本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的氣流擋板，尤其涉及一種輔助冷卻該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的氣流擋板。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)電機(jī)，諸如電動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)，大致包括安裝在軸上且布置成在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心，其保持轉(zhuǎn)子繞組或者永磁體。轉(zhuǎn)子繞組或者永磁體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)穿過轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙。定子包括定子鐵心，定子鐵心保持結(jié)合于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定子繞組。定子本身能夠保持在定子框架內(nèi)。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)處于操作中時(shí)，電流穿過定子和/或轉(zhuǎn)子繞組，其他因素，諸如摩擦以及風(fēng)阻損失會(huì)引起旋轉(zhuǎn)電機(jī)升溫。因此，許多旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尤其具有較大設(shè)計(jì)的這些旋轉(zhuǎn)電機(jī)需要一些形式的冷卻。這能夠通過提供用于迫使氣流穿過旋轉(zhuǎn)電機(jī)的風(fēng)扇而實(shí)現(xiàn)。風(fēng)扇能夠安裝在轉(zhuǎn)子軸上，或者能夠提供獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的遠(yuǎn)程風(fēng)扇。風(fēng)扇能夠推動(dòng)或者拉動(dòng)空氣穿過旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

穿過旋轉(zhuǎn)電機(jī)的氣流通常沿大致軸向方向。用于氣流的主要路徑穿過轉(zhuǎn)子/定子氣隙，以及穿過定子鐵心和定子框架之間的氣隙。這能夠有助于確保定子鐵心的兩側(cè)被冷卻。

在典型旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，定子鐵心和定子框架之間的氣隙大于轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙。這能夠?qū)е螺^大比例的氣流通過定子鐵心的外側(cè)周圍而不是通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)的中心。但是，為了優(yōu)化冷卻，期望能夠增加穿過轉(zhuǎn)子/定子氣隙的氣流的比例。

在公知旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，當(dāng)氣流離開定子鐵心和定子框架之間的氣隙時(shí)，氣流遇到空隙。該空隙是由端部繞組的存在引起的，端部繞組延伸出定子鐵心，并且需要定子框架長(zhǎng)于定子鐵心。空隙的存在引起渦電流被引入氣流。這導(dǎo)致壓力損失，降低氣流速率，并且導(dǎo)致降低傳遞至冷卻空氣的熱量。此外，風(fēng)扇本身能夠?qū)⑼牧饕霘饬?，這還導(dǎo)致降低熱量傳遞。

公知的是在旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)提供一種氣流擋板以有助于從定子朝向風(fēng)扇引導(dǎo)氣流。擋板為典型的盤狀并且定位成在端部繞組的軸向外側(cè)。擋板對(duì)端部繞組呈現(xiàn)扁平環(huán)形表面，這有助于在端部繞組的末端周圍將氣流從軸向方向轉(zhuǎn)向至徑向方向。但是，這種擋板能夠仍然允許渦電流和/或湍流被引入氣流中，并且不提供對(duì)端部繞組的優(yōu)化冷卻。此外，公知擋板未解決不充足的氣流穿過轉(zhuǎn)子/定子氣隙的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供了一種用于在包括定子鐵心和端部繞組的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中引導(dǎo)冷卻空氣的擋板，所述擋板包括：

第一表面，其布置成沿著定子鐵心的端面引導(dǎo)氣流；以及

第二表面，其布置成沿著端部繞組的徑向外表面引導(dǎo)氣流。

本發(fā)明能夠提供的優(yōu)勢(shì)為，通過提供具有布置成沿著定子鐵心的端面引導(dǎo)氣流的第一表面和布置成沿著端部繞組的徑向外表面引導(dǎo)氣流的第二表面的擋板，能夠創(chuàng)建空氣通道，在該空氣通道中，氣流將比其他情形下順暢和/或具有更高速率。這能夠有助于確保更有效地將熱量傳遞至冷卻空氣，因而提供更有效的冷卻。此外，擋板能夠增加穿過定子/框架氣隙的空氣的空氣阻力，從而給予轉(zhuǎn)子/定子氣隙以更大優(yōu)先權(quán)，因而增加流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的空氣。這能夠增加冷卻的總體效力。

