CN108702045B - 旋转电机的具有在爪上产生的至少一个倒角的爪式转子 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及机动车辆的旋转电机的转子，包括至少一个磁轮(24、25)，所述至少一个磁轮包括多个爪(29)，至少一个爪(29)包括：沿轴向相反的基部(53)和自由端(54)；在所述基部(53)和所述自由端(54)之间延伸的前边缘(51)和尾边缘(52)；在所述尾边缘(52)上产生的倒角(57)，所述转子的特征在于，所述倒角(57)在所述基部(53)处测量的宽度(CB1)与所述爪(29)的基部的宽度(LB1)的比率在0.17与0.23之间。

Description

旋转电机的具有在爪上产生的至少一个倒角的爪式转子

技术领域

本发明涉及旋转电机的爪式转子，所述转子设有在爪上产生的至少一个倒角。本发明在用于机动车辆的交流发电机和可逆电机领域中具有特别有利但不唯一的应用。这种类型的交流发电机将机械能转化成电能。可逆机器还可以将电能转换成机械能，特别是用以启动车辆的热力发动机。

背景技术

在已知方式中，如在文献EP 0762617中描述的交流发电机包括壳体，并且在壳体内部，包括有直接或间接地与轴一体旋转的爪式转子以及以存在气隙的方式包围转子的定子。在轴的前端固定有皮带轮。

定子包括呈一组板形式的主体，其设有凹口，配备有用于装配定子绕组的凹口绝缘体。绕组包括穿过主体中的凹口的多个相绕组，并且与全部相绕组一起在定子主体的两侧上形成前髻状部和后髻状部。绕组例如由覆盖有瓷釉有连续导线获得，或者端部例如通过焊接彼此相连的、由呈杆形式的导电元件(例如，“U”形式的销)获得。

这些相绕组例如是以星形或者三角形的形式连接的三相绕组，其输出被连接到包括整流器元件(例如，二极管或者晶体三极管)的至少一个电子整流器模块。

另外，转子包括两个磁轮。每个磁轮具有包括横向取向的凸缘，该凸缘在其外周边上设有爪，这些爪例如具有梯形形式和轴向取向。一个轮的爪沿轴向上面向另一个轮的凸缘。磁轮的每个爪穿入到存在于另一磁轮的两个相邻的爪之间的空间，使得磁轮的爪相对于彼此搭盖。圆柱形芯部沿轴向插入在轮的凸缘之间。该芯部在其外周边上支撑励磁绕组，该励磁绕组缠绕在沿径向插入在芯部和该绕组之间的绝缘体中。

已知这种类型的电机由存在的磁力产生的振动引起的声学现象。该声学现象，例如磁起源的噪声，在低转速范围内，特别是在1800和4000rpm之间是可感知的，并且可能构成不便。事实上，除此之外，风扇的气动噪声覆盖了磁噪声，因此不同需要降低后者。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种机动车辆的旋转电机的转子来有效地使磁噪声最小化，该转子包括至少一个磁轮，所述至少一个磁轮包括多个爪，至少一个爪包括：

-沿轴向相反的基部和自由端；

-在基部和自由端之间延伸的前边缘和尾边缘；

-在尾边缘上产生的尾倒角，

所述转子的特征在于，在基部处测量的尾倒角的宽度与爪的基部的宽度的比率在0.17和0.23之间。

这种类型的倒角构造使得可以获得声级的明显减小(近似5dB)，而不会有损于电机磁性性能。

根据一个实施例，在爪的自由端处测量的尾倒角的宽度与爪的自由端的宽度的比率在0.34和0.5之间。

根据一个实施例，在至少一个爪的前边缘上设置前倒角。

根据一个实施例，在爪的基部处测量的所述前倒角的宽度与爪的基部的宽度的比率在0.09和0.20之间。

根据一个实施例，在爪的自由端处测量的所述前倒角的宽度与爪的自由端的宽度的比率在0.1和0.35之间。

根据一个实施例，爪具有外部径向表面区域，并且尾倒角在所述外部径向表面区域上产生。

根据一个实施例，尾倒角沿轴向在相应的爪的基部和自由端之间延伸。

根据一个实施例，尾倒角的径向横截面沿着直线延伸。

根据一个实施例，所述转子包括第一磁轮和第二磁轮，并且所述第一磁轮的爪是对称的且第二磁轮的爪是对称的。

根据一个实施例，所述转子包括第一磁轮和第二磁轮，并且所述第一磁轮的爪是不对称的且第二磁轮的爪是不对称的。

根据一个实施例，所述第一、第二磁轮中的一个磁轮的爪沿着转子的旋转方向倾斜，并且所述第一、第二磁轮中的另一个磁轮的爪沿着所述旋转方向的相反方向倾斜，从而具有包括平行边缘的爪间空间。这一类型的构造允许标准形式的极间磁体在两个连续的爪之间的易集成性。

