專利名稱：旋轉(zhuǎn)式電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一尤其應(yīng)用于機動車輛的交流發(fā)電機上的旋轉(zhuǎn)式電機。
本發(fā)明還特別涉及到這類電機的通風(fēng)裝置。
一般地，在轉(zhuǎn)子的至少一軸向端上，有一用于冷卻電機的通風(fēng)扇。事實上，這些電樞-感應(yīng)器部件中至少之一包括有一線圈，該線圈會發(fā)熱，因此必須冷卻它，以保持電機的良好運行。通常，所述電機有電子部件和滾珠軸承，它們同樣需借助空氣流通或一般利用由通風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻流，來使之冷卻。
當(dāng)電樞由轉(zhuǎn)子形成時，電機變成一電動機，把電能轉(zhuǎn)化為機械能。當(dāng)電樞由定子形成時，所述電機則把機械能轉(zhuǎn)化為電能，作為發(fā)電機運轉(zhuǎn)，形成例如一交流發(fā)電機。當(dāng)然，電機也可逆向形成如機動車的交流發(fā)電機-啟動電動機，可起動汽車發(fā)動機，同時，還具備交流發(fā)電機的功能。
圖1所示的一多相旋轉(zhuǎn)式電機，為可用于內(nèi)燃機汽車的三相型交流發(fā)電機。
圖1中從左至右即從前至后，交流發(fā)電機有一驅(qū)動輪10，該驅(qū)動輪連接著軸12的前端，軸后端支承著收集器14的集電環(huán)(圖中未示出)。軸12的主軸形成電機的旋轉(zhuǎn)軸。
轉(zhuǎn)子16固定在軸12中部，所述轉(zhuǎn)子有一勵磁線圈18，所述線圈的端部通過線連接與收集器14相連。詳情可參閱文件EP-A-0 515 259。
特別形成一交流發(fā)電機或一交流發(fā)電機-啟動電動機的電機的定子上，可纏繞著導(dǎo)線及導(dǎo)體桿件，有利地是，所述導(dǎo)體桿件為矩形截面的回形針狀，安放在定子槽中。這樣實施的線圈可以是三相的，也可以是六相的。所述U形回形針式導(dǎo)體最好并齊地排在槽內(nèi)。詳情可參閱2001年4月5日遞交的法國專利申請NO 01 04770或2001年10月19日遞交的法國專利申請NO 01 13553。
此處，轉(zhuǎn)子16為一凸極轉(zhuǎn)子(rotor àgriffes)，即轉(zhuǎn)子外面帶有沿軸取向齒120，所述齒之間形成一冷卻流通道，并且因此，所述轉(zhuǎn)子分別有一前一后的兩磁極輪20、22，兩輪分別支撐著一前通風(fēng)扇24和一后通風(fēng)扇26。準(zhǔn)確地說，各磁極輪盤均有一橫定向凸緣，所述凸緣外圍上支承著大致呈梯形的沿軸取向齒120。磁極輪之一的齒朝向另一磁極輪；磁極輪之一的齒和另一磁極輪的齒相互交錯。磁極輪的兩凸緣之間軸向地插入了一圓柱形鐵芯，以用來安裝勵磁線圈18。鐵芯在在一種實施方式中不同于兩輪20、22的凸緣。在圖1中，各凸緣中間有一圓柱形半鐵心，以形成整個圓柱形鐵心。輪20、22為磁性材料，當(dāng)線圈18勵磁為南/北極時，其按公知的方式形成。此處，線圈形成了6至8對磁極；各輪盤20、22均有6至8個齒，這些齒規(guī)律地分布在圓周上。后通風(fēng)扇26的功率比前通風(fēng)扇24更強勁。
這些通風(fēng)扇24、26包括一第一葉片組，這些葉片之間為通氣道。把例如通過焊接或其它任何相應(yīng)方式如嵌套方式固定在相關(guān)磁極輪盤20、22上的鋼板凸緣截切及折疊，就可獲得葉片。后通風(fēng)扇的葉片面積比前通風(fēng)扇的更大。當(dāng)線圈18借助收集器14的集電環(huán)而起動時—所述各集電環(huán)分別與一電刷(圖中未示出)相接觸，所述電刷由電刷架28支承著，所述電刷架還可用作一電壓調(diào)節(jié)器(圖中未示出)的支架，如前所述，各輪盤有若干軸向齒，所述齒朝向另一輪盤，一輪盤的齒與另一輪盤相交錯，用于形成磁極。
至于定子30，它形成交流發(fā)電機的電樞，并環(huán)繞著轉(zhuǎn)子16。
