CN100340050C - 用于车辆的ac发电机 - Google Patents

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Abstract

AC发电机(1)具有压力装配到支架肋片(7a)的负极侧整流装置(7b)，以便将所述整流装置(7b)的底面(7b2)布置在所述支架肋片(7a)的表面上。所述支架肋片(7a)以所述整流装置(7b)的底面(7b2)面对所述AC发电机(1)的后机架(6)的方式布置。所述后机架(6)与所述底面(7b2)之间形成间隙，用于所述整流装置(7b)的冷风(C)流过所述间隙。所述后机架(6)在其外壁面配置有斜面(6c)，用于引导从AC发电机(1)的保护盖(8)的开口(8a)引入的所述冷风(C)到所述整流装置(7b)。因而，通过所述斜面(6c)引入的所述冷风(C)能直接接触所述整流装置(7b)的底面(7b2)，以便更好地冷却所述整流装置(7b)。

Description

用于车辆的AC发电机
技术领域
本发明涉及用于车辆的AC发电机，特别涉及以改善位于其中的整流器的冷却性能为目标的AC发电机。
背景技术
目前，用于车辆的AC发电机要求大功率输出，引发了一个关键问题：改善位于其中的整流器的冷却能力，因大电流流通整流器产生大量的热。考虑提高风扇的能力以冷却整流器，但是，这增加了风扇的噪音。因此，为了确保车厢不受噪音影响，提高风扇的冷却能力并不总是适合。
JP-2001-037142-A和美国专利6,184,602以及5,949,166(日本专利3438577)公开了具有开口的AC发电机，所述开口用于引导外部空气作为冷风流过后机架和保护盖之间的空气通道，吹到支架肋片以冷却整流器，所述支架肋片使整流器位于其上。
但是，根据上面公开的知识，空气通道形成于支架肋片的后侧，因此整流器不直接倾向于冷风，不能被充分冷却。此外，后机架和支架肋片之间形成空气通道的间隙很狭窄，因而可能造成腐蚀的泥浆水会停留在其中。
发明内容
本发明成功解决了上述问题，它的目的是提供一种用于车辆的AC发电机，所述发电机具有高的冷却整流器装置的能力，而不需要提高冷却风扇的能力，并能有效地排出侵入到保护盖内部的泥浆水。
为了实现上述目的，本发明的用于车辆的AC发电机具有转子、带斜面的机架、冷却风扇、保护盖和整流器。
转子因转矩旋转，例如转矩由发动机产生并传输到转子。机架旋转地支撑转子。冷却风扇被安装到转子上，通过与转子整体旋转以吸入冷风。保护盖布置在机架外，因而，机架和保护盖中间形成了间隙，用于吸入冷风。
整流器布置在机架和保护盖之间，其具有第一端面和第二端面。第一端面面对着机架，第二端面背对着机架。机架的斜面面对整流器。斜面和整流器第一端面之间的距离沿着机架的径向朝着外侧增加。
具体而言，本发明提供一种用于车辆的AC发电机包括：转子，其通过传输到其上的转矩旋转；机架，其可旋转地支撑所述转子；冷却风扇，其固定在所述转子上，用于通过与所述转子整体旋转从外部吸入冷风；保护盖，其布置在所述机架外侧，因而，所述机架和所述保护盖之间形成间隙，用于吸入冷风；以及整流器，其布置在所述机架和所述保护盖之间，所述整流器具有面对所述机架的第一端面和背对所述机架的第二端面，其中：所述机架具有面对所述整流器的斜面；以及所述斜面与所述间隙处的所述整流器的第一端面之间的距离在所述机架的径向方向朝着外侧增加；若干布置在所述整流器的第一端面上的热辐射肋条，每个热辐射肋条在所述冷风的气流方向延伸；和每个热辐射肋条的轴向高度在径向方向朝着外侧逐渐增加，因而，每个热辐射肋条的背脊沿着所述斜面延伸。
附图说明
从对构成本申请一部分的下列详细描述、附加的权利要求书和附图的研究，将意识到本发明的其它特点和优势，和相关部件的操作方法及功能。附图中：
图1是根据本发明第一实施例的用于车辆的AC发电机的剖视图；
图2是根据第一实施例的整流器和它的周围区域的剖视图；
图3是根据第二实施例的用于车辆的AC发电机的剖视图；
图4是根据第三实施例的用于车辆的AC发电机的剖视图；
图5是根据第三实施例的热辐射肋条的侧视图；
图6是显示根据第三实施例的AC发电机效果的图表；
图7是根据第四实施例的用于车辆的AC发电机的剖视图；
图8是根据第四实施例的热辐射肋条的侧视图；
