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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtmaschine, die z.B. von
einem Verbrennungsmotor angetrieben wird und insbesondere betrifft
sie einen Ständeraufbau
für eine
Lichtmaschine, die in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Personenkraftfahrzeug
oder einem Lastkraftwagen, montiert ist.
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2. Stand der
Technik
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39 ist
eine perspektivische Ansicht eines Ständers einer herkömmlichen
Fahrzeuglichtmaschine, wie er beispielsweise im japanischen Patent Nr.
2927288 beschrieben ist, 40 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Leitersegment darstellt, das
im Ständer
aus 39 verwendet wird und die 41 und 42 sind
perspektivische Ansichten von einem Vorderende bzw. Hinterende eines
Teils des Ständers
aus 39.
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Dieser
Ständer 300 umfasst:
einen Ständerkern 301;
eine Ständerwicklung 302,
die in den Ständerkern 301 gewickelt
ist; und Isolatoren 304, die innerhalb der Schlitze 303 angebracht
sind, wobei die Isolatoren 304 die Ständerwicklung 302 gegenüber dem
Ständerkern 301 isolieren.
Der Ständerkern 301 ist
ein zylindrischer mehrschichtiger Kern, der durch Stapeln dünner Stahlplatten,
die plattenförmige
magnetische Elemente darstellen, aufgebaut ist und eine Anzahl an
Schlitzen 303 aufweist, die sich axial erstrecken und in
einer gleichmäßigen Umfangsteilung angeordnet
sind, um sich zur Seite des Innenumfangs hin zu öffnen. Die Ständerwicklung 302 ist durch
Verbinden mehrerer kurzer Leitersegmente 305 in einem vorbestimmten
Wicklungsmuster aufgebaut.
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Die
Leitersegmente 305 sind im Wesentlichen aus einem isolierten
Kupferdrahtmaterial mit rechteckigem Querschnitt U-förmig ausgebildet und werden
von einem axialen Hinterende in Schlitzpaare 303, die sechs
Schlitze voneinander entfernt sind (einer Teilung von einem magnetischen
Pol) eingeführt. Dann
werden die Endabschnitte der Leitersegmente 305, die sich
an einem Vorderende heraus erstrecken, miteinander verbunden, um
die Ständerwicklung 302 zu
bilden.
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Genauer
gesagt, werden erste Leitersegmente 305 von dem Hinterende
in erste Positionen von der Seite des Außenumfangs in erste Schlitze 303 und
in zweite Positionen von der Seite des Außenumfangs in zweite Schlitze 303 und
zweite Leitersegmente 305 von dem Hinterende in dritte
Positionen von der Seite des Außenumfangs
in die ersten Schlitze 303 und in vierte Positionen von
der Seite des Außenumfangs
in die zweiten Schlitze 303 in Schlitzpaare 303,
die sechs Schlitze voneinander entfernt sind, eingeführt. Somit
sind in jedem der Schlitze 303 vier gerade Abschnitte 305a der
Leitersegmente 305 derart angeordnet, dass sie sich in
Radialrichtung aneinander reihen.
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Dann
werden die Endabschnitte 305b der Leitersegmente 305,
die sich am Vorderende an den ersten Positionen von der Seite des
Außenumfangs aus
den ersten Schlitzen 303 erstrecken und Endabschnitte 305b der
Leitersegmente 305, die sich am Vorderende an den zweiten
Positionen von der Seite des Außenumfangs
aus den zweiten Schlitzen 303 in einer Umfangsrichtung
von den ersten Schlitzen 303 sechs Schlitze entfernt erstrecken,
verbunden, um eine Außenlagenwicklung
mit zwei Umläufen
zu bilden. Weiter werden Endabschnitte 305b der Leitersegmente 305,
die sich am Vorderende an den dritten Positionen von der Seite des
Außenumfangs aus
den ersten Schlitzen 303 erstrecken und Endabschnitte 305b der
Leitersegmente 305, die sich am Vorderende an den vierten
Positionen von der Seite des Außenumfangs
aus den zweiten Schlitzen 303 im Uhrzeigersinn sechs Schlitze
entfernt von den ersten Schlitzen 303 erstrecken, verbunden,
um eine Innenlagenwicklung mit zwei Umläufen zu bilden.
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Weiter
werden die Innenlagenwicklung und die Außenlagenwicklung, die durch
die in die Schlitzpaare 303, die sechs Schlitze voneinander
entfernt sind, eingeführten
Leitersegmente 305 gebildet werden, in Reihe geschaltet,
um eine Phase der Ständerwicklung 302 mit
vier Umläufen
zu bilden.
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Insgesamt
werden sechs Phasen der Ständerwicklung 302 mit
jeweils vier Umläufen
gleichermaßen
ausgebildet. Dann werden zwei Gruppen bestehend aus dreiphasigen
Ständerwicklungsabschnitten
durch Verbinden dreier Phasen der Ständerwicklung 302 in
Wechselstromschaltungen aufgebaut.
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Bei
dem herkömmlichen
Ständer 300,
der auf diese Art und Weise aufgebaut ist, sind am Hinterende des
Ständerkerns 301 Wendeabschnitte 305c der
Leitersegmentpaare 305, die in die gleichen Schlitzpaare 303 eingeführt sind,
in Radialrichtung aneinandergereiht. Als Folge sind die Wendeabschnitte 305c in
zwei Reihen in Umfangsrichtung angeordnet, um eine Hinterenden-Spulenendgruppe
zu bilden.
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Am
Vorderende des Ständerkerns 301 sind andererseits
Verbindungsabschnitte durch Verbinden der Endabschnitte 305b der
Leitersegmente 305, die sich am Vorderende an den ersten
Positionen von der Seite des Außenumfangs
aus den ersten Schlitzen 303 und den Endabschnitten 305b der
Leitersegmente 305, die sich am Vorderende an den zweiten Positionen
von der Seite des Außenumfangs
aus den zweiten Schlitzen 303 sechs Schlitze entfernt erstrecken,
ausgebildet und Verbindungsabschnitte sind ausgebildet durch Verbinden
der Endabschnitte 305b der Leitersegmente 305,
die sich am Vorderende an den dritten Positionen von der Seite des
Außenumfangs
aus den ersten Schlitzen 303 erstrecken und den Endabschnitten 305b der
Leitersegmente 305, die sich am Vorderende an den vierten
Positionen von der Seite des Außenumfangs
aus den zweiten Schlitzen 303 sechs Schlitze entfernt erstrecken, ausgebildet
und sich radial aufreihend angeordnet. Folglich sind Verbindungsabschnitte,
die durch Verbinden der Endabschnitte 305b miteinander
ausgebildet sind, in zwei Reihen in Umfangsrichtung ausgebildet,
um eine Spulenendgruppe am vorderen Ende zu bilden.
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Bei
dem Ständer 300 einer
Fahrzeuglichtmaschine mit dem obigen Aufbau sind die Spulenendgruppen
aus einer Vielzahl an Verbindungsabschnitten aufgebaut, weil die
Ständerwicklung 302 durch Einführen kurzer
Leitersegmente 305, die im Allgemeinen U-förmig ausgebildet
sind, in die Schlitze 303 des Ständerkerns 301 von
dem Hinterende und Verbinden der Endabschnitte 305b der
Leitersegmente 305, die sich am Vorderende heraus erstrecken,
aufgebaut ist, was das leichte Auftreten von Kurzschlussunfällen begünstigt,
weil die Verbindungsabschnitte einander leicht kurzschließen.
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Eine
große
Anzahl kurzer Leitersegmenten 305 muss in den Ständerkern 301 eingeführt werden und
ihre Endabschnitte müssen
durch Schweißen, Löten, etc.
verbunden werden, wodurch die Handhabbarkeit signifikant schlecht
ist. Ferner muss die Menge jedes Leitersegments 305, das
in die Schlitze 303 eingeführt wird, größer sein
als die Länge
des Ständerkerns 301,
was eine Beschädigung
der Isolation und Reduzierung der Qualität des Endprodukts fördert. Beim
Verbinden der Endabschnitte tritt zusätzlich oftmals ein Kurzschluss
zwischen den Verbindungsabschnitten aufgrund von verspritztem Lötmittel
oder geschmolzenem Schweißstoff
auf, wodurch die Massenproduzierbarkeit signifikant schlecht ist.
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Im
Gegensatz zu dem herkömmlichen
Aufbau der Leitersegmente 305 verwendet, offenbart die japanische
Patentveröffentlichung
Nr. HEI 8-298756 einen Ständeraufbau,
der aus einer Anzahl an Spulenstücken
aufgebaut ist, die durch Vorabwickeln einer Anzahl geradwinkliger
Leiter eine Anzahl an Malen in eine im Allgemeinen hexagonale Form
und Einführen
der Spulenstücke
in Schlitze von Kernabschnitten, die halbkreisförmig unterteilt sind, aufgebaut
sind.
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Bei
diesem Ständer
werden die Spulenstücke
in die Schlitze der halbkreisförmig
geteilten Kernabschnitte eingeführt
und zwar in einer Reihenfolge radial nach außen. Mit anderen Worten werden
erste Seitenabschnitte der hexagonalen Spulenstücke in einer Innenumfangslage
positioniert, die einer Lage auf der Innenseite der Schlitze entspricht,
und zweite Seitenabschnitte werden in einer Außenumfangslage positioniert,
die einer Lage auf der Außenseite
einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen entfernt entspricht.
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Obwohl
die Ausrichtung der Spulenenden, die sich aus den Schlitzen erstrecken,
bei diesem Ständer
gut ist, muss beim Verbinden der geteilten Kernabschnitte miteinander,
wobei die ersten Seitenabschnitte der Spulenstücke bereits in die Schlitze
eines ersten geteilten Kernabschnitts eingeführt sind, aber weil es notwendig
ist, den Vorgang des Einführens
der Spulenenden in die Schlitze eines zweiten geteilten Kernabschnitts
gleichzeitig mit dem Vorgang des Verbindens der geteilten Kernabschnitte durchzuführen, eine
zeitweilige Haltevorrichtung oder Ähnliches verwendet werden,
um einen komplizierten Vorgang durchzuführen, was die Produktivität signifikant
verschlechtert.
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Wenn
neue Spulenstücke
in die Außenumfangslage
hinter die Spulenstücke,
die zuvor in die Innenumfangslage der Schlitze eingeführt wurde,
eingeführt
werden, ist es notwendig, die vorherigen Spulenstücke anzuheben
und weil dies das Drehen und Anheben beinhaltet, verbleibt eine
Anzahl geradwinkliger Leiter der Seitenabschnitte der zuvor eingeführten Spulenenden
in den Schlitzen und es gibt Beschränkungen den Raumfaktor der
Leiter in den Schlitzen zu verbessern.