根据一个实施例，所述第一、第二磁轮之一的爪在相同方向上倾斜。

根据一个实施例，所述转子包括第一磁轮和第二磁轮，并且所述第一、第二磁轮中的一个磁轮的爪是对称的，而所述第一、第二磁轮中的另一磁轮的爪是不对称的。

本发明还涉及交流发电机类型或可逆机器类型的旋转电机，其特征在于，该旋转电机包括如先前限定的转子。

附图说明

通过阅读以下描述并查阅所附的附图可以更好地理解本发明。这些图纯粹是通过说明的方式提供，绝不限制本发明。

图1是根据本发明的交流发电机的纵向横截面的示意图；

图2从根据本发明的的转子的磁轮上方看的示意图，转子的爪设有双倒角；

图3是从上方看的示意图，示出了介入根据本发明的转子的比率的定义的、磁轮的爪的尺寸；

图4是示出了两个曲线的曲线图，这两个曲线对于标准转子和根据本发明的转子示出了三相交流发电机根据机器速度的磁噪声水平；

图5是根据本发明的磁轮的爪的横向横截面的示意图；

图6a至6c示出了根据本发明的转子的示意性变型实施例，其设有包括不对称爪的至少一个磁轮。

具体实施方式

相同、相似或类似的元件从一个图到另一个图保留相同的附图标记。以下在说明中，认为“前”元件位于机器的皮带轮侧，而“后”元件位于相反侧。

图1表示小型的多相交流发电机10，其特别是用于机动车辆。该交流发电机10将机械能转换成电能，并且能够是可逆的。这种类型的可逆交流发电机10称为交流发电机-起动机，其使得可以将电能转换成机械能，特别是用以启动车辆的热力发动机。

该交流发电机10包括壳体11，在壳体11的内部，包括装配在轴13上的爪式转子12和以存在气隙的方式包围转子12的定子16。在轴13上固定有皮带轮14。该皮带轮属于通过交流发电机10和机动车辆的热机之间的皮带传输运动的装置。轴13的轴线X形成转子12的旋转轴线。

定子16包括呈一组板的形式的主体19，其设有例如半封闭类型的凹口，配备有用于定子16的各相的装配的凹口绝缘体。每个相包括至少一个绕组，该至少一个绕组穿过定子16的主体19中的凹口，并且与全部的相一起在定子主体19的两侧上形成前髻状部20和后髻状部21。

绕组例如由覆盖有瓷釉的连续导线获得，或者由例如通过焊接彼此连接的呈杆的形式(诸如，销)的导电元件获得。这些绕组例如是以星形或者三角形形式连接的三相绕组或多于三相的绕组，这些相的输出连接到包括整流器元件(诸如二极管或者MOSFET类型的晶体三极管)的至少一个整流桥，特别是当涉及例如在文件FR2745445中描述的交流发电机-起动机时。

转子12包括两个磁轮24、25，每个磁轮包括具有横向取向的凸缘，在其外周边上设有爪29，这些爪29例如具有梯形形式和轴向取向。一个轮24、25的爪29沿轴向面向另一个轮的凸缘28。24、25的每个爪29穿入存在于另一个磁轮的两个相邻的爪29之间的空间中，使得磁轮24°25的爪29相对于彼此搭盖。

爪29的外周边与定子16的主体19的内周边一起限定定子16和转子12之间的气隙17。爪29的内周边倾斜，使得爪29在它们的自由端54一侧上较细。

圆柱形芯部30沿轴向插入在轮24、25的凸缘28之间。在这种情况下，芯部30由两个半芯组成，这两个半芯分别属于凸缘28中的一个。该芯部30在其外周边上支撑励磁线圈31，该励磁线圈31缠绕在沿径向插入在芯部30与线圈31之间的绝缘体32中。

另外，壳体11包括组装在一起的前轴承35和后轴承36。轴承35、36具有中空形式，并且每个轴承对中地支撑用于与转子的轴13旋转配合的滚珠轴承37、38。后轴承36支撑电刷保持器40，电刷保持器40设有设计成摩擦集电器45的环44的电刷41，这些环以有线连接连接到励磁绕组31。电刷41电连接到安装在机器的外部的调压器。前轴承和后轴承包括基本上侧向的前部开口60和后部开口61，用于通过由设置在转子的前表面上的一个风扇62和设置在转子的后表面上的另一个风扇63的旋转产生的空气的循环而冷却交流发电机10。每个风扇62、63设有多个叶片64。前部侧向开口60和后部侧向开口61分别与前髻状部20和后髻状部21相对。

