CN100426633C - 旋转式电机 - Google Patents

Abstract

旋转式电机包括至少一通风扇(43)，所述通风扇带有叶片，叶片之间设置有渐开式通风道(48)，并适合于产生穿过电机的冷却流体；击流缘处的叶片迎角(B)在150°至175°之间，而相对于叶片旋转时生成的圆弧的切线，逸流缘处的叶片迎角(A)在90°至165°之间；叶片(46)的平均间距和这些叶片的平均长度之间的比率低于0.975。本发明适用于汽车交流发电机的通风扇领域。

Description

旋转式电机

技术领域

本发明涉及一尤其应用于机动车辆的交流发电机上的旋转式电机。

本发明还特别涉及到这类电机的通风装置。

背景技术

单相或多相型旋转式电机包括至少两个部分，即一转子和一定子，它们以共轴方式装配在一起，其一构成一电枢，另一构成一感应器。

一般地，在转子的至少一轴向端上，有一用于冷却电机的通风扇。事实上，这些电枢-感应器部件中至少之一包括有一线圈，该线圈会发热，因此必须冷却它，以保持电机的良好运行。通常，所述电机有电子部件和滚珠轴承，它们同样需借助空气流通或一般利用由通风扇产生的冷却流，来使之冷却。

当电枢由转子形成时，电机变成一电动机，把电能转化为机械能。当电枢由定子形成时，所述电机则把机械能转化为电能，作为发电机运转，形成例如一交流发电机。当然，电机也可逆向形成如机动车的交流发电机-启动电动机，可起动汽车发动机，同时，还具备交流发电机的功能。

图1所示的一多相旋转式电机，为可用于内燃机汽车的三相型交流发电机。

图1中从左至右即从前至后，交流发电机有一驱动轮10，该驱动轮连接着轴12的前端，轴后端支承着收集器14的集电环(图中未示出)。轴12的主轴形成电机的旋转轴。

转子16固定在轴12中部，所述转子有一励磁线圈18，所述线圈的端部通过线连接与收集器14相连。详情可参阅文件EP-A-0 515 259。

特别形成一交流发电机或一交流发电机-启动电动机的电机的定子上，可缠绕着导线及导体杆件，有利地是，所述导体杆件为矩形截面的回形针状，安放在定子槽中。这样实施的线圈可以是三相的，也可以是六相的。所述U形回形针式导体最好并齐地排在槽内。详情可参阅2001年4月5日递交的法国专利申请NO 01 04770或2001年10月19日递交的法国专利申请NO 01 13553。

此处，转子16为一凸极转子(rotor àgriffes)，即转子外面带有沿轴取向齿120，所述齿之间形成一冷却流通道，并且因此，所述转子分别有一前一后的两磁极轮20、22，两轮分别支撑着一前通风扇24和一后通风扇26。准确地说，各磁极轮盘均有一横定向凸缘，所述凸缘外围上支承着大致呈梯形的沿轴取向齿120。磁极轮之一的齿朝向另一磁极轮；磁极轮之一的齿和另一磁极轮的齿相互交错。磁极轮的两凸缘之间轴向地插入了一圆柱形铁芯，以用来安装励磁线圈18。铁芯在在一种实施方式中不同于两轮20、22的凸缘。在图1中，各凸缘中间有一圆柱形半铁心，以形成整个圆柱形铁心。轮20、22为磁性材料，当线圈18励磁为南/北极时，其按公知的方式形成。此处，线圈形成了6至8对磁极；各轮盘20、22均有6至8个齿，这些齿规律地分布在圆周上。后通风扇26的功率比前通风扇24更强劲。

这些通风扇24、26包括一第一叶片组，这些叶片之间为通风道。把例如通过焊接或其它任何相应方式如嵌套方式固定在相关磁极轮盘20、22上的钢板凸缘截切及折叠，就可获得叶片。后通风扇的叶片面积比前通风扇的更大。当线圈18借助收集器14的集电环而起动时-所述各集电环分别与一电刷(图中未示出)相接触，所述电刷由电刷架28支承着，所述电刷架还可用作一电压调节器(图中未示出)的支架，如前所述，各轮盘有若干轴向齿，所述齿朝向另一轮盘，一轮盘的齿与另一轮盘相交错，用于形成磁极。

