CN101064453A - 车辆交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆交流发电机，其包括支撑具有电枢绕组的定子和具有磁场绕组的转子的金属框架。整流单元牢固地安装在所述框架上，用于对所述转子旋转时在所述电枢绕组内感生的交流电压进行整流，所述整流单元包括叠置的其上承载正极整流器元件的正极散热片、其上承载负极整流器元件的负极散热片，在其间设置有具有绝缘特性的导热片。所述框架上承载有绝缘盖，用于盖住整流单元。盖包括总体上包围正极整流器元件和相关周围部分的包围部分，以防止由于冷却风扇的旋转而抽吸至所述盖内侧的冷却风直接冲击在所述正极整流器元件上。

Description

车辆交流发电机

相关申请的交叉引用

本申请基于2006年4月27日提交的日本专利申请No.2006-124125，其内容通过参考包含在此。

技术领域

本发明涉及车辆交流发电机，更具体地，本发明涉及设置成产生例如42V的高压的车辆交流发电机。

背景技术

近年来，机动车辆上安装的电子元件的数量和种类日益增加，功率消耗增加。进一步地，机动车辆越来越多地采用以高额定功率工作的电子元件，以便获得日益提高的安全性和便利性。这样，需要车辆交流发电机(下文称为交流发电机)提供高功率输出。然而，在相关领域中广泛使用额定12V的交流发电机来满足上述要求，并且因而处于困难的境地。因此，日益要求提供高效的交流发电机来产生例如42V的高压。另外，考虑到各种设备数量的增加以及确保车厢内具有增大的生活空间的需求，发动机室的空间已经变窄，并且一个重要的任务是使交流发电机小型化。

同时，随着额定高功率输出的、结构小型化的交流发电机的发展，整流单元和电能发生线圈趋于在高温下工作，并且对这些高频发热器件进行冷却变得更加重要。在这些发热器件中，电能发生线圈位于冷却风扇的径向外侧的区域内，即使电能发生线圈较之于交流发电机的其它零部件具有最大的发热量，其也能够利用从冷却风扇排放的冷却风有效地冷却。相反，整流单元采用了对工作温度极其敏感的半导体元件(例如二极管)。

这样，难以将半导体元件设置在以高温运行的电能发生线圈附近的区域。因此，在驱使由冷却风扇产生的冷却风直接吹到半导体元件进行冷却时会遇到困难。因此，通常的实践是将整流单元设置在通风路径内以使得以渐变速度流动的冷却风冷却半导体元件，其中冷却风扇通过所述通风路径抽吸作为冷却风的气流。

然而，在整流单元的工作温度由于结构小型化且以高额定功率工作的交流发电机的工作而升高时，低速经过的冷却风气流不足以有效冷却半导体元件。为了克服此问题，迄今为止已经试图提供了以日本未审专利申请公报No.4-244770中公开的结构形成的交流发电机。

对于此种交流发电机，负极冷却风扇上承载负极整流器元件，并且与后端框架保持抵靠接触。同时，正极冷却风扇上承载正极整流器元件，并且与金属端盖保持抵靠接触。冷却叶片以给定的距离彼此轴向隔开，以提供用作通风流动路径的轴向间隙从而允许冷却风扇产生的冷却风流动。

对于此种结构，即使冷却风以低速流动，在导热效应的辅助下整流单元也会冷却至一定程度的低温。

然而，对于此种现有技术结构的交流发电机，在相关的冷却叶片之间提供了增加的轴向间隙的情况下形成通风流动路径，从而导致交流发电机的轴向长度增大，阻碍了交流发电机的小型化。

而且，冷却风主要流经限定在冷却叶片之间的通风流动路径。因此，如果混有盐水的冷却风流经此种通风流动路径，则由于盐水会在正极整流器元件和绕组上产生腐蚀。特别是，对于额定为诸如42V的高输出电压的交流发电机，暴露于通风流动路径的正极整流器元件的腐蚀进一步加快。

另外，由于保持给定电势的正极冷却叶片保持与金属端盖抵靠接触，所以存在泄漏电流从保持给定电势的正极冷却叶片流经端盖的风险，导致难于实际实施。

发明内容

为解决上述问题而完成本发明，本发明的目的在于提供一种车辆交流发电机，其轴向尺寸减小以形成仍然具有改善的整流单元冷却性能的小型化结构，同时具有以高可靠的方式保护正极整流器元件的能力。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种车辆交流发电机，所述交流发电机包括：具有电枢绕组的定子；具有磁场绕组的转子；以及支撑定子和转子的金属框架。整流单元在框架的外侧区域处设置在框架上，并且对转子旋转时于电枢绕组内感生的交流电压进行整流，整流单元包括正极整流器元件、负极整流器元件、其上承载正极整流器元件的正极散热片和其上承载负极整流器元件的负极散热片。设置有绝缘盖，整流单元由绝缘盖盖住。正极散热片和负极散热片在后框架和盖之间彼此邻近地轴向放置。

利用此种车辆交流发电机结构，由于负极散热片和正极散热片在后框架和盖之间彼此邻近地轴向放置，所以，车辆交流发电机以缩短轴向长度的小型化结构形成，但是仍然能够对整流单元提供高度改善的冷却性能。进一步地，由于负极散热片保持与框架接触，并且负极散热片和正极散热片彼此邻近地轴向设置，所以在负极散热片和正极散热片之间建立起改善的热传递路径。这允许整流单元将热辐射到框架和盖，从而提供了改善的冷却性能。