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Die
japanische Patentveröffentlichung
Nr. HEI 9-103052 offenbart einen Ständer 400, in dem Wicklungsgruppen,
die in einer geraden Form ausgebildet sind, in einen geraden Basiskern
in einer Schlitztiefenrichtung eingeführt werden und der Basiskern
wird in einem späteren
Vorgang in eine zylindrische Form gebogen, um den Raumfaktor der
Leiter in den Schlitzen zu verbessern. 43 ist
eine Gesamtperspektive des Ständers 400,
der durch dieses Verfahren hergestellt wurde. Obwohl das Einführen der
Wicklungsgruppen signifikant verbessert ist, weil die Wicklungsmaß gerade
Brückenabschnitte aufweisen,
die sich zwischen den Schlitzen 401 in Umfangsrichtung
erstrecken, ist die Ausrichtung der Spulenenden 402, die
sich aus den Schlitzen 401 erstrecken, signifikant schlecht,
was zu erhöhten
radialen Dimensionen und Kurzschlüssen zwischen den Leitersegmenten
in den Spulenenden 402 führt. Aufgrund des gerade geformten
Basiskerns, der ohne Modifikationen in eine zylindrische Form gebracht wird,
ist darüber
hinaus ein signifikanter Betrag einer Biegkraft erforderlich und
ein Zurückfedern
ist groß, was
zu Problemen wie der Bildung von Spalten an den Verbindungsflächen des
resultierenden Zylinders und zur Verschlechterung der Ausgabeleistung und
magnetischen Störungen
etc. führt.
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Bei
der herkömmlichen
Fahrzeuglichtmaschine, die im japanischen Patent Nr. 2927288 offenbart
ist, bestand das Problem einer Vielzahl kurzer Leitersegmente 305,
die in den Ständerkern 301 eingeführt werden
mussten und deren Endabschnitte durch Schweißen, Löten etc. verbunden werden mussten,
was die Handhabbarkeit signifikant verschlechtert und beim Verbinden
der Endabschnitte, dass oftmals aufgrund von verspritztem Lötmittel oder
geschmolzenem Schweißstoff
ein Kurzschluss zwischen den Verbindungsabschnitten auftrat, wodurch
die Massenproduzierbarkeit signifikant schlecht war.
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Bei
der Lichtmaschine der japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI 8-298756
bestanden die Probleme darin, dass der Montagevorgang des Ständers schlecht
ist, wobei ein komplizierter Vorgang unter Verwendung einer zeitweiligen
Haltevorrichtung erforderlich ist und darin, dass der Raumfaktor
der Leiter in den Schlitzen schlecht war, etc.
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Bei
der Fahrzeuglichtmaschine, die in der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. HEI 9-103052 offenbart ist, ist die Ausrichtung der Spulenenden 402,
die sich aus den Schlitzen 401 erstrecken, signifikant
schlecht, was zu erhöhten
radialen Dimensionen und einem Kurzschluss zwischen den Leitern
in den Spulenenden 402 führt und ein signifikanter Betrag
einer Biegekraft ist erforderlich, um den geradförmigen Basiskern ohne spezielle
Behandlung in einen Zylinder zu biegen, wodurch die Rückfederung stark
ist und zu Problemen wie der Bildung von Spalten an der Verbindungsfläche des
resultierenden Zylinders, der Verschlechterung der Ausgabeleistung und
magnetischen Störungen
etc. führt.
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Die
US-A-5,982,068 offenbart eine Lichtmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen und
es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtmaschine
mit vereinfachter Herstellung bereitzustellen, die eine Verbesserung
der Ausrichtung der Spulenenden, des Raumfaktors der Leiter in den
Schlitzen, etc. ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Lichtmaschine vorgeschlagen, umfassend: die mehrphasige
Ständerwicklung,
umfassend eine Anzahl an Wicklungsabschnitten, in denen jeweils
ein kontinuierlicher Draht derart gewickelt ist, dass er in Intervallen
einer vorbestimmten Anzahl an Schlitzen in den Schlitzen abwechselnd
eine innere Lage und eine äußere Lage
in der Schlitztiefenrichtung belegt, wobei der Draht außerhalb
der Schlitze an axialen Endflächen
des Ständerkerns
zurückgewunden
ist und wobei der Ständerkern
mit einem Anlageabschnitt versehen ist, der sich axial erstreckt, so
dass der Ständerkern
durch Zusammenfügen
von Enden des Ständerkerns
an dem Anlageabschnitt eine ringförmige Form annimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Querschnitt einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Perspektive des Ständers
aus 1.
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3 ist
eine Enddraufsicht, die die Verbindungen einer Phase der Ständerwicklungsgruppe aus 1 erläutert;
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4 ist
ein Schaltplan der Fahrzeuglichtmaschine aus 1;
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5 ist
ein Querschnitt des Ständers
aus 1;
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6 ist
ein Querschnitt des Ständerkerns aus 1;
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7 ist
ein Schaubild, das die Wicklungsunterabschnitte zeigt, die in den
Ständerkern
aus 1 eingeführt
sind;
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8 ist
eine Perspektive eines Ständers
einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 2 der
vorliegenden Erfindung ;
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9 ist
ein Querschnitt des Ständerkerns aus 8;
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10 ist
ein Teilquerschnitt des Ständerkerns
aus 1 entlang der Linie X-X;
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11 ist
ein Schaubild, das einen Außenumfangskernabschnitt
zeigt, der über
einen Annenumfangskernabschnitt aus 9 gefügt wurde;
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12 ist
eine Perspektive eines Ständers einer
Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung;
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13 ist
ein Teilquerschnitt des Ständerkerns
aus 12;
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14 ist
ein Schaubild, das einen Zwischenschritt des Herstellungsverfahrens
für einen Außenumfangskernabschnitt
erläutert;
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15 ist
ein Querschnitt des Außenumfangskernabschnitts
aus 14 entlang der Linie XV-XV;
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16 ist
eine Perspektive eines Ständers einer
Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung;
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17 ist
ein Querschnitt des Ständerkerns aus 16;
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18 ist
ein Schaubild, das die Verbindungen einer Phase der Ständerwicklungsgruppe
aus 16 erläutert;
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19 ist
ein Schaubild, das das Herstellungsverfahren für die Wicklungsgruppen, die
Teil der Ständerwicklung
sind, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, erläutert;
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20 ist
ein Schaubild, das das Herstellungsverfahren für die Wicklungsgruppen erläutert, die
Teil der Ständerwicklung
sind, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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21(a) und 21(b) sind
eine Enddraufsicht und eine Draufsicht, die eine Innenlagendrahtgruppe zeigen,
die Teil der Ständerwicklung
ist, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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22(a) und 22(b) sind
eine Enddraufsicht und eine Draufsicht, die eine Außenlagendrahtgruppe
zeigen, die Teil der Ständerwicklung
ist, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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23 ist
eine Perspektive, die einen Teil eines Drahts zeigt, der Teil der
Ständerwicklung
ist, die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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24 ist
ein Schaubild, das die Anordnung der Drähte erläutert, die Teil der Ständerwicklung sind,
die in der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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25 ist
eine Perspektive des Basiskerns des Innenumfangskernabschnitts aus 17 vor dem
Biegen;
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26(a) bis (d) sind Schaubilder, die die Schritte
des Einführens
der Wicklung in den Basiskern aus 25 erläutern;
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29 ist
ein Teilquerschnitt des Ständerkerns
aus 17;
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30 ist
ein Teilquerschnitt eines Ständerkerns,
der in einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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31 ist
eine Gesamtperspektive eines Ständers,
der in einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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32 ist
ein Querschnitt des Ständerkerns aus 31;
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33 ist
ein Querschnitt eines Ständerkerns,
der in einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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34 ist
eine Perspektive eines Basiskerns eines Innenumfangskernabschnitts
aus 33 vor dem Biegen;
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35 ist
ein Querschnitt eines Ständerkerns,
der in einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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36 ist
eine Teilvergrößerung des
Ständerkerns
aus 35;
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37 ist
ein Teilquerschnitt eines Ständerkerns,
der in einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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38 ist
eine Teilvergrößerung des
Ständerkerns
aus 37;
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39 ist
eine Perspektive eines Ständers in
einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform
10 der vorliegenden Erfindung;
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40 ist
ein Querschnitt, der einen Ständerkern
zeigt, der in dem Ständer
aus 39 verwendet wird;
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41 ist
eine Perspektive eines Ständers einer
herkömmlichen
Fahrzeuglichtmaschine;
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42 ist
eine Perspektive, die ein Leitersegment zeigt, das in dem Ständer aus 41 verwendet
wird;
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43 ist
eine Perspektive des Vorderendes eines Teils des Ständers aus 41;
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44 ist
eine Perspektive des Hinterendes eines Teils des Ständers aus 41;
und
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45 ist
eine Perspektive eines anderen Beispiels eines Ständers einer
herkömmlichen
Fahrzeuglichtmaschine.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der
Aufbau der Fahrzeuglichtmaschinen gemäß der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
erläutert.
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Ausführungsform 1
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1 ist
ein Querschnitt, der den Aufbau einer Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Perspektive
des Ständers
dieser Fahrzeuglichtmaschine, 3 ist eine
Enddraufsicht, die die Verschaltungen einer Phase der Ständerwicklungsgruppe dieser
Fahrzeuglichtmaschine erläutert, 4 ist ein
Schaltplan dieser Fahrzeuglichtmaschine, 5 ist ein
Teilquerschnitt des Ständers
aus 1, 6 ist ein Teilquerschnitt des
Ständerkerns
aus 1 und 7 ist ein Teilquerschnitt des
Ständers
aus 5.
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Diese
Lichtmaschine umfasst: ein Gehäuse 3,
das aus einer vorderen Aluminiumhälfte 1 und einer hinteren
Aluminiumhälfte 2 aufgebaut
ist; eine Welle 6, die in dem Gehäuse 3 angeordnet ist
und eine an einem ersten Ende davon befestigte Riemenscheibe 4 aufweist;
einen Lundell-Läufer 7,
der an der Welle 6 befestigt ist; Lüfter 5, die an beiden
axialen Endflächen
des Läufers 6 befestigt
sind; einen Ständer 8,
der an einer Innenwand des Gehäuses 3 befestigt
ist; Schleifringe 9, die an einem zweiten Ende der Welle 6 befestigt
sind, um dem Läufer 7 elektrischen
Strom zuzuführen;
ein Bürstenpaar 10, das
auf den Schleifringen 9 gleitet; Bürstenhalter 11, die
die Bürsten 10 aufnehmen;
Gleichrichter 12, die mit dem Ständer 8 elektrisch
verbunden sind, um den in dem Ständer 8 erzeugten
Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln; eine Wärmesenke 17, die über dem
Bürstenhalter 11 vorgesehen
ist; und einen Regler 18, der mittels Klebemittel an der
Wärmesenke 17 befestigt
ist, um die Höhe
der Wechselspannung, die im Ständer 8 erzeugt
wird, einzustellen.