優(yōu)選第一表面是大致扁平環(huán)形表面，第二表面是從第一表面的徑向向內(nèi)邊緣延伸的大致筒形或者截頭圓錐形表面。這能夠有助于確保合適的氣流路徑圍繞定子鐵心和端部繞組。

雖然能夠存在具有曲率的特定元件，但是“大致扁平”優(yōu)選指的是表面主要沿一個(gè)方向延伸。類似地，雖然還能夠存在具有曲率的特定元件，但是“大致筒形或者截頭圓錐形”優(yōu)選指的是表面具有的形狀為大致筒形或者截頭圓錐形?？傊?，將選擇表面的準(zhǔn)確形狀以實(shí)現(xiàn)與此處描述的原理一致的合適的氣流路徑。

優(yōu)選地，第一表面沿大致徑向方向延伸和/或第二表面沿大致軸向方向延伸。這能夠有助于在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的內(nèi)部部分(諸如定子鐵心和端部繞組)周圍提供被引導(dǎo)的空氣路徑。雖然還能夠存在軸向和/或周向分量，但是“大致徑向”優(yōu)選指的是氣流的主要分量沿徑向方向。類似地，“大致軸向”優(yōu)選指的是氣流的主要分量沿軸向方向，但是還能夠存在徑向和/或周向分量。

第一表面能夠是擋板的盤狀區(qū)段的表面。優(yōu)選地，盤狀區(qū)段具有限定中心孔的徑向向內(nèi)周向邊緣。第一表面優(yōu)選向外面向并且優(yōu)選布置成面向定子鐵心的端部。

第二表面能夠是擋板的筒形或者截頭圓錐形截面的表面。第二表面優(yōu)選是內(nèi)表面，優(yōu)選向第一表面的后方延伸。第二表面能夠布置成面向端部繞組的徑向外表面。

擋板能夠由多個(gè)薄壁區(qū)段形成，薄壁區(qū)段能夠使擋板易于制造并且重量較輕。但是擋板能夠以其他方式形成，諸如由提供了第一和第二表面的實(shí)心件形成。

擋板能夠進(jìn)一步包括從第二表面的端部延伸的第三表面，第三表面從大致軸向方向彎曲至大致徑向方向(當(dāng)在徑向截面中看時(shí))。第三表面能夠布置成在端部繞組的末端周圍引導(dǎo)氣流。第三表面能夠是擋板的彎曲環(huán)形區(qū)段的內(nèi)表面，并且可沿周向在端部繞組的末端的周圍延伸。這能夠進(jìn)一步有助于以順暢的方式在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的內(nèi)部周圍引導(dǎo)氣流，從而有助于冷卻。

擋板能夠進(jìn)一步包括彎曲唇緣，其從第三表面的端部延伸。彎曲唇緣優(yōu)選為環(huán)形。彎曲唇緣能夠設(shè)置成有助于空氣順暢流動(dòng)至冷卻風(fēng)扇或者空氣從冷卻風(fēng)扇順暢流出。

擋板能夠進(jìn)一步包括周邊構(gòu)件，其用于將擋板固定至旋轉(zhuǎn)電機(jī)。周邊構(gòu)件能夠是環(huán)形的，并且可圍繞擋板的外側(cè)延伸。優(yōu)選地，周邊構(gòu)件沿大致徑向方向延伸。周邊構(gòu)件能夠布置成被夾緊在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的兩個(gè)部分(諸如適配器和定子框架)之間。這能夠提供簡(jiǎn)單的以及有效的方式來將擋板固定至旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

擋板能夠進(jìn)一步包括輪緣，其用于接合定子框架的內(nèi)表面。輪緣優(yōu)選設(shè)置在第一表面的徑向外邊緣上。輪緣能夠布置成以干涉配合接合定子框架的內(nèi)表面。這能夠有助于穩(wěn)定性和/或有助于對(duì)定子框架提供密封。然而，可替換地，在輪緣和定子框架之間可以留有間隙。

輪緣能夠包括齒形部(castellation)，齒形部能夠布置成裝配在定子鐵心中的接地桿周圍。這能夠有助于將擋板相對(duì)于定子框架進(jìn)行密封，并且可有助于防止擋板旋轉(zhuǎn)。

