JP2900592B2 - 回転機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、発電機又は電動機といった回転機に関し、
特に車両用交流発電機に関する。

［従来の技術］ 本出願人が所有する特公昭60-36701号公報の車両用交
流発電機は、爪形ポールコアの前、後部にファンを設け
てフレームの前、後端壁から吸入した空気をフレームの
外周壁に設けた共通の空気導出口から排気している。

この前後端部吸入型の車両用交流発電機の製造例を第
10図に示す。

フレーム１、１′の前端壁及び後端壁に空気導入口1
2、12′が開口され、また、フレーム１、１′の外周壁
に空気導出口（図示せず）が開口されている。そして、
フロント側ファン８がシャフ卜５または、爪形ポールコ
ア６に固定されており、このフロント側ファン８はフロ
ント側の空気導入口12からステータコア3aと爪形ポール
コア６、６′との間の隙間やあるいは爪形ポール６、
６′内の隙間を介してリヤ側の空気導出口（図示せず）
ヘフロント側空気流Ｆを送風する。また、リヤ側ファン
８′がシャフト５または、爪形ポールコア６′に固定さ
れており、このリヤ側ファン８′はリヤ側の空気導入口
12′からリヤ側の空気導出口（図示せず）にリヤ側空気
流Ｆ′を遠心送風する。更に、リヤ側ファン８′のディ
スク部82は、径方向に平板形状に伸びており、リヤ側フ
ァン８′の翼部83の側端縁はシャフト５から離遠するに
従い爪形ポールコア６′に近接するように傾斜してい
る。フレーム１′の後部には、レギュレータ17、ブラシ
16a、スリップリング９などの発熱部材が収容されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明した前後端部吸入型の車両用交流発電機（以
下、単に車両用交流発電機ともいう）は、フロント側フ
ァン８から吹出しリヤ側へ流れる空気流（すなわち、フ
ロント側空気流Ｆ）によりロータコイル７及び爪形ポー
ルコア６、６′を冷却し、リヤ側ファン８′から吹出し
空気導出口（図示せず）へ流れる空気流（すなわち、リ
ヤ側空気流）により上記各発熱部材やステータコイル3b
やステータコア3aの後部を冷却している。

しかしながらこの種の車両用交流発電機では、爪形ポ
ールコア６′の後部に達したフロント側空気流Ｆはステ
ータコア3aの後端とリヤ側ファン８′の外縁との間の隙
間を抜けて軸方向から径外方向へと急激に偏向してフレ
ーム１′の外周壁に開口された空気導出口（図示せず）
に向かわねばならない。

すなわち、こうしたステータコア3a後方における偏向
及び流路圧迫のために、フロント側空気流Ｆの抵抗が増
加し、爪形ポールコア６、６′や、ロータコイル７の冷
却能向上の障害となっていた。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、リヤ側
空気流に悪影響を及ぼすことなく、ステータコア後方に
おけるフロント側空気流の抵抗を低減した前後端部吸入
型の車両用交流発電機を提供することを、その解決すべ
き課題としている。

［課題を解決するための手段］ 第１発明の回転機は、前端壁及び後端壁に空気導入口
が開口され外周壁に空気導出口が開口され前記空気導入
口及び前記空気導出口に連通する内部空間をもつフレー
ムと、前記フレームに固定されステータコイルが巻装さ
れるステータコアと、前記フレームに回転自在に支持さ
れる回転軸と、前記回転軸に固定されて前記ステータコ
アの内部に収容されロータコイルが巻装されるロータコ
アと、前記ロータコアの前方において前記回転軸に固定
されるとともに、前記空気導入口の一方から吸入した空
気を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙を
介して前記空気導出口に送風するフロント側ファンと、
前記ロータコアの後方において前記回転軸に固定される
とともに、前記空気導入口の他方から吸入した空気を前
記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙を介さず
に前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファンとを具備
する回転機において、 前記リヤ側ファンのディスク部は、前記回転軸から離
遠するにつれて前記ロータコアから離遠する向きに傾斜
していることを特徴としている。

