DE69800498T2

DE69800498T2 - Kraftfahrzeuggenerator

Info

Publication number: DE69800498T2
Application number: DE69800498T
Authority: DE
Inventors: Shin Kusase; Tsutomu Shiga; Atsushi Umeda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2018-03-14
Also published as: BR9801214B1; BR9801214A; KR100281317B1; WO1998054823A1; US6198190B1; MY128342A; ES2154065T3; EP0881752A1; CA2231123A1; AU4222897A; AU5829198A; EP0881752B1; DE69800498D1; CA2231123C; US5998903A; AU710990B2; CN1202028A; WO1998054822A1; KR19980086538A; ID20396A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug, der vorzugsweise in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Ähnlichem eingebaut wird.
Um den Luftwiderstand im Fahrbetrieb zu reduzieren, wird die Kraftfahrzeugskarosserie vorzugsweise mit einer schrägen Frontpartie ausgestattet. Ausreichend Platz für den Fahrgastraum ist dringend gefordert. Um diesen Anforderungen zu genügen, wurden Motorräume von Kraftfahrzeugen so eng und voll, dass nur noch begrenzter Raum für den Einbau eines Wechselstromgenerators zur Verfügung steht. Indessen wurden die Drehzahlen von Motoren tendenziell vermindert, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Dementsprechend wird auch die Drehzahl eines Wechselstromgenerators vermindert. Auf der anderen Seite besteht die Notwendigkeit, die Anzahl der elektrischen Verbraucher zu erhöhen, wie z. B. Sicherheitsregelungsgeräte usw.. Deshalb ist die Verbesserung der Generatorleistung von Wechselstromgeneratoren dringend erforderlich. Mit anderen Worten, es ist eine kompakte, kraftvolle und preiswerte Lichtmaschine erforderlich.
Desweiteren existiert die gesellschaftliche Anforderung, dass die Geräuschemissionen von Fahrzeugen vermindert werden müssen. Das Vorsehen eines ruhigen Fahrgastraums erhöht die Produktattraktivität. Aus diesem Grund wurden Motorgeräusche in jüngster Zeit vermindert. Aber Zubehörteile des Motors müssen mit vergleichsweise höheren Geschwindigkeiten rotieren. Besonders Ventilatorgeräusche und magnetische Geräusche von Lichtmaschinen werden Hauptgeräusche, die von Kraftfahrzeugen emittiert werden.
Herkömmlicherweise wird eine Statorwicklung, wie sie im Allgemeinen für eine Lichtmaschine benutzt wird, zusammengebaut, indem Rollendraht auf einen Statorkern gewickelt wird. In einer solchen Anordnung der Statorwicklung wurden verschiedene Verbesserungen vorgeschlagen, um den Anforderungen an Kompaktheit, höherer Leistung, verminderter Geräuschbildung, usw., zu genügen.
Wie zum Beispiel in der veröffentlichten, ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 7-303351 offengelgt, ist das Bereitstellen einer verkürzten Wicklung wirkungsvoll, um den Wicklungswiderstand zu verringern. Entsprechend einer 2/3 n Kurz-Abstand-Wicklungstechnik, wird die Wicklung gewickelt, ohne Störungen zwischen Phasen in radialer Richtung zu verursachen. Aber es besteht das Problem, dass der Wicklungsfaktor erheblich verschlechtert wird und dementsprechend die erzeugte Spannung ausserordentlich vermindert wird. Desweitern gibt es das Problem, dass sich der Wicklungsvorgang schwierig gestaltet.
Desweiteren werden, entsprechend den anderen vorgeschlagenen Techniken, Spulenköpfe vorgeformt oder verdünnt, um Störungen während des Wickelungsvorgangs zu verhindern. Aber es besteht das Problem, dass der Wicklungsvorgang kompliziert ist, und der Wicklungswiderstandswert vergrössert wird. Desweiteren können, entsprechend dieser Techniken, die Störungen der Spulenköpfe nicht komplett aufgehoben werden. In jeder Nut ist die Spule in einer Versatzbedingung positioniert, wo nicht mehr als der halbe Querschnitt als Raum zur Verfügung steht, um die Spule unterzubringen. Das birgt den Nachteil, dass der Widerstand nicht verringert werden kann. Wegen der oben beschriebenen Versatzanordnung der Spule in der Nut, wird die Spulenform in jeder Phase anders. Das wiederum ändert den Widerstandswert und die Induktivität der Wicklung in jeder Phase, so dass der Stromfluss in jeder Phase unterschiedlich ist, was einen örtlichen Temperaturanstieg verursacht, der möglicherweise das Problem verursacht, dass die Leistung des Wechselstromgenerators verschlechtert und das magnetische Geräusch vergrössert wird.
Wie zum Beispiel in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 59-159638 offengelegt wird, kann der Spulenkopf in eine abgeflachte Form gebracht werden, um den Luftwiderstand zu verbessern. Aber entsprechend der Anordnung, die in diesem Stand der Technik gezeigt wird, ist der Luftwiderstand noch immer hoch. Eine ausreichende Kühlfähigkeit kann nicht erwartet werden. Die Geräusche können nicht hinreichend vermindert werden.
Desweiteren gibt es, zur Verwirklichung von Kompaktheit und hoher Leistung, ein Verfahren den magnetischen Fluss zu erhöhen, indem ein Luftspalt zwischen einem Rotor und einem Stator verringert wird. Aber dann besteht die Notwendigkeit, die Querschnittsfläche des Statorkerns in Übereinstimmung mit der Erhöhung des magnetischen Flusses zu vergrössern. Das verringert zwangsläufig eine Nutfläche, mit einer Vergrösserung des Wicklungswiderstandes. Daher ist der Effekt der Leistungserhöhung im wesentlichen rückgängig gemacht. Kurz gesagt ist es wichtig, das Gleichgewicht zwischen dem Kern und der Wicklung, die zusammen den Stator bilden, zu optimieren.
Um eine verbesserte Leistung zu erhalten, wird eine Optimierung durch die Auswahl von Konstruktionsdaten für den Kernquerschnitt und die Wicklung erreicht. Aber ein Problem, das bestehen bleibt und gelöst werden muss, ist die Kühlung der Spulenköpfe, die eine Wärmequelle darstellen. Zum Beispiel wird ein gross dimensionierter Ventilator benötigt, um die elektrischen Leiter durch die Isolierung und ein Befestigungselement auf dessen Oberfläche zu kühlen. Der Ventilator muss angrenzend an die Spulenköpfe angebracht werden. Aber bei einer herkömmlichen Wicklung sind Spulenköpfe wegen der Störung zwischen verschiedenen Phasen gewölbt. Das erhöht die Ventilatorgeräusche höherer Ordnung. Wenn diese Geräusche ein Beeinträchtigung für die Fahrzeuginsassen darstellen, muss dieses Geräusch vermindert werden. Zum Beispiel ist die Innenfläche der Spulenköpfe zu einer idealen Oberfläche geglättet, indem eine komplexe Wickelmethode verwendet wird. Oder die Kühlluftmenge wird reduziert, indem man die Ventilatoreffektivität opfert.
Desweiteren gibt es, im Prozess des Anstrebens einer höheren Kompaktheit und höherer Leistung, das Problem, dass das magnetische Geräusch, wegen der vergrösserten magnetischen Kraft, die zwischen dem Rotor und dem Stator wirkt, vergrössert wird. Üblicherweise ist eine Lichtmaschine mit einem Gleichrichter ausgestattet, der die Ausgangsspannung auf ein festgelegtes Niveau begrenzt, um eine Batterie zu laden. Deshalb hat die erzeugte Spannung eine rechteckige Wellenform. Dementsprechend ist es bekannt, dass räumlich höhere Oberwellen in einem Zwischenraum zwischen dem Stator und dem Rotor hauptsächlich tertiär höhere harmonische Teilschwingungen umfassen. Dementsprechend hat eine zwischen dem Stator und dem Rotor wirkende magnetische Kraft Rechtecksschwingungen der tertiär höheren harmonischen Teilschwingungen. Die so erzeugte magnetische Kraft verursacht eine Magnetbrummkraft.
Um solche magnetischen Kräfte zu eliminieren, schlägt die veröffentlichte, ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 4-26345 vor, zwei Sätze von Drei-Phasen- Wicklungen zu benutzen, die gegeneinander mit einem elektrischem Winkel von 30 Grad verschoben sind. Zwei Leistungen dieser zwei Drei-Phasen-Wicklungen werden kombiniert, so dass deren Magnetbrummkraft gegeneinander aufgehoben werden kann. Aber die herkömmliche Wicklungsanordnung kann nicht die Störung des Spulenkopfs lösen, die von der herkömlichen Wicklungsform herrührt. Die Anzahl der benötigten Nuten wird verdoppelt. Das erfordert zwangsläufig einen vorsichtigen Wicklungsvorgang, um eine dünne Drahtwicklung in den Nuten zu erreichen. Dieses Problem ist schwierig zu lösen. Genauer gesagt, wenn Kompaktheit und höhere Leistung anvisiert sind, bleiben noch viele Probleme bestehen, die von neuem gelöst werden müssen.
Auf diese Art und Weise ist die Statorwicklung, die einen Rollendraht verwendet, in herkömmlichen Lichtmaschinen weit verbreitet. Diese Art der Statorwicklung kann aber nicht allen Anforderungen genügen, wie z. B. Kompaktheit, höherer Leistung und weniger Geräusche, die zueinander im Widerspruch stehen.
Auf der anderen Seite kann ein Generator von üblicher Grösse, wie ein Asynchrongenerator, zweischichtige Leiter haben, die in einer Statornut untergebracht sind, welche die inneren und äusseren Schichten bilden, die in radialer Richtung der Statornuten angeordnet sind. Um die Störungen zwischen den Phasen an den Spulenköpfen zu eliminieren, werden die Leiter der inneren und äusseren Schicht abwechselnd miteinander verbunden.
Jedoch gab es ein Problem, dass die oben beschriebenen grösseren Generatoren nicht direkt als Lichtmaschinen verwendet werden konnten. Genauer gesagt, die Lichtmaschine muss die elektrische Kraftfahrzeugsverbraucher mit Elektrizität versorgen, wenn der Motor im Leerlauf betrieben wird, was dem niedrigsten Motordrehzahlbereich entspricht, gleich dem Umdrehungsbereich von etwa 1500 U/min beim Wechselstromgenerator. Aus diesem Grund ist es zwingend notwendig etwa 15 V zu erzeugen, was gleich der Summe einer Batteriespannung und eines Diodenabfalls ist, im oben beschriebenem Drehzahlbereich, d. h. etwa 1500 U/min oder weniger. Aber für eine Lichtmaschine mit 1 bis 2 kW, wie sie für einen gewöhnlichen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen benutzt wird, ist es schwierig 15 V bei einer so niedrigen Drehzahl zu erzeugen. Der oben beschriebene üblich grosse Asynchronmotor hat in etwa zwei Leiter pro Nut, was hauptsächlich vom magnetischen Fluss abhängt, der von der physikalischen Grösse bestimmt wird. Wenn die Anzahl der Leiter zwei ist, ist es schwierig ausreichend elektrische Leistung bereitzustellen, weil eine Leerlaufpannung nicht ausreichend in den oben beschriebenen niedrigen Drehzahlbereichen erhalten werden kann. Desweiteren gibt es die neuerliche Tendenz die Leerlaufdrehzahl weiter zu verringern, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Jedoch ist es für den oben beschriebenen üblich grossen Asynchrongenerator schwierig, solchen Anforderungen zu genügen.
Desweiteren kann es, um die Leistung im niedrigen Drehzahlbereich zu verbessern, möglich sein, eine mehrfach polarisierte Anordnung zu verwenden, die mit höheren Frequenzen betrieben wird. Daher benutzt der oben beschriebene, üblich gross dimensionierte Generator einen vorspringenden Rotor, dessen Axiallänge im wesentlichen der des Statorkerns entspricht. Beim vorspringenden Rotor wird die magnetische Kraft jedes magnetischen Pols wegen der steigenden Anzahl der magnetischen Pole verringert, verursacht durch die Verringerung des Verdrahtungsraumes im Rotor. Deshalb ist es schwierig die Leistung zu erhöhen. Mit anderen Worten, die oben beschriebene Lichtmaschine kann nicht den geforderten Leistungen genügen.
Im allgemeinen ist es strukturell schwierig, einen Zwischenraum innerhalb des vorspringenden Rotors vorzusehen. Deshalb besteht das Problem, dass die Kühlluft nicht eindringen und nicht zu den inneren Oberflächen des Rotors geführt werden kann. Desweiteren kann die Kühlluft nicht zu einer Feldspule, die im Rotor vorgesehen ist, eingeführt und geleitet werden.
Desweiteren offenbaren die veröffentlichten, ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. 62-272836, Nr. 63-274335 und Nr. 64-5340 Lichtmaschinen, die U- förmige elektrische Leiter benutzen, d. h. sogenannte Zuführungsschienen. Aber entsprechend diesem Stand der Technik, werden mehrere Statorkerne in einer Umfangsrichtung geschichtet, um eine zylindrische Form zu bilden. Deshalb steigt der magnetische Widerstand entsprechend der Durchlaufrichtung des magnetischen Flusses. Die geforderte Leistung kann nicht realisiert werden. Es gibt viele Probleme die gelöst werden müssen, zum Beispiel die unterstützung der praktischen Stabilität.
Ferner schlägt WO92/06527 eine Anordnung einer Lichtmaschine vor, die Zuführungsschienen für den Stator verwendet. Entsprechend der Anordnung, wie sie in diesem Stand der Technik gezeigt wird, werden im ganzen vier quadratisch geformte elektrische Leiter in jeder Nut angeordnet. In einer Nut wird ein Zwischenraum zwischen zwei elektrischen Leitern, die in Umfangsrichtung an den Spulenköpfen aneinandergereiht sind, vorgesehen. Entsprechend einer herkömmlichen Ventilatorstruktur für eine Lichtmaschine wird ein Kühlventilator herkömmlicherweise ausserhalb eines Rahmens vorgesehen. Ein Belüftungsschlitz ist vorgesehen, um die Kühlluft in axialer Richtung zu führen. Auf der anderen Seite wird, entsprechend der vorliegenden Ventilatorstruktur, ein Kühlventilator innerhalb eines Rahmens so angeordnet, dass die Kühlluft direkt die Spulenköpfe versorgen kann. Mit dieser Anordnung wird die Kühlleistung erheblich verbessert, so dass Kompaktheit und höhere Leistung verwirklicht werden können. Entsprechend macht es das Vorsehen eines Zwischenraumes zwischen den Spulenköpfen möglich, den Luftwiderstand zu verringern und die Kühlfähigkeit zu erhöhen. Ferner macht es die Verwendung von U-förmigen zuführungsschienen einfach, die Zuführungsschienen in die Nuten einzuführen, versetzt durch einen magnetischen Polteiler.
Aber entsprechend dieser Anordnung ist der Querschnitt jedes elektrischen Leiters begrenzt. Wenn der Querschnitt jedes elektrischen Leiters zwingend erhöht wird, um den elektrischen Widerstand zu verringern und die Leistung zu erhöhen, wird es nicht möglich sein, den oben beschriebene Zwischenraum vorzusehen. Das wird die Kühlfähigkeit und die Formbarkeit an den Spulenköpfen erheblich verschlechtern. Um einen ausreichenden Zwischenraum sicherzustellen, kann es wirkungsvoll sein, die Anzahl der elektrischen Leiter von vier auf zwei pro Nut zu verringern. Aber diese kleinere Anzahl an Leitern wird nicht in der Lage sein, eine Leistung bei Leerlaufdrehzahl zu erzeugen, d. h. im Niederdrehzahlbereich. Deswegen kann es nicht als Lichtmaschine genutzt werden.
Ferner schlägt die US-PS 2,928,963 einen Wechselstromgenerator vor, der mit einem Stator ausgestattet ist, welcher Zuführungsschienen und einen Lundel-Typ Polkern verwendet. Aber entsprechend dieser Erfindung, wird eine Ventilationsstruktur nur in axialer Richtung erreicht. Diese Ventilationsstruktur unterscheidet sich von der vorhandenen herkömmlichen Ventilationsstruktur. Ferner ist selbst in einer Anordnung, die als andere Ausführungsform gezeigt wird, kein interner Ventilator vorgesehen. Unter Berücksichtung des Vorhergehenden wird schlussgefolgert, dass keine die Kühlleistung betreffenden Verbesserungen gezeigt wurden, um Kompaktheit und höhere Leistung zu verwirklichen. Ferner hat, entsprechend der offengelegten Anordnung des Standes der Technik, jede Nut zwei Leiter. Deshalb wird es, wie oben beschrieben, schwierig werden, Leistung im Niederdrehzahlbereich zu erhalten.
Die DE 39 01 098 C1, US-PS 5,191,257 und die veröffentlichte, ungeprüfte japanische' Patentanmeldung Nr. 9-19096 legten eine konventionelle, mehrphasige wellige Wicklungsstruktur offen. Aber diese Dokumente legen keine Spulenkopfstruktur offen und legen keine wirkungsvolle Kühlstruktur offen. Dementsprechend wird es schwierig sein diese Wicklungsstruktur in der Praxis bei Lichtmaschinen zu nutzen, um eine zufriedenstellende Leistung zu erhalten.
Die veröffentlichte, ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 3-27748 legt eine Rollenwicklungsstruktur offen. Aber diese Wicklungsstruktur kann keine hohe Produktivität sicherstellen, weil die Drähte auf aufwendige Art verdrillt werden. Die Abschirmfolie kann, wegen der Deformierung der Drähte, gebrochen oder beschädigt werden, was eine Verschlechterung der elektrischen Isolation zur Folge hat. Deshalb ist diese Anordnung nicht für Lichtmaschinen geeignet, welche strukturell an für die Massenproduktion angepasst werden müssen.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Problemstellungen, die im Stand der Technik aufgezählt wurden, hat die vorliegende Erfindung die Auf gabe, einen auf jeden Fall praxisbezogenen und verbesserten Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, der ein zufriedenstellendes Betriebsverhalten hat, das von modernen Wechselstromgeneratoren verlangt wird.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, der kompakt in der Grösse, kraftvoll in der Leistung und leise in Bezug auf den Lärmpegel ist.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung für eine Rotor- und Statorwicklung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine vom Wechselstromgenerator im niedrigen Drehzahlbereich geforderte Leistung zu erzeugen und eine neuartige Kühlungsanordnung für den Spulenkopf einer Statorwicklung bereitstellt, und auf diese Weise einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, der in der Lage ist, eine hohe Leistung zu erreichen, wie sie für Lichtmaschinen benötigt wird, eine Verminderung des Wirkungsgrades durch Wärmeentwicklung zu unterdrücken und einer Leistungsverminderung vorzubeugen.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, der in der Lage ist, einen Füllfaktor in einer Nut der Statorwicklung zu verbessern, wie auch die Kühlleistung zu verbessern und Geräusche ausserhalb der Nut zu reduzieren, die durch das Zusammenwirken mit dem Rotor entstehen.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, der in der Lage ist, örtliche Temperaturerhöhungen in einer Statorwicklung zu unterdrücken und magnetische Geräusche zu unterdrücken.