图9是根据第五实施例的用于车辆的AC发电机的剖视图；
具体实施方式
(第一实施例)
如图1所示，根据第一实施例的用于车辆的AC发电机1具有下面将描述的定子2、转子3、电刷4、机架5，6、整流器7和保护盖8。
定子2具有由机架5，6支撑的定子芯2a和缠绕在定子2上的电枢绕组2b。转子3的旋转感应出电枢绕组2b的AC电压。例如，电枢绕组2b具有3组电枢线圈，所述线圈呈Y型连接或三角连接。
转子3具有转子轴3a，发动机(未显示)产生的转矩由皮带轮9传输给所述转子轴，和固定在转子轴3a上的一对磁极铁芯(磁极)3b，以及缠绕在磁极铁芯3b上的励磁绕组3c。皮带轮9固定在转子轴3a的一端部，通过皮带(未显示)与发动机的曲轴皮带轮(未显示)连接。
冷却风扇10，11分别固定在磁极铁芯3b的两个轴向端面上，通过与转子3整体旋转从机架5，6的外部吸入冷风(外部空气)。
电刷4与设置在转子轴3a另一端侧的集电环12滑动接触，向励磁绕组3c提供激励电流。
机架5，6由前机架5和后机架6组成，所述前机架通过轴承13支撑转子轴3a的一端侧，所述后机架通过轴承14支撑转子轴3a的另一端侧。机架5，6支撑插入其间的定子芯2a，通过螺栓15彼此固定。前机架5具有用于吸入冷风的空气吸入窗口5a和用于排出冷风的空气排出窗口5b。类似地，前机架6具有用于吸入冷风的空气吸入窗口6a和用于排出冷风的空气排出窗口6b。
整流器7通过全波整流将电枢绕组2b内感应出的AC电压转变成DC电压。整流器7包括以负电位固定在支架肋片7a上的负极侧整流装置(二极管)7b和以正电位固定在支架肋片7c上的正极侧整流装置(未显示)。如图1所示，整流器7布置在后机架6的轴向外侧，通过旋紧螺栓16将其固定在后机架6上。
此处，负极侧整流装置7b与由铝等制成的支架肋片7a压力配合。整流装置7b具有在其一端面与电枢绕组2b连接的引线7b1。背对引线7b1的整流装置7b的另一端面(底面)7b2暴露在支架肋片7a的表面上。
支架肋片7a以这种方式布置：整流装置7b的底面7b2面对后机架6的外表面。在后机架6的外表面和支架肋片7a之间形成间隙，用以流通冷风。
保护盖8由模制的树脂等制成。保护盖8罩着上述整流器7、电刷4、电压调节器18等等，所述电压调节器用于调节AC发电机1的输出电压到预定电压，所述保护盖8通过螺栓16与支架肋片7a一起固定在后机架6上。
开口8a形成于保护盖8的径向周边缘部分，用于引导冷风进入后机架6和其自身之间的空间。此外，通风窗口8b形成于保护盖8的轴向外壁，用于引导冷风。
后机架6在其面对整流器7的径向周边缘部分形成斜面6c，以便引导冷风通过开口8a进入负极侧整流装置7b。例如，如图2所示，斜面6c按如下方式布置：斜面6c与支架肋片7a之间的距离17从始端6c1到末端6c2逐渐增大，所述始端6c1是斜面6c沿径向靠内的一端，所述末端6c2是斜面6c沿径向靠外的一端。
设置斜面6c的坡度角以便沿斜面6c进入的冷风有效地吹到整流装置7b的底面7b2。特别地，设置斜面6c的坡度角以便整流装置7b布置在支架肋片7a与图2中以虚线表示的斜面6c延长线的交点处的径向外侧(图2下侧)。
下面将描述第一实施例的作用和效果。
如图1所示，当转子3因来自发动机传输的转矩而旋转时，与转子3整体旋转的冷却风扇10，11产生冷风A，B和C。由前冷却风扇10产生的冷风A流经空气吸入窗口5a进入前机架5的内部空间，通过空气排出窗口5b被排出。
然而，由后冷却风扇11产生的冷风B流经在保护盖8上形成的通风窗口8b进入保护盖8的内部空间，接着通过空气吸入窗口6a进入后机架6的内部空间，通过后机架6的空气排出窗口6b被排出。
由后冷却风扇11产生的冷风C流经开口8a进入保护盖8的内部空间，接着通过空气吸入窗口6a进入后机架的内部空间，通过后机架6的空气排出窗口6b被排出。
冷却风扇10，11至少起离心风扇的作用。后冷却风扇11的叶片比前冷却风扇10的大。每个冷却风扇10，11都有固定在磁极铁芯3b的轴向端面上的环状基座部分和设置成垂直于该基座部分的若干叶片。若干叶片排列成环状列，在其径向内侧形成空气吸入空间。冷却风扇10，11从AC发电机1的两端侧沿其轴向方向吸入外部空气，将空气排出至AC发电机1的径向外侧。