第２発明の回転機は、前端壁及び後端壁に空気導入口
が開口され外周壁に空気導出口が開口され前記空気導入
口及び前記空気導出口に連通する内部空間をもつフレー
ムと、前記フレームに固定されステータコイルが巻装さ
れるステータコアと、前記フレームに回転自在に支持さ
れる回転軸と、前記回転軸に固定されて前記ステータコ
アの内部に収容され周方向に反対極性の爪形磁極が交互
配設されるロータコアと、該ロータコアに巻装されるロ
ータコイルと、前記ロータコアの前方において前記回転
軸に固定されるとともに、前記空気導入口の一方から吸
入した空気を前記ステータコア及び前記ロータコアの間
の間隙を介して前記空気導出口に送風するフロント側フ
ァンと、前記ロータコアの後方において前記回転軸に固
定されるとともに、前記空気導入口の他方から吸入した
空気を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙
を介さずに前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファン
と、を具備する回転機において、前記リヤ側ファンのデ
ィスク部は、前記回転軸から離遠するにつれて前記ロー
タコアから離遠する向きに傾斜しており、前記ロータコ
アの隣接する前記爪形磁極間の間隙部は、内部を軸方向
に貫通する空気孔を残してスペーサにより封止されるこ
とを特徴としている。

なお、回転機は、発電機及び電動機を含む。また、各
ファンのディスク部は空気流をほとんど付勢せずに翼部
を支持する部分をいう。

好適な実施態様において、リヤ側ファンの翼部の側端
縁及びこの側端縁に近接するフレームの後端壁の双方
は、径方向に伸びるか、又は、回転軸から離遠するにつ
れてロータコアから離遠する向きに傾斜している。

［作用］ フロント側空気流はロータコアやロータコイルを冷却
しつつロータの前部からその後部に達し、リヤ側ファン
のディスク部の外縁とステータコアの後端との間の隙間
を通過して径外方向に偏向し、ステータコイルの後部を
冷却しつつフレームの外局壁の空気導出口から排気され
る。

この発明では特に、リヤ側ファンのディスク部が回転
軸から離遠するに従いロータコアから離遠する向きに傾
斜しているので、リヤ側ファンのディスク部の外縁とス
テータコアの後端との間の隙間が拡大され、かつ、フロ
ント側空気流の偏向が緩化され、その結果として、フロ
ント側空気流の抵抗が減少する。

［実施例］ （第１実施例） 本発明の一実施例としての車両用交流発電機の一例を
第１図に示す。

この車両用交流発電機は略椀状のフレーム１、１′を
備え、フレーム１、１′は互いの開口部を向かい合わせ
て接合し、４本の締結ボルト1aにより締付固定されてい
る。フレーム１、１′の内周にはステータコア3aが収容
されており、締結ボルト1aは更にステータコイル3bが巻
装されたステータコア3aをフレーム１に締結固定してい
る。

フレーム１、１′の前後端部の軸孔にはベアリングボ
ックス40、40′が嵌入されており、ベアリングボックス
40、40′内のベアリング４、４′はシャフト５を回転自
在に支持している。

ベアリング４、４′間に位置するシャフト５のほぼ中
央部分には、ステータ３の内側空洞に位置して爪形ポー
ルコア（本発明でいうロータコア）６、６′が固定され
ており、爪形ポールコア６、６′の内周にはロータコイ
ル７が扶持されている。爪形ポールコア６の前端面とベ
アリング４との間にはフロント側ファン８が収容されて
おり、爪形ポールコア６′の後端面とベアリング４′と
の間には及びリヤ側ファン８′が配設されている。両フ
ァン８、８′は遠心ファンであって、フロント側ファン
８はシャフト５に嵌着され爪形ポールコア６の前端面に
密接するディスク部80と、ディスク部80と一体に形成さ
れてフロント側（図中左方）に突出する翼部81とからな
る。同様に、リヤ側ファン８′はシャフト５に嵌着され
爪形ポールコア６′の後端面に密接するディスク部82
と、ディスク部82と一体に形成されてリヤ側（団中右
方）に突出する翼部83とからなる。