在上述布置中，周邊構(gòu)件能夠充當(dāng)固定部件，用于將擋板固定至旋轉(zhuǎn)電機(jī)。此外，輪緣和/或唇緣能夠有助于將擋板固定至旋轉(zhuǎn)電機(jī)。因而擋板能夠包括至少兩個(gè)在軸向上分離的固定部件，每個(gè)固定部件能夠有助于將擋板固定至旋轉(zhuǎn)電機(jī)。例如，兩個(gè)或多個(gè)周邊構(gòu)件、輪緣以及唇緣能夠作為固定部件。通過提供至少兩個(gè)在軸向上分離的固定部件，擋板能夠比在其他情形下進(jìn)一步沿軸向方向延伸，并且能夠改善擋板的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，擋板布置成在包括定子框架和定子鐵心的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中引導(dǎo)氣流，同時(shí)定子框架和定子鐵心之間具有氣隙，以及端部繞組延伸出定子鐵心之外。在該情況下，擋板能夠布置成將氣流引導(dǎo)進(jìn)入或者離開氣隙。優(yōu)選地，氣流在端部繞組周圍被引導(dǎo)。通過在端部繞組周圍引導(dǎo)氣流，它們能夠更有效地被冷卻，這能夠有助于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的總體冷卻。

第一表面能夠布置成面向定子鐵心。例如，第一表面能夠沿軸向方向面向定子鐵心的端部。這能夠允許擋板對(duì)流入或者流出定子框架和定子鐵心之間的氣隙的空氣進(jìn)行再次引導(dǎo)。

優(yōu)選地，第一表面布置成沿著定子鐵心的端面引導(dǎo)氣流。因而第一表面能夠布置成沿大致徑向方向和/或沿大致平行于定子鐵心的端面的方向引導(dǎo)氣流。例如，第一表面能夠布置成引導(dǎo)位于氣隙以及端部繞組的區(qū)域(在該區(qū)域，端部繞組離開定子鐵心)之間的氣流。通過將氣流引導(dǎo)至端部繞組的離開定子鐵心的區(qū)域或者從端部繞組的離開定子鐵心的區(qū)域引導(dǎo)氣流，空氣能夠比在其他情形下沿著端部繞組的更大部分流動(dòng)，從而改善它們的冷卻。

第二表面能夠布置成面向端部繞組。例如，第二表面能夠布置成在徑向方向上面向的端部繞組的外表面。這能夠允許第二表面沿著端部繞組的至少一部分以及優(yōu)選沿著端部繞組的大致整個(gè)長(zhǎng)度引導(dǎo)氣流。這能夠允許熱量更有效地被抽出到端部繞組之外，從而改善旋轉(zhuǎn)電機(jī)的冷卻。

優(yōu)選地，第二表面布置成沿著端部繞組的徑向外表面引導(dǎo)氣流。因而第二表面能夠布置成沿大致平行于端部繞組的徑向外表面的方向引導(dǎo)氣流。例如，第二表面能夠布置成在端部繞組的區(qū)域(在該區(qū)域，端部繞組離開定子框架)以及端部繞組的軸向末端之間引導(dǎo)氣流。這能夠允許第二表面沿著端部繞組的大致整個(gè)長(zhǎng)度引導(dǎo)氣流，從而改善它們的冷卻。

優(yōu)選地，擋板至少部分地符合端部繞組的形狀，這能夠有助于最大化繞組周圍的氣流。

在設(shè)置了第三表面的情況下，第三表面可以布置成將氣流從大致軸向方向向大致徑向方向進(jìn)行再此引導(dǎo)，或者反之亦然。例如，第三表面能夠布置成在端部繞組的末端周圍引導(dǎo)氣流。這能夠有助于通過增加端部繞組的、空氣所流經(jīng)的表面積而改善冷卻。

在設(shè)置了彎曲唇緣的情況下，彎曲唇緣能夠布置成將氣流返回至大致軸向方向。這能夠有助于朝向風(fēng)扇順暢地引導(dǎo)氣流，并且可有助于將氣流與來自轉(zhuǎn)子/定子氣隙的氣流進(jìn)行混合。

