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1.1 Hintergrund der Erfindung
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1. Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator eines Permanentmagnetgenerators mit einer Generatorspule, der Strom unter der Einwirkung eines Wechselfeldes von einem Permanentmagneten gemäß der Drehung eines Schwungrades erzeugt.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Als Stator eines konventionellen Permanentmagnetgenerators ist einer bekannt, der einen Statorkern umfasst, der an einer Innenseite einer Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet ist, die an einer inneren Umfangswandfläche eines schüsselförmigen Schwungrades fest gesichert sind, und eine Mehrzahl von Zähnen, wobei jeder einen geraden Bereich aufweist, der sich in eine diametrale äußere Richtung erstreckt, und einen Flanschbereich, der in Umfangsrichtung von einer Endspitze des geraden Bereichs hervorragt, und eine Magnetspule, die einen Leiter aufweist, der um jeden der Zähne herum zum Erzeugen von elektrischem Strom mittels eines Wechselfeldes von den Permanentmagneten gewickelt ist, wobei der Statorkern einen mehrschichtigen Kern, der aus einer Mehrzahl von Zwischenplatten, die übereinander geschichtet sind, zusammengesetzt ist, und ein Paar Endplatten umfasst, das an entgegengesetzten Seitenflächen des mehrschichtigen Kerns angeordnet ist, um ihn somit von den entgegengesetzten Seiten zu halten, aufweist.
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Zusätzlich ist jede der Endplatten mit einem L-förmigen gebogenen Bereich mit einer Endspitze an der äußeren Umfangsfläche, die aufrecht steht und in eine Richtung zur diametralen Innenseite gebogen ist, versehen, um somit zu verhindern, dass die Magnetspule in einer radialen äußeren Richtung an ihrem gebogenen Bereich zerfällt (siehe z. B. die offengelegte japanische Patentanmeldung
JP 2004-135382 A (
1)).
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Jedoch ist im Stator des wie oben erstellten Permanentmagnetgenerators jede der Endplatten in der Dicke und im Durchmesserausmaß größer als jede der Zwischenplatten, so dass die folgenden Probleme entstehen können. Das heißt, es ist notwendig, jeweils verschiedene Plattenwerkstoffe für die Endplatten und die Zwischenplatten zu erstellen, und daher wird die Stichprobenüberwachung aufwendig und die Herstellkosten steigen an.
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Die
JP 2000-278889 A offenbart einen Motor mit einer Statoranordnung, die einen geschichteten Kern aufweist. Die äußeren Platten dieses geschichteten Kerns weisen an ihren äußeren Enden gebogene Bereiche auf.
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Die
US 2006/0066172 A stellt den nächstkommenden Stand der Technik für den Gegenstand des Anspruchs 1 dar. Die
US 2006/0066172 A offenbart einen Permanentmagnetgenerator mit einem Rotor und einem Stator. Der Rotor weist mehrere Permanentmagnetpole auf, die in einer Umfangsrichtung des Rotors mit dazwischen vorgesehenen Lücken angeordnet sind. Der Stator weist mehrere Zähne und um die Zähne gewickelte Spulen auf. Der Statorkern beinhaltet ein Paar von Kernendplatten und einen zwischen den Kernendplatten angeordneten geschichteten Kern. Magnetgeneratoren mit einem ähnlichen Aufbau sind auch in der
JP 551-125 208 U und in der
US 5 604 389 A offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Folglich strebt die vorliegende Erfindung die Vermeidung oben genannter Probleme an, und stellt sich die Aufgabe, einen Stator eines Permanentmagnetgenerators zu schaffen, bei dem die Stichprobenüberwachung leicht ist und die Herstellkosten reduziert werden können.