更具体地，如在图2和3中能看到的，具有梯形形式的每个爪29包括前边缘51和尾边缘52，前边缘51根据箭头SR指示的转子12的旋转方向首先接触到空气，尾边缘52位于相对于前边缘51的相反侧上。这些边缘51、52在爪29的基部53和爪29的自由端54之间延伸，基部53局部与相应的凸缘28的外周边重合。自由端54相对于基部53在轴向上相反。

在本示例中，在磁轮24、25的每个爪29的尾边缘52上形成第一倒角57，而在磁轮24、25的每个爪29的前边缘51上形成第二倒角57'。在相应的爪29的外部径向表面56上形成倒角57、57'。每个倒角57、57'沿轴向在相应的爪29的基部53和自由端54之间延伸。

倒角57、57'的表面区域在这种情况下具有整体三角形形式，并且朝向爪29的自由端54减小。倒角57、57'的表面区域在爪29的自由端54处基本为零。

有利的是，在基部53处测量的第一倒角57的宽度CB1与爪29的基部53的宽度LB1的第一比率CB1/LB1在0.17和0.23之间。优选地，在爪29的自由端54处测量的第一倒角57的宽度Ce1与爪29的自由端54的宽度LE1之间的第二比率Ce1/LE1在0.34与0.5之间。

优选地，在爪29的基部53处测量的第二倒角57'的宽度CB2与爪29的基部53的宽度LB1的第三比率CB2/LB1在0.09和0.20之间。再次优选地，在爪29的自由端54处测量的第二倒角57'的宽度Ce2与爪29的自由端54的宽度LE1之间的第四比率Ce2/LE1在0.1与0.35之间。

在图3的实施例中，前轮24的爪29的基部53的宽度LB2等于后轮25的爪29的基部53的宽度LB1。类似地，前轮24的爪29的自由端54的宽度LE2等于后轮25的爪29的自由端54的宽度LE1。作为变体，宽度LB2和宽度LB1可以具有不同的测量值。类似地，宽度LE2和宽度LE1可以具有不同的测量值。

在图3的实施例中，在自由端54处，在前轮24的爪29上产生的倒角57的宽度Ce3等于在后轮25的爪29上产生的倒角57的宽度Ce1。作为变体，宽度Ce3和宽度Ce1可以具有不同的测量值。

在图3的实施例中，在自由端54处，在前轮24的爪29上产生的倒角57'的宽度Ce4等于在后轮25的爪29上产生的倒角57'的宽度Ce2。作为变体，宽度Ce4和宽度Ce2可以具有不同的测量值。

在图3的实施例中，在基部53处，在前轮24的爪29上产生的倒角57的宽度CB3等于在后轮25的爪29上产生的倒角57的宽度CB1。作为变体，宽度CB3和宽度CB1可以具有不同的测量值。

在图3的实施例中，在基部53处，在前轮24的爪29上产生的倒角57'的宽度CB4等于在后轮25的爪29上产生的倒角57'的宽度CB2。作为变体，宽度CB4和宽度CB2可以具有不同的测量值。

在基部53处测量宽度CB1、CB2、CB3和CB4，即它们在相应的爪29的基部53与等于爪29的总长度Lg的15％的测量值之间的最大距离h1处进行测量。换一种说法，这些宽度是在与位于相对于爪29的基部有距离h1的凸缘28的径向面相平行的平面上测量的。因此，对于近似20mm的爪长度Lg，长度h1近似为3mm。

宽度Ce1、Ce2、Ce3、Ce4以及宽度LE1和LE2在自由端54处测量，即它们在与位于相对于基部53成距离h2处的凸缘28的径向面相平行的平面上测量。该距离h2等于爪29的长度Lg减去上述的距离h1。

每个倒角57、57'可以具有扁平形式。在本示例下，倒角57、57'的径向横截面沿着直线延伸。作为替代，如图5中可看到的，每个倒角57具有根据曲率半径R1、R2的圆角。曲率半径R1和R2可以彼此相同或不同。然后，在平行于爪29的中间平面PM且与相应的圆角相切的直线D1与倒角57的平坦部分与转子12的加工半径R3之间的相交部之间测量宽度CB1、Ce1(或CB2、Ce2)。

