CN1490921A - 具有用于降低冷却风扇噪音的外壳的机动车交流发电机 - Google Patents

Abstract

用于机动车辆的交流发电机主要包括：外壳、具有励磁线圈的转子和具有定子线圈的定子。冷却风扇连接到转子的轴向端。定子固定地设置在外壳中，且转子可旋转地支撑在外壳中。由于转子的旋转，定子线圈中产生交流电，且该交流电被整流为直流电，以对车载电池充电。用于将冷却空气引入到外壳的入口在形成在外壳的轴向端壁上的辐条间形成。该辐条在相对于径向，与该转子的旋转方向相对的方向上倾斜，从而降低了在辐条周围产生的气流噪音。

Description

具有用于降低冷却风扇噪音的外壳的机动车交流发电机

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的交流发电机，该交流发电机含有冷却风扇。

背景技术

交流发电机通常安装在机动车辆上。由于转子的旋转而在交流发电机中产生的交流电被整流为直流电，且用该整流后的直流电对车载电池充电。冷却风扇安装在转子的轴向端，用于冷却定子线圈。由于冷却风扇的旋转，外部空气通过形成在外壳的轴向端壁上的入口被吸入交流发电机，且冷却空气从形成在外壳的径向外壁上的出口排放。换句话说，在外壳的轴向上引入的外部空气冷却该定子线圈且在外壳的径向上排放。

在邻近出口的地方会产生气流噪音，因为冷却气流在此扰动。该冷却气流也会在邻近入口的地方扰动，其中外壳的肋条和辐条在此形成。因此，气流噪音也会在邻近入口的地方产生。

至今已经有各种建议来降低邻近出口处的气流噪音。这些建议包括：改变冷却风扇叶片的形状；改进定子线圈的线圈端形式；以及改变出口的形状。通过利用这些建议中的一个或者多个，可以抑制邻近出口处的气流扰动，以降低出口附近的气流噪音。

另一方面，要降低在入口附近产生的气流噪音，WO-00/16467建议使外壳的肋条在相对于径向方向，与转子的旋转方向相反的方向上倾斜。其建议将倾斜角设置在25度到35度的范围内。然而，已经发现，通过倾斜肋条不能充分降低气流噪音。这是因为形成在外壳的轴向端壁上的肋条的尺寸在轴向方向上和在沿着转子旋转方向上没有足够大。这些肋条的形成只是为了防止诸如小石头等之类的外来颗粒通过入口进入外壳。因此，肋条在尺寸上做得比用来将轴承箱连接到外壳的圆柱形部分的辐条小很多。

发明内容

本发明是由于上述的问题而产生的，且本发明的一个目的是提供一种改进的交流发电机，其中充分减小了在邻近入口处产生的冷却气流噪音。

在机动车辆中使用的交流发电机包括外壳、固定安装在外壳中的定子，以及可旋转地支撑在外壳中的转子。冷却风扇连接到转子的轴向端表面。当转子由发动机转动时，交流电就会在设置在定子中的定子线圈中产生。该产生的交流电通过安装在交流发电机上的整流器被整流为直流电。该直流电供应到车载电池来对其充电。

多个作为结构元件的辐条在外壳的轴向端壁上形成。用于引入冷却空气的入口在每对相邻的辐条之间形成。肋条也在每个入口处形成，以防止诸如小石头之类的外来颗粒进入外壳。和用作结构元件的辐条相比，肋条在沿着转子的旋转方向的宽度和轴向上的长度上都要小的多。

当冷却风扇和转子一起旋转时，冷却空气从入口进入，且设置在定子中的定子线圈和缠绕在转子上的转子线圈都被冷却。为了降低邻近入口处产生的气流噪音，辐条在相对于从转子的旋转中心延伸的径向线，与转子的旋转方向相对的方向上倾斜。

该倾斜角最好设置在10°到45°范围内，且最好设置在10°到25°范围内。可以只倾斜一些辐条来替代倾斜所有辐条。每根辐条的两侧可以都倾斜，或者只有位于转子旋转方向的下游的每根辐条的一侧可以倾斜。