所述定子有一殼體32，該殼體為里面帶有軸向槽(圖中未示出)的鋼板束形狀，所述軸向槽可使定子30的線圈34的導(dǎo)線或回形線穿過。這些線圈34配有小圈(圖中未示出)，所述小圈一方面在殼體32的兩側(cè)突出地延伸，另一方面，徑向地位于通風(fēng)扇24、26之上。
線圈34的出口與一整流裝置40—此處為一二極管相連接，以整流定子產(chǎn)生的交流電流。
這些通風(fēng)扇24、26分別位于一前軸承36和一后軸承38附近。
支座36、38例如為鋁制的，它們之間通過例如拉桿相連，以形成定子和轉(zhuǎn)子的一支承機匣。支座36、38為中空狀，分別有一橫向凸緣，該凸緣通過一沿軸取向的凸邊延伸至其外圍處。定子的殼體32插在支座36、38之間，由支座凸邊支承著。支座36、38的凸緣中間分別支撐著一滾珠軸承，以通過固定軸12的旋轉(zhuǎn)來安裝轉(zhuǎn)子16。這些支座穿有孔，當(dāng)通風(fēng)扇24、26在驅(qū)動輪10驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，這些孔可使交流發(fā)電機通過通風(fēng)扇24、26進(jìn)行內(nèi)部通風(fēng)。所述驅(qū)動輪10通過一傳送裝置與機動車輛發(fā)動機相連接，該傳送裝置包括至少一根與輪相連的傳動皮帶?？科湔{(diào)節(jié)器和與之相連接的一整流裝置40，所述通風(fēng)扇可冷卻線圈18、34及電刷架28。
圖中用箭頭示出了冷卻流-此處為空氣穿過軸承36、38的不同開口及在電機內(nèi)部流動的路線。更詳細(xì)地說，后軸承的凸緣支承著整流裝置、電刷架28及調(diào)節(jié)器。各軸承36、38的凸緣里有若干進(jìn)氣孔，在其和線圈34的小圈相對的凸邊里有若干排氣孔。
根據(jù)通風(fēng)扇24、26的特征-傳統(tǒng)上它們?yōu)殡x心型通風(fēng)扇，交流發(fā)電機的空氣流動路線基本上是徑向的。
交流發(fā)電機需產(chǎn)生的電流量隨著機動車上裝配的消耗元件的數(shù)量增多及功率增大而大為增加。這種電流量的增大使得交流發(fā)電機最熱的各部分如整流器40的二極管、滾珠軸承、轉(zhuǎn)子等的溫度相繼升高。
對大的電流量來說，通風(fēng)扇的尺寸或外廓必須增大，這就會導(dǎo)致產(chǎn)生損害通風(fēng)裝置性能的有害噪聲及紊流。
本發(fā)明的目的就在于克服這些缺陷。
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種旋轉(zhuǎn)式電機，該電機包括一個轉(zhuǎn)子、至少一通風(fēng)扇，所述轉(zhuǎn)子配有分別都帶齒的磁極輪，所述通風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子連成一體，配有葉片，葉片數(shù)量多于各磁極輪的齒的數(shù)目；葉片之間設(shè)置有通氣道，可產(chǎn)生穿過電機的冷卻流體，一般地，其特征在于，前刃處的葉片迎角在150°至175°之間，其特征還在于，相對于葉片旋轉(zhuǎn)時生成的圓弧的切線，后刃處的葉片迎角在90°至165°之間，其特征還在于，葉片的平均間距和這些葉片的平均長度之間的比率低于0.975。
根據(jù)一特征，當(dāng)電機有兩個和轉(zhuǎn)子相連接的通風(fēng)扇時，前通風(fēng)扇的葉片數(shù)量比后通風(fēng)扇的葉片數(shù)量多。因此，前通風(fēng)扇發(fā)出的噪聲減小了。事實上，在功率相同的情況下，增加通風(fēng)扇的葉片數(shù)量，可縮小通風(fēng)扇的直徑，因而降低了噪聲。增加葉片數(shù)量還可增加諧波的數(shù)量，使得諧波的波譜得以充實，最終獲得盡可能多的白噪聲(bruit blanc)。
前通風(fēng)扇配有11個葉片，后通風(fēng)扇裝有9個葉片，這種設(shè)置可獲得良好的效果；后通風(fēng)扇的葉片面積比前通風(fēng)扇的面積大。
根據(jù)一優(yōu)化實施例，前通風(fēng)扇的直徑比后通風(fēng)扇的直徑要小。
