CN1777756A - 包括风机的旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一旋转电机，其包括：一定子(5)；一转子(4)，该转子包括用于平衡操作的区域(26)；和至少一风机(7，9)，其适于将所述风机装在转子上，并且该风机具有一侧板(3)和通风叶片(9a，9b)；其特征在于，所述的固定在所述转子上的风机被预平衡。本发明还涉及将该风机安装到机器上的方法。

Description

包括风机的旋转电机

技术领域

[01]本发明涉及一交流发电机或交流发电—起动机式的交流电机，其中的风机在被装到电机的转子上以前具有被平衡的特性。

[02]本发明用于机动车工业领域，主要用于机动车的交流发电机或交流发电—起动机领域。

背景技术

[03]在机动车中，交流发电机可以将由机动车的热机带动的感应转子的转动转变成定子绕组中的感应电流。所述交流发电机也可反过来，因此该交流发电机构成一电动机，所述电动机能通过转子的轴带动机动车的热机转动。这种可逆向的交流发电机称作交流发电—起动机(alterno-démarreur)。

[04]在涉及交流发电机或交流发电—起动机的旋转电机中，某些元件例如控制电路、整流桥以及定子和转子的绕组会发热。因此必须冷却机器。此任务通常由一个风机装置完成，风机装置包括至少一个设置在机器内部的风机。有些机器只有一个通常设置在转子后面的风机，也就是说在一个交流发电机的情况下设置在整流桥的旁边。另外一些机器包括两个分别设置在转子前面和后面的风机。

[05]图1示出的是装有两个风机的交流发电机。

[06]该交流发电机包括一个称作导轮的传动机构1，该机构属于图1中未示出的传动装置，它处在机动车热机和交流发电机之间。有一根转轴2穿过该机构1的一部分，因此该机构转动联接，其轴向对称的轴XX构成机器的转轴。该转轴2支撑转子4，例如爪式转子(rotor àgriffes)，该转子带有至少一个激励绕组。转子4的周围是一个卷绕的定子5，该定子包括一个或多个构成感应绕组的线圈。用一个前座8和一个后座6支撑定子5，在这两个座的轴向端部包括一个支承转轴2的滚珠轴承。

[07]在图1所示的例子中，交流发电机包括两个风机，一个是在转子前面的风机9，另一个是在转子后面的风机7，这两个风机均与转子相联。交流发电机的另一个例子可以只包括一个风机，通常是功率比前风机9大的后风机7，该前风机处在传动导轮1的旁边。

[08]这种风机包括一个侧板3，至少一组突起叶片8a，7a来自该侧板。通常通过将侧板焊接到转子上使风机固定在转子上。另外，最初制造时的风机通常是不对称的。换句话说，如果想要使风机根据其转动点转动，则发现它本身是不平衡的。另外，转子在最初时也不平衡。因此，将不平衡的风机固定到不平衡的转子上就会使转子/风机系统在移动时产生偏斜。这种偏斜导致转子转动时的偏心，使得轴弯曲，转子径向振动，从而该转子有可能与定子的内周机械接触。

[09]为了减少这种偏斜，通常在移动前本领域技术人员使该系统平衡。这种平衡通常是通过改变系统质量，以达到改变其重心来实现的。利用钻套取出转子中的材料体就能实现质量的改变，如图2所示，所述钻套在转子4的至少一个棘轮45的底27上的钻孔区26中打孔25。棘轮的底27连接该棘轮和极化轮43的侧板29，该侧板与XX轴垂直。然而，这些钻套的体积较大。因此需要比较大的通道通过风机的叶片，也就是说在风机的前后两个叶片之间通过。所以，为使这些钻套通过，就必须在前后两个叶片之间有一个最小空间26以及这两个钻套之间有一个最小角度。

[10]要正确确定钻套相对于转子棘轮的位置。可以抵达这些钻套的区域26有一个约20度的角度距离，由此这些区域构成叶片的禁止区。例如，假定转子有8对极子，则对于风机的叶片来讲应当有160度的禁止区域。

