im selben Maß gesteigert
werden kann. Ferner kann die Orientierung des zylindrischen Dauermagneten
wegen der einfachen zylindrischen Form leicht vorgenommen werden,
so daß ein
starker Dauermagnet bereitgestellt werden kann.
-
Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung werden zwei Arten von Lüftern bzw.
Kühlgebläsen an axial
gegenüberliegenden
Enden des Polkerns befestigt. Somit wird ein axialer Kühlluftstrom aufgrund
des Druckunterschieds in axialer Richtung erzeugt. Da zwischen dem
zylindrischen Dauermagneten und der Feldspule eine Lücke gebildet
wird, können
der zylindrische Dauermagnet und die Feldspule wirksam abgekühlt werden,
so daß die
wirksamen magnetischen Flüsse
des zylindrischen Dauermagneten, der eine negative Temperaturkennlinie aufweist,
und der Feldspule gesteigert werden können.
-
Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung bedeckt ein magnetisches Element die
Innenfläche
des zylindrischen Dauermagneten. Daher ist der zylindrische Dauermagnet
so verstärkt,
daß er der
Zentrifugalkraft ausreichend standhält. Ferner kann die Permeanz
des zylindrischen Dauermagneten verbessert werden, so daß verhindert
werden kann, daß der
zylindrische Dauermagnet vom entgegengesetzten Magnetfeld der Feldspule
entmagnetisiert wird.
-
Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung bedeckt ein nicht-magnetisches Element
die Außenoberfläche des
zylindrischen Dauermagneten. Selbst wenn der zylindrische Dauermagnet
bricht, wird daher verhindert, daß der zylindrische Dauermagnet
zerfällt.
Außerdem
schützt
das nicht-magnetische Element den zylindrischen Dauermagneten vor Fremdstoffen,
so daß ein
zuverlässiger
Wechselstromgenerator bereitgestellt werden kann.
-
Die
Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, ebenso
wie die Funktionen von Bauteilen, die mit der gegenwärtigen Erfindung
in Zusammenhang stehen, werden aus der Lektüre der folgenden detaillierten
Beschreibung, der beigefügten
Ansprüchen
und den Figuren deutlich. In der Zeichnung:
-
ist 1 die
Gesamt-Querschnittsansicht eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators;
-
ist 2 eine
fragmentarische Querschnittsansicht, die den Hauptteil eines Rotors
darstellt;
-
ist 3 die
perspektivische Gesamtdarstellung eines zylindrischen Dauermagneten;
-
ist 4 eine
perspektivische Darstellung des Leitersegments einer dreiphasigen
Statorspule;
-
ist 5 eine
fragmentarische Querschnittsansicht, die den Hauptteil eines Stators
darstellt;
-
ist 6 eine
perspektivische Darstellung der Spulenenden einer dreiphasigen Statorspule; und
-
sind 7A und 7B perspektivische Darstellungen
der Herstellungsschritte für
einen zylindrischen Dauermagneten.
-
Zunächst wird
der Rotor eines Drehfeld-Wechselstromgenerators gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die 1–6 erläutert.
-
Der
Wechselstromgenerator gemäß dieser Ausführungsform
ist ein Drehfeld-Wechselstromgenerator
und ein Fahrzeuggenerator. Der Wechselstromgenerator besteht aus
einem Rotor 1, einem Stator 4, einem Gehäuse 7,
das den Feldrotor 1 und den Stator 4 hält, einer
dreiphasigen Gleichrichtereinheit 8 und einem Spannungsregler 9.
-
Der
Rotor 1 dreht sich mit einer Drehwelle 11 und
besteht aus einem Polkern 12, einer Feldspule 2, einem
zylindrischen Dauermagneten 3, einem Paar aus Kühlgebläsen 13 und 14,
einem Paar Schleifringe 15 und 16 usw. Die Welle 11 ist
mit einer Scheibe 20 verbunden, die von einem (nicht dargestellten) Fahrzeugmotor
angetrieben wird.
-
Die
Feldspule 2 weist einen zylindrischen Körper auf, der auf eine aus
Nylon oder einem anderen Harz bestehenden Isolierspule 24 gewickelt
ist. Die Feldspule 2 erzeugt eine magnetomotorische Kraft,
wenn sie mit Erregerstrom versorgt wird.
