JPH10510417A - 電気的な機械、特に車両のための発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電気的な機械、特に車両のための発電機であって、ステータケーシングに回転可能に支承されたロータが設けられており、該ロータが、ロータ軸に対して同軸的に回動不能に配置された励磁コイル（２４）を有しており、該励磁コイルのコイル端部（２６，２８）が、回転軸に配置されたスリップリングに案内されている形式のものに関する。遠心負荷を防止した簡単な励磁コイルの位置固定を達成するために、励磁コイル（２４）がコイル支持体（１１）に配置されており、該コイル支持体が、コイル端部（２６，２８）の締付け固定のための手段（３２，３３）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 電気的な機械、特に車両のための発電機 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、電気的な機械、特に車両のた めの発電機に関する。 背景技術 車両、例えば自動車およびレール車両においてバッテリ充電および搭載電源給 電のための発電機を使用することが公知である。このために、発電機はステータ ケーシングに回転可能に支承されたクローポールロータを有している。このクロ ーポールロータは、ロータ軸に対して同軸的に回動不能に配置された励磁コイル を有している。この励磁コイルには全周にわたってクローポールのポールフィン ガが被さっている。励磁コイルは、ロータ軸に回動不能に結合されたポールコア に配置されている。ポールコアに励磁コイルを位置固定するために、巻付け動作 後に励磁コイルに結束帯を取り付ける（bandagieren）ことが公知である。これ により、励磁コイルの回動不能な配置が達成される。付加的にフック、接着ベル トなどが使用されてよい。これらにより、励磁コイルの安定的な位置を含浸およ び組付けまでの間保証しようとしている。しかしながらこの場合の欠点は、結束 帯と、付加的な固定部分とにより、励磁コイルの含浸が困難になることである。 そ れというのは、含浸剤の励磁コイルへの均一な進入が妨げられるからである。さ らに、固定手段および結束帯が付加的に配置されることにより、励磁コイルの不 釣合が生じるおそれがある。このような不釣合は、クローポールロータが極端に 高速で回転する場合、振動を生ぜしめるおそれがある。さらに結束帯が緩んで、 電気的な機械全体が破壊されないにしても作用が損なわれるおそれがある。 発明の利点 これに対して、請求項１に記載の特徴を有する電気的な機械の場合、励磁コイ ルを、振動負荷および遠心負荷を防止してロータ軸に配置することができる。励 磁コイルがコイル支持体に配置されており、このコイル支持体がコイル端部を締 付け固定するための手段を有していることにより、結束帯等の付加的な配置を必 要とせずに励磁コイルを位置固定することが簡単に可能である。これにより、励 磁コイルの不釣合を生ぜしめる付設部が回避され、含浸剤の導入のための励磁コ イルのアクセス可能性が表面全体にわたって保証される。これにより、励磁コイ ルにおける品質改善が得られる。それというのは、含浸剤の一層良好な侵入が励 磁コイルの深さ全体にわたって保証されているからである。さらに、結束帯およ び付加的な保持手段の節約により、励磁コイルの前製造のための製造手間が軽減 される。それというのは必要となる時間および材料が 減じられるからである。 本発明の有利な構成においては、コイル支持体が、励磁コイルをＵ字形に取り 囲む絶縁体によって形成されており、この絶縁体の、スリップリングに対応配置 されたフランジが、コイル端部を収容するための、縁部で開いた切欠きを有して いる。これにより、励磁コイルの巻付け動作開始時に第１の切欠きを通してコイ ル始端部を案内し、巻付け動作終了後に第２の切欠きを通してコイル終端部を案 内することが簡単に可能になる。コイル支持体の切欠きにコイル端部を位置固定 することにより、励磁コイル全体の付加的な拘束はもはや必要とならない。切欠 きの半径方向の延在長さが、コイル始端部およびコイル終端部が励磁コイルの内 周面および外周面に整合合致して締込み可能であるように形成されていると有利 である。