專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型發(fā)電機(jī)的冷卻設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)的冷卻設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
許多內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)。由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力能 夠用來為一些發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(比如，點(diǎn)火和燃料噴射系統(tǒng))和發(fā)動(dòng)機(jī)以外的一些系統(tǒng)(比如， 由發(fā)動(dòng)機(jī)供電的車輛的燈和顯示儀表)供電。 用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的典型發(fā)電機(jī)具有轉(zhuǎn)子部和定子部。轉(zhuǎn)子包括產(chǎn)生磁場的多個(gè)永 久磁體，而定子則包括一個(gè)或多個(gè)線圈。轉(zhuǎn)子由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，從而造成其相對于定子旋 動(dòng)。磁體和線圈的相對運(yùn)動(dòng)在線圈中感應(yīng)出電流。然后能夠?qū)㈦娏鬏斔椭劣砂l(fā)電機(jī)供電的 各種電氣系統(tǒng)。 發(fā)電機(jī)的電力輸出一般由諸如磁體和線圈的布置等發(fā)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，以及 由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。所以，盡管各種電氣系統(tǒng)的電力消耗隨著時(shí)間而變化，但是由發(fā)電機(jī)在 特定時(shí)間中產(chǎn)生的電量不能夠方便地被調(diào)整為與電力消耗的變化程度相對應(yīng)。所以，發(fā)電 機(jī)一般設(shè)計(jì)為總是產(chǎn)生足夠的電力以滿足電氣系統(tǒng)在所有操作條件下的需求，從而確保這 些電氣系統(tǒng)連續(xù)工作。當(dāng)電氣系統(tǒng)的實(shí)際電力消耗少于由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力時(shí)，這種情況 很通常，則過量的電力由發(fā)電機(jī)線圈以熱的形式消耗。所以，必須為發(fā)電機(jī)線圈提供冷卻。
冷卻發(fā)電機(jī)線圈的一種方法是向其噴灑諸如來自發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的油等的冷卻 劑。當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈與冷卻劑接觸時(shí)，它們將一部分它們的熱傳遞至冷卻劑。冷卻劑隨后輸 送至熱交換器以將熱散布到環(huán)境中。盡管該方法在冷卻發(fā)電機(jī)線圈方面是有效的，但是它 存在多種缺陷。由于轉(zhuǎn)子和定子位于受限空間中，而且由于轉(zhuǎn)子在旋動(dòng)，所以難以提供足夠 的冷卻劑以使發(fā)電機(jī)線圈充分冷卻。另外，尤其在低速下，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)不能將冷卻劑充分分 配在發(fā)電機(jī)內(nèi)以冷卻發(fā)電機(jī)線圈的每一部分。
因此，需要一種冷卻發(fā)電機(jī)的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的至少一部分不便之處。 本發(fā)明的目的還在于利用發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子之間冷卻流體流來冷卻發(fā)電機(jī)的定子。 在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子體。所述轉(zhuǎn)子體 具有圓環(huán)部和圓筒部，所述圓環(huán)部具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)，所述圓筒部 與所述圓環(huán)部同軸。所述圓筒部從所述圓環(huán)部的第一側(cè)延伸。所述圓環(huán)部和所述圓筒部限 定所述轉(zhuǎn)子體的縱向軸線。在所述圓筒部上布置有多個(gè)永久磁體。由所述圓筒部和所述圓 環(huán)部的第一側(cè)限定大致圓筒形凹部以接納定子。至少一個(gè)第一壁至少部分地與所述圓環(huán)部 的第一側(cè)間隔開。在所述至少一個(gè)第一壁與所述圓筒部的第一側(cè)之間至少部分地限定至少 一個(gè)腔室。所述至少一個(gè)腔室具有入口。位于所述至少一個(gè)第一壁中的孔口限定所述至少
5一個(gè)腔室的出口。至少一個(gè)第二壁從所述圓環(huán)部的第一側(cè)向外延伸。所述至少一個(gè)第二壁 具有鄰近所述至少一個(gè)腔室的入口的端部。 在進(jìn)一步的方面中，所述至少一個(gè)腔室是多個(gè)腔室。所述至少一個(gè)第二壁是多個(gè)
第二壁。 在進(jìn)一步的方面中，所述至少一個(gè)腔室是三個(gè)腔室。 在進(jìn)一步的方面中，各個(gè)所述多個(gè)第二壁的端部是鄰近所述多個(gè)腔室中的第一腔 室的第一端部。各個(gè)所述多個(gè)第二壁具有鄰近所述多個(gè)腔室中的第二腔室的第二端部。
