CN113556007A - 一种汽车交流发电机 - Google Patents

Abstract

一种汽车交流发电机，包括前端盖、后端盖、定子、转子、电压调节器、整流元件、护罩和皮带轮，所述转子通过转子轴安装支撑在所述前端盖和后端盖上，所述定子相对于所述转子安装在所述前端盖和后端盖上，所述电压调节器和整流元件分别安装在所述后端盖上，所述皮带轮与所述转子轴的一端连接，所述护罩设置在所述整流元件的外侧，还包括至少一个温度检测显示器，安装在所述前端盖上并靠近所述转子轴设置，和/或所述温度检测显示器安装在所述护罩上用于检测环境温升。本发明通过交流发电机上的热致变色橡胶，可以对发电机运行工况的温度状况进行可视化显示，为发电机的高温耐久可靠性评估提供更加全面的信息。

Description

一种汽车交流发电机

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的交流发电机，特别是一种具备温度检测显示功能的汽车交流发电机。

背景技术

参见图1，图1为现有技术的机动车交流发电机的结构剖视图。如图1所示，现有技术的机动车交流发电机通常包括：前端盖10，后端盖20，定子30，转子40，电压调节器50，整流元件60，护罩70，皮带轮80。交流发电机利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将发动机的机械能变为电能输出。所述转子40，通常为爪机式，由励磁绕组、爪极和轴、集电环等组成。转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场(称为转子磁场)。所述定子30，通常由铁芯、均匀排放的三相绕组等组成。发动机运转时，带动所述皮带轮80，带动所述转子40旋转，转子磁场随同一起旋转。每转一周，磁力线顺序切割所述定子30的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。感应出的三相交流电势经由所述整流元件60进行全波整流后，以类似直流电的状态对外界负载进行供电。所述电压调节器50，以系统的允许电压为参考点，通过调节流经所述转子40的励磁绕组直流电流，实现发电机对外输出电压的稳定。

交流发电机作为长时间连续运行的能量转化输出装置，产品的热设计直接影响产品的连续运行可靠寿命。现有交流发电机在产品的设计时，基于电磁、冷却的设计优化，实现发电机产品在特定设计温度环境范围内使用的连续工作的耐热绝缘可靠性。

交流发电机作为整车的供电装置，其功能失效会直接导致车辆用电系统的异常和发动机轮系异常。交流发电机的系统配置，作为交流发电机连续工作耐热可靠性的关键因素之一，需要进行系统充分的可靠性评估。在实际配置方案评价验证的活动开展中，通常依据典型的实验工况对交流发电机进行发动机的台架实验实现初步的可靠性评估。在整车车辆上，通常会进行整车电量的匹配确认，完成场地的特定路谱行驶验证，以及在特定地点进行目标整车的路试验证。依据以上的验证结果，实现产品系统的定型和批量市场投放。

在目标车辆进行长周期路试验证前，可使用温度传感器监控在特定典型工况下，车辆的负载电流和工作工况的环境温度，初步评估产品满足需求的连续耐热可靠性。

交流发电机的连续耐热可靠性，与下面因素相关：

1)工作环境温度，包含：在发动机上的具体位置，发动机热管及隔热措施的布置；安装在整车时机舱的冷却结构，如风道设计、冷却风扇类型、布置、触发机理等；车辆运行地的高温气候情况；

2)发电机的实际输出负载率。

鉴于上面的原因，只有在产品设计余量非常大，系统匹配安全系数充足的情况下，可以最大程度保证交流发电机的可靠温度耐受寿命。

在车辆的使用中，如果隔热装置存在老化，车辆机舱原通风风道被改动，机舱冷却风扇运行间隙异常等，造成机舱的温度异常，会导致交流发电机运行中因为温度异常发生高温失效，导致整车的供电系统异常停机。在进行车辆的维护时，通常直接进行发电机的更换，更换后的发电机因为使用环境的变化，产品的连续可靠运行时间存在不确定性。即现有技术交流发电机的产品状态及其实际应用配置中的复杂情况，导致在实际应用工况中的高温耐受可靠性的风险评估无法全面有效提供明确的依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种具备温度检测显示功能的汽车交流发电机。