后冷却风扇11通过机架6的端面壁上形成的若干空气吸入窗口6a吸入外部空气。空气吸入窗口6a大致呈扇形开口，排列在支撑位于机架6中心的轴承14的轴承箱周围。因此，机架6和保护盖8之间形成了用于流通冷风的通道。保护盖8至少罩着机架6的空气吸入窗口6a，布置并固定在机架6的轴向端面上。外部空气通过设置在保护盖8的轴向端面上的多个通风窗口8b被吸入。
此外，外部空气也通过保护盖8盘形壁面的周边缘部分处的开口8a被吸入。开口8a开在近似圆柱形的AC发电机1的径向外壁面上。
开口8a布置在机架6和保护盖8的外周边缘部分之间。开口8a是在保护盖8上排列成与C形整流器7一致的C形狭缝，或是排列在保护盖8的整个环形范围内的狭缝。外部开口8a与整流装置7b的排列一致地间隔布置。
近似板状的整流器7布置在保护盖8的内部。整流器7具有包括支架肋片7a和固定在支架肋片7a上的整流装置7b的近似板状部分。整流器7的板状部分沿着垂直于AC发电机1的中轴线的假想平面延伸。整流器7的板状部分具有沿着保护盖8的外周边缘部分延伸的近似C形的形状。若干整流装置7b沿圆周方向间隔排列在整流器7的板状部分。整流器7的板状部分位于机架6的直径内部。
保护盖8也位于机架6的内部。整流器7板状部分的周边缘与保护盖8的周边缘呈小间隙地布置，或者与保护盖8的周边缘接触。因此，整流器7的板状部分在AC发电机1的轴向方向划分了位于保护盖8内的空间。整流器7由机架6支撑，以便在整流器7的板状部分与机架6的外表面之间形成间隙。
机架6与整流器7的板状部分之间的间隙与开口8a和空气吸入窗口6a相通。机架6与整流器7的板状部分和开口8a之间的间隙形成沿着AC发电机1径向方向延伸的空气流通道。空气流通道以如下方式稍微倾向径向方向：当沿着径向从周边缘向中心行进时，从AC发电机1的内侧到外侧在轴向方向逐渐偏移。
空气流通道在其径向外侧位置被定向为轴向外侧。空气流通道以从径向外侧沿着径向方向线性地吸入空气流的方式开口，并沿径向方向延伸。形成这种空气流通道的机架6的壁面也形成了斜面6c，所述斜面倾斜以便从径向外侧到径向内侧逐渐靠近整流器7的板状部分。斜面6c和整流器7的板状部分之间形成空气流通道，所述空气流通道轴向方向的宽度从径向外侧到径向内侧逐渐减小。
整流装置7b的一部分布置在整流器7板状部分的径向内侧部分。整流装置7b将它们的底面7b2作为板状部分表面的一部分暴露出来。整流装置7b以其底面7b2面对机架6的壁面的方式排列。斜面6c倾斜以便形成朝向位于整流器7的板状部分上的整流装置7b的空气流。斜面6c倾斜，因而，空气流朝向布置和位于整流器7板状部分的整流装置7b的底面。斜面6c如此形成，因而空气流的速度在整流装置7b的底面7b2处达到其最大值。
如图2中的箭头所示，后机架6上的斜面6c引导冷风C朝着整流装置7b流过保护盖8上的开口8a，以便吹到整流装置7b的底面7b2，有效地冷却整流装置7b。特别在第一个实施例，整流装置7b布置在斜面6c延长线与支架肋片7a的交点处的径向外侧。因而，整流装置7b能通过直接接触冷风C被冷却，所述冷风通过整流装置7b的底面7b2上的斜面6c引导，以便得到有效地冷却整流装置7b的效果而不需要改善冷却风扇的性能。
此外，为了有效地使冷风C接触整流装置7b的底面7b2，后机架6和支架肋片7a之间的距离17不能设置太窄，因为冷却整流装置7b的性能通过后机架6上的斜面6c的作用改善。因此，被引导进入距离17处的泥浆水能被很好地排出。从而，斜面6c以如下方式倾斜：斜面6c和支架肋片7a之间的距离17从始端6c1到终端6c2逐渐增大，因此，泥浆水几乎不停留其中，支架肋片7a(特别在整流装置7b被压力装配其中的部位)因盐水而被腐蚀的状态能被限制。
(第二实施例)
如图3所示，根据第二实施例的AC发电机1是具有斜面6c的实例，所述斜面6c的始端6c1位于整流装置7b的径向内侧(图3上侧)。
根据该结构，斜面6c和整流装置7b之间的距离17可以很宽，以便不会使泥浆水等停留其中，并限制支架肋片7a(特别在整流装置7b被压力装配其中的部位)因盐水等而被腐蚀。此外，斜面6c引导冷风有效地接触整流装置7b的底面7b2，以便改善冷却整流装置7b的性能。
(第三实施例)