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Der
Läufer 7 umfasst
eine Läuferspule 13 zum
Erzeugen eines magnetischen Flusses auf den Durchgang von elektrischem
Strom einen ersten und zweiten Polkern 20 und 22,
die derart angeordnet sind, dass sie die Läuferspule 13 bedecken,
wobei durch den magnetischen Fluss Magnetpole in den Polkernen 20 und 21 erzeugt
werden. Die zwei Polkerne 20 und 21 sind aus Metall
gebildet und weisen jeweils acht klauenförmige Magnetpole 22 und 23 auf,
die derart an der Welle befestigt sind, dass sie in gleichmäßiger Umfangsteilung
um die Außenumfangskanten
beabstandet sind und einander zugewandt sind, so dass sie ineinander
greifen.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, umfasst der Ständer 8:
einen zylindrischen Ständerkern 15,
der aus einem mehrschichtigen Kern aufgebaut ist, der mit einer
Anzahl an Schlitzen 15a ausgebildet ist, die sich in einer
vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken; eine
mehrphasige Ständerwicklung 16,
die in den Ständerkern 15 gewickelt
ist; und Isolatoren 19, die in jedem der Schlitze 15a vorgesehen
sind, um die mehrphasige Ständerwicklung 16 gegenüber dem
Ständerkern 15 elektrisch
zu isolieren. Die mehrphasige Ständerwicklung 16 umfasst eine
Anzahl an Wicklungen, in denen jeweils ein Draht 30 außerhalb
der Schlitze 15a an Endflächen des Ständerkerns 15 zurückgewunden
ist und derart in einer Wellenwicklung gewickelt ist, dass er in Schlitzen,
die eine vorbestimmte Anzahl an Schlitzen voneinander entfernt sind,
abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage in Schlitztiefenrichtung belegt.
Im hiesigen Fall ist der Ständerkern 15 mit sechsundneunzig
Schlitzen 15a in gleichmäßiger Teilung ausgebildet,
um zwei Gruppen der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 aufzunehmen,
so dass die Anzahl der Schlitze, die jedweils eine Phase der Wicklungsabschnitte
aufnehmen, der Zahl der Magnetpole (sechzehn) im Läufer 7 entspricht.
Als Draht 30 wird z.B. ein langes isoliertes Kupferdrahtmaterial
mit rechteckigem Querschnitt verwendet.
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Luftansaugöffnungen 1a und 2a sind
in axialen Endflächen
der vorderen Hälfte 1 und
der hinteren Hälfte 2 ausgebildet
und Luftausgabeöffnungen 1b und 2b sind
in zwei Schulterabschnitten am Außenumfang der vorderen Hälfte 1 und
der hinteren Hälfte 2 gegenüber der
radialen Außenseite
des Spulenendes am Vorderende und Hinterende 16a und 16b der
Ständerwicklung 16 angeordnet.
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Der
Ständerkern 15 ist
aus acht unterteilten Kernabschnitten 15A aufgebaut, die
radial durch die Zähne 51 auseinandergeschnitten
sind, wobei die unterteilten Kernabschnitte 15A mit Anlageabschnitten
versehen sind. Die unterteilten Kernabschnitte 15A sind
durch Verbinden von SPCC Material mit einer Stärke von 0,35 mm ausgebildet
und durch Laserschweißen
an einem Außenumfangsabschnitt eingebunden.
Die radiale Dimension t1 eines Kernrückenabschnitts 50 jedes dieser
unterteilten Kernabschnitte 15A beträgt 3,5 mm und eine Breitendimension
der Schlitze 15a ist mit 1,9 mm von einem Bodenabschnitt
zu einem Öffnungsabschnitt 15b im Wesentlichen
konstant.
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Als
nächstes
wird der Wicklungsaufbau einer Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 unter
Bezugnahme auf 3 im Detail erläutert.
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Eine
Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 ist
aus ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31 bis 34 aufgebaut,
die jeweils aus einem Draht 30 gebildet sind. Der erste
Wicklungsunterabschnitt 31 ist durch Wellenwickeln eines
ersten Drahtes 30 in jeden sechsten Schlitz von den Schlitzen
Nr. 1 bis 91, so dass er in den Schlitzen 15a abwechselnd
eine erste Position von einer Seite des Außenumfangs und eine zweite
Position von der Seite des Außenumfangs
belegt. Der zweite Wicklungsunterabschnitt 32 ist durch
Wellenwickeln eines Drahtes 30 in jeden sechsten Schlitz
von Schlitz Nr. 1 bis 91, so dass er in den Schlitzen 15a abwechselnd
die zweite Position von der Seite des Außenumfangs und die erste Position
von der Seite des Außenumfangs belegt,
ausgebildet. Der dritte Wicklungsunterabschnitt 33 ist
durch Wellenwickeln eines Drahtes 30 in jeden sechsten
Schlitz von Schlitz Nr. 1 bis 91, so dass er in den Schlitzen 15a abwechselnd
eine dritte Position von der Seite des Außenumfangs und eine vierte
Position von der Seite des Außenumfangs
belegt, ausgebildet. Der vierte Wicklungsunterabschnitt 32 ist
durch Wellenwickeln eines Drahtes in jeden sechsten Schlitz von
Schlitz Nr. 1 bis 91, so dass er in den Schlitzen 15a abwechselnd
die vierte Position von der Seite des Außenumfangs und die dritte Position
von der Seite des Außenumfangs
belegt, ausgebildet. Die Drähte 30 sind
derart angeordnet, dass sie sich innerhalb jedes Schlitzes 15a in
einer Reihe von vier Drähten
aneinander reihen, wobei die Längsrichtung
ihrer rechteckigen Querschnitte in Radialrichtung ausgerichtet ist.
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An
einem ersten Ende des Ständerkerns 15 sind
ein erster Endabschnitt 31a des ersten Wicklungsunterabschnitts 31,
der sich aus Schlitz Nr. 67 erstreckt, und ein erster Endabschnitt 33a des
dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich aus Schlitz
Nr. 61 erstreckt, verbunden, und ein zweiter Endabschnitt 32b des
dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich aus Schlitz
Nr. 67 erstreckt und ein erster Endabschnitt 31b des vierten
Wicklungsunterabschnitts 34, der sich aus Schlitz Nr. 61
erstreckt, sind verbunden und zusätzlich sind ein zweiter Endabschnitt 34b des
vierten Wicklungsunterabschnitts 34, der sich aus Schlitz
Nr. 55 erstreckt und ein erster Endabschnitt 32a des zweiten
Wicklungsunterabschnitts 32, der sich aus Schlitz Nr. 61
erstreckt, verbunden, um eine Ständerwicklungsgruppe 161 zu
bilden, die vier Wicklungsumläufe
aufweist.
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Darüber hinaus
wird der zweit Endabschnitt 31b des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 eine Verbindungsleitung
(O) und der zweite Endabschnitt 32b des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 wird ein
Sternpunkt (N).
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Insgesamt
werden sechs Phasen an Ständerwicklungsgruppen 121 auf ähnliche
Art und Weise durch Versetzen der Schlitze 15a, in die
die Drähte 30 gewickelt
werden, jedes Mal um einen Schlitz ausgebildet. Dann werden, wie
es in 4 dargestellt ist, die Ständerwicklungsgruppen 161 in
Sternschaltungen verbunden, um die zwei Gruppen der dreiphasigen
Ständerwicklungsabschnitte 160 zu
bilden und jede der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 ist
mit einem eigenen Gleichrichter 12 verbunden. Die Gleichrichter 12 sind
parallel geschaltet, so dass der jeweils ausgegebene Gleichstrom
kombiniert wird.
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Darüber hinaus
werden die zwei Gruppen der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 in dem
Ständerkern 15 derart
installiert, dass sie einen Phasenunterschied von 30° aufweisen.
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Somit
sind die Drähte 30,
die die ersten bis vierte Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 bilden,
jeweils in einer Wellenwicklung derart gewickelt, dass sie sich
aus ersten Schlitzen 15a an den Endflächen des Ständerkerns 15 heraus
erstrecken, zurückwinden
und in zweite Schlitze 15a sechs Schlitze entfernt eintreten.
Jeder der Drähte 30 ist
auch derart gewickelt, dass er in jedem sechsten Schlitz abwechselnd
die innere Lage und die äußere Lage
relativ zur Schlitztiefenrichtung (der Radialrichtung) belegt.
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Wendeabschnitte 30a der
Drähte 30,
die sich aus dem Ständerkern 15 erstrecken
und zurückwinden,
bilden die Spulenenden. Die Wendeabschnitte 30a, die an
beiden axialen Enden des Ständerkerns 15 im
Wesentlichen in der gleichen Form ausgebildet sind, sind umfangsmäßig und
radial zueinander beabstandet und in Umfangsrichtung ordentlich
in zwei Reihen angeordnet, um Spulenendgruppen 16a und 16b zu
bilden.
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Bei
der Fahrzeuglichtmaschine des obigen Aufbaus wird zunächst die
zylindrische mehrphasige Ständerwicklung 16 ausgebildet.
Dann wird jeder der unterteilten Kernabschnitte 15A von
der Seite des Außenumfangs
der mehrphasigen Ständerwicklung 16 radial
nach innen gedrückt,
so dass die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 durch
jeden der Öffnungsabschnitte 15b in
jeden der Schlitze 15a eingeführt werden. Vor diesem Einführen werden die Öffnungsabschnitte 15b jedes
Schlitzes 15a mit den Isolatoren 19 bedeckt, so
dass die Isolatoren 19 als Folge des Einführens der
ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 zwischen
den ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31 bis 34 und Innenwandflächen der
Schlitze 15a der unterteilten Kernabschnitte 15A angeordnet
sind.
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Bei
der auf diese Art und Weise aufgebauten Fahrzeuglichtmaschine wird
elektrischer Strom von einer Batterie (nicht dargestellt) über die
Bürsten 10 und
die Schleifringe 9 der Läuferspule 13 zugeführt, wodurch
ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Die klauenförmigen Magnetpole 22 des
ersten Polkerns 20 werden durch diesen magnetischen Fluss
als Nordpole magnetisiert und die klauenförmigen Magnetpole 23 des
ersten Polkerns 21 werden als Südpole magnetisiert. Zu dem
Zeitpunkt, zu dem ein Drehmoment vom Motor über den Riemen und die Riemenscheibe 4 auf
die Welle 6 übertragen
wird, wird der Läufer 7 gedreht.
Somit wird ein sich drehendes Magnetfeld an die mehrphasige Ständerwicklung 16 angelegt,
wodurch eine elektromotorische Kraft in der mehrphasigen Ständerwicklung 16 erzeugt
wird. Diese alternierende elektromotorische Kraft tritt durch den
Gleichrichter 12 und wird in Gleichstrom umgewandelt, wobei
die Höhe
des Stroms durch den Regler 18 eingestellt wird, und die
Batterie wird wieder geladen.