[11]因此要限制风机可能的叶片的数量。所以也要限制风机的叶片的可能的形状，例如图2的叶片30应当缩短，以便让钻套通过。叶片的缩短对空气流量有负面影响。此外，叶片的缩短增大偏斜，构成有缺陷的圆。同样，某些叶片31歪斜地支撑，在转子以很快的速度转动时，这对风机的机械稳定性很不利。

[12]因此，平衡该转子/风机系统时会造成对风机形状的应力。

[13]另外，这些钻套用于给金属材料钻孔。但这些钻套不能对塑料钻孔，因此在风机由塑料制成的情况下，不可能使塑料破碎或是损坏塑料。这样，应当设计具有或没有金属插件的金属或塑料风机，以便与留给钻套用的区域相互间没有影响。因而不能使风机的流量、噪声或体积最大限度地最佳化。

[14]转子-风机子系统的平衡操作是精确操作，因为需要校正的偏斜很大，所以更不能忽略所需要的执行时间。

发明内容

[15]本发明旨在克服上述技术问题，提出一种包括一个定子、一个转子和至少一个风机的旋转电机，该转子包括用于平衡操作的区域，将所述风机装在转子上，该风机含有一个侧板和通风叶片，其中将被固定在转子上的风机进行预平衡。

[16]换句话说，本发明提出的是交流发电机式的旋转电机，在该电机中，先使风机预先得到平衡，再将风机固定在转子上。这样，在风机被固定到转子上时，如果中心相对于机器的转轴有误差，则不存在风机本身的偏斜，即偏斜非常小。由于使用了预平衡的风机，所以需要校正的偏斜相当小，因而在设计机器时可以考虑直径非常小的平衡钻套，在转子本身已经得到局部平衡的情况下更是如此。在转子和风机彼此间独立地得到很好的平衡时，甚至可以考虑不留出区域给转子上的钻套，这样就可以设计一个非常理想的风机，并且减少平衡时间，这归结于控制简单。

[17]根据本发明的其它特征：

[18]-风机的侧板的厚度不是不变的，

[19]-风机的侧板包括厚度上(sur-épaisseur)的材料体和/或变薄区域，

[20]-风机的侧板包括一些孔，

[21]-至少一个叶片包括添加到风机的平衡端面上的材料体，

[22]-至少一个叶片包括风机的平衡端面上的斜切面，

[23]-风机是两个叠置风机构成的风机，

[24]-两个叠置风机中的至少一个在平衡端面上包括添加的材料体或变薄或除去的材料体，

[25]-两个叠置风机的每一个的侧板至少在同一区域中包括一些孔或一些变薄部分，

[26]-两个叠置风机的每一个的侧板至少在不同区域中包括一些孔或一些变薄部分，

[27]-对转子进行预平衡，

[28]-转子的平衡孔垂直于预平衡过的风机的叶片，

[29]-使风机的孔腔偏心，以便使机器的转轴与风机的重心重叠，

[30]-将风机偏心地固定在转子上，以便使机器的转轴与风机的重心重叠。

[31]本发明还涉及将风机安装在旋转电机中的方法，其特征在于该方法包括先对风机的平衡操作，再将已平衡的风机固定到转子上的操作。

附图说明

[32]已经介绍过的图1表示具有被固定到转子上的风机的传统交流发电机；

[33]已经介绍过的图2表示现有技术的被装在转子上的风机的轴向视图；

[34]图3表示本发明的预平衡风机的一个例子；

[35]图4表示本发明的预平衡风机的另一个例子；

[36]图5表示本发明的预平衡风机的又一个例子；

[37]图6a和6b表示本发明的预平衡风机的其他例子。

具体实施方式

[38]本发明涉及用于例如交流发电机的旋转电机的风机的设计方法。该方法在于在将风机装到机器的转子上以前先对其进行预平衡。

[39]换句话说，本发明的方法在于先使本来不平衡的风机平衡，然后再将该风机安装固定到机器的转子上。

[40]最好能够使转子在其转轴上预先得到平衡。为了实现转子的预平衡，最好能够使用一些以后被预平衡过的风机的叶片覆盖的区域。

[41]如果转子在安装前没有得到平衡，则在设计风机时就要考虑平衡钻套的位置，但这些位置的尺寸可以减少很多，这是因为由于使用了预先平衡过的风机而使需要校正的偏斜很小的缘故。

