CN1823462A - 具有消除静电功能的改进装置的交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一交流发电机，其包括至少一个电荷(90)聚集尖点(80)，所述尖点(80)形成在支承所述定子的箱体(15)的外表面(19)上，且所述尖点在面对所述转轮(22)和/或柔性驱动元件(82)的一部分(84)的方向上凸起地延伸，从而通过在所述尖点(80)与所述部分(84)之间形成电弧来消除静电。

Description

具有消除静电功能的改进装置的交流发电机

技术领域

[01]本发明涉及的是机动车辆的交流发电机。

背景技术

[02]本发明特别关注的是在文献FR-A-2.807.889中描述并介绍的一种能够具有消除静电功能的装置的交流发电机。

[03]所述文献所特别提出的用于机动车辆的交流发电机具有如下组成：

[04]—一个带有定子的箱体；

[05]—一个转子，该转子的中心轴旋转安装在定子中，并且，所述转子由一个磁性部件和至少一个感应线圈构成，所述磁性部件包括至少一个转子的轴和多个磁极构件；

[06]—和用于消除交流发电机静电电荷的装置，其保证转子的磁性部分和它的感应线圈之间特久的电抗连接。

[07]同样也是为了有利于去除静电电荷，相关内容已经在2003年5月30日的法国专利申请NO.03.06553提出地，以保证转子的轴与带有定子的箱体，以及定子侧面的端盖之间，同时也就是与机动车辆地线之间持久的电连接。实际上，从严格意义上讲，定子与带有定子的箱体都是与机动车辆地线相连接的。正如文献EP 240644中所描述的，定子能通过诸如橡胶这样的减震元件而被安装在箱体中。在这种情况下，箱体与定子的电势会有所不同，然而箱体仍然与机动车辆的地线保持连接。

[08]为此，一个金属轮与侧端盖持久地电连接，所述金属轮固定在轴上，所述金属轮通过其内部的孔洞与所述轴持久地电连接。

[09]这种连接由一导体摩擦电刷保证，所述摩擦电刷由后端盖配备，并且所述摩擦电刷能够在所述轮的前侧面相对的一部分上持续摩擦，并且/或者在传送带上持续摩擦。

[10]作为这个思路的一种变型，如摩擦电刷作为一种容易损坏的部件，它能够属于传送带本身的一部分，并能够在后端盖的外侧表面上摩擦。

[11]这些思路也能够用于去除由于传送带在高速传动过程中与各种转轮的摩擦而在传送带上产生的静电。

[12]本发明在于提出要实施的简单装置，以保证这种电连接，而又不受到由于那些持久摩擦所造成的诸多不便。

发明内容

[13]为此，本发明提出一机动车辆的交流发电机，其包括：

[14]一箱体，其支承一定子；

[15]一转子，所述转子的中心轴旋转地安装在所述定子中，所述转子轴的后轴端—其轴向延伸至所述定子的外部——带有一旋转驱动所述轴的转轮，所述转轮由一柔性驱动元件驱动旋转，所述柔性驱动元件特别是一传动带轮或一链条；

[16]和用于消除所述交流发电机的静电电荷的装置；

[17]其特征在于，沿一受控的外部迹线，在作为一方的所述箱体和作为另一方的所述转轮和/或柔性驱动元件之间，所述装置保证一非接触的电连接。

[18]因此，受控的放电迹线位于交流发电机的外部。

[19]本发明的其它特点：

[20]所述装置包括至少一个电荷聚集尖点，所述尖点形成在所述箱体的外表面上，且所述尖点在面对所述转轮和/或柔性驱动元件的一部分的方向上凸起地延伸，从而通过在所述尖点与所述部分之间形成电弧来消除静电。

