CN101931284A

CN101931284A - 旋转电机

Info

Publication number: CN101931284A
Application number: CN2010102067953A
Authority: CN
Inventors: 泉满朗; 石川利夫; 梅崎洋介
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2010-06-13
Publication date: 2010-12-29
Also published as: EP2264868A2; US8294309B2; US20100320878A1; JP2011004501A; EP2264868A3

Abstract

本发明提供一种旋转电机。由冷却风扇产生的冷却风的排出方向与扩散器的倾角正交，因此存在如下课题：由于扩散器而通风阻力变大，冷却风无法高效地从托架外周部的圆周方向上设置的排气口向外部排出，从而无法充分冷却电枢绕组。一种旋转电机具备：转子，其在端面上固定有冷却风扇；定子，其隔着旋转空隙与转子相对向设置并具有电枢绕组；托架，其用于支承转子及定子；多个吸气口，它们设置在托架的侧壁部；多个排气口，它们排列在托架的外周部的圆周方向上，其中，在托架的角部内壁面上，沿圆周方向排列多个成为与转子的旋转方向相反的倾角的扩散器。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及内藏冷却风扇的旋转电机。

背景技术

旋转电机由于小型、高输出化的需要而风扇内藏型的需求不断增加，在以往的旋转电机的结构中，无法弥补由于自身发热而增加的温度上升量。

因此，存在一种对构成定子的框架(托架)的角部内壁面施行多个整流引导器(以下称为扩散器)的技术(参照专利文献1)。

在专利文献1的图1及图2中，多个整流引导器中相邻的两个整流引导器分别隔开等间距排列，且相对于轴2的径向沿冷却风扇的旋转方向倾斜规定的倾斜角度，由此提高冷却风的整流效果。

专利文献1：日本特开平9-172752号公报(第6页〔0041〕～〔0046〕，图1、图2)

根据专利文献1，扩散器的倾斜与转子的旋转方向为相同倾角。即，由冷却风扇产生的冷却风的向外部的排出方向与扩散器的倾角正交，因此存在如下课题：由于扩散器而通风阻力变大，冷却风无法高效地从前托架及后托架的外周部的圆周方向上设置的多个排气口向外部排出，从而无法充分冷却电枢绕组。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种内藏冷却风扇而提高电枢绕组的冷却性的旋转电机。

为了解决上述课题，本发明的一优选形态如下所述。

该旋转电机具备：转子，其在端面上固定有冷却风扇；定子，其隔着旋转空隙与转子相对向设置并具有电枢绕组；托架，其用于支承转子及定子；多个吸气口，它们设置在托架的侧壁部；多个排气口，它们排列在托架的外周部的圆周方向上，其中，在托架的角部内壁面上，沿圆周方向排列多个成为与转子的旋转方向相反的倾角的扩散器。

发明效果

根据本发明，能够提供一种内藏冷却风扇而提高电枢绕组的冷却性的旋转电机。

附图说明

图1是车辆用交流发电机的纵向剖面图。

图2是前托架的背面图(从带轮相反侧观察的图)。

图3是后托架的背面图(从带轮侧观察的图)。

图4是车辆用交流发电机的纵向剖面图。

图5是车辆用交流发电机的主要部分左侧视图(从带轮侧观察的图)。

图6是车辆用交流发电机的主要部分右侧视图(从带轮相反侧观察的图)。

符号说明：

1 前托架

1a、2a 扩散器

1b、2b 肋

1c、2c 吸气口

1d、2d 排气口

1E、2E 角部内壁面

2 后托架

12 转子

13F 前风扇

13R 后风扇

17 定子

17a 定子铁心

17b 电枢绕组

具体实施方式

以下，基于图1～图6，说明本实施例。

如图1所示，前托架1及后托架2是在内部具有收容空间的有底筒状，即，呈碗形。而且，在前托架1及后托架2上，固定孔开口的固定部3、4分别向径向外周侧突出而一体设置，所述固定部3、4通过螺栓(未图示)安装在车辆上。而且，前托架1及后托架2通过铝合金成形，使用压铸作为成形方法。