为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车交流发电机，包括前端盖、后端盖、定子、转子、电压调节器、整流元件、护罩和皮带轮，所述转子通过转子轴安装支撑在所述前端盖和后端盖上，所述定子相对于所述转子安装在所述前端盖和后端盖上，所述电压调节器和整流元件分别安装在所述后端盖上，所述皮带轮与所述转子轴的一端连接，所述护罩设置在所述整流元件的外侧，其中，还包括至少一个温度检测显示器，安装在所述前端盖上并靠近所述转子轴设置，和/或所述温度检测显示器安装在所述护罩上用于检测环境温升。

上述的汽车交流发电机，其中，所述温度检测显示器包括显示器壳体和温度检测显示件，所述显示器壳体包括安装部和连接部，所述温度检测显示件安装在所述安装部内，所述连接部与所述前端盖或护罩连接。

上述的汽车交流发电机，其中，所述转子轴通过轴承支撑安装在所述前端盖和后端盖上，所述温度检测显示件对应于所述前端盖上压装的所述轴承的外圈设置。

上述的汽车交流发电机，其中，设置在所述前端盖上的所述显示器壳体与所述前端盖为一体成型件。

上述的汽车交流发电机，其中，所述温度检测显示件为热致变色橡胶件。

上述的汽车交流发电机，其中，对轴承温度状况进行颜色指示时，所述显示器壳体为铝材料件且所述连接部与所述前端盖连接的一端为开口结构，以对所述轴承的外圈进行热量传导；对经过所述前端盖进气口进入发电机内部的冷却风温度进行指示时，所述显示器壳体为工程塑料PPS材料件或尼龙材料件且所述连接部与所述前端盖连接的一端为闭合结构，以降低所述轴承的外圈对外温度传导。

上述的汽车交流发电机，其中，所述温度检测显示件包括第一感应部和第二感应部，所述第一感应部嵌套在所述第二感应部上，所述第二感应部填充在所述第一感应部与所述安装部之间且与所述安装部为过盈连接。

上述的汽车交流发电机，其中，所述第一感应部为温变温度低的碘汞酸铜热致橡胶化合材料，所述第二感应部为温变温度高的碘汞酸钛热致橡胶化合材料。

上述的汽车交流发电机，其中，设置在所述护罩上的显示器壳体为工程塑料PA66材料件或PPS材料件。

上述的汽车交流发电机，其中，所述显示器壳体与所述前端盖为过盈连接或螺纹连接。

本发明的技术效果在于：

本发明通过交流发电机上的热致变色橡胶，可以对发电机运行工况的温度状况进行可视化显示。在具体的配置环境中可以依据实际应用环境中的温度工况及负载工况，对交流发电机所处的高温状态进行显示或者记录，能够更加直接地反应出交流发电机所处或曾经处于的温度状态，为发电机的高温耐久可靠性评估提供更加全面的信息，可以协助技术人员对交流发电机的使用工况进行充分评估。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术机动车交流发电机结构剖视图；