[21]所述装置包括一系列的电荷聚集尖点。

[22]所述系列的尖点相邻近，以构成一径向地和/或轴向地凸出的凸缘，所述凸缘包括一尖锐型体的自由端周边。

[23]至少一个尖点由来自与所述箱体的相应部分在一起的材料形成。

[24]至少一个尖点从所述箱体的外横侧面的一部分出发轴向地延伸。

[25]至少一个尖点从所述箱体的外横侧面的一部分出发径向地延伸。

[26]至少一个尖点正对着一与所述柔性驱动元件的横侧面面对的部分延伸。

[27]至少一个尖点正对着一与所述转轮的横侧面面对的部分延伸。

[28]至少一个尖点正对着一与所述转轮的柱形侧面面对的部分延伸。

附图说明

[29]参阅附图，为了便于理解，本发明的其它特点和优点将在本说明的进一步细节描述中给出，其中：

[30]图1是依照已有技术的交流发电机的局部轴向剖视图；

[31]图2是一个D2部分的局部放大图，其示意地示出本发明的第一优选实施方式；

[32]图3类似于图2的示意图，其示出第二实施方式；

[33]图4类似于图2的示意图，其示出第三实施方式；且

[34]图5类似于图2的示意图，其示出第四实施方式。

具体实施方式

[35]在下面的描述当中，将非限定地采用前后为图中的从左到右，

[36]在图1中示出一交流发电机10，它主要包括：一个转子12，所述转子在大致环状定子14中绕它的轴X-X旋转，定子本身固定在交流发电机10的大致柱形的箱体15的内部，在此，此类发电机已经在文献EP-A-0.515.259中有相关的介绍描述，可以参阅其中的内容以获取更进一步详细精确的信息。

[37]箱体15在其两个轴端处由横向的前轴端16和后轴端18封闭，它们分别是，并且，转子的轴21穿过这两个轴端旋转地安装。轴21与端盖16，18的材料都是电的导体，特别是金属。

[38]在轴21的后轴端处，轴21——其超出到横向后端盖18的外部——带有一金属的转轮22，所述转轮用于接受一传送带(在图1中没有显示)，所述传送带驱动所述转子12旋转。作为没有图示的一种变型，传送带由柔性的传动链条来替代。

[39]在支座的一个外表面24上、或对置的横向前端盖16上，一保护罩26盖住发电机产生电流的整流和调节装置，所述整流和调节装置特别包括一桥式整流器(在此是二极管，图1中没有示出)、一电压调节器、以及连接机动车辆的电路的接线端子。

[40]众所周知，定子14具有一主体32，它由一叠板片28构成，所述板片28大致径向地延伸，且每个板片都有槽，以便导体线圈或线卷30通过，所述导体线圈或线卷30形成交流发电机的感应。作为没有示出的变型，所述卷绕的导体由回形针形式的导电体代替。

[41]定子主体32包括一个呈完全的圆柱形内表面38，所述内表面38界定一其内旋转地安装着转子12的空间。

[42]爪型转子(rotor àgriffes)12基本由两个同样的极性轮(rouepolaire)40A，40B组成，为了驱动所述两极性轮旋转，它们被安装在转子12轴的中心槽部位23，并且所述爪型转子由一线圈或线盘42组成，所述线圈或线盘42安设在金属的极性轮40A，40B之间，每个极性轮40A，40B带有一发电机降温的内部风扇。

[43]转子的轴21通过一前滚珠轴承44A和一后滚珠轴承44B旋转地安装在端盖16，18中，所述轴承分别包括一轴承内环46A，46B和一轴承外环48A，48B，各自还分别有滚珠50A，50B间置其间。

[44]轴承的每个部件都是用金属制成的导电体。

[45]每个内环46A，46B与转子12的轴21的凸形柱面内部连接，借助于转子所述内环46A，46B电接触。

[46]正如在图1中所示，后轴承44B的外环48B被直接安装在金属材料的后端盖18中的一相应座腔49B内，借此所述外环48B也是电接触。

[47]相反，前轴承44A的外环48A以间置一震动缓冲环52的方式安装在前端盖16的一个座腔49A中，所述震动缓冲环52一般是用电绝缘的塑料制成。

[48]众所周知，轴21的前轴端有两个集电环，分别是前集电环54和后集电环56，它们相互毗邻，且它们之间由一个分隔凹槽式的轴向间隙相互分开。

[49]每个集电环54和56都是电的导体，并配设用于与在保护罩26内的一电刷架60上的电刷配合。这些集电环都是通过线连接(liaisonsfilaires)(图中未示出)与绕组42的端部相连。

[50]传统上，前集电环54是处于所谓的零电势状态，也就是基本处于机动车辆地线的电势状态，通过把发电机固定在机动车辆金属结构体(未示出)上，定子特别地与地线连接。