-
Der
zylindrische Dauermagnet 3 ist ein generell zylindrischer
Seltenerd-Dauermagnet, wie ein Neodym- (Nd-) Dauermagnet, der seine
Magnetkraft lange behält.
Der zylindrische Dauermagnet 3 ist zwischen dem Außenumfang
der Feldspule 2 und der Vielzahl der Klauenpole 23 des
Polkerns 12 angeordnet. Der Außenumfang des zylindrischen
Dauermagneten 3 berührt
die Innenfläche
der Klauenpole 23 solchermaßen, daß der zylindrische Dauermagnet 3 von
der Feldspule 2 beabstandet ist, so daß er der Feldspule 2 über einen
ringförmigen
Spalt hinweg gegenüber
liegt. Der zylindrische Dauermagnet 3 wird magnetisiert,
um die Magnetfelder der Klauenpole zu ergänzen. Anders ausgedrückt weisen
die Außenflächen des
zylindrischen Dauermagneten 3 und die Innenflächen der
Klauenpole 23, die diese Außenflächen des zylindrischen Dauermagneten 3 berühren, die
gleiche Polarität
auf, wenn die Feldspule mit Erregerstrom versorgt wird. Anders ausgedrückt wird
der zylindrische Dauermagnet 3 magnetisiert, um den wirksamen
magnetischen Fluß der
Klauenpole zu ergänzen,
wenn die Feldspule 2 angeregt wird und eine elektromotorische
Kraft erzeugt.
-
Der
Polkern 12 besteht aus einem Paar aus vorderen und rückseitigen
Kernabschnitten. Jeder Kernabschnitt besteht aus einem zylindrischen
Nabenabschnitt 21, der auf den mittleren Abschnitt der Welle 11 preßgepaßt ist,
einem Joch 22, das radial vom Außenumfang des Nabenabschnitts 21 aus
verläuft,
einer Vielzahl von Klauenpolen 23, die axial vom Joch 22 aus
verlaufen. Der Polkern 12 nimmt die Feldspule 2 zwischen
den Klauenpolen 23 und den zylindrischen Abschnitten 21 der
beiden vorderen und hinteren Kernabschnitte auf, so daß die Klauenpole 23 so
polarisiert werden können,
daß sie
in Umfangsrichtung abwechselnd N-Pole und S-Pole bilden, wenn von
der Feldspule eine magnetomotorische Kraft erzeugt wird.
-
Die
Kühlgebläse 13 und 14 sind
durch Schweißen
oder dergleichen am vorderen bzw. hinteren Ende des Jochs 22 des
Polkerns 12 befestigt. Die Kühlgebläse 13 und 14 unterscheiden
sich in ihrer Form, so daß sie
verschiedene Mengen an kühlender Luft
liefern können.
Das vordere Kühlgebläse 13 ist ein
Mischstrom-Kühlgebläse, das
Kühlluft
vom vorderen Ende diagonal zum hinteren Ende bläst. Das hintere Kühlgebläse 14 ist
dagegen ein Zentrifugal-Kühlgebläse, das
Kühlluft
nur in radialer Richtung bläst.
Jedoch kann es sich bei beiden Kühlgebläsen 13 und 14 um
Mischstrom-Kühlgebläse oder
um Zentrifugal-Kühlgebläse handeln.
-
Das
Paar aus Schleifringen 15 und 16 ist am hinteren
Ende der Welle 11 an deren Außenumfang befestigt, um Erregerstrom
von den Bürsten 17 und 18,
die am Außenumfang
der Schleifringe schleifen, zur Feldspule 2 zu liefern.
Das Paar aus Bürsten 17 und 18 ist
in einem Bürstenhalter 19 aufgenommen, der
am Gehäuse 7 fixiert
ist.
-
Der
gesamte Außenumfang
des zylindrischen Dauermagneten 3 ist von einem nicht-magnetischen
Element 31 aus Edelstahl bedeckt, und seine ganze Innenfläche ist
von einem magnetischen Element 32 aus Eisenlegierung bedeckt.