Um oben genannte Aufgaben zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge bereit, der einen Feldrotor mit N und S Polen besitzt, die abwechselnd in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, mit einem Stator, der einen Statorkern enthält, der dem Rotor gegenüberliegt und mit einer mehrphasen Statorwicklung, die dem Statorkern zugeordnet ist und einem Rahmen, der den Rotor und den Stator unterstützt. In diesem Wechselstromgenerator hat der Feldrotor einen Lundel-Typ Kern, der mehrere magnetische Pole hat, die als N und S Pole dienen. Der Statorkern hat geschichtete Kerne, die mit einer Vielzahl von Nuten versehen sind, die sich über die geschichteten Platten erstrecken. Die mehrphasen Statorwicklung hat eine Vielzahl von elektrischen Leitern. Die Vielzahl von elektrischen Leitern bilden mindestens ein Paar und werden in die Nuten so eingebaut, dass sie eine innere Schicht und eine äussere Schicht, aneinandergereiht in Richtung der Tiefe jeder Nut, bilden und die elektrischen Leiter sind in jeder Nut voneinander isoliert. Die Mehrheit der elektrischen Leiter ist teilweise ausserhalb der Nuten angeordnet, um über eine Endfläche des Statorkerns zu reichen und einen Spulenkopf zu bilden, der ein vorbestimmtes Verbindungsmuster hat, entsprechend welchem zwei der elektrischen Leiter in verschiedenen Nuten als verschiedene Schichten seriell verbunden sind, die dabei eine Spulenkopfgruppe bilden, die vor allem das Verbindungsmuster an den Endflächen des Statorkerns wiederholt. Die Mehrheit der elektrischen Leiter des Spulenkopfes erstreckt sich, in einer mit der Flussrichtung der in den Rahmen eingebrachten Kühlluft überschneidenden Richtung, so dass die Kühlluft über die elektrischen Leiter des Spulenkopfs fliessen kann.
Diese Anordnung macht es möglich den Füllfaktorfaktor von elektrischen Leitern in jeder Nut zu vergrössern. Ferner kann die Kühlluft über eine Vielzahl von elektrischen Leitern an den Spulenköpfen fliessen. Deshalb kann eine höhere Wärmeabstrahlfähigkeit erreicht werden. Es wird möglich die Wärmeprobleme, die von der Erhöhung der Leistung herrühren, zu lösen. Besonders der Luftstrom im Rahmen kann genutzt werden, um die Wärmeprobleme, die sich von der höheren Leistung ableiten, zu lösen. Auf diese Art wird es möglich, eine neue Anordnung eines Wechselstromgenerators zu erhalten, der sich von herkömmlichen Lichtmaschinen unterscheidet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Wärmeprobleme, die sich von einer höheren Leistung ableiten, mit einer praxisnahen Anordnung gelöst werden können, indem ein Lundel-Typ Rotor benutzt wird.
Eine Vielzahl der elektrischen Leiter, die in der selben Nut als verschiedene Schichten untergebracht sind, bilden zusammen eine Wicklung der gleichen Phase. Und eine erste Wicklung hat elektrischen Leiter, die in der selben Nut untergebracht sind, einer zweiten Wicklung hat andere elektrische Leiter, untergebracht in einer anderen Nut, angrenzend an die gleiche Nut, und die erste Wicklung und die zweite Wicklung werden so kombiniert, dass sie eine aufsummierte Leistung erzeugen.
Entsprechend des verwendeten Verbindungsmusters, werden zwei der in verschiedenen Nuten angeordneten elektrischen Leiter als verschiedene Schichten in einer Nut seriell verbunden mit dem elektrischen Leiter, der eine andere Schicht in einer anderen Nut bildet.
Mit dieser Anordnung wird es möglich die Störung der Spulenköpfe zu unterdrücken, für die Statorwicklung einen hohen Füllfaktor zu verwirklichen, und die Leistung zu erhöhen. Ferner fliesst die Kühlluft über die Spulenköpfe. Die effektive Oberfläche ist im Vergleich zu den Spulenköpfen einer herkömmlichen Statorwicklung erheblich vergrössert. Das verbessert die Kühlfähigkeit der elektrischen Leiter in diesem Teilbereich erheblich. Eine höhere Leistung wird erzeugt. Ferner kann die Leiterlänge jeder Phasen-Statorwicklung abhängig von der Position in der Nut, wie auch die Streuinduktivität vereinheitlicht werden. Die erzeugte Wärmemenge kann in jeder Phase ausgeglichen werden. Es wird möglich, die örtliche Wärmeentwicklung an der Statorwicklung, wie auch das Ungleichgewicht der magnetischen Antriebskraft auszugleichen. Temperatur- und Geräuschminderung können verwirklicht werden. Ferner hat der Spulenkopf keine Oberflächenrauhigkeit und bildet ein einheitliches wiederholbares Muster. Da die Kühlluft über die Spulenköpfe fliesst, können Geräusche, die von der Kühlluft erzeugt werden, vermindert werden.
Ferner ist die Montage eines Lundel-Typ Rotors dahingehend vorteilhaft, dass die Abänderung der Polzahl, genauso wie die Verwirklichung von Mehrpolanordnungen einfach dadurch realisiert werden kann, dass die Form des Kerns verändert wird (Im folgenden Polkern genannt).
Ferner haben die magnetischen Pole eine angemessene Widerstandsfestigkeit gegen Zentrifugalkräfte. Zusätzlich kann die Feldspule sicher im Nabenbereich angebracht werden, die am inneren Zentrum des Polkerns bereitgestellt wird. Deshalb hat der Rotor eine angemessene Haltbarkeit gegen Zentrifugalkräfte. Mit anderen Worten, der Rotor kann mit zwei- bis dreifacher Drehzahl der Motordrehzahl drehen.
Das heisst, der Wechselstromgenerator der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der oben beschriebenen gewöhnlichen Induktionsmaschine, damit er bei höheren Frequenzen funktionieren kann. Deshalb macht es die vorliegende Erfindung sogar in einer niedrig- Krümmungs Bedingung, wo die Anzahl der elektrischen Leiter pro Nut klein ist, möglich, elektrische Leistung bei niedrigen Drehzahlen von zum Beispiel 1000 U/min. was ausreichend kleiner als 1500 U/min der Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugs ist, zu erzeugen.
Ferner ist der Einbau des Lundel-Typ Rotors dahingehend vorteilhaft, dass Platz zwischen den magnetischen Polen zur Kühlung der Feldspule einfach bereitgestellt werden kann. Ferner haben die magnetischen Pole die Funktion, die Kühlluft in axialer Richtung zu führen, wenn sie rotieren. Das wird angewendet, um die Belüftungsluft angemessen in axialer oder radialer Richtung zu transportieren. Ein Rotor wie er bei herkömmlichen Induktionsmaschinen verwendet wird, ist ein hohler zylindrischer vorspringender Rotor, der keinen Freiraum zwischen den magnetischen Polen besitzt. Dementsprechend ist es verglichen mit dem vorspringenden Rotor möglich, die innere zylindrische Fläche des Stators effektiv abzukühlen genauso wie die Statorwicklung und die Feldspule.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Mehrheit der elektrischen Leiter, die in der selben Nut untergebracht werden, als verschiedene Schichten zusammen eine Wicklung der selben Phase bilden. Und die Leistung der ersten Wicklung, die elektrische Leiter hat, die in der selben Nut untergebracht sind, wird mit der Leistung einer zweiten Wicklung, die andere elektrische Leiter hat, die in einer anderen Nut untergebracht sind, die an die selbe Nut angrenzen, aufsummiert.
Eine höhere Leistung wird erzeugt, indem die elektrischen Leiter, welche in der selben Nut angebracht sind und die gleichphasigen Leerlaufspannung induzierten, seriell verbunden werden. Ferner wird eine hohe Leistung erhalten, selbst wenn jede, die erste und zweite Wicklung eine relativ niedrige Leistung hat, weil die Leistung der ersten Wicklung, mit den elektrischen Leitern, die in der selben Nut untergebracht sind, mit der Leistung der zweiten Wicklung mit anderen elektrischen Leitern, untergebracht in einer anderen Nut, die an die selbe Nut angrenzen, aufsummiert wird.
Vorzugsweise arbeiten der Stator und der Rotor zusammen, um eine Spannung von grösser oder gleich 15 V vom Wicklungsende im Leerlaufdrehzahlbereich eines Motors, der den Rotor antreibt, zu erzeugen.
Mit dieser Anordnung wird es möglich, eine geforderte Menge elektrischer Leistung für die elektrischen Geräte bereitzustellen, die notwendig ist, wenn ein KFZ im Leerlauf betrieben wird. Natürlich wird eine Batterie dazu im Stande sein die elektrischen Geräte mit zusätzlicher elektrischer Leistung zu versorgen, wenn das benötigte Leistungsniveau im Leerlauf erhöht wird. Die Versorgungsmenge einer solchen zusätzlichen elektrischen Leistung kann vermindert werden. Wenn das Fahrzeug fährt, wird eine erhöhte Leistung erzeugt, um die Batterie schnell wieder aufzuladen. Selbst in Fällen in denen eine niedrigere Leerlaufdrehzahl angenommen wird, wird die oben beschriebene Leistungserzeugungsfähigkeit unterstützt. Deshalb wird es möglich die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
Es ist möglich eine Anordnung zu verwenden, in der der elektrische Leiter, der in einer Nut angeordnet ist seriell mit einem anderen elektrischen Leiter, der angrenzend zu diesem angebracht ist, verbunden wird. Diese seriell verbundenen elektrischen Leiter bilden zusammen eine Statorwicklung mit der gleichen Leistungsphase.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, da eine höhere Wechselstromleistung, als Summe von zwei Wechselstromleistungen verschiedener Phasen, erhalten wird. Dementsprechend ist, selbst wenn jeder elektrische Leiter, der in einer Nut untergebracht ist, eine relativ kleinere Leistung hat, die aufsummierte Leistung hoch.
Besonders wenn die elektrischen Leiter in jeder Nut in Schichten angeordnet werden, ist die Anzahl der in die Nut einbaubaren Leiter begrenzt. Das hat eine begrenzte Leistung in der selben Phase zur Folge. Aber die oben beschriebene serielle Verbindung löst solche Nachteile, und macht es möglich eine geforderte Leistung zu erzeugen. Daher kann nicht nur der Füllfaktor in jeder Nut erhöht werden, sondern auch die Kühlfähigkeit an den Spulenköpfen verbessert werden, ohne die Leistung zu reduzieren.
Es ist vorteilhaft, dass eine Vielzahl von Nuten in vorbestimmte Abständen eingeteilt werden, entsprechend der N- und S-magnetischen Polteilung des Rotors, um eine erste Nutgruppe zu bilden. Eine Vielzahl von Nuten werden angrenzend an die erste Nutgruppe angeordnet, um eine zweite Nutgruppe zu bilden. Die elektrischen Leiter, die in der ersten Nutgruppe untergebracht sind, sind seriell verbunden, um eine erste Wicklung zu bilden, während die elektrischen Leiter, die in der zweiten Nutgruppe untergebracht sind, seriell verbunden sind, um eine zweite Wicklung zu bilden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Nuten in einem regelmässigen Abstand angeordnet werden, entsprechend einem elektrischen Winkel von 30º. Einige der elektrischen Leiter, die in einer Vielzahl von Nuten untergebracht sind, bilden eine erste serielle Leitergruppe. Die erste serielle Leitergruppe umfasst seriell verbundene elektrische Leiter, die in den Nuten der ersten Nutgruppe untergebracht sind, welche gemeinsam durch eine magnetische Polteilung eingeteilt sind. Elektrische Leiter, die in den Nuten der zweiten Nutgruppe untergebracht sind, angrenzend an die erste Nutgruppe, sind seriell verbunden, um eine zweite serielle Leitergruppe zu bilden. Die erste serielle Leitergruppe und die zweite serielle Leitergruppe sind in Serie verbunden, um eine Wicklung zu bilden, die ein Wicklungsende hat, das an einen Gleichrichter angeschlossen wird.
Mit dieser Anordnung bilden einige der Leiter, die in der Vielzahl von Nuten untergebracht sind, welche in regelmässigen Abständen gleich dem elektrischen Winkel von 30º angeordnet sind, die erste serielle Leitergruppe, die seriell verbundene elektrische Leiter umfasst, die gemeinsam mit einem magnetischen Polteiler in Nuten eingeteilt sind. Alle Leiter erzeugen eine Leerlaufspannung derselben Phase, die direkt aufsummierbar ist. Deshalb ist die erzeugte elektrische Leistung pro Einheitslänge des elektrischen Leiters maximiert. Ferner bilden die Leiter, die in benachbarten Nuten gemeinsam untergebracht sind, die zweite serielle Leitergruppe. Diese benachbarten Nuten sind zur ersten seriellen Leitergruppe in den Phasen der produzierten Spannung am nächsten. Deshalb erzeugt die zweite serielle Leitergruppe auf dieselbe Art eine höhere Leistung. Die erste serielle Leitergruppe und die zweite serielle Leitergruppe sind seriell verbunden, um eine Phase zu bilden. Sie werden als Vektoren aufsummiert. Deshalb wird als Gesamtwert eine maximierte Leerlaufpannung pro Längeneinheit hervorgebracht. Ferner ist die zweite Leitergruppe benachbart zur ersten Leitergruppe mit einem elektrischen Winkel von ungefähr 30º, da der Nutabstand ungefähr 30º elektrischen Winkel hat. Das ist wirkungsvoll, um die magnetische Brummkraft zu minimieren, die magnetische Geräusche erzeugt. Deshalb können magnetische Geräusche vermindert werden. In diesem Fall sollte verstanden werden, dass der elektrische Winkel von ungefähr 30º einen Bereich von 29º bis 31º umfasst. Es muss nicht gesagt werden, dass die oben beschriebene magnetische Brummkraft ausreichend vermindert werden kann, wenn die Nachbarschaftsbeziehung innerhalb dieses Bereichs liegt.
Ferner ist es vorteilhaft, eine erste Wicklung zu bilden, die elektrische Leiter umfasst, welche in derselben Nut untergebracht sind, und eine zweite Wicklung, die andere Leiter umfasst, welche in einer anderen Nut angrenzend zur oberen Nut untergebracht sind. Ein erster Gleichrichter richtet eine Wechselstromleistung der ersten Wicklung gleich. Ein zweiter Gleichrichter richtet eine Wechselstromleistung der zweiten Wicklung gleich. Und die gleichgerichtete Leistung des ersten Gleichrichters und die gleichgerichtete Leistung des zweiten Gleichrichters werden aufsummiert.
Diese Anordnung kann eine niedrigere Leistung kompensieren, die von der ersten und zweiten Wicklung erhalten worden ist.
Eine vorteilhafte Wicklung kann in der folgenden Art gebildet werden. Eine Vielzahl von Nuten wird in vorbestimmten Abständen entsprechend der N- und S-magnetischen Poleinteilung des Rotors eingeteilt, um eine erste Nutgruppe zu bilden. Eine Vielzahl von Nuten wird angrenzend an die erste Nutgruppe angeordnet, um eine zweite Nutgruppe zu bilden. Die elektrischen Leiter, die in der ersten Nutgruppe untergebracht sind, werden seriell verbunden, um eine erste Wicklung zu bilden. Und die elektrischen Leiter, die in einer zweiten Nutgruppe untergebracht sind, werden seriell verbunden, um eine zweite Wicklung zu bilden.
Ferner ist es möglich, zwei Gleichrichter vorzusehen. Die Nuten werden in regelmässigen Abständen gleich einem elektrischen Winkel von 30º angeordnet. Einige der elektrischen Leiter, die in einer Vielzahl von Nuten untergebracht sind, bilden eine erste serielle Leitergruppe. Die erste serielle Leitergruppe umfasst seriell verbundene elektrische Leiter, die in den Nuten der ersten Nutgruppe untergebracht sind, welche gemeinsam durch die magnetische Polteilung eingeteilt sind. Elektrische Leiter, die in den Nuten der zweiten Nutgruppe angrenzend zur ersten Nutgruppe untergebracht sind, sind seriell verbunden, um eine zweite serielle Leitergruppe zu bilden. Und die erste serielle Leitergruppe und die zweite serielle Leitergruppe bilden unabhängig voneinander Wicklungen. Zwei Wicklungsenden dieser Wicklungen sind mit den entsprechenden Gleichrichtern verbunden.
Das sorgt für eine andere Anordnung der ersten seriellen Leitergruppe und der zweiten seriellen Leitergruppe. Mit dieser Anordnung werden Leistungen der entsprechenden Leitergruppen unabhängig voneinander gleichgerichtet und wenn gefordert aufsummiert. Dementsprechend wird eine höhere Leistung generiert, und der magnetische Lärm kann verringert werden.
Vorteilhafterweise ist der Lundel-Typ-Kern mit folgender Beziehung definiert:
L1/L2 ≥ 1,5
wobei L1 den äusseren Durchmesser des magnetischen Pols des Lundel-Typ-Rotors darstellt, und L2 die Länge des Lundel-Typ-Rotors in einer Rotationsachse darstellt.
Diese Anordnung ist verglichen mit dem vorspringenden Rotor vorteilhaft. Entsprechend des vorspringenden Rotors ist der Durchmesser L1 begrenzt, wegen der Haltbarkeit der Feldspule gegenüber Zentrifugalkräften. Um die Leistung zu erhöhen, wird der magnetische Widerstand reduziert, indem die Länge L2 vergrössert wird, um ein kleineres Verhältnis L1/L2 zu setzen. Auf der anderen Seite hat der Lundel-Typ-Rotor eine höhere Haltbarkeit gegenüber Zentrifugalkräften als ein vorspringender Rotor. Es ist deshalb möglich, ein grösseres Verhältnis L1/L2 gleich oder grösser als 1,5 zu setzen. In diesem Fall kann als Antwort auf die Rotation durch eine vergrösserte Fläche die Kühlluft von einem axial äusseren Bereich eingeführt werden. Die Kühlluftmenge kann erhöht werden. Das verbessert die Kühlfähigkeit.
Es ist wünschenswert, dass die Vielzahl der elektrischen Leiter, die in derselben Nut untergebracht sind, ausschliesslich in der Tiefenrichtung der Nut angeordnet sind.
Entsprechend dieser Anordnung können alle elektrischen Leiter, die ausserhalb der Nuten angesiedelt sind, in eine radiale Richtung des Stators eingeteilt werden. Das bewahrt eine Vielzahl von Spulenköpfen davor, in Kontakt miteinander gebracht zu werden. Einem Luftstrom in der Spulenkopfgruppe kann der Weg gebahnt werden. Geräusche werden, als Ergebnis einer Verringerung der Störungen zwischen Kühlluft und Spulenköpfen, verringert.
Es ist vorteilhaft, alle elektrisch isolierten elektrischen Leiter in den Nuten räumlich am Spulenkopf, der im axialen Endbereich des Statorkerns gebildet ist, zu trennen.
Mit dieser Anordnung sind alle elektrischen Leiter am Spulenkopf angemessen abgekühlt. Es ermöglicht eine einheitliche Kühlung der elektrischen Leiter ohne irgendeine Verteilung.
Ferner ist es vorteilhaft, dass jeder elektrische Leiter in eine rechteckige Gestalt geformt wird, passend zur Form einer entsprechenden Nut in einem Bereich, der in die Nut eingebracht wird.
Diese Anordnung macht es einfach, den Füllfaktor der elektrischen Leiter, die in den Nuten untergebracht sind, zu erhöhen. Da die rechteckige Gestalt in die Nutform passt, ist ein verbesserter Wärmeübergang zwischen den elektrischen Leitern und dem Statorkern realisiert. Bezüglich der rechteckigen Gestalt ist es wichtig, dass ein Querschnitt sich genau mit der Nutform deckt. Neben einem Quadrat und einem gestreckten Rechteck kann der Querschnitt eine flache Ebene sein, die vier Seiten und runde Ecken hat, oder ein gestreckter Kreis, der geformt wird, indem die kurzen Seiten des gestreckten Rechtecks durch Kreisbögen ersetzt werden. Wenn der Querschnitt ein Quader oder ein verlängertes Rechteck ist, kann der Füllfaktor in der Nut erhöht werden. Wenn der elektrische Leiter einen kleineren Querschnitt hat, ist es vorteilhaft, einen verlängerten Kreis zu benutzen. Der oben beschriebene Querschnitt kann geformt werden, indem ein runder elektrischer Leiter durch Pressen deformiert wird.