另外，彼此邻近地轴向放置的负极散热片和正极散热片的存在使得车辆交流发电机的轴向尺寸减小，有可能以小型化的构造形成车辆交流发电机。

对于该实施方式的车辆交流发电机，负极散热片和正极散热片可以经由具有绝缘性能的导热片彼此叠置。

利用此种结构，在整流单元中实现了均匀的温度分布，并且在负极散热片和正极散热片之间能够获得改善的散热性能，使得整流单元的冷却性能增加。

对于该实施方式的车辆交流发电机，负极散热片可以固定地固定到框架并与之接触。

利用此种结构，由于负极散热片与金属框架保持直接接触，所以在负极散热片中产生的热传递至金属框架，由于在冷却风扇旋转时由冷却风扇产生的冷却风而通过金属框架散热。

对于该实施方式的车辆交流发电机，正极散热片可以保持与盖直接接触。

利用此种构造，冷却能力能够获得改善，因为在正极散热片中产生的热能够传递到盖，通过盖散热。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖可以经由具有高导热系数的导热片与正极散热片保持接触。

导热片允许热量从正极散热片传递至盖，从而改善了整流单元的冷却性能。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖的外圆周可以形成有散热片。

形成于盖的外圆周上的散热片的存在使得从整流单元传递至盖的热能够有效地分散到大气中，进一步改善了散热能力。这使得整流单元具有增加的散热性能。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖可以形成有用于将由于冷却风扇的旋转而将气流抽吸至盖内侧的空气进入开口；并且其中正极散热片的内周可以形成有至少一个径向向内延伸并暴露于空气进入开口的突起。

利用此种结构，正极散热片能够以流经空气进入开口的气流冷却，从而改善了整流单元的冷却性能。

对于该实施方式的车辆交流发电机，空气进入开口能够以辐射状的构造形成于盖内；并且盖可以包括多个径向延伸的隔壁，每个隔壁将圆周方向上彼此相邻的空气进入开口分隔开，并且每个隔壁相对于轴线中心倾斜。

由于隔壁相对于盖的中心轴线倾斜，所以，空气进入开口具有抑制异物从空气进入开口进入的效果。进一步地，隔壁具有增大的表面积并且具有散热片的效果。

对于该实施方式的车辆交流发电机，框架可以包括：沿周向延伸的堤防壁，堤防壁具有与负极散热片保持抵靠接触的轴向端面；用于将气流抽吸至后框架内侧的空气进入窗口；以及用于将冷却风扇产生的冷却风排放至后框架之外的空气排出冷却窗口。

利用此种结构，允许负极散热片安装在形成于框架上的堤防壁上使得堤防壁可以防止进入气流和排出气流之间的混合，由此确保通风路径如设计所想。另外，负极散热片和形成于框架上的沿周向延伸的堤防壁之间抵靠接合使得负极散热片能够有效地由框架冷却，其中框架由冷却风扇产生的冷却风冷却。这使得整流单元的冷却性能改善。

对于该实施方式的车辆交流发电机，空气进入窗口可以形成在堤防壁的径向内侧的区域内，并向与盖内形成空气进入开口的位置基本上径向相同的位置开口。

利用此种结构，由于空气进入窗口向与盖内形成空气进入开口的位置基本上径向相同的位置开口，所以，与空气进入窗口和空气进入开口在不同的径向位置形成的情况相比，框架和盖具有较低的通风阻力。

对于该实施方式的车辆交流发电机，空气排出冷却窗口可以包括在外直径区域处形成于后框架内的第一空气排出冷却窗口；以及在堤防壁和后框架的外弧形壁部分之间的区域中形成的第二空气排出冷却窗口，以允许经过第二空气排出冷却窗口的排出空气风吹至负极散热片和负极整流器元件。

利用此种结构，由于第一和第二空气排出冷却窗口形成在盖中，所以冷却风能够吹至负极散热片和负极整流器元件，从而提供了对负极整流器元件进行有效冷却的能力。

对于该实施方式的车辆交流发电机，第二空气排出冷却窗口可以分别具有：向内开口部分以及向外开口部分，向内开口部分与冷却风扇面对面地设置，使得内周边缘从冷却风扇的外直径部分径向向内定位；向外开口部分与负极散热片和负极整流器元件面对面形成。

利用此种结构，从冷却风扇排出的部分冷却风能够有效地被引导至负极散热片和负极整流器元件。这使得整流单元具有增加的冷却性能。

对于该实施方式的车辆交流发电机，第二空气排出冷却窗口可以具有固定叶片，用于沿轴向偏转冷却风扇产生的部分排出冷却风流，以朝向负极散热片和负极整流器元件引导所述的部分排出冷却风流，并且其中固定叶片可以具有与负极散热片和负极整流器元件面对面设置的朝外的轴向端面。

利用上述的结构，在经由固定叶片从彼此相邻设置的第二空气排出冷却窗口排放的排出冷却风之间不会产生干涉，由此防止紊流的出现。这导致整流单元的冷却性能增加。

对于该实施方式的车辆交流发电机，框架可以包括在远离堤防壁的区域内沿周向延伸的框架部分，框架部分具有从堤防壁的轴向端面轴向向内的轴向端面，以在框架部分的轴向端面和负极散热片之间限定第二空气进入开口；并且其中第二空气进入开口在靠近框架部分的位置处与空气进入窗口连通。