Der zylindrische Dauermagnet 3, das nicht-magnetische Element 31 und
das magnetische Element 32 bilden eine Einheit. Wie in
den 2 und 3 dargestellt, wird der Außenumfang
des zylindrischen Dauermagneten 3 so magnetisiert, daß diejenigen
seiner Abschnitte, welche die Vielzahl von Klauenpolen berühren, die
gleiche Polarität
wie die Klauenpole liefern können,
mit denen sie in Berührung
stehen, wenn ein Erregerstrom zur Feldspule 2 geliefert
wird. Der Außenumfang
des zylindrischen Dauermagneten 3 wird gegen die Innenflächen der
Klauenpole 23 gedrückt und
an ihnen fixiert.
-
Ein
Luftspalt 27 ist zwischen dem zylindrischen Dauermagneten 3 und
dem Außenumfang
des Rotors 2 ausgebildet. Der Luftspalt 27 stellt
einen Kühlluftkanal
bereit, durch den Kühlluft
strömt,
wenn das Kühlgebläse 13 sich
dreht. Der zylindrische Dauermagnet 3 besteht aus einem
Seltenerd-Dauermagnetmaterial wie Neodym oder einem Harzmaterial. Wie
in 2 und 3 gezeigt, ist jedes Paar aus
S- und N-Polen in radialer Richtung orientiert, so daß S-Pole
und N-Pole abwechselnd an den Außen- und Innenflächen des
zylindrischen Dauermagneten 3 angeordnet sind. Um die axiale
Verschiebung des zylindrischen Dauermagneten 3 zu beschränken, ist eine
Ausnehmung 23a an den Innenflächen der Vielzahl von Klauenpolen 23 des
Polkerns 12 ausgebildet.
-
Der
Stator 4 besteht aus einem Statorkern 5 und einer
dreiphasigen Statorspule 6 und wird vom Gehäuse 7 gehalten.
Der Statorkern 5 ist ein Laminat aus magnetischen Stahlblechen,
das eine Vielzahl von Zähnen 28,
die in Umfangsrichtung mit gleichmäßigen Abständen an seiner Innenfläche ausgebildet sind,
sowie eine Vielzahl von Schlitzen 29 aufweist, die jeweils
zwischen zwei benachbarten Zähnen 28 ausgebildet
sind. Der Statorkern 5 ist an der Innenwand des Gehäuses 7 fixiert.
-
Die
dreiphasige Statorspule 6 ist eine Y- oder eine Δ-Wicklung.
Die Statorspule 6 besteht aus einer Vielzahl von U-förmigen Leitersegmenten 33,
von denen jedes ein Paar gerader Abschnitte aufweist, wie in 4 dargestellt.
Einer der beiden geraden Abschnitte ist im radial inneren Abschnitt
des Schlitzes 29 in der Nähe der Mündung des Schlitzes 29 des Statorkerns 5 angeordnet,
so daß er
einen Innenschichtleiter 33a bildet. Der Andere ist im
radial äußeren Abschnitt
des Schlitzes in der Nähe
der Rückseite
des Schlitzes 29 angeordnet, so daß er einen Außenschichtleiter 33b bildet.
Wie in 5 dargestellt, ist im Schlitz 29 ein
S-förmig
gebogener Isolator 30 angeordnet, um die dreiphasige Statorspule 6 gegen den
Statorkern 5 zu isolieren und auch um den Innenschichtleiter 33a des
Leitersegments 33 und dessen Außenschichtleiter 33b gegenseitig
zu isolieren.
-
Das
Leitersegment 33 weist einen Umkehrabschnitt 33c auf,
der dessen beide geraden Abschnitte verbindet und ein vorderes Spulenende
bildet, wie in 6 dargestellt. Die geraden Abschnitte des
Leitersegments 33 weisen an ihren Enden jeweils Verbindungsabschnitte 33d auf.
Rippenabschnitte 33e des Leitersegments 33 verlaufen
diagonal vom Statorkern 5 aus. Wie in 6 dargestellt, sind
der Innenschichtleiter 33a und der Außenschichtleiter 33b in
einander entgegengesetzten Richtungen geneigt. Die Vielzahl von
Leitersegmenten 33 ragt vom hinteren Ende des Statorkerns
aus in axialer Richtung über,
so daß immer
zwei von ihnen an den Verbindungsabschnitten 33d am von der Scheibe 20 entfernt
angeordneten Ende des Statorkerns miteinander verbunden sind, um
eine spulenendseitige Gruppe 34 zu bilden.