[42]图3表示预先已被平衡过的风机的一个例子，也就是说在装到转子上以前得到平衡的风机。该风机9包括一个侧板3和一组相对于该侧板突出的通风叶片。图9a和9b示出了该组通风叶片中的两个。图3用O为原点的三维标记XYZ示出了该风机。

[43]通过确定标记XYZ中的风机的重心实现该风机9的平衡。如果原点O与转轴重叠，则当风机9的重心与标记的原点O重合时，就认为该风机得到平衡。如果重心不在预先定义的原点O上，则风机没有得到平衡。

[44]通常风机本身是不平衡的，也就是说，制造好的风机是不平衡的，只要没有对风机进行平衡操作，这些风机就不平衡。

[45]本发明致力于将风机的重心引到该原点O。为此，通过在风机上添加或减少材料就可以改变风机的质量分布。实际上，通过取出风机中的材料，产生变薄区域甚至孔口，和/或在风机上添加厚度上的材料体或在叶片的切边中形成特殊形状，就能实现质量分布变化。确切地说，在风机的侧板上使质量分布变化。也可以考虑对风机的叶片去除或添加材料体，例如通过对这些叶片制造斜切面。

[46]通过本领域技术人员公知的技术例如在铸造或浇筑塑料风机时改变材料厚度来添加和去除材料，也可以在侧板或在叶片中开孔或增加形状。例如当叶片是塑料时，在叶片高度的变化是很容易实现的。

[47]通过一系列机械计算来选择需要添加和/或去除的材料的数量以及添加或去除材料的位置，根据风机的总的形状(尺寸、叶片的数量、叶片的分布、厚度等)进行所述计算。

[48]平衡以后，风机的侧板就可以有不恒定的厚度，也就是说局部更厚，反之更薄。也可以有一些孔口，例如图3上的标号10a和10b。

[49]然后可以将被平衡过的风机安装和固定到装在转轴上的转子上。该转子最好在接收风机之前就被平衡过。很容易理解的是，因为转子上没有被安装的风机，所以该转子更易于平衡。实际上，没有任何通风叶片，而且没有塑料侧板限制钻套通过和对金属钻孔。因此转子很容易用钻套进行平衡。

[50]可以按照传统技术安装风机。因而用公知固定技术就可以将风机固定到转子上。在图3的例子中，用焊点11a，11b将风机固定到转子上。

[51]图4表示通过在叶片上添加材料体12a，12b，12c和/或通过在风机的侧板上去除材料体13对板材风机进行平衡的例子。

[52]图5表示对一个双风机的平衡，该双风机例如由两个金属风机叠置构成。这种风机例如在FR 2 741 912的文献中作过描述。根据本发明的相同的结构原理，通过在下风机20的叶片上和/或上风机21的叶片上添加材料体14a，14b，14c，14d，14e得到平衡，下风机是对着电机转子的风机。如果是在实现去除材料体15的情况，例如一个孔口形或材料变薄的形状，则这种去除可以在这两个风机中的一个或另一个上实现，或是在这两个风机上同时实现，但不一定要在同一区域。因此，例如如果是孔口，则这些孔口并不非要叠置。

[53]图6a和6b表示用斜切面22实现平衡的另一个例子，所述斜切面在上和/或下风机的叶片上实现。当然这些斜切面也可以在简单的一个风机上实现。为了参与风机的平衡，也可以考虑采用一些能增强叶片的机械性能的套管肋23以及肋24。