对于仅仅形成在盖内的空气进入开口，存在空气进入开口具有的总开口表面积小于空气排出开口(包括第一和第二空气排出开口)表面积的风险。相反，在框架的框架部分的轴向端面和负极散热片之间的区域内形成与空气进入窗口相连通的第二空气进入开口使得空气进入开口的总开口表面积增加。这导致冷却风的体积增加，为整流单元提供了改善的冷却性能。

进一步地，由于第二空气进入开口形成在框架的框架部分的轴向端面和负极散热片之间，所以，通过空气进入开口进入的气流能够有效地冷却负极散热片。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖可以包括总体上包围正极整流器元件和相关周围部分的包围部分，以防止由于冷却风扇的旋转而抽吸至盖内侧的冷却风直接冲击在正极整流器元件上。

利用上述的结构，正极整流器元件和相关的周围部分都不会直接暴露于气流，从而防止这些零部件由于混合至气流的盐水的影响而腐蚀。

另外，由于正极整流器元件和相关的周围部分由具有绝缘性能的盖盖住，所以不会出现泄漏电流从具有电势的正极散热片流经盖的风险。这使得车辆交流发电机的安全性增加。而且，这实现了在增加整流单元的冷却性能和增加正极整流器元件保护效果之间的折中。

对于该实施方式的车辆交流发电机，框架可以具有一个形成有沿周向延伸的堤防壁的表面，整流单元固定地安装在堤防壁上，其中整流单元进一步包括夹在负极散热片和正极散热片之间的导热片，并且其中负极散热片可以安装在框架的堤防壁上并与之抵靠接触，并且负极散热片承载负极整流器元件使得负极散热片和负极整流器元件面对框架的堤防壁。

利用此种结构，由于整流单元固定地安装在框架的堤防壁上，所以，整流单元具有增加的冷却性能。另外，负极散热片和正极散热片借助于导热片而彼此叠置，所以车辆交流发电机能够具有轴向尺寸缩短的小型化结构。另外，由于负极散热片安装在框架的堤防壁上与之抵靠接触，并承载负极整流器元件使得负极散热片和负极整流器元件面对框架的堤防壁，所以整流单元能够具有增加的冷却性能。

对于该实施方式的车辆交流发电机，框架的所述一个表面可以包括多个从堤防壁向外径向延伸的径向延伸的固定叶片，以限定多个空气排出开口，其中，固定叶片分别具有仿形构造，以沿框架的轴向引导由冷却风扇产生的部分冷却风，使得所述的部分冷却风冲击在负极散热片和负极整流器元件上用于冷却。

利用此种结构，径向延伸的固定叶片的存在使得冷却风扇产生的部分冷却风能够沿框架的轴向偏转，以使得该部分冷却风冲击在负极散热片和负极整流器元件上。这使得整流单元的冷却性能增加。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖可以包括包围部分，包围部分以气密密封方式总体上盖住正极散热片、正极整流器元件和相关绕组。

利用此种结构，由于包围部分盖住正极散热片和相关绕组，所以不存在这些零部件由混有盐水的气流腐蚀的风险。这延长了车辆交流发电机的工作寿命。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖可以具有空气进入窗口，在冷却风扇旋转时，气流通过空气进入窗口流进框架内部，其中正极散热片可以具有多个突起，突起从盖的内周向内径向延伸以暴露于盖内形成的空气进入窗口，从而用气流进行冷却。

利用此种结构，由于正极散热片具有从盖的内周向内径向延伸的突起，所以正极散热片能够经由突起暴露于气流。这为正极散热片提供了改善的冷却效果。

本发明的另一方面提供了一种车辆交流发电机，其包括：具有至少一个电枢绕组的定子；具有磁场绕组的转子；支撑定子和转子的金属框架；至少一个整流单元，其在框架的外侧区域处安装在框架上，并且对转子旋转时于电枢绕组内感生的至少一种交流电压进行整流；以及至少一个绝缘盖，用于盖住所述至少一个整流单元。整流单元包括正极整流器元件、负极整流器元件、其上安装正极整流器元件的正极散热片和其上安装负极整流器元件的负极散热片。盖包括总体上包围正极整流器元件和相关周围部分的包围部分，以防止由于冷却风扇的旋转而抽吸至盖内侧的冷却风直接冲击在正极整流器元件上。

利用此种结构，正极整流器元件和相关绕组不直接暴露于气流。这防止了正极整流器元件由于混合至气流的盐水的不利影响而腐蚀。

进一步地，由于具有绝缘特性的盖的包围部分包围正极整流器元件，所以没有泄漏电流从具有电位的正极散热片流经盖的风险，增加了安全性。

对于该实施方式的车辆交流发电机，框架可以包括面对定子和转子前侧的第一框架，以及面对定子和转子后侧的第二框架，其中整流单元安装在第一和第二框架其中的至少一个上并由盖盖住。

对于上述的结构，本发明可以应用于整流单元安装在框架两侧的车辆交流发电机。例如，本发明能够应用于串连结构型的交流发电机，其包括一组用于产生不同电压水平的输出电压(例如诸如12V和42V)的电枢绕组。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖的外周可形成有散热片。