在設(shè)置了周邊構(gòu)件的情況下，周邊構(gòu)件能夠布置成被夾緊在定子框架以及附接至定子框架的部件(諸如適配器或者端部殼體)之間。例如，周邊構(gòu)件能夠布置成被夾緊在定子框架以及用于將旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接至原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)端適配器之間。這能夠允許擋板被固定而不需要提供單獨(dú)固定部件。

優(yōu)選地，擋板提供了對(duì)定子鐵心的密封。這能夠有助于確保流入或者流出氣隙的所有氣流通過端部繞組的至少一部分的周圍，從而有助于冷卻。

優(yōu)選地，擋板提供了用于定子/框架氣隙與風(fēng)扇的進(jìn)入點(diǎn)之間的氣流的完全密封。因而擋板能夠?qū)⒘魅牖蛘吡鞒龆ㄗ?框架氣隙的所有氣流引導(dǎo)在端部繞組周圍，以及引導(dǎo)至風(fēng)扇或者從風(fēng)扇引導(dǎo)出。通過提供定子/框架氣隙以及風(fēng)扇的進(jìn)入點(diǎn)之間的完全密封，在氣隙的出口處的任何空隙被密封，從而降低或者消除氣流中的渦電流。這又能夠有助于改善冷卻效率(即，對(duì)于給定的風(fēng)扇功率所能實(shí)現(xiàn)的冷卻量)。

在擋板包括輪緣的情況下，輪緣能夠包括齒形部，其裝配在定子鐵心中的接地桿之間。這能夠有助于確保擋板相對(duì)于定子鐵心被密封，并且還能夠有助于確保擋板不能夠旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，擋板和定子鐵心和/或端部繞組之間的空氣通道在深度上大致恒定，這能夠有助于確保順暢的氣流。

優(yōu)選地，擋板增加流入定子/框架氣隙的空氣的空氣阻力或者來自定子/框架氣隙的隙的空氣的空氣阻力。增加流入定子鐵心和定子框架之間的氣隙的空氣的空氣阻力或者來自定子鐵心和定子框架之間的氣隙的空氣的空氣阻力能夠給予流經(jīng)轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙的空氣以較大優(yōu)先權(quán)。因而相比于不存在擋板的情形，擋板能夠布置成增加流經(jīng)轉(zhuǎn)子/定子氣隙的空氣的量。這能夠有助于重新平衡兩個(gè)氣隙之間的氣流，這能夠有助于改善總體冷卻效率。

在優(yōu)選實(shí)施例中擋板被模制。這能夠提供一種簡(jiǎn)易、不昂貴的制造擋板的方式。為了輔助模制，擋板能夠由兩個(gè)或多個(gè)部分形成。例如，擋板能夠由裝配在一起的兩個(gè)半環(huán)形部件形成。并且允許擋板更易于模制，這能夠允許擋板被裝配在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的軸的周圍，從而利于組裝。

優(yōu)選地，擋板由布置成夾在一起的兩個(gè)或多個(gè)部分形成。這能夠進(jìn)一步利于組裝以及避免用于分離的連接部分的需要。

雖然能夠代替使用其他材料，諸如金屬，但是用于擋板的合適材料是耐熱塑料。此外，如果期望，除了模制，能夠使用其他制造技術(shù)諸如機(jī)加工。

根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供了一種包括定子鐵心和端部繞組的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及具有上述任何形式的擋板。例如，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠是電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)。擋板能夠設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的任一端或者這兩個(gè)端部處。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠進(jìn)一步包括用于致使空氣流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的部件。例如，能夠設(shè)置一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇，其能夠推動(dòng)或者拉動(dòng)氣流通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)，或者這兩者。

根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供了一種擋板，其用于引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的冷卻空氣，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括定子框架和定子鐵心以及端部繞組，定子框架和定子鐵心之間具有氣隙，端部繞組延伸出定子鐵心之外，擋板包括布置成沿著定子鐵心的端面引導(dǎo)氣流的第一表面和布置成沿著端部繞組的徑向外表面引導(dǎo)氣流的第二表面。

擋板能夠進(jìn)一步包括第三表面，其布置成在端部繞組的末端周圍引導(dǎo)氣流。

根據(jù)本發(fā)明的另一方案提供了一種用于引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的冷卻空氣的擋板，擋板包括：