Es ist vorteilhaft, dass die elektrischen Leiter blanke metallische Bauteile sind. Elektrisches Isolationsmaterial ist zwischen die Vielzahl von elektrischen Leitern, die in die Nut eingefügt sind, eingefügt, genauso wie zwischen die Vielzahl von elektrischen Leiter und den inneren Wänden der Nut, um elektrische Isolation sicherzustellen. Und die Vielzahl der elektrischen Leiter sind räumlich an einem Bereich ausserhalb der Nut getrennt.
Diese Anordnung macht es möglich, die Isolationfolie, die jeden elektrischen Leiter umhüllt, wegzulassen. Die Materialkosten können stark vermindert werden. Die Beseitigung der Möglichkeit einer Beschädigung der Isolationsfolie während des Pressvorgangs jedes elektrischen Leiters, kann das Produktionsverfahren der elektrischen Leiter erheblich vereinfachen und Herstellkosten verringern. Im allgemeinen sind Isolationsfolien gegen Hitze anfällig. Deshalb ist es wirkungsvoll Isolationsfolien wegzulassen, um die thermische Zuerlässigkeit zu erhöhen. Mit anderen Worten, es kann die dauerhafte Temperatur der Statorwindung erhöht werden. Deshalb kann die Zuverlässigkeit gegen Hitzeerzeugung verbessert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Gesamtaxiallänge des Stators, der den Statorkern und die elektrischen Leiter umfasst, die in den Nuten untergebracht sind, gleich oder kleiner der axialen Länge des Lundel-Typ- Rotors ist.
Entsprechend dieser Anordnung kann ein kürzerer Stator in Axialrichtung mit Rücksicht auf den Rotor angeordnet werden. Das verwirklicht eine eiförmige Anordnung. Eine äussere Form des Generators, einen Rahmen beinhaltend, wird in eine Eiform gebracht. Der benötigte Einbauraum kann verringert werden. Deshalb kann die mechanische Stabilität verbessert werden, während die magnetischen Geräusche vermindert werden können.
Ferner ist es vorteilhaft, dass gezahnte Kernenden an beiden Seiten der Nut plaziert werden, und mindestens ein Teil des gezahnten Kerns ist plastisch verformt, um eine Öffnung der Nut zu formen, die eine Weite hat, die enger ist als der Abstand zwischen den Innenwänden der Nut. Die Öffnung der Nut wird auf der inneren Umfangsrichtung der Nut vorgesehen.
Entsprechend dieser Anordnung können elektrische Leiter, die bereits in der Nut positioniert sind, weiter tief in radialer Richtung in die Nut gedrückt werden, wenn die gezahnten Kernenden plastisch verformt werden. Ein höherer Füllfaktor wird verwirklicht. Ferner können die gezahnten Bereiche des Statorkerns ausreichend befestigt werden. Das erhöht die Starrheit des Kerns, um den Statorkern davor zu bewahren, Vibrationen zu verursachen. Die magnetischen Geräusche können vermindert werden. Ferner macht es das Vorsehen eines Einlassbereichs, der enger ist als der Abstand zwischen den Innenseitenwänden, möglich, ein Befestigungselement wie einen Keil wegzulassen. Das wird die Kosten verringern. Ferner wird der gezahnte Endbereich gehärtet, wenn das Formverfahren angewandt wird. Ferner wird es möglich, den elektrischen Leiter vom Austreten in die radiale innere Richtung zu bewahren, selbst wenn der benutzte elektrische Leiter eine höhere Starrheit besitzt. Eine solche Anordnung kann ohne Rücksicht auf die Querschnittsform der Nut angewendet werden. Es ist wünschenswert, dass die Schlitzquerschnittsform ein paralleler Schlitz ist, der mit Rücksicht auf die Tiefenrichtung eine konstante Weite hat. Das ist vorteilhaft, da der Abstand zwischen den Leitern und der Nut auf einem konstanten Wert gehalten werden kann, selbst wenn die Innenschicht- und Aussenschichtleiter in dieselbe Form geformt sind. Der Füllfaktor kann weiter erhöht werden.
Ferner kann der elektrische Leiter mindestens teilweise in einem Bereich ausserhalb der Nut zu einer flachen Form geformt werden.
Diese Anordnung ist dahingehend vorteilhaft, dass der Hitzeabstrahlungsbereich jedes elektrischen Leiters, der im Spulenkopf positioniert ist, erweitert werden kann. Wenn eine Vielzahl von Spulenköpfen in eine flache Form gebracht wird, kann ein Zwischenraum zwischen angrenzenden Spulenköpfen erhalten werden, indem diese Spulenköpfe parallel zur radialen Richtung angebracht werden. Diese Anordnung ist auch vorteilhaft, da der Flusswiderstand der Kühlluft verringert werden kann. Es ist möglich, den elektrischen Leiter im Bereich ausserhalb der Nut gänzlich zu einer flachen Form zu formen. Ausserdem ist es möglich, den elektrischen Leiter auch in der Nut zu einer flachen Form zu formen. In diesem Fall hat die flache Form einen verlängerten Rechtecksquerschnitt und einen verlängerten elliptischen Querschnitt.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Magnet zwischen die Magnetpole des Feldrotors eingefügt wird, so dass der Stator einem magnetischen Fluss zusätzlich zum Feldfluss ausgesetzt ist.
Diese Anordnung verbessert das Verhalten des Lundel- Typ-Feldrotors, deshalb erhöht es die Leistung und erhöht den Wirkungsgrad. Solche Wirkungen können einzig durch Verbesserung der Statorwicklung erhalten werden, um die Hitzeabstrahlfähigkeit zu erhöhen, ohne Verlust auf der Statorseite.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Vielzahl elektrischer Leiter, die am Spulenkopf angebracht sind, die Kühlluft im wesentlichen auf der gesamten Fläche erhalten.
Entsprechend dieser Anordnung kann einheitlich für alle elektrischen Leiter eine höhere Kühlfähigkeit erreicht werden.
In der Herstellung eine solche Anordnung zu verwirklichen, ist relativ einfach, wenn die elektrischen Leiter in radialer Richtung der Nut aneinandergereiht werden, oder wenn die elektrischen Leiter blanke Drähte sind und räumlich für die elektrische Isolation eingeteilt sind, oder wenn die elektrischen Leiter im Bereich ausserhalb der Nut einen rechteckigen Querschnitt haben, oder irgendeine Kombination dessen. Eine hohe Kühlfähigkeit wird verwirklicht.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Spulenkopfgruppe an jedem axialen Endbereich des Statorkerns gebildet wird und zwei Kühlluftdurchgänge im Rahmen gebildet werden, um den entsprechenden Spulenkopfgruppen zu entsprechen.
Entsprechend dieser Anordnung können zwei Spulenkopfgruppen sicher gekühlt werden, indem die Kühlluft mit entsprechenden Kühlluftpassagen eingeführt wird. Die Kühlung wird bewerkstelligt, indem die Kühlluft über die elektrischen Leiter in jeder Spulenkopfgruppe fliesst. Deshalb werden eine verringerte Anzahl von Problemen, bezüglich des Verlustes und der Effektivität, von der Hitzebildung erhalten. Ferner können die geräuschbezogenen Probleme verringert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, eine Ventilationseinrichtung vorzusehen, um einen Fluss von Kühlluft im Rahmen zu verursachen.
Durch diese Anordnung wird es möglich, zuverlässig einen Kühlluftstrom im Rahmen zu verursachen. Der Spulenkopf kann zuverlässig gekühlt werden. Eine angemessene Ventilationseinrichtung kann ein anwendungsspezifischer Ventilator sein oder ein Lundel-Typ-Feldrotor, der die Fähigkeit hat, aufgrund seiner Form einen Luftstrom zu erzeugen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Ventilationseinrichtung vorgesehen ist, dass der Rahmen mit einem Belüftungsbohrung gebildet wird, an einem Bereich, der der Spulenkopfgruppe entspricht, so dass die Kühlluft über die elektrischen Leiter fliessen kann.
Mit dieser Anordnung kann die Kühlluft effizient über die elektrischen Leiter fliessen. Wenn die Spulenkopfgruppen an beiden Seiten des Statorkerns vorgesehen werden, ist es vorteilhaft, verschiedene Belüftungsbohrungen entsprechend der jeweiligen Spulenkopfgruppen vorzusehen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Belüftungseinrichtung an einem axialen Endbereich des Feldrotors vorgesehen wird, um die Kühlluft in eine zentrifugal äussere Richtung zu lenken, so dass die Kühlluft über die elektrischen Leiter fliessen kann.
Entsprechend dieser Anordnung ist die Belüftungseinrichtung angrenzend zum Inneren der Spulenkopfgruppe des Stators angeordnet. Die Kühlluft, die in die zentrifugal äussere Richtung gelenkt wird, tritt in die Spulenkopfgruppe ein und tritt dann nach aussen durch das Belüftungsloch, das im Rahmen vorgesehen ist, aus.
Deshalb kann kalte und mehr Kühlluft der Spulenkopfgruppe bereitgestellt werden. Da die elektrischen Leiter verbesserte Formen an den Spulenkopfgruppen haben, können Geräusche reduziert werden, während sowohl die Kühlfähigkeit als auch die Wärmeabstrahlung erhöht werden können, In diesem Fall sollte davon Kenntnis genommen werden, dass die Kühlluft der "zentrifugal äusseren Richtung" möglicherweise auch einige axiale Komponenten zusätzlich zu den zentrifugalen Komponenten enthält. Die Einstellungen für die Kühlluftrichtung kann entsprechend der Kühlanforderung des Feldrotors vorgesehen werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Belüftungseinrichtung an beiden axialen Endbereichen des Feldrotors vorgesehen wird.
Diese Anordnung macht es möglich, an beiden axialen Seiten des Feldrotors Kühlluft zu erhalten. Wenn die Spulenkopfgruppen an beiden Enden des Stators gebildet sind, kann jede Spulenkopfgruppe mit einer eigens vorgesehenen Belüftungseinrichtung gekühlt werden.
Die Belüftungseinrichtung kann ein Ventilator sein mit einer Vielzahl von Schaufeln.
Mit dieser Anordnung kann zuverlässig Kühlluft erhalten werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Lundel-Typ-Kern eine Form entsprechend der Vielzahl der magnetischen Pole hat, so dass der Lundel-Typ-Kern fähig ist, als Ventilationseinrichtung zu dienen.
Mit dieser Anordnung wird es möglich, Kühlluft zu erhalten, indem man die dem Lundel-Typ-Kern eigene Form entsprechend der Vielzahl von magnetischen Polen nutzt. Wenn die Kühlluft eingeführt werden kann, indem nur der Lundel-Typ-Kern genutzt wird, wird es möglich, den Ventilator wegzulassen. Die Teileanzahl und die Arbeitszeit in der Herstellung können verringert werden. Wenn der Lundel-Typ-Kern als Hilfseinrichtung für den Ventilator genutzt wird, wird es möglich, die Kühlluftmenge zu erhöhen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein axialer Endbereich des Lundel-Typ-Kerns angrenzend und gegenüberliegend einer inneren Wandfläche des Rahmens angebracht wird.
Entsprechend dieser Anordnung kann die Innenwandfläche des Rahmens als Ventilatorabdeckung dienen. Mit anderen Worten, die Kühlluft kann geführt werden, indem man die axiale Endform des Lundel-Typ-Kerns nutzt. In diesem Fall kann die Innenfläche des Rahmens als Abdeckung dienen, die auch eine Innenfläche des Rahmens sein kann, welche ein metallisches Bauteil ist, oder ein Teil oder eine Komponente sein kann, die in den Rahmen eingebaut ist.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Rahmen mit einer Einlassbohrung für Belüftungszwecke ausgestattet wird. Die Einlassbohrung liegt dem Einbauende der Riemenscheibe gegenüber, die den Feldrotor antreibt, und der Aussendurchmesser der Einlassbohrung ist kleiner als der Aussendurchmesser der Riemenscheibe.
Diese Anordnung macht es möglich, eine anwendbare Lichtmaschine bereitzustellen, die eine Riemenscheibe mit einem grösseren Durchmesser verwenden kann. Mit anderen Worten, es kann beides verwirklicht werden, sowohl die Verkleinerung als auch die Leistungserhöhung. Wegen des erhöhten Drehmoments besteht das Problem, dass die Riemenlebensdauer verkürzt wird. Deshalb besteht die Notwendigkeit, den Riemenscheibendurchmesser zu erhöhen, um die Spannung, die auf den Riemen aufgetragen wird, zu verringern. Aber wegen einer solchen Anordnung schliesst die Riemenscheibe möglicherweise die Einlassbohrung des Rahmens. Das erhöht den Flusswiderstand und vermindert daher die Kühlluftmenge. Andererseits wird, entsprechend der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlfähigkeit durch die Verbesserung des Stators erreicht. Mit anderen Worten, der Spulenkopf kann mit einer kleinen Menge Kühlluft gekühlt werden. Das ist wirkungsvoll, um eine befriedigende Riemenlebenszeit sicherzustellen. Deshalb kann beides, die Verkleinerung und die Leistungssteigerung, verwirklicht werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Spulenkopf mit einem Verbindungsmuster gebildet wird, in welchem der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter seriell miteinander verbunden sind. Der erste elektrische Leiter ist in einer ersten Nut als vorbestimmte Schicht angeordnet, während der zweite elektrische Leiter in einer zweiten Nut als eine andere Schicht als der erste elektrische Leiter angeordnet ist. Die erste und zweite Nut sind in einem Abstand eingeteilt, der einem N- und S-magnetischen Polabstand des Feldrotors entspricht.
Entsprechend dieser Anordnung sind die Spulenköpfe an jeder axialen Endfläche des Statorkerns angeordnet und können in derselben Richtung aneinandergereiht werden. Das ist wirkungsvoll, um die Spulenköpfe verschiedener Phasen davor zu bewahren, sich gegenseitig zu stören. Deshalb können die Leiter tief in die Nut eingeführt werden. Das verbessert den Füllfaktor und erhöht die Leistung. Ferner können die Spulenköpfe ein einheitliches und sich wiederholendes Muster bilden, ohne Flächenrauheit zu verursachen. Das ist vorteilhaft, um die Geräusche, die durch die Kühlluft verursacht werden, zu minimieren.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Spulenkopf gebildet wird, indem ein Endbereich des ersten elektrischen Leiters, der aus der ersten Nut hervorsteht, und ein Endbereich des zweiten elektrischen Leiters, der aus der zweiten Nut hervorsteht, verbunden werden. Der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter sind durch getrennte Leitersegmente gebildet. Und der erste Bereich eines elektrischen Leiters hat einen Winkel und eine Länge, die ausreichend sind, um ungefähr die Hälfte des magnetischen Polabstandes zu umwinden.
Entsprechen dieser Anordnung wird es möglich, das Segment so anzuordnen, dass es aus der Nut vorsteht. Das vorstehende Segment wird mit dem anderen Segment verbunden, so dass es einen Spulenkopf bildet. Der so gebildete Spulenkopf wird durch die Kühlluft, die über die Spulenköpfe fliesst, gekühlt. Die Segmente werden eingebaut, indem eine Anordnung angenommen wird, die solche Verbindungen hat. In diesem Fall kann die Verbindung durchgeführt werden, indem eine elektrische Verbindung benutzt wird, die Ultraschallschweissen, Lichtbogenschweissen, Löten etc. umfasst.
Ferner ist es vorteilhaft, dass jedes Segment ein Ugeformtes Segment ist, das einen Wendebereich hat, der gebildet wird, indem zwei elektrische Leiter immer an einem axialen Endbereich des Statorkerns verbunden werden. Ein Endbereich eines ersten U-geformten Segments, das als Endbereich eines ersten elektrischen Leiters dient, und ein Endbereich eines zweiten U-geformten Segments, das als Endbereich eines zweiten elektrischen Leiters dient, werden entsprechend des oben beschriebenen Verbindungsmusters verbunden, um einen Spulenkopf an einem anderen axialen Endbereich des Statorkerns zu bilden.
Diese Anordnung vereinfacht den Herstellungsprozess, weil die Anzahl der Leiterteile und Schweissbereiche verringert werden kann. Da die Verbindungsbereiche an einem axialen Ende des Stators angeordnet sind, kann der Herstellungsprozess vereinfacht werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass jedes Segment zwei Endbereiche hat, die von beiden Enden der entsprechenden Nut hervorstehen. Ein Spulenkopf wird an einem Ende des Statorkerns gebildet, indem ein Endbereich eines ersten Segments, das als Endbereich des ersten elektrischen Leiters dient, und ein Endbereich eines zweiten Segments, das als Endbereich des zweiten elektrischen Leiters dient, entsprechend des oben beschriebenen Verbindungsmusters verbunden werden. Der andere Spulenkopf wird am anderen Ende des Statorkerns gebildet, indem der andere Endbereich des ersten Segments, das als Endbereich des ersten elektrischen Leiters dient, und der andere Endbereich des zweiten Segments, das als Endbereich des zweiten elektrischen Leiters dient, entsprechend des oben beschriebenen Verbindungsmusters verbunden wird.
Entsprechend dieser Anordnung kann jeder elektrische Leiter in eine vereinfachte Form geformt werden, die in eine Richtung vorsteht. Deshalb kann der Herstellungsprozess für den elektrischen Leiter vereinfacht werden. Ausserdem wird es möglich, die vorverarbeiteten elektrischen Leiter in die Nut von ihrer radial inneren Umfangsseite her hineinzudrücken. Das ist vorteilhaft im Vergleich zu einer Montagemethode, die elektrischen Leiter von einer axialen Richtung her einzuführen, da kein Verfahren für die Spulenköpfe nötig ist. Der Herstellungsprozess kann vereinfacht werden. Der Füllfaktor kann weiter verbessert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Summe von Längen der beiden Endbereiche der elektrischen Leiter in Umfangsrichtung dem magnetischen Polabstand entspricht.
Entsprechend dieser Anordnung können die Segmente, die in eine vorbestimmte Form konfiguriert sind, benutzt werden, um eine Statorwicklung zu bilden, die den Statorkern umschliesst. Daher wird die Form der elektrischen Leiter vereinheitlicht. Die Anzahl der elektrischen Leitertypen kann verringert werden. Es wird möglich, die Kosten für Herstelleinrichtungen inklusive einer Presse, um die elektrischen Leiter herzustellen, zu verringern. Wenn die Verbindungsbereiche in dieselbe Form geformt und an beiden Seiten des Statorkerns angeordnet werden, kann der Herstellungsprozess für die Verbindungsbereiche vereinfacht werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die gezahnten Kernenden an beiden Seiten der Nut positioniert werden und mindestens ein Teil des gezahnten Kernendes plastisch verformt wird, um eine Öffnung für die Nut zu bilden, die eine weite hat, die enger als der Abstand zwischen den Innenwänden der Nut ist. Die Öffnung der Nut ist an der inneren Umfangsseite der Nut vorgesehen.
