CN105027398A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的车辆用交流发电机中，划分各个后侧排气孔的后侧肋部具有突起部，至少在远离定子线圈的末端部的部位上，所述突起部的沿与轴的中心轴线垂直的方向尽心切断而得的截面形状为三角形形状，并且所述突起部的指向冷却风扇侧的顶部指向与冷却风扇的旋转方向相反的方向，因此，能够增加冷却风扇的风量，提高定子的冷却性能。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，该旋转电机将由与转子一起旋转的冷却风扇所产生冷却风从形成于壳体的排气孔排出到外部。

背景技术

目前已知有如下的交流发电机(例如，参照专利文献1)：在设置于比壳体侧的护罩(shroud)要靠近多个排气孔一侧的延长壁部的内表面上，沿着圆周方向配置有多个凸状的整流引导部，对从冷却风扇经由定子线圈而在通风路径内流动的冷却风进行整流。

在该交流发电机中，通过设置整流引导部，能够大幅地抑制在壳体的多个排气孔附近、即延长壁部附近因冷却风的混乱而产生的干扰，且能够大幅地降低风噪声。

另外，在该交流发电机中，能够得到使冷却风有效且顺利地通过定子线圈表面和延长壁部内表面的效果，并且通过使多个整流引导部兼起到冷却叶片的作用，由此能够提高壳体的冷却效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平9-172752号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在现有的车辆用交流发电机中，存在如下问题：由于整流引导部配置地靠冷却风扇的吹出侧段部一侧比靠壳体的多个排气孔要近，因此，流入整流引导部的冷却风的速度大于流入壳体的多个排气孔的速度，在速度较快的冷却风与整流引导部冲撞的情况下，因该冲撞而使冷却风所产生的混乱会变大，由于该混乱的增加而产生的干扰噪声会进一步变大。

因整流引导部的存在而使冷却风的流路宽度变窄，然后在整流引导部与多个排气孔之间的空间内冷却风的流动变大，进一步地在壳体的多个排气孔处会再次发生缩流(contracted flow).若如上所述那样地变更流路宽度，则在流动中会产生缩小损耗或扩大损耗，导致冷却风扇的风量降低，因此，存在无法得到定子等的足够的冷却性能的问题。

本发明以解决上述问题为课题，其目的在于提供一种旋转电机，该旋转电机通过降低壳体的多个排气孔对冷却风的阻力，由此来增加冷却风扇的风量，提高定子的冷却性能。

用于解决技术问题的技术手段

本发明所涉及的旋转电机包括：壳体，该壳体具有对形成于周侧面的多个排气孔分别进行划分的肋部；

轴，该轴沿该壳体的中心轴线延伸地进行设置；

转子，该转子固定于该轴；

定子，该定子包围所述转子地设置于所述壳体，且包括定子铁芯和卷绕组装于定子铁芯的定子线圈；以及

冷却风扇，该冷却风扇固定于所述转子的轴线方向的至少一个面，且利用由旋转所产生的冷却风来冷却所述定子，

所述肋部具有突起部，至少在远离所述定子线圈的末端部的部位上，所述突起部的沿与所述中心轴线垂直的方向进行切断而得的截面形状为多边形形状，并且所述突起部的指向所述冷却风扇侧的顶部指向与冷却风扇的旋转方向相反的方向。

发明效果

根据本发明所涉及的旋转电机，指向肋部的突起部的冷却风扇一侧的顶部指向了与冷却风扇的旋转方向相反的方向，因此，能够降低排气孔对冷却风的阻力，增加冷却风扇的风量，提高定子的冷却性能。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机的纵向剖视图。