大致扁平的環(huán)形第一表面；以及

大致筒形或者截頭圓錐形第二表面，其從第一表面的徑向內(nèi)邊緣延伸。

根據(jù)本發(fā)明的另一方案提供了一種冷卻旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括定子框架和定子鐵心以及端部繞組，定子框架和定子鐵心之間具有氣隙，端部繞組延伸出定子鐵心之外，該方法包括沿著定子鐵心的端面引導(dǎo)氣流，以及沿著端部繞組的徑向外表面引導(dǎo)氣流。

能夠利用任何其他方案提供本發(fā)明的一個(gè)方案的特征。能夠利用方法方案提供裝置特征，反之亦然。

正如此處使用的，術(shù)語諸如“軸向”、“徑向”以及“沿周向”優(yōu)選參考擋板的縱向軸線和/或電旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線來限定。

附圖說明

純粹依靠例子，參考附圖，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的優(yōu)選特征，其中：

圖1是穿過先前公知的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一部分的截面；

圖2是穿過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的擋板的截面；

圖3是穿過包括圖2的擋板的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一部分的截面；

圖4圖示了圖3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)的氣流；

圖5是擋板的立體圖；以及

圖6示出了在適當(dāng)位置具有擋板30的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖視立體圖。

具體實(shí)施方式

圖1是穿過先前公知的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一部分的截面。參考圖1，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括位于定子12內(nèi)部的轉(zhuǎn)子10，它們兩個(gè)之間具有氣隙14。轉(zhuǎn)子安裝在軸15上。定子12包括定子鐵心16，在其內(nèi)圓周上具有槽縫，定子繞組纏繞在槽縫中。端部繞組18延伸出定子槽縫之外并且位于定子鐵心的外側(cè)周圍。

定子12包含在大致筒形定子框架(圖1中未示出)內(nèi)。接地桿21在定子鐵心16的外周上與定子鐵心16接合，并且附接至定子框架20以將定子鐵心定位在定子框架內(nèi)。接地桿從定子鐵心沿徑向向外突出，因而在定子鐵心16和定子框架之間創(chuàng)建氣隙22。

在該例子中，電機(jī)是同步發(fā)電機(jī)，其被原動(dòng)機(jī)諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)端適配器24位于電機(jī)的端部，用來將電機(jī)連接至原動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)端適配器24借助螺栓連接至定子框架。風(fēng)扇26在驅(qū)動(dòng)端適配器24的內(nèi)部安裝在軸15上。

在操作中，風(fēng)扇26抽吸空氣流穿過旋轉(zhuǎn)電機(jī)，以提供冷卻。該氣流占優(yōu)勢(shì)地沿軸向方向通過轉(zhuǎn)子/定子氣隙14和定子/框架氣隙22，正如圖1中的箭頭指示的?？商鎿Q地，風(fēng)扇能夠推動(dòng)空氣穿過電機(jī)，在該情形下氣流將沿相反方向。如果期望，能夠使用外部獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的(一個(gè)或多個(gè))風(fēng)扇代替軸驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。

仍參考圖1，可見的是，空隙28存在于來自定子/框架氣隙22的氣流的出口處。該空隙由端部繞組18的存在而引起，這要求定子框架比定子鐵心16長(zhǎng)。當(dāng)氣流離開定子面時(shí)截面區(qū)域的增加導(dǎo)致在定子端部繞組的外側(cè)的壓力和速率的減小，這進(jìn)而降低了氣流的冷卻效果。此外，當(dāng)氣流進(jìn)入空隙28時(shí)，其旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致渦電流。另外，風(fēng)扇26的鄰近會(huì)將湍流添加至氣流。渦電流以及湍流的存在導(dǎo)致壓力損失，降低氣流速率，以及導(dǎo)致降低傳遞至冷卻空氣的熱量。