両ファン８、８′の翼部81、翼部83の径は爪形ポール
コア６、６′の外径にほぼ等しく、翼部81、翼部83の枚
数はポールコア６の爪数と同数に形成されている。なお
フアン８は爪形ポールコア６、６′内にフロント側空気
流F2を押し込むために軸流ファンとしての翼形状及び機
能をも有している。これらフアン８、８′はフアン径が
小さいために耐遠心性が優れ、かつ風切り音も周速低下
により大幅に低減できる。

フレーム１の前端壁11及びフレーム１′の後端壁11′
はフアン８、８′の翼部81、83に微小間隙を介して対向
して、空気流案内用のガイドとなっている。フレーム１
の前端壁11は径外方向に向かうにつれてリヤ側に傾斜し
ており、フレーム１′の後端壁11′はほぼ径方向に廷設
されている。

ここで重要な点は、リヤ側ファン８′のディスク部82
の外線部が、シャフト５から離遠するに従い爪形ポール
コア６′から離遠する向きに傾斜していることである。
また、他の重要な点は、リヤ側ファン８′の翼部83の側
端縁84と、この及び側端縁84に微小間隙を挟んで近接す
るフレーム１′の後端壁11′がともに径方向に伸びてい
ることである。なお、これら両者は、シャフト５から離
遠するに従い爪形ポールコア６′から離遠する向きに傾
斜していてもよい。

フレーム１の前端壁11にはベアリング４に近接してそ
の周囲に複数個の空気導入口12が開口されており、フレ
ーム１′の後端壁11′にはベアリング４′に近接してそ
の周囲に複数個の空気導入口12′が開口されている。ま
た、フレーム１、１′の外周部には締結ボルト1aが在る
部分を除いてそれぞれ総計32個の空気導出口13、13′が
開口されている。

更に、フレーム１′からリヤ側に突出するシャフト５
の後部に、スリップリング９が設けられており、スリッ
プリング９の周囲に樹脂製のブラシホルダ16が配設され
ている。ブラシホルダ16の内部にはブラシ16a及びブラ
シ16aをスプリング16bが収容されており、スプリング16
bにより径内方向へ付勢されてブラシ16aはスリップリン
グ９に摺接している。このブラシホルダ16の周囲にはIC
レギュレータ17及び整流器18が配設されており、これら
ブラシホルダ16、ICレギュレータ17及び整流器18（それ
ぞれ本発明でいう発熱部材の一部を構成する）はフレー
ム１′に固定され、リヤカバー19はフレーム１′に嵌
合、締結されている。

リアカバー19には空気穴（図示せず）が多数設けられ
ている。

次に上述の車両用交流発電機の動作を説明する。

周知のように、ICレギュレータ17はブラシ16a、スリ
ップリング９を介してロータコイル７に所定の励磁電流
を送ってステータコイル3aの両端に最適の出力電圧を発
電させる。

次に、本実施例の特徴をなす動作を説明する。

回転するフロント側ファン８は空気導入口12から吸込
んで、径外方向に吹出してステータコイル3bの前方突出
部分を主に冷却するフロント側空気流Flと、略軸方向後
方へ吹出して爪形ポールコア６、６′及びロータコイル
７を冷却するフロント側空気流F2とを形成する。

フロント側空気流F1は、フレーム１の外周部の空気導
出口13から排出される。

フロント側空気流F2は、爪形ポールコア６、６′及び
ロータコイル７を冷却した後、リヤ側ファン８′のディ
スク部82の外縁とステータコア3aの後端との間の間隙ｄ
を通過して径外方向に偏向し、更にステータコイル3bの
後方突出部分を冷却しつつフレーム１′の外周部の空気
導出口13から排気される。