对于此种结构，形成于盖上的散热片的存在使得整流单元具有改善的冷却效果，而无需增加交流发电机的零部件数量。

对于该实施方式的车辆交流发电机，盖可以形成有空气进入开口，用于通过冷却风扇的旋转而将气流抽吸至盖内侧，并且其中正极散热片的内周形成有至少一个突起，突起径向向内延伸并暴露于空气进入开口。

利用此种结构，在正极散热片的主要部分被盖盖住的情况下，正极散热片的至少一个突起能够暴露于气流用于冷却。这使得正极散热片的冷却效果增加。

对于该实施方式的车辆交流发电机，空气进入开口能够以辐射状的构造形成于盖内；并且盖可以包括多个径向延伸的隔壁，每个隔壁将圆周方向上彼此相邻的空气进入开口分隔开，并且每个隔壁相对于轴线中心倾斜。

利用上述的结构，由冷却风扇产生的部分冷却风能够沿框架的轴向引导而直接冲击在负极散热片和负极整流器元件上。这使得负极散热片和负极整流器元件的散热效果增加。

附图说明

图1是根据本发明实施方式的车辆交流发电机的剖视图。

图2是图1所示车辆交流发电机的截面图，示出了用于说明气流和冷却风如何流动的工作状态。

图3是形成图1所示车辆交流发电机一部分的后框架的立体图。

图4是图3所示后框架的俯视图。

图5是沿图4的线A-A的剖视图。

图6是形成图1所示车辆交流发电机一部分的盖的俯视图。

图7是沿图6的线B-B的剖视图。

图8是图1所示实施方式的车辆交流发电机的变型的剖视图。

具体实施方式

现在，将在下面参考附图详细描述根据本发明各种实施方式的车辆交流发电机。然而，本发明不限于下面所描述的这些实施方式，并且本发明的技术概念可以结合其它公知技术或具有与这些公知技术等同功能的其它技术一起实施。

在下面的说明中，相同的附图标记在全部附图中表示相同或相应的部件。

下面参考图1详细描述根据本发明实施方式的车辆交流发电机。

如图1所示，该实施方式的车辆交流发电机1包括：具有电枢绕组2的定子S；具有磁场绕组3的转子R；电刷4，励磁电流通过所述电刷4供应到磁场绕组3；彼此轴向隔开的前框架5和后框架6，用于支撑定子S和转子R；整流单元7，用于对电枢绕组2内感生的交流电压进行整流；以及盖住整流单元7的盖8。

定子S包括电枢铁芯9，所述电枢铁芯9具有内周壁，所述内周壁形成有多个沿周向等距离间隔的槽(未示出)；和卷绕在电枢铁芯9上的电枢绕组2，以便在转子R旋转时产生交流电压。

转子R包括磁场铁芯11和卷绕在磁场铁芯11上的磁场绕组3。采用此种结构，发动机的驱动扭矩被传递到旋转轴10，从而使得旋转轴10旋转。

为此，旋转轴10的一端(左端)牢固地支撑带轮12。驱动带(未示出)张紧在带轮12和发动机(未示出)的带轮(未示出)之间，驱动扭矩从所述发动机传递至旋转轴10。另外，旋转轴10的另一端(右端)承载一对滑环13，磁场绕组3与所述滑环13电连接。

磁场铁芯11包括前和后磁场铁芯11a、11b，所述前和后磁场铁芯11a、11b具有轴向相对的端部，冷却风扇14、15通过焊接牢固地固定至所述端部，以随转子R一体转动。

电刷4位于环绕滑环13外周的区域内，并与滑环13电接触。随着旋转轴10转动，滑环13在电刷4上滑动，以将励磁电流供应至磁场线圈13。

前框架5位于磁场铁芯11a左侧，并通过前轴承16转动地承载旋转轴10的一端。后框架6位于磁场铁芯11b右侧，并通过后轴承17转动地承载旋转轴10的另一端。前和后框架5、6在其轴向端夹着电枢铁芯9，并将电枢铁芯9支撑至固定位置，以使得前和后轴承16、17可以转动地支撑旋转轴10。

前框架5具有形成通风空气进入窗口5a的前区域和形成通风排出冷却窗口5b的后区域。类似地，后框架6具有形成通风空气进入窗口6a的后区域和形成通风排出冷却窗口6b、6c的外直径区域。下面将详述后框架6的通风排出冷却窗口6b、6c。

整流单元7包括：形成全波整流器电路的多个整流器元件(诸如二极管)70、71；散热片72、73，其分别形成有安装孔72a、73a，整流器元件70，71压配合至所述安装孔并牢固地安装至所述安装孔；以及接线盒74，其含有整流器元件70、71的配线电极。

整流器元件70用作正极整流器，其电连接至车载电池(未示出)的正极，而整流器元件71用作负极整流器，其电连接至车载电池的负极。

散热片72用作正极散热片，并且具有孔72a，正极整流器元件70被压配合至孔72a并牢固地安装至孔72a。类似地，散热片73用作负极散热片，并且具有孔73a，负极整流器元件71被压配合至孔73a并牢固地安装至孔73a。整流器元件70、71由合适的材料制成，诸如例如具有高导热系数的铜。

如图1所示，整流单元7设置成使得散热片72、73经由具有电绝缘性能的导热片18彼此轴向地叠置。在此种结构中，负极散热片73牢固地固定至后框架6，与从后框架6轴向伸出的堤防壁6d(见图3和图4)的轴向端面6da邻接接合。