在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，通常期望保持轉(zhuǎn)子/定子氣隙盡可能小，以最小化氣隙磁阻。因此，定子/框架氣隙22通常大于轉(zhuǎn)子/定子氣隙14。這能夠?qū)е铝鹘?jīng)定子/框架氣隙22的空氣比例大于流經(jīng)轉(zhuǎn)子/定子氣隙14的空氣比例。例如，在一些旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，發(fā)現(xiàn)流經(jīng)定子/框架氣隙的氣流比率為70％，而流經(jīng)轉(zhuǎn)子/定子氣隙的氣流比例為30％。但是，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的內(nèi)部典型地經(jīng)受最大溫度升高，尤其在定子繞組周圍，以及如果使用繞線轉(zhuǎn)子的話則在轉(zhuǎn)子周圍。因此，將期望能夠增加流經(jīng)轉(zhuǎn)子/定子氣隙14的氣流的比例。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供了新穎的氣流重定向擋板，其有助于解決至少一些上述問題。

圖2是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)穿過用于引導(dǎo)氣流的擋板的截面。擋板是大致環(huán)形的，并且設(shè)計(jì)成裝配在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的框架內(nèi)。

參考圖2，擋板30包括第一區(qū)段32、第二區(qū)段34以及第三區(qū)段36。第一區(qū)段32沿大致徑向方向延伸，并且具有大致扁平環(huán)形表面33。第二區(qū)段34從第一區(qū)段32的徑向內(nèi)邊緣沿軸向向外方向(即，主要是沿軸向但是還包括徑向向外分量的方向)延伸。第二區(qū)段34具有截頭圓錐形內(nèi)表面35。

第三區(qū)段36從第二區(qū)段的端部延伸，并且具有內(nèi)表面37，其從軸向向外方向朝向大致徑向方向彎曲。唇緣38設(shè)置在第三區(qū)段36的端部。唇緣38從大致徑向方向向大致軸向方向彎曲。

輪緣40設(shè)置在第一區(qū)段32的周界上。輪緣40設(shè)計(jì)成接合定子的內(nèi)側(cè)，或在定子的內(nèi)側(cè)附近。雖然圖2未示出，但是輪緣40包括切口或者齒形部，這允許第一區(qū)段32接合在定子中的接地桿的內(nèi)部部分上。

圖2的擋板還包括周邊構(gòu)件42。周邊構(gòu)件42在擋板的外側(cè)位于第二段34與第三段36相遇的區(qū)域中。周邊構(gòu)件42是環(huán)形的，沿徑向向外方向延伸。周邊構(gòu)件42設(shè)計(jì)成夾緊在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的驅(qū)動(dòng)端適配器和定子框架之間。在周邊構(gòu)件42的面上的多個(gè)位置處設(shè)置壓碎特征部，以允許適配器與框架的加工容差變化。

圖3是穿過包括圖2的擋板的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一部分的截面。參考圖3，電機(jī)包括位于定子12內(nèi)部的轉(zhuǎn)子10，在定子與轉(zhuǎn)子之間具有氣隙14。定子12包括定子鐵芯16，定子鐵芯的內(nèi)周上具有供纏繞定子繞組的槽縫。端部繞組18延伸出定子槽縫之外并且在定子鐵芯的外部周圍延伸。定子12包含在大致筒形的定子框架20中。接地桿21在定子鐵芯16的外周邊上與定子鐵芯接合，并且附接至定子框架20，以將定子鐵芯定位在定子框架中。接地桿從定子鐵芯沿徑向向外延伸，并且由此在定子鐵芯16與定子框架20之間產(chǎn)生氣隙22。驅(qū)動(dòng)端適配器24位于電機(jī)的端部處，并且被用于將電機(jī)連接至原動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)端適配器24借助螺栓連接至定子框架的環(huán)23。風(fēng)扇26安裝在驅(qū)動(dòng)端適配器24的內(nèi)部。

在圖3所示的布置中，擋板30插入旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端中并且沿周向方向在定子框架20的內(nèi)部周圍延伸。輪緣40通過干涉配合接合定子框架20的內(nèi)表面。擋板的周邊構(gòu)件42被夾緊在驅(qū)動(dòng)端適配器24和定子框架20的環(huán)23之間。因而擋板30在軸向間隔開的兩個(gè)不同位置處被固定至電機(jī)。這能夠允許擋板采用沿軸向方向比先前的擋板更長(zhǎng)形的形狀，并且有助于確保機(jī)械穩(wěn)定性。

