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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen dynamoelektrischen Rotor für einen
Fahrzeuggenerator etc. und betrifft insbesondere eine Leiterkonstruktion für eine Ausgangsleitung
einer Magnetspule.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Herkömmliche
Fahrzeuggeneratorrotoren umfassen ein Paar Magnetkerne, die an einer
rotierenden Welle fixiert sind, eine Magnetspule, die zwischen dem
Paar Magnetkerne gehalten ist, einen ringförmigen Körper, der aus einem isolierenden Kunstharz
hergestellt ist, der integral an der rotierenden Welle mit den Magnetkernen
fixiert ist, und der einen Flankenteil aufweist, der radial an einem
Endteil nahe der Magnetkerne hervorsteht, und ein Paar Gleitringe,
die an einem äußeren Teil
des ringförmigen
Körpers
fixiert sind. Ein Paar Leiter zum Zuführen eines Stroms zu der Magnetspule
führt heraus von
Positionen an dem Magnetkern, die an gegenüberliegenden Seiten der rotierenden
Welle liegen, und ist mit entsprechenden Anschlussklemmen der Gleitringe
verbunden (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
- Patentliteratur
1: Japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. SHO 59-1401 (Gazette)
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In
herkömmlichen
Fahrzeuggeneratorrotoren ist, da das Paar Leiter von Positionen
an den Magnetkernen herausgeführt
ist, die sich an gegenüberliegenden
Seiten der rotierenden Welle befinden, die Anzahl an Windungen der
Spule auf eine Windung in einer ersten umfänglichen Hälfte der Magnetspule reduziert.
Somit unterscheidet sich die magnetomotorische Kraft der Magnetspule,
welche in Ampere-Windungen ausgedrückt wird, in der ersten umfänglichen Hälfte und
einer verbleibenden zweiten Hälfte.
Mit anderen Worten unterscheiden sich die magnetomotorische Kraft,
die auf eine erste Hälfte
von Magnetpolen wirkt, und eine magnetomotorische Kraft, die auf
eine verbleibende zweite Hälfte
der Magnetpole wirkt, voneinander. Als ein Ergebnis davon besteht ein
Problem bei herkömmlichen
Fahrzeuggeneratoren darin, dass der Rotor in einem magnetisch unausgeglichenen
Zustand betrieben wird, was magnetische Störungen erzeugt. Darüber hinaus
wird, da die Frequenz der magnetischen Störung ansteigt, wenn die Anzahl
an Polen erhöht
wird, die magnetische Störung
störend.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die vorstehenden Probleme
zu lösen
und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen dynamoelektrischen
Rotor bereitzustellen, der es ermöglicht, dass eine magnetische
Störung
durch Reduzieren umfänglicher
Ungleichgewichte von magnetomotorischen Kräften in einer Magnetspule unterdrückt wird.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen,
ist gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein dynamoelektrischer Rotor bereitgestellt,
umfassend: einen Polkern mit einem Nabenteil (boss portion), Jochteile,
die entsprechend so angeordnet sind, dass diese sich radial nach
außen
von zwei axialen Endteilen des Nabenteils erstrecken, und eine Vielzahl an
klauenförmigen
Magnetpolteilen, die so angeordnet sind, dass diese sich radial
von äußeren umfänglichen
Teilen der Jochteile erstrecken, so dass diese abwechselnd miteinander
kämmen,
eine Magnetspule, die in einem Spulengehäuseraum aufgenommen ist, der
von dem Nabenteil, den Jochteilen und den klauenförmigen Magnetpolteilen
umgeben ist, und eine Welle, die durch eine zentrale, axiale Position des
Nabenteils eingefügt
ist und die den Polkern stützt,
so dass dieser nicht in der Lage ist, sich relativ dazu drehen.
