DE10200665A1

DE10200665A1 - Drehstromgenerator

Info

Publication number: DE10200665A1
Application number: DE10200665A
Authority: DE
Inventors: Tomoki Takahashi; Hideki Morikaku; Yoshihito Asao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2002-08-29
Also published as: FR2824678B1; JP2002238225A; US20020105242A1; KR20020065384A; KR100585416B1; FR2824678A1; US6628035B2

Abstract

Ein Drehstromgenerator weist eine Bürstenhalteanordnung, welche die Bürsten innerhalb eines Halteabschnitts hält und mit einer Abdeckung versehen ist, die geöffnet werden kann, um die Bürsten zu entfernen, und eine Kappe auf, welche in einem Öffnungsabschnitt zum Entfernen und Einsetzen der Bürste angeordnet ist, wobei der Öffnungsabschnitt an einer Position an dem Gehäuse ausgebildet ist, welche der Abdeckung zugewandt ist. Das Entfernen und Einsetzen der Bürste wird durch den Öffnungsabschnitt bei geöffnetem Öffnungsabschnitt durchgeführt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehstromgenerator, welcher beispielsweise in einer Lichtmaschine für ein Fahrzeug verwendet wird, die von einer inneren Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird.

2. Stand der Technik

Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Drehstromgenerators für ein Fahrzeug, und Fig. 21 ist eine Ansicht des Inneren am rückwärtigen Halterende der Lichtmaschine für ein Fahrzeug in Fig. 20. Fig. 22 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors des Drehstromgenerators von Fig. 20, und Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators der Drehstromlichtmaschine von Fig. 20.

Der Drehstromgenerator weist auf: ein Gehäuse 3, welches aus einem Aluminiumfronthalter 1 und einem Aluminiumrückhalter 2 aufgebaut ist; einer Welle 6, welche im Inneren des Gehäuses 3 untergebracht ist, einer Rolle 4, welche an einem ersten Ende der Welle 6 befestigt ist; einen Lundell-artigen Rotor 7, welcher an der Welle 6 befestigt ist; ersten und zweiten Lüftern 5a und 5b, welche an den ersten und zweiten Endflächen des Rotors 7 befestigt sind; einen Stator 8, welcher an einer inneren Wand innerhalb des Gehäuses 3 befestigt ist; Schleifringe 9, welche an einem zweiten Ende der Welle 6 zur Versorgung von elektrischem Strom zu dem Rotor 7 befestigt sind; ein Paar von Bürsten 10, welche auf den Oberflächen der Schleifringe 9 gleiten; Kabel 17, die jeweils einen Endabschnitt aufweisen, welcher mit den Bürsten 10 verbunden ist; Federn 16 zum Drücken der Bürsten 10 in Richtung der Schleifringe 9; eine Bürstenhalteanordnung 100 mit einem Halteabschnitt 11a zur Unterbringung der Bürsten 10 und mit einer Abdeckung 11b, welche an einem Kopfabschnitt des Halteabschnitts 11a abnehmbar angeordnet ist; einen Gleichrichter 12, welcher elektrisch mit dem Stator 8 verbunden ist, um den erzeugten Strom in Gleichstrom umzuwandeln, welcher in dem Stator 8 erzeugt wird; einen Regulator 13, welcher an der Bürstenhalteanordnung 100 befestigt ist, um die Höhe einer erzeugten Spannung zu justieren, welche in dem Stator 8 erzeugt wird; und eine Kühlplatte 14, welche sich in Kontakt mit dem Regulator 13 befindet und an dem Regulator 13 befestigt ist, um die Wärme aufzunehmen und abzugeben, welche in dem Regulator 13 erzeugt wird.

Der Rotor 7 enthält: eine Rotorwicklung 18 zur Erzeugung eines magnetischen Flusses aufgrund des Durchgangs eines elektrischen Stroms; und einen Polkern 19, welcher derart angeordnet ist, dass die Rotorwicklung 18 abgedeckt wird, wobei magnetische Pole in dem Polkern 19 durch den magnetischen Fluss ausgebildet werden. Der Polkern 19 besteht aus einem ersten Polkernabschnitt 20 und einem zweiten Polkernabschnitt 21, welche ineinander greifen. Der erste Polkernabschnitt 20 besteht aus Eisen und weist erste klauenförmige magnetische Pole 22 auf, welche sich axial erstrecken. Der zweite Polkernabschnitt 21 besteht aus Eisen und weist zweite klauenförmige magnetische Pole 23 auf, welche sich in einer entgegengesetzten Richtung zu den ersten klauenförmigen magnetischen Pole 22 axial erstrecken.

Der Stator 8 besteht aus: einem Statorkern 24 zum Durchlass eines sich drehenden magnetischen, Feldes der Rotorwicklung 18, wobei der Statorkern dadurch ausgebildet ist, dass eine Vielzahl von Stahlplatten miteinander laminiert sind; und drei Statorwindungsphasenabschnitte 25, durch welche jeweils ein Ausgangsstrom fließt. Der Statorkern 24 besteht aus einem ringförmigen Kernbrückenteil 26 und einer Vielzahl von Zähnen 27, welche sich radial nach innen von dem Kernrückenelement 26 in einem gleichförmigen Abstand in Umfangsrichtung erstrecken. Die Statorwindungsphasenabschnitte 25, welche durch Wicklung eines Email-beschichteten Leitungspaares für eine Vielzahl von Windungen ausgebildet sind, sind in insgesamt 36 Schlitzen 28 untergebracht, welche zwischen angrenzenden Paaren von Zähnen 27 ausgebildet sind.