仍參考圖3，可見的是，第一區(qū)段32的表面33面向定子鐵心16的端部。第二區(qū)段34的表面35面向端部繞組18的徑向外表面。第三區(qū)段36的表面37在端部繞組18的端部周圍彎曲。另外，唇緣38圍繞風(fēng)扇26的內(nèi)側(cè)彎曲。

在操作中，第一區(qū)段32使來自定子/框架氣隙22的軸向氣流沿徑向向內(nèi)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得當(dāng)它們離開定子鐵心16時(shí)冷卻端部繞組18。然后擋板輪廓在優(yōu)化距離處遵循端部繞組18的角度，以確保在優(yōu)化距離處使氣流在繞組上穿過整個(gè)定子/框架氣隙，來冷卻端部繞組，導(dǎo)致在緊密靠近端部繞組的外表面處的氣流速率增加，從而改善冷卻。

在經(jīng)過端部繞組的軸向范圍的優(yōu)化點(diǎn)處，擋板返回以沿徑向方向向內(nèi)引導(dǎo)空氣。擋板終止于靜態(tài)誘導(dǎo)唇緣38中，靜態(tài)誘導(dǎo)唇緣38能夠順暢降低向主要冷卻風(fēng)扇26的湍流輸入。

圖4圖示了當(dāng)電機(jī)處于操作中時(shí)圖3的電機(jī)內(nèi)的氣流。參考圖4，空氣離開定子鐵心和定子框架之間的氣隙22，并且正如箭頭44指示的由擋板30的第一區(qū)段32沿徑向向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。然后空氣沿著定子鐵心的端面，朝向端部繞組18離開定子鐵心的區(qū)域沿徑向向內(nèi)流動(dòng)。當(dāng)其達(dá)到端部繞組時(shí)，正如箭頭45指示的，氣流返回至軸向方向。然后正如由箭頭46的主體指示的，空氣沿著平行于端部繞組18的外表面的路徑流動(dòng)。擋板的第三區(qū)段38然后使氣流在端部繞組的末端周圍轉(zhuǎn)動(dòng)，正如通過箭頭46的端部指示的?？諝庠诙瞬坷@組18的端部周圍流動(dòng)，然后在彎曲靜態(tài)誘導(dǎo)唇緣38周圍流動(dòng)，并且流入風(fēng)扇26，正如箭頭47指示的。正如48箭頭指示的，空氣還離開轉(zhuǎn)子/定子氣隙14并且朝向風(fēng)扇26流動(dòng)。

本實(shí)施例的擋板30從定子/框架氣隙22創(chuàng)建受控的空氣路徑，在定子鐵心的外側(cè)周圍以及在風(fēng)扇26的周圍通過至端部繞組18。因而，擋板消除了否則會(huì)存在于端部繞組18上方的空隙。這有助于防止否則會(huì)生成在空隙中的渦電流的形成。此外，擋板30遮蔽端部繞組周圍的氣流免于由風(fēng)扇26生成的湍流。因而在定子和端部繞組周圍創(chuàng)建更順暢的非湍流路徑。彎曲的靜態(tài)誘導(dǎo)唇緣38提供了至風(fēng)扇的順暢氣流路徑，并且改善了流入旋轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)扇的兩個(gè)空氣(即來自定子/框架氣隙22和轉(zhuǎn)子/定子氣隙14的氣流)的混合。

通過創(chuàng)建更順暢、更高速率、非湍流的氣流以及改善的兩個(gè)氣流流動(dòng)的混合，實(shí)現(xiàn)更有效的氣流，這導(dǎo)致更好地將熱量傳遞至冷卻空氣，因而改善了電機(jī)的冷卻。此外，通過沿著端部繞組18的大致整個(gè)長(zhǎng)度抽吸氣流，實(shí)現(xiàn)更好地冷卻端部繞組，這有助于從旋轉(zhuǎn)電機(jī)的中心抽出熱量。

本實(shí)施例的擋板30還提供的優(yōu)勢(shì)為，能夠通過控制由擋板創(chuàng)建的通道的尺寸來控制定子/框架氣隙22外的回路空氣阻力。這能夠允許經(jīng)受流經(jīng)定子/框架氣隙22的氣流所遇到的空氣阻力增加，使得氣流比其他情形下更有利于轉(zhuǎn)子/定子氣隙14。這能夠有助于再平衡流經(jīng)轉(zhuǎn)子/定子氣隙14的氣流的比例，因而改善總體冷卻性能。

