设置有具有配置用于冷却的内面的端罩的旋转电机的制作方法

1.本发明涉及一种设置有具有配置成改善冷却的内面的端罩的旋转电机。本发明特别有利地但不排他地适用于交流发电机、起动机-交流发电机和电动机以及用于车辆特别是机动车辆的可逆电机的领域。


背景技术：

2.具有内燃机的机动车辆装备有功能是将来自发动机的机械能转换成电能的电机，具体目的是给车辆的电池再充电和给车辆的车载网络供电。
3.以本身已知的方式，这种电机具有外壳，并且在外壳内部具有与轴一体旋转的爪极转子，以及围绕转子并存在气隙的定子。紧固到轴前端的皮带轮形成内燃机和电机之间的带式运动传动装置的一部分。
4.定子具有由叠片堆形成的主体，该叠片堆设置有用于安装定子绕组的相绕组的槽。定子沿着轴线延伸。这些相绕组形成束，在定子体的任一侧轴向突出。这些相绕组例如是星形或三角形连接的三相绕组，其输出连接到具有整流器元件(例如二极管或晶体管)的至少一个电子整流器模块。
5.此外，转子具有两个极轮。每个极轮具有横向定向的基部，其外周设置有例如梯形的爪。一个极轮的爪轴向指向另一个极轮的基部。一个极轮的每个爪穿入另一个极轮的两个相邻爪之间的空间，使得极轮的爪彼此嵌套。
6.转子轴由外壳的前轴承和后轴承承载，能够旋转。为此，轴承具有中空形状，并且每个由端罩形成，并且每个在中心设置有滚珠轴承。端罩具有轴向和侧向开口，以允许电机通过由位于转子轴向端面上的风扇的旋转所产生的空气流通来冷却。每个风扇设置有多个叶片。端罩中制成的侧向开口位于相应束的对面。
7.然而，已经观察到，在高温下，特别是在约100℃的高温下进行的测试期间，电机可能过热，这代表了旋转电机所在的车辆的发动机罩下的环境中的显著热应力。
8.一种已知的解决方案在于在内部面上具有倾斜部分，使得可以增加束处的空气流量。然而，这种解决方案具有湍流的缺点：空气被湍流加热，并且不能有效地冷却转子。为了消除这种湍流现象，一种解决方案是使一部分变直。但在这种情况下，温度问题没有解决，电机过热。


技术实现要素：

9.本发明旨在有效地弥补这一缺陷。为此，本发明的第一方面涉及一种用于机动车辆的旋转电机。该电机具有：
[0010]-沿着轴线延伸的定子，所述定子具有主体和绕组，绕组设置有在定子主体的任一侧轴向延伸的束，
[0011]-至少一个端罩，其具有横向延伸的板和从该板轴向延伸的裙部，
[0012]-该板具有朝向绕组束定向的内部面，
[0013]-其特征在于，内部面具有主凹部，该主凹部增加将束从内部面分开的最小轴向距离，该主凹部具有径向延伸底部。
[0014]
由风扇流通的空气流过扩大的“通道”,该通道在径向平面上具有恒定的横截面。因此，叶片可以将更多的空气推出电机，此外，空气以层流方式流动。这两种效果相结合可以有效地冷却电机。此外，制造端罩所需的材料量减少，这使得电机重量和成本降低。
[0015]
根据一实施例，主凹部局部减小板的厚度并局部增加最小轴向距离。
[0016]
根据一实施例，最小轴向距离基本恒定。根据一实施例，最小轴向距离在束的径向厚度上基本恒定。基本被理解为意味着该最小轴向距离的任何变化不超过5％。这种变化可能是由于束的波动或不规则造成的。
[0017]
根据一实施例，主凹部的底部沿着至少对应于束的径向长度的长度径向延伸。
[0018]
可替代地，主凹部的底部沿对应于小于束的径向长度的长度径向延伸。
[0019]
根据一实施例，主凹部轴向延伸。
[0020]
根据一实施例，旋转电机具有驱动构件，并且端罩位于所述驱动构件和定子之间，端罩被称为前端罩。
[0021]
根据一实施例，前端罩具有用于冷却空气通过的多个侧向开口。
[0022]
根据一实施例，旋转电机具有第二端罩，称为后端罩，以及将前端罩连接到后端罩的固定构件。
[0023]
根据一实施例，主凹部围绕板的内部面的整个圆周周向延伸。根据另一实施例，主凹部围绕板的圆周的一部分周向延伸。根据另一实施例，主凹部在固定构件之间周向延伸。根据另一实施例，主凹部在前端罩的内部面的具有侧向开口的部分上周向延伸。
[0024]
根据一实施例，主凹部具有缩回部分。
[0025]
根据一实施例，旋转电机具有风扇，该风扇具有至少一个叶片，缩回部分与叶片轴向相对布置。
[0026]
根据一实施例，缩回部分具有弯曲形状。
[0027]