根据本发明，在邻近入口处产生的气流噪音极大地减小了。通过参考附图而很好地理解下面描述的优选实施例，可以更容易地理解本发明的其它目的和特征。

附图说明

图1显示了根据本发明的交流发电机的平面视图，其是从交流发电机的前侧观察的；

图2显示了图1中显示的交流发电机的截面视图；

图3是显示形成在前面外壳的轴向端壁上的辐条和肋条高度的示意图；

图4是根据总值和包络值来显示气流噪音水平的图，本发明的实施例的噪音水平和传统的交流发电机的噪音水平相比；

图5是显示具有不同倾斜角的辐条的交流发电机的气流噪音减小量的图；

图6是显示具有前外壳的交流发电机的平面视图，其中有一些辐条是倾斜的，其是从该交流发电机的前侧看的；以及

图7是显示具有前外壳的交流发电机的平面视图，其中只有辐条的一侧是倾斜的，其是从该交流发电机的前侧看的。

具体实施方式

参考图1和2，将描述本发明的一个优选实施例。在机动车辆中使用的交流发电机1包括转子2、定子3、前外壳4、后外壳5、电刷装置6、整流器7、电压调节器8和其它相关的元件。

该转子2包括一对固定地连接到转子轴24上的转子芯22、23，以及缠绕在由相互邻接转子芯对22、23形成的中心体上的励磁线圈21。每个转子芯22、23具有六爪，形成磁极。冷却风扇25通过焊接等连接到转子芯22的前轴向端表面。该冷却风扇25是轴流式风扇或者是轴流式风扇和离心式风扇的组合。冷却空气从交流发电机1的前侧引入交流发电机1，并在径向上排出。同样地，另一个冷却风扇26通过焊接等连接到转子芯23的后轴向端表面。该冷却风扇26是离心式风扇，其在轴向方向上引入冷却空气，且在径向上排出。

一对滑环27、28连接到转子轴24的后端部分。保持在电刷装置6中的一对电刷61、62可滑动地接触滑环对，以从整流器7向励磁线圈21供应励磁电流。定子3由圆柱形的定子芯31和三相定子线圈32构成，且三相定子线圈32缠绕在形成在定子芯31中的槽上。整流器7由其上携带正向整流元件的散热板和其上携带负向整流元件的另一个散热板构成。该整流元件通过焊接等方式电子和机械连接到各散热板。在定子3中产生的交流电通过整流器7整流为直流电。

交流发电机外壳由前外壳4和后外壳5构成，该前外壳4和后外壳5通过四个贯穿螺栓34插入形成在外壳4、5的外部周围上的其间具有相等间距的各自的支撑部分420中而相互连接。该定子3固定地保持在前外壳4和后外壳5之间。该转子2设置在定子3的内孔中，其间具有一小段空气间隙。该转子2由保持在前外壳4中的轴承36和保持在后外壳5中的另一个轴承可旋转地支撑。

电压调节器8控制供应到励磁线圈21的电流的量，从而交流发电机的输出电压保持在预定水平。皮带轮9通过螺母91固定地连接到转子轴24的前端。通过皮带将皮带轮9连接到发动机，该转子2由该发动机(没有显示)转动。后盖92设置在交流发电机1的后侧，以覆盖电刷装置6、整流器7和电压调节器8。

通过向励磁线圈21供应励磁电流，在转子2中产生磁场，同时转子2由发动机转动。该转子2在如图1所示的方向旋转(从交流发电机1的前侧看为顺时针方向)。在定子线圈32中产生三相交流电，且产生的交流电通过整流器7整流为直流电。该直流电供应到车载电池，并对其充电。

冷却风扇25连接到转子芯22的前端表面，且沿着和转子2相同的方向和转子2一起旋转。由于冷却风扇25的旋转，冷却空气通过形成在前外壳4的轴向端壁45上的入口440进入交流发电机1。该励磁线圈21由冷却气流的轴向分量冷却，而定子线圈32的前线圈端由冷却气流的径向分量冷却。

同样，另一个冷却风扇26连接到转子芯23的后端表面，且也和转子2一起旋转。由于冷却风扇26的旋转，冷却空气进入交流发电机1，且吹到整流器7和电压调节器8，然后到达定子线圈32的后线圈端。该冷却空气最后在径向上从后外壳5排出。因此，整流器7、电压调节器8和后线圈端都被冷却。

现在，通过参考图1和2将要详细描述前外壳4。该前外壳4基本为杯状的，且包括轴向端壁45和连接到轴向端壁45的圆柱形部分。用于在其中容纳轴承36的轴承箱400形成在轴向端壁45的中心部分，且由四根辐条430支撑，每根辐条从轴承箱400朝着前外壳4的圆柱形部分延伸。用于将交流发电机1安装在发动机体上的安装撑杆410、412形成为从前外壳4向上和向下延伸。用于将前外壳4连接到后外壳5的贯穿螺栓34插入到四个支撑部分420中，这些支撑部分420以相等的间距形成在安装撑杆410、412的脚部。