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An
dem Hinterende wird Außenluft
durch die Luftansaugöffnungen 2a,
die entsprechend gegenüber
der Wärmesenken
der Gleichrichter 12 und der Wärmesenke 17 des Reglers 18 angeordnet
sind, durch die Drehung der Läufer 5 eingesaugt,
strömt entlang
der Achse der Welle 6, kühlt die Gleichrichter 12 und
den Regler 18 und wird dann durch die Läufer 5 zentrifugal
abgelenkt, wodurch die Spulenendgruppe 16b der mehrphasigen
Ständerwicklung 16 am Hinterende
gekühlt
wird, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 2b nach außen ausgegeben
wird. Zur gleichen Zeit wird am Vorderende Außenluft durch die Rotation
der Läufer 5 axial
durch die Luftansaugöffnungen 1a eingesaugt
und dann durch die Lüfter 5 zentrifugal
abgelenkt, wodurch die Spulenendgruppe 16a der mehrphasigen
Ständerwicklung 16 am
Vorderende gekühlt
wird, bevor sie durch die Luftausgabeöffnungen 1b nach außen ausgegeben
wird.
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Auf
diese Art und Weise wird gemäß Ausführungsform
1 der Vorgang des Installierens der mehrphasigen Ständerwicklung 16 in
dem Ständerkern 15,
verglichen mit dem Stand der Technik, verbessert, bei dem eine Vielzahl
an Leitersegmenten 305 einer nach dem anderen in die Schlitze
eingeführt werden
muss und zwar durch Bilden der zylindrischen mehrphasigen Ständerwicklung 16,
dann drücken
jedes der unterteilten Kernabschnitte 15A von der Seite
des Außenumfangs
der mehrphasigen Ständerwicklung 16 radial
nach innen, so dass die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 durch
jeden der Öffnungsabschnitte 15b in
jeden der Schlitze 15a eingeführt werden.
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Darüber hinaus
können
die Isolatoren 19 während
des Einführens
der ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 leicht
zwischen den ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31 bis 34 und
den inneren Wandflächen
der Schlitze 15a angeordnet werden. Weil die ersten bis
vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34, die
die mehrphasige Ständerwicklung 16 bilden,
jeweils aus einem Draht 30 (kontinuierlichen Draht) aufgebaut
sind, ist es nicht notwendig, eine Vielzahl kurzer Leitersegmente 305 in
den Ständerkern 301 einzuführen und
Endabschnitte 305b durch Schweißen, Löten etc. miteinander zu verbinden,
wie es beim herkömmlichen Ständer 308 erforderlich
war, wodurch ermöglicht wird,
die Produktivität
des Ständers 8 signifikant
zu verbessern.
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Da
die Spulenenden durch die Wendeabschnitte 30a der Drähte 30 gebildet
werden, sind die Verbindungen der Spulenendgruppen 16a und 16b die
ersten und zweiten Endabschnitte der ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 und
die überbrückenden
verbindenden Verbindungsabschnitte, wodurch die Anzahl der Verbindungen
signifikant vermindert wird. Da das Auftreten von Kurzschlussunfällen, die
den Isolationsverlust aufgrund des Verbindungsvorgangs begleiten,
unterdrückt werden
können,
kann eine überragende
Isolation erzielt werden. Ferner werden die Leiter nicht durch Schweißen aufgeweicht,
wodurch die Festigkeit des Ständers
insgesamt erhöht
wird und ermöglicht
wird, magnetische Störungen
zu reduzieren.
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Die
Spulenendgruppen 16a und 16b sind durch sauberes
Anordnen der Wendeabschnitte 30a in Reihen in Umfangsrichtung
aufgebaut, so dass sie einander nicht beeinträchtigen. Somit wird, verglichen
mit den herkömmlichen
Spulenendgruppen, bei denen die Endabschnitte 305b der
Leitersegmente 305 miteinander verbunden wurden, die Höhe, bis
zu der sich die Spulenendgruppen aus dem Ständerkern 15 erstrecken,
reduziert. Somit wird der Windwiderstand in den Spulenendgruppen 16a und 16b reduziert,
wodurch die Reduktion von Windgeräuschen aufgrund der Drehung
des Läufers 7 ermöglicht wird. Auch
wird die Spulenleckagereaktanz in den Spulenenden reduziert, wodurch
die Ausgabeleistung und die Effizienz verbessert werden.
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Vier
Drähte 30 sind
derart angeordnet, dass sie sich in jedem Schlitz 15a in
einer Reihe radial aneinander reihen und die Wendeabschnitte 30a sind derart
angeordnet, dass sie sich in Umfangsrichtung in zwei Reihen aneinander
reihen. Die Wendeabschnitte 30a, die Spulenendgruppen 16a und 16b sind
jeweils radial in zwei Reihen unterteilt, wodurch ermöglicht wird,
die Höhe
bis zu der sich die Spulenendgruppen 16a und 16b aus
dem Ständerkern 15 heraus
erstrecken, zu reduzieren. Als Folge wird der Windwiderstand der
Spulenendgruppen 16a und 16b reduziert, wodurch
die Reduktion von Windgeräuschen
aufgrund der Drehung des Läufers 7 ermöglicht wird.
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Da
die geraden Abschnitte 30b der Drähte 30 mit einem rechteckigen
Querschnitt ausgebildet sind, passt die Querschnittsform der geraden
Abschnitte 30b ordentlich in die Form der Schlitze 15a, wenn
die geraden Abschnitte 30b in den Schlitzen 15a aufgenommen
sind. Somit wird das Einführen der
unterteilten Kernabschnitte 15A in die mehrphasige Ständerwicklung 16 verbessert
und der Raumfaktor der Drähte 30 in
den Schlitzen 15a wird auf leichte Art und Weise erhöht, wodurch
ein verbesserter Wärmeübergang
von den Drähten 30 auf
den Ständerkern 15 ermöglicht wird.
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Ausführungsform 2
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8 ist
eine Perspektive eines Ständers 60 einer
Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung, 9 ist ein Querschnitt
eines Ständerkerns 61 in
dem Ständer 60 aus 8 und 10 ist
ein Teilquerschnitt des Ständerkerns 61 aus 9 entlang
der Linie X-X. Darüber
hinaus werden bei jeder der folgenden Ausführungsformen Abschnitte, die
gleich oder entsprechend derer in Ausführungsform 1 sind, mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bei
dieser Ausführungsform
umfasst ein Ständer 60:
einen zylindrischen Ständerkern 61,
der aus einem mehrschichtigen Kern aufgebaut ist, der mit einer
Anzahl an Schlitzen 61a ausgebildet ist, die sich in einer
vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken; eine
mehrphasige Ständerwicklung 16,
die auf den Ständerkern 61 gewickelt
ist; und Isolatoren 19, die in jedem der Schlitze 15a installiert
sind, um die mehrphasige Ständerwicklung 16 gegenüber dem
Ständerkern 61 elektrisch
zu isolieren.
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Der
Ständerkern 61 umfasst:
einen Innenumfangskernabschnitt 62, der mit sechsundneunzig Schlitzen 15a in
gleicher Teilung ausgebildet ist, um so zwei Gruppen der dreiphasigen
Ständerwicklungsabschnitte 160 aufzunehmen,
so dass die Anzahl der Schlitze, die jeweils eine Phase der Wicklungsabschnitte
aufnehmen, der Anzahl der Magnetpole (sechzehn) des Läufers 7 entspricht;
und einen röhrenförmigen Außenumfangskernabschnitt 63,
der in Presspassung über
den Innenumfangskernabschnitt 62 gefügt ist. Der Innenumfangskernabschnitt 62 ist
aus acht unterteilten Kernabschnitten 62A aufgebaut, die
radial durch die Zähne 51 auseinandergeschnitten
sind. Die unterteilten Kernabschnitte 15A sind mit Anlageabschnitten
versehen, durch Verbinden von SPCC Material mit einer Stärke von
0,35 mm ausgebildet und durch Laserschweißen am Außenumfangsabschnitt integriert.
Die Radialdimension t1 des Kernrückenabschnitts 50a jedes
dieser unterteilten Kernabschnitte 62A beträgt 1 mm
und eine Dickendimension t2 des Außenumfangskernabschnitts 63 beträgt 2,6 mm.
Bei der Fahrzeuglichtmaschine des obigen Aufbaus wird zuerst die
zylindrische mehrphasige Ständerwicklung 16 ausgebildet.
Dann wird jeder der unterteilten Kernabschnitte 62A von der
Seite des Außenumfangs
der mehrphasigen Ständerwicklung 16 radial
nach innen gedrückt,
so dass die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 durch
jeden der Öffnungsabschnitte 15b in jeden
der Schlitze 15a eingeführt
werden. Vor diesem Einführen
werden die Öffnungsabschnitte 15b jedes der
Schlitze 15a durch die Isolatoren 19 bedeckt,
so dass die Isolatoren 19 als Folge des Einführens der ersten
bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 zwischen
den ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31 bis 34 und
den Innenwandflächen
der Schlitze 15a der unterteilten Kernabschnitte 62A angeordnet
sind. Danach wird der Innenumfangskernabschnitt 62 in Presspassung
in den Außenumfangskernabschnitt 63 eingeführt, wie
es in 11 dargestellt ist, um die Herstellung
des Ständers 60 abzuschließen.
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Gemäß der Ausführungsform
2 wird der Vorgang des Installierens der mehrphasigen Ständerwicklung 16 in
dem Ständerkern 61,
verglichen mit dem Stand der Technik, verbessert, bei dem eine Vielzahl
an Leitersegmenten 305 eines nach dem anderen in die Schlitze
eingeführt
werden musste, und zwar durch zunächst Ausbilden der zylindrischen mehrphasigen
Ständerwicklung 16 und
im Anschluss Drücken
jedes der unterteilten Kernabschnitte 62A von der Seite
des Außenumfangs
der mehrphasigen Ständerwicklung 16 radial
nach innen, so dass die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 durch
jeden der Öffnungsabschnitte 15b in
jeden der Schlitze 15a eingeführt werden.
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Der
Innenumfangskernabschnitt 62 ist durch Verbinden von Stahlplatten
mit einer Stärke
von 0,35 mm aufgebaut, aber da die Radialdimension t1 des Kernrückenabschnitts 50a des
Innenumfangskernabschnitts 62, der gebogen wird, verglichen
mit dem der Ausführungsform
1 schmal ist, können
gerade geformte unterteilte Kernabschnitte leicht gebogen werden,
um die unterteilten Kernabschnitte 62A zu bilden. Da die
Radialdimension t1 des Kernrückenabschnitts 50a des
Innenumfangskernabschnitts 62 klein ist und die Festigkeit
des Innenumfangskernabschnitts 62 niedrig ist, wird der
gesamte unterteilte Kernabschnitt 62A durch die Beschränkung des
Außenumfangskernabschnitts 63 von
radial außen
nach innen komprimiert, wodurch Spalte zwischen dem Innenumfangskernabschnitt 62 und
dem Außenumfangskernabschnitt 63 reduziert
werden und ermöglicht
wird, Reduktionen der magnetischen Leistungsfähigkeit zu unterdrücken.