在進(jìn)一步的方面中，所述至少一個(gè)腔室的入口面向縱向軸線。 在進(jìn)一步的方面中，至少一個(gè)第三壁鄰近所述至少一個(gè)第二壁。所述至少一個(gè)第
三壁具有以大致平行于所述圓環(huán)部的第一側(cè)且與之間隔開的方式延伸的部分。 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種具有曲軸箱的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。曲軸布置在所述
曲軸箱中。至少一個(gè)汽缸連接至曲軸箱。至少一個(gè)活塞布置在至少一個(gè)汽缸中并操作性地
連接至曲軸。發(fā)電機(jī)操作性地聯(lián)接至曲軸。發(fā)電機(jī)包括固定地安裝至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的定子。
定子包括至少一個(gè)線圈。發(fā)電機(jī)包括由曲軸提供動(dòng)力的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子體。所述轉(zhuǎn)子
體具有圓環(huán)部和圓筒部。所述圓環(huán)部具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)。所述圓筒
部從所述圓環(huán)部的第一側(cè)延伸。所述圓環(huán)部和所述圓筒部限定所述轉(zhuǎn)子體的縱向軸線。在
所述圓筒部上布置有多個(gè)永久磁體。由所述圓筒部和所述圓環(huán)部的第一側(cè)限定大致圓筒形
凹部以接納所述定子。至少一個(gè)第一壁至少部分地與所述圓環(huán)部的第一側(cè)間隔開。在所述
至少一個(gè)第一壁與所述圓筒部的第一側(cè)之間至少部分地限定腔室。所述腔室具有入口。位
于所述至少一個(gè)第一壁中的孔口限定所述腔室的出口。至少一個(gè)第二壁從所述圓環(huán)部的第
一側(cè)向外延伸。所述至少一個(gè)第二壁具有鄰近所述至少一個(gè)腔室的入口的端部。 在進(jìn)一步的方面中，所述至少一個(gè)腔室是多個(gè)腔室，并且所述至少一個(gè)第二壁是
多個(gè)第二壁。 在進(jìn)一步的方面中，所述至少一個(gè)腔室是三個(gè)腔室。 在進(jìn)一步的方面中，各個(gè)所述多個(gè)第二壁的端部是鄰近所述多個(gè)腔室中的第一腔 室的第一端部。各個(gè)所述多個(gè)第二壁具有鄰近所述多個(gè)腔室中的第二腔室的第二端部。
在進(jìn)一步的方面中，所述至少一個(gè)腔室的入口面向縱向軸線。 在進(jìn)一步的方面中，至少一個(gè)第三壁鄰近所述至少一個(gè)第二壁。所述至少一個(gè)第
三壁具有以大致平行于所述圓環(huán)部的第一側(cè)且與之間隔開的方式延伸的部分。 在進(jìn)一步的方面中，定子進(jìn)一步包括延伸穿過定子的通路。通路大致平行于轉(zhuǎn)子
體的縱向軸線并與之間隔開。 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種冷卻發(fā)電機(jī)的方法，所述發(fā)電機(jī)包括具有至少 一個(gè)線圈的定子，和轉(zhuǎn)子體。所述轉(zhuǎn)子體具有圓環(huán)部，所述圓環(huán)部具有第一側(cè)和與所述第一 側(cè)相對的第二側(cè)。圓筒部與所述圓環(huán)部同軸。所述圓筒部從所述圓環(huán)部的第一側(cè)延伸。所 述圓環(huán)部和所述圓筒部限定所述轉(zhuǎn)子體的縱向軸線。所述方法包括提供穿過所述定子的 冷卻劑流；將冷卻劑供應(yīng)至所述轉(zhuǎn)子體的圓環(huán)部的第一側(cè)；使冷卻劑沿著所述圓環(huán)部的第 一側(cè)遠(yuǎn)離所述縱向軸線徑向向外移動(dòng)；將冷卻劑聚集在鄰近所述圓環(huán)部的第一側(cè)的至少一 個(gè)腔室中；以及大致沿定子的方向?qū)⒗鋮s劑從所述至少一個(gè)腔室排出。 在進(jìn)一步的方面中，將冷卻劑聚集在所述至少一個(gè)腔室中包括將冷卻劑聚集在多個(gè)腔室中。 在進(jìn)一步的方面中，將冷卻劑聚集在所述至少一個(gè)腔室中包括將冷卻劑聚集在三 個(gè)腔室中。 在進(jìn)一步的方面中，所述冷卻劑是油。提供穿過所述定子的冷卻劑流包括提供來 自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的油循環(huán)系統(tǒng)的、穿過所述定子的油流。 在進(jìn)一步的方面中，該方法包括使油返回到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的油箱。 在進(jìn)一步的方面中，使冷卻劑沿著所述圓環(huán)部的第一側(cè)遠(yuǎn)離所述縱向軸線徑向向
外移動(dòng)包括使冷卻劑沿著所述圓環(huán)部的第一側(cè)遠(yuǎn)離所述縱向軸線徑向向外移動(dòng)到至少一
個(gè)壁；使冷卻劑大致切向地沿著所述至少一個(gè)壁朝向至少一個(gè)腔室的入口移動(dòng)；以及使冷