Entsprechend dieser Anordnung können die elektrischen Leiter, die bereits in der Nut positioniert sind, weiter tief in die radiale Richtung der Nut gedrückt werden, wenn die gezahnten Kernenden plastisch verformt werden. Ein höherer Füllfaktor wird verwirklicht. Ferner können die gezahnten Bereiche des Statorkerns ausreichend befestigt werden. Das erhöht die Starrheit des Kerns, um den Statorkern davor zu bewahren, Vibrationen zu verursachen. Die magnetischen Geräuse können vermindert werden. Ferner macht es das Vorsehen eines Einlassbereichs, der enger als der Abstand zwischen den inneren Seitenwänden ist, möglich, ein Befestigungsbauteil wie z. B. einen Keil zu beseitigen. Das wird die Kosten verringern. Ferner wird der gezahnte Endbereich gehärtet, wenn die plastische Verformung angewandt wird.
Entsprechend wird es möglich, den elektrischen Leiter vom Austreten in die innere radiale Richtung zu bewahren, selbst wenn der benutzte elektrische Leiter eine grössre Härte hat. Diese Anordnung kann verwendet werden unabhängig von der Querschnittsform der Nut. Es ist wünschenswert, dass die Schlitzquerschnittsform ein paralleler Schlitz ist, der eine konstante Weite mit Rücksicht auf die Tiefenrichtung hat. Das ist vorteilhaft, da der zwischenabstand zwischen den Leitern und der Nut auf einem konstanten Wert gehalten werden kann, selbst wenn der Innenschicht- und Aussenschichtleiter in dieselbe Form gebildet werden. Der Füllfaktor kann weiter erhöht werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Gleichrichter Gleichrichterelemente hat, und ein Teil des elektrischen Leiters ist direkt mit der Elektrode des Gleichrichterelements verbunden.
Entsprechend dieser Anordnung kann ein Verbindungsbauteil des Gleichrichterschaltkreises, wie z. B. eine Endgrundplatte, weggelassen werden. Daher kann ein vereinfachter und kompakter Gleichrichter zu niedrigen Kosten vorgesehen werden. Wenn die elektrischen Leiter durch Segmente gebildet sind, ist es vorteilhaft, die Form von Segmenten, die direkt mit einem Gleichrichterelement verbunden sind, von anderen Segmenten, die entsprechend eines vorbestimmten Verbindungsmusters gebildet sind, zu unterscheiden. Die Segmente, die direkt mit dem Gleichrichterelement verbunden sind, können länger als andere sein.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der elektrische Leiter, der mit der Elektrode des Gleichrichterelements verbunden ist, einen einfach zu deformierenden Bereich zwischen dem Stator und der Elektrode des Gleichrichterelements hat.
Entsprechend dieser Anordnung können Vibrationen durch die Deformierung des elektrischen Leiters absorbiert werden. Es wird möglich, das Gleichrichterelement davor zu bewahren, beschädigt zu werden. Eine hohe Zuverlässigkeit kann verwirklicht werden. Ein einfach zu deformierender Bereich kann durch einen teilweise schmäleren elektrischen Leiter gebildet werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Gleichrichter an derselben Seite wie der Wendebereich des U-geformten Segments angeordnet und mit dem Wicklungsende der Statorwicklung verbunden wird.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn die U-geformten Segmente an ihren Enden verbunden werden, um eine Wicklung zu bilden, weil der Leiter, der mit der Elektrode des Gleichrichterelements verbunden ist, keine Störungen des Verbindungsverfahren verursacht. Dies macht es möglich, eine wiederholbare Verbindung desselben Musters anzunehmen. Das Herstellverfahren kann vereinfacht werden. Die Kosten können verringert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Gleichrichter auf einer Seite gegenüber des Wendebereichs des U-geformten Segments angeordnet und mit dem Wicklungsende der Statorwicklung verbunden wird.
Diese Anordnung macht es möglich, die Wendebereiche des U-geformten Segments in dieselbe Form zu formen. Die Arbeitsstunde, die für die Herstellung des Segments benötigt wird, kann verkürzt werden. Auch die Kosten können verringert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Stator herausragende Drahtbereiche hat, die miteinander kurzgeschlossen werden, um einen Nullpunkt zu bilden.
Diese Anordnung verwirklicht eine Verbindung des Nullpunktes auf dem Stator. Es ist vorteilhaft, eine Vielzahl von elektrischen Leitern zu verlängern und direkt zu verbinden, um einen Nullpunkt zu bilden. Besonders wenn die benutzten elektrischen Leiter einen rechteckigen Querschnitt haben, wird eine ausreichende Verbindungsstärke erhalten. Ein ausreichender Zwischenabstand zwischen den Spulenköpfen wird erhalten. Der Hitzeabstrahlbereich kann vergrössert werden, was die Kühlfähigkeit der Statorspule verbessert.
Ferner ist es in der oben beschriebenen Anordnung vorteilhaft, dass die elektrischen Leiter nur ein Paar bilden.
Mit dieser Anordnung kann die Montagearbeitszeit zum Einbau der Leiter in den Stator verringert werden. Da die Gesamtzahl der Spulenköpfe klein ist, kann ein Zwischenabstand zwischen den Leitern einfach erhalten werden. Da die Anzahl der Leiterteile und elektrischen Verbindungsbereiche klein ist, kann der Herstellungsprozess vereinfacht werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die elektrischen Leiter zwei oder mehr Paare bilden.
Entsprechend dieser Anordnung wird es möglich, die Leiteranzahl pro Schlitz auf vier oder mehr zu erhöhen, während die Störung des Spulenkopfs unterdrückt wird. Das macht es möglich, selbst dann Leistung von einem Generator zu erzeugen, wenn die Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugs weiter verringert wird, um eine verbesserte Wirtschaftlichkeit und eine Geräuschminderung während des Leerlaufbetriebs des Motors zu erreichen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn zwei oder mehr Paare von elektrischen Innenschicht- und Aussenschichtleitern angeordnet werden, dass die Vielzahl der elektrischen Leiter, die in derselben Nut untergebracht sind, ausschliesslich in Tiefenrichtung angeordnet werden. Die Vielzahl der elektrischen Leiter sind mit anderen elektrischen Leitern an der Spulenkopfgruppe verbunden, um eine Vielzahl von Verbindungsbereichen zu formen. Und die Vielzahl der Verbindungsbereiche sind in verschiedenen Schleifen angeordnet und gemeinsam in sowohl eine Umfangsrichtung als auch eine radiale Richtung in der Spulenkopfgrüppe eingeteilt.
Entsprechend dieser Anordnung sind die Verbindungsbereiche in Schleifenform entlang der Umfangsrichtung angeordnet, in Übereinstimmung mit der Schaltungsanordnung der Vielzahl von elektrischen Leiter, d. h. der Anordnung der Nuten. Ferner sind die Vielzahl der elektrischen Leiter, die in derselben Nut untergebracht sind, ausschliesslich in der Tiefenrichtung der Nut angeordnet. Das ist wirkungsvoll, um eine koaxiale Mehrfachanordnung in der ringförmigen Anordnung der Verbindungsbereiche zu verwirklichen. Entsprechend kann die Vielzahl der Verbindungsbereiche getrennt voneinander in beide, sowohl die Umfangs- als auch die radiale Richtung, angeordnet werden, so dass ein Zwischenraum zwischen der Vielzahl von Verbindungsbereichen zuverlässig vorgesehen werden kann. Die Fähigkeit, einfach Kurzschlüsse zwischen den Verbindungspunkten zu vermeiden, bringt einen Vorteil in dessen Verbindungsverfahren.
Die oben beschriebenen Aufgaben können durch die folgenden Eigenschaften des Wechselstromgenerators erreicht werden. Der Stator umfasst einen geschichteten Statorkern, der mit einer Vielzahl von Nuten versehen ist. Eine Vielzahl elektrischer Leiter ist in den Nuten untergebracht. Die elektrischen Leiter umfassen eine Vielzahl von U-geformten Segmenten, die jeweils zwei gerade Bereiche haben, die in verschiedenen Nuten untergebracht sind. Die Vielzahl der U-geformten Segmente haben Wendebereiche, die jeweils als Spulenkopf dienen, der in axialer Richtung von einer Endfläche des Statorkerns herausragt. Die Wendebereiche sind gemeinsam eingeteilt, um eine erste Spulenkopfgruppe zu bilden. Eine Vielzahl elektrischer Leiter, die als verschiedene Schichten in einer Nut untergebracht sind, bilden dieselbe Phasenwicklung. Eine erste Wicklung umfasst die elektrischen Leiter, die in derselben Nut untergebracht sind. Eine zweite Wicklung umfasst andere elektrische Leiter, die angrenzend zur gleichen Nut in einer anderen Nut untergebracht sind. Die erste Wicklung und die zweite Wicklung sind kombiniert, um eine aufsummierte Leistung zu erzeugen. Die Vielzahl von U-geformten Segmenten hat Endbereiche, die in einer entgegengesetzten axialen Richtung von der anderen Endfläche des Statorkerns hinausragen. Die Endbereiche sind entsprechend eines vorbestimmten Verbindungsmusters verbunden, um die Spulenköpfe der Verdrahtung zu bilden. Diese Spulenköpfe sind gemeinsam eingeteilt, um eine zweite Spulenkopfgruppe zu bilden. Der Feldrotor umfasst einen Lundel-Typ-Kern, der eine Vielzahl von magnetischen Polen hat, die als N- und S-Pole dienen. Zwei Belüftungsdurchgänge sind an beiden axialen Enden des Feldrotors vorgesehen. Ein Belüftungsdurchgang erstreckt sich in radialer Richtung, um es der Luft zu gestatten, über die erste Spulenkopfgruppe zu fliessen, während der andere Belüftungsdurchgang sich in radialer Richtung erstreckt, um es der Luft zu gestatten, über die zweite Spulenkopfgruppe zu fliessen.
Mit der oben beschriebenen Anordnung wird es möglich, Spulenköpfe zu bilden, die eine ausgezeichnete Kühlfähigkeit an beiden Enden des Stators haben. Ferner stellt der Feldrotor einen Belüftungsdurchgang zur Verfügung, der die Kühlluft an jede Spulenkopfgruppe leitet. Dies macht es möglich, eine kompakte und kraftvolle Lichtmaschine bereitzustellen.
Vorteilhafterweise hat der Feldrotor einen axialen Endbereich, ausgestattet mit einer Belüftungseinrichtung, um Luft zur Spulenkopfgruppe zuzuführen.
Die Vorkehrung einer solchen Belüftungsvorrichtung macht es möglich, einen starken und vermehrten Luftstrom der Spulenkopfgruppe zuzuführen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Rahmen mit zwei Belüftungsbohrungen ausgestattet ist, die als Auslässe der Belüftungsdurchgänge dienen. Eine Belüftungsvorrichtung ist angrenzend an die äussere Umfangsseite der ersten Spulenkopfgruppe vorgesehen, während die andere Belüftungsbohrung angrenzend an die äussere Umfangsseite der zweiten Spulenkopfgruppe vorgesehen ist.
Mit dieser Anordnung wird es möglich, einen Belüftungsdurchgang vorzusehen, der sich von der Belüftungseinrichtung zur Belüftungsbohrung über die Spulenkopfgruppe erstreckt, um die verbrauchte Kühlluft auszutauschen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die U-geformten Segmente elektrische Leiter sind, die einen verlängerten rechteckigen Querschnitt haben, und eine Längrichtung des Querschnitts ist entlang der radialen Richtung des Spulenkopfs angeordnet.
Indem man eine solche Anordnung verwendet, wird es möglich, den Luftstromwiderstand an der Spulenkopfgruppe zu verringern. Geräusche können verringert werden. In diesem Fall umfasst die rechteckige Form des Querschnitts ein verlängertes Rechteck, eine Form, die erhalten wird, indem die kurzen Seiten des verlängerten Rechtecks durch Kreisbögen ersetzt werden, und eine verlängerte Ellipse.
Ferner ist es vorzuziehen, dass die elektrischen Leiter eine Vielzahl von Paaren innerer und äusserer Schichten bilden. Die geraden Bereiche der elektrischen Leiter, die in der gleichen Nut untergebracht sind, sind ausschliesslich in Tiefenrichtung der Nut angeordnet. Eine Vielzahl von Verbindungsbereichen wird geformt, indem die U-geformten Segmente verbunden werden. Die Vielzahl von Verbindungsbereichen werden in mehreren Schleifen angeordnet und gemeinsam in beide, sowohl die Umfangsrichtung als auch die radiale Richtung, in der zweiten Spulenendgruppe eingeteilt.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn eine Vielzahl von Paaren von elektrischen Leitern in der gleichen Nut untergebracht ist. Diese Anordnung macht es möglich, zuverlässig die Verbindungsbereiche zu trennen, wenn sie in der zweiten Spulenkopfgruppe angeordnet sind. Das bringt einen Vorteil im Herstellungsverfahren.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die elektrischen Leiter eine Multiphasenstatorwicklung bilden, die eine vorherbestimmte Anzahl von Phasen hat. Der Statorkern umfasst eine Vielzahl von Nutgruppen, die den jeweiligen Phasen entsprechen. Jede Nutgruppe besteht aus einer Vielzahl von Nuten, die in einem vorbestimmten Abstand eingeteilt sind, entsprechend des magnetischen Polabstands des Feldrotors. Eine erste Nutgruppe wird durch Nutgruppen mehrerer Phasen gebildet, entsprechend der Phasenanzahl, und eine zweite Nutgruppe ist phasenverschoben von der ersten Nutgruppe mit einem vorherbestimmten elektrischen Winkel. Eine Multiphasenwicklung umfasst elektrische Leiter, die in Nuten der ersten Nutgruppe untergebracht sind, eine andere Multiphasenwicklung umfasst elektrische Leiter, die in Nuten der zweiten Nutgruppe untergebracht sind, und diese zwei Multiphasenwicklungen sind kombiniert, um eine aufsummierte Leistung zu erzeugen.
Entsprechend dieser Anordnung ist die Gesamtzahl von elektrischen Leitern, die in einer Nut untergebracht werden, begrenzt. Eine geforderte Leistung kann erhalten werden, selbst wenn in einer Anordnung die Leistung derselben Phase begrenzt ist. Besonders der Füllfaktor in der Nut kann erhöht werden, indem die Segmente übernommen werden. An der Spulenkopfgruppe ist nicht nur der Geräuschpegel verringert, sondern auch die Kühlfähigkeit erhöht. Daher wird eine höhere Leistung erhalten.
Vorteilhafterweise werden die erste Nutgruppe und die zweite Nutgruppe angeordnet, indem angrenzende Nuten benutzt werden. Um den magnetischen Lärm zu verringern, ist es vorteilhaft, dass die erste Nutgruppe und die zweite Nutgruppe mit einem Winkel von ungefähr 30º phasenverschoben sind, als ein Dreiphasengenerator. Die Summation der Leistung berücksichtigend, ist es möglich, die Wicklung angrenzender Phasen in jeder Gruppe seriell zu verbinden, um einen aufsummierten Wechselstromausgang zu generieren. Ferner kann die Summation von Ausgängen bewerkstelligt werden, indem der Ausgang jeder Gruppe gleichgerichtet wird und dann eine Gleichstromleistung generiert wird.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Vielzahl elektrischer Leiter, die in der selben Nut untergebracht sind, ausschliesslich in Tiefenrichtung angeordnet sind. Die Vielzahl elektrischer Leiter wird mit anderen elektrischen Leitern an der Spulenkopfgruppe verbunden, um eine Vielzahl von Verbindungsbereichen zu bilden. Und die Vielzahl von Verbindungsbereichen sind in mehreren Schleifen angeordnet und gemeinsam in der Spulenkopfgruppe, sowohl in Umfangs- als auch radialer Richtung eingeteilt.
Entsprechend dieser Anordnung können vier oder mehr elektrische Leiter in einer einzigen Nut untergebracht werden, ohne Störungen zwischen den elektrischen Leitern der Spulenköpfe zu verursachen. Im besonderen wird es möglich, die Verbindungsbereiche der elektrischen Leiter davon abzuhalten, sich gegenseitig zu stören. Dementsprechend kann die Zahl der Drahtwendungen zufriedenstellend aufrechterhalten werden und eine verbesserte Leistung kann hergestellt werden, ohne die Hitzeabstrahlfähigkeit am Spulenkopf zu verlieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Ansicht die das Äussere des Stators zeigt in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht die ein Leitersegment 33 zeigt in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Stators zeigt in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Spulenköpfe zeigt, welche an beiden Enden des Stators positioniert sind, in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine Abwicklung, die eine Wicklungsverbindung des Stators zeigt mit den Nuten 1 bis 48;
Fig. 7 ist eine Abwicklung, die die Wicklungsverbindung des Stators zeigt mit den Nuten Nr. 49 bis Nr. 96, wo eine Reihe von Statorwicklungen gebildet wird, wenn Fig. 6 und 7 an den Linien V-V und VI-VI rund verbunden werden;
Fig. 8 ist ein Schaltkreis der einen Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug zeigt;
Fig. 9 ist ein graphische Darstellung, die das Leistungsbetriebsverhalten eines Wechselstromgenerators für ein Kraftfahrzeug zeigt,
Fig. 10 ist eine Ansicht, die einen Teil des äusseren des Stators zeigt in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leitersegment 33 zeigt in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Stators zeigt, in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die die Spulenköpfe des Stators zeigt in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Stators zeigt in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 und 16 sind Abwicklungen, die zusammen die Wicklungsverbindung des Stators zeigen, in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform der vorliegenden Entwicklung, wo eine Reihe von Statorwicklungen gebildet wird, wenn Fig. 15 und 16 an den Linien VII-VII und VIII-VIII rund verbunden werden;
Fig. 17 ist ein Schaltkreis, der einen Welchselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug zeigt in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 und 19 sind vertikale Querschnittsansichten, die andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 20 und 21 sind Abwicklungen, die zusammen eine Wicklungsverbindung des Stators in Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen, wo eine Reihe von Statorwicklungen gebildet wird, wenn Fig. 20 und 21 an den Linien IX-IX und X-X rund verbunden werden;
Fig. 22 ist eine perspektivische Ansicht, die ein wicklungsende des Stators zeigt in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform; und
Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Wicklungsende des Stators zeigt in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge wird im Folgenden erläutert in Übereinstimmung mit jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.