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Aufgrund
dessen, dass der Innenumfangskernabschnitt 62 von außen durch
Anbringen des zylindrischen Außenumfangskernabschnitts 63 über den
Innenumfangskernabschnitt 62 gestützt ist, wird ein strukturell
bevorzugtes Maß der
radial inneren Rundheit auf leichte Art und Weise erzielt werden können und
die Festigkeit des Ständerkerns 61 selbst
wird verbessert, wodurch das Auftreten von elektromagnetischen Störungen etc.
unterdrückt
werden kann.
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Ausführungsform 3
-
12 ist
eine Perspektive eines Ständers 65 einer
Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung und 13 ist
ein Teilquerschnitt des Ständerkerns 67 aus 12.
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Die
Ausführungsform
3 unterscheidet sich von Ausführungsform
2 darin, dass ein Außenumfangskernabschnitt 66 des
Ständers 65 durch
Verbinden ringförmiger
plattenförmiger
Elemente und ihr Integration durch Laserschweißen aufgebaut ist.
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Weil
der Außenumfangskernabschnitt 66 in Ausführungsform
3 einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, kann das Auftreten von
Wirbelströmen
an Oberflächen
des Außenumfangskernabschnitts 66 unterdrückt werden,
wodurch die magnetische Leistungsfähigkeit verbessert werden kann,
während
die Effekte der Ausführungsform
2 erzielt werden.
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Darüber hinaus
ist der Außenumfangskernabschnitt 66 durch
Verbinden einer Anzahl an Schichten aus ringförmigen plattenförmigen Elementen
aufgebaut, aber wie es in 14 und 15 dargestellt
ist, kann der Ständerkern 67 auch
durch Bilden eines Außenumfangskernabschnitts 68 durch Wickeln
eines langen plattenförmigen
magnetischen Elements 69 in eine spiralförmige Gestalt
und Anbringen des Außenumfangskernabschnitts 68 auf
der Außenseite
eines Innenumfangskernabschnitts (nicht dargestellt) gebildet werden.
In diesem Fall ist die Herstellung des Ständerkerns 67 proportional leichter
und zwar durch das Ausschließen
der Notwendigkeit eines Stanzvorgangs.
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Ausführungsform 4
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16 ist
eine Perspektive eines Ständers 70 einer
Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung. 17 ist ein
Querschnitt des Ständerkerns 71 aus 16, 18 ist
ein Schaubild, das die Verbindungen in einer Phase der Ständerwicklungsgruppe
in 16 erläutert, 19 und 20 sind
Schaubilder, die die Herstellung der Wicklungsgruppen erläutert, die
Teil der Ständerwicklung
bilden, 21(a) und 21(b) sind Schaubilder,
die eine Innenlagendrahtgruppe zeigen, die Teil der Ständerwicklung
in 16 ist, 21(a) ist
eine Enddraufsicht und 21(b) ist eine
Draufsicht, 22(a) und 22(b) sind
Schaubilder, die eine Außenlagedrahtgruppe
zeigen, die Teil der Ständerwicklung
aus 16 ist, 22(a) ist
eine Enddraufsicht und 22(b) ist eine
Draufsicht, 22 ist eine Perspektive, die
einen Teil des Drahts zeigt, der Teil der Ständerwicklung in 16 ist
und 24 ist ein Schaubild, das die Anordnung der Drähte erläutert, die
Teil der Ständerwicklung
in 16 sind.
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Bei
der Fahrzeuglichtmaschine gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung umfasst der Ständer 70, wie es in 16 dargestellt
ist: einen zylindrischen Ständerkern 71,
der aus einem mehrschichtigen Kern aufgebaut ist, der mit einer
Anzahl an Schlitzen 15a, die sich in einer vorbestimmten
Teilung in Umfangsrichtung axial erstrecken, ausgebildet ist; eine
mehrphasige Ständerwicklung 16,
die auf den Ständerkern 71 gewickelt
ist; und Isolatoren 19, die in jedem der Schlitze 15a angebracht
sind, um die mehrphasige Ständerwicklung 16 gegenüber dem Ständerkern 71 elektrisch
zu isolieren.
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Der
Ständerkern 71 umfasst:
einen Innenumfangskernabschnitt 73; und einen zylindrischen Außenumfangskernabschnitt 76,
der in Presspassung über
den Innenumfangskernabschnitt 73 gefügt ist. Der Außenumfangskernabschnitt 76 ist
durch Verbinden einer Vielzahl an Lagen aus SPCC Material und Integrieren
dieser durch Laserschweißen ausgebildet.
Wie es in den 14 und 15 erläutert ist,
kann der Außenumfangskernabschnitt 76 auch
durch Wickeln eines magnetischen Elements in einer spiralförmigen Gestalt
ausgebildet sein oder er kann auch röhrenförmig sein.
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Als
nächstes
wird der Wicklungsaufbau einer Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 unter
Bezugnahme auf 18 im Detail erläutert. Ausführungsform
1 war eine aus vier Umläufen
zusammengesetzte Wicklung, aber der Wicklungsaufbau der Ausführungsform
4 unterscheidet sich davon, dass er in zwei Teile aufgeteilt ist.
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Eine
Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 ist
aus ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitten 31 bis 34 aufgebaut,
die jeweils aus einem Draht 30 gebildet sind. Der erste
Wicklungsunterabschnitt 31 ist durch Wellenwickeln eines
Drahtes 30 in jeden sechsten Schlitz von Schlitz Nr. 1
bis 91, so dass er in den Schlitzen 15a abwechselnd eine
erste Position von der Seite des Außenumfangs und eine zweite
Position von der Seite des Außenumfangs
belegt, ausgebildet. Der zweite Wicklungsunterabschnitt 32 ist
durch Wellenwickeln eines Drahts in jeden sechsten Schlitz von Schlitz
Nr. 1 bis 91, so dass er in den Schlitzen 15a abwechselnd
die zweite Position von der Seite des Außenumfangs und die erste Position
von der Seite des Außenumfangs
belegt, ausgebildet. Der dritte Wicklungsunterabschnitt 33 ist durch
Wellenwickeln eines Drahtes 30 in jeden sechsten Schlitz
von Schlitz Nr. 1 bis 91, so dass er in den Schlitzen 15a abwechselnd
eine dritte Position von der Seite des Außenumfangs und eine vierte
Position von der Seite des Außenumfangs
belegt, ausgebildet. Der vierte Wicklungsunterabschnitt 32 ist durch
Wellenwickeln eines Drahtes 30 in jeden sechsten Schlitz
von Schlitz Nr. 1 bis 91, so dass er in den Schlitz 15a abwechselnd
die vierte Position von der Seite des Außenumfangs und die dritte .
Position von der Seite des Außenumfangs
belegt, ausgebildet. Die Drähte 30 sind
derart angeordnet, dass sie sich in jedem Schlitz 15a mit
der Längsrichtung
ihrer rechteckigen Querschnitte ausgerichtet in Radialrichtung in
einer Reihe von vier Drähten
aneinander reihen.
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An
einem ersten Ende des Ständerkerns 71 sind
ein erster Endabschnitt 31a des ersten Wicklungsunterabschnitts 31,
der sich aus Schlitz Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 33b des
dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich aus Schlitz
Nr. 91 erstreckt, verbunden und zusätzlich sind ein erster Endabschnitt 33a des
dritten Wicklungsunterabschnitts 33, der sich aus Schlitz
Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 31b des ersten
Wicklungsunterabschnitts 31, der sich aus Schlitz Nr. 91
erstreckt, verbunden, um zwei Wicklungsumläufe zu bilden.
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An
einem zweiten Ende des Ständerkerns 71 sind
ein erster Endabschnitt 32a des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32,
der sich aus Schlitz Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 34b des
vierten Wicklungsunterabschnitts 34, der sich aus Schlitz
Nr. 91 erstreckt, verbunden und zusätzlich sind ein erster Endabschnitt 34a des
vierten Wicklungsunterabschnitts 34, der sich aus Schlitz
Nr. 1 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 32b des Wicklungsunterabschnitts 32,
der sich aus Schlitz Nr. 91 erstreckt, verbunden, um zwei Wicklungsumläufe zu bilden.
-
Zusätzlich ist
ein Abschnitt des Drahtes 30 der zweiten Wicklungsunterabschnitts 32,
der sich am ersten Ende des Ständerkerns 15 aus
den Schlitzen 61 und 67 erstreckt, aufgeschnitten
und ein Abschnitt des Drahtes 30 des ersten Wicklungsunterabschnitts 31,
der sich am ersten Ende des Ständerkerns 15 aus
den Schlitzen Nr. 67 und 73 erstreckt, ist ebenso aufgeschnitten.
Ein erstes aufgeschnittenes Ende 31c des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und
ein erstes aufgeschnittenes Ende 32c des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 sind
verbunden, um eine Phase der Ständerwicklungsgruppe 161 mit
vier Umläufen
zu bilden, wobei die ersten bis vierten Wicklungsunterabschnitte 31 bis 34 in
Reihe geschaltet sind.
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Darüber hinaus
werden der Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten aufgeschnittenen
Ende 31c des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und dem
ersten aufgeschnittenen Ende 32c des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 ein
Brückenverbindungsabschnitt,
ein zweites aufgeschnittenes Ende 31d des ersten Wicklungsunterabschnitts 31 und
ein zweites aufgeschnittenes Ende 32d des zweiten Wicklungsunterabschnitts 32 werden
eine Verbindungsleitung (O) bzw. eine Sternpunkt-Verbindungsleitung (N).
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Insgesamt
werden sechs Phasen an Ständerwicklungsgruppen 161 gleichermaßen durch
Versetzen der Schlitze 15a, in die die Drähte 30 gewickelt
werden, jedes Mal um einen Schlitz ausgebildet. Dann werden die
drei Phasen jeder Ständerwicklungsgruppe 161,
wie es in 4 dargestellt ist, in Sternschaltung
miteinander verbunden, um die zwei Gruppen der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 zu
bilden und jede der dreiphasigen Ständerwicklungsabschnitte 160 wird
mit einem eigenen Gleichrichter 12 verbunden. Die Gleichrichter 12 sind
parallel geschaltet, so dass die jeweiligen Gleichstromausgaben
kombiniert werden.
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Als
nächstes
wird die Montage des Ständers 70 im
Detail erläutert.
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Zunächst werden,
wie es in 19 dargestellt ist, zwölf lange
Drähte 30 gleichzeitig
in der gleichen Ebene gebogen, um eine Blitzform auszubilden. Dann
wird eine Drahtgruppe 35A, wie sie in den 21(a) und 21(b) dargestellt ist, durch progressives
Falten des Drahts in rechten Winkeln, wie es durch den Pfeil in 20 dargestellt
ist, unter Verwendung einer Vorrichtung vorbereitet. Zusätzlich wird
eine Drahtgruppe 35B, umfassend Brückenverbindungen und Führungsleitungen,
vorbereitet, wie sie in den 22(a) und 22(b) dargestellt ist.
