具有外部冷却系统的交流发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请总体涉及车辆中的交流发电机，以及更具体地涉及这样的交流发电机的冷却系统。
【背景技术】
[0002]市售车辆包含旋转电机，或交流发电机，该交流发电机具有用于使空气通过交流发电机的内部通风装置或冷却系统。图1显示了现有的包含转子102和延伸通过转子102的中心的轴104的呈环形形状的交流发电机101的一个示例。轴104的前轴向端与将车辆发动机(未示出)的运动传递给交流发电机101的驱动皮带轮106连接。交流发电机101进一步包括包含在转子102的前端与轴104轴向连接的前风扇112和在转子102的后端与轴104轴向连接的后风扇114的内部冷却系统。
[0003]由于轴104直接与风扇112和114 二者连接，以及与转子102连接，轴104的旋转引起转子102和风扇112和114 二者的相应旋转。因此，风扇112和114以与交流发电机的轴104相同的速度旋转。而且，由于交流发电机101的轴104由车辆发动机驱动(通过驱动皮带轮106)，风扇速度也与发动机的速度有关。例如，当发动机怠速时，风扇112和114以它们的最慢的运转速度(例如1625rpm)运转。以及当发动机的速度很高时(例如5000rpm)，风扇112和114也以高的运转速度(例如12, 500rpm)运转(例如如图11中曲线B所示)。
[0004]当交流发电机的风扇以高的速度运转时，由风扇产生的气流会变得过多并产生大量的辐射噪声，导致噪声、振动和粗糙性(NVH)罚款。同时，交流发电机的尺寸不断增加以支撑增加的车辆电力负荷，以及作为附带产生的结果，交流发电机的内部热负荷也增加了。因此，现今的交流发电机需要较大的风扇以提供充足的冷却，但也需要在非常高的速度下运转以适应较高的电力负荷。
【发明内容】
[0005]本发明由所附权利要求限定。说明书总结了实施例的多个方面并且不应该用于限定权利要求。根据此处说明的技术预期其他实施方式，正如本领域技术人员在查看下面的附图以及【具体实施方式】时是显而易见的那样，并且这样的实施方式意在包括在本申请的范围之内。
[0006]—个示例实施例提供了包含具有第一端和相对端的交流发电机，以及配置为在第一端和相对端之间促进气流的冷却系统的交流发电机总成。冷却系统包括邻近第一端设置并配置为不依赖于交流发电机而运转的风扇，以及围绕第一端的风道系统。
[0007]另一示例实施例提供了包含交流发电机和交流发电机冷却系统的车辆。交流发电机冷却系统包括配置为不依赖于交流发电机而运转的和邻近交流发电机的端部设置的风扇，以及围绕交流发电机的端部的风道系统。车辆进一步包括配置为基于一个或多个与交流发电机的运转有关的输入控制风扇运转的控制模块。
[0008]另一示例实施例提供了通过不依赖于交流发电机而运转的风扇和至少部分围绕交流发电机的风道系统控制交流发电机的冷却的方法。该方法包括在处理器上接收与交流发电机的运转有关的输入；基于输入使用处理器确定已经满足的预设条件；以及响应于此产生控制信号以调节风扇的运转速度。
【附图说明】
[0009]为了更好的理解本发明，对以下附图中所示的实施例进行参考。附图中的部件不一定是按照比例的，并且可能省略有关元件以便强调和清楚说明此处所描述的新颖性特征。另外，如本领域已知的，系统部件可以有不同的设置。而且，附图中相同的附图标记表示整个各自视图的相应的部件。
[0010]图1说明了常规的具有内部冷却系统的交流发电机；
[0011]图2说明了根据实施例的与外部风扇连接的示例交流发电机；
[0012]图3说明了根据实施例的包含交流发电机和外部风扇的示例交流发电机系统；
[0013]图4说明了根据实施例的包含交流发电机和外部冷却系统的另一示例交流发电机系统的前透视图；
[0014]图5说明了根据实施例的图4所示的交流发电机系统的后透视图；
[0015]图6说明了根据实施例的图4所示的交流发电机系统的示例性剖视图；
[0016]图7和8说明了根据实施例的用于包含交流发电机和外部冷却系统的示例交流发电机系统的示例性气流模式；
[0017]图9是根据实施例的包含交流发电机系统的示例车辆的框图；