切欠きの特別な構成によって、有利には、切込みとしてロータ軸の方向 に形成された切欠きによって、コイル終端部のセルフロック作用が得られる。こ のセルフロック作用は、ロータ構成群の高回転数時にも、振動負荷および遠心負 荷を防止される装着を保証する。 別の有利な構成は請求項２以下に記載された特徴から得られる。 図面 以下に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。 第１図は、励磁コイルが挿入されたコイル支持体を示す断面図である。 第２図は、コイル支持体を示す側面図である。 第３図は、最終組付けされたロータ構成群を示す側面図である。 第４図は、励磁コイルを示す平面図である。 第５図は、詳細図である。 第６図は、励磁コイルを部分的に破断して示す側面図である。 実施例の説明 第１図には、全体的に符号１で、クローポール（極爪）型発電機の励磁コイル が示されている。この励磁コイル体１０は絶縁材料から成るコイル支持体１１を 有している。このコイル支持体は、図示の回転軸線１２に対して同軸的に配置さ れたスリーブ部分１４から成っている。このスリーブ部分は両側において、半径 方向のフランジ１６，１８で終わっている。スリーブ部分１４はポールコア２０ に配置されている。このポールコアは、第３図に示したロータ軸を収容するため の軸線方向の貫通開口２２を有している。コイル支持体１１は、ここではプラス チックから成っており、励磁コイル２４をＵ字状に取り囲んでいる。励磁コイル ２４はコイル始端部２６とコイル終端部２８とを有している。これらのコイル始 端部およびコイル終端部は概略的にのみ示している。以下に述べるようにロータ 構造群のスリップリングに向いた、第１図の右側に示したフランジ１６は、第２ 図から判るように、半径方向に延びる切欠き３０；３２を有している。これらの 切欠きは、コイル始端部２６もしくはコイル終端部２８を収容するために形成さ れている。切欠き３０，３２は縁部側で開いている、すなわち、これらの切欠き は半径方向外側に向かって延びる切込みとして形成されている。コイル支持体１ １のフランジ１６，１８の外周面は、励磁コイル２４の外周面３４を超えて突出 する部分３６を有している。 第１図につき、励磁コイル２４を製造するための巻付け動作について短く説明 する。コイル支持体１１は、適宜の緊定装置によって、周知の巻付け機に固定さ れる。励磁コイル２４のコイル始端部２６は、切欠き３０を通って案内されるの で、コイル始端部２６は側方でフランジ１６を超えて突出し、コイル支持体１１ のスリーブ部分１４には、コイル線材の第１の層を巻き付けることができる。コ イル始端部２６を切欠き３０に締め込むことにより、このコイル始端部が位置固 定されるので、巻付け動作中におけるこの第１の層の滑りが排除される。次いで 公知の形式で、励磁コイル２４が所望のディメンションに応じて、所望の層数に 応じて巻き付けられる。励磁コイルが設定された大きさに達すると、すなわち、 巻付け機が、この機械においてセットされた、励磁コイル２４の巻数に達すると 、巻付け機の離反後、コイル終端部２８がフランジ１６の切欠き３２を通して案 内される。この場合、コイル終端部２８の締付け固定が切欠き３２において行わ れるので、励磁コイル２４はコイル緊張下で不動であり、コイルパッケージが緩 むことはない。巻付け動作の終了後、励磁コイル２４が公知の形式で含浸される 。この場合、外周面３４全体が、含浸剤を励磁コイル２４に被着もしくは導入す るために提供される。付加的に取り付けられた結束帯等による含浸剤の侵入の妨 げが排除される。今や可能になった、励磁コイル２４への含浸剤の均一な侵入に よって、コイルパッケージ内部における均質な分布が可能なので、励磁コイル２ ４に対する高い品質を要求することができる。 第２図においては、判りやすくするために、第１図に示したコイル支持体１１ の側面図が示されている。第１図におけるものと同一部材は同一符号を有してお り、再度説明はしない。この側面図から明らかなように、切欠き３０；３２は、 縁部で開いた、半径方向に延びるスリットとして、コイル支持体１１のフランジ １６に配置されている。