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Unter Berücksichtigung der obigen Aufgabe umfasst ein Stator eines Permanentmagnetgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes: einen Statorkern, der an einer Innenseite von einer Mehrzahl von Permanentmagneten, die fest an einer inneren Umfangswandfläche eines schüsselförmigen Schwungrades befestigt sind, angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, wobei jeder einen geraden Bereich, der sich in radialer äußerer Richtung erstreckt, und einen Flanschbereich aufweist, der in Umfangsrichtung von einer Endspitze des geraden Bereichs hervorragt; und eine Magnetspule, die einen Leiter aufweist, der um jeden der Zähne herum zum Erzeugen elektrischen Stroms mittels eines Wechselfelds von den Permanentmagneten gewickelt ist. Der Statorkern umfasst einen mehrschichtigen Eisenkern, der aus einer Mehrzahl von Zwischenplatten, die übereinander geschichtet sind, zusammengesetzt ist, und Endplatten, die in innigem Kontakt mit den entgegengesetzten Seitenflächen des mehrschichtigen Eisenkerns angeordnet sind. Die Zwischenplatten und die Endplatten sind aus demselben Plattenwerkstoff gebildet, wobei jede ein Flanschsegment aufweist, das ein Komponentenelement des Flanschbereichs ist. Mindestens eine der Endplatten, die auf mindestens einer der Seitenflächen angeordnet sind, weist einen gebogenen Bereich auf, der durch Biegen des Flanschsegmentes ausgebildet ist und dazu dient, das Zerfallen der Magnetspulen in radialer äußerer Richtung zu verhindern. Der gebogene Bereich ist durch Biegen des Flanschsegmentes in axialer Richtung des Permanentmagnetgenerators, um somit in radialer innerer Richtung aufgekantet zu sein, und durch Biegen der beiden entgegengesetzten Seiten des Flanschsegmentes in Richtung des Eisenkerns, um somit in Umfangsrichtung aufgekantet zu sein, ausgebildet.
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Gemäß einem Stator eines Permanentmagnetgenerators der vorliegenden Erfindung wird die Stichprobenüberwachung einfach und gleichzeitig können die Herstellkosten reduziert werden.
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Durchschnittsfachmann im Licht der oben genannten Lehre aus der nachfolgend detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist eine Vorderansicht, die einen Stator eines Permanentmagnetgenerators darstellt.
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2 ist eine Querschnitts-Seitenansicht des Stators von 1.
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3 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Bereichen des Stators von 1.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Bereichen des Stators von 2.
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5 ist eine Vorderansicht eines Statorkerns von 2 mit einem Isolationswerkstoff, der weggelassen wurde.
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6 ist eine vordere Teilansicht eines weiteren Stators eines Permanentmagnetgenerators.
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7 ist eine Teilansicht, wenn der Stator von 6 aus der Richtung von Pfeil C betrachtet wird.
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8 ist eine vordere Teilansicht eines weiteren Stators eines Permanentmagnetgenerators.
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9 ist eine Teilansicht, wenn der Stator von 8 aus der Richtung des Pfeils D betrachtet wird.
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10 ist eine Ansicht, die einen Ablauf der Verformung eines gebogenen Bereichs von 8 darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nun werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detailliert beschrieben. Durchgehend in den entsprechenden Figuren werden dieselben oder entsprechende Elemente oder Teile durch dieselben Bezugsziffern und Eigenschaften gekennzeichnet.
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Gemäß der Zeichnung und erstens gemäß 1 wird ein Stator 1 eines Permanentmagnetgenerators dargestellt. 2 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, und 3 eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Bereichen des Stators 1 von 1. 4 ist eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Bereichen des Stators 1 von 2, und 5 eine Vorderansicht eines Statorkerns 2 von 1 (mit einem Isolationswerkstoff 13, der weggelassen wurde).
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Dieser Permanentmagnetgenerator ist mit einem Rotor (nicht dargestellt), der betriebsfähig mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, und einem Stator 1, der an einer Innenseite des Rotors angeordnet ist, versehen.
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Der Rotor weist eine Mehrzahl von Permanentmagneten (nicht dargestellt) auf, die fest an einer inneren Umfangswandfläche eines schüsselförmigen Schwungrades (nicht dargestellt) angeordnet sind. Das Schwungrad ist fest an einer Drehwelle (nicht dargestellt) gesichert, die zum Drehen durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird.
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Der auf einem nicht dargestellten Befestigungselement angeordnete Stator 1 weist einen hohlen zylindrischen Statorkern 2 und Magnetspulen 3 auf. Der Statorkern 2 ist auf seinem äußeren Umfang mit einer Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Zähnen 4 ausgebildet, die in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung davon angeordnet sind.
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Ein leitfähiger Draht 14 in der Form eines Kupferdrahtes ist um die seitliche Fläche von jedem Zahn 4 um einen Isolationswerkstoff 13 herumgewickelt, um eine darauf befestigte entsprechende Magnetspule 3 zu bilden. Jeder der Zähne 4 ist aus einem geraden Bereich 5, der sich zu einer radialen Außenseite erstreckt, und einem Flanschbereich 6 zusammengesetzt, der in Umfangsrichtung von einer Endspitze des geraden Bereiches 5 hervorragt.