用于将冷却空气引入前外壳4的开口在每对相邻的辐条之间形成，且开口被形成在其中的肋条432分割成多个入口440。这些肋条432基本沿着径向延伸。辐条430形成为有足够的机械强度，以支撑轴承箱400，从而又支撑转子2。另一方面，肋条432形成为具有小得多的机械强度，因为它们只是用来防止诸如小石头等之类的外来颗粒进入交流发电机。

图3显示了辐条430和肋条432的截面图，沿着转子2的旋转方向分解开。如图3所示，辐条430在轴向上的高度比肋条432在轴向上的高度要高，辐条430沿着旋转方向的宽度比肋条432沿着旋转方向的宽度要宽。要降低邻近入口440处的气流噪音，每根辐条430在相对于从转子2的旋转中心延伸的径向线，与转子2的旋转方向相对的方向上倾斜，如图1所示。倾斜角α设置在范围10°到45°内。

图4根据在不同旋转速度(rpm)处的dB-A来显示气流噪音水平。在图中，显示了总噪声水平和包络噪音水平(包括各阶分量的噪音水平)。实线显示根据本发明的交流发电机1的噪音水平，而虚线显示了传统的其辐条不倾斜(倾斜角α＝0°)的交流发电机的噪音水平。该图显示实际测量的结果。从图中很明显看出，根据本发明的交流发电机中的气流噪音水平在总体水平和包络水平两者都改进了。特别是，在从5000rpm到12000rpm的旋转速度范围内，噪音水平有了很大改进。

图5显示了具有不同倾斜角α的交流发电机中测量的噪音水平减少量的测试结果。噪音水平减少量是没有倾斜角的传统交流发电机的噪音水平和分别具有10°、20°或45°倾斜角的交流发电机的噪音水平的差值，其显示在纵坐标上。在横坐标上，显示了倾斜角α。实线显示了总值，而虚线显示了包络值。其证明了通过在从10°到45°的范围内倾斜辐条430可以降低噪音水平。更具体地，总值的噪音水平降低了3(dB-A)，而包络值的噪音水平降低了2-4(dB-A)。

随着倾斜角α变得越大，入口440的开口区域变得越小。因此，最好将倾斜角α设置在10°到25°的范围内，以获得期望的噪音水平降低，而又使入口440的开口区域维持在足够的水平。

根据本发明，辐条430在高度和宽度上都比肋条432大，辐条430在相对于径向方向，与转子的旋转方向相对的方向上倾斜。通过以这样的方式倾斜辐条430，在邻近入口440处产生的冷却气流扰动被抑制到最小水平。因此，入口440周围的气流噪音水平可以降低。通过实验发现，通过设置倾斜角α在10°到45°范围内，可以使噪音水平很大的降低。

本发明并不局限于上述的实施例，而且其可以有各种修改。例如，辐条430中的一些而不是所有辐条可以倾斜，如图6所示。在如图6所示的交流发电机中，三根辐条430倾斜，一根辐条不倾斜。这种方式可以使噪音水平降低到一定程度。尽管在上述实施例中，每根辐条430的两侧都倾斜，也可以只倾斜定位在转子2的旋转方向的下游的辐条的一侧。如图7所示，辐条430A只有一侧倾斜。通过这种方式也能获得噪音的降低。

通过参考上述的优选实施例已经显示和描述了本发明，但在不背离如后附的权利要求书所规定的本发明的范围的情况下，可以进行形式上和细节上的变化，这对于本技术领域的普通人员来说是可以理解的。

Claims (5)

1.一种用于机动车辆的交流发电机，该交流发电机包括：

外壳，其基本成圆柱形，且具有轴向端壁；

定子，其固定地设置在外壳中；

转子，其可旋转地支撑在定子内，该转子包括固定到其轴向端表面的冷却风扇，其中：

多个辐条形成在该外壳的轴向端壁上；

面向该冷却风扇的空气入口形成在该辐条的两侧，这样根据固定到该转子的该冷却风扇的旋转，冷却空气通过入口引入到外壳中；以及

该辐条相对于从该转子的旋转中心延伸的径向线，在与该转子的旋转方向相对的方向上倾斜。

2.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：该辐条倾斜的倾斜角在10°到45°范围内。

3.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：只有定位在转子旋转方向下游的辐条的一侧倾斜。

4.如权利要求2所述的交流发电机，其特征在于：该倾斜角设置为不超过25°。

5.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：多个辐条中只有一些辐条倾斜，而其它辐条不倾斜。

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