至于定子30，它形成交流发电机的电枢，并环绕着转子16。

所述定子有一壳体32，该壳体为里面带有轴向槽(图中未示出)的钢板束形状，所述轴向槽可使定子30的线圈34的导线或回形线穿过。这些线圈34配有小圈(图中未示出)，所述小圈一方面在壳体32的两侧突出地延伸，另一方面，径向地位于通风扇24、26之上。

线圈34的出口与一整流装置40-此处为一二极管相连接，以整流定子产生的交流电流。

这些通风扇24、26分别位于一前轴承36和一后轴承38附近。

支座36、38例如为铝制的，它们之间通过例如拉杆相连，以形成定子和转子的一支承机匣。支座36、38为中空状，分别有一横向凸缘，该凸缘通过一沿轴取向的凸边延伸至其外围处。定子的壳体32插在支座36、38之间，由支座凸边支承着。支座36、38的凸缘中间分别支撑着一滚珠轴承，以通过固定轴12的旋转来安装转子16。这些支座穿有孔，当通风扇24、26在驱动轮10驱动下旋转时，这些孔可使交流发电机通过通风扇24、26进行内部通风。所述驱动轮10通过一传送装置与机动车辆发动机相连接，该传送装置包括至少一根与轮相连的传动皮带。靠其调节器和与之相连接的一整流装置40，所述通风扇可冷却线圈18、34及电刷架28。

图中用箭头示出了冷却流-此处为空气穿过轴承36、38的不同开口及在电机内部流动的路线。更详细地说，后轴承的凸缘支承着整流装置、电刷架28及调节器。各轴承36、38的凸缘里有若干进气孔，在其和线圈34的小圈相对的凸边里有若干排气孔。

根据通风扇24、26的特征-传统上它们为离心型通风扇，交流发电机的空气流动路线基本上是径向的。

交流发电机需产生的电流量随着机动车上装配的消耗元件的数量增多及功率增大而大为增加。这种电流量的增大使得交流发电机最热的各部分如整流器40的二极管、滚珠轴承、转子等的温度相继升高。

发明内容

交流发电机所配备的通风装置，尽管足以有效保证电流供应量相对较小的交流发电机的各不同部件温度的冷却，但却不适于确保冷却更大电流供应量的交流发电机。

对大的电流量来说，通风扇的尺寸或外廓必须增大，这就会导致产生损害通风装置性能的有害噪声及紊流。

本发明的目的就在于克服这些缺陷。

因此，本发明的目的在于提出一种旋转式电机，该电机包括一个转子、至少一通风扇，所述转子配有分别都带齿的磁极轮，所述通风扇与转子连成一体，配有叶片，叶片数量多于各磁极轮的齿的数目；叶片之间设置有通风道，可产生穿过电机的冷却流体，一般地，其特征在于，击流缘(bordd’attaque)处的叶片迎角在150°至175°之间，其特征还在于，相对于叶片旋转时生成的圆弧的切线，逸流缘(bord d’fuite)处的叶片迎角在90°至165°之间，其特征还在于，叶片的平均间距和这些叶片的平均长度之间的比率低于0.975。

根据一特征，当电机有两个和转子相连接的通风扇时，前通风扇的叶片数量比后通风扇的叶片数量多。因此，前通风扇发出的噪声减小了。事实上，在功率相同的情况下，增加通风扇的叶片数量，可缩小通风扇的直径，因而降低了噪声。增加叶片数量还可增加谐波的数量，使得谐波的波谱得以充实，最终获得尽可能多的白噪声(bruit blanc)。

前通风扇配有11个叶片，后通风扇装有9个叶片，这种设置可获得良好的效果；后通风扇的叶片面积比前通风扇的面积大。

根据一优化实施例，前通风扇的直径比后通风扇的直径要小。

在几种不同的实施例里，该通风装置还可具有下列一项或几项特征，它们可分别独立实施，或实施任何可能的技术组合：

-通风道有一大致为正方形状的入口截面；

-叶片包括一第一叶片组和一第二叶片组，第一组的叶片之间设有通风道，第二叶片组，即多个第二组叶片，比第一叶片组短，并径向地插在第一叶片组内周边上方的至少一通风道内，这样，第二叶片组至少有一个叶片可插在第一叶片组的两相邻叶片之间；

