CN104659959B - 皮带传动式起动发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种皮带传动式起动发电机，其包括：旋转轴；在旋转轴的外周表面上联接的带轮；键，该键压配合至形成在旋转轴与带轮之间的凹部以将旋转轴固定至带轮；以及联接构件，该联接构件与形成在旋转轴的外周表面上的螺纹联接以便支承带轮的一侧。根据本公开可以改善运行可靠性和组装便利性。

Description

皮带传动式起动发电机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年11月20日提交的韩国专利申请No.2013-0141566的优先权和权益，该申请的公开的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本申请涉及一种皮带传动式起动发电机，并且更特别地涉及一种皮带传动式起动发电机的带轮组装结构。
背景技术
通常，车辆包括用于驱动发动机的起动电动机和利用发动机的转矩产生电的交流发电机。
在起动电动机中，点火开关在起动车辆时通过驱动器的操作连接至电池电源，并且因此通过电力供应至起动电动机产生的驱动力使发动机旋转使得车辆起动。
另一方面，交流发电机连接至发动机的驱动部分以通过转子——其处于通过发动机的驱动力形成磁场的状态——的旋转产生交流电力，并且利用整流装置对该交流电力进行转换以对电池充电。
起动电动机和交流发电机均具有由定子和转子构成的结构。因此，因为起动电动机和交流发电机具有非常类似的结构，起动电动机和交流发电机可以根据施加至其的力或电力而起作用为发电机或电动机。
在近年来，已经积极研究通过一个结构而用作起动电动机和交流发电机两者的皮带传动式起动发电机(BSG)结构。
虽然，在皮带传动式起动发电机中，带轮联接至通过电动机旋转的旋转轴的上端。特别地，在半圆键侧向地插入旋转轴之后，带轮被组装并且通过将螺母紧固至其而固定。
然而，在以高速驱动电动机时，螺母至带轮的固定联接松开，因而引起故障。由于这个原因，存在劣化运行可靠性的问题。
此外，存在因为半圆键侧向地插入旋转轴而不容易组装带轮的问题。
发明内容
本发明针对一种皮带传动式起动发电机，该皮带传动式起动发电机即使在驱动具有高的功率和转矩的电动机时也能够通过将带轮稳定固定至旋转轴而改善运行可靠性和组装便利性。
本发明的额外的优点、目的和特征将在下面的说明中在某种程度上被描述，并且在对下面内容进行查阅后对本领域的普通技术人员而言将在某种程度上变得明显，或者可以从本发明的实践中领会。
根据本发明的一个方面，皮带传动式起动发电机包括：旋转轴；带轮，该带轮联接至旋转轴并且构造成使得旋转轴的一个端部穿过带轮而暴露；凹部，该凹部形成在旋转轴与带轮之间；键，该键布置在凹部中；以及联接构件，该联接构件联接至旋转轴的一个端部。
带轮可以包括：容纳凹槽，旋转轴的一个端部暴露于容纳凹槽；以及通孔，通孔形成在容纳凹槽的底部表面上使得旋转轴插入通孔，并且容纳凹槽可以具有大于通孔的直径并且大于联接构件的最大线性宽度的直径。
凹部可以包括形成在通孔的侧壁上的第一狭缝和形成在旋转轴的外周表面上的第二狭缝。
皮带传动式起动发电机还可以包括外壳、布置在外壳中的定子、以及随旋转轴一起旋转的转子。
外壳可以包括容置定子和转子的第一外壳、容置第一外壳的第二外壳、以及将第一外壳和第二外壳固定的固定部分。
皮带传动式起动发电机还可以包括形成在第一外壳与第二外壳之间的冷却通道。
旋转轴的联接至联接构件的一个端部可以具有螺纹。
联接构件可以包括：螺母部分，该螺母部分联接至旋转轴的一个端部；以及固定部分，该固定部分连接至螺母部分以便接触带轮的容纳凹槽的底部表面。
凹部可以具有大于键的长度的长度。
凹部可以具有等于或者小于键的长度的长度。
皮带传动式起动发电机还可以包括在键与联接构件之间插入的环形张力垫圈。
键可以在其上端部和下端部中的至少一者上形成有渐缩部分。
根据本发明的另一个方面，皮带传动式起动发电机包括：旋转轴，该旋转轴通过电动机旋转；带轮，该带轮联接在旋转轴的外周表面上；以及联接构件，该联接构件与形成在旋转轴的外周表面上的螺纹联接以便支承带轮的一侧，其中在旋转轴的外周表面上形成有至少一个凸起并且在带轮的内周表面上形成有与凸起相对应的凹部。
