CN101676135B - 汽车发动机冷却系统及其马达 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机冷却系统，包括风扇、散热管以及用于盛装冷却液的水箱，所述水箱、发电机的冷却通道和散热管构成冷却回路，所述风扇用于对所述散热管吹风以吹走所述散热管的热量，其特征在于，所述风扇包括马达以及由所述马达驱动的叶片，所述马达包括定子(1)和安装在所述定子(1)内的转子(2)，所述转子(2)包括转轴(21)、安装在所述转轴(21)上的换向器(22)、转子铁芯(23)以及缠绕在所述转子铁芯(23)上的线圈(24)，所述线圈(24)由铝线缠绕而成，所述铝线的表面覆盖有绝缘膜，所述线圈的线端与换向器(22)上对应的换向器片(221)电连接。该冷却系统在马达堵转的一定时间段内能有效地防治马达或者其他零部件受损。

Description

汽车发动机冷却系统及其马达

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车发动机冷却系统。

背景技术

汽车发动机在运行时会产生高温高热，为了防止高温高热对汽车的零部件造成损坏，通常使用冷却系统来帮助发动机散热。常用的汽车发动机冷却系统包括水箱、散热管和风扇，从水箱出来的水(或者其他类型的冷却液)吸收发动机的热量之后，经散热管降温后回流到水箱中，形成一个循环。而风扇用于朝散热管或者发动机吹风，通过空气带走热量以加快水的降温。该风扇包括叶片以及驱动叶片的马达，马达包括定子和转子两部分，其中一部分固定有磁铁，而另一部分缠绕有线圈。

由于铜线具有良好的导电性、电阻率小、化学稳定性好，所以，马达的线圈通常由铜线缠绕而成(下文简称“铜制线圈”)。但是，由于铜的成本较高，人们曾经尝试使用成本比铜低的铝线作为线圈(下文简称“铝制线圈”)。

然而，使用铝制线圈会遇到很多难题。首先，铝线是难以焊接的，尤其是难以焊接到铜制的换向器上，因此，铝制线圈通常作为马达的定子而不作为转子，这种无刷马达成本高，制作难度也高，限制了其使用范围。

其次，铝的化学活性较强，容易被腐蚀和氧化，导致铝线接头容易被氧化，铝被氧化后将成为绝缘体，导致接触不良或者接触电阻增大，致使连接点的温度过高，连接点温度过高容易导致电机故障或者损坏其他零部件。

另一方面，铝的电阻率比铜的电阻率大，导致铝线的电阻大于同规格的铜线的电阻。相应地，在端电压相等的情况下，铝制线圈的电流将小于同等规格的铜制线圈产生的电流，导致铝制线圈的马达的性能受影响。反之，如果要使铝线的电阻与铜线的电阻相同，就必须增大铝线的外径，从而增加了铝材料的用量，并且增大了线圈的体积以及马达的体积。

鉴于铝制线圈具有上述的多种缺陷，现有的大部分马达依然使用铜制线圈。尤其是在汽车发动机冷却领域，现有的汽车发动机冷却系统的马达都是采用铜制线圈。

然而，由于汽车发动机冷却系统的马达和风扇是暴露在空气中的，如果外界温度过低冻住了马达或者风扇，或者外界物品进入马达内或者阻挡住风扇的叶片，将会导致马达停止转动(也称为堵转)。在通电时，如果马达停止转动，铜制线圈的电流将会很大，导致铜制线圈在短时间内(例如60秒钟内)产生很大的热量，容易导致马达被烧毁。这样，即使及时地清除了阻碍物，马达也不能运转了，从而导致了汽车发动机冷却系统的故障。

发明内容

一方面，针对上述现有的汽车发动机冷却系统在马达堵转时容易产生故障的缺陷，提供一种在马达堵转时稳定性较好的汽车发动机冷却系统。

为实现本发明目的，本发明提供的汽车发动机冷却系统包括风扇、散热管以及用于盛装冷却液的水箱，所述水箱、发动机的冷却通道和散热管构成冷却回路，所述风扇用于对所述散热管吹风以吹走所述散热管的热量，其中，所述风扇包括马达以及由所述马达驱动的叶片，所述马达包括定子和安装在所述定子内的转子，所述转子包括转轴、安装在所述转轴上的换向器、转子铁芯以及缠绕在所述转子铁芯上的线圈，所述线圈由铝线缠绕而成，所述铝线的表面覆盖有绝缘膜，所述线圈的线端与所述换向器上对应的换向器片电连接。