后托架2的轴向端上安装有比各个托架薄壁的后罩5，该后罩5与各个托架相同地，是在内部具有收容空间的有底筒状，即，呈碗形。在该后罩5上，用于让空气流通的吸气口5a在内周侧或外周侧开口多个。而且，后罩5的外周侧安装有与蓄电池连接的接线6。此外，后罩5是树脂制或铝合金制。

前托架1及后托架2的轴向外端部的径向大致中心位置上分别安装有作为轴承的滚珠轴承7a、7b，安装在前托架1上的滚珠轴承7a比安装在后托架2上的滚珠轴承7b的直径大。

轴8插通所述滚珠轴承7a、7b的内圈，该轴8被支承为相对于前托架1及后托架2相对旋转自如。

另外，在轴8的前托架1侧端，作为旋转传递部件的带轮9通过螺栓固定成一体旋转，该带轮9从传递未图示的发动机的旋转的曲柄带轮通过作为环形传送带的带来传递旋转。因此，轴8与发动机的转速、和带轮9与曲柄带轮的带轮比成比例地旋转。

此外，在轴8的后托架2侧的端部上以与轴8一体旋转的方式安装有两个集电环10，通过在被各个集电环10按压的状态下滑动的两个电刷11供给电力。

在轴8的旋转轴方向的大致中央部上，以与轴8一体旋转的方式分别花键结合有利用磁性材料成形的前侧转子部件12F、后侧转子部件12R，而且，为了在沿轴向相面对抵接的状态下限制前侧转子部件12F、后侧转子部件12R的轴向移动，而使各个转子部件12F、12R的外侧端在轴8上形成的环状槽8a、8b内进行塑性流动。如此，通过固定在轴8上的前侧转子部件12F、后侧转子部件12R构成转子12。

该转子12的旋转轴方向的两端面上安装有在外周侧具有多个叶片的板状的前风扇13F、后风扇13R，它们与转子12一体旋转。

前侧转子部件12F、后侧转子部件12R包括位于内周侧的轴部12a和位于外周侧的径向截面为L字形状的多个转子爪磁极12b，通过使两个转子部件12F、12R的轴部12a的轴向端部彼此相面对抵接来构成梯级(ランデル)型铁心。在轴部12a外周与转子爪磁极12b内周之间绕旋转轴卷绕有励磁绕组14，该励磁绕组14的两端沿轴8延伸而分别与所述集电环10连接。11是电刷，经由所述集电环10，供给励磁电流。此外，根据蓄电池的状态控制向励磁绕组14供给的电流，以在发电电压由于车辆的蓄电池电压而变高时开始发电，作为用于调整发电电压的电压控制电路的IC调节器(未图示)内藏在后罩5的内部配置的下述整流电路15中，以使接线6的端子电压总是成为恒定电压的方式进行控制。

另外，以夹入前托架1与后托架2之间的方式固定定子17，定子17的内周与转子12的转子爪磁极12b的外周隔着微小的间隙相对向。

另外，定子17包括由磁性材料构成的定子铁心17a和沿定子铁心17a卷绕的电枢绕组17b，各相的电枢绕组17b与安装在后罩5内的整流电路15连接。而且，该整流电路15经由接线6与蓄电池连接。

此外，整流电路15由多个二极管构成，关于所述二极管，由于构成独立的三相绕组，因此通过六个二极管成为全波整流的结构。

接下来，说明转子12的详细情况。如图1所示，在构成转子12的前侧转子部件12F、后侧转子部件12R中，从轴部12a的轴向外侧端沿周向设置多个、具体来说设置各六个径向截面为L字形状的转子爪磁极12b，从前侧转子部件12F和后侧转子部件12R延伸的各个转子爪磁极12b在周向上交替配置，因此算上全部的转子爪磁极12b时由十二个转子爪磁极12b构成。即，本实施例的转子12的磁极数为12极。