盖8由形成为大致碗状的树脂模制制品构成，具有电绝缘特性，且借助于固定螺栓(未示出)与整流单元7一起牢固地固定至后框架6，以盖住位于后框架6外侧区域内的各零部件(包括整流单元7和电刷4)。

盖8包括包围部分8a，所述包围部分8a总体盖住正极整流器元件70和接线盒74周围的区域，从而，由冷却风扇15抽吸的大气气流(冷却风)不会直接冲击在正极整流器元件70上。如图1所示，包围部分8a具有：外周区域8aa，负极散热片73的外周保持与所述外周区域8aa邻接接合；以及轴向延伸的半圆形壁8ab，正极散热片72保持与所述半圆形壁8ab邻接接合，以将正极整流器元件70和相关的周围环境维持在充分地和密闭地密封状态。另外，具有高导热系数的热传导板(诸如导热片)可以插在盖8的半圆形壁8ab和正极整流器元件70之间。

盖8的半圆形壁8ab形成有空气进入开口8b，所述空气进入开口8b在盖8的后端面处开口，用于在冷却风扇15旋转的过程中将气流抽到盖8的内侧。如图6最佳所示，空气进入开口8b沿着盖8的径向方向形成在盖8中，并且如图7所示，盖8的半圆形壁8ab环绕多个径向延伸的隔壁8c，所述隔壁8c相对于交流发电机1的中心轴线倾斜。

进一步地，正极散热片72具有半圆形的内周，所述内周形成有多个向内径向延伸突出的子片72a，子片72a从盖8的半圆形壁8ab的内周径向向内突出到空气进入开口8b内。

另外，如图6所示，盖8具有外直径部分，所述外直径部分形成有多组径向延伸的散热片8d。

接下来，详细描述后框架6的结构。

如图3和4所示，后框架6的后壁形成有径向延伸的桥6h，桥6h径向延伸横跨后框架6的中心。后框架6具有：径向中心区域，所述径向中心区域形成有圆孔6e，旋转轴10的所述另一端延伸穿过圆孔6e；以及基本上径向中部区域，其形成有堤防壁6d，堤防壁6d以半圆形弧的构造跨骑后框架6的径向延伸的桥6h。

另外，后框架6具有分别形成为圆弧形的空气进入开口6a，以将气流引入后框架6的内侧。此外，后框架6的外周区域形成有分别以半圆形弧的构造设置的空气排出冷却窗口6b、6c，用于将冷却风扇15强加的冷却风(下文称为排出冷却风)排放到后框架6外侧。

堤防壁6d形成于后框架6的后表面的大致径向中部区域，并且具有轴向朝向的端面6da，负极散热片73以图1所示的方式牢固保持与端面6da邻接接合。

空气进入窗口6a形成于堤防壁6d径向内侧的环形区域内，与形成于盖8内的空气进入开口8b基本上径向地对准。后框架6不仅具有第一半圆形区域6i，而且具有第二半圆形区域6j，在第一半圆形区域6i内，形成有半圆形堤防壁6d，且空气进入窗口6a形成于堤防壁6d径向内侧的扇形区域内；在第二半圆形区域6j内，空气进入窗口6a在没有形成堤防壁6d的部位处形成在扇形区域中。

空气排出冷却窗口6b、6c包括排列在后框架6外直径范围上的半圆形区域内的第一空气排出冷却窗口6b，以及排列在第一空气排出冷却窗口6b和堤防壁6d之间的另一半圆形区域内的第二空气排出冷却窗口6c。

第一空气排出冷却窗口6b包括多个形成在后框架6的整个圆周上的环形圆周区域内的开口，通过所述第一空气排出冷却窗口6b，在从冷却风扇15排放的排出冷却风中，主要冲击在电枢绕组2上的那些冷却风被排放到后框架6的外侧。

第二空气排出窗口6c包括多个形成在堤防壁6d周围的圆周弧形区域内的开口，以允许由冷却风扇15产生的部分排出冷却风在排出冷却风排放至后框架6外侧之后冲击在负极散热片73和负极整流器元件71上。

如图1所示，第二空气排出冷却窗口6c具有与冷却风扇15面对面地形成并且向内开口的向内开口部分6ca，所述向内开口部分的内圆周边缘定位在冷却风扇15的外直径部分径向向内的位置。另外，第二空气排出冷却窗口6c具有暴露于后框架6外侧的向外开口部分6cb，所述向外开口部分6cb与负极散热片73和负极整流器元件71面对面地形成，以使得排出冷却风冲击在这些元件上进行冷却。

进一步地，第二空气排出冷却窗口6c分别限定有固定叶片6f，固定叶片6f从堤防壁6d的外周朝着后框架6的外弧形壁部分6k径向向外延伸，以将来自冷却风扇15的部分排出冷却风引导到负极散热片73和负极整流元件71。

固定叶片6f用作将相邻的第二空气排出冷却窗口彼此分隔开的隔壁。如图5最佳所示，固定叶片6f从外弧形壁部分6k以逐渐弯曲的形状向堤防壁6d径向延伸，并且具有与堤防壁6d的轴向端面6da在相同的高度上轴向对齐的轴向端面6fa。

另外，后框架6进一步包括弧形框架部分6g，所述弧形框架部分6g在空气进入窗口6a和空气排出冷却窗口6b之间的区域中周向延伸。弧形框架部分6g具有轴向端面6ga，所述轴向端面6ga从堤防壁6d的轴向端面6da向内轴向隔开，以在弧形框架部分6g的轴向端面6ga和负极散热片73之间的区域中限定出与空气进入窗口6a连通的第二空气进入开口19(见图1)。