图2是从轴线方向观察图1的整流器时而得的剖视图。

图3是沿与轴的中心轴线垂直的方向切断图1的后侧的冷却风扇时的剖视图。

图4是从内侧观察图1的后壳(rear bracket)时所看到的剖视图。

图5是从内侧观察图1的前壳(front bracket)时所看到的剖视图。

图6是沿与轴的中心轴线垂直的方向切断图1的突起部时的剖视图。

图7是表示图6的突起部的变形例的剖视图。

图8是表示图6的突起部的其他变形例的剖视图。

图9是沿与轴的中心轴线垂直的方向切断本发明实施方式2所涉及的车辆用交流发电机的肋部的突起部时的剖视图。

图10是表示图9的突起部的变形例的剖视图。

图11是表示图9的突起部的其他变形例的剖视图。

图12是沿与轴的中心轴线垂直的方向切断本发明实施方式3所涉及的车辆用交流发电机的肋部的突起部时的剖视图。

图13是表示图12的突起部的变形例的剖视图。

图14是表示图12的突起部的其他变形例的剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的各实施方式进行说明，在各图中对相同或相当部件、部位标注相同标号来进行说明。

实施方式1.

图1是表示本发明实施方式1的车辆用交流发电机1的纵向剖视图，图2是从轴线方向观察图1的整流器20时所看到的剖视图，图3是沿与轴6的中心轴线垂直的方向切断图1的后侧冷却风扇30时的剖视图，图4是从内侧观察图1的后壳3时所看到的剖视图，图5是从内侧观察图1的前壳2时所看到的剖视图。

在图1中，旋转电机即车辆用交流发电机1包括：壳体4，该壳体4由分别大致呈碗形状的铝制前壳2和后壳3构成；轴6，该轴6经由轴承5以可旋转的方式被支承于该壳体4上；滑轮(pulley)7，该滑轮7固定于从壳体4的前侧延伸出的轴6的端部；转子8，该转子8固定于轴6且配置于壳体4内；以及定子11，该定子11围绕转子8地固定于壳体4。

另外，车辆用交流发电机1包括：一对滑环14，该一对滑环14固定于从后壳3延伸出的延伸端且向转子8提供电流；一对电刷15，该一对电刷15在各个滑环14的表面滑动；电刷夹具16，该电刷夹具16配置于后壳3的轴线方向外侧，以收纳上述一对电刷15；整流器20，该整流器20与定子11电连接，且配置于后壳3的轴线方向外侧，并将由定子11所产生的交流整流成直流；电压调整器(未图示)，该电压调整器配置于后壳3的轴线方向外侧，且对由定子11所产生的交流电压的大小进行调整；以及罩17，该罩17组装于后壳3，且覆盖电刷夹具16、整流器20和电压调整器。

上述前壳2中，在内周部形成有多个前侧进气孔2a，在周侧面形成有多个前侧排气孔2b。各个前侧排气孔2b由隔着规定间隔配置有多个的各肋部41来进行划分。

上述后壳3中，在内周部形成有多个后侧进气孔3a，在外周部形成有多个后侧排气孔3b。后侧排气孔3b由隔着规定间隔配置有多个的后侧的各肋部42来进行划分。

而且，上述罩17中，在与整流器20、电压调整器(未图示)相对的部位形成有多个进气孔18。

上述转子8包括：流过励磁电流以产生磁通的磁场线圈9；以及霍尔铁芯10，该霍尔铁芯10固定于轴6使得覆盖磁场线圈9，且利用该磁通来形成例如12个的磁极。在该霍尔铁芯10的轴线方向的两侧面上，通过焊接等而固定有冷却风扇29、30。

上述定子11包括：围绕霍尔铁芯10地进行配置的定子铁芯12；以及卷绕组装于定子铁芯12的定子线圈13。由前壳2和后壳3从轴线方向两侧夹住定子铁芯12。层叠例如磁性钢板来将该定子铁芯12制作成圆环形，该定子铁芯12以等角间隔排列形成有36个槽，使得向内周侧开口，并且在与转子8的霍尔铁芯10的外周面之间确保均匀的间隔。

上述整流器20如图2所示，包括：第一散热器23；设置于该第一散热器23的外周面的正极侧二极管21；以与第一散热器23同心的方式配置于第一散热器23的外径侧的第二散热器26；以及设置于该第二散热器23的内周面的负极侧二极管22。

利用例如铝等具有较好热传导性的金属材料来制作第一散热器23，该第一散热器23具有规定的轴线方向长度和规定的厚度，并具有第一散热器底座24和多个第一散热叶片25，所述第一散热器底座24的与轴线方向正交的截面形成为圆弧形的筒体，所述多个第一散热叶片25从第一散热器底座24的内周面起以等角间隔向圆周方向呈放射状地竖立设置，且分别在轴线方向上延伸。在第一散热器底座24的外周面上，利用例如焊接接合沿圆周方向隔开规定间隔地固定有正极侧二极管21。

