CN104052186A - 汽车交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新型汽车交流发电机，发电机定子由前端盖与后端盖夹持固定，前端盖、后端盖中间分别安装前滚动轴承与后滚动轴承以支承发电机转子，靠近前端盖设置的皮带轮带动转子旋转，本发明的特征在于，作为固定部件的前端盖设有环状凸圈，作为旋转部件的皮带轮设有环状凹槽，环状凹槽与环状凸圈对应设置并且相互配合，环状凹槽与环状凸圈之间形成迷宫式曲折状密封狭缝带用于抵御外界泥尘进入滚动轴承。利用本发明巧妙设计的结构，在不必采用昂贵密封部件的情况下，低成本、高效率地克服了现有技术汽车交流发电机轴承密封的缺陷，使得汽车发电机中的滚动轴承能在恶劣的环境中有效阻止外界泥水和粉尘的侵入，进而延长汽车发电机的使用寿命。

Description

汽车交流发电机

技术领域

本发明涉及汽车发电机领域，具体来说，涉及一种汽车交流发电机滚动轴承密封结构。

背景技术

汽车交流发电机在实际应用中，滚动轴承的损坏是一个难以攻克的难题。经大量汽车发电机售后分析统计，滚动轴承故障占据较大比例。而滚动轴承的损坏，往往并非因轴承滚动体本身因素引起，真正由于轴承滚动体如滚珠、内圈和外圈而疲劳损坏的，仅占极少部分，这得益于轴承制造业的技术已经取得了长足的进步。导致滚动轴承损坏的主要因素是，在汽车发电机的高温、高速，春夏秋冬各种冰雪雨雾的恶劣环境等条件下，轴承上配置的塑胶密封圈由于防泥尘效果有限、抵抗不了外界泥尘侵入而造成轴承损坏，而且这种密封件的损坏一旦形成，会引起整个轴承急剧损坏。滚动轴承的密封件通常是薄薄的一层特定设计的塑胶件，在当前的滚动轴承领域中，真正能够承受高低温、长期摩擦，能够抵抗外界油污泥尘的能力毕竟有限，使得发电机上的轴承密封问题始终成为轴承设计难以克服的瓶颈。

首先说明一下现有技术汽车交流发电机的基本工作原理。具体参照图1，前端盖2与后端盖6间夹持固定着定子5，前后端盖中间分别安装前滚动轴承4与后滚动轴承7，用以支承转子3，皮带轮1带动转子旋转，可完成发电机的发电功能。其中，因前滚动轴承4暴露在外，长期在泥尘环境下工作，极易受到外界的泥尘侵蚀而损坏。

图2是现有技术滚动轴承的结构示意图。该滚动轴承包括外圈11、内圈12及数颗滚珠13组成的滚动体，滚动体两侧设有两片塑胶密封圈14起到防止外界泥尘侵入的作用。通常滚动轴承改善密封性的针对措施是改善密封件设计结构，采用各种形式的密封唇口，以及采用各种不同的耐油、耐摩擦磨损的密封圈材料。这些都基于接触式的密封技术，无论如何设计，都改变不了静止的密封件14与旋转轴承内圈12之间的直接接触及相对的滑动摩擦，因而存在密封件14的磨损老化问题。到目前为止，人们始终无法彻底解决汽车交流发电机中滚动轴承长期有效、可靠的密封问题。

为防止外界的泥尘直接冲刷、粘附在轴承密封件上，现有技术还采取如下改进方案：一、甩水环，对液体的侵入有效，但对粉尘没有防护效果。二、增加一个额外的密封圈，因为同样存在着接触、摩擦，早期会有效果，随着时间的延续，视使用环境情况，仍有接触密封材料的磨损、失效现象出现，可靠性不高。三、挡板，防护作用类同甩水圈，当在皮带轮上结构设计不便时所采用额外的相当于甩水圈设计结构，其作用是对液体略有效果，阻隔效果有限，但对粉尘无效。图3为采用挡板结构的滚动轴承密封结构。在皮带轮1与滚动轴承4之间，增加了一片挡板22，减小了经过前端盖2进入滚动轴承4的缝隙，能在滚动轴承原有塑胶密封圈的基础上，额外增加一些密封效果，但在长期使用中真正起到密封的效果还是相当有限的。

因此，亟需设计出这样一种汽车发电机，使得汽车发电机中的滚动轴承能在恶劣的环境中有效阻止外界泥水和粉尘的侵入，进而延长发电机的使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术中的上述问题，本发明提出一种新型汽车交流发电机，发电机定子由前端盖与后端盖夹持固定，前端盖、后端盖中间分别安装前滚动轴承与后滚动轴承以支承发电机转子，靠近前端盖设置的皮带轮带动转子旋转，本发明的特征在于，作为固定部件的前端盖设有环状凸圈，作为旋转部件的皮带轮设有环状凹槽，环状凹槽与环状凸圈对应设置并且相互配合，环状凹槽与环状凸圈之间形成迷宫式曲折状密封狭缝带用于抵御外界泥尘进入滚动轴承。