根据一实施例，缩回部分的曲率半径大于或等于最小轴向距离的0.9倍。
[0028]
因此，气流“通道”保持恒定或几乎恒定的横截面，即使在缩回部分的水平处，允许由叶片推动的空气层流，从而更好地冷却。
[0029]
根据一实施例，风扇包括径向延伸的盘和至少一个轴向延伸的叶片，该叶片固定到盘上。
[0030]
根据一实施例，至少一个叶片沿着轴线在被称为叶片高度的高度上延伸，叶片高度包括盘的轴向厚度和叶片的轴向厚度。
[0031]
根据一实施例，最小轴向距离在叶片高度的三分之一和叶片高度的一半之间。
[0032]
因此，在电机的轴向尺寸和冷却之间获得了非常好的折衷。在充分冷却的情况下，电机在轴向方向上几乎不占用空间。
[0033]
根据一实施例，内部面具有副凹部，该副凹部局部地将束与内部面分开的轴向距离达到增加的轴向距离，副凹部具有径向延伸底部，称为副底部。
[0034]
因此，由于横截面再次变宽并保持不变，更多的空气可以层流方式流出电机。因此，电机得到了更好的冷却。
[0035]
根据一实施例，副底部沿着对应于束的径向长度的至少一半的长度径向延伸。
[0036]
可替代地，副底部沿小于管束径向长度一半的长度径向延伸。
[0037]
根据一实施例，副凹部具有缩回部分，称为副缩回部分，所述副缩回部分与束轴向相对布置。
[0038]
根据一实施例，副缩回部分具有弯曲形状，其曲率半径大于增加的轴向距离和最小轴向距离之差。
[0039]
由叶片推动并来自束和主凹部底部之间的流动的空气可以有效地冲进副凹部的底部和束之间，因此然后从电机逸出，从而允许更好的冷却。
[0040]
根据一实施例，增加的轴向距离大于最小轴向距离。
[0041]
根据一实施例，增加的轴向距离大于最小轴向距离的一倍半。
[0042]
根据一实施例，风扇相对于束的轴向投影为正、零或负。
[0043]
根据一实施例，风扇相对于束的轴向投影与叶片高度的比率小于0.2。
[0044]
根据一实施例，风扇相对于束的轴向投影与叶片高度的比率为负。
[0045]
因此，风扇相对于束的小的轴向投影，即使为负，并且在前述的限制内，使得可以在叶片的顶部和板的内部表面之间保持足够的距离，以便允许空气被叶片向外推动，同时冷却束的大部分。
[0046]
根据一实施例，副凹部围绕板的内部面的整个圆周周向延伸。根据另一实施例，副凹部围绕板的圆周的一部分周向延伸。根据另一实施例，副凹部在固定构件之间周向延伸。根据另一实施例，副凹部在前端罩的内部面的具有侧向开口的部分上周向延伸。
附图说明
[0047]
通过阅读下面的描述和检查附图，将会更好地理解本发明及其各种应用，其中：
[0048]
图1是根据本发明一实施例的电机的纵向截面示意图；
[0049]
图2是根据本发明的旋转电机的端罩的局部透视图；
[0050]
图3是示出了根据本发明第一实施例的旋转电机的端罩的内部面的配置的部分截面示意图；
[0051]
图4是示出了根据本发明第二实施例的旋转电机的端罩的内部面的配置的部分截面示意图。
[0052]
附图仅仅是作为本发明的完全非限制性的指示来呈现的。
[0053]
为了更加清楚，在所有附图中，相同或相似的元件用相同的附图标记来标识。
具体实施方式
[0054]
具有内燃机的机动车辆装备有旋转电机，例如交流发电机、起动机-交流发电机、电动机或可逆电机。
[0055]
诸如交流发电机之类的电机是配置成将来自内燃机的机械能转换成电能的电机，其特定目的是给车辆的电池再充电以及向车辆的车载网络供应电力。
[0056]
诸如起动机-交流发电机之类的电机是可逆交流发电机，也就是说，它还具有将电能转换成机械能的操作模式，特别是为了起动机动车辆的内燃机。在这种情况下，旋转电机的行为就像电动机。
[0057]
图1示出了特别用于机动车辆的紧凑多相电机10。该电机10具有外壳11，以及在外
壳11内部的安装在轴13上的爪极转子12，和围绕转子12并存在气隙的定子16。诸如皮带轮14的驱动构件固定到轴13上。该皮带轮14形成电机10和机动车辆的内燃机之间的带式运动传动装置的一部分。作为变型，皮带轮14由通过内燃机直接驱动的杯形件代替。
[0058]
定子16沿着与轴13的轴线同轴的轴线x延伸。定子16具有叠片堆形式的主体19，其设置有限定用于安装绕组18的槽的齿。绕组18具有穿过定子主体19的槽的相绕组，并且形成在定子主体19的任一侧突出的前束20和后束21。