コイル始端部２６のための切欠き３０は、ほぼコイル支 持体１１のスリーブ部分１４にまで達する半径方向の延在長さを有している。切 欠き３０の、縁部で開いた構成により、コイル支持体１１へのコイル始端部２６ の簡単な挿入が可能である。しかもこの場合、大きな手間のかかる手繰り込みを 行う必要はない。切欠き３０は有利には、半径方向に延びる円錐形状を有してい る。すなわち、この切欠きの幅はスリーブ部分１４の方向に狭まっている。この スリーブ部分の基部３８の幅はコイル線材の直径に相当するので、このコイル線 材は自動的に切欠き３０内に締付け固定される。コイル支持体１１が全体的に易 弾性的な材料から成っていて、締付け固定時におけるコイル線材のくびれが排除 されている場合には、場合によっては、切欠き３０の基部３８の幅をより小さく 選択することもできる。巻付け動作の終了後、つまり、励磁コイル２４が、設定 された外周面３４の直径に達すると、コイル終端部２８はやはり半径方向に延び る切欠き３２に、全く同じように締付け固定される。この切欠き３２の半径方向 の延在長さは、励磁コイル２４の外周面３４の高さにまで達している。切欠き３ ２はこの場合、切込みとして形成されている。この切込みは切欠き３２の基部４ ０の片側で開口している。この開口部分における切欠きの幅はコイル線材の直径 に相当する。この切欠き３２の壁３３は互いに接しており、もしくは突き合わさ っている。コイル終端部２８を一層良好に締付け固定するために、このコイル終 端部は切欠き３２の手前で、励磁コイル２４とコイル支持体１１のフランジ１６ との間の、励磁コイル２４に対して接線方向に延びる図示の締込み区間４２にわ たって案内されている。巻付け動作の終了後には、フ ランジ１６の弾性により、コイル終端部２８を励磁コイル２４とフランジ１６と の間に引き込むことができる。切欠き３２内にコイル終端部２８を導入すると、 壁３３はまず側方に傾動する。コイル終端部２８が切欠き３２の基部４０に達す るとすぐに、壁３３は再び弾性的に戻る。締付け区間４２に沿ったコイル終端部 ２８の位置固定はフランジ１６のばね力と、励磁コイル２４の含浸と、後で詳し く述べるように、外方からコイル支持体１１に作用する、ロータ構成群のポール フィンガとによって行われる。 コイル支持体１１の側面図からさらに判るように、フランジ１６；１８の部分 ３６はラグ状に形成され、すなわち、フランジ１６；１８の周面にわたって、凸 部４４と凹部４６とが交互に形成されている。凸部４４の数はポールフィンガの 後で述べる数に相当する。凸部４４および凹部４６の輪郭は、ポールフィンガに それぞれ１つの凸部４４が対応配置され、隣り合う２つのポールフィンガ相互間 に存在する間隔には凹部４６が対応配置されるように選択されている。コイル始 端部２６もしくはコイル終端部２８を収容するために形成された切欠き３０，３ ２はそれぞれ１つの凹部４６に開口している。これにより、コイル始端部２６お よびコイル終端部２８は、隣り合う２つの磁極フィンガの間の領域において、励 磁コイル２４から引き出し可能であることが保証される。 第３図においては、第１図および第２図におけるものと同一の部材は同一の符 号を有している。この第３図においては、全体的に符号４８で示されたクローポ ールロータが、組み付けられた状態で示されている。クローポールロータ４８は 発電機のスタータケーシング内に回転可能に支承され、ひいては発電機のロータ 構成群を形成する。コイル支持体１１および励磁コイル２４に加えて、クローポ ールロータ４８はロータ軸５０を有している。このロータ軸には回動不能にポー ルコア２０が配置されている。ポールコア２０は、スリーブ部分１４内部、ひい ては、励磁コイル２４によって取り囲まれる室内に位置するように配置される。 ポールコア２０の端面には、公知の形式で、それぞれ１つのポールディスク５２ ；５４が配置されている。これらのポールディスクは一体的にクローポール５６ ，５８で終わっている。これらのクローポール５６，５８は励磁コイル２４に被 さっている。これらのクローポール５６，５８は、クローポールロータ４８の全 周にわたって見て、交互に形成されている、つまりポールディスク５２またはポ ールディスク５４から延びるように配置されている。