利用例如铝等具有较好热传导性的金属材料来制作第二散热器26，该第二散热器26具有规定的轴线方向长度和规定的厚度，并具有第二散热器底座27和多个第二散热叶片28，所述第二散热器底座27的与轴线方向正交的截面形成为圆弧形的筒体，所述多个第二散热叶片28从该第二散热器底座27的内周面起以等角间隔向圆周方向呈放射状地竖立设置，且分别在轴线方向上延伸。在第二散热器底座27的内周面上，利用例如焊接接合沿圆周方向隔开规定间隔地固定有负极侧二极管22。

上述第一散热器23中，第一散热器底座24与电刷夹具16一起围绕滑环14，且该第一散热器23以与轴6同心的方式配置于后壳3的轴线方向外侧。

另外，上述第二散热器26配置于第一散热器23的径向外侧，即以与轴6同心的方式配置于后壳3的轴线方向外侧。

另外，连接正极侧二极管21与负极侧二极管22，使得通过串联连接正极侧二极管21与负极侧二极管22来形成3个二极管对，利用这3个二极管对来构成二极管桥。

上述冷却风扇29、30是离心风扇，如图3所示，包括：固定于霍尔铁芯10的轴线方向两端面的环形平板状的安装基板31；以与霍尔铁芯10相反一侧呈直角的方式从安装基板31的边缘部竖立起来的多个风扇桨片32；以及安装于沿圆周方向排列的各个风扇桨片32的轴线方向的端面的、平板环形的风扇平板33。

风扇桨片32如图3所示，形成为将圆弧形状在途中反转后所呈现的S字形的截面形状。风扇桨片32中，其轴线方向上的高度h如图1所示，沿径向外侧方向逐渐变高。

接着，对车辆用交流发电机1的动作进行说明。在车辆用交流发电机1中，作为12极、36槽的三相交流发电机来进行动作，但极数、槽数并不局限于此。

在车辆用交流发电机1中，电流从电池(未图示)经由电刷15和滑环14被提供给转子8的磁场线圈9，从而产生磁通。利用该磁通，在霍尔铁芯10的外周面上沿着圆周方向交替形成N极和S极。另一方面，引擎的旋转转矩从引擎的输出轴经由皮带和滑轮7被传递到轴6，从而使转子8旋转。因而，旋转磁场被提供给定子11的定子线圈13，在定子线圈13中产生电动势。利用整流器20对由该电动势所产生的交流电流进行整流，从而对电池进行充电，或者提供给电负载。

冷却风扇29、30与转子8联动地进行旋转。

在前侧，冷却空气从前侧进气孔2a进入前壳2内，沿轴线方向流动至转子8附近，因而，利用前侧冷却风扇29使该冷却空气向着离心方向弯曲，从前侧排气孔2b排出。

在后侧，冷空空气从进气孔18进入罩17内，经过第一散热叶片25和第二散热叶片28之间流至后壳3，再从后侧进气孔3a进入后壳3内，沿轴线方向流至转子8附近，因而，利用冷却风扇30使该冷却空气向着离心方向弯曲，从后侧排气孔3b排出。

利用冷却风扇29、30，使定子11所产生的热量的一部分从末端部13a向径向外侧弯曲，从而向从前侧及后侧的各个排气孔2b、3b排出的冷却空气进行散热。

另外，一部分的热量传导至前壳2和后壳3，从多个前侧肋部41、后侧肋部42散热至冷却空气，从而冷却定子11。

另外，正极侧二极管21和负极侧二极管22所产生的热量被散热至在第一散热叶片25与第二散热叶片28之间流动的冷却空气，从而使整流器20冷却。

接着，对在后壳3的圆周侧面以规定的间隔进行配置的后侧肋部42进行详细描述。

后侧肋部42由突起部43和柱状部44构成，所述突起部43形成于远离定子线圈13的末端部13a的部位，所述柱状部44形成于接近末端部13a的部位。

图6是表示沿与轴6的中心轴线垂直的方向切断后侧肋部42的突起部43时的截面形状。

突起部43的截面形状是不等边三角形，突起部43的各个顶部之中内径侧的顶部43a指向与冷却风扇30侧即冷却风扇30的旋转方向A相反的方向。连接其他顶部的各点的线相当于后壳3的外周。另外，由突起部43的侧面所形成的、后侧排气孔3b的圆周方向上的两个壁面相互平行相对。