[0018]图10是根据实施例的用于促进交流发电机的冷却的示例方法的流程图；
[0019]图11是显示了根据实施例的响度和风扇运转速度是具有内部风扇的常规交流发电机和外部风道恒定速度风扇的交流发电机的发动机速度的函数的图表。
【具体实施方式】
[0020]虽然本发明体现为不同的形式，但在附图中示出并将在下文中说明一些示例和非限制性实施例，应当理解的是当前公开的内容认为是本发明的示例而不意在将本发明限制为所示的具体实施例。
[0021]在本申请中，转折连词的使用意在包括连接词。定冠词或不定冠词的使用并不意味着表示基数。特别地，涉及的“该”(“the”)物体或“一” (“a”和“an”)物体还意在表示可能的多个这样的物体的其中之一。
[0022]图2说明了根据实施例的用于给车辆(未示出)的电气部件产生电力的示例性交流发电机201。在实施例中，交流发电机201可以用于任何数量的车辆中，交流发电机201的确切的尺寸或模式可以根据车辆的类型而改变。然而，在不同情况下交流发电机201的部件保持相同。如图2所示，交流发电机201包括环形转子202、与转子202轴向连接的轴204，以及与轴204的前轴向端连接的齿轮皮带轮或驱动皮带轮206。当车辆发动机(未示出)正在运行时，驱动皮带轮206将车辆发动机的曲轴(未示出)的旋转运动转化到轴204，这引起转子202旋转。如常规的那样，驱动皮带轮206可以由与车辆发动机连接的皮带(未示出)驱动，并且轴204的转动速度是受皮带轮比率控制的发动机速度的几倍。例如，轴速度是发动机速度的2.5-3倍。
[0023]交流发电机201通过由在包括在交流发电机201内的转子202和定子208之间的关系形成的电磁产生交流电(AC)源。定子208由围绕固定的铁芯的固定式线圈或线盘组成。转子202设置在在它们之间具有足够的空间或公差的定子208内，以便转子202可以以高的速度旋转而不触碰到定子208的壁。转子202包括也是环形形状并由铜线或其它适合的材料组成的电感线圈210。转子202进一步包括交错的三角形指状磁极216以便当北磁极和南磁极围绕着线圈210时，北磁极和南磁极交替。当发动机转动时，转子202连同线圈210在定子208内旋转，并且交替模式的指状磁极216产生磁场，该磁场相应地向定子208内感生出电压。交流发电机201进一步包括控制在线圈210中流过的电流并因此调节提供给与交流发电机201连接的车辆电池(未示出)的电压调压器(未示出)。
[0024]根据实施例，除了交流发电机201不包括内部冷却系统或风扇之外，交流发电机201可以与常规的交流发电机201的操作类似。也就是说，如图2所示，直接附接于常规的交流发电机101的轴104的内部风扇112和114已经从交流发电机201移除。反而，根据实施例，如以下更详细的说明的，可以提供用于将冷却气流引入交流发电机201中的机械的和/或可操作地不依赖于交流发电机201的外部风扇(例如如图3所示)。而且，根据实施例，外部风扇可以配置为以不依赖于发动机速度或轴速度的恒定运转速度运转。如以下关于图11所描述的，通过保持风扇恒定的运转速度，交流发电机201的响度也保持恒定，从而消除了噪声罚款问题。
[0025]现在参照图3，示出的是包含用于容纳根据实施例的交流发电机301的交流发电机壳体318的示例交流发电机系统300。交流发电机301可以实质上与图2所示的和以上所描述的交流发电机201类似。应当理解的是，冷却对于交流发电机301的效率是至关重要的。因此，交流发电机壳体318可以包括许多有助于散热的通风孔320。进一步地，交流发电机系统300包括安装在交流发电机壳体318的后端324并直接朝向交流发电机壳体318的后端324的外部风扇322。外部风扇322在后端324的放置可以是有利的，因为交流发电机301的后端324产生被交流发电机301耗散的大多数的热量(例如大约80% )。外部风扇322可以是能够提供用于冷却交流发电机壳体318内的交流发电机301的充足气流的任何适合类型的风扇。例如，外部风扇322可以选择为足够大的以在高的交流发电机运转速度和/或高的交流发电机温度下提供充足的冷却。在实施例中，外部风扇322是能够设置为不同的运转速度的变速风扇。在一些实施例中，外部风扇322与现有的用于冷却