[51]后集电环56——其与前轴承44A相邻——处于与轴承或转子的绕组42的电势相同的状态，比如约为14伏。

[52]为了便于消除静电电荷，希望保证转子12的轴21与箱体的侧端盖之间的电连接，这样也就与机动车辆地线之间建立电连接。

[53]金属转轮22固定在轴21上，借此金属转轮22通过其内部孔洞70实现持久的电连接。

[54]正如在图2中看到的，并与本发明的教导一致，在此，带有定子的箱体15的后端盖18的侧面19上有凸起的点或尖点，所述凸起的点或尖点向后朝着传送带82的方向轴向延伸。传送带在图中被示意成一个具有表面或横向的前侧边84的带槽的矩形段，所述表面或横向的前侧边84与转轮22的端盖88的横向前侧面86在同一个平面中。

[55]用“火花”90示意出电荷90，所述电荷90积累在由皮带轮82和转轮22组成的组件上。

[56]当达到一足够的电压阈值——所谓的击穿电压，会形成电弧92，由皮带轮82的边84与尖点80之间的闪电表示。放电的路径由此被预先确定地定向，并朝着连接机动车辆地线的端盖的方向。

[57]这个有方向性且有优势的放电过程——或称为“点”效应——产生的原因是，在带电的导体尖点(或点)附近，电场强度较高。尖点的全部电离现象(由于强烈的电场强度造成的电离)因此强于附近区域。这是由于电势是按照1/r变化，而电场按照1/r²变化造成的。

[58]如果两个半径分别为r和R(其中R＝2r)的球具有相同的电势，那么，两个球等势，这可以说，在大球(R)上的电荷数是半径为r的小球电荷数的两倍，电势与球半径成反比。

[59]然而，大球的表面积，或大球的空气表面积，并不是小球表面积的两倍，而是四倍。那么，小球的电荷密度是大球的两倍。

[60]这个并不能解释为什么小球附近的场强较高。实际上，小球的电荷是q，大球的电荷数为Q＝2q。

[61]如果测量电场中的两个点，每个点距离各自球心的距离为R，大球附近的场强较大。即，在一种情形下，小球的场强为Kq/R，大球的场强为2Kq/R。

[62]这样，在距离相等条件下，小球附近的电场强度要弱2倍。

[63]相反，能够尽可能的接近小球的球心，这对于大球是不可能的，因为它的半径是R。

[64]所以，最靠近小球球心的距离是最靠近大球球心距离的1/2，那么小球附近的场强变为大球的4倍(因为场强是随距离1/r²变化的，这时小球到球心的距离是大球的1/2)

[65]综上所述，小球的电荷数是大球的1/2，场强就是大球的1/2。另外，因为小球的表面到小球球心的距离是大球表面到大球球心距离的1/2，其形成的场强是大球的4倍，最终，小球的场强是大球场强的2倍。

[66]由于尖点附近的电场非常强，空气更容易电离。空气因此在一带电的尖点附近是较好电导体，要好于在弧半径较大的表面附近处。这就是闪电或放电电弧为什么更容易发生在尖点或点。

[67]通过类比，转轮22和/或皮带轮82构成所谓的大球；一个尖点形式的突起80或其他类似物形成所谓的小球。

[68]当然，可以配置多个尖点，例如它们围绕着轴X-X为中心呈弧状地分布。

[69]这些尖点或点80能够聚集带电电荷，并且确定非常短的放电的路径，并且，所述路径具有比例如在轴与集电器之间、或者还在轴与轴承的外机座之间更小的阻抗。

[70]电荷既不通过转子，也不通过轴承，从而避免各种的危险，特别是损坏或内部电超载。

[71]当这些尖点能通过与后端盖一起铸造来直接实现，本发明的实施不需要任何花费，也就是，既没有组成件，又没有附加的劳动力，只是对铸造工作简单地进行微小的改动。作为变型，这些尖点80也能是一些被固定的附加金属件，固定方式比如是通过螺钉固定在后端盖上。还可以是铸造出的尖点80和添加的尖点组合。如同以下所述，每个尖点能够要么轴向地、要么径向地延伸。

[72]没有超出本发明的范围，作为没有示出的实施方式的变型，传动带82(或柔性驱动元件)能够在其前侧边84上带有一些尖点或类似尖点80的突起，从这些尖点处形成朝向端盖尖点80的放电电弧，因此还更加有利于经由与尖点80正对的通道引导电荷放电。