图2为本发明一实施例的交流发电机结构剖视图；

图3为本发明一实施例的温度检测显示器结构示意图；

图4为本发明另一实施例的温度检测显示器结构示意图；

图5A为本发明又一实施例的温度检测显示器结构示意图；

图5B为图5A的左视图；

图6为本发明一实施例的交流发电机前端盖结构示意图；

图7为本发明另一实施例的交流发电机前端盖结构示意图；

图8为本发明一实施例的交流发电机护罩结构示意图。

其中，附图标记

现有技术

10 前端盖

20 后端盖

30 定子

40 转子

50 电压调节器

60 整流元件

70 护罩

80 皮带轮

本发明

1 前端盖

11 前端盖进气口

12 前端盖排气孔

2 后端盖

21 后端盖排气孔

3 定子

4 转子

5 电压调节器

6 整流元件

7 护罩

71 护罩本体

72 通风孔

8 皮带轮

9 温度检测显示器

91 显示器壳体

92 温度检测显示件

921 第一感应部

922 第二感应部

93 安装部

94 连接部

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图2，图2为本发明一实施例的交流发电机结构剖视图。本发明的汽车交流发电机，具备温度检测显示功能，包括前端盖1、后端盖2、定子3、转子4、电压调节器5、整流元件6、护罩7和皮带轮8，所述转子4通过转子4轴安装支撑在所述前端盖1和后端盖2上，所述定子3相对于所述转子4安装在所述前端盖1和后端盖2上，所述电压调节器5和整流元件6分别安装在所述后端盖2上，所述皮带轮8与所述转子4轴的一端连接，所述护罩7设置在所述整流元件6的外侧，还包括至少一个温度检测显示器9，安装在所述前端盖1上并靠近所述转子4轴设置，和/或所述温度检测显示器9安装在所述护罩7上用于检测环境温升。所述转子4为爪机式，由励磁绕组、爪极和轴、集电环等组成。转子4的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场(称为转子4磁场)。所述定子3由铁芯及均匀排放的三相绕组等组成。发动机运转时，带动所述皮带轮8，皮带轮8通过转子4轴带动所述转子4旋转，转子4磁场随同一起旋转。每转一周，磁力线顺序切割所述定子3的每相绕组，在三相定子3绕组内感应出三相交流电势。感应出的三相交流电势经由所述整流元件6进行全波整流后，以类似直流电的状态对外界负载进行供电。所述电压调节器5，以系统允许的电压为参考点，通过调节流经所述转子4的励磁绕组直流电流，实现发电机对外输出电压的稳定。在发电机的零部件特定位置设置该温度检测显示器9，以此实现电机对温度的测试和显示功能。

该交流发电机由机动车辆的发动机驱动，其冷却通过与所述转子4一同旋转的离心式风扇，带动空气流动来分别从前端盖进气口11进入，流经内部发热零件后，从前端盖排气孔12流出。与所述转子4一同旋转的离心式风扇，带动空气流动来分别从护罩7进气口进入，流经内部发热零件后，从后端盖排气孔21流出。实现对发电机内部发热部件的冷却，实现高温下的连续可靠运行。发电机在内部零部件处于正常绝缘状态时，整机的温度耐受直接与环境气体温度相关，环境气体温度的高低，直接关联和决定了发电机内部零部件的温度状态。

参见图3，图3为本发明一实施例的温度检测显示器9结构示意图。本实施例中，所述温度检测显示器9包括显示器壳体91和温度检测显示件92，所述显示器壳体91包括安装部93和连接部94，所述温度检测显示件92安装在所述安装部93内，所述连接部94与所述前端盖1或护罩7连接。其中，所述转子4轴通过轴承支撑安装在所述前端盖1和后端盖2上，所述温度检测显示件92对应于所述前端盖1上压装的所述轴承的外圈设置。本实施例中，设置在所述前端盖1上的所述显示器壳体91与所述前端盖1可为一体成型件，或通过机加工获得。所述温度检测显示件92优选为热致变色橡胶件，根据温度的变化，温度检测显示件92的颜色发生变化，温度检测显示件92的颜色可以定性的对环境温度进行反映。也可选择为不可逆温致橡胶件，该不可逆温致橡胶可根据温度变化颜色发生变化，温度检测显示件92的颜色可以定性的留存最高环境温度的痕迹。

参见图4，图4为本发明另一实施例的温度检测显示器9结构示意图。对轴承温度状况进行颜色指示时，所述显示器壳体91为铝材料件且所述连接部94与所述前端盖1连接的一端为开口结构(参见图3)，以更好地对所述轴承的外圈进行热量传导，使温度显示器对轴承温度状况进行颜色指示，即所述热致变色橡胶件与轴承室中安置的轴承外钢圈可处于接触状态，以热致变色橡胶件所处位置的温度变化激发其颜色变化，监控并留存发电机运行过程中轴承的温度曾出现的高温，作为发电机检修期，是否需要对轴承进行彻底更换的关键依据；对经过所述前端盖进气口11进入发电机内部的冷却风温度进行指示时，所述显示器壳体91为工程塑料PPS材料件或尼龙材料件且所述连接部94与所述前端盖1连接的一端为闭合结构(参见图4)，以降低所述轴承的外圈对外温度传导，此时可以对经过所述前端盖进气口11进入发电机内部的冷却风温度进行指示。

参见图5A及5B，图5A为本发明又一实施例的温度检测显示器9结构示意图，图5B为图5A的左视图。本实施例的所述温度检测显示件92包括第一感应部921和第二感应部922，所述第一感应部921嵌套在所述第二感应部922上，所述第二感应部922填充在所述第一感应部921与所述安装部93之间且与所述安装部93为过盈连接。其中，所述第一感应部921优选为温变温度低的可逆变色橡胶例如碘汞酸铜(CuHgI₄)热致橡胶化合材料，在71℃时会由红色变为黑色；所述第二感应部922优选为温变温度高的可逆变色橡胶例如碘汞酸钛(Ti₂HgI₄)热致橡胶化合材料，当温度高于120℃时，颜色从黄色变为红色。本实施例作为温度指示时，第一感应部921和第二感应部922其温度由低到高的颜色组合为：内红外黄、内黑外黄及内黑外红。

