CN102025223A - 双风道双风扇汽车发电机 - Google Patents
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Abstract
一种双风道双风扇汽车发电机,包括定子、转子、外壳和外部风扇,定子安装在有前、后端盖对接构成的外壳内,转子两端的转子轴转动支撑在前、后端盖的中心孔内,盖转子轴的前端穿出所述的前盖并安装外部风扇,其特征在于:在所述的前、后端盖与定子铁芯的外周面之间设有外冷却风道。在所述的转子的后端装有轴流型的内部风扇。通过上述技术措施,本发明发电机在每分钟1500转时达到55%额定值;在每分钟1800转时达到80%额定值;在每分钟2200转时达到额定值;并且能长期工作在95℃的环境,完全满足使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种双风道双风扇汽车发电机,是一种在低转速下有优良通风性能的、装有整流装置的汽车交流同步发电机。
背景技术
众所周知,在不改变励磁磁场强度的条件下,发电机定子绕组匝数多一些,发电电压会高一些,功率相应提高。功率的提高必然产生更多的热量,特别是整流器等电子元件产生的热量,需要及时散发。但是对于风冷汽车发电机,由于同轴的风扇不能产生足够的气流,对整流器没有足够的冷却能力,导致整流器过热损坏。同时,定子绕组的温度上升的较高,破坏绝缘性能。究其原因,传统的发电机的冷却气流b的通道只有定子与转子之间的间隙(参见图1),由于该间隙很小(一般在0.2~0.5mm范围),气流流动阻力很大,在进风口与出风口压差较小的阶段,通过的风量很低。当转速达到一定值时,才能满足冷却需要。在较低转速下,散热能力严重不足,整流器和定子绕组不能得到有效散热,因而,输出受到限制,不能达到最大的发电能力。以现在普遍使用的汽车发电机为例,当转速达到每分钟2500转以上时,允许输出额定的功率。在怠速(每分钟1500转)时需限定在30%额定功率,以期保护整流器和定子。
现在普遍应用的设计原则是,为了提高发电机的效率,提高功率体积密度。为了提高风量,将发电机设计成大直径、短机身形状使得风扇直径加大。这样虽然能够解决一些问题,但是需要的安装空间增加,给使用带来极大不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种双风道双风扇汽车发电机,以解决现有技术存在的发动机在低速阶段,由于在进风口与出风口通过的风量很低而导致不能满足冷却需要,致使发电机输出功率过低的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:包括定子、转子、外壳和外部风扇,定子安装在由前、后端盖对接构成的外壳内,转子两端的转子轴转动支撑在该前、后端盖的中心孔内,该转子轴的前端穿出所述的前端盖并安装外部风扇和皮带轮,其特征在于:在所述的前、后端盖与定子铁芯的外周面之间设有外风道。
在所述的前、后端盖的内侧设有沿圆周均布并间隔设置的多个凸筋,该前、后端盖的凸筋夹持定子铁芯的两端;所述的外风道由该相邻的凸筋之间和定子与前、后端盖之间的空隙构成;在所述的前、后端盖的端部设有通透的、呈环形排列的通风口。
在所述的转子的后端装有轴流型的内部风扇。
所述的转子的结构为:在所述的转子轴上装有两个相互对应的爪极,两个该爪极相互对叉装配,在该两个爪极之间设有转子间隙;在两个该爪极对叉所包围的中部装有励磁线圈,该励磁线圈的引线焊接在滑环的内面,该引线经过设在转子轴上的纵向槽并用树脂封固,该树脂同时支撑并固定所述的滑环,使该滑环与所述的转子轴同轴。