根据本发明的汽车交流发电机，环状凹槽设置在皮带轮的内缘上。

根据本发明的汽车交流发电机，环状凸圈设置在前端盖的外缘上。

根据本发明的汽车交流发电机，环状凹槽的尺寸为外径42毫米、内径33毫米、轴向凹陷深度4毫米。

根据本发明的汽车交流发电机，环状凸圈的尺寸为外径40毫米、内径35毫米、轴向凸出长度4毫米。

根据本发明的汽车交流发电机，环状凹槽与环状凸圈之间缝隙控制在1毫米。

根据本发明的汽车交流发电机，迷宫式密封狭缝带形成为弯折曲线形状。

根据本发明的汽车交流发电机，弯折曲线形状为拐四道弯的形状。

本发明在静止的端盖部分和旋转的皮带轮部分巧妙设计了迷宫式装置，使得外界泥尘侵入轴承的途径曲折并加长，在发电机工作时利用皮带轮高速旋转的离心力作用下消除液体的泥水侵入。同时，由迷宫结构形成的狭窄缝隙，在皮带轮高速旋转时形成的旋转气流，阻挡粉尘类的侵入，从而保护轴承，免受外界泥尘的侵入。通过这种非接触式的设计，二个部件之间没有直接接触，不存在构件的磨损，能保持持久的密封效果。曲折而加长的通道阻止了外界的泥尘侵入，利用离心力和旋转气流消除泥尘的影响，使滚动轴承得到有效的保护，极大地提高了轴承的耐用性。因此，本发明的密封结构通过巧妙的设计，在不必采用昂贵密封部件的情况下，低成本、高效率地克服了现有技术的缺陷，既实现了同时阻隔液体的泥水和气态的粉尘进入发电机轴承，又不会磨损密封材料，大大延长了滚动轴承的寿命，进而提高了发电机的性能和可靠性。

附图说明

图1是现有汽车交流发电机典型结构图。

图2是现有技术的滚动轴承失效模式横截面图。

图3是现有技术采用挡板结构的汽车交流发电机横截面图。

图4是本发明的发电机滚动轴承密封结构横截面图和局部放大图。

图5是本发明的皮带轮横截面图。

图6是本发明的皮带轮示意图。

图7是本发明的前端盖横截面图。

具体实施方式

下面参考图4-7来具体阐述本发明的实施方式。

在图4所示汽车交流发电机中，通过前滚动轴承4、后滚动轴承(图中未示出)支承着转子3在定子中旋转产生电能，前端盖2中间分别安装前滚动轴承4用以支承转子3，皮带轮1带动转子3旋转，可完成发电机的发电功能，这些结构与现有技术基本相同。本发明的特殊之处在于，在前端盖2与皮带轮1之间采用了迷宫式结构，见图4，作为固定部件的前端盖2设有环状凸圈2a，作为旋转部件的皮带轮1设有环状凹槽1a，环状凹槽与环状凸圈对应设置并且相互配合，环状凹槽与环状凸圈之间设有一条特定的缝隙，该缝隙形成用于抵御外界泥尘的迷宫式曲折状密封狭缝带也就是泥尘侵入路径8a。皮带轮旋转的离心力可阻止液体泥浆的侵入滚动轴承，皮带轮高速旋转在狭缝带形成的旋转气流可阻止粉尘状杂物侵入。这样便可克服滚动轴承经常困扰于外界泥尘因而大大降低使用寿命的问题。

更具体地，如图5和6所示，在皮带轮1处设计了一条例如尺寸为Φ42×Φ33×4(毫米)凹槽1a，即环状凹槽的尺寸为外径42±0.2毫米、内径33±0.2毫米、轴向凹陷深度4毫米。对应地，如图7所示，在前端盖2上设计了一条例如尺寸为Φ40×Φ35×4(毫米)圆环状凸出的圈2a，即环状凸圈的尺寸为外径40±0.2毫米、内径35±0.2毫米、轴向凸出长度4毫米。这二者的特定设计结构，在完成装配后，其间会形成一个迷宫式结构，这使得如图4中泥尘侵入路径8a变得异常曲折，轴承的表面只能通过这条曲折而加长的路径才能与外界接触。

这条曲折的缝隙使得两个部件即前端盖和皮带轮之间保持了一定的空隙而没有摩擦，不会影响二个部件间的相对转动。这条缝隙设计在1mm左右为宜。缝隙太大的话，密封效果较差，缝隙如做得较小的话，密封效果会提高，但构件的加工、装配的精度要求会提高。当外界的泥尘侵入时，需要经过一个相当曲折的路径，才能到达轴承表面，而发电机在工作中，在皮带轮旋转时的离心力作用下，能把外界的泥水尚未进入轴承时就被甩出来。同时，二个零件之间形成的缝隙，在皮带轮高速旋转时，会形成的旋转气流而起到阻止外界空气(粉尘)侵入的作用，从而达到防护轴承表面免受外界泥尘侵蚀的作用。

Claims (8)

1.一种汽车交流发电机，发电机定子由前端盖与后端盖夹持固定，前端盖、后端盖中间分别安装前滚动轴承与后滚动轴承以支承发电机转子，靠近前端盖设置的皮带轮带动转子旋转，其特征在于，作为固定部件的前端盖设有环状凸圈，作为旋转部件的皮带轮设有环状凹槽，环状凹槽与环状凸圈对应设置并且相互配合，环状凹槽与环状凸圈之间形成迷宫式曲折状密封狭缝带用于抵御外界泥尘进入滚动轴承。

2.根据权利要求1所述的汽车交流发电机，其特征在于，环状凹槽设置在皮带轮的内缘上。

3.根据权利要求1所述的汽车交流发电机，其特征在于，环状凸圈设置在前端盖的外缘上。

4.根据权利要求1或2所述的汽车交流发电机，其特征在于，环状凹槽的尺寸为外径42毫米、内径33毫米、轴向凹陷深度4毫米。

5.根据权利要求1或3所述的汽车交流发电机，其特征在于，环状凸圈的尺寸为外径40毫米、内径35毫米、轴向凸出长度4毫米。

6.根据权利要求1或2或3所述的汽车交流发电机，其特征在于，环状凹槽与环状凸圈之间缝隙控制在1毫米。

7.根据权利要求1或2或3所述的汽车交流发电机，其特征在于，迷宫式密封狭缝带形成为弯折曲线形状。

8.根据权利要求7所述的汽车交流发电机，其特征在于，弯折曲线形状为拐四道弯的形状。