在幾種不同的實施例里，該通風(fēng)裝置還可具有下列一項或幾項特征，它們可分別獨立實施，或?qū)嵤┤魏慰赡艿募夹g(shù)組合—通氣道有一大致為正方形狀的入口截面；—葉片包括一第一葉片組和一第二葉片組，第一組的葉片之間設(shè)有通氣道，第二葉片組，即多個第二組葉片，比第一葉片組短，并徑向地插在第一葉片組內(nèi)圍上方的至少一通氣道內(nèi)，這樣，第二葉片組至少有一個葉片可插在第一葉片組的兩相鄰葉片之間；—第一、二葉片組的至少某些葉片具有從內(nèi)圍向外圍漸降的高度；—至少有一通氣道沒有第二葉片；—第一、二葉片組至少有一葉片相對于其它葉片，以不規(guī)則方式分布著；—第一、二葉片組至少有一葉片相對于通氣道，伸出地配有一表面，該表面適合于避免冷卻流在所述葉片上方的二次流動；—所述表面由一導(dǎo)流片構(gòu)成，該導(dǎo)流片從葉片處垂直地或斜伸展；—所述表面由覆蓋葉片的一蓋形成。
下文將參照附圖、僅以非限制性實例方式來描述本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點，附圖中—圖1示出了裝配著符合本領(lǐng)域技術(shù)現(xiàn)狀的通風(fēng)裝置的機動車用交流發(fā)電機的軸向剖面圖的半視圖；—圖2為根據(jù)本發(fā)明的裝置的一通風(fēng)扇的一實施例的俯視圖；—圖3為根據(jù)本發(fā)明的通風(fēng)裝置的一通風(fēng)扇的一實施變型；—圖4示出了符合本發(fā)明的一通風(fēng)裝置的一通風(fēng)扇的第三實施例。
—圖5示出了符合本發(fā)明的一通風(fēng)裝置的一通風(fēng)扇的第四實施例的透視圖；—圖6為根據(jù)本發(fā)明的一通風(fēng)裝置的一通風(fēng)扇的第五實施例的透視圖。
在本發(fā)明中，后通風(fēng)扇的葉片數(shù)量比前通風(fēng)扇的葉片數(shù)量要少。后通風(fēng)扇的葉片面積卻比前通風(fēng)扇的要大，以使后通風(fēng)扇的功率更強勁。各通風(fēng)扇的葉片數(shù)目比磁極輪的齒數(shù)要多。
要使通風(fēng)扇有效地運轉(zhuǎn)，必須使用這類通風(fēng)扇其葉片可獲得一種相對較高的效率、一種穩(wěn)定的或小紊流的流動，并可避免流束脫離開葉片的任何可能性。為此，使用了這類葉片，其前刃處的迎角，即由葉片和葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的圓弧的切線所限定的角，在150°至175°之間，后刃處的葉片迎角，相對于運轉(zhuǎn)中由后刃旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的圓弧的切線，在90°至165°之間。
同樣，根據(jù)本發(fā)明的一重要特征，選擇的葉片要使得葉片之間的通道，即由葉片所限定的通道，在各相對較簿的葉片的平均間距和平均長度之間，有一比率，最好為0.975，并有一大致為正方形的入口截面。同樣在葉片里，要避免葉片之間的通道內(nèi)的導(dǎo)向面的任何不連續(xù)，以使流體被導(dǎo)引，而不會流失，并保持穩(wěn)定，而不會脫離開葉片。
圖2示出了可獲得這些特性的一通風(fēng)扇的第一實施例。
如該圖所示，通風(fēng)扇，此處為后通風(fēng)扇，以標(biāo)號43表示，包括有葉片即46，葉片之間為向外擴散的通氣道48，當(dāng)電機轉(zhuǎn)子、因此即使與轉(zhuǎn)子相連的通風(fēng)扇以任何相應(yīng)方式旋轉(zhuǎn)時，冷卻流也在所述通氣道里循環(huán)起來。
通氣道48從葉片46的內(nèi)圍朝向外圍地口子擴大。
如前所述，要在進(jìn)出口處得到干擾最小的流體，入口處的迎角，用B表示，在150°至175°之間，出口處的迎角，用A表示，在90°至165°之間。這些角由葉片表面和葉片旋轉(zhuǎn)時形成的圓弧C的切線，或該切線的一平行線界定。此處，后通風(fēng)扇包括9個葉片，前通風(fēng)扇有11個葉片。圖3所示的實施例一樣。在其它各圖中，葉片數(shù)量更多。但可看出，前通風(fēng)扇有11個葉片，后通風(fēng)扇有9個葉片，相對于其它實施例，這種組合法可降低電機噪音。