卻劑徑向向外移動(dòng)而進(jìn)入所述至少一個(gè)腔室。 對于本申請，術(shù)語"徑向"、"軸向"和"切向"是相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線而定義的。 所以，"徑向"指的是朝向或遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的方向，"軸向"指的是沿著或平行于旋轉(zhuǎn)軸線的 方向，而"切向"指的是垂直于徑向方向但并非沿著軸向方向的方向。 本發(fā)明的實(shí)施方式各自具有上述目的和/或方面的至少一者，但不必具有全部這 些目的和/或方面。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的試圖實(shí)現(xiàn)上述目的而提供的一些方面有可能不會(huì) 實(shí)現(xiàn)這些目的和/或有可能會(huì)實(shí)現(xiàn)文中沒有具體描述的其他目的。 根據(jù)以下描述、附圖和所附權(quán)利要求書，本發(fā)明的實(shí)施方式的附加和/或替代特 征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
為了更好地理解本發(fā)明，以及本發(fā)明的其它方面和進(jìn)一步特征，現(xiàn)參照結(jié)合了附 圖的以下描述，其中 圖1是穿過其縱向中心線豎向剖開的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的剖視圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)和鄰接的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的剖視圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的收集盤的立體圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的收集盤的一側(cè)的立面圖； 圖5是圖4的收集盤的第二側(cè)的立體圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的收集盤的立體圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的收集盤的立體圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的收集盤的立面圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式的收集盤的立面圖； 圖10是圖3的收集盤的立體圖，示出了冷卻劑的示意性流動(dòng)路徑；以及 圖11是圖2的發(fā)電機(jī)的示意性剖視圖，示出了冷卻劑的示意性流動(dòng)路徑。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)將描述為用在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中。應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合有 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)適合用于許多不同類型的車輛，包括雪地機(jī)動(dòng)車、私人 船舶、全地形汽車(ATV)、摩托車和三輪機(jī)動(dòng)化車輛?？梢灶A(yù)見的是，本發(fā)明還可以用在交流 發(fā)電機(jī)中。
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參照圖！和2，四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10具有容納在汽缸組14中的三個(gè)汽缸12。各 個(gè)汽缸12具有與之相關(guān)聯(lián)的活塞16。各個(gè)活塞16能夠在其相應(yīng)的汽缸12內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以 改變與汽缸相關(guān)聯(lián)的燃燒室18的容積。各個(gè)活塞16經(jīng)由控制桿20聯(lián)接至曲軸22，所述曲 軸22軸頸連接在曲軸箱24中，使得燃燒室18中的燃料(未圖示)燃燒向下驅(qū)使活塞16， 從而造成曲軸22旋轉(zhuǎn)。為各個(gè)汽缸12設(shè)置多個(gè)閥28， 一部分閥允許燃料進(jìn)入燃燒室18以 在其中進(jìn)行燃燒，其它閥允許廢氣(未圖示)在已發(fā)生燃燒之后排出燃燒室18。閥28的打 開和關(guān)閉受到凸輪軸30控制，所述凸輪軸30由曲軸22經(jīng)由鏈條32驅(qū)動(dòng)。也可以想到替 代的閥控制系統(tǒng)，比如電動(dòng)閥。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于所描述的特定發(fā)動(dòng)機(jī)IO，而是能 夠在多種其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型中實(shí)施，包括具有更多或更少的汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)，汽缸以兩個(gè)汽缸 組布置的V型發(fā)動(dòng)機(jī)，兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的其它變型。
