(57)【要約】  本発明は、クローポールランナを備えたクローポールジェネレータであって、駆動軸（１５）に取り付けられ爪状の磁極（２２，２４）を備えた２つのポールホイール半部（２１，２３）が設けられており、両ポールホイール半部（２１，２３）の磁極（２２，２４）が互いに噛み合っており、隣り合う磁極（２１，２３）間に１つのリング状の閉鎖体（１０）が設けられている形式のものに関する。ポールホイール半部（２１，２３）がその磁極（２２，２４）でもって閉鎖体（１０）のポケット（１１）内に、閉鎖体（１０）が磁極（２２，２４）の縁を少なくとも部分的に包囲するように挿入可能であることが提案される。加えて閉鎖体（１０）も提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クローポールジェネレータであって、駆動軸（１５）に取り付けられ爪状の磁極（２２，２４）を備えた２つのポールホイール半部（２１，２３）が設けられており、両ポールホイール半部（２１，２３）の磁極（２２，２４）が互いに噛み合っており、隣り合う磁極（２１，２３）間に１つのリング状の閉鎖体（１０）が設けられている形式のものにおいて、ポールホイール半部（２１，２３）がその磁極（２２，２４）でもって閉鎖体（１０）のポケット（１１）内に、閉鎖体（１０）が磁極（２２，２４）の縁を少なくとも部分的に包囲するように挿入可能であることを特徴とするクローポールジェネレータ。
【請求項２】
前記閉鎖体（１０）が、軸方向で隣り合うポケット（１１）間に、それぞれ１つの、回転軸線（２７）に対して斜めに延びる重畳ウェブ（１４′）を有しており、該重畳ウェブ（１４′）が、隣り合う磁極（２２，２４）を外側でその側方の縁（２２′，２４′）で覆っている、請求項１記載のクローポールジェネレータ。
【請求項３】
前記ポケット（１１）が磁極（２２，２４）を部分的にのみ内側で覆っている、請求項１または２記載のクローポールジェネレータ。
【請求項４】
前記閉鎖体（１０）が、それぞれ隣り合う重畳ウェブ（１４′）間に、１つの開口（１２）を有しており、該開口（１２）が、隣り合う重畳ウェブ（１４′）間を延在するそれぞれの磁極（２２，２４）の磁極根本部（２８，２９）を内側で空ける、請求項１から３までのいずれか１項記載のクローポールジェネレータ。
【請求項５】
前記閉鎖体（１０）の内側半径（１７）の、ポールホイール半部（２１，２３）の外側半径（１６）に対する比（Ｖ）が、最高で０．９８である、請求項１から４までのいずれか１項記載のクローポールジェネレータ。
【請求項６】
前記比が、０．９５〜０．８５の範囲、特に０．９４〜０．８７の範囲にある、請求項５記載のクローポールジェネレータ。
【請求項７】
軸方向で張出し部（１３）がポケット（１１）を越えて形成されており、該張出し部（１３）が、固定子鉄心（２５）よりも少なくとも１０％、特に約３０％長い、請求項１から６までのいずれか１項記載のクローポールジェネレータ。
【請求項８】
磁極（２２，２４）と閉鎖体（１０）との間のエアギャップが固体で満たされている、請求項１から７までのいずれか１項記載のクローポールジェネレータ。
【請求項９】
磁極根本部（２８，２９）間の投影面の最高で６０％がファンにより覆われている、請求項１から８までのいずれか１項記載のクローポールジェネレータ。
【請求項１０】
クローポールジェネレータ（２０）の、駆動軸（１５）に配置され、互いに噛み合う爪状の磁極（２２，２４）を備えた２つのポールホイール半部（２１，２３）の、隣り合う磁極（２２，２４）間の隙間を閉鎖するための閉鎖体において、閉鎖体がジグザグ状のリングとして構成されており、それぞれの頂部に１つのポケット（１１）が配置されていることを特徴とする閉鎖体。
【請求項１１】
軸方向でずらされたポケット（１１）が、対称軸線（２７）に対して斜めに延びる重畳ウェブ（１４′）により結合されており、該重畳ウェブ（１４′）がそれぞれのポケット（１１）を側方で覆っている、請求項１０記載の閉鎖体。
【請求項１２】
内側で前記重畳ウェブ（１４′）にウェブ（１４）が配置されている、請求項１１記載の閉鎖体。
【請求項１３】
前記ウェブ（１４）が、それぞれの重畳ウェブ（１４′）により結合された両ポケット（１１）を起点とする、請求項１２記載の閉鎖体。
【請求項１４】
ウェブ（１４）の幅と重畳ウェブ（１４′）の幅との間の比が、０．５より小、特に最高で０．４である、請求項１２または１３記載の閉鎖体。
【請求項１５】
前記ポケット（１１）が、最高で２．５ｍｍ、特に２ｍｍの肉厚を有する、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の閉鎖体。