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Der Statorkern 2 mit der Mehrzahl der auf seinem äußeren Umfangsbereich ausgebildeten Zähne 4 ist aus einem mehrschichtigen Eisenkern 7, der aus einer Vielzahl von dünnen magnetischen Stahlplatten in der Form von hohlen Zwischenplatten von kalt gewalzten Stahlplatten, die übereinander in Richtung der Drehachse geschichtet sind, ausgebildet ist, und einer ersten Endplatte 8 und einer zweiten Endplatte 9, die jeweils auf entgegengesetzten Seitenflächen des mehrschichtigen Eisenkerns 7 angeordnet sind, in innigem Kontakt zusammengesetzt.
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Die Zwischenplatten, die erste Endplatte 8 und die zweite Endplatte 9, die zusammen einen Teil des mehrschichtigen Eisenkerns 7 bilden, sind aus Plattenwerkstoffen mit der selben Dicke, Konfiguration und Qualität oder Beschaffenheit ausgebildet.
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Die erste Endplatte 8 und die zweite Endplatte 9 weisen jeweils Flanschsegmente 10 auf, die den Flanschbereich 6 bilden und so gebogen sind, um nach oben zur Magnetspule 3, z. B. in eine radiale innere Richtung, aufgekantet zu sein, um jeweils die gebogenen Bereiche 11 zu bilden.
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Eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 12, die den mehrschichtigen Eisenkern 7 und die ersten und zweiten Endplatten 8, 9 parallel zur Drehachse durchdringen, ist in den radialen inneren Umfangsbereichen des mehrschichtigen Eisenkerns 7 und der ersten und zweiten Endplatten 8, 9 ausgebildet. Der mehrschichtige Eisenkern 7 und die ersten und zweiten Endplatten 8, 9, die in innigem Kontakt mit den entgegengesetzten Seitenflächen des mehrschichtigen Kerns 7 angeordnet sind, sind miteinander durch Bolzen (nicht dargestellt), die durch die Durchgangsbohrungen hindurchgehen, und Muttern (nicht dargestellt), die über die Endbereiche der Bolzen aufgeschraubt sind, zusammengefasst.
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Im wie oben erstellten Permanentgenerator ist das nicht dargestellte Schwungrad mit der nicht dargestellten Drehwelle, die zum Drehen durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, in Verbindung, wobei der elektrische Strom in den Magnetspulen 3 durch Wechselfelder erzeugt wird, die durch die nicht dargestellten Permanentmagneten zu diesem Zeitpunkt hervorgerufen werden. Eine so erzeugte Wechselstromausgangsleistung wird durch einen nicht dargestellten Diodengleichrichter demoduliert, und den Lasten, wie zum Beispiel eine an einem Fahrzeug befestigte Batterie, zugeführt.
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Gemäß des Stators 1 des Permanentmagnetgenerators dieser Ausführungsform werden die Zwischenplatten, die erste Endplatte 8 und die zweite Endplatte 9 aus demselben Plattenmaterial gebildet, so dass die Stichprobenüberwachung einfach wird, und gleichzeitig ist nur eine einzige Art von Formen zum Formpressen des Plattenwerkstoffes nötig, wodurch die Reduzierung der Herstellkosten ermöglicht wird.
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Zusätzlich werden die Flanschsegmente 10 der ersten Endplatte 8 und der zweiten Endplatte 9 jeweils mit den gebogenen Bereichen 11 gebildet, die in radialer innerer Richtung aufgekantet sind, somit dienen die gebogenen Bereiche 11 dazu, das Zerfallen der Magnetspulen 3 in radialer äußerer Richtung zu verhindern.
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Hier ist zu beachten, dass die Biegehöhe von jedem gebogenen Bereich 11 ungefähr die Hälfte oder mehr des Durchmessers des Leiters 14 in dem Fall sein kann, bei dem der Wickelkörper des Leiters 14 in der Weise ausgebildet ist, dass die Magnetspule 3 von einer so genannten geschichteten Strohballen-Form ist, wie in 4 dargestellt.
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Auch wenn die Flanschsegmente 10 in ihre ursprünglichen Zustände vor dem Biegen infolge einer Reduzierung in der Steifigkeit der gebogenen Bereichen 11 zurückkehren, sind die Außendurchmesser der Endplatten 8, 9 ferner dieselben wie die Außendurchmesser der Zwischenplatten, und daher werden sie nicht zum Hindernis bei der Drehung des Rotors.