Zusätzlich
umfasst der vorliegende Rotor: einen ringförmigen Körper, der aus einem isolierenden
Kunstharz hergestellt ist, der an einem Teil der Welle fixiert ist,
der nach außen
an einem ersten Ende des Polkerns hervorsteht und der ein radial
hervorstehendes Flankenteil an einem Ende nahe des Polkerns aufweist,
ein Paar Gleitringe, die an äußeren, umfänglichen
Teilen des ringförmigen
Körpers
fixiert sind, um so axial getrennt zu sein, und ein Paar Anschlussklemmen,
die an dem ringförmigen
Körper so
angeordnet sind, dass die ersten Enden entsprechend mit dem Paar
Gleitringen verbunden sind und zweite Enden radial nach außen von
dem Flankenteil hervorstehen. Der dynamoelektrische Rotor ist dadurch
gekennzeichnet, dass ein Spulenwindungsanfangsende und ein Spulenwindungsabschlussende der
Magnetspule zu dem ringförmigen
Körper
von dem Spulengehäuseraum
innerhalb eines Bereichs herausgeleitet sind, der umfänglich kleiner
oder gleich einem Magnetpolabstand ist, und der entsprechend mit
den vorstehenden Teilen des Paars Anschlussklemmen verbunden ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, da das Spulenwindungsanfangsende und -windungsabschlussende
der Magnetspule zu dem ringförmigen Körper von
dem Spulengehäuseraum
in einem Bereich herausgeführt
sind, der kleiner oder gleich einem umfänglichen Magnetpolabstand ist,
die Anzahl an Windungen der Spule in der Magnetspule etwa gleich über den
gesamten Umfang. Somit sind umfängliche
Ungleichgewichte einer magnetomotorischen Kraft in der Magnetspule
reduziert und das Auftreten von magnetischer Störung wird verhindert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht eines Fahrzeuggeneratorrotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
1 der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
ein Querschnitt des Fahrzeuggeneratorrotors gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden
Erfindung und
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3 ist
eine Vorderansicht eines Fahrzeuggeneratorrotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
2 der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiel 1
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1 ist
eine Vorderansicht eines Fahrzeuggeneratorrotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
1 der vorliegenden Erfindung und 2 ist ein
Querschnitt des Fahrzeuggeneratorrotors gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden
Erfindung.
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In 1 und 2 umfasst
ein Rotor 1: eine Magnetspule 2, die einen magnetischen
Fluss beim Durchtritt eines Anregungsstroms erzeugt, einen Polkern 3,
der so angeordnet ist, dass er die Magnetspule 2 abdeckt,
und in dem Magnetpole durch den magnetischen Fluss gebildet sind,
eine Welle 4, die durch eine zentrale, axiale Position
des Polkerns 3 eingepasst ist, einen ringförmigen Körper 5,
der aus einem isolierenden Kunstharz hergestellt ist, der an einem
Endteil der Welle 4 fixiert ist, der nach außen an einem
ersten axialen Ende des Polkerns 3 hervorsteht, und ein
Paar Gleitringe 6, um elektrischen Strom zu der Magnetspule 2 durchzulassen,
die an dem ringförmigen
Körper 5 fixiert
sind.
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Der
ringförmige
Körper 5 weist
einen zylindrischen Teil 5a, der mit der Welle 4 fixiert
ist, und einen Flankenteil 5b, der radial nach außen von
einem ersten Endkantenteil des zylindrischen Teils 5a hervorsteht,
auf. Das Paar Gleitringe 6 ist an einer äußeren, umfänglichen
Oberfläche
des zylindrischen Teils 5a fixiert, um so axial ungeschützt und
axial getrennt ausgebildet zu sein. Ein Paar Anschlussklemmen 7 ist
an dem ringförmigen
Körper 5 so
angeordnet, dass erste Enden davon entsprechend elektrisch mit jedem
der Gleitringe 6 verbunden sind, und zweite Enden radial
nach außen
von dem Flankenteil 5b in unmittelbarer Nähe umfänglich hervorragen.
Eine Trennungswand 8 ist so angeordnet, um von dem Flankenteil 5b hervorzuragen,
um so ein Paar an hervorstehenden Teilen 7a zu trennen.