【請求項１６】
軸方向で前記ポケット（１１）を越えて張出し部（１３）が配置されている、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の閉鎖体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載のクローポールジェネレータ、すなわちクローポールジェネレータであって、駆動軸に取り付けられ爪状の磁極を備えた２つのポールホイール半部が設けられており、両ポールホイール半部の磁極が互いに噛み合っており、隣り合う磁極間に１つのリング状の閉鎖体が設けられている形式のものに関する。さらに本発明は、請求項１０の上概念部に記載の、クローポールジェネレータのための閉鎖体、すなわちクローポールジェネレータの、駆動軸に配置され、互いに噛み合う爪状の磁極を備えた２つのポールホイール半部の、隣り合う磁極間の隙間を閉鎖するための閉鎖体に関する。
【０００２】
クローポールジェネレータにおいて、爪状の磁極間の空気体積が固定子の凹凸および巻線ヘッド幾何学形状の結果として振動励起されると、不都合な干渉騒音が回転子および固定子により発生し得ることがわかっている。この問題を解消するために、クローポール回転子のできるだけ平滑な外周面を生じるクローポール閉鎖体が使用される。
【０００３】
上位概念を形成するドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４２７８４号明細書から、駆動軸に取り付けられた２つのポールホイール半部を備えたクローポールジェネレータが公知である。ポールホイール半部は爪状の磁極を有している。その際、両ポールホイール半部の磁極は互いに噛み合う。リング状の、永久磁性の閉鎖体が、隣り合う磁極間に設けられている。磁極間には、アンダカットを備えた溝が配置されており、アンダカット内に、閉鎖体を半径方向で固定するために、閉鎖体の突出部が形状結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛）式に挿入可能である。
【０００４】
発明の利点
クローポール回転子を備えたクローポールジェネレータにおいて、ポールホイール半部がその磁極でもって閉鎖体のポケット内に、閉鎖体が磁極の縁を少なくとも部分的に包囲するように挿入可能であることが提案される。公知の背景技術に対して、エレメントの製作は簡単化されている。それというのも、工作手間あるいは工具コストのかかるアンダカットが省略され得るからである。組付けもやはり簡単化されている。閉鎖体は、縁が張り出さないように、回転子およびその磁極の輪郭に適合されている。クローポールジェネレータの防音は改善されている。
【０００５】
有利な構成では、前記閉鎖体が、軸方向で隣り合うポケット間に、それぞれ１つの、回転軸線に対して斜めに延びる重畳ウェブを有しており、該重畳ウェブが、隣り合う磁極を外側でその側方の縁で覆っている。この構成により、磁極を形状結合式にポケット内に確実に固定することが可能である。磁極はその先端部で、両サイドの重畳ウェブと、磁極の背後に存在するポケット壁との間に挿入され得る。
【０００６】
別の有利な構成では、前記ポケットが磁極を部分的にのみ内側で覆っている。有利には磁極の先端部のみがポケット内に差し込まれている。これにより、閉鎖体が組み付けられたとき、回転子の質量および慣性モーメントは有利には僅かに維持され得る。
【０００７】
その際、前記閉鎖体が、それぞれ隣り合う重畳ウェブ間に、１つの開口を有しており、該開口が、隣り合う重畳ウェブ間を延在するそれぞれの磁極の磁極根本部を内側で空けると、かなりの重量削減が達成され得る。これにより、回転子の冷却は改善され得る。製作時、さらに有利には、通常の界磁巻線を固定し、閉鎖体と磁極との間の小さな隙間を閉鎖するための、含浸剤、例えば含浸樹脂の流込みが簡単化される。これにより、閉鎖体の防音はさらに改善される。有利な構成ではそれゆえ、磁極と閉鎖体との間のエアギャップが固体、有利には含浸樹脂で満たされている。閉鎖体は有利には非磁性の材料、有利にはアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金またはプラスチックから形成されている。高価な永久磁性の材料は不要である。
【０００８】
別の有利な構成では、前記閉鎖体の内側半径の、ポールホイール半部の外側半径に対する比が、最高で０．９８である。有利には、前記比が、０．９５〜０．８５の範囲、特に有利には０．９４〜０．８７の範囲にある。特に好都合な防音が生じる。