在如此形成的前侧转子部件12F与后侧转子部件12R之间配置励磁绕组14，以使各个转子爪磁极12b交替位于周向的方式在轴部12a端彼此抵接的状态下固定在轴8上。

另外，前侧转子部件12F、后侧转子部件12R的轴向外侧端上通过焊接等分别安装有前风扇13F和后风扇13R作为冷却风扇。该前风扇13F及后风扇13R以通过转子12的旋转使空气沿中心方向流通的方式成为对称的风扇配置。以前风扇13F为例进行说明，通过冲裁将沿周向形成有多个突起的金属板的突起部分的周向一侧形成为大致圆弧状，并且，大致垂直折弯，从而一体成形具有相对于径向倾斜的倾斜面的叶片。如此成形的前风扇13F和后风扇13R通过焊接等一体固定在前侧转子部件12F和后侧转子部件12R的轴向外侧端。通过所述前风扇13F、后风扇13R以及转子12能够进行通风。

接下来，说明定子17的详细情况。如图1所示，定子铁心17a是将磁性材料的薄板层叠成线圈状的部件，其内周面上等间距地成形有由转子爪磁极12b的数目决定的多个插槽(未图示)。该插槽内预先***有卷绕的三相的电枢绕组17b，用Y接线或Δ接线连接。在插槽开口部中***绝缘部件即绝缘纸，以使***到该插槽内的电枢绕组17b不向定子铁心17a的内周面露出。

本实施例的定子17的单相的磁极数为12极，与转子12的磁极数相同。

利用清漆等对电枢绕组17b的表面实施绝缘覆盖，电枢绕组17b的终端穿过后托架2的间隙，与整流电路15的端子15a连接。此外，也可以在定子铁心17a与电枢绕组17b之间配置绝缘部件即绝缘纸。

以下，说明改变扩散器的倾角而提高冷却效果的结构。

如图1～图3所示，在前托架1及后托架2的侧壁部上设置用于使让空气流通的多个吸气口1c、2c。

如图4所示，表示从转子12的旋转轴到各个吸气口1c、2c中距所述旋转轴最远的点(外端)的距离的外端直径φD11、φD21与各个托架相对的转子12的端面上设置的前风扇13F、后风扇13R的叶片的内径φD12、φD22相同或比其小(φD11≤φD12，φD21≤φD22)。

另外，在各个托架的外周侧，多个排气口1d、2d在圆周方向上开口。表示从转子12的旋转轴到各个排气口1d、2d中距所述旋转轴最近的点(底端)的距离的底端直径φD13、φD23与各个托架相对的前风扇13F、后风扇13R的叶片的外径φD14、φD24相同或比其大(φD13≥φD14，φD23≥φD24)。

此外，在各个托架的角部内壁面1E、2E上，沿圆周方向排列的多个扩散器1a、2a与各个托架一体设置。

如图2、图3、图5、图6所示，该扩散器1a、2a具有规定的倾角θ1、θ2，该倾角是与转子12的旋转方向相反的倾角，即，与各个托架相对的前风扇13F、后风扇13R的叶片的倾角θ3、θ4为同一方向的倾角，该扩散器1a、2a的倾角θ1、θ2由前风扇13F、后风扇13R的叶片的倾角θ3、θ4决定。

另外，该扩散器1a、2a比前风扇13F、后风扇13R的外径φD14、φD24靠外周侧，该扩散器的圆周方向的安装间距设置成等间距θp1、θp2。再者，在各个托架的外周部，该扩散器延伸到用于构成沿圆周方向设置的多个排气口1d、2d的肋1b、2b，且设置在比排气口1d、2d的底端φD13、φD23靠上方位置。而且，在扩散器1a、2a的安装面上，安装扩散器1a、2a方面存在障碍时、例如与扩散器1a、2a重合的孔或螺钉部等情况下，为了避免该障碍，也可以将扩散器1a、2a的圆周方向的安装间距形成为非等间距θp1、θp2。