[0059]
相绕组例如由涂有瓷漆的连续导线获得，或者由条形导电元件获得，例如通过焊接连接在一起的销。这些绕组例如是星形或三角形连接的三相或双三相绕组，其输出连接到具有整流元件比如二极管或mosfet晶体管的至少一个整流桥，特别是当涉及起动机-交流发电机(例如在文献fr2745445中描述的)或逆变器时。
[0060]
转子12具有两个极轮24、25，每个极轮具有横向定向的基部28，基部28的外周设置有例如梯形的爪29。一个轮24、25的爪29轴向指向另一个轮的基部28。极轮24、25的每个爪29穿入另一极轮的两个相邻爪29之间的空间，使得极轮24、25的爪29彼此嵌套。
[0061]
圆柱形芯30轴向插入轮24、25的基部28之间。在这种情况下，芯30由两个半芯构成，每个半芯属于一个基部28。该芯30在其外周支承缠绕在绝缘体中的励磁线圈31，该绝缘体径向插入芯30和线圈31之间。
[0062]
此外，外壳11具有通过诸如拉杆的固定构件组装在一起的前轴承和后轴承。轴承具有中空形状，并且分别由前端罩35和后端罩36形成，并且分别在中心设置有滚珠轴承。端罩35、36具有中空形状，并且每个都在中心设置有壳体37、38，用于接收滚珠轴承，以便旋转安装转子的轴13。后端罩36承载设置有电刷41的电刷架40，电刷41用于摩擦换向器45的环44，环44通过有线连接而连接到励磁线圈31。电刷41电连接到电压调节器或控制模块。
[0063]
前端罩35和后端罩36具有轴向开口50和侧向开口51，以允许电机10通过由固定到转子12的轴向端面的风扇48的旋转所产生的空气流通来冷却。每个风扇48设置有多个叶片49。侧向开口51位于相应的前束20和后束21的对面。
[0064]
更具体地，如图2所示，前端护罩35具有大致横向定向的板53和裙部54，裙部54源自板53的外周并沿轴线x轴向延伸。轴向开口50在板53中制成。侧向开口51至少在裙部54中制成。具体地，如果需要，侧向开口51的一部分可以延伸到板53中。
[0065]
侧向开口51由翅片57界定。因此，围绕裙部54的圆周存在交替的开口51和翅片57，两个连续的开口51被翅片57分开。
[0066]
如图2所示，前端护罩35具有多个侧向开口51，例如四个或两个一组，同一组的侧向开口之间在圆周方向上几乎没有空间。
[0067]
此外，裙部54具有至少一个通孔59，用于固定构件比如拉杆的通过，以保持端罩35抵靠定子主体19或另一端罩36。端罩35还具有带孔的突出凸耳60，以允许旋转电机10固定到车身的固定元件上。
[0068]
根据本发明，前端护罩35具有主凹部64。在这个示例中，主凹部64周向延伸。主凹部64在轴向开口50和侧向开口51之间径向延伸。现在将参照图3更详细地描述主凹部64。
[0069]
如图3所示，端罩35具有朝向绕组束20的内部面62。板53的内部面62具有在相对于轴线x正交的平面p1中延伸的中心环形部分63，以及位于中心部分63的延续部分中的被称为主凹部64的外围环形部分。中心环形部分63比主凹部64径向更靠近轴线x。具有主凹部64
的板53的该径向部分形成了板53的具有中心环形部分63的径向部分和端罩35的裙部54之间的接合处。
[0070]
主凹部轴向延伸。换句话说，表征所述主凹部的中空形状沿轴向方向布置。主凹部64增加了将束20与内部面62分开的最小轴向距离d，主凹部64具有径向延伸底部642。在所示的示例中，底部642沿着对应于束20的至少径向长度的长度径向延伸。换句话说，相对于将束20与中心环形部分63分开的轴向距离，主凹部64增加了将束20与主凹部64的底部642分开的轴向距离。
[0071]
主凹部64也具有缩回部分641。
[0072]
因此，内部面62具有中心环形部分63、缩回部分641和底部642。
[0073]
因此，将束20与内部面62分开的最小轴向距离d在主凹部的底部642处增加。换句话说，底部642在轴向方向上相对于中心环形部分63缩回，在该图示的示例中，板53的轴向厚度在凹部64的底部642处比在中心环形部分63处更薄。因此，主凹部局部减小了板53的厚度，并且局部增加了将束与板的内部面分开的最小轴向距离d。
[0074]