柱状部44的截面为矩形，该柱状部44的内周面比起顶部43a要向径向的外侧后退。柱状部44的外周面是与突起部43的外周面相同的面。

在该实施方式中，利用冷却风扇30使冷却空气从冷却风扇30的外周端34流出，该冷却空气的速度因旋转而成为旋转方向A上的速度分量大于半径方向B上的速度分量的状态。

因此，冷却空气一边沿旋转方向A旋转，一边从冷却风扇30的外周端34流向后侧排气孔3b，并经由后侧排气孔3b向外部排出。

在现有的后壳的情况下，划分排气孔的肋部的截面在轴线方向的整个区域为矩形的柱状，利用冷却风扇从冷却风扇的外周端流出的冷却空气在从排气孔向周围放出时，与柱状的肋部发生冲突，且流动方向会急剧且强制性地被改变成径向。

由于如上所述急剧且强制性地改变冷却空气的流动方向，会产生较大的压力损失，其结果是，因为冷却风扇而使冷却空气的流量降低，导致二极管等必须要冷却的元器件无法得到充分的冷却。

与此相对地，在本实施方式的车辆用交流发电机1中，后侧肋部42的突起部43的顶部43a指向与冷却风扇30的旋转方向A相反的方向，因此，利用突起部43来对利用冷却风扇30从冷却风扇30的外周端34流出的冷却空气进行引导，使其顺利地向后壳3的外部排出。

如上所述，由于利用突起部43使后侧排气孔3b的两壁面几乎与冷却空气的流动平行，从而冷却空气能顺利地流动，因此，能够缓和因与后侧肋部42之间的冲突而产生的压力损失，使由冷却风扇30所产生的冷却空气的流量增加，提高对二极管21、二极管22等需要冷却的元器件的冷却性能。

另外，从定子11传导至后壳3的热量经由肋部42而向冷却空气进行散热，但是后侧肋部42的突起部43的顶部43a从柱部44向径向的内侧突出，因此，后侧排气孔3b的两壁面的面积变大，散热面积也随之增大，所以也能够提高后壳3本身的冷却性能。

而且，在现有的柱状的肋部中，在排气孔的两壁面之中的与冷却空气直接冲突的壁面上，冷却空气在壁面的内径侧角部发生剥离，速度也会降低，因此，该壁面上的散热效果也会降低。

与此相对的，在本实施方式的后侧肋部42中，在后侧排气孔3b中的突起部43上，利用顶部43a顺利地使冷却空气发生分支，且沿着突起部43的侧面使其平滑地流动，因此，能够提高后侧排气孔3b的两壁面上的散热性能。

另外，在定子线圈13的末端部13a与后壳3之间具有电位差，若末端部13a与后壳3过于接近，则会产生短路电流，可能会导致故障。

与此相对地，在该实施方式中，在肋部42的位于末端部13a侧的部位的柱部44上，截面为矩形，且柱部44的内周面比顶部43a要向径向的外侧后退，因此，末端部13a与柱部44之间的距离比末端部13a与突起部43之间的距离要大，后壳3与末端部13a之间不容易产生短路电流。

上述后侧肋部42的突起部43的与排气孔3b面接的侧面为直线形，如图7、图8所示，即使在突起部43A、43B的两侧面为圆弧状、且顶部43Aa、43Ba指向与冷却风扇30的旋转方向相反的方向的情况下，也能够得到与后侧肋部42相同的效果。

突起部43、43A、43B各自的顶部的前端突出，但是即使因制造上的便利性而对该前端进行倒角，也能够得到相同的效果。

如图5所示，在前侧肋部41上也有突起部45。

该突起部45与突起部43一样，其截面形状为不等边三角形，突起部45的各个顶部之中内径侧的顶部45a指向与前侧冷却风扇29的旋转方向相反的方向，具有与后侧肋部42相同的效果。

在该前侧冷却风扇29与后侧冷却风扇30具有不同形状的情况下，突起部45的顶部45a的指向方向也不同。

该指向方向是沿着由前侧冷却风扇29所产生的冷却空气的径向的流动方向的方向，利用前侧排气孔2b来减少冷却空气的压力损失。

实施方式2.