根据本发明的进一步的方面，皮带传动式起动发电机包括：旋转轴，该旋转轴通过电动机旋转；带轮，该带轮联接在旋转轴的外周表面上；以及联接构件，该联接构件与形成在旋转轴的外周表面上的螺纹联接以便支承带轮的一侧，其中在旋转轴的外周表面上形成至少一个凹部并且在带轮的内周表面上形成插入凹部的凸起。
附图说明
通过结合附图对本发明的示例性实施例进行详细的描述，本领域的普通技术人员将会更加理解本发明的上述的和其他的目的、特征和优点，在附图中：
图1是图示了根据本发明的实施例的皮带传动式起动发电机的剖视图；
图2是图1中的部分A的放大视图；
图3是图1中的部分A的立体图；
图4是图示了从顶部看时根据本发明的实施例的皮带传动式起动发电机中的旋转轴和带轮的剖视图；
图5是图示了从顶部看时根据本发明的另一个实施例的皮带传动式起动发电机中的旋转轴和带轮的剖视图；以及
图6是图示了从顶部看时根据本发明的进一步实施例的皮带传动式起动发电机中的旋转轴和带轮的剖视图。
具体实施方式
将在下文中结合附图对本发明的示例性实施例进行更详细的描述。然而，本发明可以以不同的形式实施并且不应当解释为受限于文中所提出的实施例。而是，这些实施例被提供使得本公开将是详尽的和完整的，并且将对本领域的普通技术人员充分表达本发明的范围。因此，应当理解的是，除了本发明的所附附图之外，本发明的范围和精神能够被延伸至所有变型、等同物和替换。
应当理解的是，尽管术语“第一”、“第二”等在文中可以用于描述各种元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于使一个元件与另一个元件区别。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第一元件能够被称为第二元件，并且类似地，第二元件能够被称为第一元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列举项目的一个或多个项目的任何及所有组合。
应该理解的是，在描述某一元件“连接”或“联接”至另一元件时，该元件能够直接连接或联接至另一元件或可以存在中间元件。与之相比，在描述某一元件“直接连接”或“直接联接”至另一元件时，不存在中间元件。
文中所使用的术语仅为了描述特定实施例的目的并且并不旨在限制本发明。如文中所使用的，除非上下文另外明确说明，未指明是单数还是复数形式的名词旨在涵盖复数形式。需要进一步理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”在文中使用时，指明了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或更多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。
除非另外限定，文中所使用的所有术语(包括科学技术术语)具有与本发明所属的领域的普通技术人员通常理解相同的含义。应该进一步理解的是，除非在文中明确限定，术语——诸如在通常使用的字典中限定的术语——应当被解释为具有与在相关的技术背景中它们的含义一致的含义，而不应该被解释为理想化的和过度正式的意义。
在下文中，将结合附图对本发明的示例性实施例进行更详细的描述。在本公开中，在各个附图和本发明的实施例中相同的附图标记表示相同的部件并且其多余的描述将被省略。
图1是图示了根据本发明的实施例的皮带传动式起动发电机的剖视图。图2是图1中的部分A的放大视图。图3是图1中的部分A的立体图。图4是图示了从顶部观察时根据本发明的实施例的皮带传动式起动发电机中的旋转轴和带轮的剖视图。
参照图1和图2，根据本发明的实施例的皮带传动式起动发电机包括外壳100、定子200、转子300、旋转轴400、带轮420、键430、张力垫圈440以及联接构件450。
外壳100具有筒形形状并且在其中限定有空间，使得可以在该空间中安装定子200和转子300。在这种情况下，外壳100可以以各种形状形成或由各种材料形成，但是由于外壳安装在车辆上的特性，可以选择具有高热阻的金属材料。
外壳100包括第一外壳110和第二外壳120。第一外壳110容置定子200和转子300，并且第二外壳120容置第一外壳110的一部分。第一外壳110通过紧固部140固定至第二外壳120。通过第一外壳110和第二外壳120的联接，使得相对外部隔挡定子200和转子300。