如图4所示，根据第三实施例的AC发电机1具有位于负电位处的支架肋片7a上的热辐射肋条19。
如图5所示，多个热辐射肋条19布置在后机架6一侧的支架肋片7a的表面上，以便沿着冷风的流通方向位于支架肋片7a的径向方向。
根据该结构，支架肋片7a上的热辐射肋条19增加了支架肋片7a的热辐射面积，以便改善其热辐射性能。此外，热辐射肋条19之间形成了排出通道，用于排出被引入其中的泥浆水，以便更多地改善排出泥浆水等的性能。
此外，后机架6上的斜面6c引导冷风C接触整流装置7b的底面7b2，有效地冷却整流装置7b，与第一和第二实施例中的一样。
根据在环境温度为90℃、转子3转速为2500rpm情况下比较带斜面6c和不带斜面6c的AC发电机冷却能力的试验，图6描述了斜面6c的效果。每个AC发电机1有6个整流装置7b。根据该试验，斜面6c能将整流装置7b的温度降低2℃-4℃多。
(第四实施例)
如图7所示，根据第四实施例的AC发电机1与第三实施例类似，具有位于负电位处的支架肋片7a上的热辐射肋条19，热辐射肋条19的高度以沿着后机架6的斜面6c的方式改变。也就是，如图7所示，热辐射肋条19的高度从s径向内侧到s径向外侧逐渐增加，因此，热辐射肋条19之间的间隙近似为常量。
根据该结构，支架肋片7a上的热辐射肋条19进一步增加了支架肋片7a的热辐射面积，因而更多地改善了热辐射性能。此外，如图8所示，热辐射肋条19布置在保护盖8的开口8a处，以便具有限制泥浆水等通过开口8a侵入保护盖8内部空间的效果。
(第五实施例)
如图9所示，根据第五实施例的AC发电机1具有凸起的斜面6c。
第一实施例中的斜面6c是平的，然而，第五实施例中的斜面6c具有凸起的表面，所述凸起表面按如下方式形成：斜面6c和支架肋片7a之间的距离17逐渐增加，如图9所示。这种结构也有与第一实施例基本上一样的效果，也就是，通过斜面6c引导冷风至整流装置7，以改善冷却整流装置7的性能。
本发明的描述本质上仅仅是示例性的，因而，不脱离本发明要旨的变动被认为在本发明的范围之内。这种变动并不被认为脱离了本发明的实质和范围。

Claims (5)

1.一种用于车辆的AC发电机(1)，包括：
转子(3)，其通过传输到其上的转矩旋转；
机架(5，6)，其可旋转地支撑所述转子(3)；
冷却风扇(10，11)，其固定在所述转子(3)上，用于通过与所述转子(3)整体旋转从外部吸入冷风(A，B，C)；
保护盖(8)，其布置在所述机架(6)外侧，因而，所述机架(6)和所述保护盖(8)之间形成间隙，用于吸入冷风(C)；以及
整流器(7)，其布置在所述机架(6)和所述保护盖(8)之间，所述整流器具有面对所述机架(6)的第一端面和背对所述机架(6)的第二端面，其中：
所述机架(6)具有面对所述整流器(7)的斜面(6c)；以及
所述斜面(6c)与所述间隙处的所述整流器(7)的第一端面之间的距离在所述机架(6)的径向方向朝着外侧增加；
若干布置在所述整流器(7)的第一端面上的热辐射肋条(19)，每个热辐射肋条(19)在所述冷风(C)的气流方向延伸；和
每个热辐射肋条(19)的轴向高度在径向方向朝着外侧逐渐增加，因而，每个热辐射肋条(19)的背脊沿着所述斜面(6c)延伸。
2.如权利要求1所述的AC发电机(1)，其特征在于：
所述整流器(7)包括支架肋片(7a)和固定在所述支架肋片(7a)上的整流装置(7b)；
所述整流装置(7b)的引线(7b1)布置在所述整流器(7)的第二端面；以及
所述整流装置(7b)的端面(7b2)暴露在所述整流器(7)的第一端面。
3.如权利要求1所述的AC发电机(1)，其特征在于：所述斜面(6c)是朝着所述整流器(7)凸起的曲面。
4、如权利要求1所述的AC发电机(1)，其特征在于：所述整流器(7)包括支架肋片(7a)和固定在所述支架肋片(7a)上的整流装置(7b)，所述整流装置(7b)布置在所述斜面(6c)的假想延长线的径向方向外侧。
5、如权利要求1所述的AC发电机(1)，其特征在于：所述整流器(7)包括支架肋片(7a)和固定在所述支架肋片(7a)上的整流装置(7b)，所述整流装置(7b)布置在所述斜面(6c)的内端(6c1)的径向方向外侧。
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