参见图6及图7，图6为本发明一实施例的交流发电机前端盖1结构示意图，图7为本发明另一实施例的交流发电机前端盖1结构示意图。图6中该温度检测显示器9在所述前端盖1上布置有一个；也可如图7所示，综合前端盖1的受力强度可靠性，温度检测显示器9在所述前端盖1上可设置多个，如图为布置有三个温度检测显示器9。所述显示器壳体91与所述前端盖1为过盈连接或螺纹连接。

参见图8，图8为本发明一实施例的交流发电机护罩7结构示意图。本实施例中，也可在所述护罩7的护罩本体71上设置该温度检测显示器9，用于检测环境温升，该温度检测显示器9优选设置在靠近护罩7的通风孔72处。设置在所述护罩7上的显示器壳体91选择导热系数更低的材料，例如工程塑料PA66材料件或PPS材料件。材质的导热系数低，可以保证对热致变色橡胶件的影响温度最大程度上源于外界的冷却空气温度。

本发明在发电机的零部件特定位置设置有热致变色橡胶件，以此实现电机对温度的测试和显示功能，可以直观地对发电机实际运行工况进行客观反应，用于判定发电机运行工况严酷性，为交流发电机的可靠性匹配提供直观依据。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车交流发电机，包括前端盖、后端盖、定子、转子、电压调节器、整流元件、护罩和皮带轮，所述转子通过转子轴安装支撑在所述前端盖和后端盖上，所述定子相对于所述转子安装在所述前端盖和后端盖上，所述电压调节器和整流元件分别安装在所述后端盖上，所述皮带轮与所述转子轴的一端连接，所述护罩设置在所述整流元件的外侧，其特征在于，还包括至少一个温度检测显示器，安装在所述前端盖上并靠近所述转子轴设置，和/或所述温度检测显示器安装在所述护罩上用于检测环境温升。

2.根据权利要求1所述的汽车交流发电机，其特征在于，所述温度检测显示器包括显示器壳体和温度检测显示件，所述显示器壳体包括安装部和连接部，所述温度检测显示件安装在所述安装部内，所述连接部与所述前端盖或护罩连接。

3.根据权利要求2所述的汽车交流发电机，其特征在于，所述转子轴通过轴承支撑安装在所述前端盖和后端盖上，所述温度检测显示件对应于所述前端盖上压装的所述轴承的外圈设置。

4.根据权利要求2或3所述的汽车交流发电机，其特征在于，设置在所述前端盖上的所述显示器壳体与所述前端盖为一体成型件。

5.根据权利要求2或3所述的汽车交流发电机，其特征在于，所述温度检测显示件为热致变色橡胶件。

6.根据权利要求5所述的汽车交流发电机，其特征在于，对轴承温度状况进行颜色指示时，所述显示器壳体为铝材料件且所述连接部与所述前端盖连接的一端为开口结构，以对所述轴承的外圈进行热量传导；对经过所述前端盖进气口进入发电机内部的冷却风温度进行指示时，所述显示器壳体为工程塑料PPS材料件或尼龙材料件且所述连接部与所述前端盖连接的一端为闭合结构，以降低所述轴承的外圈对外温度传导。

7.根据权利要求5所述的汽车交流发电机，其特征在于，所述温度检测显示件包括第一感应部和第二感应部，所述第一感应部嵌套在所述第二感应部上，所述第二感应部填充在所述第一感应部与所述安装部之间且与所述安装部为过盈连接。

8.根据权利要求7所述的汽车交流发电机，其特征在于，所述第一感应部为温变温度低的碘汞酸铜热致橡胶化合材料，所述第二感应部为温变温度高的碘汞酸钛热致橡胶化合材料。

9.根据权利要求2或3所述的汽车交流发电机，其特征在于，设置在所述护罩上的显示器壳体为工程塑料PA66材料件或PPS材料件。

10.根据权利要求2或3所述的汽车交流发电机，其特征在于，所述显示器壳体与所述前端盖为过盈连接或螺纹连接。

Images