Bei einer Drehstromlichtmaschine für ein Fahrzeug der vorstehenden Konstruktion wird der elektrische Strom von einer nicht gezeigten Batterie zugeführt, welche eine elektrische Stromversorgung durch die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 zu der Rotorwicklung 18 bildet, welche einen magnetischen Fluss ausbildet und ein magnetisches Feld erzeugt. Da zur selben Zeit die Riemenscheibe bzw. Rolle 4 von dem Motor angetrieben wird und der Rotor 7 durch die Welle 6 gedreht wird, wirkt ein drehendes Magnetfeld auf den Statorkern 24, wodurch eine elektromagnetische Kraft in den Statorwindungsphasenabschnitten 25 erzeugt wird, und ein Ausgangsstrom durch eine externe Last erzeugt wird, welche mit der Drehstromlichtmaschine für ein Fahrzeug verbunden ist.

Darüber hinaus wird nach dem Beginn der Stromerzeugung die Drehstromlichtmaschine auf Selbsterregung umgeschaltet, in welcher ein Teil des elektrischen Stroms von der Drehstromlichtmaschine ausgegeben wird, mehr als von der Batterie, wobei ein Teil des elektrischen Stroms durch die Bürsten 10 und die Rotorwicklung 18 versorgt wird.

Bei einer Drehstromlichtmaschine für ein Fahrzeug der vorstehenden Konstruktion hat sich ein Problem ergeben, dass die Bürstenhalteanordnung 100 in einem abgedichteten Gehäuse 3 untergebracht ist, und wenn beispielsweise verbrauchte Bürsten 10 ersetzt werden, muss die Drehstromlichtmaschine für das Fahrzeug zuerst demontiert werden und die Bürstenhalteanordnung 100 muss von dem Gehäuse 3 abgenommen werden, dann muss der Vorgang für das Ersetzen der Bürsten 10 durchgeführt werden, und danach muss die Bürstenanordnung 100 in das Gehäuse 3 eingesetzt werden, sowie die Drehstromlichtmaschine für das Fahrzeug wieder zusammengebaut werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung löst das vorstehende Problem und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehstromgenerator bereitzustellen, welcher den Vorgang des Ersetzens der Bürsten erleichtert, und welcher eine verbesserte Kühleffizienz und eine geringere Größe aufweist.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist ein Drehstromgenerator gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, welcher aufweist:
ein Gehäuse;
eine Welle, welche durch das Gehäuse führt, ein Rotor, welcher an der Welle befestigt ist, wobei der Rotor eine Rotorwicklung zur Erzeugung eines magnetischen Flusses beim Durchgang durch diese hindurch und eine Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Polen aufweist, welche sich in axialer Richtung erstrecken und die Rotorwicklung abdecken, wobei die klauenförmigen magnetischen Pole in nordsuchende (N) und südsuchende (S) Pole durch den magnetischen Fluss magnetisiert werden;
einen Stator mit einem Statorkern, welcher mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, die derart ausgebildet sind, dass sie sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und mit einer Statorwindung, die an dem Statorkern angebracht ist;
Schleifringe, welche an der Welle befestigt sind;
Bürsten, deren Enden auf den Schleifringen gleiten, wobei elektrischer Strom der Rotorwicklung durch die Schleifringe von einer elektrischen Leistungsquelle zugeführt wird;
eine Bürstenhalteanordnung, durch welche die Welle hindurchführt, wobei die Bürstenhalteanordnung die Bürsten innerhalb eines Halteabschnitts hält bzw. lagert und mit einer Abdeckung versehen ist, welche geöffnet werden kann, um die Bürsten zu entfernen; und
eine Kappe zum Schließen eines Öffnungsabschnitts zum Entfernen und Einsetzen der Bürsten, wobei der Öffnungsabschnitt an einer Position an dem Gehäuse ausgebildet ist, welche der Abdeckung zugewandt ist.

Die Bürstenhalteanordnung kann sich in die Nähe des Öffnungsabschnitts erstrecken.

Ein Regulator zur Justierung der Höhe der Wechselspannung, welche im Stator erzeugt wird, und eine Kühlplatte, die sich mit dem Regulator in Kontakt befindet, kann an der Bürstenhalteanordnung derart angebracht sein, dass sich diese auf der Nicht-Rotorseite der Bürstenhalteanordnung überlappen.

Die Kühlplatte kann mit einer Vielzahl von Kühlrippen versehen sein, welche sich in radialer Richtung von dem Rotor erstrecken.

Eine Trennwand kann vorgesehen sein, welche für ein Hindurchströmen von Kühlluft durch die Kühlplatte vorgesehen ist, welche eine kreisförmige Route in Richtung der Bürsten vornimmt.

Die Trennwand kann derart ausgebildet sein, dass sie integriert mit der Kappe ausgebildet ist.