该扩散器1a、2a的间距θp1、θp2由肋1b、2b和各个托架相对向的前风扇13F、后风扇13R的叶片的间距决定。

接下来，说明本实施例的动作。

首先，伴随发动机的起动，从曲轴经由传送带向带轮9传递旋转，因此通过轴8使转子12旋转。在此，经由集电环10从电刷11向转子12上设置的励磁绕组14供给直流电流时产生绕励磁绕组14内外周的磁通量，因此N极或S极沿周向交替形成在转子12的转子爪磁极12b上。该励磁绕组14产生的磁通量从前侧转子部件12F的N极的转子爪磁极12b绕定子17的电枢绕组17b旋转。再者，由于该磁通量到达后侧转子部件12R的S极的转子爪磁极12b而形成绕转子12和定子17的磁电路。如此在转子产生的磁通量与电枢绕组17b交链，因此在U相、V相、W相的电枢绕组17b中分别产生交流感应电压，从而作为整体产生三相的交流感应电压。

如此产生的交流电压由整流电路15进行全波整流而变换成直流电压。通过利用IC调节器(未图示)控制向励磁绕组14供给的电流而实现使整流后的直流电压成为约14.3V左右的恒定电压。

另外，在转子12旋转时，前风扇13F及后风扇13R也与转子12一起旋转，因此如图1的虚线箭头所示，形成从内周侧即轴向取入外部空气并向外周方向排出的空气的流动。

前风扇13F在旋转的作用下，从前托架1的滚珠轴承7a的外周部分上设置的吸气口1c沿轴向吸入外部的空气，吸入的空气在前风扇13F的叶片产生的离心力的作用下向外周侧流动时，如图5的虚线箭头所示，被扩散器1a整流，从前托架1的外周部上沿圆周方向设置的多个排气口1d排出。

在此，定子17的轴向一侧面及外周面在与前托架1接触的状态下被固定，因此由定子17产生的热量传递给前托架1，从前托架1的表面散热。从该前托架1散发的热量在朝向排气口1d流动的空气的作用下排出到外部，从而能够使定子17的电枢绕组17b冷却。即，扩散器1a也具有作为散热片的作用。在此，在本实施例中以与转子的旋转方向相反的倾角设置扩散器1a，从而更加提高冷却作用。

后风扇12R在旋转的作用下，从后罩5的外周侧缘部上设置的吸气口5a及在后罩5的轴向端面上开口的内周侧的风孔(未图示)经由整流回路15，从后托架2的滚珠轴承7b的外周部分上设置的吸气口2c沿轴向吸入外部的空气，吸入的空气在由后风扇12R的叶片产生的离心力的作用下向外周侧流动时，如图6的虚线箭头所示，被扩散器2a整流而从后托架2的外周部的沿圆周方向设置的多个排气口2d排出。因此，与前托架1相同地，由定子17产生的热量及传递给后托架2的定子17的热量从后托架2的表面散热，在朝向排气口2d流动的空气的作用下被冷却。即，扩散器2a也具有作为散热片的作用。在此，与前托架1的情况相同地，在本实施例中，以与转子的旋转方向相反的倾角设置扩散器2a，从而更加提高冷却作用。

此外，在旋转产生的前风扇13F的压力与后风扇13R的压力的压力差的作用下，空气流通转子12的磁极间的间隙、和转子12与定子17的间隙。在本实施例中，由于后风扇13R产生的压力变大，因此空气从前托架1侧通过转子12与定子17之间和转子12磁极间的间隙而向后托架侧流动，从而转子12及定子17被冷却。

Claims

1.一种旋转电机，具备：转子，其在端面上设有冷却风扇；定子，其与所述转子相对向设置并具有电枢绕组；托架，其用于支承所述转子及所述定子；多个吸气口，它们设置在所述托架的侧壁部；多个排气口，它们排列在所述托架的外周部的圆周方向上，其中，

在所述托架的角部内壁面上，沿圆周方向排列多个成为与所述转子的旋转方向相反的倾角的扩散器。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述吸气口的外端直径在所述冷却风扇的叶片的内径以下，且所述排气口的底端直径在所述冷却风扇的叶片的外径以上。

3.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述扩散器等间距地排列在比所述冷却风扇的叶片的外径靠外周侧。

4.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

安装所述扩散器方面存在障碍时，将该扩散器非等间距地排列在比所述冷却风扇的叶片的外径靠外周侧。

5.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述扩散器的外周端延伸到构成所述排气口的肋。

6.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述扩散器的外周端比所述排气口的底端靠外周侧。