冷却通道130形成于第一外壳110的外侧与第二外壳120的内侧之间。定子200和转子300可以通过冷却通道130中的冷却剂的循环而冷却。因为冷却通道130集成形成在外壳100中，可以简化冷却通道130的结构并且减小电机的尺寸。然而，本发明并不受限于此，可以适当地选择空气冷却结构或水冷却结构作为冷却结构。外壳100可以根据冷却方法而具有适当修改的结构。
定子200插入外壳100的内部空间并且在定子中限定有空间部分。定子200可以是包括线圈和该线圈所缠绕的多个芯的固定结构，并且定子200可以通过将具有相同形状的板形定子板堆叠成预定的高度而形成。
转子300插入设置在定子200中的空间部分，并且该转子联接在旋转轴400的外周表面上。转子300可以通过堆叠具有盘形状的多个芯板而形成。安装在转子300上的多个磁体布置成面向定子200，并且每个磁体可以通过在转子300中形成的孔而插入和联接至转子300。
上磁体支承板310和下磁体支承板320可以分别牢固地布置在转子300的顶部和底部处。磁体支承板310和320牢固地布置在转子300的顶部和底部处，以防止磁体在转子300高速旋转时与转子300分离。
旋转轴400形成在转子300的中央部分处以便穿过转子。因此，在旋转轴400旋转时，转子300随旋转轴400一起旋转。与之相反，在转子300旋转时，旋转轴400可以随转子300一起旋转。在这种情况下，旋转轴400可以通过轴承401而联接至外壳100以能够旋转。在旋转轴的一个端部410上形成有螺纹。
参照图2，带轮420联接在旋转轴400的外周表面上，该旋转轴旋转地支承转子300，并且带轮构造成使得根据发动机动力而运动的皮带联接至带轮420以使旋转轴400和转子300旋转。另一方面，带轮420也可以构造成通过转子300的旋转使外部部件(例如，发动机)旋转。多个凹槽421形成在带轮420的外周表面上使得凹槽式皮带(未示出)可以紧固至凹槽。
在根据实施例的皮带传动式起动发电机起作用为交流发电机时，在通过发动机的驱动使带轮420旋转的同时使转子300旋转，因而产生交流电流。所产生的交流电流可以转换成直流电以供应至外部部件(例如，电池)。
另一方面，在根据实施例的皮带传动式起动发电机起作用为起动电动机时，连接至旋转轴400的带轮420在通过驱动电流使转子300旋转的同时旋转，因而使得能够驱动外部部件(例如，发动机)。
带轮420包括：容纳凹槽422，旋转轴的一个端部410暴露于该容纳凹槽；以及通孔424，该通孔形成在容纳凹槽422的底部表面423上使得旋转轴400插入通孔424。旋转轴400的一个端部410穿过通孔424并且暴露于容纳凹槽422。
联接构件450联接至旋转轴的暴露的一个端部410。联接构件450包括联接至旋转轴的一个端部410的螺母部分451和连接至螺母部分451的固定部分452从而接触容纳凹槽422的底部表面423。在螺母部分451的中央处形成有孔，该孔与在旋转轴的一个端部410处形成的螺纹410a螺纹联接。在螺母部分451联接至旋转轴的一个端部410时，固定部分452按压容纳凹槽422的底部表面423。固定部分452可以具有盘形状并且具有平的接触表面。
容纳凹槽422具有直径D3，该直径D3大于通孔424的直径D1并且大于联接构件450的最大线性宽度D2。因此，联接构件450容易地插入容纳凹槽422。
参照图2至图4，在旋转轴400与带轮420之间形成有凹部411。特别地，凹部411可以通过形成在通孔424的侧壁上的第一狭缝425和形成在旋转轴400的外周表面上的第二狭缝431来限定。键430压配合至凹部411，因此使旋转轴400能够固定至带轮420。即使电机以高速旋转，也可以通过键430的压配合而稳定地固定旋转轴400和带轮420。
在凹部411具有等于或者小于键430的长度的长度时，固定部分452的平表面按压键430的上端部。
键430的上端部和下端部中的至少一者是渐缩的使得截面面积朝向端部减少。因此，键430可以顺利地压配合至凹部411。
此外，可以根据设计者的意图和产品规格在适当的范围内变化地选择键430的高度h和厚度t。尤其，键430的厚度t可以通过下面的方程式1确定。
[方程式1]
其中，k表示比例常数并且可以是1.5×10-6，S表示安全系数，I表示转子300随旋转轴400旋转的转动惯量，T表示由旋转产生的转动扭矩，以及α表示角加速度。