ANORDNUNG DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 bis 8 zeigen zusammen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 ist eine Ansicht, die den wesentlichen Aufbau einer Lichtmaschine zeigt, die bevorzugt in Kraftfahrzeuge eingebaut wird. Fig. 2 bis 8 sind Ansichten, die einen Stator in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigen.
Die Lichtmaschine 1 hat einen Stator 2, der als Magnetanker dient, einen Rotor 3, der als Feld dient, einen Rahmen 4, der beide, den Rotor 3 und den Stator 2 unterstützt, und einen Gleichrichter 5, der direkt mit dem Stator 2 verbunden ist, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuformen. Ein Ausgang des Gleichrichters 5 ist mit einer Batterie von 12 Volt verbunden.
Der Rotor 3 rotiert vollständig zusammen mit der Welle 6. Der Rotor 3 hat ein Paar Lundel-Typ Kerne 7, einen Kühlventilator 11, eine Feldspule 8, Schleifringe 9 und 10, eine Gesamtzahl von 16 Permanentmagneten 51. Die Permanentmagneten 51 sind miteinander über einen Magnethalter verbunden (nicht dargestellt).
Jedem Permanentmagneten zwischen den Feldkernen zwischengeschaltet ist ein ferritischer Magnet in Quaderform. Die Abmessungen sind 8 mm in der Weite zwischen den magnetischen Polen, 24 mm in axialer Länge, und 9 mm in radialer Länge. Die Feldspule, die für den Wechselstromgenerator benutzt wird, ist ein rechteckiger Leiter, der einen Widerstandswert von 1,8 Ohm und eine Windungszahl (T) von 330 T hat. Ferner ist der Permanentmagnet 51, der für diesen Wechselstromgenerator benutzt wird, ein nasser anisotropischer Magnet. Dieses magnetische Bauteil kann die Verminderung der magnetischen Eigenschaft auf 5% unterdrücken, wenn es bei einer Temperatur von -30ºC oder darunter voll magnetisiert wird.
Der Polkern 7 hat eine Nabe mit einem Durchmesser von 50 mm und eine Welle 6 mit einem Durchmesser von 17 mm. Ein Bezugsquerschnitt wird erhalten, indem man den Querschnitt der Welle 6 vom Querschnitt des Nabenteils des Polkerns abzieht. Dieser Bezugsquerschnitt wird durch die Anzahl der Polpaare unterteilt. Auf dem sich ergebenden Wert wird als Referenzwert Bezug genommen. In einem festgesetzten zu ihm passenden magnetischen Polquerschnitt wird der Referenzwert auf denselben Wert gesetzt.
Die Welle 6 ist mit einer Riemenscheibe 61 verbunden und wird von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben, der in einem Kraftfahrzeug als Antriebsmotor eingebaut ist. Der Polkern 7 hat einen Nabenteil 71, der mit der Welle 6 zusammengebaut ist, zwei gekrümmte Teile 72 stehen in Umfangsrichtung von beiden Enden des Nabenteils vor, und eine Anzahl von 16 manetischen Polen 73 ist von der Mitte aus gesehen am Ende des gekrümmten Teils 72 angeordnet.
Der Rahmen 4 hat axiale Endbereiche wo zwei Einlassbohrungen 41 und 42 geöffnet sind, um Kühlluft einzuführen. Ferner hat der Rahmen 4 einen äusseren Umfangsbereich wo Auslassbohrungen 43 und 44 geöffnet werden, um die verbrauchte Kühlluft abzulassen. Die Auslassbohrungen 43 und 44 sind in zwei ringförmigen Reihen angeordnet an Bereichen, die den Spulenköpfen 31 gegenüberstehen. Der äussere Durchmesser der Riemenscheibe 61 muss grösser sein als der äussere Durchmesser der Einlassbohrung 41, die am axialen Ende der Oberfläche des Rahmens 4 vorgesehen ist. Der Stator 2 hat einen Statorkern 32, Leitersegmente 33, die die Statorwicklung bilden, und Isolationen 34, die die Leitersegmente 33 elektrisch isolieren. Der Stator 2 wird von Rahmen 4 unterstützt. Der Statorkern 32 ist ein Zusammenbau von beschichteten Stahlplatten. Eine Vielzahl von Nuten 35 sind entlang ihrer inneren Umfangsfläche geformt.
In jeder Nut 35 werden zwei rechteckige Leiter montiert, als Innenschichtleiter und Aussenschichtleiter. Diese elektrischen Leiter werden von Leitersegmenten 33 gebildet. Jede. Leiter wird in eine U- oder V-Form gebracht.
Die Statorwicklung wird von zahlreichen Leitersegmenten 33 gebildet, die miteinander elektrisch verbunden sind. Ein Ende des Leitersegments 33 ist in einen Wendebereich 33c geformt, der auf der axialen Seite des Statorkerns 32 angebracht ist, während das andere Ende des Leitersegments 33 in einem Verbindungsbereich 33d geformt ist, der auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 32 angebracht ist. Der Verbindungsbereich 33d wird geformt, indem die verschiedenen Leitersegmente 33 verbunden werden. Deshalb steht jedes Leitersegment 33 von jeder Seite des Statorkerns 32 vor, um die Spulenköpfe 31 zu bilden. Als Ergebnis wird eine Vielzahl von Leitersegmenten 33 ringförmig auf dem Statorkern 32 angeordnet, um eine ringförmige Spulenkopfkuppe zu formen.
Jedes Leitersegment 33 hat einen Kantenbereich 33e, der vom Statorkern 32 hervorsteht. Die Seitenlinienbereiche 33e neigen sich in entgegengesetzte Richtung in den äusseren und inneren Schichten. Ein vorbestimmter Zwischenraum ist zwischen den angrenzenden Leitersegmenten 33 vorgesehen, auf den axialen Seiten des Stators, um ausreichende elektrische Isolation sicherzustellen.
Dieser Spulenkopf 31 wirkt entgegen des Krümmungsbereichs 72 des Polkerns 7 des Rotors 3. Eine Isolationsfolie für jedes Leitersegment 33 kann bei Bedarf vorgesehen werden. Der Isolator 34, wie er in Fig. 4 gezeigt wird, hat eine S-Form, um elektrische Isolation zwischen dem Statorkern 32 und den Leitersegmenten 33 vorzusehen. Genauso wie zwischen den angrenzenden Leitersegmenten 33 in jeder Nut.
Jeder gezahnte Frontendbereich des Statorkerns 32 wird während des Bearbeitungsverfahrens, wie z. B. das Biegen, gehärtet, wenn der Statorkern 32 produziert wird oder nachdem die Leitersegmente 33 eingeführt wurden.
Die oben beschriebene Statorwicklung ist eine Dreiphasenwicklung die aus X-, Y- und Z-Phasen besteht. Ein Wicklungsende 33f von jeder Phase steht in axialer Richtung vor und ist direkt elektrisch mit dem Elektrodenbereich 53 des Gleichrichterelements 52 des Gleichrichters 5 durch Schmelzschweissen etc. verbunden. Das Wicklungsende 33f ist mit einem Bereich 33g versehen, der einen verringerten Querschnitt hat, um Vibrationen zu absorbieren und eine niedrige Kraftübertragung zu verwirklichen.
Wie in Fig. 22 gezeigt, wird das andere Ende jeder Phase elektrisch mit einem neutralen Punkt 33k dieser drei Phasen entweder direkt oder über Leitern verbunden.
Eine Herstellmethode für die Statorwicklung wird im Folgenden erläutert.
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, wird jedes Leitersegment 33 in eine U-Form gebracht, die einen inneren Schichtbereich 33a und einen äusseren Schichtleiterbereich 33b und einen Wendebereich 33c hat. Jedes Segment 33 ist aus einer Kupferplatte hergestellt, die in eine im wesentlichen U-förmige Form gebogen und gepresst wird.
Eine Vielzahl von Leitersegmenten 33 ist auf diese Art aneinandergereiht, so dass ihr Wendebereich 33c, bezüglich des Statorkerns 32, auf derselben axialen Seite angeordnet ist. Wie in Fig. 4 gezeigt wird, wird der Aussenschichtleiterbereich 33b der Innenschichtleiterbereich 33a in eine entsprechende Nut 35 eingeführt und in der Tiefenrichtung der Nut 35 aneinandergereiht. Der Aussenschichtleiterbereich 33b wird angrenzend an das geschlossene Ende der Nut angebracht, während der Innenschichtleitbereich 33a angrenzend an die Öffnung der Nut angebracht wird. Jede Nut 35 hat parallele Seitenflächen. Jeder elektrische Leiter ist an die Nut 35 in einer Weise pressgepasst, dass beide Seiten der Flächen der jeweiligen elektrischen Leiter der entsprechenden Seitenfläche der Nut 35 über die Isolation 34 gegenüberstehen. Auf der anderen Seite werden Endbereiche einer Vielzahl von Leitersegmenten 33 am anderen Ende des Statorkerns 32 angeordnet. Diese Endbereiche bilden die hervorstehenden inneren und äusseren Schichten. Anschliessend werden die inneren und äusseren Schichten in entgegengesetzte Umfangsrichtung gebogen wie in (A) und (B) von Fig. 5 gezeigt wird. Die gebogenen inneren und äusseren Schichten entsprechen einer vorbestimmten Anzahl an Nuten. Anschliessend werden die Enden des Leiterbereichs 33 von verschiedenen Schichten verbunden, um den Verbindungsbereich 33d zu bilden. Um ausreichende elektrische Leitung sicherzustellen, kann der Verbindungsbereich 33b mittels Ultraschallschweissen, Lichtbogenschweissen, Hartlöten etc. gebildet werden.
In dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Rotormagnetpole 16. Die Anzahl der Nuten des Statorkerns 32 ist 96. Die Statorwicklung bildet eine Dreiphasenwicklung.
Der Stator hat einen äusseren Durchmesser von 130 mm und einen inneren Durchmesser von 102 mm. Die geschichtete Dicke des Statorkerns 23 ist 34 mm. Der Statorkern 23 besteht aus zahlreichen SPCC-Plattenbauteilen, von der jeder eine Dicke von 0,5 mm hat, gestapelt und fixiert durch Laserschweissen etc. Die Nuten haben regelmässige Abstände von 3,75º entsprechend dem elektrischen Winkelabstand von 30º. Jede Nut hat im wesentlichen eine rechteckige Form mit parallelen Seitenflächen. Die Weite zwischen den Seitenflächen ist 1,8 mm. Die Tiefe ist 10 mm. Die Dicke der Rückseite ist 3,5 mm. Die offene Weite ist 0,8 mm. Die Dickenumfangsrichtung des gezahnten Frontendbereichs ist 0,5 mm.
Die Grösse des in die Nut eingeführten Leiters ist 1,6 mm in der Dicke und 4,5 mm in der Weite. Die Ecke des Leiters ist mit einem Radius von 0,6 mm oder weniger gekrümmt. Der Isolator 34 mit einer Dicke von etwa 100 um ist zwischen der Nut und jedem Leiter positioniert.
Einzelheiten der Drahtverbindung werden in Verbindung mit den Fig. 6, 7 und 8 erklärt. Jeder überkreuzende Bereich, gezeigt auf der unteren Seite von Fig. 6 oder Fig. 7 entspricht einem Wendesegmentbereich 33c. Die obere Seite entspricht dem Verbindungsbereich 33d. In der Zeichnung stellt eine durchgezogene Linie den Innenschichtleiter dar, während eine abwechseln lang und kurzgestrichelte Linie den Aussenschichtleiter darstellt.
Zunächst wird eine X-Phase der drei Phasenwicklungen erklärt. Eine Vielzahl von Nuten (beschrieben mit den Nutnummern Nr. 4, Nr. 10, Nr. 16... und Nr. 94), aneinandergereiht in gleichen Abständen von sechs Nuten ab der Startnut Nr. 4, bilden zusammen eine erste Nutgruppe. Eine Vielzahl von benachbarten Nuten (bezeichnet durch die Nutnummern Nr. 5, Nr. 11, Nr. 17..., und Nr. 95), aneinandergereiht in gleichen Abständen von 6 Nuten ab der Startnut Nr. 5, bilden zusammen eine zweite Nutgruppe. Eine erste Wicklung ist mit einer Vielzahl von Leitersegmenten 33 gebildet, die in einer ersten Nutgruppe untergebracht werden. Die erste Wicklung hat zwei wellige Wicklungsbereiche. Eine hat eine Vielzahl von Leitersegmenten 33, die in der zweiten Nutgruppe untergebracht sind. Die zweite Wicklung hat zwei wellige Wicklungsbereiche.
Die erste Wicklung und die zweite Wicklung sind seriell, über zwei Verbindungsbereiche 102 und einem anderen Verbindungsbereich 103, verbunden. Die zwei welligen Wicklungsbereiche der zweiten Wicklung werden am Verbindungsbereich 103 umgekehrt und seriell verbunden. Und an ihren beiden Enden sind die welligen Wicklungsbereiche der ersten Wicklung seriell mittels dem Verbindungsbereich 102 verbunden. Zwei Enden der ersten Wicklung sind als Wicklungsenden X respektive X' herausgeführt.
Der Verbindungsbereich 102 verbindet einen Innenschichtleiter und einen Aussenschichtleiter, die in zwei Nuten untergebracht sind, welche in ein Intervall von fünf Nuten eingeteilt sind. Der Verbindungsbereich 103 verbindet dieselben elektrischen Leiter der Schichten, untergebracht in zwei Nuten, die eingeteilt sind in ein Intervall von sechs Nuten.
Als Ergebnis wird die X-Phase durch die erste und die zweite Wicklung gebildet, welche seriell verbunden und gegeneinander mit einem Winkel von 30º phasenverschoben sind. Da die Anzahl der Leiter pro Nut für die erste Wicklung zwei Windungen und die zweite Wicklung zwei Windungen ist, hat ein sich daraus ergebender Stator vier Wicklungen. Die verbleibende Y-Phase und Z-Phase wird in der gleichen Art gebildet, um eine startverbundene Wicklungsanordnung der drei Phasen zu bilden, die in einem Winkel von 120º gegeneinander phasenverschoben sind, wie in Fig. 8 gezeigt wird.
Entsprechend der Statorwicklung, die in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt wird, werden die Wendebereiche 33c der Leitersegmente 33 an einem an einer Endfläche des Statorkerns 32 angeordnet. Das Wicklungsende 33f ragt über die anderen Endflächen des Statorkerns 32 hinaus und ist mit dem Gleichrichter 5 verbunden.