【０００９】
別の有利な構成では、軸方向で張出し部がポケットを越えて形成されており、該張出し部が、固定子鉄心よりも少なくとも１０％、有利には少なくとも２０％、特に有利には約３０％長い。これにより、固定子鉄心のみならず巻線ヘッドに起因する騒音干渉の影響は減少され得る。防音はさらに改善されている。
【００１０】
冷却は有利には、磁極根本部間の投影面の最高で６０％、特に有利には最高で５０％がファンにより覆われていると保証され得る。
【００１１】
さらに、クローポールジェネレータの２つのポールホイール半部の、隣り合う磁極間の隙間を閉鎖するための閉鎖体において、閉鎖体がジグザグ状のリングとして構成されており、それぞれの頂部に１つのポケットが配置されていることが提案される。
【００１２】
有利な構成では、軸方向でずらされたポケットが、対称軸線に対して斜めに延びる重畳ウェブにより結合されており、該重畳ウェブがそれぞれのポケットを側方で覆っている。磁極の確実な案内が達成され得る。
【００１３】
別の有利な構成では、内側で前記重畳ウェブにウェブが配置されている。ウェブの高さは、ポケットの半径方向の深さに等しい。前記ウェブが、それぞれの重畳ウェブにより結合された両ポケットを起点とすると、機械的な安定性の改善が生じる。有利には、ウェブの幅と重畳ウェブの幅との間の比が、０．５より小、特に最高で０．４である。材料および重量は節減される。
【００１４】
重量の利点は、前記ポケットが、最高で２．５ｍｍ、特に２ｍｍの肉厚を有すると達成され得る。
【００１５】
固定子鉄心の巻線ヘッドに起因する騒音干渉は、運転中、軸方向で前記ポケットを越えて張出し部が配置されていると回避され得る。
【００１６】
有利には、リングが非磁性である。その際、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金またはプラスチックが有利である。
【００１７】
図面
本発明の別の実施形態、観点および利点は、特許請求項におけるまとめとは無関係に、普遍性を制限することなく、以下に図面を参照しながら説明する実施例から生じる。
図１：本発明によるクローポールジェネレータの側面図である。
図２ａ−ｃ：ａ）は本発明による閉鎖体を示す図であり、ｂ）は閉鎖体の断面図であり、ｃ）は閉鎖体の平面図である。
図３：クローポールジェネレータの閉鎖体張出し部および固定子鉄心の断面図である。
図４：磁極根本部間の投影面を示す図である。
図５：本発明によるクローポールジェネレータにおける騒音発生に関する測定結果を示すグラフである。
【００１８】
実施例の説明
図１は、駆動軸１５に取り付けられた２つのポールホイール半部２１，２３を備えた本発明によるクローポールジェネレータ２０の側面図を示す。ポールホイール半部２１，２３は爪状の磁極、いわゆるクローポール２２，２４を有する。両ポールホイール半部２１，２３の磁極２２，２４は互いに噛み合う。磁極２２，２４間には１つのリング状の閉鎖体１０が配置されている。ポールホイール半部２１，２３は閉鎖体１０と相俟ってクローポーロジェネレータ２０の回転子を形成する。見易さの理由から、エレメントの幾つかにのみ例示的に符号を付した。
【００１９】
磁極２２，２４の先端部は閉鎖体１０に差し込まれている。その結果、閉鎖体１０は磁極２２，２４をそこで少なくとも部分的に包囲し、これに対して、それぞれの磁極根本部２８，２９は自由である。磁極２２，２４は、それぞれ軸方向で両側に配置されたプレート１８もしくは１９を起点としている。
【００２０】
磁極２２，２４の側方の縁２２′もしくは２４′は、閉鎖体１０の重畳ウェブ１４′により覆われている。その結果、磁極２２，２４は確実にポケット１１内に保持されている。磁極２２，２４と閉鎖体１０のポケット１１とは、磁極２２，２４の先端部の領域で、周方向でオーバラップして配置されている。閉鎖体１０はポケット１１の領域で磁極２２，２４の先端部の縁を包囲するが、磁極の、外方を向いた平坦な面を実質的に露出させる。
【００２１】
図２は、本発明による閉鎖体１０の詳細を種々異なる見方で示す。閉鎖体１０は、クローポールジェネレータ２０の、駆動軸１５に配置され爪状の磁極２２，２４を有する２つのポールホイール半部２１，２３の、隣り合う磁極２２，２４間の隙間を閉鎖するために役立つ。その際、両ポールホイール半部２１，２３の磁極２２，２４は、図１に示したように、互いに噛み合う。
【００２２】