-第一、二叶片组的至少某些叶片具有从内周边向外围渐降的高度；

-至少有一通风道没有第二叶片；

-第一、二叶片组至少有一叶片相对于其它叶片，以不规则方式分布着；

-第一、二叶片组至少有一叶片相对于通风道，伸出地配有一表面，该表面适合于避免冷却流在所述叶片上方的二次流动；

-所述表面由一导流片构成，该导流片从叶片处垂直地或斜伸展；

-所述表面由覆盖叶片的一盖形成。

附图说明

下文将参照附图、仅以非限制性实例方式来描述本发明的其它目的、特征及优点，附图中：

-图1示出了装配着符合本领域技术现状的通风装置的机动车用交流发电机的轴向剖面图的半视图；

-图2为根据本发明的装置的一通风扇的一实施例的俯视图；

-图3为根据本发明的通风装置的一通风扇的一实施变型；

-图4示出了符合本发明的一通风装置的一通风扇的第三实施例。

-图5示出了符合本发明的一通风装置的一通风扇的第四实施例的透视图；

-图6为根据本发明的一通风装置的一通风扇的第五实施例的透视图。

具体实施方式

可看出，在这几种不同实施例中，机动车辆用交流发电机的机匣-其内装有转子和定子，如前所述，装配有一前轴承和一后轴承，所述两轴承在前、后部分别设置有若干进气孔和排气孔，以使在交流发电机运转的过程中，空气可有效地进入、排出。准确地说，使用了如图1所示类型的交流发电机，该发电机包括一转子，转子带有两磁极轮，所述轮上根据如前所述的方式，分别固定着一前通风扇和一后通风扇。根据本发明的通风扇安装到位，并代替了图1所示的通风扇26、24。

在本发明中，后通风扇的叶片数量比前通风扇的叶片数量要少。后通风扇的叶片面积却比前通风扇的要大，以使后通风扇的功率更强劲。各通风扇的叶片数目比磁极轮的齿数要多。

要使通风扇有效地运转，必须使用这类通风扇：其叶片可获得一种相对较高的效率、一种稳定的或小紊流的流动，并可避免流束脱离开叶片的任何可能性。为此，使用了这类叶片，其击流缘处的迎角，即由叶片和叶片旋转产生的圆弧的切线所限定的角，在150°至175°之间，逸流缘处的叶片迎角，相对于运转中由逸流缘旋转所产生的圆弧的切线，在90°至165°之间。

同样，根据本发明的一重要特征，选择的叶片要使得叶片之间的通道，即由叶片所限定的通道，在各相对较簿的叶片的平均间距和平均长度之间，有一比率，最好为0.975，并有一大致为正方形的入口截面。同样在叶片里，要避免叶片之间的通道内的导向面的任何不连续，以使流体被导引，而不会流失，并保持稳定，而不会脱离开叶片。

图2示出了可获得这些特性的一通风扇的第一实施例。

如该图所示，通风扇，此处为后通风扇，以标号43表示，包括有叶片即46，叶片之间为向外扩散的通风道48，当电机转子、因此即使与转子相连的通风扇以任何相应方式旋转时，冷却流也在所述通风道里循环起来。

通风道48从叶片46的内周边朝向外围地口子扩大。

如前所述，要在进出口处得到干扰最小的流体，入口处的迎角，用B表示，在150°至175°之间，出口处的迎角，用A表示，在90°至165°之间。这些角由叶片表面和叶片旋转时形成的圆弧C的切线，或该切线的一平行线界定。此处，后通风扇包括9个叶片，前通风扇有11个叶片。图3所示的实施例一样。在其它各图中，叶片数量更多。但可看出，前通风扇有11个叶片，后通风扇有9个叶片，相对于其它实施例，这种组合法可降低电机噪音。

参照图3，要避免逸流缘处出现二次环流，至少有某些叶片相对于通风道48的底部凸出地配有一导流片50，所述导流片50相对于叶片垂直地或斜着延伸出去，避免了流体在这些叶片上方的二次循环。

另外，最好还可调节冷却流的速度，以使冷却流尽可能稳定，产生尽可能少的紊流。

因此，可能的是，通过与使用导流片组合，这些叶片中至少有一些叶片从内周边朝向外围地降低高度。

根据图4所示的另一变型，可能的是，组合使用导流片和降低叶片高度，出于降低电机发出的噪声，并同时改善电机的通风性能，可在两连续叶片46之间，插入一辅助叶片即52，所述辅助叶片一方面比主叶片46短，另一方面，可径向地插在主叶片46的内周边上方，但其中某些通风道48可无须装配这类辅助叶片52。