Zusätzlich
sind Hakenteile 9 so angeordnet, um von dem Flankenteil 5b hervorzuragen,
um so umfänglich
positioniert außerhalb
des Paars an hervorstehenden Teilen 7a positioniert zu
sein. Darüber
hinaus sind die Trennwand 8 und die Hakenteile 9 integral
an dem ringförmigen Körper 5 ausgeformt
unter Verwendung eines isolierenden Kunstharzes. Die Gleitringe 6 und
die Anschlussklemmen 7 sind in den ringförmigen Körper 5 einsatzgeformt.
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Der
Polkern 3 ist durch erste und zweite Polkernkörper 10 und 14 festgelegt,
die jeweils aus Schmiedeeisen (low carbon steel) unter Verwendung eines
Schmiedeverfahrens hergestellt sind.
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Der
erste Polkernkörper 10 weist
ein zylindrisches, erstes Nabenteil 11, durch welches eine
Welleneinfügeöffnung an
einer zentralen, axialen Position angeordnet ist, einen dicken,
ringförmigen
ersten Jochteil 12, der so angeordnet ist, dass dieser
sich radial nach außen
von einem ersten Kantenteil des ersten Nabenteils 11 erstreckt,
und erste klauenförmige
Magnetpolteile 13, die so angeordnet sind, dass diese sich
zu einem zweiten axialen Ende von äußeren umfänglichen Teilen des ersten
Jochteils 12 erstrecken, auf. Sechs erste klauenförmige Magnetpolteile 13 sind
zum Beispiel so ausgeformt, um eine sich verjüngende Form aufzuweisen, in
welcher eine am weitesten radial liegende Oberflächenform etwa eine Trapezform
aufweist, eine umfängliche
Breite allmählich
schmaler wird bis zu einem Spitzenende, und eine radiale Dicke,
die allmählich
dünner
wird zu einem Spitzenende, und sind an den äußeren, umfänglichen Teilen des ersten
Jochteils 12 mit einem gleichförmigen Winkelabstand umfänglich aneinandergereiht.
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Ähnlich weist
der zweite Polkernkörper 14 ein
zylindrisches zweites Nabenteil 15, durch welches eine
Welleneinfügeöffnung an
einer zentralen, axialen Position angeordnet ist, einen dicken,
ringförmigen
zweiten Jochteil 16, der so angeordnet ist, dass dieser
sich radial nach außen
von einem zweiten Endkantenteil des zweiten Nabenteils 15 erstreckt,
und zweite klauenförmige
Magnetpolteile 17, die so angeordnet sind, dass diese zu
einem ersten axialen Ende von äußeren, umfänglichen
Teilen des zweiten Jochteils 16 hervorstehen, auf. Sechs
zweite klauenförmige
Magnetpolteile 17 sind zum Beispiel so ausgeformt, dass
diese eine sich verjüngende Form
aufweisen, in welcher eine radial außenliegende Oberflächenform
annähernd
eine Trapezform aufweist, eine umfängliche Breite allmählich schmaler wird
bis zu einem Spitzenende und eine radiale Dicke allmählich dünner wird
zu dem Spitzenende, und sind an den äußeren umfänglichen Teilen des zweiten Jochteils 16 mit
einem gleichförmigen
Winkelabstand umfänglich
aneinandergereiht.
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Die
ersten und zweiten Polkernkörper 10 und 14 sind
so montiert, dass es ihnen nicht möglich ist, sich relativ zu
der Welle 4 zu drehen, die pressgepasst in die Welleneinfügeöffnung des
ersten und zweiten Nabenteils 11 und 15 in einem
Zustand ist, in welchem die ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolteile 13 und 17 zueinander
weisen, so dass diese miteinander kämmen, und Endoberflächen der ersten
und zweiten Nabenteile 11 und 15 grenzen zueinander
an. Der ringförmige
Körper 5 ist
an der Welle 4 so fixiert, dass der Flankenteil 5b in
unmittelbarer Nähe
zu dem ersten Polkernkörper 10 platziert
ist und die hervorstehenden Teile 7a der Anschlussklemmen 7 sind
zwischen umfänglich
benachbarten ersten klauenförmigen
Magnetpolteilen 13 positioniert.