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Wie
es in 23 dargestellt ist, wird jeder Draht 30 durch
Biegen in ein planares Muster ausgebildet, in dem gerade Abschnitte 30b verbunden durch
Wendeabschnitte 30a in einer Teilung von sechs Schlitzen
(6P) aneinandergereiht sind. Benachbarte gerade Abschnitte 30b sind über die
Wendeabschnitte 30a um einen Abstand gleich der Breite (W)
der Drähte 30 versetzt.
Die Drahtgruppen 35A und 35B sind durch Anordnen
von sechs Drahtpaaren, so dass sie in einer Teilung von einem Schlitz
zueinander versetzt sind, aufgebaut, wobei jedes Drahtpaar aus zwei
Drähten 30 besteht,
die in dem obigen Muster ausgebildet sind und durch eine Teilung
von sechs Schlitzen versetzt sind und derart angeordnet sind, dass
die geraden Abschnitte 30b einander überlappen, wie es in 24 dargestellt
ist. Sechs Endabschnitte der Drähte 30 erstrecken
sich jeweils von einer ersten und zweiten Seite an einem ersten
und zweiten Ende der Drahtgruppen 35A und 35B nach
außen.
Ferner sind die Wendeabschnitte 30a derart angeordnet,
dass sie sich auf dem ersten und zweiten Seitenabschnitt der Drahtgruppen 35A und 35B in
Reihen aneinander reihen.
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Ein
quaderförmiger
Basiskern 36 wird, wie es in den 25(a) und 25(b) dargestellt ist, durch Laminieren
einer vorbestimmten Anzahl an Platten aus SPCC Material, die mit
trapezförmigen
Schlitzen 36a in vorbestimmter Teilung (einem elektrischen
Winkel von 30° ausgebildet)
sind, und Laserschweißen
an einem Außenabschnitt
davon vorbereitet.
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Wie
es in 26(a) dargestellt ist, wird
ein Streifen aus Basisisolatoren 72 auf den Schlitzen 36a des
Basiskerns 36 platziert und dann, wie es in den 26(b) bis 26(d) dargestellt
ist, werden die geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtgruppen 35A und 35B in
jeden der Schlitze 36a eingeführt. Während dieses Einführens werden
Verbindungsabschnitte 72a der Basisisolatoren 72 zwischen
den Schlitzen 36 durchschnitten, wodurch die Isolatoren 19 gebildet
werden und dann werden die geraden Abschnitte 30b der zwei
Drahtgruppen 35A und 35B derart aufgenommen, dass
sich vier der geraden Abschnitte 30b innerhalb jeweils
eines Schlitzes 36a aneinander reihen und durch die Isolatoren 19 gegenüber dem Basiskern 36 isoliert
sind. 27 zeigt eine Draufsicht des
gesamten Ständerkerns
in diesem Zustand.
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Wie
es in 28(a) dargestellt ist, wird
als nächstes
der quaderförmige
Basiskern 36 mit den eingeführten Drahtgruppen 35A und 35B in
eine zylindrische Form gerollt, seine Enden auf Stoß gebracht
und miteinander verbunden, um einen Anlageabschnitt 77 zu
bilden und ein zylindrischer Innenumfangskernabschnitt 73 wird
erzielt, wie er in 28(b) dargestellt
ist. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Breite P2 der Öffnungsabschnitte 15b der
Schlitze 15a auf dem Innenumfangskernabschnitt 73 kleiner als
eine Breite P1 der Schlitze 36a des quaderförmigen Basiskerns 36.
Darüber
hinaus wird der Basiskern 36 vor dem Biegen durch zunächst Biegen
nur der Enden vorbereitet, so dass wenn die Enden des Basiskerns 36 auf
Stoß gebracht
werden, eine gute Rundheit des Innenumfangskernabschnitts 73 erzielt wird
und zwar selbst an den Kontaktabschnitten.
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Die
Endabschnitte jedes Drahtes 30 sind verbunden, um die Ständerwicklungsgruppen 161 zu
bilden und zwar auf Grundlage der Verschaltung, die in 18 dargestellt
ist. Dann wird der zylindrische Außenumfangskernabschnitt 76,
der aus einer Anzahl an Schichten aus verbundenem SPCC Material,
das durch Laserschweißen
integriert ist, aufgebaut ist, in Presspassung über den Innenumfangskernabschnitt 73 geführt, um
den Ständer 70 zu
erzielen. Wie es in 29 dargestellt ist, sind die
axialen Dimensionen des Außenumfangskernabschnitts 76 darüber hinaus geringer
als die axialen Dimensionen des Innenumfangskernabschnitts 73,
um Stufenabschnitte 78 an beiden Kantenabschnitten am Außenumfang
des Ständerkerns 71 zu
bilden.
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Da
die Stärke
der Platten in dem Außenumfangskernabschnitt 76 0,15
mm beträgt
und die Stärke
der Platten des Innenumfangskernabschnitts 73 0,35 mm beträgt, ist
die Stärke
der Platten im Außenumfangskernabschnitt 76 kleiner
als die Stärke
der Platten des Innenumfangskernabschnitts 73.
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Gemäß Ausführungsform
4 wird der Vorgang der Montage der Ständerwicklung 70, verglichen
mit dem herkömmlichen
Stand der Technik, in großem Maß verbessert,
bei dem eine Vielzahl an Leitersegmenten 305 eines nach
dem anderen in die Schlitze eingeführt werden muss, und zwar durch
Rollen des quaderförmigen
Basiskerns 36 in eine zylindrische Form, wobei die geraden
Abschnitte 30b der zwei Drahtgruppen 35A und 35B in
den Schlitzen 36a des Basiskerns 36 aufgenommen
sind und auf Stoß bringen
der Enden des Basiskerns 36 und Zusammenschweißen derselben.
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Die
Steifigkeit des Ständerkerns 71 wird durch
Bilden des Innenumfangskernabschnitts 73 durch Biegen des
Basiskerns 36 in eine zylindrische Form und dann Einpressen
des Innenumfangskernabschnitts 73 in den Außenumfangskernabschnitt 76 erhöht. Bevor
der Innenumfangskernabschnitt 73 in den Außenumfangskernabschnitt 76 eingeführt wird, sind
die Außendurchmesserdimensionen
des Innenumfangskernabschnitts 73 geringfügig größer als
die Innendurchmesserdimensionen des Außenumfangskernabschnitts 76,
so dass die Form des Innenumfangskernabschnitts 73 durch
den Außenumfangskernabschnitt 76 durch
die Presspassung des Außenumfangskernabschnitts 76 beschränkt ist,
wodurch ermöglicht
wird, den Grad der Rundheit des Innenumfangskernabschnitts 73 zu
erhöhen.
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Da
der Anlageabschnitt 77 in einem der Zähne 51 angeordnet
ist, kann der quaderförmige
Basiskern 36 in eine zylindrische Form gerollt werden,
wobei die geraden Abschnitte 30b der zwei Drahtgruppen 35A und 35B in
den Schlitzen 36a des Basiskerns 36 aufgenommen
sind und kann ohne Beschädigung
der Drähte 30 der
zwei Drahtgruppen 35A und 35B während dem
Schweißvorgang
durch Schweißen
verbunden werden.
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Da
die radiale Dicke des Innenumfangskernabschnitts 73 (der
einen Teil des Kernrückens 50 des Ständerkerns 71 bildet)
kleiner ist als die radiale Dicke des Außenumfangskernabschnitts 76 (der
auch einen Teil des Kernrückens 50 des
Ständerkerns 71 bildet)
kann der Basiskern 36 bei dieser Ausführungsform zuverlässig zu
einem Zylinder umgeformt werden. Die Festigkeit dieses Innenumfangskernabschnitts 73 ist
durch den Außenumfangskernabschnitt 76 erhöht und der
Innenumfangskernabschnitt 73 wird am Anlageabschnitt 77 fest
verbunden, wodurch ermöglicht
wird, den magnetischen Durchgangswiderstand am Anlageabschnitt 77 auf einem
Minimum zu halten.
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Darüber hinaus
liegt der hauptsächlich
magnetische Durchgang in Umfangsrichtung des Ständerkerns 71 auf der
Innenseite des Ständerkerns 71 nahe
dem Läufer 7,
der die Magnetfeldquelle ist und dadurch dass die Dicke des Kernrückenabschnitts des
Innenumfangskernabschnitts größer gestaltet
ist als die Dicke des Kernrückenabschnitts
des Außenumfangskernabschnitts,
ist der magnetische Durchgang hauptsächlich im Innenumfangskernabschnitt angeordnet,
wodurch die Effekte des Magnetwiderstandes als Folge von Spalten
zwischen der Außenumfangsfläche des
Innenumfangskernabschnitts und der Innenumfangsfläche des
Außenumfangskernabschnitts
minimiert werden.
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Da
die Schlitze 36a des Basiskerns 36 trapezförmig sind
und sich in Richtung der Öffnungsabschnitte
aufweiten und die Umfangsbreitendimensionen der Schlitze 15a zwischen
den Zähnen 51 des Ständers 70 im
Allgemeinen die gleichen Dimensionen aufweisen wie die Umfangsdimensionen
der geraden Abschnitte 30b, kollidieren die geraden Abschnitte 30b der
Drahtgruppen 35A und 35B nicht mit den Zahnenden
und können
gleichmäßig eingeführt werden
und die Zähne 51 und
die geraden Abschnitte 30b werden daran gehindert, aufeinandergedrückt zu werden
und einander zu deformieren, während
der Basiskern 36 gebogen wird.
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Beide
axialen Endflächen 36A und 36B des Basiskerns
sind als eine Folge des Verformens des SPCC Materials während dem
Biegen des Basiskerns 36 geringfügig gewölbt, aber bei dieser Ausführungsform
sind die vielen Lagen aus SPCC Material durch Schweißabschnitte 75,
die sich an einer Anzahl an Stellen axial erstrecken, fest verbunden,
wodurch die Festigkeit des Basiskerns 36 erhöht wird
und Wölbungen
unterdrückt
werden.
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Darüber hinaus
müssen
diese Schweißabschnitte 75 nicht
gleichmäßig beabstandet
sein und sie können
auch in einer Axialrichtung unterteilt sein.
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Bei
der obigen Ausführungsform
sind Stufenabschnitte 78 auf beiden Kantenabschnitten am
Außenumfang
des Ständerkerns 71 ausgebildet
und diese Stufenabschnitte 78 können mit Endflächen der
vorderen Hälfte
1 und der hinteren Hälfte
2 in Eingriff gebracht werden.
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Da
die Stärke
der Platten im Außenumfangskernabschnitt 76 ferner
0,15 mm beträgt
und die Stärke
der Platten des Innenumfangskernabschnitts 73 0,35 mm beträgt, ist
der Außenumfangskernabschnitt 76 durch
Verbinden von Stahlmaterial mit einer dünnen Plattenstärke ausgebildet,
wodurch die Erzeugung von Wirbelströmen im Außenumfangskernabschnitt 76 unterdrückt und
die Ausgabeleistung der Lichtmaschine verbessert werden.