因此，通风道48可细分为两部分54、56，即一径向内部54和一径向外部56，所述径向内部径向地在辅助叶片52的内周边下方延伸，所述径向外部里安装有辅助叶片，以挤压冷却流，使冷却流与主叶片46相接触。可注意到，辅助叶片还可有一端部导流片50，该导流片可从相应叶片处开始垂直地或斜着延伸出去。

最后，从图4中可看出，相对于其它叶片，叶片可按一定角度有规律或无规律地分布。但若无规律地安放叶片时，还可降低通风扇运转时产生的噪声。

最后需注意，本发明并不局限于前面所述的各实施例。

事实上，在图3所示的实施例里，叶片可装配有阻止叶片上面出现二次环流的导流片，但作为变型，可用一盖来代替这些导流片，该盖可覆盖住所有或部分叶片，以避免该区域里出现二次环流。图5中的58即表示这种盖。所述盖为一圆盘状，最好采用粘贴或其它任何适当方式固定在叶片的自由边上。但带盖的通风扇可实施成一整体件。

图6示出了通风扇的一种实施方式，根据该实施方式，辅助叶片如图4中的叶片52，安放在带有图3中所示的导流片50的两叶片之间。

此处，各磁极轮的齿数为6到8个，这样，电机就有6到8对磁极。因此，无论哪种情况下，后通风扇的叶片数量都比磁极轮的齿数多。

采用一有7对磁极的转子、和一外径在132毫米至138毫米之间的定子外壳及文件FR 01 13353中所描述的那种线圈-可参阅该文件了解详情，可获得相当良好的结果和性能。因此，根据已知方式包括在定子外壳的各槽内的并列放置的4个导体，线圈包括有矩形截面的U形导体元件。

当然，在某些应用中，可以去掉前通风扇。

Claims (13)

1. 旋转式电机，其包括一转子(16)和至少一通风扇(43)，所述转子配有分别都带齿(120)的磁极轮(20，22)，所述通风扇与所述转子(16)连成一体，并且所述通风扇配有叶片(46)，所述叶片数量多于各磁极轮(20，22)的齿(120)的数目，所述叶片(46)之间设置有渐开式的通风道(48)，并适合于产生穿过电机的冷却流体，其特征在于，所述叶片击流缘处的迎角(B)在150°至175°之间；相对于所述叶片旋转时生成的圆弧的切线，所述叶片逸流缘处的迎角(A)在90°至165°之间；并且，所述叶片(46)的平均间距和这些叶片的平均长度之间的比率低于0.975。

2. 根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机包括两通风扇(24，26)，分别为一前通风扇(24)和一后通风扇(26)，所述后通风扇的叶片(46)面积比前通风扇(26)的要大；并且，所述前通风扇(24)的叶片数量比后通风扇(26)的叶片数量多。

3. 根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述前通风扇有十一个叶片，而所述后通风扇有九个叶片。

4. 根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述前通风扇的直径比所述后通风扇的直径要小。

5. 根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述通风道(48)有一大致为正方形的入口截面。

6. 根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述叶片包括一第一叶片组(46)和一第二叶片组(52)，在第一组叶片之间设有所述通风道，所述第二叶片组即多个第二组叶片，比第一叶片组短，并在至少一所述通风道内径向地插在第一叶片组的内周边上方，这样，第二叶片组至少有一个叶片插在第一叶片组的两相邻叶片之间。

7. 根据权利要求6所述的电机，其特征在于，第一、二叶片组(46、52)的至少某些叶片具有从内周边向外围渐降的高度。

8. 根据权利要求6所述的电机，其特征在于，至少一通风道只有第一叶片组的叶片。

9. 根据权利要求6所述的电机，其特征在于，第一、二叶片组(46，52)至少有一个叶片相对于其它叶片，以不规则方式分布着。

10. 根据权利要求6所述的电机，其特征在于，第一、二叶片组(46，52)至少有一个叶片相对于通风道的底部突出地配有一表面，以避免冷却流在所述叶片上方二次流动。

11. 根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述表面由一导流片(50)构成，所述导流片从所述叶片处垂直地或斜向地伸展；

12. 根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述表面由覆盖所述叶片的一盖体(58)形成。

13. 根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机形成一机动车辆用的交流发电机。

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