參照圖3，要避免后刃處出現(xiàn)二次環(huán)流，至少有某些葉片相對于通氣道48的底部凸出地配有一導(dǎo)流片50，所述導(dǎo)流片50相對于葉片垂直地或斜著延伸出去，避免了流體在這些葉片上方的二次循環(huán)。
另外，最好還可調(diào)節(jié)冷卻流的速度，以使冷卻流盡可能穩(wěn)定，產(chǎn)生盡可能少的紊流。
因此，可能的是，通過與使用導(dǎo)流片組合，這些葉片中至少有一些葉片從內(nèi)圍朝向外圍地降低高度。
根據(jù)圖4所示的另一變型，可能的是，組合使用導(dǎo)流片和降低葉片高度，出于降低電機發(fā)出的噪聲，并同時改善電機的通風(fēng)性能，可在兩連續(xù)葉片46之間，插入一輔助葉片即52，所述輔助葉片一方面比主葉片46短，另一方面，可徑向地插在主葉片46的內(nèi)圍上方，但其中某些通氣道48可無須裝配這類輔助葉片52。
因此，通氣道48可細(xì)分為兩部分54、56，即一徑向內(nèi)部54和一徑向外部56，所述徑向內(nèi)部徑向地在輔助葉片52的內(nèi)圍下方延伸，所述徑向外部里安裝有輔助葉片，以擠壓冷卻流，使冷卻流與主葉片46相接觸。可注意到，輔助葉片還可有一端部導(dǎo)流片50，該導(dǎo)流片可從相應(yīng)葉片處開始垂直地或斜著延伸出去。
最后，從圖4中可看出，相對于其它葉片，葉片可按一定角度有規(guī)律或無規(guī)律地分布。但若無規(guī)律地安放葉片時，還可降低通風(fēng)扇運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪聲。
最后需注意，本發(fā)明并不局限于前面所述的各實施例。
事實上，在圖3所示的實施例里，葉片可裝配有阻止葉片上面出現(xiàn)二次環(huán)流的導(dǎo)流片，但作為變型，可用一蓋來代替這些導(dǎo)流片，該蓋可覆蓋住所有或部分葉片，以避免該區(qū)域里出現(xiàn)二次環(huán)流。圖5中的58即表示這種蓋。所述蓋為一圓盤狀，最好采用粘貼或其它任何適當(dāng)方式固定在葉片的自由邊上。但帶蓋的通風(fēng)扇可實施成一整體件。
圖6示出了通風(fēng)扇的一種實施方式，根據(jù)該實施方式，輔助葉片如圖4中的葉片52，安放在帶有圖3中所示的導(dǎo)流片50的兩葉片之間。
此處，各磁極輪的齒數(shù)為6到8個，這樣，電機就有6到8對磁極。因此，無論哪種情況下，后通風(fēng)扇的葉片數(shù)量都比磁極輪的齒數(shù)多。
采用一有7對磁極的轉(zhuǎn)子、和一外徑在132毫米至138毫米之間的定子外殼及文件FR 01 13353中所描述的那種線圈—可參閱該文件了解詳情，可獲得相當(dāng)良好的結(jié)果和性能。因此，根據(jù)已知方式包括在定子外殼的各槽內(nèi)的并列放置的4個導(dǎo)體，線圈包括有矩形截面的U形導(dǎo)體元件。
當(dāng)然，在某些應(yīng)用中，可以去掉前通風(fēng)扇。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)式電機，其包括一轉(zhuǎn)子(16)和至少一通風(fēng)扇(43)，所述轉(zhuǎn)子配有分別都帶齒(120)的磁極輪(20，22)，所述通風(fēng)扇與所述轉(zhuǎn)子(16)連成一體，并且所述通風(fēng)扇配有葉片(46)，所述葉片數(shù)量多于各磁極輪(20，22)的齒(120)的數(shù)目，所述葉片(46)之間設(shè)置有漸開式通風(fēng)道(48)，并適合于產(chǎn)生穿過電機的冷卻流體，其特征在于，所述葉片前刃處的迎角(B)在150°至175°之間；相對于所述葉片旋轉(zhuǎn)時生成的圓弧的切線，所述葉片后刃處的迎角(A)在90°至165°之間；并且，所述葉片(46)的平均步距和這些葉片的平均長度之間的比率低于0.975。