所述的前、后端盖之间通过相互对应的企口密封连接。
在所述的后端盖上装有护罩,在该护罩内装有整流器和电压调节器,在该护罩上设有端面通风口和环面通风口。
本发明的优点是:通过增设外风道和内部风扇,大大提高了通风量和冷却效果,使得本发明发电机在每分钟1500转时达到55%额定值;在每分钟1800转时达到80%额定值;在每分钟2200转时达到额定值;并且能长期工作在95℃的环境,完全满足使用要求。
附图说明
图1是传统发电机的总体结构轴向剖视图;
图2是本发明的总体结构的轴向剖视图;
图3是本发明前端盖的轴向剖视图;
图4是图3的左视图;
图5是本发明转子结构及内部风扇安装示意图;
图6是本发明内部风扇的立体结构示意图;
图7是传统发电机和本发明发电机输出特性对比图。
附图标记说明:转子轴1,滑环1.1,绝缘材料1.2,螺母2,皮带轮3,前轴承4,外部风扇5,压板6,前端盖7,前端盖的通风口7.1,前端盖内的凸筋7.2,前端盖边缘的对接企口7.3,前端盖凸筋的止口7.4,定子绕组8,定子铁芯9,爪极10,励磁线圈11,引线11.1,内部风扇12,后端盖13,后端盖的通风口13.1,后端盖内的凸筋13.2,后端盖边缘的对接企口13.3,护罩14,护罩的端面通风口14.1,护罩的环面通风口14.2,整流器15,后轴承16,电压调节器17通过转子间隙的气流A,通过定子与转子之间的间隙的气流B,通过外风道的气流C。
具体实施方式
参见图2~图6,本发明所述的发电机结构是:发电机的转子轴1上装有皮带轮3,通过外部风扇5、前轴承4用螺母2拧紧后由压板6压紧固定在前端盖7上。前端盖7设有通风口7.1。转子轴1上装有两个对称或几近对称的爪极10,两个爪极10相互对叉装配,二者之间留有转子间隙。在两个爪极10对叉组装后所包围的中部装有励磁线圈11,后部装有内部风扇12,转子轴1的两端经前轴承4和后部轴承16分别支撑在前、后端盖7和13上。励磁线圈11的引线11.1分别焊接在滑环1.1的内圈,引线11.1用绝缘材料1.2固定在转子轴1的纵向槽内。后端盖13上安装有整流器15和电压调节器17以及护罩14,护罩14罩在整流器15和电压调节器17的外面,在护罩14上有端面通风口14.1和环面通风口14.2。前后端盖的凸筋7.2和13.2夹持定子铁芯9的两个端面,进入发电机的气流C首先经过整流器15,再流经前后端盖7、13与定子铁芯9之间形成的外风道吹向定子绕组8。进入发电机的气流B经过定子与转子的间隙,冷却整流器15和定子、转子。进入发电机的气流A经过爪极10之间的转子间隙,冷却整流器15和转子。
前后端盖与定子铁芯9之间形成的外风道的截面积超过定子与转子之间的间隙和转子爪极10之间的间隙形成的风道截面积大出4~6倍,有效降低总的风阻,提高通风量,大大增强了冷却整流器15和定子绕组8的效果。
前、后端盖上的对接企口7.3和13.3,起到密封和同轴安装的作用。
转子后部的内部风扇12设计成轴流式,提高定子与转子间隙和转子爪极间隙的通风压力,提高通风量。
传统的发电机没有气流C的通道(参考图1和图2),总的通风面积仅为本发明所述的发电机通风面积的五分之一左右,在较低转速下,散热能力严重不足,整流器和定子绕组不能得到有效散热,因而,输出受到限制,不能达到最大的发电能力。
本发明的外风道的构成如图2所示,该外风道由前后端盖7和13内的凸筋与凸筋之间的间隙和端盖(前、后端盖7和13)与定子铁芯9之间间隙围成的通道构成,该外风道前后两端贯通。