これらのクローポール５６ ；５８は、上から見て、台形状に先細に延びるポールフィンガ６０；６２を形成 している。これらのポールフィンガは互いに係合し合って、これらのポールフィ ンガの間にはそれぞれ１つの間隙が形成されている。 クローポールロータ４８の組み付け時には、クローポール５６，５８はいわば互 いに嵌め込まれるので、コイル支持体１１の部分３６はそれぞれクローポール５ ６；５８のポールフィンガ６０；６２に当て付けられる。部分３６はこのときに 内方に向かって曲げられるので、これらの部分は励磁コイル２４に部分的に被さ る。コイル支持体１１と一体的に形成された部分３６を曲げることによって、励 磁コイル２４の位置固定が達成されるので、回転数が極端に高い場合にもこの励 磁コイル２４が緩むことはない。それというのは、この励磁コイルはいわばクロ ーポール５６，５８の間で全ての方向で緊定されているからである。 励磁コイル２４のコイル始端部２６およびコイル終端部２８はスリップリング ６４，６６に結合されている。スリップリング６４，６６はロータ軸５０に回動 不能に配置されている。この場合、これらのスリップリングは例えばロータ軸５ ０のジャーナルに被せ嵌められている。コイル始端部２６およびコイル終端部２ ８は、クローポールロータ４８のスリップリング側のポールディスク５４に沿っ て案内され、スリップリング６４；６６に接触接続されている。コイル始端部お よびコイル終端部はこのために、例えばスリップリングに直接的に溶接されてい てよい。 第４図〜第６図には、励磁コイル体１０の別の変化実施例が示されている。第 １図〜第３図におけるもの と同じ部材は、部分的に異なって配置されているが、同一の機能を有している場 合には、同一符号を備えている。第４図に示された、励磁コイル体１０の平面図 においては、コイル支持体１１に配置された励磁コイル２４が示されている。励 磁コイル２４は、切欠き３０を通って案内されたコイル始端部２６を有している 。この切欠きは第２図につき説明したものに相当する。励磁コイル２４のコイル 終端部２８は、励磁コイル２４の外周面３４に、樹脂点６８によって位置固定さ れている。この樹脂点６８は、励磁コイル２４の最後の巻き条がコイル支持体１ １のスリップリング側のフランジ１６に位置決めされるように配置されている。 第５図に示された樹脂点６８の拡大詳細図から明らかなように、コイル終端部 ２８は励磁コイル２４に固定されている、つまり位置ずれ不能に固持されている 。これにより、励磁コイル２４は巻付け緊張下で緩まないことが保証される。こ の場合、樹脂点６８の寸法は、コイル終端部２８をいわば励磁コイル２４に不動 に接着することにより、樹脂点がコイル終端部２８を位置固定するための保持力 を付与可能にするように設定されている。樹脂点６８を生ぜしめる樹脂は、被着 領域において、励磁コイルの最上層の間隙内に侵入するので、コイル終端部２８ の確実な、位置ずれ不能な固持が保証されている。この樹脂点６８からは、コイ ル終端部２８はフランジ１８の切欠き３２に案内され る。 コイル終端部２８の案内は、第６図に示した励磁コイル体１０の図において明 らかである。第６図は、スリップリング側のフランジ１６側から見た励磁コイル 体１０を示したものである。この樹脂点６８からは、コイル終端部２８は切欠き ３２の基部４０に案内されている。この切欠き３２は、励磁コイル体１０の半径 方向線７０に対して角度αを成して延びている。この角度αは、この場合２５° 〜３０°の値を成している。切欠き３２の基部４０は、切欠き３０の基部３８も 位置するほぼ１仮想円周線上に位置している。したがって、励磁コイル２４のコ イル始端部２６とコイル終端部２８とは、励磁コイル体１０の回転軸線１２に対 して同一の距離を置いて、コイル支持体１１から引き出される。樹脂点６８と切 欠き３２の基部４０との間で、コイル終端部２８は締込み区間４２に沿って延び ている。コイル終端部２８は、励磁コイル２４とコイル支持体１１のフランジ１ ６との間に締め込まれている。このためには、フランジ１６を励磁コイル２４の 巻付け動作終了後に、その弾性に基づき外方に向かって曲げて、コイル終端部２ ８を切欠き３２内に手繰り込むことができる。