JP3982415B2

JP3982415B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP3982415B2
Application number: JP2003002848A
Authority: JP
Inventors: 井畑　　幸一; 中村　　重信
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP2004215471A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な車両用交流発電機では、回転子を回転させたときに、固定子鉄心に巻装されている固定子巻線に発生する交流の誘起電圧を整流するために整流装置が内蔵されている。固定子巻線が三相からなる場合には、各相巻線に２個ずつ合計で６個、あるいは三相巻線の各相を結線した中性点出力も取り出す場合には合計で８個の整流素子を含む整流装置が備わっており、この整流装置によって三相全波整流が行われる。
【０００３】
このような整流装置に含まれる端子台の一部を回転子の回転軸方向に延在させることにより絶縁不良の発生を防止するようにした車両用交流発電機が従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。この車両用交流発電機に用いられている整流装置は、リア側から車両用交流発電機内部に水や電解液等の異物が浸入しても、端子台から回転子の回転軸方向に延びた延在部によって排水路を形成することにより、放熱板に沿って浸入する電解液等の異物が、固定子巻線と整流装置の接合部付近に滞留することを防止することができるため、整流装置において発生する絶縁不良を低減することが可能になる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３７１４３号公報（第４−６頁、図１−６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１に開示された車両用交流発電機は、整流装置における絶縁不良の発生を防止するためのものであり、冷却風量について特に対策されているわけではないため、絶縁不良の防止とともに温度低減を実現するためには冷却風量が不足するおそれがあるという問題があった。
【０００６】
一般に、整流装置の冷却手法としては、リアカバーと整流装置の間隔を短縮するとともに、リアカバーの開口部の位置を整流装置の各整流素子の位置に対応させることによって、各整流素子を局所的に冷却して整流装置の冷却性を向上させる方法が考えられるが、この場合には、通風抵抗が増すことにより全体の冷却風量が減少し、固定子巻線やリアフレームに収容された軸受け温度が上昇してしまうという不都合が生じる。また、冷却風量を増加させるために、リアカバーを大きくして開口部の数を多くする方法もあるが、車両用交流発電機の体格が大型化し、車両搭載時に他の部品と干渉しやすくなるという新たな不都合が生じる。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、整流装置における絶縁不良の発生を防止することができ、冷却風量を増加させることが可能な車両用交流発電機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、回転子と、回転子を回転させたときに交流電圧を誘起する固定子巻線を有する固定子と、回転子を回転可能な状態で支持するフレームと、フレームの外側に取り付けられて固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、整流装置を外側から覆うリヤカバーとを備えており、リヤカバーは、回転軸に沿って回転子に近い位置に配置された内径側端面と、回転子から遠い位置であって内径側端面よりも外径側に配置された外径側端面と、外径側端面よりも外径側を覆う外径側側面と、内径側端面と外径側端面との間に配置された段差面とを有し、段差面に第１の開口部が形成されている。リヤカバーに段差面を設けるとともにこの段差面に開口部を形成することにより、車両用交流発電機の内部に吸入する冷却風量を増加させることができる。
【０００９】
また、上述した内径側端面および外径側端面のそれぞれに第２の開口部が形成されているとともに、外径側側面であって、車両への取り付け時に地方向となる位置に第３の開口部が形成されていることが望ましい。内径側端面と外径側端面に形成された第２の開口部とともに、外径側側面にも第３の開口部を形成することにより、車両用交流発電機の内部に吸入する冷却風量をさらに増すことが可能になる。また、第３の開口部を外径側側面の地方向の位置に形成することにより、第１の開口部あるいは第２の開口部からリヤカバーの内部に一旦浸入した水を排出することが可能になり、水の浸入によって生じる整流装置での絶縁不良の発生を防止することができる。
【００１０】
また、上述した第１および第３の開口部は、回転軸に沿って整流装置よりもリヤ側に配置されていることが望ましい。これにより、リヤカバー内部に浸入した水を、整流装置に達する前に、第１の開口部や第３の開口部から排出することができ、整流装置での絶縁不良の発生をさらに防止することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。また、図２は図１に示す車両用交流発電機の部分断面図である。
【００１２】
本実施形態の車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、５、整流装置６、ブラシ装置７、電圧調整器８、リヤカバー９等を含んで構成されている。
固定子２は、固定子鉄心２２と、三相の固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。
【００１３】
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３のリヤ側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から界磁巻線３１に対して給電が行われる。
【００１４】
フレーム４、５は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。これらのフレーム４、５は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓４１、５１を有し、軸方向端面に吸入窓４２、５２を有している。
【００１５】
整流装置６は、三相の固定子巻線２３によって発生する三相交流電圧を整流して直流電流を得るためのものである。この整流装置６は、回転軸方向に沿ってフレーム５側に配置された負極側放熱板６２と、この負極側放熱板６２と所定の間隔で部分的に重なるように配置された正極側放熱板６３と、これらの間に配置された端子台６１と、負極側放熱板６２に取り付けられた複数個（例えば４個）の負極側整流素子６５と、正極側放熱板６３に取り付けられた複数個（例えば４個）の正極側整流素子６６とを備えている。