接下来，下面将详细描述本实施方式的车辆交流发电机1的工作方式和有益效果。

首先，描述在冷却风扇15旋转时产生的冷却风的流动。

在工作中，冷却风扇15随转子R一体地旋转。此时，冷却风扇15产生离心力。这使得气流产生并以图2中箭头“a”所示的方向流经空气进入开口8b，并使得气流以图2中箭头“b”所示的方向流经限定在弧形框架部分6g的轴向端面6ga和负极散热片73的内端面73a之间的第二空气进入开口19。

所述气流经过空气进入开口8b和第二空气进入开口19，然后流经空气进入窗口6a进入后框架6的内部区域。这些气流由于冷却风扇15的作用变成回旋流，并且径向向外流动成为排出冷却风。这些冷却风分别沿图2中箭头“c”和“d”所示的方向流经第一空气排出开口6b和第二空气排出开口6c。

对于本实施方式的车辆交流发电机1，整流单元7的正极散热片72和负极散热片73经由导热片18彼此叠置。这使得在正极散热片72和负极散热片73之间可以导热，使得整流单元7可以在均匀的温度分布下冷却。

另外，由于整流单元7的负极散热片73牢固地安装在后框架6的堤防壁6d上并与之接触，并且正极散热片72保持与盖8直接接触，因此整流单元7中产生的热能够散布到后框架6和盖8。这样，热能够从后框架6和盖8发散，提供了改进的散热效果。

特别地，由于盖8形成有散热片8d，所以盖8能够以高效的方式将热散发至大气中。

正极散热片72具有向内突出的子片72a，子片72a从形成在盖8中的包围部分8a的内周边缘径向向内突出到形成空气进入开口8b的径向位置。此种结构不仅使得热能够传递至后框架6和盖8，而且使得通过空气进入开口8b抽吸的气流能够冲击在正极散热片72的向内突出的子片72a上，由此以有效的方式对之进行冷却。

进一步地，盖8形成有多个倾斜的隔壁8c，每个隔壁8c将周向相邻的空气进入开口8b彼此分隔开。此种结构产生了抑制异物通过空气进入开口8b进入的效果，并且由于隔壁8c表面积的增加，可以期望增加散热片的冷却效果。

后框架6具有用于抽吸冷却风的空气进入窗口6a，并且空气进入窗口6a在与形成在盖8中的空气进入开口8b的径向位置基本相同的位置处开口。此种结构使得从盖8的空气进入开口8b抽吸的冷却风能够经过后框架6的空气进入窗口6a，而不会明显地偏转该冷却风的路径。

也就是说，与空气进入开口8b和空气进入窗口6a形成在径向偏置位置的情况相比，此种结构布置能够获得较低的通风阻力。从而，后框架6和盖8之间的组合导致以高效的方式抽吸冷却风的能力。

进一步地，后框架6具有形成在堤防壁6d的径向外侧的弧形区域内的第二空气排出冷却窗口6c，排出冷却风通过所述第二空气冷却排出窗口6c排放，从而在排出冷却风排放至后框架6外部时冲击在负极散热片73和负极整流器元件71上。

也就是，第二空气排出冷却窗口6c具有在与冷却风扇15面对面的位置处向后框架6内侧开口的向内开口部分6ca，且向内开口部分6ca的径向向内的边缘位于冷却风扇15的外直径部分的径向内侧区域内。

另外，第二空气排出冷却窗口6c具有与负极散热片73和负极整流器元件71面对面形成的向外开口部分6cb。此种结构布置使得来自冷却风扇15的部分排出冷却风能够经过第二空气排出冷却窗口6c，从而，所述的部分排出冷却风将以增加的冷却效果有效地吹到负极散热片73和负极散热器元件71。

此外，第二空气排出冷却窗口6c具有以逐渐弯曲的构造朝后框架6的轴线径向延伸的固定叶片6f，来自冷却风扇15的部分排出冷却风由所述固定叶片6f引导并沿轴向偏转，以便轴向地冲击在负极散热片73和负极整流器元件71上。

利用此种结构，固定叶片6f引导由冷却风扇15的作用沿径向排出的旋风(排出冷却风)的一部分，偏转该部分旋风流以渐进比率沿轴向流动。这导致所述部分旋风以更加接近与负极散热片73和负极整流器元件71基本上成直角的角度吹到这些元件上。这产生了有效利用流经第二空气排出窗口6c的排出冷却风提供更好冷却效果的能力。

此外，由于固定叶片6f的轴向端面6fa形成为与堤防壁6d的轴向端面6da具有相同的轴向高度，所以固定叶片6f的轴向端面6fa能够保持与负极散热片73的轴向端面73a直接接触而不会导致在固定叶片6f和负极散热片73的轴向端面73a之间形成间隙。

在此情况下，经由固定叶片6f从相邻的第二空气排出冷却窗口6c排出的排出冷却风之间不会产生干涉，不会形成紊流。这使得来自相邻的第二空气排出窗口6c的排出冷却风能够冷却负极散热片73和负极整流器元件71，增加冷却效果。