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Ausführungsform 5
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30 ist
ein Teilquerschnitt von Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform 5 ist die gleiche
wie Ausführungsform
4 mit der Ausnahme der Tatsache, dass die Stärke der Platten in dem Außenumfangskernabschnitt 79 0,5 mm
beträgt,
wobei die Stärke
der Platten in dem Außenumfangsabschnitt
von 0,15 mm auf 0,5 mm erhöht
ist. Die Festigkeit des Außenumfangskernabschnitts 79 ist
in Proportion zur Erhöhung
der Stärke der
Platten erhöht
und am Anlageabschnitt 77 ist der Basiskern fester verbunden,
wodurch ermöglicht wird,
den magnetischen Durchgangswiderstand am Anlageabschnitt 77 noch
niedriger zu halten.
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Ausführungsform 6
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31 ist
eine Gesamtperspektive eines Ständers 80 gemäß Ausführungsform
6 der vorliegenden Erfindung und 32 ist
ein Querschnitt des Ständerkerns 81 des
Ständers 80 aus 31.
Ein getrennter Spaltabschnitt 83, der sich radial erstreckt,
ist an einer Stelle im Außenumfangskernabschnitt 82 des
Ständerkerns 81 ausgebildet.
In den Ausführungsformen 4 und 5 wurde
ein zylindrischer Außenumfangskern 76 oder 79 über die
Außenseite eines
zylindrischen Innenumfangskernabschnitts 73 gepresst, aber
bei der Ausführungsform
6 werden der Innenumfangskernabschnitt 73 und der Außenumfangskernabschnitt 32 durch
Auf weiten des Außenumfangskernabschnitts 32,
der am Spaltabschnitt 83 offen ist, und radiales Einführen des
Außenumfangskernabschnitts 73 zusammengefügt, wodurch
der Montagevorgang verbessert wird. Nach dem Integrieren wird die
zylindrische Form des Innenumfangskernabschnitts 73 durch
die Elastizität
des Außenumfangskernabschnitts 82 aufrecht
erhalten.
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Ausführungsform 7
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33 ist
ein Querschnitt eines Ständerkerns 84 gemäß Ausführungsform
7 der vorliegenden Erfindung. Dieser Ständerkern 84 umfasst
einen Innenumfangskernabschnitt 85, bei dem eine Radialdimension
eines Kernrückenabschnitts 85a 2,6
mm beträgt
und einen Außenumfangskernabschnitt 86 mit
einer Dicke von 1 mm. Gekerbte Abschnitte 87 sind in den
Bodenflächen
der Schlitze 15a des Innenumfangskernabschnitts 85 ausgebildet.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Innenumfangskernabschnitt 85 durch Biegen eines
Basiskerns 88, wie in 34 dargestellt,
in eine zylindrische Form ausgebildet. Die Dicke eines Kernrückenabschnitts 85a des
Innenumfangskernabschnitts 85 ist größer als die Dicke eines Kernrückenabschnitts 36a des
Außenumfangskernabschnitts 86 (die
Dicke des Außenumfangskernabschnitts 86),
was eine große
Kraft zur Biegedeformation erfordert, aber durch Bereitstellen der
gekerbten Abschnitte 87 wird die Biegelast reduziert. Darüber hinaus
werden die durch die gekerbten Abschnitte 87 im Basiskern
ausgebildeten Zwischenräume
als eine Folge des Biegevorgangs geschlossen und eliminiert.
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Ausführungsform 8
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35 ist
ein Querschnitt eines Ständerkerns 90 gemäß Ausführungsform
8 der vorliegenden Erfindung und 36 ist
eine Teilvergrößerung des
Ständerkerns 90 aus 35.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen
wurden die Gruppen der Wicklungsgruppen mit einem Phasenunterschied von
30° auf
den Ständerkern
gewickelt, aber bei dieser Ausführungsform
wurden die Gruppen der Wicklungsgruppen mit einem Phasenunterschied
von 36° auf
den Ständerkern 90 gewickelt.
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Bei
Ausführungsform
8 wechseln Zähne 92 und 93 in
einem Innenumfangskernabschnitt 91 zwischen unterschiedlichen
Umfangsbreitendimensionen, wobei die Teilung zwischen Mittellinien,
die sich radial von benachbarten Öffnungsabschnitten 94 und 95 erstrecken,
wiederholt zwischen einem elektrischen Winkel von 24° und einem
elektrischen Winkel von 36° wechseln.
Ferner ist der Anlageabschnitt 77 des Innenumfangskernabschnitts 71 in
einem der breiten Zähne 93 angeordnet.
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Da
der Innenumfangskernabschnitt 91 Zähne 92 und 93 mit
unterschiedlichen Umfangsbreitendimensionen aufweist und der Anlageabschnitt 77 des
Innenumfangskernabschnitts 91 in einem der breiten Zähne 93 angeordnet
ist, ist die Festigkeit der Zähne 93 selbst
im Anlageabschnitt 77 hoch, wodurch ermöglicht wird, die Wicklung zuverlässig in den
Schlitzen zu installieren. Da die Umfangsbreitendimensionen unterschiedlich
sind, ist die Teilung zwischen Mittellinien, die sich von den Öffnungsabschnitten 15b der
Schlitze 15 radial erstrecken, darüber hinaus ungleichmäßig, wodurch
Störungen
und Fluktuationen der erzeugten Spannung reduziert werden.
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Ausführungsform 9
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37 ist
ein Teilquerschnitt eines Ständerkerns 200 gemäß Ausführungsform
9 der vorliegenden Erfindung und 38 ist
eine Teilvergrößerung des
Ständerkerns 200 aus 37.
Die Wicklungen sind in diesen Figuren weggelassen.
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Der
Ständerkern 200 gemäß Ausführungsform
9 der vorliegenden Erfindung ist aus einem Innenumfangskernabschnitt 201,
der in zwei Teile unterteilt ist und einem zylindrischen Außenumfangskernabschnitt 203,
der den Innenumfangskernabschnitt 201 umgibt, aufgebaut.
Nutabschnitte 204, die sich in Umfangsrichtung in einer
gleichmäßigen Teilung
axial erstrecken, sind in einer Innenwandfläche des Außenumfangskernabschnitts 203 ausgebildet. Endabschnitte
der Zähne 207 des
Innenumfangskernabschnitts 201 werden in diese Nutabschnitte 204 eingeführt. Vorsprünge 206 sind
in den Nutabschnitten 204 ausgebildet und Vertiefungen 204,
die in die Vorsprünge 206 passen,
sind auf den Endabschnitten der Zähne 207 ausgebildet.
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Bei
der Ausführungsform
9 wird eine (nicht dargestellte) Ständerwicklung auf dem Innenumfangskernabschnitt 201 angebracht
und dann die Montage des Ständers
durch Einführen
des Außenumfangskernabschnitts 203 in
den Innenumfangskernabschnitt 201 aus einer Axialrichtung
abgeschlossen, so dass die Vorsprünge 206 mit den Vertiefungen 205 in
Eingriff kommen.
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Ungleich
jeder der anderen Ausführungsformen
oben ist die Montage vereinfacht, weil diese Ausführungsform
teilende Flächen
nur in Umfangsrichtung aufweist. Da bei dieser Ausführungsform Endabschnitte
benachbarter Zähne
an einem radial inneren Abschnitt verbunden sind, was die Ausgabeleistung
gewissermaßen
reduzieren kann, können die
radial inneren Abschnitte darüber
hinaus abgeschnitten sein, um Öffnungsabschnitte
nach der Montage des Ständers
zu bilden.
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Ausführungsform 10
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39 ist
eine Perspektive eines Ständers 100 gemäß Ausführungsform
10 der vorliegenden Erfindung, 40 ist
ein Querschnitt eines Ständerkerns 101 des
Ständers 100 aus 39.
Bei der Ausführungsform
10 weist der Ständerkern 101 nur einen
Anlageabschnitt 102 auf und weist keinen Umfangskernabschnitt
verglichen mit dem Ständerkern, der
in den Ausführungsformen 4 bis 9 beschrieben wurde,
auf. Das heißt,
bei dem Ständerkern
der in den Ausführungsformen 4 bis 9 beschrieben
wurde, besteht der Kernrücken
des Ständerkerns
aus zwei unterschiedlichen Abschnitten, die der Kernrückenabschnitt
des Innenumfangskernabschnitts und des Außenumfangskernabschnitts sind.
Bei dieser Ausführungsform
beträgt
die Dicke eines Kernrückens 103 des
Basiskerns 3,6 mm, auf den Außenumfangskernabschnitt,
der in den Ausführungsformen
4 bis 9 beschrieben wurde, wird verzichtet und der Kernrücken 103 des
Ständerkerns 101 ist
untrennbar und integral. Der Anlageabschnitt 102 ist innerhalb
der Zähne 93 mit
großen
Umfangsbreitendimensionen gleichermaßen wie bei der Ausführungsform
8 ausgebildet. Ausführungsform
10 ist die gleiche wie die Ausführungsform
4 bis 8 bezüglich
der anderen Komponenten der Ständerwicklung
etc.
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Gemäß Ausführungsform
10 wird auf den Vorgang des Anbringens des Außenumfangskernabschnitts über den
Innenumfangskernabschnitt verzichtet. Darüber hinaus ist es schwierig,
den Grad der Innendurchmesserrundheit des Ständers zu verbessern, weil die
Biegelast, die erforderlich ist, um den Basiskern in eine zylindrische
Form zu biegen, erhöht ist,
aber dies stellt kein großes
Problem dar, wenn der Innendurchmesserabschnitt des Ständers bearbeitet wird.
Ferner tritt nicht auf, dass die Ausgabeleistung durch Spalte zwischen
dem Innenumfangskernabschnitt und dem Außenumfangskernabschnitt vermindert
wird und magnetische Störungen
durch Absenken der Festigkeit des Ständerkerns erhöht werden.
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Bei
jeder der obigen Ausführungsformen kann
darüber
hinaus nach dem Einführen
der Wicklungsgruppen in die Schlitze des quaderförmigen Kerns eine Bearbeitungsvorrichtung
aus einer Radialrichtung gegen die Zahnenden gedrückt werden, um
sie plastisch zu deformieren und dabei die Öffnungsabschnitte der Schlitze
zu verschmälern.
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Bei
jeder der obigen Ausführungsformen werden
die Isolatoren vor dem Einführen
der Drahtgruppen in den Ständerkern
zuerst auf der Kernseite angeordnet oder lange Isolatoren werden
auf dem quaderförmigen
Kern angeordnet und die Drahtgruppen von oben eingeführt, so
dass die Isolatoren gleichzeitig in den Schlitzen aufgenommen werden, aber
die Isolatoren können
auch vorher auf die Abschnitte der Drahtgruppen, die in den Schlitzen
aufzunehmen sind, aufgewickelt werden und zusammen mit den Drahtgruppen
in die Schlitze eingeführt
werden. Zusätzlich
können
die Abschnitte der Drahtgruppen, die in den Schlitzen aufzunehmen
sind, vorab mit einem isolierenden Kunstharz übergossen werden. In diesem
Fall wird die Massenproduktivität
signifikant verbessert.