在倒角57、57'之间，在倒角57的平坦部分和爪29的中间平面PM之间的角度K可以相同或不同。角度K例如在60°和78°之间。

如从图4中的曲线显见的，这种类型的构造使得可以在转子12的整个工作范围内以最佳方式最小化磁噪声，而不会降低电机的磁性能。设有爪29且爪29具有双倒角的转子12(参见曲线C1)相对于标准转子(参见曲线C2)的平均声音降低大约为5dB。

在图2和3的实施例中，磁轮24、25的爪29是对称的，即穿过基部53的中心的中间点M也穿过爪29的自由端54。

作为变体，磁轮24、25的爪29可以是不对称的，即，穿过爪29的基部53的中心的中间点M相对于穿过相应的爪29的自由端54的平行直线偏移。

因此，在图6a的实施例中，其中一个磁轮24的爪29沿转子的旋转方向SR(参见箭头F1)倾斜，而另一个磁轮25的爪29相应地在与所述旋转方向SR相反的方向上(参见箭头F2)倾斜。这因此提供了具有平行边缘的爪间空间66。这允许在两个连续的爪之间的空间66内容易地集成标准形式的极间磁体46。

磁体46可以位于所有空间66的内部或仅位于其中一些的内部，并围绕转子12的周边规则分布。磁体46可以由稀土元素NeFeB(钕铁硼)或钐钴(SmCo)制成。材料的选择和极间磁体46的数量的选择使得能够根据交流发电机的所需功率容易地调整转子12的磁性。

在图6b的实施例中，磁轮24和25的爪29沿相同方向倾斜。在本示例下，两个磁轮24,25的爪29沿转子12的旋转方向(参见箭头F3和F4)倾斜，但作为一个变体，倾斜可能沿着相反方向产生。在本示例中，爪间空间66具有非平行边缘。在磁轮之间，爪29的倾斜可以相同或不同。

在图6c的实施例中，磁轮24的爪29是对称的，而另一个磁轮25的爪29是不对称的。在该图中，磁轮25的爪29沿转子12的旋转方向SR(参见箭头F5)倾斜，但作为一个变体，他们可以沿相反方向倾斜。

在所有情况下，设置在爪29中的倒角57、57'的构造与前面特别地参照图3所描述的相同。

作为变体，每个爪29包括在前边缘51或尾边缘52上产生的单个倒角57或57'。

应该认识到，前面的描述纯粹是通过例示而提供，并不限制本发明的领域，以任何其他的等同物替代不同元件将不构成对本发明的偏离。

Claims (12)

1.机动车辆的旋转电机的转子，所述转子包括至少一个磁轮，所述至少一个磁轮包括多个爪，至少一个爪包括：

-沿轴向相反的基部和自由端；

-在所述基部和所述自由端之间延伸的前边缘和尾边缘；

-在所述尾边缘上产生的尾倒角，

-在至少一个爪的所述前边缘上设置的前倒角，

所述转子的特征在于，所述尾倒角在所述基部处测量的宽度与所述爪的基部的宽度的比率在0.17与0.23之间，

所述前倒角在所述爪的基部处测量的宽度与所述爪的所述基部的宽度的比率在0.09与0.20之间，

所述尾倒角、前倒角在所述基部处测量的宽度朝着所述爪的自由端而逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述尾倒角在所述爪的自由端处测量的宽度与所述爪的自由端的宽度的比率在0.34与0.5之间。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述爪的自由端处测量的所述前倒角的宽度与所述爪的自由端的宽度的比率在0.1和0.35之间。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述爪具有外部径向表面区域，并且所述尾倒角在所述外部径向表面区域上产生。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述尾倒角沿轴向在相应的爪的所述基部和所述自由端之间延伸。

6.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，所述尾倒角的径向横截面沿着直线延伸。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子包括第一磁轮和第二磁轮，所述第一磁轮的爪是对称的且第二磁轮的爪是对称的。

8.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子包括第一磁轮和第二磁轮，并且所述第一磁轮的爪是不对称的且第二磁轮的爪是不对称的。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述第一、第二磁轮中的一个磁轮的爪沿着所述转子的旋转方向倾斜，并且所述第一、第二磁轮中的另一个磁轮的爪沿着所述旋转方向的相反方向倾斜，从而具有包括平行边缘的爪间空间。

10.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述第一、第二磁轮之一的爪在相同方向上倾斜。

11.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子包括第一磁轮和第二磁轮，并且所述第一、第二磁轮中的一个磁轮的爪是对称的，而所述第一、第二磁轮中的另一个磁轮的爪是不对称的。

12.一种旋转电机，所述旋转电机是交流发电机类型或可逆机器类型，其特征在于，所述旋转电机包括如前述任一项权利要求中的转子。

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