[54]最好将本发明的预先平衡过的风机相对于转轴偏心地安装，以便使重心与转子的转轴重合。这种偏心能够校正可以制造风机的成套设备的制作误差，制作误差来自制造公差。这种偏心可以最好地调节旋转电机转子上的风机的平衡度。

[55]在一种变型中也可以考虑使孔腔40偏心，这如图5所示，以便电机转轴与风机的重心重合。镂空部分41可以改变风机在转子上的转动，如果在叠置双风机的情况下，可以改变这两个风机之间的转动。镂空部分41还可以根据其位置或其形状有助于风机的平衡。

[56]在已平衡的转子上安装已平衡的风机的方法可以将任何风机安装到转子上。所述风机可以是金属、塑料、或塑料复制模浇注的金属，例如文献FR 2 673 338描述的情况。风机可以包括任何可能的形状，从非常简单的形状到非常复杂的形状。风机甚至可以包括一个罩或一个双级叶片，例如在文献FR 2 811 158中描述过的情况。因为转子和风机已经平衡，所以对叶片的数量、这些叶片的位置和体积没有任何限制。

[57]显然，本发明不限于例如构成Lundell式交流发电机的装有爪式转子的电机。在本发明范围内的还有像交流发电机的电机，这种电机例如装有凸极式的转子，这种凸极转子例如已在文献WO 02/054 566中作过描述。在这种情况下，根据与爪式转子相同的原理实现转子的平衡或预平衡，也就是说用钻套在转子的轴端开孔口。因此，由于本发明，转子中实现的平衡孔口25可以与风机的叶片垂直，在将预平衡过的风机装到该转子上之前对转子实施平衡。

Claims (17)

1.旋转电机，其包括：一定子(5)；一转子(4)，该转子包括用于平衡操作的区域(26)；和至少一风机(7，9)，其适于将所述风机装在转子上，并且该风机具有一侧板(3)和通风叶片(9a，9b)；

其特征在于，所述的固定在所述转子上的风机被预平衡。

2.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，所述风机的侧板具有不恒定的厚度。

3.根据权利要求2的旋转电机，其特征在于，所述风机的侧板包括厚度上的材料体和/或变薄区域。

4.根据权利要求3的旋转电机，其特征在于，所述风机的侧板包括孔。

5.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，所述至少一个叶片包括在对所述风机进行平衡结束时添加的材料体(14a，14b，14c，14d，14e)。

6.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，所述至少一个叶片包括在平衡风机结束时形成的一斜切面(22)。

7.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，所述风机是两个叠置风机(21，22)构成的风机。

8.根据权利要求7的旋转电机，其特征在于，所述两个风机中的至少一个包括在平衡结束时添加的材料体、或者变薄或除去的材料体。

9.根据权利要求8的旋转电机，其特征在于，所述两个叠置风机的每一个的侧板至少在同一区域中包括孔或变薄部分。

10.根据权利要求8的旋转电机，其特征在于，所述两个叠置风机的每一个的侧板至少在不同区域中包括孔或变薄部分。

11.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，对所述转子进行预平衡。

12.根据权利要求11的旋转电机，其特征在于，所述转子的平衡孔垂直于所述预平衡过的风机的一个叶片。

13.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，使具有风机的孔腔(40)偏心，以便使机器的轴心与所述风机的重心重叠。

14.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，将所述风机偏心地固定在转子上，以便使机器的轴心与风机的重心重叠。

15.根据权利要求1的旋转电机，其特征在于，所述转子是爪式转子(45)。

16.将一风机安装在旋转电机的一转子上的方法，所述转子包括为预平衡保留的区域，

其特征在于，该方法包括先对所述风机的平衡操作，再将所述已平衡的风机固定到所述转子上的操作。

17.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述风机的平衡操作在于确定所述风机在三维坐标(XYZ)中的重心；并在侧板中或在风机的叶片上形成厚度上体和/或变薄区域，以便使所述风机的重心与旋转电机的轴心XX重合。

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