Ein Kühlgebläse kann zwischen dem Rotor und der Bürstenhalteanordnung vorgesehen sein, welches eine erzwungene Konfektion in dem Gehäuse erzeugt.

Ein Leitungskabel der Statorwindung kann sich nach außen in axialer Richtung von einer Endfläche des Statorkerns erstrecken und in Wicklungsenden mit einer gleichförmigen Form in Umfangsrichtung ausgebildet sein.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Ansicht des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1 in Richtung eines Pfeils A;

Fig. 3 ist eine Ansicht eines rückwärtigen Halterendes vom Inneren des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1;

Fig. 4A ist eine Draufsicht der Bürstenhalteanordnung des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1, wobei eine Abdeckung entfernt worden ist;

Fig. 4B ist eine Draufsicht der Bürstenhalteanordnung des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1;

Fig. 4C ist eine Frontansicht der Bürstenhalteanordnung des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1;

Fig. 5A und 5B sind Ansichten einer Bürste und eines Bürstenanschlusses von Fig. 1;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe von Fig. 1;

Fig. 7A ist eine Ansicht der Kappe aus der Richtung eines Pfeils C von Fig. 6 gesehen;

Fig. 7B ist eine Ansicht der Kappe aus der Richtung eines Pfeils D von Fig. 6;

Fig. 7C ist eine Ansicht der Kappe aus Richtung eines Pfeils E von Fig. 6;

Fig. 7D ist eine Ansicht der Kappe aus Richtung eines Pfeils F in Fig. 6;

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe von Fig. 8;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Kühlplatte von Fig. 8;

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe von Fig. 11;

Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug, wobei eine Variation der Kappe der dritten Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe von Fig. 13;

Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Leitersegment darstellt, das in einer Statorwindung in dem Stator von Fig. 15 verwendet wird;

Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Stators von Fig. 15 von einem Frontende gesehen;

Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Stators von Fig. 15 von dem rückwärtigen Ende gesehen;

Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht einer Variation des Stators von Fig. 15;

Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Drehstromgenerators für ein Fahrzeug;

Fig. 21 ist eine Ansicht des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß Fig. 20 von einem rückwärtigen Halteende;

Fig. 22 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors von Fig. 20; und

Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators von Fig. 20.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun erläutert, wobei Elemente und Abschnitte die gleichen Bezugszeichen erhalten, welche ähnlich oder entsprechend zu denjenigen des herkömmlichen bzw. bekannten Beispiels sind.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist eine Ansicht des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1 in Richtung des Pfeils gesehen. Fig. 3 ist eine Ansicht eines hinteren Halterendes des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1, und Fig. 4A ist eine Draufsicht einer Bürstenhalteanordnung 61 des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug von Fig. 1, wobei eine Abdeckung 64b entfernt worden ist. Fig. 4B ist eine Draufsicht einer Bürstenhalteanordnung 61c, und Fig. 4C ist eine Frontansicht der Bürstenhalteanordnung 61.

Dieser Drehstromgenerator weist auf: Ein Gehäuse 33, welches aus einem Aluminiumfronthalter 1 und einem rückwärtigen Aluminiumhalter 32 besteht; eine Welle 6, welche innerhalb des Gehäuses 33 angeordnet ist, eine Rolle bzw. Riemenscheibe 4, welche an ein erstes Ende der Welle 6 befestigt ist; ein Lundell-artiger Rotor 7, welcher an der Welle 6 befestigt ist; ein Gebläse 35, welches an der Welle 6 außerhalb des Gehäuses 33 befestigt ist; ein Stator 8, welcher an einer inneren Wand innerhalb des Gehäuses 33 befestigt ist; Schleifringe 9, welche an ein zweites Ende der Welle 6 befestigt sind, um den Rotor 7 mit elektrischem Strom zu versorgen; ein Bürstenpaar 10, welches auf den Oberflächen der Schleifringe 9 gleitet; Kabel 17, welche jeweils einen Endabschnitt aufweisen, der mit diesen Bürsten 10 verbunden ist; Federn 16, um die Bürsten 10 in Richtung der Schleifringe 9 zu drängen; eine Bürstenhalteanordnung 61 mit einem Halteabschnitt 64a zum Umfassen der Bürsten 10 und eine Abdeckung 64b, die an einem Kopfabschnitt des Halteabschnitts 64a abnehmbar angeordnet ist; einen Gleichrichter 12, welcher mit dem Stator 8 elektrisch verbunden ist, um den Wechselstrom, welcher in dem Stator 8 erzeugt wird, in Gleichstrom umzuwandeln; einen Regulator 13, welcher an der Bürstenhalteanordnung 61 befestigt ist, um die Höhe der Wechselspannung zu justieren, die in dem Stator 8 erzeugt wird; und eine Kühlplatte 14, welche sich mit dem Regulator 13 in Kontakt befindet und an diesem befestigt ist, um Wärme aufzunehmen und abzuleiten, welche in dem Regulator 13 erzeugt worden ist.