将束20与内部面62分开的最小轴向距离d基本恒定，在这种情况下，在束20的径向厚度上。基本被理解为意味着该最小轴向距离的任何变化不超过5％。这种变化是由于束的波动或不规则性，而这些又是由于绕组18。
[0075]
缩回部分641形成中心环形部分63和凹部64的底部642之间的接合处。缩回部分641可以与风扇48的至少一个叶片49轴向相对布置。缩回部分641可以具有弯曲形状。如图3的放大部分所示，缩回部分641的曲率半径r例如大于或等于最小轴向距离d的0.9倍。
[0076]
风扇48包括径向延伸的盘47和至少一个轴向延伸的叶片49，叶片49固定到盘47上。叶片沿着轴线x在被称为叶片高度的高度上延伸，叶片高度包括盘47的轴向厚度和叶片的轴向厚度。最小轴向距离可以在叶片高度的三分之一和叶片高度的一半之间。
[0077]
根据图4所示的另一实施例，板53的内部面62具有在相对于轴线x正交的平面p1中延伸的中心环形部分63(与图3中相同)，以及对应于上述主凹部64的中间环形部分，和被称为副凹部65的外围环形部分。主凹部64位于中心部分63的延续部分中，副凹部65位于主凹部64的延续部分中。
[0078]
如前所述，主凹部64轴向延伸并具有缩回部分641和底部642。上面给出的关于缩回部分641的描述适用于该实施例。底部642径向延伸，例如沿着对应于小于束的径向厚度一半的长度延伸。
[0079]
副凹部轴向延伸。换句话说，表征所述副凹部的中空形状沿轴向方向布置。副凹部65局部地将束20与内部面62分开的轴向距离达到增加的轴向距离d’，副凹部65具有径向延伸底部，称为副底部652。在示出的示例中，底部652沿着对应于束20的径向长度的至少一半的长度径向延伸，但它可以更少。
[0080]
副凹部65具有缩回部分，称为副缩回部分651。
[0081]
因此，内部面62具有中心环形部分63、缩回部分641、底部642、副缩回部分651和副底部652。板53的具有副凹部65的该径向部分形成了板53的具有中心环形部分63和主凹部64的径向部分与端罩35的裙部54之间的接合处。
[0082]
副底部652在轴向方向上相对于底部642缩回，后者在轴向方向上相对于中心环形部分63缩回。在该图示的示例中，板53的轴向厚度在副凹部65处比在主凹部64处薄，板53的
轴向厚度在主凹部64处比在中心环形部分63处薄。因此，副凹部65局部地减小了板53的厚度，并且局部地增加了将束与板的内部面分开的轴向距离，至被称为增加的轴向距离d’的距离。
[0083]
将束20与内部面62分开的最小轴向距离d基本恒定，在这种情况下，在小于束20的厚度的径向厚度上。将束20与内部面62分开的增加的轴向距离d’也基本恒定，在这种情况下，在小于束20的厚度的径向厚度上。基本被理解为意味着这些轴向距离的任何变化不超过5％。这些变化是由于束的波动或不规则性，而这些又是由于绕组18。
[0084]
如在前面的示例中，缩回部分641形成中心环形部分63和凹部64的底部642之间的接合处。在前面的示例中给出的关于缩回部分641的描述适用于该示例性实施例中的缩回部分641。
[0085]
缩回部分651形成副底部652和底部642之间的接合处。缩回部分651可以与束20轴向相对地布置。缩回部分651可以具有弯曲形状。副缩回部分651的曲率半径r’大于增加的轴向距离d’和最小轴向距离d之差。
[0086]
在该示例性实施例中，增加的轴向距离d’大于最小轴向距离d的一倍半。
[0087]
在图3和图4所示的示例性实施例中，以下几点适用：
[0088]-风扇48相对于束20的轴向投影t与叶片49的高度h之比小于0.2。该比率甚至可能为负。具体地，风扇48相对于束20的轴向投影t可以为正的、零或负的；
[0089]-主凹部和/或副凹部在轴向开口50和侧向开口51之间径向延伸；
[0090]-主凹部和/或副凹部围绕板53的内部面62的整个圆周周向延伸，但可以仅围绕板53的圆周的一部分延伸，或者甚至在诸如拉杆的固定构件之间延伸；或者仅在前端护罩35的内部面62的具有侧向开口51的部分上延伸。
[0091]
当然，本发明不限于参考附图描述的实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以设想变型。