なお、空気導出口13はステータコイル3bの前方突出部
分に近接して開口され、空気導出口13′はステータコイ
ル3bの後方突出部分に近接して開口されている。

回転するリヤ側ファン８′は空気導入口12′から吸込
んで、径外方向に吹出してステータコイル3bの後方突出
部分を冷却して空気導出口13′から排気されるリヤ側空
気流F3を形成する。また、このリヤ側空気流F3はリヤカ
バー19の上記空気穴からリヤカバー19内に入り、ベアリ
ング４′、スリップリング９、ブラシ16a、ICレギュレ
ータ17、整流器18などを冷却し、その後、空気導入口1
2′に入る。

この実施例では、特に、リヤ側ファン８′のディスク
部82の外縁部が、シャフト５から離遠するに従い爪形ポ
ールコア６′から離遠する向きに傾斜しているので、リ
ヤ側ファン８′のディスク部82の外縁とステータコア3a
の後端との間の隙間ｄが拡大され、かつ、フロント側空
気流F2の偏向が緩かとなって、フロント側空気流F2の抵
抗が減り、フロント側空気流F2の流量が増加し、ロータ
コイル７や爪形ポールコア６、６′の冷却が改善され
る。

一方、リヤ側ファン８′の翼部83の側端縁84と、この
及び側端縁84に微小間隙を挟んで近接するフレーム１′
の後端壁11′がともに径方向に伸びているので、リヤ側
ファン８′の翼間流路の断面積は上記したディスク部82
の傾斜により絞られることがない。したがって、リヤ側
空気流F3の流量低下による冷却性能の低下は防止され
る。

以上説明したようにこの実施例の車両用交流発電機で
は、リヤ側ファン８′の翼部83の側端縁84及びこの側端
縁84に近接するフレーム１′の後端壁11′の双方が、径
方向に伸びるか、又は、シャフト５から離遠するに従い
爪形ポールコア６′から離遠する向きに傾斜している。
したがって、リヤ側ファン８′のディスク部82がシャフ
ト５から離遠するに従い爪形ポールコア６′から離遠す
る向きに傾斜しているにもかかわらず、翼間流路断面積
が翼部外縁に近付くにしたがい減少することがなく、リ
ヤ側ファン８′により生起されるリヤ側空気流F3が阻害
されることがない。

（第２実施例） 本発明の他の実施例を第２図に示す。

この車両用交流発電機は、第１実施例の車両用交流発
電機において、爪形ポールコア６、６′の隣接する爪形
磁極60、60間に合成樹脂製のスペーサ100を圧入、固着
したものである（第４図参照）。

なお、車両用交流発電機の機種自体は第１図のものと
異なっているが、スペーサ100を除けば第１実施例と同
一機能を有し、特に、リヤ側ファン８′のディスク部82
の外縁部が径外方向にいくにしたがって爪形ポールコア
６′から遠ざかる向きに傾斜している点では同じであ
る。なお、リヤ側ファン８′のディスク部82と翼部83と
の結合は、例えば、溶接、鋏め、ビス止め、接着材など
により実施される。もちろん、アルミダイキャストや樹
脂成型によりディスク部82と翼部83を一体に形成するこ
とも可能である。このようにすることにより、フロント
側ファン８の空気分流F2がスムースに軸方向から径方向
に方向変換でき、通風抵抗、騒音の低減に有効である。

第３図にスペーサ100の形状を示す。

第４図からわかるように、スペーサ100は、隣接する
爪形磁極60、60の間の間隙部61の内、その表面部を充填
しているものの、上記間隙部61の内部には軸方向に貫通
する空気孔101が残されている。