另一方面，本发明还提供一种用于汽车发动机冷却系统的马达，所述马达用于驱动风扇的叶片以吹走汽车发动机产生的热量，其中，所述马达包括定子和安装在所述定子内的转子，所述转子包括转轴、安装在所述转轴上的换向器、转子铁芯以及缠绕在所述转子铁芯上的线圈，所述线圈由铝线缠绕而成，所述铝线的表面覆盖有绝缘膜，所述线圈的线端与所述换向器上对应的换向器片电连接。

要说明的是，本发明所述的铝线，既包括传统意义上的由铝材料作为电导体的导线，也包括铜包铝线。所谓的铜包铝线，是指铝制线芯周围包覆着铜材料，铝制线芯和铜一起作为电导体。

本发明所举实施例具有的有益效果：线圈设置在马达的转子上，线圈由铝线缠绕而成(简称为铝制线圈)，铝线的电阻比铜线的电阻大，这样，马达堵转时，铝制线圈产生的热量将小于同等规格的铜制线圈产生的热量。因此，在马达堵转的一定时间内铝制线圈产生的热量不足以损坏马达或者冷却系统的其他零部件，这样，如果及时地消除了马达的堵转因素，马达还能继续运转，从而保证了汽车发动机冷却系统的正常运转。本发明的马达还具有制造成本低的优点。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。附图中：

图1为本发明的汽车发动机冷却系统的示意图；

图2为本发明的马达的立体示意图；

图3为图2所示的马达的转子的立体示意图；

图4是图3所示的转子的换向器的剖面示意图；

图5和图6是一种现有的铜制线圈导致转子齿变形的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

图1为本发明一个实施例的汽车发动机冷却系统的示意图。如图1所示，该冷却系统包括水箱11、散热管13和风扇14，其中，水箱11用于盛装冷却液(例如水)，从水箱11出来的冷却液吸收发动机12的热量后，经散热管13返回到水箱11形成一个冷却回路。风扇14可用于对散热管13吹风，通过流动的空气带走散热管13的热量，加快冷却液的散热过程。

风扇14包括马达以及由马达驱动的叶片。图2为马达的立体示意图，图3是该马达的转子的示意图。如图2和图3所示，马达包括定子1和安装在定子1内的转子2，定子1包括外壳和安装在外壳内的磁铁(图中未示出)。如图3所示，转子2包括转轴21、换向器22、转子铁芯23以及线圈24，其中，换向器22和转子铁芯23固定到转轴21可随着转轴21转动，线圈24为铝线缠绕在转子铁芯的齿上而成，铝线的表面涂覆有绝缘膜(例如漆包铝线)，线圈的线端与换向器22上对应的换向器片221电连接。如上所述，线圈24也可以是铜包铝线缠绕而成的，铜包铝线比传统的铝线更容易与换向器22的换向器片221电连接。

在该实施例中，线圈24设置在转子2上，采用换向器22连接线圈24以及外部供电电路(图中未示出)，换向器22的具体结构如图4所示。

图4是换向器的剖面示意图。如图4所示，换向器22包括环状的胶体222(或者其他绝缘填充物)以及分布在该胶体222外表面的多个换向器片221。换向器片221的主要材料为铜，其一端具有圆弧状的折弯部2211，该折弯部2211表面镀有锡层，以更好地和铝线的线端进行电连接。铝线的线端可以通过焊接的方式与折弯部2211导电连接。

在图4所示的方案中，在换向器22的连接部(折弯部2211)加镀锡层，能有效地将铝线线端和铜制换向器片221有效地焊接在一起，解决了业界一直想解决的“铝线无法焊接到铜制换向器”的难题。另外，在焊接之后，还可以在焊接处涂覆一保护层，该保护层可以是但不限于绝缘胶体。该保护层避免了氧气或者其他腐蚀物与铝制线芯接触，有效地克服了铝线容易被腐蚀、氧化的难题。作为一种改进方案，铝线表面的绝缘层可以为两层以更加有效地防止铝芯被腐蚀，所述的绝缘层可以是但不限于绝缘树脂。

作为一种改进，换向器片221在折弯处厚度变薄，更具体地，折弯部2211的内侧下凹，从而形成一个增大容量的内腔，以更好地容接铝线的线端。另一方面，折弯部2211内侧下凹之后所形成的内腔将能够放置更粗的铝线接头，所以，即使在焊接过程中铝线接头遭遇高温而部分熔化导致线芯变细，依然能保证该变细的线芯满足有关的设计要求。