曲軸22聯(lián)接至發(fā)電機(jī)34的轉(zhuǎn)子36。轉(zhuǎn)子36具有轉(zhuǎn)子體37，所述轉(zhuǎn)子體37具有 安裝在其上的多個(gè)永久磁體40 (圖2中最佳示出)，使得曲軸22的旋轉(zhuǎn)造成轉(zhuǎn)子36繞軸線 42旋轉(zhuǎn)。參照圖2，轉(zhuǎn)子體37由圓環(huán)部46和圓筒部48構(gòu)成，所述圓環(huán)部46在其中心處附 接至曲軸22，而永久磁體40安裝在所述圓筒部48上。圓環(huán)部46和圓筒部48 —起限定有 圓筒形凹部49以接納定子38，而且還限定有與旋轉(zhuǎn)軸線42同軸的縱向軸線。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10 在工作中時(shí)，曲軸22的旋轉(zhuǎn)造成轉(zhuǎn)子36繞軸線42且環(huán)繞著定子38旋轉(zhuǎn)。
包括有一個(gè)或多個(gè)線圈44(圖2中最佳示出)的定子38在圓筒形凹部49內(nèi)固定 在位，使得永久磁體4的旋轉(zhuǎn)能夠在線圈44中感應(yīng)出電流。電流從發(fā)電機(jī)34導(dǎo)出以向一個(gè) 或多個(gè)需要電力的系統(tǒng)或設(shè)備(未圖示)供電，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)10的電氣系統(tǒng)和其中使用了發(fā) 動(dòng)機(jī)10的車輛的電氣系統(tǒng)(未圖示)。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以具有一個(gè)或多個(gè)電點(diǎn)火系統(tǒng)， 電燃料噴射系統(tǒng)或電子閥致動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以用在具有燈、顯示儀表或充電電池的車 輛(未圖示)中?？梢灶A(yù)見的是，在特定的發(fā)動(dòng)機(jī)10或車輛中將不存在所有這些系統(tǒng)，或 者，在特定的發(fā)動(dòng)機(jī)10或車輛中不是所有這些系統(tǒng)都將需要電力。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以具 有汽化器而非電子燃料噴射系統(tǒng)，或者由發(fā)動(dòng)機(jī)IO機(jī)械驅(qū)動(dòng)的燃料噴射系統(tǒng)?？梢赃M(jìn)一步 預(yù)見的是，發(fā)電機(jī)34可以根據(jù)需要而為構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)10或其中使用了該發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的一 部分的任何其它電氣系統(tǒng)供電?？梢赃M(jìn)一步預(yù)見的是，發(fā)電機(jī)34可以為需要電的任何其它 系統(tǒng)或設(shè)備供電。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10在工作中時(shí)，由發(fā)電機(jī)34產(chǎn)生過量電力，該過量電力在線圈44中作 為熱而被消耗。為了減少線圈44中積累的熱，轉(zhuǎn)子體37包括收集盤54以協(xié)助冷卻定子 38，如將在下面作更詳細(xì)描述。參照圖2，收集盤54在圓筒形凹部49內(nèi)安裝至轉(zhuǎn)子體37的 圓環(huán)部46?？梢灶A(yù)見的是，可替代地，收集盤54能夠通過其它任何適當(dāng)?shù)姆绞奖热绾附佣?安裝至圓環(huán)部46。可以進(jìn)一步預(yù)見的是，收集盤54可以與轉(zhuǎn)子體37 —體構(gòu)造成單件式結(jié) 構(gòu)。 參照圖3，下面將根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式描述收集盤54。收集盤54由沖壓金 屬片制成，而且具有平面狀附接凸緣56，在所述凸緣56中形成有多個(gè)孔58，從而允許用螺 栓57將收集盤54安裝至轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46內(nèi)部，其中一個(gè)螺栓能夠在圖2中看見。如 圖2和3中能夠看見，壁60遠(yuǎn)離附接凸緣56的平面而延伸，所以當(dāng)收集盤54安裝在轉(zhuǎn)子 體37上時(shí)，所述壁60因而遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46而延伸。壁62從壁60的邊緣徑向 向內(nèi)延伸，而且當(dāng)收集盤54安裝至轉(zhuǎn)子體37時(shí)，壁62大致平行于轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46。三個(gè)壁70從壁60的端部74徑向向外延伸，而且跟壁64及轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46配合以 限定三個(gè)腔室66。各個(gè)腔室具有鄰近端部74且面向軸線42的入口67?？梢灶A(yù)見的是，收 集盤54可以具有多于或少于三個(gè)的腔室66，并且仍然處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在各個(gè)壁64 中設(shè)置有孔口 68以用作腔室66的出口?？梢灶A(yù)見的是，可以在各個(gè)壁64中設(shè)置一個(gè)以上 的孔口 68。下面將進(jìn)一步詳細(xì)地描述收集盤54將冷卻劑輸送至定子38的功能。