本實(shí)施例的擋板30的另一優(yōu)勢(shì)為，其能夠完全密封定子/框架氣隙22和風(fēng)扇26之間的氣流路徑。這是通過確保輪緣40相對(duì)于定子框架20的內(nèi)表面進(jìn)行密封而實(shí)現(xiàn)的。通過密封氣流路徑，空氣被迫使沿著端部繞組18的頸部的長(zhǎng)度流動(dòng)并且在端部繞組18的頸部周圍，因而允許更好地實(shí)現(xiàn)冷卻。

在可選實(shí)施方式中，在擋板與定子框架之間可以留有小氣隙。在這種情況下，框架與擋板之間的密封由周邊構(gòu)件42來提供。該密封確保了，除了端部繞組18周圍之外，在氣隙22與風(fēng)扇26之間沒有空氣路徑。

圖5是從驅(qū)動(dòng)端看時(shí)擋板的立體圖。參考圖5，可見的是，第一區(qū)段32包括切口50。切口50對(duì)應(yīng)于電機(jī)的定子中接地桿的位置。切口50允許擋板裝配在接地桿周圍，因而確保相對(duì)于定子框架20的內(nèi)表面提供密封。

仍參考圖5，可見的是，擋板由兩個(gè)部分30a、30b形成。這允許擋板易于使用模制方法來制造。此外，兩件式擋板設(shè)計(jì)允許擋板裝配在軸周圍，而不需要移除電機(jī)的部分。因而兩件式擋板設(shè)計(jì)利于將擋板組裝至電機(jī)上。兩個(gè)部分30a、30b設(shè)計(jì)成使用凹連接器和凸連接器在它們的連接邊緣上夾在一起。擋板能夠由任何合適的可模制材料諸如耐熱塑料制成。

圖6示出了擋板30處于適當(dāng)位置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖開立體圖。通過將周邊構(gòu)件42夾緊在驅(qū)動(dòng)端適配器24和定子框架20之間，擋板30被沿軸向及徑向保持。這避免了使用單獨(dú)的緊固件來固定擋板的需要。通過在輪緣40和定子框架20的內(nèi)表面之間提供干涉配合，來固定擋板的端部?？梢姷氖?，擋板中的切口50接合定子中的接地桿21。通過以該方式使切口50與接地桿21配合，防止擋板的旋轉(zhuǎn)并且獲得更好地與定子框架的密封。

在上述布置中，憑借輪緣40和框架20之間的密封(或者憑借周邊構(gòu)件42和框架20之間的密封)，擋板30提供了用于離開定子/框架氣隙22的空氣的完整密封。這迫使離開氣隙22的所有空氣通過端部繞組18周圍，這改善它們的冷卻并且有助于將熱量抽出電機(jī)。

由于其部分地遮蔽繞組免于液體和碎片致污物的進(jìn)入，因此擋板30還有益于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防護(hù)等級(jí)(ip)評(píng)級(jí)。

擋板出口輪廓至風(fēng)扇的扇眼的實(shí)踐測(cè)試已經(jīng)表明，轉(zhuǎn)子/定子和定子/框架氣流在端部繞組的突出部合并的方式對(duì)兩個(gè)路徑之間的氣流分離比具有顯著影響。這又顯著改善擋板的性能以及其作為整體影響電機(jī)的冷卻的能力，而不僅僅是驅(qū)動(dòng)端繞組。擋板的測(cè)試已經(jīng)表明，電機(jī)的總體氣流的減小，但是風(fēng)扇功率抽吸以及總體冷卻能力增加。

將理解的是，上文已經(jīng)依靠例子描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且詳細(xì)變型對(duì)技術(shù)人員將顯而易見。例如，雖然已經(jīng)參考同步發(fā)電機(jī)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明的擋板能夠被任何類型旋轉(zhuǎn)電機(jī)使用，包括任何類型的電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)。擋板能夠設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的任一端部或者兩個(gè)端部。