图9是沿与轴6的中心轴线垂直的方向切断本发明实施方式2所涉及的车辆用交流发电机1的后侧肋部42A的突起部46时的剖视图。

实施方式1的后侧42的突起部43、43A、43B各自的截面为三角形，但是本实施方式的后侧肋部42A的突起部46为梯形。

该突起部46的各个顶部之中内径侧的顶部46a指向与冷却风扇30的旋转方向A相反的方向。连接其他顶部的各点的线相当于后壳3的外周。由突起部46的侧面所形成的、后侧排气孔3b的圆周方向的两壁面相互相对。

在柱部，截面为矩形，且柱部的内周面比顶部46a要向径向的外侧后退。柱部的外周面与突起部46的外周面为相同的面。

在该实施方式中，突起部46的各个顶部之中内径侧的顶部46a指向与冷却风扇30的旋转方向A相反的方向。

其他结构与实施方式1相同。

根据该实施方式的车辆用交流发电机1，梯形形状的突起部46的顶部46a指向与冷却风扇30的旋转方向A相反的方向，由于突起部46，使后侧排气孔3b的两壁面几乎与冷却空气的流动平行，能够得到与实施方式1相同的效果。

另外，实施方式1的后侧肋部42的突起部43的截面形状为三角形，与此相对地，本实施方式的突起部46为梯形形状，在突起部46的外周侧的边的圆周方向的长度与突起部43相同的情况下，突起部46的截面面积大于突起部43，后侧肋部42A的物理强度随之而大于实施方式1的后侧肋部42。

后侧肋部42A的突起部46的与后侧排气孔3b面接的侧面为直线形，如图10、图11所示，即使在突起部46A、46B的两侧面为圆弧状、且顶部46a、46Ba指向与冷却风扇30的旋转方向相反的方向的情况下，也能够得到与实施方式1的后侧肋部42相同的效果。

突起部46、46A、46B各自的顶部的前端突出，但是即使因制造上的便利性而对该前端进行倒角，也能够得到相同的效果。

另外，前侧的肋部虽未图示，但是具有突起部。

该突起部与突起部46一样，其截面形状为梯形形状，突起部的各个顶部之中内径侧的顶部指向与前侧冷却风扇29的旋转方向相反的方向，具有与后侧肋部42A相同的效果。

当然，在前侧冷却风扇29与后侧冷却风扇30具有不同形状的情况下，突起部的顶部的指向方向也不同。

该指向方向是沿着由前侧冷却风扇29所产生的冷却空气的径向的流动方向的方向，利用前侧排气孔2b来减少冷却空气的压力损失。

实施方式3.

图12是沿着与轴6的中心轴线垂直的方向切断本发明实施方式3所涉及的车辆用交流发电机1的后侧肋部42B的突起部47时的剖视图。

实施方式1的后侧42的突起部43、43A、43B各自的截面为三角形，但是本实施方式的后侧肋部42B的突起部47为五边形。

在本实施方式中，突起部47的各个顶部之中内径侧的顶部47a指向冷却风扇30侧即与冷却风扇30的旋转方向A相反的方向。由连接其他最外周侧的顶部的各点的线来形成后壳3的外周。

其他结构与实施方式1相同。

根据该实施方式的车辆用交流发电机1，五边形形状的突起部47的顶部47a指向与冷却风扇30的旋转方向A相反的方向，由于突起部47，使后侧排气孔3b的两壁面几乎与冷却空气的流动平行，能够得到与实施方式1相同的效果。