參照圖4和5，下面將根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式來描述收集盤154。收集盤154 由焊接或澆鑄的金屬、或者模制塑料制成，而且具有多個(gè)平面狀附接凸緣156。在各個(gè)附接 凸緣156中形成有孔158，從而允許用螺栓57將收集盤154安裝至轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46 內(nèi)部，其中一個(gè)螺栓57能夠在圖2中看見。如圖4和5中能夠看見，壁160遠(yuǎn)離附接凸緣 156的平面而延伸，因而當(dāng)收集盤154安裝在轉(zhuǎn)子體37上時(shí)，該壁160也遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子體37的 圓環(huán)部46而延伸。壁162及170從壁160的邊緣徑向向內(nèi)延伸以限定通道172。三個(gè)壁 174從壁160的端部176徑向向外延伸，而且與壁164、170配合以限定三個(gè)腔室166。各個(gè) 腔室166具有鄰近端部176并面向軸線42的入口 167。可以預(yù)見的是，收集盤154可以具 有多于或少于三個(gè)的腔室166，并且仍然處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。孔口 168設(shè)置在各個(gè)壁164 中以用作腔室166的出口?？梢灶A(yù)見的是，在各個(gè)壁164中可以設(shè)置一個(gè)以上的孔口 168。 下面將進(jìn)一步詳細(xì)地描述收集盤154的功能。 參照圖6，下面將根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式來描述收集盤254。收集盤254由沖 壓金屬片制成，而且具有在其中形成有多個(gè)孔258的平面狀附接凸緣256，從而允許用螺栓 將收集盤254連接至轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46內(nèi)部，如圖2中能夠看見。如圖6中能夠看見， 壁260遠(yuǎn)離附接凸緣256的平面而延伸，因而當(dāng)收集盤254安裝在轉(zhuǎn)子體37上時(shí)，該壁260 也遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46而延伸。三個(gè)壁270從壁260的端部274徑向向外延伸，而 且與壁264及轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46配合以限定三個(gè)腔室266。各個(gè)腔室266具有鄰近端 部274并面向軸線42的入口 267?？梢灶A(yù)見的是，收集盤254可以具有多于或少于三個(gè)的 腔室266，并且仍然處于本發(fā)明的范圍內(nèi)?？卓?268設(shè)置在各個(gè)壁264中以用作腔室266的 出口?？梢灶A(yù)見的是，在各個(gè)壁264中可以設(shè)置一個(gè)以上的孔口 268。下面將進(jìn)一步詳細(xì)地 描述收集盤254的功能。 參照圖7，下面將根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式來描述收集盤354。收集盤354由沖 壓金屬片制成，而且具有在其中形成有多個(gè)孔358的平面狀附接凸緣356，從而允許用螺栓 57將收集盤354安裝至轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46內(nèi)部，其中一個(gè)螺栓能夠在圖2中看見。如 圖7中能夠看見，壁360遠(yuǎn)離附接凸緣356的平面而延伸，因而當(dāng)收集盤354安裝在轉(zhuǎn)子 體37上時(shí)，該壁360也遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46而延伸。在該實(shí)施方式中，壁360由多 個(gè)平直部構(gòu)成，這與圖3-6的實(shí)施方式中所示的弓形壁不同。三個(gè)壁370從壁360的端部 374徑向向外延伸，而且與壁364及轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46配合以限定三個(gè)腔室366。各個(gè) 腔室366具有鄰近端部374并面向軸線42的入口 367。可以預(yù)見的是，收集盤354可以具 有多于或少于三個(gè)的腔室366，并且仍然處于本發(fā)明的范圍內(nèi)?？卓?368設(shè)置在各個(gè)壁364 中以用作腔室366的出口。可以預(yù)見的是，在各個(gè)壁364中可以設(shè)置一個(gè)以上的孔口 368。 下面將進(jìn)一步詳細(xì)地描述收集盤354的功能。 參照圖8，下面將根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式來描述收集盤454。收集盤454由沖 壓金屬片制成，而且具有在其中形成有多個(gè)孔458的平面狀附接凸緣456，從而允許用螺栓57將收集盤454安裝至轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46內(nèi)部，其中一個(gè)螺栓能夠在圖2中看見。收 集盤454安裝在轉(zhuǎn)子體37上，使得收集盤454的幾何中心472位于軸線42上。如圖8中 能夠看見，壁460遠(yuǎn)離附接凸緣456的平面而延伸，而且當(dāng)收集盤454安裝在轉(zhuǎn)子體37上 時(shí)，該壁460因而也遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46而延伸。三個(gè)壁476從壁460的端部470 及474徑向向外延伸，而且與壁464及轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46配合以限定三個(gè)腔室466。