-
Ein
geeigneter Raum wird zwischen zwei benachbarten Leitersegmenten 33 in
der spulenhinterendseitigen Gruppe ausgebildet, um diese gegeneinander
zu isolieren. Somit ist eine große Zahl von Kühlluftkanälen in der
spulenhinterendseitigen Gruppe 34 ausgebildet, in der die
Verbindungsabschnitte 33d der Leitersegmente 33 ringförmig ausgerichtet sind,
so daß die
Kühlluft
diese überqueren
kann. Auf diese Art liefert die dreiphasige Statorspule 6 eine hohe
Kühlleistung.
Eine Vielzahl von Leitersegmenten 33 werden gebündelt und
so in das vordere Ende des Schlitzes 29 eingeführt, daß die Spulenenden ausgerichtet
werden können.
Dann werden die Verbindungsabschnitte 33d des Innenschichtleiters 33a oder
des Außenschichtleiters 33b,
welche vom hinteren Ende des Schlitzes 29 des Statorkerns 5 überstehen,
in Umfangsrichtung gebogen, so daß die Verbindungsabschnitte
der Innen- und Außenschichtleiter von
zwei Leitersegmenten, die um eine Polteilung verschoben sind, mittels
Schweißen
oder dergleichen verbunden werden, um die dreiphasige Statorspule 6 zu
bilden.
-
Das
Gehäuse 7 besteht
aus einem Paar aus vorderem Rahmen 41 und hinterem Rahmen 42,
das von einer Vielzahl Durchgangsbolzen 40 befestigt ist. Eine
hintere Abdeckung 43 ist durch eine Vielzahl von Bolzen 44 und
Muttern 45 am hinteren Ende des hinteren Rahmens 42 befestigt.
Der vordere Rahmen 41, der hintere Rahmen 42 und
die hintere Abdeckung 43 weisen jeweils eine Vielzahl von
Lüftungsöffnungen 41a, 42a und 43a auf,
die in axialer und radialer Richtung offen sind.
-
Der
vordere Rahmen 41 und der hintere Rahmen 42 tragen
den Rotor 1 auf einem Paar aus Kugellagern 38 und 39,
so daß er
sich drehen kann, und halten den Stator 4. Der vordere
Rahmen 41 und der hintere Rahmen 42 weisen nach
außen
vorspringende Halterungen 46–48 auf, die am Motor
befestigt werden. Die Halterungen 46 und 47 weisen
Durchgangsbohrungen 46a und 47a auf, um die Durchgangsbolzen
an ihren Rändern
aufzunehmen. Die Halterung 48 weist eine Durchgangsbohrung 48a an ihrem
Rand auf, in welche eine zylindrische Schieberbuchse 49 eingeführt ist.
Die Schieberbuchse 49 weist eine Durchgangsbohrung 49a für eine Schraube
auf.
-
Die
dreiphasige Gleichrichtereinheit 8 besteht aus einer Vielzahl
von Dioden zum Umwandeln des von der dreiphasigen Statorspule 6 erzeugten Wechselstroms
in Gleichstrom, eine Kühlrippe 51, und
einen Gleichstrom-Ausgangsanschluß (nicht dargestellt) zum Ausgeben
von Gleichstrom. Ein neutraler Punkt und die Leiterenden der dreiphasigen Statorspule 6 sind über Wechselstromanschlüsse, die
in einen Anschlußkörper 52 mit
harzartigem Isoliermaterial eingegossen sind, mit der Vielzahl von Gleichrichtern
verbunden.
-
Der
Spannungsregler 9 ist mit dem Anschluß auf der höheren Seite der Feldspule 2 verbunden,
um die Feldspule vor der Spannung zu schützen, die angelegt wird, wenn
der Fahrzeug-Wechselstromgenerator nicht in Betrieb ist. Der Spannungsregler 9 besteht
aus einem Anschlußkörper 54,
der jeweils Außenverbindungsanschlüsse 53 aufweist,
die mit harzartigem Isoliermaterial eingegossen sind, und eine Kühlrippe
(nicht dargestellt), um wärmeerzeugende Teile
zu kühlen,
die von dem Anschlußkörper 54 gestützt werden.
Der Anschlußkörper 54 nimmt
eine Hybrid-IC oder dergleichen (nicht dargestellt) auf und weist
einen Stecker 55 auf, der mit diesem eine Einheit bildet.