Die Bürstenhalteanordnung 61 mit einem Halteabschnitt 64a und der Abdeckung 64b ist derart konstruiert, dass die Anschlüsse elektrisch mit einer Batterie verbunden sind, welche eine Leistungsquelle darstellt, wobei die Anschlüsse integriert in eine Harzform ausgebildet sind. Ein Öffnungsabschnitt 50 ist in einer Position an dem Gehäuse 33 ausgebildet, welche der Abdeckung 64b der Bürstenhalteanordnung 61 zugewandt ist.

Wie in den Fig. 5A, 5B gezeigt, sind die Bürstenanschlüsse 62 an den Anschlüssen der Bürstenhalteanordnung 61 durch Schrauben befestigt, welche Verbindungselemente darstellen, die durch Schraubenöffnungen 63 hindurchreichen und an Kabeln 17 montiert sind, welche sich von den Bürsten 10 erstrecken.

Die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Kappe 60 ist über dem Öffnungsabschnitt 50 angeordnet, welcher in dem rückwärtigen Halter 32 ausgebildet ist. Die Halteanordnungsanschlüsse 63 der Bürstenhalteanordnung 61 befinden sich am Öffnungsabschnitt 50, und die Bürstenanschlüsse 62 sind an den Halteanordnungsanschlüssen 63 durch ein Schraubenpaar 65 befestigt. Die Spitzenabschnitte des Schraubenpaars 65 sind in Umfangsrichtung ausgerichtet bzw. orientiert. Die radiale Dimension des Halteabschnitts 64a der Bürstenhalteanordnung 61 erstreckt sich in die Nähe des Öffnungsabschnitts 50 des rückwärtigen Halters 32, wie in Fig. 1 gezeigt. Darüber hinaus sind erste und zweite Lüfter 5a und 5b an den ersten und zweiten Endflächen des Rotors 7 befestigt.

Der Rotor 7 weist auf: eine Rotorwicklung bzw. eine Rotorspule 18, um einen magnetischen Fluss beim Durchgang eines elektrischen Stroms durch diese hindurch zu erzeugen; und einen Polkern 19, welcher derart angeordnet ist, dass die Rotorwicklung 18 abgedeckt wird, wobei magnetische Pole in dem Polkern 19 durch den magnetischen Fluss ausgebildet werden. Der Polkern 19 weist einen ersten Polkernabschnitt 20 und einen zweiten Polkernabschnitt 21 auf, welche ineinander greifen. Der erste Polkernabschnitt 20 besteht aus Eisen und hat konische erste klauenförmige magnetische Pole 22, welche sich axial erstrecken. Der zweite Polkernabschnitt 21 besteht aus Eisen und hat konische zweite klauenförmige magnetische Pole 23, welche sich in axialer Richtung entgegengesetzt zu den ersten klauenförmigen magnetischen Polen 22 erstrecken.

Der Stator 8 besteht aus: einem Statorkern 24 zur Hindurchführung eines drehenden magnetischen Feldes von der Rotorwicklung 18, wobei der Statorkern 24 durch Zusammenlaminieren einer Vielzahl von Stahlplatten ausgebildet ist; und drei Statorwindungsphasenabschnitte 25, durch welche ein Ausgangsstrom fließt. Der Statorkern 24 besteht aus einem ringförmigen Kernrückenelement 26 und einer Vielzahl von Zähnen 27, welche sich radial nach innen von dem Kernrückenelement 26 in gleichmäßigem Abstand in Umfangsrichtung erstrecken. Die Statorwindungsphasenabschnitte 25, welche durch Windungen eines emailbeschichteten Leitungskabels mit einer Vielzahl von Windungen ausgebildet werden, sind in insgesamt 36 Schlitzen 28 untergebracht, welche zwischen angrenzenden Paaren von Zähnen 27 ausgebildet sind.

Bei einem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorstehenden Konstruktion wird elektrischer Strom von der Batterie über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 zu der Rotorwicklung 18 zugeführt, welche einen magnetischen Fluss erzeugt und ein magnetisches Feld ansteigen lässt. Da die Rolle 4 zur selben Zeit von einem Motor angetrieben wird und der Rotor 7 von der Welle 6 gedreht wird, wird ein drehendes magnetisches Feld auf den Statorkern 24 aufgebracht, was eine elektromagnetische Antriebskraft in den Statorwindungsphasenabschnitten 25 hervorruft und wobei ein Ausgangsstrom von einer externen Last erzeugt wird, die mit dem Drehstromgenerator für das Fahrzeug verbunden ist.

Da bei einem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorstehenden Konstruktion der Öffnungsabschnitt 50 in der Position an dem Gehäuse 33 ausgebildet ist, welche der Abdeckung 64b der Bürstenhalteanordnung 61 zugewandt ist, kann das Ersetzen der Bürsten 10 einfach durch Entfernen der Abdeckung 61 durchgeführt werden, wobei die Schrauben in den Schraubenöffnungen 53 von der Bürstenhalteanordnung 61 gesichert sind, und wobei keine Notwendigkeit besteht, den Drehstromgenerator zu zerlegen bzw. zu demontieren. Da ebenso ein Verbindungsabschnitt, welcher die Halteanordnungsanschlüsse 63 der Bürstenhalteanordnung 61 und die Bürstenanschlüsse 62 verbindet, in dem Öffnungsabschnitt 50 angeordnet ist, wobei der Öffnungsabschnitt 50 einen Raum zur Durchführung der Verbindung bildet, kann daher die Verbindung der Halteanordnungsanschlüsse 63 und der Bürstenanschlüsse 62 in einfacher Art und Weise durchgeführt werden.