図２ａは、ジグザグ状のリングとして構成された閉鎖体１０を示す。ジグザグ形状のそれぞれの頂部には１つのポケット１１が配置されている。軸方向で個々のポケット１１を越えて、それぞれ１つの張出し部１３が延在する。ポケット１１内にはポールホイール半部２１，２３の磁極２２，２４が挿入可能である。その際、閉鎖体１０のポケット１１は磁極２２，２４の背面に係合する。閉鎖体１０は非磁性の材料から形成されている。
【００２３】
軸方向でずらされた、隣り合うポケット１１間には、それぞれ１つの、回転軸線２７に対して斜めに延びる重畳ウェブ１４′が延びる。重畳ウェブ１４′はそれぞれのポケット１１を側方で覆っている。組み付けられた状態で、重畳ウェブ１４′は、図１に見て取れるように、隣接する磁極２２，２４を外側でその側方の縁部２２′，２４′で覆う。これにより、閉鎖体１０は磁極２２，２４をこの領域で内側および縁側で包囲する。
【００２４】
ポケット１１は磁極２２，２４をその先端部でのみ覆い、磁極根本部２８，２９の領域には開口１２が設けられている（図１参照）。ポケット１１は最高で２．５ｍｍ、特に２ｍｍの肉厚を有している。
【００２５】
図２ｂは、断面された閉鎖体１０を示す。内側で重畳ウェブ１４′にウェブ１４が配置されていることが見て取れる。ウェブ１４の高さはほぼポケット１１の半径方向の深さに等しい。ウェブ１４は、それぞれの重畳ウェブ１４′により結合された両ポケット１１を起点としており、閉鎖体１０の機械的な安定性を向上させる。
【００２６】
ウェブ１４の幅と重畳ウェブ１４′の幅との間の比は、有利には０．５より小であり、特に最高で０．４である。
【００２７】
図２ｃは、本発明をさらに説明するための、内方を向いたポケット１１を備えた本発明による閉鎖体の平面図を示す。閉鎖体１０は、クローポールジェネレータ２０の断面図である図３に示すように、ポールホイール半部２１，２３の外側半径１６よりも小さい内側半径１７を有している。閉鎖体１０の輪郭はそれぞれの磁極２１，２３の輪郭に適合されているので、閉鎖体１０の内径に応じて、それぞれ異なる長さが生じる。
【００２８】
閉鎖体１０は、クローポール機械２０の固定子２５の固定子鉄心よりも少なくとも１０％長い張出し部１３を有している。その結果、張出し部１３は、固定子２５の巻線ヘッド２６と磁極２１の磁極根本部２８との中間室内へ延在する。張出し部１３は有利には固定子鉄心２５よりも少なくとも２０％、特に約３０％長い。
【００２９】
閉鎖体１０の内側半径１７の、回転子の外側半径１６に対する有利な比は、最高で０．９８であり、有利には０．９５〜０．８５、特に有利には０．９４〜０．８７にある。
【００３０】
閉鎖体１０により磁極根本部２８もしくは２９間に空けられた開口１２は、少なくとも部分的に、一般には両側の端面に取り付けられる説明しないファンにより塞がれる。冷却は、適当に選択された、ファンによる端面の最大の閉塞が超過されてしまわないときに改善される。
【００３１】
磁極根本部２８もしくは２９の表面では、熱伝達係数、ひいては冷却作用が最大である。このことは特に磁極根本部２８もしくは２９の立ち上がり面に該当する。有利には、磁極根本部２８もしくは２９間の投影面の最高で６０％、特に有利には最高で５０％が、ファンにより覆われている。投影面については図４で説明する。それぞれのポールホイール半部２１，２３のプレート１８または１９を上から見ると、円形面が生じる。その際、磁極根本部２８もしくは２９は円形面の縁を形成し、それぞれ投影領域３０により隔離されている。磁極根本部２８または２９間の個々の投影領域３０は相俟って投影面を形成する。
【００３２】
図５は、本発明によるクローポールジェネレータにおける測定結果を示す。このグラフには、騒音信号ＬＷＡが、閉鎖体１０の内側半径１７の、回転子の外側半径１６に対する比Ｖに関連付けて記載されている。特性線が０．９８〜０．８４の領域で顕著な最小値を有することは明らかである。ある比Ｖで、信号ＬＷＡは、Ｖ＝０．９８のとき、約９１．８ｄＢであるのに比して、最小の約９１．５ｄＢである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるクローポールジェネレータの側面図である。
【図２】ａ）は本発明による閉鎖体を示す図であり、ｂ）は閉鎖体の断面図であり、ｃ）は閉鎖体の平面図である。
【図３】クローポールジェネレータの閉鎖体張出し部および固定子鉄心の断面図である。
【図４】磁極根本部間の投影面を示す図である。
【図５】本発明によるクローポールジェネレータにおける騒音発生に関する測定結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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