-
Der
Betrieb des Fahrzeug-Wechselstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform
wird kurz mit Bezug auf 1–6 beschrieben.
-
Wenn
die Drehung des Motors über
einen Riemen oder dergleichen auf die Riemenscheibe übertragen
wird, dreht sich die Welle 11, so daß der Rotor 1 sich
dreht. Anders ausgedrückt
drehen sich die Welle 11, der Polkern 12, das
Paar Schleifringe 15 und 16 und die Feldspule 2 gemeinsam.
Wenn vom Spannungsregler 9 über die Bürsten 17 und 18 und
das Paar aus Schleifringen 15 und 16, zu denen der
Magnetfluß vom
zylindrischen Dauermagneten 3 geliefert wird, ein Erregerstrom
zur Feldspule 2 geliefert wird, werden sämtliche
Klauenpole 23 eines Kernabschnitts des Polkerns 12 zu
N-Polen polarisiert, und sämtliche
Klauenpole 23 des anderen Kernabschnitts werden zu S-Polen
polarisiert.
-
Folglich
wird Wechselstrom in die Statorspule 6 eingebracht, welche
um den Statorkern 5 des Stators 4 herum gewickelt ist,
der sich relativ zum Rotor 1 dreht. Der dreiphasige Wechselstrom
wird durch die jeweiligen Leiterenden und die jeweiligen Wechselstromanschlüsse in die
Gleichrichter eingebracht, um in Gleichstrom umgewandelt zu werden.
Wenn die Ausgabespannung der dreiphasigen Statorspule 6 höher wird
als die Batteriespannung, wird der umgewandelte Gleichstrom der
Batterie über
die Gleichstromanschlüsse
und die Leiterdrähte
zur Batterie geliefert. Auf diese Art wird die Batterie mit Batteriestrom
geladen.
-
Auf
diese Art kann ein kompakter und leistungsstarker Fahrzeug-Wechselstromgenerator
bereitgestellt werden.
-
Nur
ein zylindrischer Dauermagnet 3 ist erforderlich, ohne
irgendwelche zusätzlichen
Teile wie Halter und ohne irgendwelche Montagearbeiten. Da die Zahl
der zylindrischen Dauermagnete 3 drastisch reduziert ist,
können
sowohl die Montagekosten für den
zylindrischen Dauermagneten 3 als auch die Produktionskosten
pro Einheit reduziert werden.
-
Da
der zylindrische Dauermagnet 3 einfach zylindrisch ist,
ist es leicht, die Magneteigenschaften des zylindrischen Dauermagneten
auszurichten. Es ist außerdem
möglich,
gesintertes Dauermagnetmaterial oder harzartiges Dauermagnetmaterial
für den zylindrischen
Dauermagneten 3 zu verwenden.
-
Ferner
stützt
die Vielzahl von Klauenpolen 23 den zylindrischen Dauermagneten 3 gegen
die nach außen
wirkende Zentrifugalkraft. Das magnetische Element 32 verstärkt ebenfalls
die Festigkeit des zylindrischen Dauermagneten 3 gegen
die Zentrifugalkraft. Das Magnetelement 32 verbessert auch die
Permeanz des zylindrischen Dauermagneten 3, so daß verhindert
werden kann, daß der
zylindrische Dauermagnet 3 vom entgegengesetzten Magnetfeld der
Feldspule 2 entmagnetisiert wird. Darüber hinaus erleichtert die
Verbesserung der Permeanz des zylindrischen Dauermagneten 3 die
Magnetisierung des zylindrischen Dauermagnet 3, nachdem
er in den Rotor eingebaut wurde. Dies kann den Grad der Freiheit bei
der Herstellung verbessern und das Volumen der Magnetisierungsvorrichtung
reduzieren, so daß die Herstellungskosten
für den
Fahrzeug-Wechselstromgenerator gesenkt werden können. Weiter kann der Streufluß des zylindrischen
Dauermagneten 3 reduziert werden, wodurch dessen Ausgangsleistung
verbessert wird.