したがってこの実施例によれば、空気分流F2が爪状磁
極60の間の間隙部61において、遠心方向に加速されてス
テータコア3aの方向に流れ、ステータコア3aと爪形ポー
ルコア６、６′との間のギャップから漏出することがな
く、かつ、断面積が縮小された空気孔101を通過する高
速の空気分流F2によりロータコイル７を良好に冷却する
ことができる。

この実施例において特に重要なことは、この空気孔10
1の出口がリヤ側ファン８′のディスク部82の傾斜部分
に画して設けられていることである。このため、空気孔
101の出口から出た空気分流F2は、リヤ側ファン８′の
ディスク部82の傾斜部分によりガイドされ、その結果、
渦損失などの流体抵抗損失やそれにともなう通風音を低
減しつつ方向転換することができる。

なお、スペーサ100は、爪状磁極60の間の間隙部61の
表面部の全てを覆うものでなくともよい。例えば第５図
及び第６図に示すように、爪形ポールコア６、６′の肩
部65の部分だけにリング状態のスペーサ105を設けても
よい。

（第３実施例） 本発明の他の実施例を第７図に示す。

この車両用交流発電機は、第１実施例の車両用交流発
電機において、リヤ側ファン８′のディスク部82の背面
すなわち翼部83と反対側に複数の第２翼部（本発明でい
う第２リヤ側ファン）84を設けた点に特徴がある。すな
わち、この第２翼部84は、爪形ポールコア６′のリヤ側
部分において、互いに隣接する二つの爪形ポールコア
６′の間に各一個づつ設けられた遠心翼からなる。

第２翼部84は、その拡大断面図である第８図に示すよ
うに、ディスク部82のフロント側の主面に取付けられ、
翼部83はディスク部82のリヤ側の主面に取付けられてい
る。

１この第２翼部84が回転するとは、爪形ポールコア
（本発明でいうロータコア）６、６′の間を通って軸方
向に流れ、ディスク部82により遠心方向に曲げられる空
気流F2が遠心方向に加速される。

したがって、この実施例では、各空気流F1、F2、F3の
内、最も重要な空気流F2だけをより一層強化することが
でき、フィールドコイル７や爪形ポールコア６、６′な
どの冷却性が向上する。

更に、この実施例では、ディスク部82が径外方向に向
かうにつれて爪形ポールコア６′から遠ざかる向き（す
なわちリヤ側へ）に傾斜しているので、第２翼部84の出
口を広く確保することができ、第２翼部84で遠心加速さ
れた空気流F2が第２翼部84の出口で絞られることがな
い。

この実施例の変形態様を第９図に示す。

この態様では、第２翼部84aを支持するディスク部82a
は、爪形ポールコア６′のフロント側の径端面61と、フ
ィールドコイル７との間に嵌装されており、第２翼部84
aはこのディスク部82aからリヤ側に設けられている。

そして、空気流F2は、ディスク部82aに設けられた孔
部89を抜けてディスク部82aの背面側に流れ、その後、
第２翼部84aにより遠心方向に吹出される。

［発明の効果］ 以上説明したように第１発明の回転機では、リヤ側フ
ァンのディスク部が回転軸から離遠するに従いロータコ
アから離遠する向きに傾斜しているので、リヤ側ファン
のディスク部の外線とステータコアの後端との間の間隙
が大きくなり、かつ、フロント側空気流の偏向が緩かと
なって、フロント側空気流の抵抗が減る。