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Bei
jeder der obigen Ausführungsformen kann
ein ringförmiger
Kern, der durch Aufrollen eines quaderförmigen Kerns vorbereitet wird,
in einen Außenkern
eingeführt
werden und dann durch Schrumpfen integriert werden.
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Wie
es oben erläutert
wurde, umfasst bei einer Lichtmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung die mehrphasigen Ständerwicklung
eine Anzahl an Wicklungsabschnitten, in denen lange Drähte derart
gewickelt sind, dass sie in den Schlitzen in Intervallen einer vorbestimmten
Anzahl an Schlitzen abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage
in einer Schlitztiefenrichtung belegen, wobei die Drähte außerhalb
der Schlitze an axialen Endflächen
des Ständerkerns
zurückgewunden
sind und der Ständerkern
ist mit Anlageabschnitten versehen, die sich axial erstrecken, so
dass der Ständerkern
durch Verbinden der Enden des Ständerkerns an
den Anlageabschnitten eine ringförmige
Gestalt bekommt. Daher ist die Wicklung aus langen kontinuierlichen
Drähten
aufgebaut, wodurch ermöglicht wird,
den Grad der Ordnung der Spulenenden und den Raumfaktor der Wicklung
in den Schlitzen zu erhöhen
und die Herstellung des Ständers
zu erleichtern.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
Form dieser Erfindung kann der Ständerkern aus bogenförmig unterteilten
Kernabschnitten aufgebaut sein. Dadurch kann der Ständer durch
Einführen
unterteilter Kernabschnitte aus einer Radialrichtung relativ zu
einer mehrphasigen Ständerwicklung
hergestellt werden, wodurch die Herstellung des Ständers verbessert
wird.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
anderen Form dieser Erfindung kann der Ständerkern untrennbar und integral
sein. Dadurch kann auf den Vorgang des Passens des Außenumfangskernabschnitts über den
Innenumfangskernabschnitt verzichtet werden. Darüber hinaus ist es schwierig,
den Grad der Innendurchmesserrundheit des Ständers zu verbessern, weil die
erforderliche Biegebelastung zum Biegen des Basiskerns in eine zylindrische
Form erhöht
ist, aber dies stellt kein großes
Problem dar, wenn der Innendurchmesserabschnitt des Ständers in
einem Bearbeitungsschritt bearbeitet wird. Ferner tritt nicht auf,
dass die Ausgabeleistung durch Spalte zwischen dem Innenumfangskernabschnitt
und dem Außenumfangskernabschnitt
vermindert wird und magnetische Störungen durch Absenken der Festigkeit
des Ständerkerns
erhöht
werden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einem
anderen Aspekt dieser Erfindung umfasst die mehrphasige Ständerwicklung
eine Anzahl an Wicklungsabschnitten, in denen lange Drähte derart
gewickelt sind, dass sie in den Schlitzen in Intervallen einer vorbestimmten
Anzahl an Schlitzen abwechselnd eine innere Lage und eine äußere Lage
in einer Schlitztiefenrichtung belegen, wobei die Drähte außerhalb
der Schlitze an axialen Endflächen
des Ständerkerns
zurückgewunden
sind und der Ständerkern
umfasst: einen Innenumfangskernabschnitt, der mit Zähnen auf einer
Seite nahe des Läufers
versehen ist, wobei die Zähne
die Schlitze definieren; und einen Außenumfangskernabschnitt, der über eine
Außenumfangsseite
des Innenumfangskernabschnitts gepasst ist. Dadurch ist die Wicklung
aus langen kontinuierlichen Drähten
aufgebaut, wodurch ermöglicht
wird, die Ordnung der Spulenenden und den Raumfaktor der Wicklung
in den Schlitzen zu erhöhen
und der Innenumfangskernabschnitt und der Außenumfangskernabschnitt können durch
Einführen
des Innenumfangskernabschnitts in den Außenumfangskernabschnitt aus
einer Axialrichtung integriert werden, wodurch die Herstellung des
Ständers
erleichtert wird.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
Form dieser Erfindung kann der Innenumfangskernabschnitt mit Anlageabschnitten
versehen sein, so dass der Innenumfangskernabschnitt durch Verbinden
der Enden des Innenumfangskernabschnitts an den Anlageabschnitten
eine ringförmige
Gestalt erhält.
Dadurch kann eine Wicklungsgruppe einfach in die Schlitze des Innenumfangskernabschnitts
in einem geraden Zustand eingeführt
werden, wodurch der Einführvorgang
erleichtert wird und die Kraft, die erforderlich ist, um den Innenumfangskernabschnitt
zu biegen, ist ebenso reduziert, was die Herstellung des Ständers vereinfacht.
Die Festigkeit des Ständers
ist verbessert und das Auftreten von Spalten am Anlageabschnitt
wird durch den Außenumfangskernabschnitt
reduziert, wodurch der magnetische Widerstand reduziert und die
Ausgabeleistung verbessert werden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
anderen Form dieser Erfindung kann nur einer der Anlageabschnitte
vorgesehen sein. Daher wird die Festigkeit des Innenumfangskernabschnitts
erhöht,
wodurch das Auftreten elektromagnetischer Störungen reduziert wird. Ferner
wird der magnetische Widerstand reduziert und die Ausgabeleistung
verbessert, weil nur ein Anlageabschnitt besteht, an dem sich Spalte ausbilden
können.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß noch einer
anderen Form dieser Erfindung kann der Außenumfangskernabschnitt mit
einem Spaltabschnitt versehen sein, so dass ein Krümmungsradius
des Außenumfangskernabschnitts
durch Aufweiten des Spaltabschnitts in einer Umfangsrichtung vergrößert werden
kann. Dadurch kann der Vorgang des Passens des Außenumfangskernabschnitts über den
Innenumfangskernabschnitt verbessert werden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
anderen Form dieser Erfindung kann wenigstens der Innenumfangskernabschnitt
oder der Außenumfangskernabschnitt
durch eine Vielzahl plattenförmiger
magnetischer Elemente ausgebildet sein. Daher können die Erzeugung von Wirbelströmen im Außenumfangskernabschnitt
unterdrückt
und die Ausgabeleistung verbessert werden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
anderen Form dieser Erfindung kann eine Plattenstärke der plattenförmigen magnetischen
Elemente des Außenumfangskernabschnitts
dünner
sein als eine Plattenstärke
der plattenförmigen
magnetischen Elemente des Innenumfangskernabschnitts. Daher wird
die Erzeugung von Wirbelströmen
im Außenumfangskernabschnitt
weiter unterdrückt
und die Ausgabeleistung erhöht.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß noch einer
anderen Form dieser Erfindung kann eine Plattenstärke des
plattenförmigen
magnetischen Elements des Außenumfangskernabschnitts
dicker sein als eine Plattenstärke
des plattenförmigen
magnetischen Elements des Innenumfangskernabschnitts. Dadurch wird
die Festigkeit des Ständers
insgesamt hauptsächlich
durch den Außenumfangskernabschnitt
bereitgestellt, wodurch ermöglicht
wird, die Stärke
der Platten des plattenförmigen
magnetischen Elements des Innenumfangskernabschnitts dünner zu
gestalten.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
Form dieser Erfindung kann der Außenumfangskernabschnitt einen
mehrschichtigen Aufbau aufweisen, in dem die plattenförmigen magnetischen
Elemente zu einer spiralförmigen
Gestalt gewickelt sind. Dadurch wird die Produktivität des Außenumfangskernabschnitts
verbessert.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
anderen Ausführungsform
dieser Erfindung kann der Außenumfangskernabschnitt
eine integrale Röhrenform aufweisen.
Daher kann ein hochsteifer Ständer
bereitgestellt werden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
dieser Erfindung können
die axialen Dimensionen des Außenumfangskernabschnitts
kleiner sein als die Axialdimension des Innenumfangskernabschnitts.
Daher kann der Ständer mit
der Halterung in Eingriff gebracht werden, ohne einen separaten
Vorgang durchzuführen,
um Kerben in die Außenumfangskernabschnitte
zu schneiden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
Form dieser Erfindung ist eine radiale Dickendimension des Außenumfangskernabschnitts
kleiner als eine radiale Dickendimension des Innenumfangskernabschnitts.
Daher können
Reduktionen in der Ausgabeleistung unterdrückt werden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
anderen Form dieser Erfindung kann eine radiale Dickendimension
des Außenumfangskernabschnitts
größer sein
als eine radiale Dickendimension des Innenumfangskernabschnitts.
Daher wird der Innenumfangskernabschnitt durch den hochsteifen Außenumfangskernabschnitt
gestützt,
wodurch die Erzeugung von elektromagnetischen Störungen unterdrückt und
die Rundheit des Innenumfangskernabschnitts weiter verbessert werden.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
dieser Erfindung können
der Innenumfangskernabschnitt und der Außenumfangskernabschnitt durch
eine Presspassung integriert sein. Daher ist der Kontakt zwischen
dem Innenumfangskernabschnitt und dem Außenumfangskernabschnitt verbessert,
wodurch der magnetische Widerstand proportional reduziert wird.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
Form dieser Erfindung kann der Ständerkern mit Kerbenabschnitten
ausgebildet sein, um eine Druckkraft in einer Richtung zu reduzieren,
die einen Krümmungsradius
reduziert. Daher wird der Biegevorgang erleichtert.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß einer
anderen Form dieser Erfindung können
die Anlageabschnitte innerhalb der Zähne ausgebildet sein. Daher
wird der Vorgang des auf Stoß Bringens
vereinfacht und weil die Teilfläche
zur Richtung des hauptsächlichen
magnetischen Flusses ausgerichtet ist, werden Reduktionen in der
Ausgabeleistung unterdrückt.
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Bei
der Lichtmaschine gemäß noch einer
anderen Form dieser Erfindung kann der Ständerkern mit Zähnen versehen
sein, die unterschiedliche Umfangsbreitendimensionen aufweisen und
der Anlageabschnitt kann innerhalb der Zähne mit großen Umfangsbreitendimensionen
ausgebildet sein. Daher ist die Festigkeit des Zahns am Anlageabschnitt
hoch, wodurch ermöglicht
wird, die Wicklung zuverlässig
in den Schlitzen zu installieren. Darüber hinaus wird durch Variieren
der Umfangsbreitendimensionen die Teilung zwischen Mittellinien,
die sich radial von den Öffnungsabschnitten
der Schlitze erstrecken, ungleichmäßig gestaltet, wodurch ermöglicht wird,
Störungen
und Fluktuationen der erzeugten Spannung zu reduzieren.