另外，实施方式1的后侧肋部42的突起部47的截面形状为三角形，与此相对地，本实施方式的突起部47为五边形形状，在突起部47的外周侧的边的圆周方向的长度与突起部43相同的情况下，突起部47的截面面积大于突起部43，后侧肋部42B的物理强度随之而大于实施方式1的后侧肋部42。

再者，上述后侧肋部42B的突起部47与后侧排气孔3b面接的侧面为直线状，如图13、图14所示，即使与后侧排气孔3b面接的侧面是圆弧的突起部47A、47B，也能够得到与肋部42B相同的效果。

突起部47、47A、47B各自的顶部的前端突出，但是即使因制造上的便利性而对该前端进行倒角，也能够得到相同的效果。

另外，前侧的肋部虽未图示，但是也具有突起部。

该突起部与突起部47一样，其截面形状为五边形形状，突起部的各个顶部之中内径侧的顶部指向与前侧冷却风扇29的旋转方向相反的方向，具有与后侧肋部42B相同的效果。

当然，在前侧冷却风扇29与后侧冷却风扇30具有不同形状的情况下，突起部的顶部的指向方向也不同。

该指向方向是沿着由后侧冷却风扇30所产生的冷却空气的径向的流动方向的方向，利用前侧排气孔2b来减少冷却空气的压力损失。

另外，在上述各个实施方式中，以车辆用交流发电机1作为旋转电机来进行了说明，但本发明不仅限定于车辆用，也适用于电动机。

突起部的截面形状可以是三角形形状、梯形形状、五边形形状以外的多边形状。

在仅分开不会在肋部与末端部之间产生短路电流的距离的情况下，可以跨过整个肋部的长度来形成突起部。

即使对于仅在转子的单侧的侧面上设置有冷却风扇的旋转电机，也能够使用本发明。

本发明也能够适用于没有风扇平板33的冷却风扇。

标号说明

1  车辆用交流发电机

2  前壳

2a 前侧进气孔

2b 后侧排气孔

3  后壳

3a 后侧进气孔

3b 后侧排气孔

4  壳体

5  轴承

6  轴

8  定子

9  磁场线圈

10 霍尔线圈

11 定子

12 定子铁芯

13 定子线圈

13a 末端部

14 滑环

15 电刷

17 罩

18、20 整流器

21 正极侧二极管

22 负极侧二极管

23 第一散热器

24 散热器底座

25  第一散热叶片

26  第二散热叶片

27  第二散热器底座

28  第二散热叶片

29  前侧冷却风扇

30  后侧冷却风扇

31  安装基板

32  风扇桨片

33  风扇平板

34  外周端

41  前侧肋部

42、42A、42B 后侧肋部

43、43A、43B、46、46A、46B、47、47A、47B 后侧突起部

43a、43Aa、43Ba、46a、46Aa、46Ba、47a、47Aa、47Ba 顶部

44  柱部

45  前侧突起部

45a 前侧顶部

A   旋转方向

B   径向

Claims (7)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

壳体，该壳体具有对形成于周侧面的多个排气孔分别进行划分的肋部；

轴，该轴沿该壳体的中心轴线延伸地进行设置；

转子，该转子固定于该轴；

定子，该定子包围所述转子地设置于所述壳体，且包括定子铁芯和卷绕组装于定子铁芯的定子线圈；以及

冷却风扇，该冷却风扇固定于所述转子的轴线方向的至少一个面，且利用由旋转所产生的冷却风来冷却所述定子，

所述肋部具有突起部，至少在远离所述定子线圈的末端部的部位上，所述突起部的沿与所述中心轴线垂直的方向进行切断而得的截面形状为多边形形状，并且所述突起部的指向所述冷却风扇侧的顶部指向与冷却风扇的旋转方向相反的方向。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

由所述突起部的侧面所形成的、所述排气孔的两壁面相互平行相对。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述肋部由所述突起部和柱部构成，在与所述末端部接近的部位上，所述柱部的内周面比所述顶部要向直径外侧方向后退。

4.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述多边形形状为三角形形状。

5.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述多边形形状为梯形形状。

6.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述多边形形状为五边形形状。

7.如权利要求1至6的任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机是随着所述转子的旋转从所述定子线圈输出交流电压的交流发电机。