参见图3和图4,本发明所述的发电机的前端盖7的端部设有通风口7.1,它是通透的,呈环形排列。在相邻通风口7.1之间的筋条连接轴承室和外周面。在前端盖的凸筋7.2顶端车出止口7.4,用于安装定子。定子与端盖之间安装用的止口7.4由原有的完整的环状结构改为凸筋7.2状结构,凸筋7.2与凸筋7.2之间的空隙宽度比在1∶1~1∶2之间,形成气流C的通道。后端盖13与前端盖7的结构相同,亦按此加工。前、后端盖的边缘分别车出对接企口7.3、13.3,并相互对接,起到密封和同轴安装的作用。
参见图4,转子轴1上压入一对爪极10,一对爪极中间装有励磁线圈11,励磁线圈11的引线11.1焊接在滑环1.1内面。引线11.1经过转子轴1的纵向槽并用绝缘材料(树脂)1.2封固。树脂1.2同时支撑固定滑环1.1与转子轴1同轴。内部风扇12用板材制成,风向由后向前,固定在爪极10的后端。
本发明所述的发电机是这样工作的:外部动力带动皮带轮3转动,皮带轮3带动转子轴1和风扇5及其爪极10、励磁线圈11、滑环1.1转动,电压调节器17加电到励磁线圈11,产生转动的磁场,切割定子绕组8产生交流电流。交流电流经过整流器15整流后输出。外部风扇5转动使得发电机内部产生负压,空气由风电机的后部补充形成气流。气流A经过内部风扇12加强后经过爪极10间的转子间隙流动,气流B经转子与定子间的间隙流动,气流C经定子铁芯9与外壳(前后端盖)间的间隙流动。这三股气流共同由护罩14的端面通风口14.1和环面通风口14.2进入发电机,首先对整流器15、电压调节器17进行冷却,再对定子线圈8和转子进行冷却。
参见图7,由于本发明的前后端盖与定子铁芯9之间形成的外风道的截面积超过定子与转子之间的间隙和转子爪极10之间的间隙形成的风道截面积4~6倍,因此有效降低了总的风阻,提高通风量,对整流器15和定子绕组8的冷却效果大为提高。与现有技术相比,在相同转速的前提下,其功率输出能力有明显的提高。
Claims (7)
1.一种双风道双风扇汽车发电机,包括定子、转子、外壳和外部风扇,定子安装在由前、后端盖对接构成的外壳内,转子两端的转子轴转动支撑在前、后端盖的中心孔内,该转子轴的前端穿出所述的前端盖并安装外部风扇和皮带轮,其特征在于:在所述的前、后端盖与定子铁芯的外周面之间设有外风道。
2.根据权利要求1所述的双风道双风扇汽车发电机,其特征在于:在所述的前、后端盖的内侧设有沿圆周均布并间隔设置的多个凸筋,前后端盖的凸筋夹持定子铁芯的两个端面,相邻的该凸筋之间、定子与前、后端盖之间构成所述的外风道。
3.根据权利要求1所述的双风道双风扇汽车发电机,其特征在于:在所述的转子的后端装有轴流型的内部风扇。
4.根据权利要求1所述的双风道双风扇汽车发电机,其特征在于:所述的转子的结构为:在所述的转子轴上装有两个对叉装配的爪极,在该两个爪极之间设有转子间隙;在两个该爪极构成的中部装有励磁线圈,通过引线焊接在滑环的内面,该引线经过设在转子轴上的纵向槽并用树脂封固,该树脂同时支撑固定滑环与转子轴同轴。
5.根据权利要求1所述的双风道双风扇汽车发电机,其特征在于:所述的前、后端盖之间通过企口密封连接。
6.根据权利要求1所述的双风道双风扇汽车发电机,其特征在于:在所述的后端盖上安装有整流器、电压调节器以及护罩,在该护罩上有端面通风口和环面通风口。
7.根据权利要求1所述的双风道双风扇汽车发电机,其特征在于:在所述的前、后端盖的端部设有通透的、呈环形排列的通风口,相邻的通风口之间的筋条连接端盖的轴承室和外周面;在前、后端盖的凸筋车出用于安装定子的止口,该止口起到密封和同轴安装的作用。
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