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Ein
Spulenkörper 20 ist
in einer annähernden Spulenform
unter Verwendung eines isolierenden Kunstharzes ausgeformt und umfasst:
einen zylindrischen Trommelteil 21, ein Paar scheibenförmige Flankenteile 22,
die so angeordnet sind, dass diese sich radial nach außen von
ersten und zweiten Endkantenteilen des Trommelteils 21 erstrecken,
und ein T-förmiges Ausgangsleitungsicherungsteil 23,
das so angeordnet ist, dass dieses sich radial nach außen von
einem der Flankenteile 22 erstreckt.
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Die
Magnetspule 2 ist durch Aufwickeln eines Windungsanfangsendes
einer Spule 19 auf den Ausgangsleitungsicherungsteil 23,
Wickeln der Spule 19 in mehrere Schichten an dem Trommelteil 21 und Wickeln
eines Windungsabschlussende davon um den gleichen Ausgangsleitungssicherungsteil 23 erstellt.
Der Spulenkörper 20 ist
an den Polkern 3 durch Einpassen des Trommelteils 21 über das
erste und zweite Nabenteil 11 und 15 mit den bereits
umwickelten Magnetspulen 2 montiert. Die Magnetspule 2 ist dabei
in einem Spulengehäuseraum 18 des
Polkerns 13 aufgenommen, der durch das erste und zweite Nabenteil 11 und 15,
die ersten und zweiten Jochteile 12 und 16, und
die ersten und zweiten klauenförmigen
Magnetpolteile 13 und 17 umgeben ist. Hier ist der
Ausgangsleitungssicherungsteil 23 in einem Talteil zwischen
benachbarten ersten klauenförmigen Magnetpolteilen 13 des
ersten Polkernkörpers 10 radial
außerhalb
der vorstehenden Teile 7a der Anschlussklemmen 7 positioniert.
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Das
Windungsanfangsende der Spule 19, das um das Ausgangsleitungssicherungsteil 23 gewickelt
wurde, wird durch das Talteil zwischen den benachbarten ersten klauenförmigen Magnetpolteilen 13 des
ersten Polkernkörpers 10 herausgeleitet,
eingehakt an einem ersten der Hakenteile 9, und dann mit
dem hervorragenden Teil 7a einer ersten der Anschlussklemmen 7 verbunden.
Auf ähnliche
Weise wird das Windungsabschlussende der Spule 19, das um
das Ausgangsleitungssicherungsteil 23 gewickelt wurde,
durch das gleiche Talteil zwischen den benachbarten ersten klauenförmigen Magnetpolteilen 13 herausgeleitet,
eingehakt an einem zweiten der Hakenteile 9, und dann mit
dem hervorragenden Teil 7a einer zweiten der Anschlussklemmen 7 verbunden.
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In
einem Rotor 1, der auf diese Weise ausgebildet ist, ist,
da das Windungsanfangsende und das Windungsabschlussende der Spule 19 der
Magnetspule 2 durch das gleiche Talteil zwischen umfänglich benachbarten
ersten klauenförmigen
Magnetpolteilen herausgeleitet sind und Teile des Windungsanfangsendes
und des Windungsabschlussendes der Spule 19, die von dem
Spulengehäuseraum 18 herausgeleitet
sind, etwa ausgerichtet sind, die Anzahl an Windungen der Spule
in der Magnetspule 2 gleich über den gesamten Umfang ausgebildet.
Somit werden die magnetomotorischen Kräfte der Magnetspule 2,
die auf jeden der klauenförmigen
Magnetpolteile 13 und 17 wirken, gleich, wodurch
magnetische Ungleichgewichte reduziert werden und auch eine magnetische
Störung,
die von dem magnetischen Ungleichgewicht hervorgerufen ist, reduziert
wird.
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Folglich
ist das Anpassen dieser Konfiguration für einen mehrpoligen Rotor,
der zwölf
Pole oder mehr aufweist, besonders effektiv, da das Erzeugen von
störender Magnetstörung ausgeprägter wird, wenn
die Anzahl an Magnetpolen eines Rotors größer oder gleich zwölf Pole
ist.