在 本實(shí)施方式中，腔室466之間的壁460各自具有離中心472第一距離Ll的第一端部470和 離中心472第二距離L2的第二端部474。距離L2大于距離Ll。壁460在第一端部470與 第二端部474之間離中心472的距離逐漸增大。這種特別的形狀有助于當(dāng)冷卻劑在收集盤 454沿順時(shí)針方向旋動(dòng)時(shí)而承受離心力時(shí)，在第二端部474的方向上沿著壁460的部分引 導(dǎo)冷卻劑，而且將冷卻劑經(jīng)由入口 476引入腔室466中，如將在下面作進(jìn)一步詳細(xì)描述。入 口 478鄰近壁460的第一端470和第二端474并面向軸線42?？卓?468設(shè)置在各個(gè)壁464 中以用作腔室466的出口 。可以預(yù)見的是，在各個(gè)壁464中可以設(shè)置一個(gè)以上的孔口 468。 下面將進(jìn)一步詳細(xì)地描述收集盤454的功能。 參照圖9，下面將根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式來描述收集盤554。收集盤554由沖 壓金屬片制成，而且具有在其中形成有多個(gè)孔558的平面狀附接凸緣556，從而允許用螺栓 57將收集盤554安裝至轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46內(nèi)部，其中一個(gè)螺栓能夠在圖2中看見。如 圖9中能夠看見，壁560遠(yuǎn)離附接凸緣56的平面而延伸，而且當(dāng)收集盤554安裝在轉(zhuǎn)子體 37上時(shí)，該壁560因而也遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46而延伸。四個(gè)壁576與壁564及轉(zhuǎn)子 體37的圓環(huán)部46配合以限定四個(gè)腔室566。在本實(shí)施方式中，腔室566的入口 578大致沿 切向定向，而并未定向成朝向收集盤554的幾何中心572?？卓?568設(shè)置在各個(gè)壁564中。 在本實(shí)施方式中，腔室566之間的壁560的部分具有離中心572第一距離L3的第一端部 570和離中心572第二距離L4的第二端部574。距離L4大于距離L3。壁560在第一端部 570與第二端部574之間離中心572的距離逐漸增大。這種特別的形狀有助于當(dāng)冷卻劑承 受離心力時(shí)沿著壁560的部分從第一端部570朝向第二端部574引導(dǎo)冷卻劑，如將在下面 作進(jìn)一步詳細(xì)描述。當(dāng)收集盤554沿逆時(shí)針方向旋動(dòng)時(shí)，這有利于將冷卻劑聚集在鄰近第 二端部574的腔室566中，如將在下面作進(jìn)一步詳細(xì)描述?？卓?568設(shè)置在各個(gè)壁564中 以用作腔室566的出口?？梢灶A(yù)見的是，在各個(gè)壁564中可以設(shè)置一個(gè)以上的孔口 568。下 面將進(jìn)一步詳細(xì)地描述收集盤554的功能。 下面將參照圖10和11描述操作收集盤54以將冷卻劑600分配到定子38。應(yīng)當(dāng) 理解，收集盤154、254、354、454和554都是以類似的方式操作，所以這些實(shí)施方式的操作將 不詳細(xì)討論。 參照圖ll，冷卻劑600經(jīng)由通路50輸送至發(fā)電機(jī)34。冷卻劑600可以從發(fā)動(dòng)機(jī) 10的冷卻或潤滑系統(tǒng)供應(yīng)到通路50。在冷卻劑600離開通路50之后，其經(jīng)由通路52穿過 定子。在離開通路52時(shí)，冷卻劑600到達(dá)轉(zhuǎn)子體37的圓環(huán)部46的內(nèi)面，即達(dá)到位于旋轉(zhuǎn) 軸線42徑向外側(cè)和壁60徑向向側(cè)的位點(diǎn)602處。 下面參照圖10和11，由于轉(zhuǎn)子36繞軸線42進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以一旦冷卻劑在位 點(diǎn)602處接觸轉(zhuǎn)子36，其將受到離心力作用。離心力從收集盤54的幾何中心72大致徑向 向外驅(qū)動(dòng)冷卻劑600，該幾何中心72位于軸線42上。參照圖10，冷卻劑600從位點(diǎn)602流 至沿著壁60、62定位的位點(diǎn)604。由于腔室66布置在壁60徑向外側(cè)，所以結(jié)合轉(zhuǎn)子36的
10旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，離心力促使冷卻劑600沿著壁60、62流動(dòng)，而且進(jìn)一步地徑向向外流動(dòng)以聚集在 腔室66中。在收集盤54具有一個(gè)以上的腔室66的情況下，隨著收集盤54旋轉(zhuǎn)，冷卻劑 600將流入所有腔室66中。參照圖11，如果收集盤54的旋轉(zhuǎn)位置使得軸線42、位點(diǎn)602和 腔室66對齊，那么不同地冷卻劑600可以從位點(diǎn)602徑向向外直接流入腔室66中，而不會(huì) 首先沿著壁60、62流動(dòng)。 參照圖10和ll，下面描述腔室66的功能。各個(gè)腔室66以相同的方式起作用，因 而將僅詳細(xì)描述一個(gè)腔室66。隨著冷卻劑600經(jīng)由通路50、52連續(xù)輸送至轉(zhuǎn)子36，更多的 冷卻劑600經(jīng)由入口 67進(jìn)入腔室66。參照圖ll，這造成已經(jīng)處于腔室66內(nèi)的冷卻劑600 經(jīng)由壁64中的孔口 68而以大致指向定子38的噴霧606的形式排出腔室66。隨著轉(zhuǎn)子36 連續(xù)繞軸線42旋轉(zhuǎn)，噴霧606將冷卻劑600均勻地分配在定子38的表面上。