可以在键430与联接构件450之间插入具有环形状的张力垫圈440。在这种情况下，凹部411的长度可以比键430的长度长出张力垫圈440的插入距离。
如此，根据该实施例，因为带轮420稳定固定至旋转轴400，即使在驱动具有大的功率和转矩的电机的情况下也可以改善运行可靠性。此外，因为键430压配合至在旋转轴400与带轮420之间形成的凹部411，可以改善组装便利性。
图5是图示了从顶部看时根据本发明的另一个实施例的皮带传动式起动发电机中的旋转轴和带轮的剖视图。
虽然在上述实施例中描述了键430压配合至在旋转轴400与带轮420之间形成的凹部411、并且旋转轴400固定至带轮420的结构。
然而，如图5所示，通过在旋转轴400的外周表面上形成至少一个凸起401并且在带轮420的内周表面上形成与凸起401相对应的凹部，也可以将旋转轴400固定至带轮420。根据所述构型，可以不用制造单独的键430。
图6是图示了从顶部看时根据本发明的进一步的实施例的皮带传动式起动发电机中的旋转轴和带轮的剖视图。
在上述实施例中描述了通过在旋转轴400的外周表面上形成至少一个凸起401并且在带轮420的内周表面上形成与凸起401相对应的凹部而将旋转轴400固定至带轮420的构型。然而，也可以做出与之相反的构型。
也就是说，如图6所示，通过在旋转轴400的外周表面上形成至少一个凹部并且在带轮420的内周表面上形成插入凹部的至少一个凸起426，也可以将旋转轴400固定至带轮420。
依照根据本发明的示例性实施例的皮带传动式起动发电机，因为带轮稳定地固定至旋转轴，即使在驱动具有大的功率和转矩的电机的情况下也可以改善运行可靠性。
此外，根据本发明的示例性实施例，因为键压配合至在旋转轴与带轮之间形成的凹部而不是半圆键侧向插入旋转轴，能够改善组装便利性。
对本领域的普通技术人员来说可以理解的是，在不偏离本发明的精神或范围情况下可以对本发明的上述示例性实施例进行各种修改。因此，旨在使本发明覆盖全部这些修改，只要它们落入附属权利要求及其等同方案的范围内。

Claims (9)

1.一种皮带传动式起动发电机，所述皮带传动式起动发电机包括：
旋转轴；
带轮，所述带轮联接至所述旋转轴并且构造成使得所述旋转轴的一个端部穿过所述带轮而暴露；
凹部，所述凹部形成在所述旋转轴与所述带轮之间；
键，所述键布置在所述凹部中；以及
联接构件，所述联接构件联接至所述旋转轴的一个端部，
其中，所述带轮包括容纳凹槽以及通孔，所述旋转轴的一个端部暴露于所述容纳凹槽，所述通孔形成在所述容纳凹槽的底部表面上使得所述旋转轴插入所述通孔，
其中，所述凹部与所述容纳凹槽相连通，并且所述键压配合至所述凹部中，
其中，所述凹部包括形成在所述通孔的侧壁上的第一狭缝以及形成在所述旋转轴的外周表面上的第二狭缝，其中，所述第一狭缝的长度比所述第二狭缝的长度更长，并且
其中，所述凹部的长度小于所述键的长度，使得所述联接构件能够按压所述键。
2.根据权利要求1所述的皮带传动式起动发电机，其中：
所述容纳凹槽的直径大于所述通孔的直径并且大于所述联接构件的最大线性宽度。
3.根据权利要求1所述的皮带传动式起动发电机，所述皮带传动式起动发电机还包括：
外壳；
定子，所述定子布置在所述外壳中；以及
转子，所述转子随所述旋转轴一起旋转。
4.根据权利要求3所述的皮带传动式起动发电机，其中，所述外壳包括容置所述定子和所述转子的第一外壳以及容置所述第一外壳的第二外壳。
5.根据权利要求4所述的皮带传动式起动发电机，所述皮带传动式起动发电机还包括形成在所述第一外壳与所述第二外壳之间的冷却通道。
6.根据权利要求1所述的皮带传动式起动发电机，其中，所述旋转轴的联接至所述联接构件的一个端部具有螺纹。
7.根据权利要求2所述的皮带传动式起动发电机，其中，所述联接构件包括：螺母部分，所述螺母部分联接至所述旋转轴的一个端部；以及固定部分，所述固定部分连接至所述螺母部分以便与所述带轮的容纳凹槽的底部表面接触。
8.根据权利要求1所述的皮带传动式起动发电机，所述皮带传动式起动发电机还包括在所述键与所述联接构件之间插入的环形张力垫圈。
9.根据权利要求1所述的皮带传动式起动发电机，其中，所述键具有形成在其上端部部分和下端部部分中的至少一者上的渐缩部分。
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