此外，将负极散热片73保持与堤防壁6d的轴向端面6e抵靠接触的结构布置使得堤防壁6d能够阻止吸入空气和排出空气之间的混合。这确保可靠通风路径如设计所需的能力。

对于本实施方式的车辆交流发电机1，第二空气进入开口19形成在后框架6的框架部分6g的轴向端面6ga和负极散热片73的轴向端面73a之间。这使得大气不仅可以通过形成于盖8中的空气进入开口8b吸入，而且可以通过第二空气进入开口19吸入。这导致冷却风流量增加，提供了更好的冷却效果。

也就是说，仅仅形成于盖8中的空气进入开口8b的存在导致用于待形成空气进入开口8b的空间有限，并且与空气排出冷却窗口(诸如第一空气排出冷却窗口6b和第二空气排出冷却窗口6c)的总开口表面积相比，在以足够的比率确保空气进入开口8b的总开口表面积方面会遇到困难。

相反，利用不形成堤防壁6d的后框架6的区域允许形成第二空气进入开口19。这导致由空气进入开口8b和第二空气进入开口19组合而成的总开口表面积增加，使得以更好的冷却效果实现了冷却风体积的增加。

此外，由于第二空气进入开口19形成在框架部分6g的轴向端面6ga和负极散热片73的轴向端面73a之间的区域内，所以通过第二空气进入开口19抽吸的冷却风能够以有效的方式冷却负极散热片73。

对于本实施方式的车辆交流发电机1，盖8的包围部分8a以基本气密的方式包围正极整流器元件70和相关临近区域。这样，不可能产生由于冷却风扇15的作用吸入后框架6内侧的大气直接冲击在正极整流器元件70和接线盒74上的可能性。这防止了正极整流器元件70和相关绕组发生腐蚀，不会导致混合在冷却风中的任何盐水不利地影响正极整流器元件70和接线盒74。

进一步地，由于包围正极整流器元件70的盖8由电绝缘的合成树脂制成，所以无需担心通过盖8从具有电位的正极散热片72泄漏电流，从而提供更好的安全性。这提供了对整流单元7冷却效果的改善和对正极整流器元件70的保护之间的折中考虑。

对于本实施方式的车辆交流发电机1，进一步地，由于整流单元7的正极散热片72和负极散热片73经由导热片18保持彼此抵靠接触，所以与在散热片72和73之间形成通风路径的现有技术的交流发电机的结构相比，车辆交流发电机1能够在最小化的结构中具有减小的轴向长度。

(变型)

尽管已经参考整流单元7安装在后框架6外侧区域上的结构描述了本实施方式的车辆交流发电机1，但是本发明不限于此种结构。本发明可以应用于以串联结构形成的交流发电机，其包括一组设置为产生例如诸如12V和42V不同电压水平的输出电压的电枢绕组2。

此外，尽管已经参考盖8的包围部分8a保持与正极散热片72的后表面直接接触的结构描述了本实施方式的车辆交流发电机1，但是车辆交流发电机1A可以采用如图8所示的其它结构形式。

也就是说，盖8的包围结构8a可以如图8所示经由导热片100与正极散热片72的后表面保持直接接触。

尽管已经详细描述了本发明的特定实施方式，但是，本领域的普通技术人员应该明白，可以在本申请公开内容的教导下对这些细节进行各种改变和替代。例如，密封构件的材料不仅包括碳氟橡胶，而且包括其它耐热材料，诸如硅橡胶等。此外，测量气体不仅可以包括氧气，而且可以包括诸如NO_x、CO、HC等之类的其它气体成分。气体传感器元件可以包括包含叠置型和杯型在内的任何结构。

Claims (24)

1.一种车辆交流发电机，包括：

具有电枢绕组的定子；

具有磁场绕组的转子；

支撑所述定子和所述转子的金属框架；

整流单元，其在所述框架的外侧区域处设置在所述框架上，并对所述转子旋转时在所述电枢绕组内感生的交流电压进行整流，所述整流单元包括正极整流器元件、负极整流器元件、其上承载所述正极整流器元件的正极散热片和其上承载所述负极整流器元件的负极散热片；以及

绝缘盖，所述整流单元由所述绝缘盖盖住；

其中所述负极散热片和所述正极散热片在所述后框架和所述盖之间彼此邻近地轴向放置。

2.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中，所述负极散热片和所述正极散热片经由具有绝缘特性的导热片彼此叠置。

3.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中，所述负极散热片固定地固定至所述框架并与之接触。

4.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中，所述正极散热片保持与所述盖直接接触。

5.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中，所述盖经由具有高导热系数的导热片与所述正极散热片保持接触。

6.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中，所述盖具有形成有散热片的外圆周。

7.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中：

所述盖形成有空气进入开口，用于通过冷却风扇的旋转将气流抽吸至所述盖内侧；并且

其中所述正极散热片具有形成有至少一个突起的内周，所述突起径向向内延伸并暴露于所述空气进入开口。

8.如权利要求7所述的车辆交流发电机，其中：

所述空气进入开口以辐射状的构造形成于所述盖内；并且

所述盖包括多个径向延伸的隔壁，每个所述隔壁将沿圆周方向彼此相邻的所述空气进入开口分隔开，并且每个所述隔壁相对于轴线中心倾斜。

9.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中，所述框架包括：沿周向延伸的堤防壁，所述堤防壁具有与所述负极散热片保持抵靠接触的轴向端面；用于将气流抽吸至所述后框架内侧的空气进入窗口；以及用于将所述冷却风扇产生的冷却风排放至所述后框架外部的空气排出冷却窗口。