當(dāng)冷卻劑600與定子38接觸時(shí)，冷卻劑600從定子38吸收熱，因而冷卻定子38。 然后冷卻劑600因重力而流向發(fā)電機(jī)34定位在其中的腔室的底部，冷卻劑600能夠在該處 聚集并循環(huán)經(jīng)過熱交換器(未圖示)以將熱散布到環(huán)境中。接著冷卻劑600可以返回到通 路50以進(jìn)一步冷卻定子38。 在一種實(shí)施方式中，冷卻劑600是油。在該實(shí)施方式中，通過發(fā)動(dòng)機(jī)10的油泵(未 圖示)給通路50供應(yīng)油600。當(dāng)加熱過的油600從發(fā)電機(jī)34聚集時(shí)，其可以循環(huán)經(jīng)過熱 交換器(未圖示)，并且返回到發(fā)動(dòng)機(jī)10的油箱608，或者返回到發(fā)動(dòng)機(jī)10的油循環(huán)系統(tǒng) 的任何適當(dāng)?shù)牟糠帧？梢灶A(yù)見的是，從發(fā)電機(jī)34聚集的油600可以不同地直接返回到油箱 608，而無需首先穿過熱交換器。然后油600通過油泵而重新循環(huán)到通路50，以及發(fā)動(dòng)機(jī)10 的其它部分。 本發(fā)明的上述實(shí)施方式的改型和改進(jìn)對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言會(huì)是顯而易見 的。以上的描述是出于示例而非旨在限制。因而本發(fā)明的范圍旨在僅由所附權(quán)利要求的范 圍來限制。
1權(quán)利要求
一種用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子體，所述轉(zhuǎn)子體具有圓環(huán)部，所述圓環(huán)部具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)；以及圓筒部，所述圓筒部與所述圓環(huán)部同軸，所述圓筒部從所述圓環(huán)部的第一側(cè)延伸，所述圓環(huán)部和所述圓筒部限定所述轉(zhuǎn)子體的縱向軸線；多個(gè)永久磁體，所述永久磁體布置在所述圓筒部上；大致圓筒形凹部，所述圓筒形凹部由所述圓筒部和所述圓環(huán)部的第一側(cè)限定以便接納定子；至少一個(gè)第一壁，所述第一壁至少部分地與所述圓環(huán)部的第一側(cè)間隔開，在所述至少一個(gè)第一壁與所述圓筒部的第一側(cè)之間至少部分地限定至少一個(gè)腔室，所述至少一個(gè)腔室具有入口；孔口，所述孔口位于所述至少一個(gè)第一壁中，所述孔口限定所述至少一個(gè)腔室的出口；以及至少一個(gè)第二壁，所述至少一個(gè)第二壁從所述圓環(huán)部的第一側(cè)向外延伸，所述至少一個(gè)第二壁具有鄰近所述至少一個(gè)腔室的入口的端部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述至少一個(gè)腔室是多個(gè)腔室，并且，所述至少 一個(gè)第二壁是多個(gè)第二壁。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述至少一個(gè)腔室是三個(gè)腔室。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，各個(gè)所述多個(gè)第二壁的端部是鄰近所述多個(gè)腔 室中的第一腔室的第一端部，并且，各個(gè)所述多個(gè)第二壁具有鄰近所述多個(gè)腔室中的第二 腔室的第二端部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述至少一個(gè)腔室的入口面向所述縱向軸線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，進(jìn)一步包括鄰近所述至少一個(gè)第二壁的至少一個(gè)第三 壁，所述至少一個(gè)第三壁具有以大致平行于所述圓環(huán)部的第一側(cè)且與之間隔開的方式延伸 的部分。
7. —種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括 曲軸箱；曲軸，所述曲軸布置在所述曲軸箱中； 至少一個(gè)汽缸，所述汽缸連接至所述曲軸箱；至少一個(gè)活塞，所述活塞布置在所述至少一個(gè)汽缸中并操作性地連接至所述曲軸； 發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)操作性地聯(lián)接至所述曲軸，所述發(fā)電機(jī)包括 定子，所述定子固定地安裝至所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述定子包括至少一個(gè)線圈；以及 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子由所述曲軸提供動(dòng)力，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子體，所述轉(zhuǎn)子體具有圓環(huán)部和圓筒部，所述圓環(huán)部具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相 對的第二側(cè)，所述圓筒部從所述圓環(huán)部的第一側(cè)延伸，所述圓環(huán)部和所述圓筒部限定所述 轉(zhuǎn)子體的縱向軸線；多個(gè)永久磁體，所述永久磁體布置在所述圓筒部上；大致圓筒形凹部，所述圓筒形凹部由所述圓筒部和所述圓環(huán)部的第一側(cè)限定以便接納 所述定子；至少一個(gè)第一壁，所述第一壁至少部分地與所述圓環(huán)部的第一側(cè)間隔開，在所述至少 一個(gè)第一壁與所述圓筒部的第一側(cè)之間至少部分地限定腔室，所述腔室具有入口 ；孔口 ，所述孔口位于所述至少一個(gè)第一壁中，所述孔口限定所述腔室的出口 ；以及 至少一個(gè)第二壁，所述至少一個(gè)第二壁從所述圓環(huán)部的第一側(cè)向外延伸，所述至少一 個(gè)第二壁具有鄰近所述至少一個(gè)腔室的入口的端部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)腔室是多個(gè)腔室，并且，所 述至少一個(gè)第二壁是多個(gè)第二壁。