上面通过优选的实施例对本发明的汽车发动机冷却系统进行阐述。在该实施例中，线圈24是单齿缠绕式，具体地，铝线缠绕转子铁芯23的一个齿241就形成一个线圈24。作为一种替换方案，线圈24也可以是铝线跨齿缠绕而成，例如跨越两个齿、三个齿或者更多的齿。

在常规的采用铜线进行跨齿缠绕时，由于铜线的硬度较大，很容易导致迭片(或者齿)发生变形，如图5、图6所示，齿242、243发生了变形，两者之间的齿槽变得参差不齐，这将严重影响马达的性能。

由于铝线的硬度小于铜线的硬度，因此，在跨齿缠绕的情况下，铝线将能有效地避免转子的齿出现变形，保证了马达的性能。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种汽车发动机冷却系统，包括风扇、散热管以及用于盛装冷却液的水箱，所述水箱、发动机的冷却通道和散热管构成冷却回路，所述风扇用于对所述散热管吹风以吹走所述散热管的热量，其特征在于，所述风扇包括马达以及由所述马达驱动的叶片，所述马达包括定子(1)和安装在所述定子(1)内的转子(2)，所述转子(2)包括转轴(21)、安装在所述转轴(21)上的换向器(22)、转子铁芯(23)以及缠绕在所述转子铁芯(23)上的线圈(24)，所述线圈(24)由铝线缠绕而成，所述铝线的表面覆盖有绝缘膜，所述线圈(24)的线端与所述换向器(22)上对应的换向器片(221)电连接，所述换向器片(221)包括一大致呈片状的接触部及连接于接触部一轴向末端的一折弯部(2211)，所述线圈(24)的线端焊接于对应的换向器片(221)的折弯部(2211)上，所述折弯部(2211)与接触部连接的部分相对接触部的外表面沿换向器的径向内凹，从而形成增大容量的内腔以更好地容接线圈(221)的线端。 

2.根据权利要求1所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于，所述铝线的线端与换向器片的焊接处涂敷有一保护层。 

3.根据权利要求2所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于，所述换向器片的接触部与折弯部连接的轴向末端沿换向器的径向内凹形成一厚度削减部。 

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于，每一个所述线圈(24)均缠绕在所述转子铁芯(23)的一个齿上。 

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于，每一个所述线圈(24)均缠绕在所述转子铁芯(23)的两个或两个以上的齿上。 

6.根据权利要求4所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于，所述铝线表面的绝缘膜为两层。 

7.一种用于汽车发动机冷却系统的马达，所述马达用于驱动风扇的叶片以吹走汽车发动机产生的热量，其特征在于，所述马达包括定子(1)和安装在所述定子(1)内的转子(2)，所述转子(2)包括转轴(21)、安装在所述转轴(21)上的换向器(22)、转子铁芯(23)以及缠绕在所述转子铁芯(23)上的线圈(24)，所述线圈(24)由铝线缠绕而成，所述铝线的表面覆盖有绝缘膜，所述线圈(24)的线端与所述换向器(22)上对应的换向器片(221)电连接，所述换向器片(221)包括一大致呈片状的接触部及连接于接触部一轴向末端的一折弯部(2211)，所述线圈(24)的线端焊接于对应的换向器片(221)的折弯部(2211)上，所述折弯部(2211)与接触部连接的部分相对接触部的外表面沿换向器的径向内凹，从而形成增大容量的内腔以更好地容接线圈(221)的线端。 

8.根据权利要求7所述的用于汽车发动机冷却系统的马达，其特征在于，所述铝线的线端与换向器片的焊接处涂敷有一保护层。 

9.根据权利要求8所述的用于汽车发动机冷却系统的马达，其特征在于，所述换向器片的接触部与折弯部连接的轴向末端沿换向器的径向内凹形成一厚度削减部。 

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的用于汽车发动机冷却系统的马达，其特征在于，每一个所述线圈(24)均缠绕在所述转子铁芯(23)的一个齿上。 

11.根据权利要求7至9中任意一项所述的用于汽车发动机冷却系统的马达，其特征在于，每一个所述线圈(24)均缠绕在所述转子铁芯(23)的两个或两个以上的齿上。 

12.根据权利要求11所述的用于汽车发动机冷却系统的马达，其特征在于，所述铝线表面的绝缘膜为两层。