Da die Kappe 60 ferner über dem Öffnungsabschnitt 50 befestigt ist, kann verhindert werden, dass andere Elemente, Wasser usw. in das Innere des Gehäuses 33 eindringen.

Da darüber hinaus die Bürstenanschlüsse 62 durch die Schrauben 65 an den Halteanordnungsanschlüssen 63 der Bürstenhalteanordnung 61 befestigt sind, welche sich am Öffnungsabschnitt 50 befinden, ist die elektrische Verbindung der Halteanordnungsanschlüsse 63 und der Bürsten 10 einfach, wobei der Vorgang des Ersetzens der Bürsten 10 verbessert ist.

Da darüber hinaus die Spitzenabschnitte des Schraubenpaars 65 in Umfangsrichtung orientiert sind, kann das Werkzeug zum Entfernen von der Umfangsrichtung verwendet werden und das Ausmaß der Bewegung des Werkzeugs überschreitet nicht wesentlich die axialen Grenzen des Gehäuses 33, wodurch die Konstruktion ideal für den Vorgang des Ersetzens der Bürsten 10 in einer inneren Verbrennungskraftmaschine wirkt, in welcher Teile in axialer Richtung bezüglich der Welle 6 eng untergebracht sind.

Da sich ferner die radiale Dimension der Bürstenhalteanordnung 61 in die Nähe des rückwärtigen Halters 32 erstreckt, kann die längliche Dimension der Bürsten 10 proportional verlängert werden, wodurch die Bürsten 10 über einen längeren Zeitraum hinweg ohne Ersetzen verwendet werden können. Da darüber hinaus ein Abstand zwischen dem rückwärtigen Halter 32 und der Bürstenhalteanordnung 61 gering gehalten wird und die Kappe 60 vorgesehen ist, nimmt ein großer Anteil der Luft, welche in das Gehäuse 33 über Ventilationsöffnungen 66 eingetreten ist, eine kreisförmige Route und fließt in Richtung des Regulators und der Bürsten 10, und wobei der Luftstrom durch die Kappe 60 sanfter ausgebildet wird, wird die Kühlung des Regulators 13 und der Bürsten 10 verbessert.

Da darüber hinaus der Regulator 13 und die Kühlplatte 14, welche sich mit dem Regulator 13 in Kontakt befindet, an der Bürstenhalteanordnung derart angebracht sind, dass diese den Rotor 7 in axialer Richtung überlappen, ist die Konstruktion kompakt. Und da ein zentrifugaler Strom von den Bürsten 10 effizient erzeugt wird, welche radial bezüglich des Rotors 7 vorgesehen sind, wird die Kühlung des Regulators 13 verbessert. Da darüber hinaus die Bürstenhalteanordnung 61 an dem rückwärtigen Halter 2 befestigt wird, nachdem der Regulator 13 an der Bürstenhalteanordnung 61 befestigt worden ist, ist die Bürstenhalteanordnung 61 nicht durch den Regulator 13 blockiert, wenn die Bürstenhalteanordnung 61 an den rückwärtigen Halter 32 angebracht wird.

Ausführungsform 2

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe 360 von Fig. 8.

In dieser zweiten Ausführungsform ist eine Trennwand 132 an dem rückwärtigen Halter 32 angebracht, um Kühlluft über eine Kühlplatte 114 in Richtung der Bürsten 10 in eine kreisförmige Route bzw. einen kreisförmigen Weg umzuleiten. Ferner ist die Kühlplatte 14 mit einer Vielzahl von Kühlrippen 114a versehen, welche sich in radialer Richtung des Rotors 7 erstrecken, wie in Fig. 10 gezeigt.

Außer der vorstehenden Konstruktion weist der Drehstromgenerator gemäß der zweiten Ausführungsform eine ähnliche Konstruktion wie diejenige des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform auf.

Da bei dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vorstehenden Konstruktion eine Trennwand 132 an dem rückwärtigen Halter 32 angebracht ist, welche sich in axialer Richtung davon erstreckt, strömt Luft, welche in das Gehäuse 33 über Ventilationsöffnungen 66 eingedrungen ist, nicht direkt nach außen über eine Ventilationsöffnung 110 der Kappe 360, sondern nimmt eine kreisförmige Route in Richtung des Regulators 13 und der Bürsten 10, und strömt dabei nach außen, wodurch die Kühlung des Regulators 13 und der Bürsten 10 verbessert wird. Da ferner die Kühlplatte 114 eine Vielzahl von Kühlrippen 114a aufweist, welche sich in radialer Richtung an dem Rotor 7 erstrecken, nimmt die Kontaktfläche der Luft und der Kühlplatte 114 zu, und wobei die Kühlplatte 114 derart angeordnet ist, dass sie mit den Bürsten 10 in axialer Richtung überlappt, die sich in radialer Richtung erstrecken, wobei die Kühlluft sanfter in radialer Richtung strömt, wodurch die Kühlung des Regulators 13 weiter verbessert wird.