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)腔室是三個(gè)腔室。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，各個(gè)所述多個(gè)第二壁的端部是鄰近所述 多個(gè)腔室中的第一腔室的第一端部，并且，各個(gè)所述多個(gè)第二壁具有鄰近所述多個(gè)腔室中 的第二腔室的第二端部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)腔室的入口面向所述縱向 軸線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括鄰近所述至少一個(gè)第二壁的至少 一個(gè)第三壁，所述至少一個(gè)第三壁具有以大致平行于所述圓環(huán)部的第一側(cè)且與之間隔開的 方式延伸的部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述定子進(jìn)一步包括延伸穿過所述定子的通 路，所述通路大致平行于所述轉(zhuǎn)子體的縱向軸線并與之間隔開。
14. 一種冷卻發(fā)電機(jī)的方法，所述發(fā)電機(jī)具有 具有至少一個(gè)線圈的定子，以及轉(zhuǎn)子體， 所述轉(zhuǎn)子體具有圓環(huán)部，所述圓環(huán)部具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)；以及 圓筒部，所述圓筒部與所述圓環(huán)部同軸，所述圓筒部從所述圓環(huán)部的第一側(cè)延伸，所述 圓環(huán)部和所述圓筒部限定所述轉(zhuǎn)子體的縱向軸線；并且 所述方法包括提供穿過所述定子的冷卻劑流； 將冷卻劑供應(yīng)至所述轉(zhuǎn)子體的圓環(huán)部的第一側(cè)；使冷卻劑沿著所述圓環(huán)部的第一側(cè)遠(yuǎn)離所述縱向軸線徑向向外移動(dòng)； 將冷卻劑聚集在鄰近所述圓環(huán)部的第一側(cè)的至少一個(gè)腔室中；以及 大致沿所述定子的方向?qū)⒗鋮s劑從所述至少一個(gè)腔室排出。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，將冷卻劑聚集在所述至少一個(gè)腔室中包括將 冷卻劑聚集在多個(gè)腔室中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，將冷卻劑聚集在所述至少一個(gè)腔室中包括將 冷卻劑聚集在三個(gè)腔室中。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述冷卻劑是油，并且，提供穿過所述定子的 冷卻劑流包括提供來自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的油循環(huán)系統(tǒng)的、穿過所述定子的油流。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括使油返回到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的油箱。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使冷卻劑沿著所述圓環(huán)部的第一側(cè)遠(yuǎn)離所述 縱向軸線徑向向外移動(dòng)包括使冷卻劑沿著所述圓環(huán)部的第一側(cè)遠(yuǎn)離所述縱向軸線徑向向外移動(dòng)到至少一個(gè)壁； 使冷卻劑大致切向地沿著所述至少一個(gè)壁朝向所述至少一個(gè)腔室的入口移動(dòng)；以及 使冷卻劑徑向向外移動(dòng)而進(jìn)入所述至少一個(gè)腔室。
全文摘要
公開了一種用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子體，所述轉(zhuǎn)子體具有圓環(huán)部和與所述圓環(huán)部同軸的圓筒部。由圓筒部和圓環(huán)部的第一側(cè)限定大致圓筒形凹部以接納定子。至少一個(gè)第一壁至少部分地與圓環(huán)部的第一側(cè)間隔開，從而在其間限定至少一個(gè)腔室。所述腔室具有入口。位于至少一個(gè)第一壁中的孔口限定至少一個(gè)腔室的出口。至少一個(gè)第二壁從圓環(huán)部的第一側(cè)向外延伸。至少一個(gè)第二壁具有鄰近至少一個(gè)腔室的入口的端部。還公開了一種具有發(fā)電機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和一種冷卻發(fā)電機(jī)的方法。
文檔編號H02K9/00GK101790833SQ200880104509
公開日2010年7月28日 申請日期2008年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者帕特里克·拉費(fèi)爾斯貝格爾 申請人:Brp羅泰克斯有限兩合公司