10.如权利要求9所述的车辆交流发电机，其中，所述空气进入窗口形成在所述堤防壁的径向内侧区域内，并向与所述盖内形成空气进入开口的位置基本上径向相同的位置开口。

11.如权利要求9所述的车辆交流发电机，其中，所述空气排出冷却窗口包括在外直径区域处形成于所述后框架内的第一空气排出冷却窗口；以及在所述堤防壁和所述后框架的外弧形壁部分之间的区域中形成的第二空气排出冷却窗口，以允许经过所述第二空气排出冷却窗口的排出空气风吹至所述负极散热片和所述负极整流器元件。

12.如权利要求11所述的车辆交流发电机，其中，所述第二空气排出冷却窗口分别具有向内开口部分以及向外开口部分，所述向内开口部分与所述冷却风扇面对面地设置，使得内周边缘从所述冷却风扇的外直径部分径向向内定位，所述向外开口部分与所述负极散热片和所述负极整流器元件面对面形成。

13.如权利要求12所述的车辆交流发电机，其中：

所述第二空气排出冷却窗口具有固定叶片，用于沿轴向偏转所述冷却风扇产生的部分排出冷却风流，以朝向所述负极散热片和所述负极整流器元件引导所述的部分排出冷却风流；并且

其中所述固定叶片具有与所述负极散热片和所述负极整流器元件面对面设置的朝外的轴向端面。

14.如权利要求9所述的车辆交流发电机，其中：

所述框架包括在远离所述堤防壁的区域内沿周向延伸的框架部分，所述框架部分具有从所述堤防壁的轴向端面轴向向内的轴向端面，以在所述框架部分的所述轴向端面和所述负极散热片之间限定第二空气进入开口；并且

其中所述第二空气进入开口在靠近所述框架部分的位置处与所述空气进入窗口连通。

15.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中，所述盖包括总体上包围所述正极整流器元件和相关周围部分的包围部分，以防止由于所述冷却风扇的旋转而抽吸至所述盖内侧的冷却风直接冲击在所述正极整流器元件上。

16.如权利要求1所述的车辆交流发电机，其中：

所述框架具有一个形成有沿周向延伸的堤防壁的表面，所述整流单元固定地安装在所述堤防壁上；

其中所述整流单元进一步包括夹在所述负极散热片和所述正极散热片之间的导热片；并且

其中所述负极散热片安装在所述框架的所述堤防壁上并与之抵靠接触，并且所述负极散热片承载所述负极整流器元件使得所述负极散热片和所述负极整流器元件面对所述框架的所述堤防壁。

17.如权利要求16所述的车辆交流发电机，其中：

所述框架的所述一个表面包括多个从所述堤防壁向外径向延伸的径向延伸的固定叶片，以限定多个空气排出开口；

其中所述固定叶片分别具有仿形构造，以沿所述框架的轴向引导由所述冷却风扇产生的部分冷却风，使得所述的部分冷却风冲击在所述负极散热片和所述负极整流器元件上用于冷却。

18.如权利要求17所述的车辆交流发电机，其中，所述盖包括包围部分，所述包围部分以气密密封方式总体上盖住所述正极散热片、所述正极整流器元件和相关绕组。

19.如权利要求18所述的车辆交流发电机，其中：

所述盖具有空气进入窗口，在所述冷却风扇旋转时，气流通过所述空气进入窗口流进所述框架内部；

所述正极散热片具有多个突起，所述突起从所述盖的内周向内径向延伸以暴露于所述盖内形成的所述空气进入窗口，从而用所述气流进行冷却。

20.一种车辆交流发电机，包括：

具有至少一个电枢绕组的定子；

具有磁场绕组的转子；

支撑所述定子和所述转子的金属框架；

至少一个整流单元，其在所述框架的外侧区域处安装在所述框架上，并且对所述转子旋转时在所述电枢绕组内感生的至少一种交流电压进行整流；以及

至少一个绝缘盖，用于盖住所述至少一个整流单元；

其中所述整流单元包括正极整流器元件、负极整流器元件、其上安装所述正极整流器元件的正极散热片和其上安装所述负极整流器元件的负极散热片；并且

其中所述盖包括总体上包围所述正极整流器元件和相关周围部分的包围部分，以防止由于所述冷却风扇的旋转而抽吸至所述盖内侧的冷却风直接冲击在所述正极整流器元件上。

21.如权利要求20所述的车辆交流发电机，其中：

所述框架包括面对所述定子和所述转子一侧的第一框架，以及面对所述定子和所述转子另一侧的第二框架；并且

其中所述整流单元安装在所述第一和第二框架其中的至少一个上并由所述盖盖住。

22.如权利要求20所述的车辆交流发电机，其中，所述盖具有形成有散热片的外圆周。

23.如权利要求20所述的车辆交流发电机，其中：

所述盖形成有空气进入开口，用于通过所述冷却风扇的旋转而将气流抽吸至所述盖内侧；并且

其中所述正极散热片具有形成有至少一个突起的内周，所述突起径向向内延伸并暴露于所述空气进入开口。

24.如权利要求23所述的车辆交流发电机，其中：

所述空气进入开口以辐射状的构造形成于所述盖内；并且

所述盖包括多个径向延伸的隔壁，每个所述隔壁将周向上彼此相邻的空气进入开口分隔开，并且每个所述隔壁相对于轴线中心倾斜。

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