Ausführungsform 3

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe 160 von Fig. 11. Bei dieser dritten Ausführungsform weist eine Kappe 160, die aus Harz besteht, eine Trennwand 160a auf, welche dafür sorgt, dass Luft in das Gehäuse 33 über Ventilationsöffnungen 66 eindringt und eine kreisförmige Route in Richtung des Regulators 13 und der Bürsten 10 nimmt.

Abgesehen von der vorstehenden Konstruktion weist der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform eine ähnliche Konstruktion wie die des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform auf.

Da bei dem Drehstromgenerator der vorstehenden Konstruktion die Trennwand 160a gleichzeitig als Harzform der Kappe 160 ausgebildet sein kann und die Kriechstrecke zur Isolierung zwischen der Kühlplatte 114 und der Fläche um die Bürsten 10 erhöht werden kann, welche ein elektrisches Differenzpotential aufweisen, wird die Isolierung verbessert.

Bei dem Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform wird die Kappe 160, in welcher sich die Trennwand 160a außerhalb der Kühlplatte 116 befindet, ferner dazu verwendet, und wobei eine Kappe 260, wie in Fig. 14 gezeigt, bei welcher eine Trennwand 260a zwischen dem Gebläse 5b und der Bürstenhalteanordnung 61 vorgesehen ist, verwendet werden kann, wie in Fig. 13 gezeigt.

Ausführungsform 4

Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators 70 eines Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Leitersegment 71 darstellt, welches in einer Statorwindung 73 des Stators 70 von Fig. 15 verwendet wird. Die Fig. 17 und 18 sind perspektivische Ansichten eines Teils des Stators 70 von Fig. 15, gesehen aus einem Frontende bzw. einem rückwärtigen Ende.

Gemäß der vierten Ausführungsform weist der Stator 70 auf: einen Statorkern 72; eine Statorwindung 73, welche um den Statorkern 72 gewickelt ist; und ein elektrisch isolierendes Element 75, um die Statorwindung 73 von dem Statorkern 72 elektrisch zu isolieren, wobei das elektrische Isolierungselement 75 in einer Vielzahl von Schlitzen 74 untergebracht ist, die sich in dem Statorkern 72 befinden. Der Statorkern 72 ist ein zylindrisch laminierter Kern, welcher durch Laminieren einer dünnen Stahlplatte ausgebildet ist, die ein plattenförmiges magnetisches Element darstellt, und wobei sich die Vielzahl von Schlitzen 74 in axialer Richtung erstrecken und in vorbestimmtem Abstand zueinander in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass sich diese in Richtung einer inneren Umfangsseite des Statorkerns 70 öffnen. Die Statorwindung 73 ist durch Verbinden einer großen Anzahl von kurzen Leitungssegmenten 71 in einem vorbestimmten Wicklungsmuster konstruiert. Genauer gesagt ist die Statorwindung 73 durch Ausbilden der kurzen Leitersegmente 71 in eine im Wesentlichen U-förmige Form konstruiert, wobei die Einsetzendabschnitte davon in die Schlitze 74 des Statorkerns 72 von einem rückwärtigen Ende eingesetzt werden und zusammen mit den Endabschnitten verbunden werden, welche sich nach außen an einem Frontende erstrecken.

Abgesehen von der Konstruktion des vorstehenden Stators 70 entspricht der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug gemäß der vierten Ausführungsform im Wesentlichen der Konstruktion des Drehstromgenerators für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform.

Bei der vierten Ausführungsform sind eine Vielzahl von Leitungssegmenten 71, welche leitende Kabel sind, ordentlich um den Statorkern 72 angeordnet, und wobei Lücken zwischen angrenzenden Paaren von Leitungssegmenten 71 in dem rückwärtigen Ende der Wicklungsenden 76 und dem Frontende der Wicklungsenden 77 der Statorwindung 73 ausgebildet sind. Wenn aus diesem Grund Luft, welche in das Gehäuse 33 über Ventilationsöffnungen 66 eingedrungen ist, durch die Wicklungsenden 76 und 77 strömt und aus dem Gehäuse 33 transportiert wird, ist der Ventilationswiderstand der Wicklungsenden 76 und 77 an der Ausgangsseite gering und die Luft strömt relativ sanft innerhalb des Gehäuses 33, wodurch die Kühlung der Bürsten 10 und des Regulators 13 verbessert wird, welche sich an der Einlassseite befinden.

Wie in Fig. 19 beschrieben, kann darüber hinaus der Drehstromgenerator für ein Fahrzeug ebenso eine Statorwindung 173 aufweisen, welche durch kontinuierliches Rückfalten von Leitungskabeln außerhalb der Schlitze 74 an Endflächen des Statorkerns 72 gewickelt ist, so dass diese abwechselnd eine innere Schicht und eine äußere Schicht in einem Schlitz in Richtung der Tiefe des Schlitzes innerhalb des Schlitzes 74 an Intervallen von einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen bilden. In diesem Fall erstrecken, sich die kontinuierlichen Leitungskabel ebenso nach außen in axialer Richtung von den Endflächen des Statorkerns 72 und sind in eine einheitliche Form in Umfangsrichtung in rückwärtigen und Frontendwicklungsenden 176 und 177 der Statorwicklung 173 ausgebildet.