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，所述電機包括兩通風(fēng)扇(24，26)，分別為一前通風(fēng)扇(24)和一后通風(fēng)扇(26)，所述后通風(fēng)扇的葉片(46)面積比前通風(fēng)扇(26)的要大；并且，所述前通風(fēng)扇(24)的葉片數(shù)量比后通風(fēng)扇(26)的葉片數(shù)量多。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機，其特征在于，所述前通風(fēng)扇有十一個葉片，而所述后通風(fēng)扇有九個葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機，其特征在于，所述前通風(fēng)扇的直徑比所述后通風(fēng)扇的直徑要小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，所述通氣道(48)有一大致為正方形的入口截面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，所述葉片包括一第一葉片組(46)和一第二葉片組(52)，在第一組葉片之間設(shè)有所述通氣道，所述第二葉片組即多個第二組葉片，比第一葉片組短，并徑向地插在第一葉片組內(nèi)圍上方的至少一通風(fēng)道內(nèi)，這樣，第二葉片組至少有一個葉片可插在第一葉片組的兩相鄰葉片之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機，其特征在于，第一、二葉片組(46、52)的至少某些葉片具有從內(nèi)圍向外圍漸降的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機，其特征在于，至少有一通風(fēng)道沒有第二葉片。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機，其特征在于，第一、二葉片組(46，52)至少有一葉片相對于其它葉片，以不規(guī)則方式分布著。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機，其特征在于，第一、二葉片組(46，52)至少有一葉片相對于通風(fēng)道底部突出地配有一表面，以避免冷卻流在所述葉片上方二次流動。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電機，其特征在于，所述表面由一導(dǎo)流片(50)構(gòu)成，所述導(dǎo)流片從所述葉片處垂直地或斜向地伸展；
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電機，其特征在于，所述表面由覆蓋所述葉片的一蓋體(58)形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，所述電機形成一機動車輛用的交流發(fā)電機。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)式電機包括至少一通風(fēng)扇(43)，所述通風(fēng)扇帶有葉片，葉片之間設(shè)置有漸開式通氣道(48)，并適合于產(chǎn)生穿過電機的冷卻流體；前刃處的葉片迎角(B)在150°至175°之間，而相對于葉片旋轉(zhuǎn)時生成的圓弧的切線，后刃處的葉片迎角(A)在90°至165°之間；葉片(46)的平均步距和這些葉片的平均長度之間的比率低于0.975。本發(fā)明適用于汽車交流發(fā)電機的通風(fēng)扇領(lǐng)域。
文檔編號F04D29/30GK1461516SQ0280118
公開日2003年12月10日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
發(fā)明者克洛迪奧·瓦西列斯庫 申請人:瓦萊奧電機設(shè)備公司