[73]由于将要描述的第一实施方式，在电荷没有到达转轮本身和由转子组件形成的磁性部分之前，与皮带轮的前横侧面84相对的尖点或点80能够消除在皮带轮处集聚的电荷。

[74]根据如图3所示的第二实施方式，尖点80正对着转轮22的前侧面86，更确切的说，正对着属于一突起96的环状侧面94，它能精确地控制所述现象，且特别是控制尖点与传动轮之间的距离，所述距离例如为0.5mm左右，该值特别小于集电器与轴之间值为2到3mm的距离。

[75]表面电荷密度在转轮上局部地增强，电场局部上较强，空气电离显著，且变得更容易导电，本发明的主要效果因此得以后提高。

[76]按照图4所示的第三种实施方式，尖点或突起80在外凸柱形侧表面98向内径向延伸，所述外凸柱形侧表面98属于转轮22轮毂的轴向管状前套管100。

[77]所述点80按角度规则地分布，或者由一连续径向内部凸缘构成，所述连续径向内部凸缘对应于众多的邻近尖点，并且，其尖锐的内径向边81构成一连续的点或尖点的边。

[78]为了更好地利用这一现象，套管100能有一外径向凸缘102，其尖锐的外径向边104正对着点80或连续凸缘80的边81延伸。

[79]最后，根据在图5中示出的第四实施方式，套管100——其与凸缘102嵌合在一起或通过机械加工凸缘102而得到——正对着点或尖点80延伸，但相对于点80的径向平面轴向错开。点80也可能再次是一个环状凸缘，如图2中的凸缘45，所述环状凸缘将滚子44B保持在其座腔内。

[80]凸缘能由来自端盖的材料制成或嵌合在端盖上。但按照本发明的思路途，它因而被认为是定子的一部分。

[81]不同的实施方式和变型当然能够组合，而没有脱离本发明的范围。当然，交流发电机是可逆的，它能启动机动车辆的热力发动机。

Claims (11)

1.机动车辆的交流发电机(10)，其包括：

一箱体(15，18)，其带有一定子(14)，所述箱体的电势位连接至车辆的地线；

一转子(12)，所述转子的中心轴(21)旋转地安装在所述定子中，所述转子轴(21)的后轴端-其轴向延伸至所述定子的外部——带有一旋转驱动所述轴的转轮(22)，所述转轮由一柔性驱动元件驱动旋转，所述柔性驱动元件特别是一传动带轮或一链条；

和用于消除所述交流发电机的静电电荷的装置；

其特征在于，沿一受控的外部迹线，在作为一方的所述箱体(15)和作为另一方的所述转轮(22)和/或柔性驱动元件(80)之间，所述装置(80)保证一非接触的电连接。

2.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于，所述装置包括至少一个电荷(90)聚集尖点(80)，所述尖点(80)形成在所述箱体(15，18)的外表面(19)上，且所述尖点在面对所述转轮(22)和/或柔性驱动元件(82)的一部分(84)的方向上凸起地延伸，从而通过在所述尖点(80)与所述部分(84)之间形成电弧来消除静电。

3.如权利要求2所述的交流发电机，其特征在于，所述装置包括一系列的电荷聚集尖点(80)。

4.如权利要求3所述的交流发电机，其特征在于，所述系列的尖点(80)相邻近，以构成一径向地和/或轴向地凸出的凸缘，所述凸缘包括一尖锐型体的自由端周边(81)。

5.如权利要求2所述的交流发电机，其特征在于，至少一个尖点(80)由来自与所述箱体(15，18)的相应部分在一起的材料形成。

6.如权利要求2所述的交流发电机，其特征在于，至少一个尖点(80)从所述箱体(15，18)的外横侧面(19)的一部分出发轴向地延伸。

7.如权利要求2所述的交流发电机，其特征在于，至少一个尖点(80)从所述箱体(15，18)的外横侧面(19)的一部分出发径向地延伸。

8.依照权利要求7所述的交流发电机，其特征在于，所述尖点(80)在外凸柱形侧表面(98)的方向延伸，所述外凸柱形侧表面(98)属于所述转轮(22)的轮毂的轴向管状套管(100)。

9.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于，至少一个尖点(80)正对着一与所述柔性驱动元件(80)的横侧面(84)面对的部分延伸。

10.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于，至少一个尖点(80)正对着一与所述转轮(22)的横侧面(86，94，96)面对的部分延伸。

11.如权利要求1所述的交流发电机，其特征在于，至少一个尖点(80)正对着一与所述转轮(22)的柱形侧面(98，100)面对的部分延伸。

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