その結果、フロント側空気流量の増加が可能となっ
て、各コアや各コイルの冷却能が向上する。

また第２発明の回転機は、爪形磁極間の間隙郡を、内
部を軸方向に貫通する空気孔を残してスペーサにより封
止し、かつ、リヤ側ファンのディスク部が回転軸から離
遠するに従いロータコアから離遠する向きに傾斜してい
るので、高速にロータコイルを冷却しつつ、しかも空気
流を円滑に方向変換でき、通風騒音を抑止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の一実施例としての車両用交流発電機
の全体断面図、第２図は第２発明の一実施例としての車
両用交流発電機の全体断面図、第３図はスペーサの一部
斜視図、第４図はスペーサ固着状態を示す一部斜視図、
第５図は第２図発明の他の実施例を示すロータ斜視図、
第６図は第５図の爪形ポールコアの一部拡大側面図、第
７図は従来の車両用交流発電機の全体断面図である。第
８図は本発明の第３実施例を示す全体断面図、第９図は
第８図の要部拡大断面図、第10図は第３実施例の変形態
様を示す要部断面図である。 １、１′……フレーム ３……ステータ 3a……ステータコア 3b……ステータコイル ４、４′……ベアリング ５……シャフト（回転軸） ６、６′……爪形ポールコア（ロータコア） ７……ロータコイル ８……フロント側ファン ８′……リヤ側ファン ９……スリップリング 12、12′……空気導入口 13、13′……空気導出口 16a……ブラシ 17……ICレギュレータ 18……整流器 82……ディスク部 83……翼部 100、105……スペーサ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前端壁及び後端壁に空気導入口が開口され
   外周壁に空気導出口が開口され前記空気導入口及び前記
   空気導出口に連通する内部空間をもつフレームと、 前記フレームに固定されステータコイルが巻装されるス
   テータコアと、 前記フレームに回転自在に支持される回転軸と、 前記回転軸に固定されて前記ステータコアの内部に収容
   されロータコイルが巻装されるロータコアと、 前記ロータコアの前方において前記回転軸に固定される
   とともに、前記空気導入口の一方から吸入したフロント
   側空気流を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の
   間隙を介して前記空気導出口に送風するフロント側ファ
   ンと、 前記ロータコアの後方において前記回転軸に固定される
   とともに、前記空気導入口の他方から吸入したリヤ側空
   気流を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙
   を介さずに前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファン
   と、 を具備する回転機において、 前記リヤ側ファンのディスク部は、前記回転軸から離遠
   するにつれて前記ロータコアから離遠する向きに傾斜し
   ていることを特徴とする回転機。
2. 【請求項２】前記リヤ側ファンの翼部の側端縁及び該側
   端縁に近接する前記フレームの前記後端壁の双方は、径
   方向に伸びるか、又は、前記回転軸から離遠するにつれ
   て前記ロータコアから離遠する向きに傾斜している請求
   項１記載の回転機。
3. 【請求項３】前端壁及び後端壁に空気導入口が開口され
   外周壁に空気導出口が開口され前記空気導入口及び前記
   空気導出口に連通する内部空間をもつフレームと、 前記フレームに固定されステータコイルが巻装されるス
   テータコアと、 前記フレームに回転自在に支持される回転軸と、 前記回転軸に固定されて前記ステータコアの内部に収容
   され周方向に反対極性の爪形磁極が交互配設されるロー
   タコアと、 該ロータコアに巻装されるロータコイルと、 前記ロータコアの前方において前記回転軸に固定される
   とともに、前記空気導入口の一方から吸入したフロント
   側空気流を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の
   間隙を介して前記空気導出口に送風するフロント側ファ
   ンと、 前記ロータコアの後方において前記回転軸に固定される
   とともに、前記空気導入口の他方から吸入したリヤ側空
   気流を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙
   を介さずに前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファン
   とを具備する回転機において、前記リヤ側ファンのディ
   スク部は、前記回転軸から離遠するにつれて前記ロータ
   コアから離遠する向きに傾斜しており、 前記ロータコアの隣接する前記爪形磁極間の間隙部は、
   内部を軸方向に貫通する空気孔を残してスペーサにより
   封止されることを特徴とする回転機。
4. 【請求項４】前記フロント側空気流を遠心送風する第２
   リヤ側ファンが前記ロータコアのリヤ側に配設される請
   求項１又は３記載の回転機。