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6 ist eine vordere Teilansicht eines Stators 1 eines Permanentmagnetgenerators gemäß einer Ausführungsform, und 7 eine Teilansicht, wenn der Stator 1 von 6 aus der Richtung von Pfeil C betrachtet wird.
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Hier weist jede von einer ersten Endplatte 8 und einer zweiten Endplatte 9 ein Paar gebogene Bereiche 15 auf, das durch Herstellen entgegengesetzter Seitenbereiche eines gebogenen Flanschsegments 10 gebildet wird, um in Umfangsrichtung aufgekantet zu sein. Die Anordnung dieser Ausführungsform mit Ausnahme des Obigen ist ähnlich der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung.
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Gemäß des Stators 1 des Permanentmagnetgenerators ist die Biegehöhe der gebogenen Bereiche 15 größer als die der gebogenen Bereiche 11 der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung, so dass das Zerfallen der Magnetspulen 3 in radialer äußerer Richtung in einer zuverlässigeren Weise im Vergleich mit der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung verhindert wird.
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Zusätzlich ist die Steifigkeit in radialer äußerer Richtung der gebogenen Bereiche 15, die in Umfangsrichtung gebogen sind, größer im Vergleich mit der Steifigkeit in radialer äußerer Richtung der gebogenen Bereiche 11 der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung, die in radialer Richtung gebogen sind. Folglich ist die Zuverlässigkeit der gebogenen Bereiche 15 bezüglich einer Last von den Magnetspulen 3 höher im Vergleich mit der der gebogenen Bereiche 11 der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung.
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8 ist eine vordere Teilansicht eines Stators 1 eines Permanentmagnetgenerators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 ist eine Teilansicht, wenn der Stator 1 von 8 aus der Richtung von Pfeil D betrachtet wird.
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Hier ist ein gebogener Bereich 16 mit einem ersten gebogenen Segment 16a und einem Paar zweiter gebogener Segmente 16b in der folgenden Weise ausgebildet. Das heißt, ein Flanschsegment 10 (siehe 10A) wird so gebogen, um in radialer innerer Richtung aufgekantet zu sein, wie durch Pfeil A dargestellt, um das erste gebogene Segment 16a (10B) zu bilden, und anschließend werden die entgegengesetzten Seiten des Flanschsegments 10 so gebogen, um in Umfangsrichtung aufgekantet zu sein, wie durch Pfeil B dargestellt, um das zweite gebogene Segment 16b (10C) zu bilden. Diese Anordnung mit Ausnahme der obigen ist ähnlich der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung.
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Gemäß Stator 1 des Permanentmagnetgenerators weist der gebogene Bereich 16 zusätzlich zum ersten gebogenen Segment 16a die zweiten gebogenen Bereiche 16b auf, die durch Biegen der entgegengesetzten Seiten des ersten gebogenen Segments 16a gebildet werden, um somit in Umfangsrichtung aufgekantet zu sein. Mit dieser Anordnung ist der gebogene Bereich 16 in der Steifigkeit in radialer äußerer Richtung im Vergleich mit zu sein. Mit dieser Anordnung ist der gebogene Bereich 16 in der Steifigkeit in radialer äußerer Richtung im Vergleich mit jedem gebogenen Bereich 11 der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung größer, und daher die Zuverlässigkeit des gebogenen Bereichs 16 bezüglich einer Last von den Magnetspulen 3 höher im Vergleich mit der von jedem gebogenen Bereich 11 der oben mit Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Anordnung.
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In den oben erwähnten entsprechenden Ausführungsformen wird Bezug auf den Fall genommen, bei dem die gebogenen Bereiche 11, 15, 16 auf jeweils beiden Endplatten 8, 9 ausgebildet sind, die in innigem Kontakt mit den entgegengesetzten Seiten des mehrschichtigen Eisenkerns 7 sind, aber der gebogene Bereich kann auf nur einer der Endplatten 8, 9 für den Fall ausgebildet werden, dass ein Leiter um jeden Zahn 4 herum in einer ausgerichteten Weise mit wenig oder keiner Befürchtung gewickelt wird, dass ein Zerfallen der Magnetspulen 3 auftreten könnte.
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Um zusätzlich die Steifigkeit der Endplatten 8, 9 zu erhöhen, kann eine Mehrzahl von Endplatten in einer überlagerten oder geschichteten Weise verwendet werden.