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Da
das Windungsanfangsende und das Windungsabschlussende der Spule 19 um
den Ausgangsleitungssicherungsteil 23 gewickelt sind, kann das
Auftreten von Windungsunordnung in der Spule 19 unterdrückt werden
und die Verarbeitbarkeit beim Wickeln der Spule 19 kann
verbessert werden. Da das Talteil zwischen den ersten klauenförmigen Magnetpolteilen 13,
durch welche das Windungsanfangsende und das Windungsabschlussende
der Spule 19 herausgeführt
sind, radial außerhalb
der vorstehenden Teile 7a des Paars Anschlussklemmen 7 positioniert
ist, kann die Menge an Leitungen um die Spule 19 reduziert
werden, was es ermöglicht,
das die Verarbeitbarkeit, wenn die Spule 19 und die Anschlussklemmen 7 verbunden
werden, verbessert ist.
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Da
das Paar vorstehender Teile 7a durch die Trennwand 8 getrennt
ist, kann eine elektrische Isolierung zwischen den Verbindungsteilen
zwischen der Spule 19 und den vorstehenden Teilen 7a gewährleistet
werden.
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Darüber hinaus
ist es, wenn die Menge an mechanischen Ungleichgewichten in dem
Rotor 1 einen spezifischen Wert überschreitet, wünschenswert,
die Menge an Ungleichgewichten so einzustellen, dass diese weniger
oder gleich des spezifischen Wertes durch Abschneiden von Teilen
der ersten und zweiten Polkernkörper 10 und 14,
Bohrungsöffnungen
oder angebrachten Gewichten etc. ist.
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Ausführungsbeispiel 2
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3 ist
eine Vorderansicht eines Fahrzeuggeneratorrotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
2 der vorliegenden Erfindung.
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In 3 ist
ein ringförmiger
Körper 5 an
einer Welle 4 so fixiert, dass ein Flankenteil 5b in
unmittelbarer Nähe
zu einem ersten Polkernkörper 10 platziert
ist, so dass eine umfänglich
zentrale Position zwischen vorstehenden Teilen 7a eines
Paars Anschlussklemmen 7 ausgerichtet ist mit einer umfänglich zentralen
Position eines ersten klauenförmigen magnetischen
Polteils 13 des ersten Polkernkörpers 10. Eine Spulenleiteröffnung 24 ist
durch eine umfängliche,
zentrale Position eines Fußteils
eines der ersten klauenförmigen
Magnetpolteile 13, die betroffen sind, angeordnet. Das
Windungsanfangsende einer Spule 19, das um einen Spulenkörper 20 gewickelt
wurde, wird durch die Spulenleiteröffnung 24 herausgeleitet,
eingehakt an einem ersten Hakenteil 9, und dann verbunden
mit dem vorstehenden Teil 7a einer der ersten Anschlussklemmen 7.
Auf ähnliche Weise
ist das Windungsabschlussende der Spule 19, das um den
Spulenkörper 20 gewickelt
wurde, herausgeführt
durch die Spulenleiteröffnung 24,
eingehakt an einem zweiten Hakenteil 9 und dann verbunden
mit dem vorstehenden Teil 7a einer zweiten der Anschlussklemmen 7.
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Darüber hinaus
ist der Rest des Ausführungsbeispiels
auf ähnliche
Weise ausgebildet wie in Ausführungsbeispiel
1 zuvor.
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In
einem Rotor 1A, der auf diese Weise ausgebildet ist, sind,
da das Windungsanfangsende und das Windungsabschlussende der Spule 19 durch
die gleiche Spulenleiteröffnung 24 herausgeführt sind, Teile
des Windungsanfangsendes und des Windungsabschlussendes der Spule 19,
die herausgeführt
sind von dem Spulengehäuseraum 18,
etwa ausgerichtet, was die Anzahl an Windungen der Spule in der
Magnetspule 2 über
den gesamten Umfang gleich macht.