FUNKTION UND WIRKUNGSWEISE DER AUSFÜHRUNGSFORM

Entsprechend der oben beschriebenen Anordnung sind die Seitenbereiche 33e der Vielzahl von Innenschichtleitersegmenten 33 in dieselbe Richtung geneigt. Die Rückenbereiche 33e einer Vielzahl von Aussenschichtleitersegmenten 33 sind in dieselbe Richtung geneigt. Das ist vorteilhaft, da die Multiphasenstatorwicklung ohne die Verursachung irgendeiner Störung am Spulenkopf angeordnet werden kann. Deshalb kann der Füllfaktor des elektrischen Leiters in jeder Nut verbessert werden. Das führt zu einer höheren Leistung. Ein geeigneter Zwischenraum wird zwischen den benachbarten Leitern an dem Spulenkopf vorgesehen, um elektrische Isolation zwischen den Leitern sicherzustellen. Das Bereitstellen eines solchen Zwischenraumes macht es möglich, den Temperaturanstieg erheblich zu unterdrücken. Im Besonderen wird ein interner Ventilator 11, an dem axialen Ende des Lundeltyprotors vorgesehen. Die Auslassbohrungen 43 und 44, die beide als Belüftungsbohrungen dienen, werden am Rahmen 4 vorgesehen, um der äusseren Umfangsrichtung der Spulenköpfe 31 gegenüberzustehen. Diese Anordnung bringt eine extreme Verringerung des Luftwiderstandes der Kühlluft mit sich. Deshalb kann die Kühlluft ruhig durch den Spulenkopf hindurchfliessen und erreicht den äusseren Umfangsbereich des Rahmens. Die Kühlfähigkeit kann erheblich verbessert werden.
Ferner können angrenzende Naben für die Statorwicklung seriell verbunden werden. Das verringert die Anzahl der Leiter pro Nut, was es einfach macht einen adäquaten Zwischenraum zwischen den Leitern am Spulenkopf sicherzustellen. Ferner ist es einfach die Wicklungszahl T, die für eine Lichtmaschine benötigt wird, zu erhalten.
Die Anzahl der Nuten ist dreimal so hoch wie die Polanzahl eines Rotors, wenn der Stator entsprechend der herkömmlichen Wicklungsmethode konstruiert wird. In diesem Fall kann keine der möglichen Wicklungsmethoden es möglich machen, eine Windungszahl T zu erreichen, die die Anzahl der elektrischen Leiter in einer Nut übersteigen. Im allgemeinen haben Lichtmaschinen eine Nennleistung von 0,5 bis 2,5 kW. Wenn diese Leistung bei einem minimalen Motordrehzahlbereich benötigt wird, muss die Windungsanzahl T des Stators mindestens 3 T sein für einen vorbestimmten physikalisch dimensionierten Wechselstromgenerator, wie er in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden kann.
Wenn die ausgelegte Windungszahl T des Stators kleiner als dieser Wert ist, wird eine Leistung im Niederdrehzahlbereich erhalten werden, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 9 gezeigt ist, während eine höhere Leistung in einem begrenzten Bereich des Hochdrehzahlbereichs erhalten wird. Solch eine Leistungscharakteristik wird für eine Lichtmaschine nicht passen.
Zum Beispiel ist die Nutanzahl entsprechend einer herkömmlichen Wicklungsmethode dreimal höher als die Polanzahl. Es wird angenommen, dass die Leiterzahl pro Nut 2 ist und die Windungszahl T der Statorwicklung 2T ist. Eine durchgezogene Linie, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, stellt eine Leistungscharakteristik der vorliegenden Ausführungsform dar im Vergleich mit der gestrichelten Linie, die die herkömmliche Leistungscharakteristik darstellt. Wie im Graphen offenbart wird, ist die herkömmliche Leistungscharakteristik nachteilig, da die Leistung im Bereich der Lehrlaufdrehzahl, welche oft während des Fahrbetriebs eines Fahrzeuges benutzt wird, beachtlich verringert wird. Deshalb ist die herkömmliche Leistungscharakteristik nicht geeignet für die Lichtmaschine. Daher wird die Leiteranzahl pro Nut unweigerlich erhöht. Das wird den Abstand zwischen benachbarten Leitern am Spulenkopf erheblich verringern, wenn jeder Leiter dieselbe Querschnittsfläche hat. Die Kühlfähigkeit der Kühlluft wird verschlechtert. Da der Füllfaktor in jeder Nut vergrössert wird, wird die benötigte Arbeitszeit, um die Leiter mit dem Statorkern zusammenzubauen, erhöht. Das wird die Herstellkosten erhöhen. Es kann möglich sein, die Windungszahl T zu erhöhen, indem der Querschnitt jedes Leiters vermindert wird. Aber das wird, wegen einer Erhöhung der Impendanz der Wicklung, zu einer schwerwiegenden Verringerung der Leistung führen.
Auf der anderen Seite ist entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Nutanzahl gleich oder mehr als dreimal grösser der Anzahl der Pole, und einige der Leiter der angrenzenden Nuten sind seriell verbunden. Deshalb kann die Leiteranzahl pro Nut auf zwei reduziert werden, was ein Minimalwert ist. Diese Anordnung bietet ausreichend Zwischenraum am Spulenkopf, deshalb kann eine befriedigende Menge Kühlluft den Spulenkopf durchströmen. Der Füllfaktor in jeder Nut kann verbessert werden, ohne dabei die Herstellkosten zu erhöhen. Die für ein Kraftfahrzeug benötigte Leistung kann, selbst in einem Niederdrehzahlbereich, erhalten werden.
Ferner sind entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform die erste und zweite Wicklung, mit einem Phasenunterschied gleich dem elektrischen Winkel von 30º, seriell verbunden. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da eine magnetische Spannungskraft verringert werden kann. Das wird den magnetischen Lärm erheblich reduzieren. Ferner sind entsprechend der Wicklungsverbindung, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt wird die Innenschichtleiter und Aussenschichtleiter in einer Zweischichtkonstruktion und abwechselnd miteinander verbunden. Als Ergebnis ist die Länge der Überkreuzbereiche in jeder Phase gleich. Das gleicht den elektrischen Widerstand von verschiedenen Phasenwicklungen aus. Zusätzlich wird, wie üblicherweise bekannt, die Induktivität der Statorwicklung abhängig von der Lage in der Nut unterschieden. Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Position der Innenschichtleiter und der Aussenschichtleiter in jeder Nut gleich. Deshalb kann die Induktivität in jeder Nut vereinheitlicht werden. Die örtliche Hitzebildung kann beseitigt werden. Die Spulenkopfhöhe kann merklich verringert werden.
Als Ergebnis kann der Widerstand verglichen mit einer herkömmlichen Statorwicklung annähernd um die Hälfte verringert werden. Das macht es möglich, die Impendanz zu verringern, und damit beides, sowohl Kompaktheit als auch eine höhere Leistung zu verwirklichen. Wegen der Unterdrückung der Hitzeentwicklung, wird die Temperatur vermindert, und es kann ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden.
Ferner führt die Verkleinerung der Spulenkopfhöhe zu einer verringerten Axiallänge des Stators 2. Als Ergebnis kann die abgerundete Ecke des Rahmens vergrössert werden. Als Ergebnis wird es möglich, eine runde Lichtmaschine vorzusehen, die fähig ist, die mechanische Starrheit zu verbessern. Das ist wirkungsvoll, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass irgendwelche Störungen mit anderen Komponenten verursacht werden, wenn der Wechselstromgenerator in das Kraftfahrzeug eingebaut wird.
Ferner kann die Kühlfähigkeit am Spulenkopf beträchtlich verbessert werden. Dadurch wird der Ventilator verkleinert. Ferner wird, entsprechend der Anordnung des oben beschriebenen Spulenkopfbereichs die Flächenrauhheit geglättet und ein einheitliches sich wiederholendes Muster gebildet. Und der Spulenkopfbereich ermöglicht es der Kühlluft, in diesen hineinzuströmen. Deshalb können die Ventilatorgeräusche, die durch die Kühlluft verursacht werden, erheblich verringert werden.
Ferner ragt das Wicklungsende 33f von der Seite gegenüber des Wendebereichs 33c des Leitersegments 33 heraus. Deshalb sind die Wendebereiche 33c in derselben Form geformt. Deshalb kann der gerade Bereich jedes Segmentes, anders als der Wendebereich 33c, flexibel in der Länge verändert werden, um die Verbindung des Wicklungsendes 33f, oder die Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich 102 und 103 herzustellen. Mit anderen Worten, es ist nur eine Tatsache bei der Herstellung von Leitersegmenten 33 gefordert, nämlich die Länge der geraden Bereich zu ändern. Das verringert die Herstellungsarbeitszeit erheblich. Die Kosten für die Herstellungseinrichtung können reduziert werden.
Ausserdem erreicht die Formung des Leiters in eine rechteckige Form einen hohen Füllfaktor. Das Leitersegment kann hergestellt werden, indem eine Presse etc benutzt wird. Das verringert die Material- und Maschinenkosten merklich. Ferner wird wegen der Vergrösserung der gegenüberstehenden Fläche zwischen den elektrischen Leitern und dem Statorkern eine verbesserte Wärmeleitung zwischen den elektrischen Leitern und dem Statorkern verwirklicht. Entsprechend kann die Temperatur jedes elektrischen Leiters weiter verringert werden. Die Starrheit des Stators ist im ganzen erhöht. Als Ergebnis können die magnetischen Geräusche verringert werden. Ferner kann, wegen der Starrheit jedes elektrischen Leiters, ein kontrollierter Zwischenabstand zwischen den Spulen einfach eingehalten werden. Dies macht es möglich auf eine Isolationsfolie für jeden Leiter zu verzichten, wie auch die Halterung für die Leiter zu entfernen. Dementsprechend wird es möglich, einen Wechselstromgenerator, der exzellent in der Zuverlässigkeit und niedrig in den Kosten ist, bereit zu stellen. Ferner kann die Verbesserung der Starrheit am Wicklungsendbereich die üblicherweise benutzte Abschlussgrundplatte für den Gleichrichter abschaffen. Daher wird es möglich, es direkt mit dem Gleichrichterelement 52 zu verbinden. Das ist wirkungsvoll, um die Kosten zu reduzieren.
Die zwei inneren und äusseren Schichten sind in jeder Nut untergebracht, indem ein einzelner elektrischer Leiter benutzt wird. Das vereinfacht den Einbau. Ein Drahtverbindungsbereich ist nur in einem Bereich in radialer Richtung vorgesehen, ohne irgendwelche Überschneidungen mit anderen Drahtverbindungsbereichen zu verursachen. Das ist wirkungsvoll, um das Schweissverfahren zu vereinfachen etc.. Die Produktivität kann verbessert werden. Mit anderen Worten es wird möglich, einen Wechselstromgenerator zu niedrigen Kosten zu schaffen. Wenn nur eine Serie von Gleichrichtern angebracht wird, können elektrische Komponenten vereinfacht werden. Dies trägt zur Kostenreduktion bei.
Ferner kann ein Eisenbauteil für den Kühlventilator des Lundel-Typ-Rotors benutzt werden. Das verbessert die Haltbarkeit im Betrieb mit hohen Drehzahlen verglichen mit dem vorspringenden Rotor. Entsprechend dem vorspringenden Rotor werden magnetische Pole auf den Axialendflächen positioniert. Ein Bauteil, das an den axialen Endflächen vorgesehen ist, muss aus einem nichtmagnetischen Material, wie z. B. Aluminium oder ein Harz, sein, um einem Kurzschluss des magnetischen Flusses vorzubeugen. Wegen der exzellenten Haltbarkeit im Hochdrehzahlbereich kann das Riemenscheibenverhältnis verbessert werden, um die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors bei Leerlaufbetrieb zu erhöhen. Das verbessert die Leistung bei Leerlaufbetrieb. Ferner können Material- und Maschinenkosten für den Ventilator reuziert werden. Ferner kann ein günstigeres Schmelzschweissen angenommen werden, als Mittel um die Polkerne zu verbinden. Das verringert die Herstellkosten,

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Die Fig. 10 bis 12 zeigen gemeinsam eine zweite Ausführungsform. Der Wendebereich 33c des Leitersegments 33, wie er in der ersten Ausführungsform gezeigt wird, ist an der Einseitenfläche des Statorkerns 2 vorgesehen. Aber das Leitersegment ist, entsprechend der zweiten Ausführungsform, in zwei Leitersegmente unterteilt, ohne einen Wendebereich 33c vorzusehen. Deshalb sind die Verbindungsbereiche an beiden axialen Seiten des Statorkerns 32 vorgesehen. Wie in Fig. 11 gezeigt wird, hat das Leitersegment 33 einen inneren Leiter 33h, der als gerader Bereich dient, der in die Nut eingebracht wird, und einem externen Leiter 331, der als gerader Bereich dient, der über beide Enden des internen Leiters in axialer Richtung des Statorkerns 32 hinausragt. Der externe Leiter 331 hat einen Winkel und eine Länge, um ein Abstand gleich annähernd der Hälfte des N- und Smagnetischen Polabstands zu umgeben. Jeder externe Leiter 331 bildet einen Stegbereich des Spulkopfs 31 wie in Fig. 10 gezeigt wird. Es wird eine Vielzahl von Leitersegmenten 33 in die entsprechenden Nuten eingebracht, so dass die Stegbereiche 331 der inneren und äusseren Schichten in entgegengesetzte Richtung geneigt sind. Der Statorkern 32 wird in (A) oder (B) von Fig. 12 gezeigt. Jedes gezahnte Kernende 32a ist in eine U- oder J-Form geformt. Nachdem eine Vielzahl von Leitersegmenten 33 in die entsprechende Nut eingebracht wird, wird jedes gezahnte Kernende 32a plastisch verformt. Zum Beispiel in dem es unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs in radiale Richtung gedrückt wird, um die Nutöffnungen am inneren Umfang der Nut zu schliessen. Mit dieser Anordnung wird es möglich, die Leitersegmente 33 von der radial inneren Richtung einzufügen. Die Bearbeitung der Leitersegmente kann im voraus durchgeführt werden. Das vereinfacht den Zusammenbau.
Ferner ist es möglich, die Leitersegmente zu deformieren, nachdem die Leitersegmente in die Nut eingeführt wurden, indem die Leitersegmente von der radial inneren Richtung verformt werden, so dass die Leitersegmente sich an die Form der Nut anpassen. Das ist wirkungsvoll, um einen hohen Füllfaktor zu verwirklichen. Ausserdem wird das gezahnte Kernende durch die plastische Verformung gehärtet. Das ist wirkungsvoll, um das gezahnte Kernende davor zu bewahren, durch das Zurückfedern des Leitersegments 33 deformiert zu werden. Obwohl die vorliegende Ausführung das Leitersegments 33 im voraus bearbeitet, ist es möglich, die Biegebearbeitung durchzuführen, nachdem das Leitersegment 33 in die Nut eingeführt wurde.

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

Die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform hat ein Paar elektrische Innen- und Aussenschicht- Leiter, so dass die elektronische Leiteranzahl in jeder Nut 2T ist. Aber es ist möglich, elektrische Leiter von zwei Paaren oder mehr bereit zu stellen, indem der oben beschriebene Einführungsprozess der Leitersegmente wiederholt wird. In diesem Fall kann, wie in Fig. 13 gezeigt wird, die Störung zwischen den verschiedenen Phasen an den Spulenkopfbereichen vermieden werden, in der gleichen Art wie in der ersten Ausführungsform. Fig. 13 zeigt eine Vielzahl von Verbindungsbereichen 13d, welche in zwei Schleifen 11 und 12 angeordnet sind. Deshalb kann der höhere Füllfaktor, die verbesserte Kühleffizienz und die Geräuschminderung in derselben Art erreicht werden, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen. Ferner ist die Anzahl der elektrischen Leiter pro Nut erhöht worden. Das ist dahingehend vorteilhaft, dass selbst wenn der Motor in einem niedrigen Drehzahlbereich betrieben wird, eine ausreichende Menge an Leistung erzeugt wird. Deshalb wird es möglich, die Ausgangsleistung im niedrigen Drehzahlbereich zu erhöhen.
Fig. 14 zeigt einen Isolator, der für die zwei Paare von Innen- und Aussenschicht elektrische Leiter gebildet wurde, d. h. entsprechend einer Leiteranzahl pro Nut von 4T.
Ferner wird die Bindungsanzahl willkürlich verwirklicht, wenn die Innenschicht und Aussenschichtleiter von zwei Paaren oder mehr vorgesehen werden, indem die Einstellung für die Nutanzahl, die Drahtverbindungsbereiche etc., verändert wird.

VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Entsprechend der oben beschriebenen ersten und dritten Ausführungsform, sind die gegeneinander mit einem elektrischen Winkel von 30º phasenverschobenen Wicklungen der Nutgruppen in serie miteinander verbunden, um die Windungszahl pro Nut zu erhöhen. Das ist unter dem Gesichtspunkt der Geräuschminderung wirkungsvoll, weil die Sechsfach-Befehlsbauelemente der magnetischen Polzahl, die die Hauptkomponente für den magnetischen Lärm darstellt, weggelassen werden können. Kurz, es wird eine aufsummierte Wechselstromleistung von diesen zwei Wicklungen erzeugt.
Auf der anderen Seite sind Fig. 15 und 16 Abwicklungen, die die Statorwicklung der vierten Ausführungsform zeigen. Fig. 17 zeigt einen Schaltplan der vierten Ausführungsform. Zwei Sätze von drei Phasenwicklungen 2a und 2b, die gegeneinander mit einem Winkel von 30º phasenverschoben sind, werden durch die Gleichrichter 5a bzw. 5b gleichgerichtet. Die gleichgerichteten Leistungen werden kombiniert, um eine aufsummierte Gleichstromleistung zu erzeugen.
Einzelheiten der Drahtverbindung werden mit Bezug auf die Fig. 15, 16 und 17 erläutert. Jeder Überschneidungsbereich, wie er auf der unteren Seite von Fig. 15 oder 16 gezeigt wird, entspricht einem Endsegmentsbereich 33c. Die obere Seite entspricht dem Verbindungsbereich 33d. In der Zeichnung entspricht eine durchgezogene Linie den Innenschichtleiter, während eine Strichpunktlinie den Aussenschichtleiter darstellt. Zunächst werden die ersten und zweiten Wicklungen einer Phase X erläutert. Eine Vielzahl von Nuten (dargestellt durch die Nut Nr. 4, Nr. 10, Nr. 16, ... und Nr. 94), bilden zusammen, aneinandergereiht in gleichen Abständen von 6 Nuten von der Startnut Nr. 4 aus eine erste Nutgruppe. Eine Vielzahl von benachbarten Nuten (dargestellt durch die Nut Nr. S. Nr. 11, Nr. 17.... und Nr. 95), bilden zusammen, aneinandergereiht in gleichen Abständen von 6 Nuten von der Startnut Nr. 5 aus, eine zweite Nutgruppe.
Die erste Wicklung reicht über die erste Leitergruppe von einem Wicklungsende X1 zu einem anderen Wicklungsende X1'. Die erste Wicklung umfasst zwei wellige Wicklungsbereiche, die seriell an Umkehrverbindungsbereichen miteinander verbunden sind, welche zwischen den Wicklungsenden X1 und X1' zwischengeschaltet sind, wie in Fig. 15 gezeigt wird. Die zweite Wicklung reicht von der zweiten Leitergruppe von einem Wicklungsende X2 zu einem anderen Wicklungsende X2' wie in Fig. 16 gezeigt. Die zweite Wicklung ist in der gleichen Art angeordnet wie die erste Wicklung.
Ferner sind Y-Phase und Z-Phase in der gleichen Art bei Abständen von 120º elektrischen Winkeln geformt, um die erste und zweite Wicklung in jeder Phase zu formen.
Fig. 17 zeigt eine Wicklungsanordnung, die diese sechs Wicklungen verbindet. Eine Summe von drei Erstwicklungen, d. h. X, Y und Z-Phase, sind verbunden, so dass sie eine sternförmige Wicklungsanordnung bilden, und sind verbunden mit einem ersten Gleichrichter. Eine Summe von drei Zweitwicklungen, d. h. X, Y und Z-Phase sind verbunden, so dass sie eine sternförmige Wicklungsanordnung bilden, und sind mit einem zweiten Gleichrichter verbunden. Die ersten und zweiten Gleichrichter erzeugen Gleichstromleistungen, die aufsummiert werden.
Mit diese Anordnung wird es möglich, eine aufsummierte Gleichstromleistung von 2T Dreiphasenwicklungen zu erzeugen. Das verbessert möglicherweise den Leistungsmangel im Bereich niedriger Umdrehungszahlen des Motors. Wenn die vierte Ausführungsform kombiniert wird mit der oben beschriebenen dritten Ausführungsform, die die Innenschicht und Aussenschichtleiter von zwei Paaren oder mehr umfasst, kann die Windungsanzahl pro Nut auf vier Windungen oder mehr erhöht werden. Das löst den erzeugten Leistungsmangel in dem Niederdrehzahlbereich. Ausserdem ist diese Anordnung vorteilhaft, da die serielle Verbindung von gegeneinander phasenverschobenen wicklungen nicht länger benötigt wird. Das macht es möglich die Form des Leitersegments auszugleichen. Die Produktionseffektivität in der Herstellung der Leitersegmente kann weiter verbessert werden. Es ist unnötig zu sagen, dass es möglich ist, die sechsfach-Bauelemente der magnetischen Polpaaranzahl wegzulassen, die eine Hauptkomponente des magnetischen Lärms darstellen.

ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Entsprechend der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Leitersegmente an nur einer axialen Seitenfläche des Stators 2 verbunden. Es ist möglich, die Leitersegmente an beiden axialen Enden des Stators 2 zu verbinden. Zum Beispiel kann der Wendebereich einer Vielzahl von Leitersegmenten separat an beiden axialen Endbereichen des Statorkerns 32 vorgesehen werden. In diesem Fall kann das Verbindungsfeld erweitert werden. Deshalb kann der Verbindungsvorgang, wie z. B. das Schweissverfahren, vereinfacht werden.
Der Statorkern 32, eingebaut in die zweite Ausführungsform wie in Fig. 12 gezeigt, kann mit den Leitersegmenten 33, eingebaut in die erste Ausführungsform, wie in Fig. 3 gezeigt, verbunden werden.
Wenn der Statorkern 32 benutzt wird, wie in Fig. 12 gezeigt, werden die Leitersegmente in die entsprechenden Nuten eingebracht und dann die Nuten nacheinander plastisch verformt, um die Produktionseffektivität merklich zu verbessern.
Der elektrische Leiter kann ein rechteckiger Leiter sein, der eine Vielzahl von Drähten umfasst.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen benutzen elektrische Leiter aus Kupfer. Auch ist es möglich Aluminium oder Eisenleiter zu nutzen. Wenn diese Materialien benutzt werden, können die Materialkosten verringert werden. Das Produktionsverfahren kann vereinfacht werden, indem Pressteile oder Druckgussteile verwendet werden.
Die rechteckigen elektrischen Leiter, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen benutzt werden, können durch runde elektrische Leiter ersetzt werden. Es ist auch möglich, komplexe Leiter zu benutzen, die beides, einen rechteckigen Leiterbereich und einen runden Leiterbereich umfassen. Zum Beispiel kann der rechteckige Leiterbereich in der Nut positioniert werden, während der runde Leiterbereich ausserhalb der Nut positioniert werden kann. Diese Anordnung ist dadurch vorteilhaft, dass der Füllfaktor in der Nut erhöht werden kann. Ferner kann die Kühlfähigkeit erhöht werden. Im Gegenteil kann der runde Leiterbereich in der Nut angeordnet werden, während der rechteckige Leiterbereich ausserhalb der Nut angeordnet wird. Diese Anordung ist vorteilhaft, indem ein ausreichender Zwischenbereich zwischen den elektrischen Leitern am Spulenkopf vorgesehen wird. Der Fliesswiderstand der Kühlluft wird vermindert. Die Kühlfähigkeit kann in grossem Masse verbessert werden. Vorzugsweise kann der rechteckige elektrische Leiter einen abgeflachten Querschnitt haben.
Es ist vorteilhaft, jedes Leiterelement 33 mit einer Isolationsfolie abzuschirmen, so dass ein U-förmiger Isolator entlang der inneren Wand der Nut angebracht wird. In diesem Fall ist die Isolationsform vereinfacht. Ferner ist es möglich die Isolation zu beseitigen, indem angemessene Isolationsverfahren auf den Statorkern 32 angewandt werden. In diesem Fall wird es möglich Isolationsdefekte, aufgrund von Störungen des Isolators während des Einführens jedes Leitersegments 33 in die Nut, zu vermeiden.
Die Statorwicklung kann eine Mehrphasenwicklung sein, die mehr als drei Phasen hat. Selbst in einer Mehrphasenwicklung kann die Wicklung des Statorkerns 32 regulär geformt werden. Die Wicklungsstruktur ist nicht kompliziert. Mehr als drei Phasen zu haben, ist wirkungsvoll, um den Lärm und die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung zu verringern.
Die Statorwicklung kann durch eine dreieckige Wickungsanordnung gebildet werden. Der Wicklungstyp sollte, entsprechend des geforderten Verhaltens der erzeugten Leistung für ein Kraftfahrzeug, geeignet vorbestimmt werden.
Es ist möglich einen Rotor, der keinen Magnet hat, oder einen Rotor, der nur durch ein Magnet magnetisiert wurde, zu benutzen.
Es ist möglich Kühlventilatoren an beiden Enden des Rotors vorzusehen, wie in Fig. 18 gezeigt wird.
Entsprechend dieser Anordnung ist ein anderer Kühlventilator 12 an der vorderen Endseite des Rotors vorgesehen. Diese Anordnung verbessert die Kühlcharakterisitk. Gemäss dem Lundel-Typ-Rotor der einen Luftstrom an dem gebogenen Bereich des Polkerns verursacht, kann eine befriedigende Kühlfähigkeit erhalten werden, indem nur ein Kühlventilator 11 benutzt wird. wie in Fig. 1 gezeigt wird. Aber einen Kühlventilator an beiden Enden des Rotors vorzusehen ist wirkungsvoll, um die Kühlfähigkeit zu erhöhen und die Grösse der Lichtmaschine zu verkleinern, wenn die gleiche Leistung gefordert ist.
Ferner kann eine Anordnung, wie sie in Fig. 19 gezeigt wird, angewendet werden. Eine Endfläche des Rotors 3, nicht ausgestattet mit einem Kühlventilator, liegt einer inneren Wandfläche 45 gegenüber dem äusseren Umfangsbereich der Lufteinlassbohrung 41 des Rahmens 4. Wenn der gebogene Bereich 72 des Polkerns 7 als Ventilator wirkt, kann die innere Wandfläche 45 als Ventilatorabdeckung dienen. Die Belüftungswirkung am gebogenen Bereich 72 wird erhöht. Dementsprechend wird es möglich, verglichen mit der oben beschriebenen Anordnung, wo die Kühlventilatoren an beiden Enden des Rotors vorgesehen sind, eine vergleichbare Kühlwirkung zu erhalten, ohne die Anzahl der Teile und Arbeitsstunden zu erhöhen. Ferner werden die Abmessungen verringert.
Wie in Fig. 23 gezeigt wird, ist es möglich, das Wicklungsende 33f an derselben Seite wie den Wendebereich 33c vorzusehen. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil das Wicklungsende 33f nicht ein Schweissverfahren, das auf der Verbindungsbereichsseite durchgeführt wird, beeinträchtigt. Ferner kann das Herstellungsverfahren vereinfacht werden, wegen einer sich wiederholenden Verbindung desselben Musters.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Anzahl der Nuten sechsmal so gross wie die Anzahl der Pole. Einige der elektrischen Leiter, die in zwei angrenzenden Nuten untergebracht sind, werden in einem geeigneten Bereich in Serie geschalten, um eine Serie von Wicklungen mit vier Windungen zu verwirklichen. Darauf kann Bezug genommen werden als Dreiphasen-Zweifachnut- Serienwicklung, Aber es ist vorzuziehen die Nutanzahl neunmal so hoch als die Polanzahl zu setzen. Wenn die elektrischen Leiter, die in den angrenzenden drei Nuten untergebracht sind, an geeigneten Bereichen in Serie verbunden werden, ist eine 6T Anordnung verwirklicht. Darauf kann Bezug genommen werden als Dreiphasen- Dreifachnut-Serienwicklung. Ferner ist es möglich, eine ungerade Anzahl von Windungen zu realisieren, d. h. eine 5T Anordnung, indem die Leiter parallel an einer geeigneten Nut verbunden werden. Es muss nicht gesagt werden, dass die Bindungsanzahl weiter erhöht werden kann, indem die Nutanzahl erhöht wird.
Die Anzahl der vorgesehenen Nuten im Statorkern 33 kann erhöht werden, mittels einer der oben beschriebenen doppelten Nutanordnungen. Zum Beispiel wird eine Gesamtsumme von 97 Nuten im Statorkern 32 gebildet. Fig. 20 und 21 sind Abwicklungen, die detaillierte Wicklungsverbindungen zeigen. In der Zeichnung stellt die durchgezogene Linie einen elektrischen Innenschicht- Leiter dar, während die strichgepunktete Linie einen Aussenschichtleiter darstellt. Entsprechend dieser Anordnung kann die Form ganz besonders die Höhe des Verbindungsbereichs 104 und 105 mit dem von anderen Verbindungsbereichen des Spulenkopfs ausgeglichen werden. Entsprechend der Wicklungsanordnung, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, sind die Verbindungsbereiche 102 und 103 in der Höhe von anderen Verbindungsbereichen des Spulenkopfs unterschiedlich. Das erfordert elektrische Leiter, die in der Form unterschiedlich sind. Das Verbindungsverfahren wird verkompliziert.
Der Verbindungsbereich 104 verbindet die elektrischen Leiter, die aus verschiedenen Schichten von angrenzenden Nuten sind. Der Verbindungsbereich 104 ist in der Neigung und Höhe mit anderen Verbindungsbereichen des Spulenkopfs identisch. Das ist vorteilhaft, da die Länge jedes geraden Bereichs, aber nicht des Wendebereichs in der Herstellung von U-förmigen Segmenten ausgeglichen werden kann. Deshalb kann das Verfahren der Herstellung von Segmenten vereinfacht werden. Der Verbindungsbereich 105 verbindet die elektrischen Leiter, die aus derselben Schicht bestehen. Der Verbindungsbereich 105 kann entlang eines herkömmlichen sich wiederholenden Musters gebildet werden. Der Wicklungsverbindungsprozess kann vereinfacht werden.
In dieser Anordnung ist es möglich, die Endbereiche des U-förmigen Leitersegments an derselben Seite wie das Wicklungsende X und andere anzuordnen, wie in den Fig. 20 und 21 gezeigt wird. Die Spannweiten des Wendebereichs werden alle zu einem Sechs-Nut-Abstand vereinheitlicht. Dies führt zu einem vereinheitlichten Herstellungsverfahren für die Segmente.

INDUSTRIELLE VERWENDUNG

Wie in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben, beseitigt die vorliegende Erfindung die Störungen am Spulenkopf, vergrössert den Füllfaktor der Statorwicklung und verbessert die Leistungsabgabe. Ferner können sowohl die Leiterlänge und die Streuinduktivität jeder Phasenwicklung abhängig von der Position in der Nut vereinheitlicht werden, da die inneren und äusseren Leiter in Serie verbunden sind. Entsprechend können Stromflüsse über die Spulen ausgeglichen werden. Die Hitzebildungsmenge in jeder Phase kann ausgeglichen werden. Es wird möglich die örtliche Wärmebildung an der Statorwicklung zu beseitigen, genauso wie die Unausgewogenheit der magnetischen Antriebskraft. Die Temperaturverringerung und die Lärmverringerung kann verwirklicht werden. Ferner wird die Statorwicklung zwischen angrenzenden Nuten verbunden. Die Leiteranzahl pro Nut kann verringert werden, um einen ausreichenden Zwischenabstand zwischen den Leitern und dem Spulkopf sicherzustellen. Es wird möglich, eine Bindungsanzahl, die zur Erzeugung von ausreichend Leistung, wie sie in einer Lichtmaschine im Niederdrehzahlbereich gebraucht wird, zu erhalten. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung als Lichtmaschine genutzt werden und zur Realisierung der Verkleinerung und der Leistungserhöhung dieser beitragen.

Claims

1. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug mit:

einem Feldrotor (3) mit N- und S-Polen, welche abwechselnd in einer Umfangsrichtung gebildet sind, einem Stator (2), welcher einen Statorkern (32), der in einer gegenüberstehenden Beziehung zu dem Rotor angeordnet ist, und eine Vielphasenstatorwicklung aufweist, welche dem Statorkern zugeordnet ist, und einem Rahmen (4), welcher den Rotor und den Stator trägt, wobei

der Feldrotor einen Kern (7) eines Lundel-Typs mit einer Mehrzahl von hakenförmigen magnetischen Polen aufweist, welche als N- und S-Pole dienen,

der Statorkern laminierte Kerne aufweist, welche mit einer Mehrzahl von Schlitzen (35) gebildet sind, die sich über laminierte Platten erstrecken,

die Vielphasenstatorwicklung eine Mehrzahl von elektrischen Leitern (33) aufweist,

die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter wenigstens ein Paar bilden und in die Schlitze eingesetzt werden, um eine innere Schicht (33a) und eine äußere Schicht (33b) zu bilden, welche in einer Richtung der Tiefe jedes Schlitzes angeordnet sind, und die elektrischen Leiter voneinander in jedem Schlitz isoliert sind,

die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter teilweise außerhalb der Schlitze angeordnet sind, um sich von einer Endseite des Statorkerns zu erstrecken und ein Spulenende (31) zu bilden, welches eine vorbestimmte Verbindungsstruktur besitzt, entsprechend der zwei der elektrischen Leiter, die in unterschiedlichen Schlitzen als unterschiedliche Schichten angeordnet sind, seriell verbunden sind, wodurch eine Spulenendgruppe gebildet wird, welche hauptsächlich die Verbindungsstruktur an der Endseite des Statorkerns wiederholt,

die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter des Spulenendes sich in eine Kreuzungsrichtung mit einer Fließrichtung von in den Rahmen eingeführter Kühlluft erstrecken, so dass die Kühlluft über die elektrischen Leiter (33c, 33d, 33e, 331) des Spulenendes fließen kann.

2. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die in der Mehrzahl vorhandenen elektrischen Leiter in demselben Schlitz als unterschiedliche Schichten untergebracht sind, welche zusammenwirkend eine gleichphasige Wicklung bilden; und

eine erste Wicklung die in demselben Schlitz (#4) untergebrachten elektrischen Leiter aufweist, eine zweite Wicklung andere elektrische Leiter aufweist, die in einem anderen Schlitz (#5) benachbart zu demselben Schlitz untergebracht sind, und die erste Wicklung und die zweite Wicklung miteinander kombiniert sind, um einen aufsummierten Ausgang zu erzeugen.

3. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielphasenstatorwicklung ein Wicklungsende (X, X', Y, Y, Z, Z', X1, X1', Y1, Y1', 21, 21, X2, X2, Y2, Y2% 22, Z2') als Ausgangsanschluss besitzt und der Stator und der Rotor zusammenwirken, um eine Spannung gleich oder größer als 15 V an dem Wicklungsende in einem Leerlaufgebiet eines Motors zu erzeugen, welcher den Rotor antreibt.

4. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wicklung und die zweite Wicklung seriell verbunden sind (102).

5. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Mehrzahl vorkommende Schlitze (#4, #10, #16, und #94) mit vorbestimmten Intervallen entsprechend einer N-und-S-Magnetpolteilung des Rotors beabstandet sind, um eine erste Schlitzgruppe zu bilden,

in einer Mehrzahl vorkommende Schlitze (#5, #11, #17, und #95) benachbart zu der ersten Schlitzgruppe angeordnet sind, um eine zweite Schlitzgruppe zu bilden,

wobei die elektrischen Leiter, welche in der ersten Schlitzgruppe untergebracht sind, seriell verbunden sind, um die erste Wicklung zu bilden, und

die elektrischen Leiter, welche in der zweiten Schlitzgruppe untergebracht sind, seriell verbunden sind, um die zweite Wicklung zu bilden.

6. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass

die Schlitze an regelmäßigen Intervallen äquivalent zu einem elektrischen Winkel von 30º angeordnet sind,

einige der in der Mehrzahl von Schlitzen untergebrachten elektrischen Leiter eine erste serielle Leitergruppe bilden, wobei die erste serielle Leitergruppe als die erste Wicklung dient und seriell verbundene (33d) elektrische Leiter aufweist, die in den Schlitzen einer ersten Schlitzgruppe (#4, #10, #16, --- und #94) untergebracht sind, welche wechselseitig durch eine Magnetpolteilung beabstandet sind,

elektrische Leiter, welche in den Schlitzen einer zweiten Schlitzgruppe (#5, #11, #17, --- und #95) benachbart zu der ersten Schlitzgruppe untergebracht sind, seriell verbunden sind, um eine zweite serielle Leitergruppe zu bilden, welche dadurch als die zweite Wicklung dient, und

die erste serielle Leitergruppe und die zweite serielle Leitergruppe in Serie verbunden sind (102), um eine Wicklung zu bilden, deren Wicklungsende an einem Gleichrichter angeschlossen ist.

7. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass

ein erster Gleichrichter (5a) einen AC-Ausgang der ersten Wicklung (2a) gleichrichtet,

ein zweiter Gleichrichter (5b) einen AC-Ausgang der zweiten Wicklung (2b) gleichrichtet, und

ein gleichgerichteter Ausgang des ersten Gleichrichters und ein gleichgerichteter Ausgang des zweiten Gleichrichters aufsummiert werden.

8. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

in einer Mehrzahl vorkommende Schlitze mit vorbestimmten Intervallen entsprechend einer N-und-S-Magnetpolteilung des Rotors beabstandet sind, um eine erste Schlitzgruppe (#4, #10, #16, --- und #94) zu bilden,

in einer Mehrzahl vorkommende Schlitze benachbart zu der ersten Schlitzgruppe angeordnet sind, um eine zweite Schlitzgruppe (#5, #11, #17, ---, und #95) zu bilden,

die elektrischen Leiter, welche in der ersten Schlitzgruppe untergebracht sind, seriell verbunden sind, um die erste Wicklung zu bilden, und

9. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gleichrichter (5a, 5b) vorgesehen sind,

die Schlitze in regelmäßigen Intervallen äquivalent zu einem elektrischen Winkel von 30º angeordnet sind, einige der elektrischen Leiter, welche in der Mehrzahl von Schlitzen untergebracht sind, eine erste serielle Leitergruppe bilden, wobei die erste serielle Leitergruppe als die erste Wicklung dient und seriell verbundene elektrische Leiter aufweist, welche in den Schlitzen einer ersten Schlitzgruppe (#4, #10, #16, --- und #94) untergebracht sind und durch eine Magnetpolteilung wechselseitig beabstandet sind,

elektrische Leiter, welche in den Schlitzen einer zweiten Schlitzgruppe (#5, #11, #17, --- und #95) benachbart zu der ersten Schlitzgruppe untergebracht sind, seriell verbunden sind, um eine zweite serielle Leitergruppe zu bilden, welche dadurch als die zweite Wicklung dient; und

die erste serielle Leitergruppe und die zweite serielle Leitergruppe unabhängig Wicklungen (2a, 2b) bilden, welche jeweils ein Wicklungsende besitzen, das an einem entsprechenden Gleichrichter angeschlossen ist.

10. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (7) des Lundel-Typs durch die folgende Beziehung definiert ist

L1 / L2 ≥ 1,5

wobei L1 einen äußeren Durchmesser des hakenförmigen Magnetpols des Rotors des Lundel-Typs darstellt und L2 eine Länge einer Rotationsachse des Rotors des Lundel-Typs darstellt.

11. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter (33), welche in demselben Schlitz untergebracht sind, ausschließlich in Richtung der Tiefe des Schlitzes angeordnet sind.

12. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle der in dem Schlitz isolierten elektrischen Leiter (33) an dem Spulenende (31), welches an einem axialen Endabschnitt des Statorkerns gebildet ist, räumlich getrennt sind.

13. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass gezahnte Kernenden an beiden Seiten des Schlitzes positioniert sind und wenigstens ein Teil (32a) des gezahnten Kerns plastisch deformiert ist, um eine Öffnung des Schlitzes mit einer Breite zu bilden, welche schmaler als der Abstand zwischen inneren Wänden des Schlitzes ist, wobei die Öffnung des Schlitzes an einer inneren Randseite des Schlitzes vorgesehen ist.

14. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektrische Leiter in einer rechteckigen Form (33a, 33b) gebildet ist, welche in die Konfiguration eines entsprechenden Schlitzes an einem in den Schlitz eingesetzten Abschnitt eingefügt ist.

15. wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass

die elektrischen Leiter blanke metallische Teile sind, ein elektrisch isolierendes Material (34) zwischen die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter, welche in dem Schlitz eingesetzt sind, ebenso wie zwischen die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leitern und inneren Wänden des Schlitzes zum Sicherstellen der elektrischen Isolierung gebracht ist, und

die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter an einem Abschnitt außerhalb des Schlitzes räumlich getrennt sind.

16. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Gesamtlänge des Stators, welcher den Statorkern (32) und elektrische Leiter 33 aufweist, die in den Schlitzen untergebracht sind, gleich oder kleiner als eine axiale Gesamtlänge des Rotors (7) des Lundel-Typs ist.

17. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter wenigstens teilweise in einer ebenen Konfiguration (33c, 33d, 33e, 331) an einem Abschnitt außerhalb des Schlitzes gebildet ist.

18. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnet (51) zwischen Magnetpole des Feldrotors gebracht ist, so dass der Stator einem Magnetfluss zusätzlich zu einem Feldfluss ausgesetzt ist.

19. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter (33c, 33d, 33e, 331), welche an dem Spulenende angeordnet sind, die Kühlluft an im wesentlichen vollständigen Oberflächen davon empfangen.

20. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenendgruppe (31) an jedem axialen Endabschnitt des Statorkerns gebildet ist und zwei Kühlluftdurchgänge (41, 43 und 42, 44) in dem Rahmen gebildet sind, um den jeweiligen Spulenendgruppen zu entsprechen.

21. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilationseinrichtung (11, 12, 71, 72) vorgesehen ist, welche einen Fluss von Kühlluft in dem Rahmen hervorruft.

22. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen mit einem Ventilationsloch (43, 44) an einem Abschnitt entsprechend der Spulenendgruppe derart gebildet ist, dass die Kühlluft über die elektrischen Leiter fließen kann.

23. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilationseinrichtung (11, 12, 71, 72) an einem axialen Endabschnitt des Feldrotors vorgesehen ist, um einen Fluss von Kühlluft in eine äußere Zentrifugalrichtung gerichtet derart hervorzurufen, dass die Kühlluft über die elektrischen Leiter fließen kann.

24. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilationseinrichtung (11, 12, 71, 72) an beiden axialen Endabschnitten des Feldrotors vorgesehen ist.

25. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilationseinrichtung ein Fächer (11, 12) mit einer Mehrzahl von Blättern ist.

26. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Lundel-Typs (71, 72) eine Konfiguration entsprechend der Mehrzahl von hakenförmigen Magnetpolen besitzt, so dass der Kern des Lundel-Typs geeignet ist als Ventilationseinrichtung zu dienen.

27. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Endabschnitt des Kerns des Lundel-Typs in einer Beziehung benachbart und gegenüberstehend zu einer inneren Wandoberfläche (45) des Rahmens angeordnet ist.

28. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen mit einem Einlassloch (41, 42) für die Ventilationseinrichtung gebildet ist, wobei das Einlassloch einem Installationsende einer Riemenscheibe (61) gegenüberliegt, welche den Feldrotor antreibt, und ein äußerster Durchmesser des Einlasslochs kleiner als ein äußerster Durchmesser der Riemenscheibe ist.

29. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenende mit einer Verbindungsstruktur gebildet ist, bei welcher ein erster elektrischer Leiter und ein zweiter elektrischer Leiter seriell verbunden sind (33c, 33d), der erste elektrische Leiter in einem ersten Schlitz als vorbestimmte Schicht angeordnet ist, der zweite elektrische Lei - ter in einem zweiten Schlitz als Schicht angeordnet ist, die sich von dem ersten elektrischen Leiter unterscheidet, und die ersten und zweiten Schlitze mit einem Intervall entsprechend einer N-und-S-Magnetpolteilung des Feldrotors beabstandet sind.

30. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass

das Spulenende durch Verbinden eines Endabschnitts (33e, 331) des ersten elektrischen Leiters, welcher sich von dem ersten Schlitz erstreckt, und eines Endabschnitts (33e, 331) des zweiten elektrischen Leiters gebildet ist, welcher sich von dem zweiten Schlitz erstreckt,

der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter durch getrennte Leitersegmente gebildet sind, und

der Endabschnitt eines elektrischen Leiters einen Winkel und eine Länge besitzt, die hinreichend sind, um etwa die Hälfte der Magnetpolteilung zu überbrücken.

31. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass

jedes Segment ein U-förmiges Segement (33) ist, welches einen Windungsabschnitt (33c) besitzt, der durch Verbinden von zwei elektrischen Leitern kontinuierlich an einem axialen Endabschnitt des Statorkerns gebildet ist, und

ein Endabschnitt (33e) des ersten U-förmigen Segments, welcher als Endabschnitt des ersten elektrischen Leiters dient, und ein Endabschnitt (33e) eines zweiten U-förmigen Segments, welcher als Endabschnitt des zweiten elektrischen Leiters dient, entsprechend der Verbindungsstruktur verbunden (33d) sind, um das Spulende an einem anderen axialen Endabschnitt des Statorkerns zu bilden.

32. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass

jedes Segment zwei Endabschnitte (331, 331) aufweist, welche von beiden Enden eines entsprechenden Schlitzes hervorstehen,

ein Spulenende an einem Ende des Statorkerns durch Verbinden von einem Endabschnitt eines ersten Segments, welcher als Endabschnitt des ersten elektrischen Leiters dient, und einem Endabschnitt eines zweiten Segments, welcher als Endabschnitt des zweiten elektrischen Leiters dient, entsprechend der Verbindungsstruktur gebildet ist, und

das andere Spulenende an dem anderen Ende des Statorkerns durch Verbinden des anderen Endabschnitts des ersten Segments, welcher als Endabschnitt des ersten elektrischen Leiters dient, und des anderen Endabschnitts des zweiten Segments, welcher als Endabschnitt des zweiten elektrischen Leiters dient, entsprechend der Verbindungsstruktur gebildet ist.

33. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe von Umfangslängen beider Endabschnitte (331, 331) des elektrischen Leiters der Magnetpolteilung entspricht.

34. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass gezahnte Kernenden an beiden Seiten des Schlitzes positioniert sind und wenigstens ein Teil (32a) des gezahnten Kernendes plastisch deformiert ist, um eine Öffnung des Schlitzes mit einer Breite zu bilden, die schmaler als ein Abstand zwischen inneren Wänden des Schlitzes ist, wobei die Öffnung des Schlitzes an einer inneren Randseite des Schlitzes vorgesehen ist.

35. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichrichter (5) gleichrichtende Elemente (52) aufweist und ein Teil des elektrischen Leiters (33f) direkt mit einer Elektrode (53) des gleichrichtenden Elements verbunden ist.

36. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Elektrode des gleichrichtenden Elements verbundene elektrische Leiter einen leicht deformierbaren Abschnitt (33g) zwischen dem Stator und der Elektrode des gleichrichtenden Elements besitzt.

37. Gleichrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichrichter (5) an derselben Seite wie der Windungsabschnitt (33c) des U-förmigen Segements angeordnet und mit dem Wicklungsende der Statorwicklung verbunden ist.

38. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichrichter (5) an einer Seite gegenüberliegend dem Windungsabschnitt (33c) des U-förmigen Segments angeordnet und mit dem Wicklungsende der Statorwicklung verbunden ist.

39. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator sich erstreckende wechselseitig kurgeschlossene Verdrahtungsabschnitte zur Bildung eines neutralen Punkts (33k) aufweist,

40. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter in dem Schlitz lediglich ein Paar (33a, 33b) bilden.

41. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter zwei oder mehrere Paare (33a, 33b und 33a, 33b) bilden.

42. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass

die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter, welche in demselben Schlitz untergebracht sind, ausschließlich in Richtung der Tiefe angeordnet sind,

die in der Mehrzahl vorkommenden elektrischen Leiter mit anderen elektrischen Leitern an derselben Spulenendgruppe verbunden sind, um eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten (33d) zu bilden; und

die in der Mehrzahl vorkommenden Verbindungsabschnitte in vielen Schleifen (11, 12) angeordnet sind und sowohl in einer Umfangsrichtung als auch einer radialen Richtung in der Spulenendgruppe wechselseitig beabstandet sind.

43. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug mit:

einem Feldrotor (3) mit N- und S-Polen, die abwechselnd in einer Umfangsrichtung gebildet sind, einem Stator (2), welcher um den Rotor in einer gegenüberstehenden Beziehung angeordnet ist, einem Rahmen (4), welcher den Rotor und den Stator trägt, und einem Gleichrichter (5), welcher von dem Stator erlangten Wechselstrom in Gleichstrom gleichrichtet, wobei

der Stator einen laminierten Statorkern (32), der mit einer Mehrzahl von Schlitzen (35) gebildet ist, und eine Mehrzahl von elektrischen Leitern (33) aufweist, welche in den Schlitzen untergebracht sind;

die elektrischen Leiter eine Mehrzahl von U-förmigen Segmenten (33) aufweisen, welche jeweils zwei gerade Abschnitte (33a, 33b) besitzen, die in unterschiedlichen Schlitzen untergebracht sind;

die in der Mehrzahl vorkommenden U-förmigen Segmente Windungsabschnitte (33c) besitzen, welche jeweils als Spulenende dienen, das in einer axialen Richtung von einer Endseite der Statorspule hervorsteht, wobei die Windungsabschnitte wechselseitig beabstandet sind, um eine erste Spulenendgruppe zu bilden;

eine Mehrzahl der elektrischen Leiter, welche in demselben Schlitz als unterschiedliche Schichten untergebracht sind, eine gleichphasige Wicklung bilden;

eine erste Wicklung die elektrischen Leiter aufweist, welche in demselben Schlitz untergebracht sind, eine zweite Wicklung andere elektrische Leiter aufweist, welche in einem anderen Schlitz benachbart zu demselben Schlitz untergebracht sind, und die erste Wicklung und die zweite Wicklung kombiniert sind, um einen aufsummierten Ausgang zu erzeugen;

die in der Mehrzahl vorkommenden U-förmigen Segmente Endabschnitte (33e, 33d) aufweisen, welche in eine entgegengesetzte axiale Richtung von der anderen Endseite des Statorkerns hervorstehen, wobei die Endabschnitte entsprechend einer vorbestimmten Verbindungsstruktur angeschlossen sind, um Spulenenden einer Verdrahtung zu bilden, und die Spulenenden wechselseitig beabstandet sind, um eine zweite Spulenendgruppe zu bilden;

der Feldrotor einen Kern des Lundel-Typs (71, 72) aufweist, welcher eine Mehrzahl von hakenförmigen Magnetpolen besitzt, die als N- und S-Pole dienen, und

zwei Ventilationsdurchgänge (41, 43 und 42, 44) an beiden axialen Enden des Feldrotors vorgesehen sind, wobei ein Ventilationsdurchgang sich in eine radiale Richtung erstreckt, um es zu ermöglichen, dass Luft über die erste Spulenendgruppe fließt, und sich der andere Ventilationsdurchgang in eine radiale Richtung erstreckt, um es zu ermöglichen, dass Luft über die zweite Spulenendgruppe fließt.

44. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldrotor (3) einen axialen Endabschnitt besitzt, der mit einer Ventilationseinrichtung zum Zufuhren von luft auf die Spulenend gruppe zu ausgestattet ist.

45. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen mit zwei Ventilationslöchern (43, 44) versehen ist, welche als Auslass der Ventilationsdurchgänge dienen, wobei ein Ventilationsloch benachbart zu einer äußeren Randseite der ersten Spulenendgruppe vorgesehen ist und das andere Ventilationsloch benachbart zu einer äußeren Randseite der zweiten Spulenendgruppe vorgesehen ist.

46. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmigen Segmente elektrische Leiter sind, welche jeweils einen verlängerten rechteckigen Querschnitt besitzen und eine Längsrichtung des Querschnitts entlang einer radialen Richtung an dem Spulenende angeordnet ist.

47. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 43 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass

die elektrischen Leiter eine Mehrzahl von Paaren von inneren und äußeren Schichten bilden, wobei die geraden Abschnitte der elektrischen Leiter, welche in demselben Schlitz angeordnet sind, ausschließlich in Richtung der Tiefe des Schlitzes angeordnet sind,

eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten (33d) durch Verbinden der U-förmigen Segmente gebildet sind, und

die in der Mehrzahl vorkommenden Verbindungsabschnitte in vielen Schleifen (11, 12) angeordnet sind und sowohl in einer Umfangsrichtung als auch einer radialen Richtung in der zweiten Spulenendgruppe wechselseitig beabstandet sind.

48. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 43 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass

die elektrischen Leiter eine Vielphasenstatorwicklung bilden, welche eine vorbestimmte Phasenzahl besitzt,

der Statorkern eine Mehrzahl von Schlitzgruppen entsprechend den jeweiligen Phasen aufweist, wobei jede Schlitzgruppe aus einer Mehrzahl von mit vorbestimmten Intervallen entsprechend einer Magnetpolteilung des Feldrotors beabstandeten Schlitzen besteht, wobei ein erster Schlitzsatz durch Schlitzgruppen von vielen Phasen entsprechend der Phasenzahl gebildet ist und ein zweiter Schlitzsatz von dem ersten Schlitzsatz um einen vorbestimmten elektrischen Winkel phasenverschoben ist, und

eine Vielphasenwicklung (2a) elektrische Leiter aufweist, die in den Schlitzen des ersten Schlitzsatzes untergebracht sind und eine andere Vielphasenwicklung (2b) elektrische Leiter aufweist, welche in den Schlitzen des zweiten Schlitzsatzes untergebracht sind, und die Vielphasenwicklungen kombiniert sind, um einen aufsummierten Ausgang zu erzeugen.