【００１６】
負極側放熱板６２は、リヤカバー９の内径にほぼ等しい外径寸法の円弧形状を有しており、円周方向に沿って互いに隔たった４箇所に負極側整流素子６５が圧入によって取り付け固定されている。また、正極側放熱板６３は、負極側放熱板６２よりも小さな外径寸法の円弧形状を有しており、円周方向に沿って互いに隔たった４箇所に正極側整流素子６６が圧入によって取り付け固定されている。
【００１７】
リヤカバー９は、金属製の保護部材であり、フレーム５の外側に取り付けられた整流装置６、ブラシ装置７および電圧調整器８を覆うように取り付けられ、これらを異物や外部からの被水より保護する。リヤカバー９の詳細については後述する。
【００１８】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置６の出力端子からは所定の直流電流が取り出される。
【００１９】
次に、リヤカバー９の詳細について説明する。図３は、リヤカバー９単体をリヤ側（整流装置６と反対側）から見た平面図である。また、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。図５は図３のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
図３〜図５に示すように、リヤカバー９は、リヤ側にがし部端面９１、内径側端面９２、外径側端面９３、段差面９４、外径側側面９５を含んで構成されている。
【００２０】
リヤ側にがし部端面９１は、回転子３の回転軸３３、ブラシ装置７および電圧調整器８のそれぞれのリヤ側端面を覆っている。リヤ側にがし部端面９１の一部であって電圧調整器８に対応する箇所には、電圧調整器８の放熱板（図示せず）に冷却風を導入するための複数の開口部９１０が設けられている。
【００２１】
内径側端面９２は、整流装置６の負極側放熱板６２よりもリヤ側に配置された正極側放熱板６３の内径部分に対向している。この内径側端面９２には、回転方向に沿って２列に並んだ開口部９１２、９１４が形成されている。
外径側端面９３は、正極側放熱板６３の外径部分に対向している。この外径側端面９３は、内径側端面９２よりも回転軸方向に沿ってリヤ側（フレーム５から遠ざかる位置）に配置されている。また、この外径側端面９３には、回転方向に沿って２列に開口部９１６、９１８が形成されている。
【００２２】
内径側端面９２と外径側端面９３の間には、図４に示すように、これらの端面とほぼ垂直な向きに段差面９４が形成されている。この段差面９４には、開口部９２０が形成されている。
外径側側面９５は、外径側端面９３の外径側端部から延びて、整流装置６の負極側放熱板６２の外径側端部およびフレーム５のリヤ側端部の外周部までを覆っている。この外径側側面９５には、整流装置６の正極側放熱板６３のリヤ側端面を延長した位置であって、車両用交流発電機１を車両に搭載した際の地方向（地面の向き）に対応した所定範囲の位置に、回転方向に沿って開口部９２２が形成されている。
【００２３】
本実施形態の車両用交流発電機１では、上側（地面と反対の天方向）から雨水等がかかってリヤカバー９が被水すると、ほとんどの水は外径側端面９３の表面を伝って下方へ流れ落ちる（図２の矢印Ａ）。また、一部の水は、外径側端面９３に設けられた開口部９１６、９１８を通してリヤカバー９の内部に流れ込む（図２の矢印Ｂ、Ｃ）が、その後外径側側面９５に設けられた開口部９２２を通してリヤカバー９の外部に排出される。
【００２４】
このように、リヤカバー９に段差面９４を設けるとともにこの段差面９４に開口部９２０を形成することにより、車両用交流発電機１の内部に吸入する冷却風量を増加させることができる。また、内径側端面９２と外径側端面９３に開口部９１２、９１４、９１６、９１８とともに、外径側側面９５にも開口部９２２を設けることにより、車両用交流発電機１の内部に吸入する冷却風量をさらに増すことが可能になる。また、この開口部９２２を外径側側面９５の地方向の位置に形成することにより、内径側端面９２の開口部９１２、９１４や外径側端面９３の開口部９１６、９１８あるいは段差面９４の開口部９２０からリヤカバー９の内部に一旦浸入した水を排出することが可能になり、水の浸入によって生じる整流装置６での絶縁不良の発生を防止することができる。特に、段差面９４の開口部９２０と外径側側面９５の開口部９２２は整流装置６よりもリヤ側に配置されているため、リヤカバー９内部に浸入した水が整流装置６に達する前に、これらの開口部９２０、９２２から排出することができ、整流装置６での絶縁不良の発生をさらに防止することが可能となる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、フレーム５側に負極側放熱板６２が配置され、そのリヤ側に正極側放熱板６３が配置された整流装置６を用いたが、反対に、フレーム５側に正極側放熱板が配置され、そのリヤ側に負極側放熱板が配置された整流装置を用いるようにしてもよい。
【００２６】
また、上述した実施形態では、金属製のリヤカバー９を用いたが、樹脂製のリヤカバーを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す車両用交流発電機の部分断面図である。
【図３】リヤカバー単体をリヤ側から見た平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
４、５フレーム
６整流装置
７ブラシ装置
８電圧調整器
９リヤカバー
６１端子台
６２負極側放熱板
６３正極側放熱板
６５負極側整流素子
６６正極側整流素子
９１リヤ側にがし部端面
９２内径側端面
９３外径側端面
９４段差面
９５外径側側面
９１０、９１２、９１４、９１６、９１８、９２０、９２２開口部

Claims

回転子と、前記回転子を回転させたときに交流電圧を誘起する固定子巻線を有する固定子と、前記回転子を回転可能な状態で支持するフレームと、前記フレームの外側に取り付けられて前記固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、前記整流装置を外側から覆うリヤカバーとを備える車両用交流発電機において、
前記リヤカバーは、回転軸に沿って前記回転子に近い位置に配置された内径側端面と、前記回転子から遠い位置であって前記内径側端面よりも外径側に配置された外径側端面と、前記外径側端面よりも外径側を覆う外径側側面と、前記内径側端面と前記外径側端面との間に配置された段差面とを有し、
前記段差面に第１の開口部が形成され、
前記内径側端面および前記外径側端面のそれぞれに第２の開口部が形成され、
前記外径側側面であって、車両への取り付け時に地方向となる位置に第３の開口部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記第１および第３の開口部は、前記回転軸に沿って前記整流装置よりもリヤ側に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。