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Somit
werden in Ausführungsbeispiel
2 die magnetomotorischen Kräfte
der Magnetspule 2, die an jedem der klauenförmigen Magnetpolteile 13 und 17 wirken,
ebenfalls gleich, wodurch das magnetisch Ungleichgewicht reduziert
wird und auch die magnetische Störung,
die von dem magnetischen Ungleichgewicht her resultiert, reduziert
wird.
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Nun
werden in Ausführungsbeispiel
2 zuvor das Windungsanfangsende und das Windungsabschlussende der
Spule 19 durch eine Spulenleiteröffnung 24 herausgeleitet,
jedoch können
das Windungsanfangsende und das Windungsabschlussende der Spule 19 entsprechend
auch durch unterschiedliche Spulenleiteröffnungen herausgeleitet werden.
In diesem Fall ist es wünschenswert,
dass die zwei Spulenleiteröffnungen
so angeordnet sind, dass diese radial ausgerichtet sind.
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Wenn
die zwei Spulenleiteröffnungen
so angeordnet sind, dass diese umfänglich versetzt sind, ist es
wünschenswert,
dass die zwei Spulenleiteröffnungen
innerhalb eines Bereiches eines Abstandes eines Magnetpols oder
darunter angeordnet sind. In diesem Fall wird die Anzahl an Windungen
der Spule in der Magnetspule etwa gleich über den gesamten Umfang, was
umfängliche
Ungleichgewichte von magnetomotorischer Kraft in der Magnetspule
reduziert und das Auftreten von magnetischer Störung unterdrückt.
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Darüber hinaus
ragen in jeden der zuvor aufgeführten
Ausführungsbeispiele
die vorstehenden Teile 7a des Paars Anschlussklemmen 7 umfänglich heraus
von dem Flankenteil 5b des ringförmigen Körpers 5 in unmittelbarer
Nähe, jedoch
können
die vorstehenden Teile 7a des Paars Anschlussklemmen 7 auch
nach außen
von dem Flankenteil 5b an Positionen herausragen, die an
gegenüberliegenden
Seiten der Welle 4 liegen. In diesem Fall kann, obwohl
die Menge an Leitungen um die Spule 19 erhöht ist,
die Trennwand 8 weggelassen werden.
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In
jedem der zuvor genannten Ausführungsbeispiele
wurden Kühllüfter nicht
beschrieben, jedoch können
Kühllüfter an
den Endoberflächen
der ersten und zweiten Polkernkörper 10 und 14 fixiert sein.
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In
jedem der zuvor genannten Ausführungsbeispiele
ist der Polkern 3 aus zwei Teilen festgelegt, d. h. dem
ersten und dem zweiten Polkernkörper 10 und 14,
jedoch kann der Polkern auch aus drei Teilen, wie einem Nabenteil
und einem Paar Polkernkörpern festgelegt
sein, die das Nabenteil von gegenüberliegenden Seiten halten.
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In
jedem der zuvor aufgeführten
Ausführungsbeispiele
ist der Spulenkörper 20,
um welchen die Magnetspule 2 gewickelt wurde, an den Nabenteilen
des Polkerns montiert, jedoch kann die Magnetspule auch direkt um
die Nabenteile des Polkerns gewickelt werden mit einem dazwischen
angeordneten isolierenden Material.
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In
jedem der zuvor aufgeführten
Ausführungsbeispiele
sind die Nabenteile des Polkerns 3 so ausgeformt, um eine
zylindrische Form aufzuweisen, jedoch ist die Form der Nabenteile
nicht auf zylindrische Formen beschränkt und kann zum Beispiel auch
eine polygonale Prismaform aufweisen.
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In
jedem der zuvor aufgeführten
Ausführungsbeispiele
ist die vorliegende Erfindung in Bezug auf Fahrzeuggeneratorrotoren
erläutert,
jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht begrenzt auf Fahrzeuggeneratoren
und ähnliche
Effekte werden erzielt, wenn die vorliegende Erfindung für Rotoren
für andere
dynamoelektrische Maschinen, wie Fahrzeugwechselstrommotoren, Fahrzeugwechselstromgeneratoren
etc. angewendet werden.