Bei diesem Drehstromgenerator anders als bei dem Drehstromgenerator, welcher Verbindungsabschnitte aufweist, welche die Endabschnitte der Leitersegmente 71 an dem Frontende miteinander verbinden, gibt es keine Verbindungsabschnitte, selbst an dem Frontende der Wicklungsenden 177, wobei dadurch ferner der Ventilationswiderstand in dem Frontende der Wicklungsenden 177 reduziert wird und ferner die Kühlung der Bürsten 10 und des Regulators 13 verbessert wird, welche sich an der Einlassseite befinden.

Darüber hinaus ist jede der vorstehenden Ausführungsformen mit Bezug auf einen Drehstromgenerator für ein Fahrzeug erläutert worden, in welchem zwei Bürsten 10 in der Bürstenhalteanordnung untergebracht sind, jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenso auf Drehstromgeneratoren für Fahrzeuge mit beispielsweise vier Bürsten angewendet werden.

Wie vorstehend erläutert, ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ein Drehstromgenerator vorgesehen, welcher aufweist: ein Gehäuse; eine Welle, welche durch das Gehäuse führt; ein Rotor, welcher an der Welle befestigt ist, wobei der Rotor eine Rotorwicklung zur Erzeugung eines magnetischen Flusses beim Hindurchführen eines elektrischen Stromes durch diese hindurch und eine Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Polen aufweist, welche sich in axialer Richtung erstrecken und die Rotorwicklung abdecken, wobei die klauenförmigen magnetischen Pole in nordsuchende (N) und südsuchende (S) Pole durch den magnetischen Fluss magnetisiert werden; einen Stator mit einem Statorkern, welcher mit einer Vielzahl von Schlitzen ausgebildet ist, die sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Statorwindung, die an dem Statorkern angebracht ist; Schleifringen, welche an der Welle befestigt sind; Bürsten, dessen Enden auf den Schleifringen gleiten, wobei ein elektrischer Strom der Rotorwicklung über die Schleifringe von einer elektrischen Leistungsquelle zugeführt wird; eine Bürstenhalteanordnung, durch welche die Welle führt, wobei die Bürstenhalteanordnung die Bürste innerhalb eines Halteabschnitts hält und mit einer Abdeckung versehen ist, die geöffnet werden kann, um die Bürsten zu entfernen; und einer Kappe zum Schließen eines Öffnungsabschnitts zum Entfernen und Einsetzen der Bürste, wobei der Öffnungsabschnitt an einer Position an dem Gehäuse ausgebildet ist, die der Abdeckung gegenüberliegt bzw. zugewandt ist.

Somit wird das Entfernen und Einsetzen der Bürsten durch Hindurchführen der Bürsten durch den Öffnungsabschnitt mit geöffneter Kappe ausgeführt, wobei das Ersetzen der Bürsten in einfacher Art und Weise durchgeführt wird, und wobei keine Notwendigkeit besteht, den Drehstromgenerator zu zerlegen bzw. zu demontieren. Ferner wird verhindert, dass andere Elemente, Wasser etc. in das Gehäuse eindringen.

Die Bürstenhalteanordnung kann sich in die Nähe des Öffnungsabschnitts erstrecken, wobei die Längendimension der Bürsten proportional verlängert werden kann und es ebenso möglich ist, Bürsten über einen längeren Zeitraum ohne Ersetzen zu verwenden. Da darüber hinaus der Abstand zwischen dem Gehäuse und der Bürstenhalteanordnung gering ist, kann Luft, die in das Gehäuse eingedrungen ist, eine kreisförmige Route nehmen, beispielsweise um in Richtung der Bürsten und des Regulators zu fließen, der an der Bürstenhalteanordnung befestigt ist, wodurch die Kühlung des Regulators und der Bürsten verbessert wird.

Der Regulator kann zur Justierung der Höhe der Wechselspannung, welche in dem Stator erzeugt wird, und wobei sich eine Kühlplatte mit dem Regulator in Kontakt befindet, an der Bürstenhalteanordnung derart angeordnet werden, dass sich diese miteinander an der Nicht-Rotorseite der Bürstenhalteanordnung überlappen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Konstruktion kompakt ist und dass die Kühlung des Regulators verbessert wird. Da ferner die Bürstenhalteanordnung dazu fähig ist, an dem Gehäuse montiert zu sein, nachdem der Regulator an der Bürstenhalteanordnung befestigt worden ist, wird die Bürstenhalteanordnung derart montiert, dass diese von dem Regulator nicht blockiert wird, wenn die Bürstenhalteanordnung an das Gehäuse angebracht wird.

Die Kühlplatte kann mit einer Vielzahl von Kühlrippen versehen sein, welche sich in radialer Richtung des Rotors erstrecken, wodurch ermöglicht wird, dass die Fläche, welche die Kühlluft und die Kühlplatte kontaktiert, vergrößert wird, und wobei die Kühlluft sanfter in radialer Richtung strömt, wodurch ferner die Kühleffektivität des Regulators verbessert wird.