この切欠き３２は、角度αを成し て延びる切込みによって形成することができる。この場合、基部４０は、コイル 線材の直径にほぼ相当する打抜部によって形成される。 樹脂点６８と切欠き３２の基部４０とは角度βだけ互いにずらされて配置され ている。この角度は、１つのクローポールフィンガ（第３図においてクローポー ル５８およびポールフィンガ６２で示されている）によって規定された角度セグ メントに相当する。これらの実施例で示されたクローポールロータの場合、この クローポールロータはそれぞれ６つのクローポールフィンガをコイル支持体１１ の各フランジ側に有している。したがって角度βは６０°である。樹脂点６８お よび切欠き３２の基部４０は、コイル終端部２８の締込み区間４２が完全にクロ ーポールフィンガのうちの１つの下側に延びるように設けられている。 第４図〜第６図に示した実施例の場合の利点は、専ら樹脂点６８によるコイル 終端部２８の位置固定が、励磁コイル２４の外周面３４全体にわたる含浸および 浸透（Traenken）を可能にすることである。角度αを成して延びる切欠き３２と 締込み区間４２とによって、コイル終端部２８がその位置から自然に外れること が阻止される。振動時や、コイル終端部２８の遠心負荷を招くような、回転数が 極端に高い時にも、角度αを成して延びる切欠き３２によって、コイル終端部２ ８の外れを排除することができる。さらに、クローポールのかしめ締結（Verste mmen）によりクローポールロータ全体が形成されることによって、軸方向の押圧 力が励磁コイル２４に加えられる。この押圧力は、締込み 区間４２に沿ったコイル終端部２８の締付け固定を確実に保証する。 全体的に見て、例えばコンパクト形状またはポット形状で製造可能なクローポ ールロータは、極めて荒い運転時にも振動負荷および／または遠心負荷を防止さ れて確実に支承される励磁コイル２４を有している。例えば結束帯のような付加 的な固定手段を節約することにより、全体的に重量が減じられる。さらにこの重 量減小は、励磁コイル２４の一層良好な含浸を可能にする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月３０日 【補正内容】 請求の範囲 １．電気的な機械、特に車両のための発電機であって、ステータケーシングに回 転可能に支承されたロータ、特にクローポールロータ（４８）が設けられており 、ロータが、ロータ軸（５０）に対して同軸的に回動不能に配置された励磁コイ ル（２４）を有しており、該励磁コイルのコイル始端部（２６）およびコイル終 端部（２８）が、回転軸に配置されたスリップリング（６４，６６）に案内され ており、励磁コイル（２４）がコイル支持体（１１）に配置されており、該コイ ル支持体が、励磁コイル（２４）をＵ字形に取り囲む絶縁体によって形成されて おり、該絶縁体の、スリップリング（６４，６６）に向いたフランジ（１６）が 縁部で開いた、有利には互いに対向して位置する、コイル始端部（２６）とコイ ル終端部（２８）とを収容するための切欠き（３０，３２）を有している形式の ものにおいて、 励磁コイル（２４）の上側に位置するコイル終端部（２８）が切欠き（３２ ）の手前で、締込み区間（４２）にわたって接線方向に、励磁コイル（２４）と コイル支持体（１１）のフランジ（１６）との間に締め込まれていることを特徴 とする、電気的な機械、特に車両のための発電機。 ２．コイル終端部（２８）のための切欠き（３２）が 半径方向に、ほぼ励磁コイル（２４）の外周面（３４）にまで延びている、請求 項１記載の電気的な機械。 ３．切欠き（３２）の幅が、該切欠きの基部（４０）において、コイル線材の直 径に相当する、請求項１または２記載の電気的な機械。 ４．コイル終端部（２８）のための切欠き（３２）が基部（４０）の上方で切込 みとして形成されており、該切り込みの壁（３３）が互いに接している、請求項 ３記載の電気的な機械。 ５．コイル終端部（２８）のための切欠き（３２）が、コイル始端部（２６）の ための切欠き（３０）が終わっている仮想円周線にまで、特にスリーブ部分（１ ４）にまで延びている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気的な機械 （第６図）。 ６．コイル終端部（２８）のための切欠き（３２）が、コイル支持体（１１）の １半径方向線（７０）に対して所定の角度（α）を成して延びており、該角度が 有利には２５°〜３０°である、請求項５記載の電気的な機械。 ７．コイル終端部（２８）が、接着剤、特に樹脂点（６８）によって、励磁コイ ル（２４）に位置固定されており、締込み区間（４２）に沿って、切欠き（３２ ）の基部（４０）に案内されており、樹脂点（６８）と切欠き（３２）の基部（ ４０）とが角度（ β）を成して互いにずらされており、該角度が、有利には１つのポールフィンガ （５８，６２）の角度セグメントに相当する、請求項１から６までのいずれか１ 項記載の電気的な機械。 ８．締込み区間（４２）が１つのポールフィンガ（５８，６２）の下側に延びて いる、請求項１記載の電気的な機械。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気的な機械、特に車両のための発電機であって、ステータケーシングに回 転可能に支承されたロータが設けられており、該ロータが、ロータ軸に対して同 軸的に回動不能に配置された励磁コイルを有しており、該励磁コイルのコイル端 部が、回転軸に配置されたスリップリングに案内されている形式のものにおいて 、 励磁コイル（２４）がコイル支持体（１１）に配置されており、該コイル支 持体が、コイル端部（２６，２８）を締付け固定するための手段を有しているこ とを特徴とする、電気的な機械、特に車両のための発電機。 ２．コイル支持体（１１）が、励磁コイル（２４）をＵ字形に取り囲む絶縁体に よって形成されており、該絶縁体の、スリップリング（６４，６６）に向いたフ ランジ（１６）が縁部で開いた、有利には互いに対向して位置する、コイル始端 部（２６）とコイル終端部（２８）とを収容するための切欠き（３０，３２）を 有している、請求項１記載の電気的な機械。 ３．コイル始端部（２６）のための切欠き（３０）が半径方向に、ロータ軸（５ ０）に対して同軸的に配置された、フランジ（１６，１８）を結合する、コ イル支持部（１１）のスリーブ部分（１４）にまで延びており、コイル終端部（ ２８）のための切欠き（３２）が半径方向に、ほぼ励磁コイル（２４）の外周面 （３４）にまで延びている、請求項１または２記載の電気的な機械。 ４．切欠き（３０，３２）の幅が、該切欠きの基部（３８，４０）において、コ イル線材の直径に相当する、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気的な 機械。 ５．コイル終端部（２８）のための切欠き（３２）が基部（４０）の上方で切込 みとして形成されており、該切り込みの壁（３３）が互いに接している、請求項 ４記載の電気的な機械。 ６．励磁コイル（２４）のコイル終端部（２８）が切欠き（３２）の手前で、締 込み区間（４２）にわたって接線方向に、励磁コイル（２４）とコイル支持体（ １１）のフランジ（１６）との間に締め込まれている、請求項１から５までのい ずれか１項記載の電気的な機械。 ７．コイル終端部（２８）のための切欠き（３２）が、コイル始端部（２６）の ための切欠き（３０）が終わっている仮想円周線にまで、特にスリーブ部分（１ ４）にまで延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気的な機械 。 ８．コイル終端部（２８）のための切欠き（３２）が 、コイル支持体（１１）の１半径方向線（７０）に対して所定の角度（α）を成 して延びており、該角度が有利には２５°〜３０°である、請求項７記載の電気 的な機械。 ９．コイル終端部（２８）が、接着剤、特に樹脂点（６８）によって、励磁コイ ル（２４）に位置固定されており、締込み区間（４２）に沿って、切欠き（３２ ）の基部（４０）に案内されており、樹脂点（６８）と切欠き（３２）の基部（ ４０）とが角度（β）を成して互いにずらされており、該角度が、有利には１つ のポールフィンガ（５８，６２）の角度セグメントに相当する、請求項６記載の 電気的な機械。 10．締込み区間（４２）が１つのポールフィンガ（５８，６２）の下側に延びて いる、請求項６記載の電気的な機械。