-
Das
nicht-magnetische Element 31 verhindert, daß der zylindrische
Dauermagnet 3 auseinanderfliegt, selbst wenn der zylindrische
Dauermagnet 3 bricht. Ferner schützt das nicht-magnetische Element 31 den
zylindrischen Dauermagneten 3 vor Fremdpartikeln. Da das
nicht-magnetische Element 31 und das magnetische Element,
die den Außenumfang
und die Innenfläche
des zylindrischen Dauermagneten bedecken, generell zylindrisch sind,
können die
Herstellungsschritte viel einfacher sein als herkömmliche
Herstellungsschritte unter Verwendung von Magnethaltern.
-
Da
ein ringförmiger
Luftspalt 27 zwischen dem Außenumfang der Feldspule und
der Innenfläche
des zylindrischen Dauermagneten ausgebildet ist, fließt kühlende Luft
entlang des Luftspalts 27, um sowohl den zylindrischen
Dauermagneten 3 als auch die Feldspule 2 abzukühlen. Somit
können
der magnetische Fluß vom
zylindrischen Dauer magneten und der magnetische Fluß von der
Feldspule 2 erhöht werden,
so daß die
Ausgangsleistung gesteigert werden kann.
-
Ein
Rotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird mit Bezug auf die 7A und 7B beschrieben.
-
Eine
zylindrische Dauermagneteinheit 103 gemäß der zweiten Ausführungsform
besteht aus einer Vielzahl von Dauermagneten 63 und 64,
die in Umfangsrichtung zwischen einem nicht-magnetischen Element 61 aus
Edelstahl und einem magnetischen Element 62 aus Eisenlegierung
angeordnet sind. Die Dauermagnete 63 und 64 bestehen
aus magnetischem Seltenderdmaterial wie Neodym. Der Dauermagnet 63 weist
einen S-Pol an der
Seite des nicht-magnetischen Elements 61 und einen N-Pol
an der Seite des magnetischen Elements 62 auf. Dagegen
weist der Dauermagnet 64 einen N-Pol an der Seite des nicht-magnetischen
Elements 61 und einen S-Pol an der Seite des magnetischen
Elements 62 auf. Bei der Herstellung des zylindrischen
Dauermagneten werden Dauermagnete 63 und 64 in
gleicher Anzahl als Pole abwechselnd zwischen ein nichtmagnetisches
Element 61 und ein magnetisches Element 62 in
Umfangsrichtung mit etwa den gleichen Abständen wie die Klauenpole 32 angeordnet,
die radial außerhalb
des Polkerns 12 des Rotors 1 angeordnet sind.
-
Das
nicht-magnetische Element 61 und das magnetische Element 62 und
benachbarte Dauermagnete 63 und 64 werden verschweißt oder
an Abschnitten 65 durch Einbeulen verspannt, so daß eine Vielzahl
von Dauermagneten 63 und 64 zwischen dem nicht-magnetischen
Element 61 und dem magnetischen Element 62 gehalten
wird. Danach werden das nicht-magnetische Element 61 und
das magnetische Element 62 zu einem Zylinder geformt. Auf
diese Art wird die zylindrische Dauermagneteinheit 103 gebildet.
-
Anstelle
von Neodym-Dauermagneten können
Dauermagnete aus Alnico, Ferrit oder Harz (gesinterte Mischung aus
pulverisiertem Nd, Fe und B, mit Nylon vergossen) verwendet werden.
Es ist nicht notwendig, daß der
zylindrische Dauermagnet orientiert wird. Das nicht-magnetische
Element, daß den Außenumfang
des zylindrischen Dauermagneten 3 bedeckt, kann aus Harz
bestehen. Der zylindrische Dauermagnet 3 oder die Dauermagneteinheit 103 kann
durch Schweißen
oder Bonden fixiert werden.
-
Die
vorliegende Erfindung kann auf einen bürstenlosen Wechselstromgenerator
angewendet werden, der über
einen Riemen oder direkt von einem Motor angetrieben wird, bei dem
es sich nicht um den Fahrzeugmotor handelt, von einem Elektromotor,
einem Wasserrad oder einem Windrad. In dieser Beschreibung dient
eine Vielzahl von Dioden als Gleichrichter. Jedoch kann auch eine
Vielzahl von MOS-FETS als Gleichrichter verwendet werden.
-
In
der vorhergehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde
die Erfindung mit Bezug bestimmte Ausführungsformen offenbart. Er
ist jedoch offensichtlich, daß verschiedene
Modifizierungen und Änderungen
an den bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.