Eine Trennwand kann vorgesehen sein, welche dafür sorgt, dass Kühlluft durch die Kühlplatte strömt und eine kreisförmige Route in Richtung der Bürsten nimmt, wodurch der Kontakt der Kühlluft und der Bürsten verbessert wird, wobei ferner die Kühleffizienz der Bürsten verbessert wird.

Die Trennwand kann ebenso derart ausgebildet sein, dass sie integral mit der Kappe ausgebildet ist, wodurch es die Trennwand ermöglicht, gleichzeitig einfach als Harzform der Kappe ausgebildet zu sein.

Ein Kühlgebläse kann zwischen dem Rotor und der Bürstenhalteanordnung vorgesehen sein, um eine erzwungene Konvektion in dem Gehäuse zu erzeugen, wodurch es ermöglicht wird, dass Luft in die Nähe der Bürstenhalteanordnung sanft strömt, wobei dadurch die Effektivität der Kühlung der Bürsten verbessert wird.

Ein Leitungskabel der Statorwindung kann sich nach außen in axialer Richtung von einer Endfläche des Statorkerns erstrecken und in Wicklungsenden mit gleichförmiger Form in. Umfangsrichtung ausgebildet sein, wobei, wenn Luft, die in das Gehäuse eingedrungen ist, durch die Wicklungsenden strömt und aus dem Gehäuse transportiert wird, der Ventilationswiderstand bei den Wicklungsenden an der Ausgangsseite gering ist und die Luft relativ sanft innerhalb des Gehäuses strömt, wodurch die Kühlung der Bürsten und des Regulators verbessert wird, welche sich an der Einlassseite befinden.

Claims

1. Drehstromgenerator, welcher aufweist:
ein Gehäuse (33);
eine Welle (6), welche durch das Gehäuse (33) führt;
einen Rotor (7), welcher an der Welle (6) befestigt ist, wobei der Rotor (7) eine Rotorwicklung (18) zur Erzeugung eines magnetischen Flusses bei Hindurchführung eines elektrischen Stroms durch diese hindurch und eine Vielzahl von klauenförmigen magnetischen Pole aufweist, welche sich in axialer Richtung erstrecken und die Rotorwicklung (18) abdecken, wobei die klauenförmigen magnetischen Pole in nordsuchende (N) und südsuchende (S) Pole durch den magnetischen Fluss magnetisiert werden;
einen Stator (8, 70), welcher einen Statorkern (74), der mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, die derart ausgebildet sind, dass sie sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Statorwindung (25, 73) aufweist, die an dem Statorkern (24, 72) angebracht ist;
Schleifringe (9), welche an der Welle (6) befestigt sind;
Bürsten (10), deren Enden auf den Schleifringen (9) gleiten, wobei elektrischer Strom der Rotorwicklung (18) über die Schleifringe (9) von einer elektrischen Leistungsquelle zugeführt wird;
eine Bürstenhalteanordnung (61), durch welche die Welle (6) hindurchführt, wobei die Bürstenhalteanordnung (61) die Bürsten (10) innerhalb eines Halteabschnitts (64a) hält und mit einer Abdeckung (64b) versehen ist, die geöffnet werden kann, um die Bürsten (10) zu entfernen; und
eine Kappe (60, 160, 260, 360), um einen Öffnungsabschnitt (50) zum Entfernen und einsetzen der Bürsten (10) zu schließen, wobei der Öffnungsabschnitt (50) an einer Position an dem Gehäuse (33) ausgebildet ist, welche der Abdeckung (64b) zugewandt ist.

2. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 1, wobei sich die Bürstenhalteanordnung (61) in die Nähe des Öffnungsabschnitts (50) erstreckt.

3. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Regulator (13) zur Justierung der Höhe einer Wechselspannung, welche in dem Stator (8, 70) erzeugt wird, und eine Kühlplatte (14, 114), die mit dem Regulator (13) in Kontakt ist, an der Bürstenhalteanordnung (61) derart angebracht ist, dass sie sich an der Nicht-Rotorseite der Bürstenhalteanordnung (61) überlappen.

4. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 3, wobei die Kühlplatte (114) mit einer Vielzahl von Kühlrippen (114a) vorgesehen ist, welche sich in radialer Richtung des Rotors (7) erstrecken.

5. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei eine Trennwand (132, 160a, 260a) derart ausgebildet ist, dass die Kühlluft durch die Kühlplatte (114) strömt und eine kreisförmige Route in Richtung der Bürsten (10) nimmt.

6. Drehstromgenerator gemäß Anspruch 5, wobei die Trennwand (132, 160a, 260a) derart ausgebildet ist, dass sie integriert mit der Kappe (60, 160, 260, 360) vorgesehen ist.

7. Drehstromgenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Kühlgebläse (5b) zwischen dem Rotor (7) und der Bürstenhalteanordnung (61) vorgesehen ist, um eine erzwungene Konvektion in dem Gehäuse (33) zu erzeugen.

8. Drehstromgenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich ein Leitungskabel der Statorwindung (73) nach außen in axialer Richtung von einer Endfläche des Statorkerns (72) erstreckt und in Wicklungsenden (76, 77) mit einheitlicher Form in Umfangsrichtung ausgebildet ist.