JPH0746793A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】送風動力の増加を回避しつつ冷却風量の増加を
実現可能な回転電機を提供する。 【構成及び効果】電気部品室Ｓ内の外周側部分をファン
６へ向けて軸方向へ流れる冷却風は、ハウジング１２の
端壁１２０の外端面１２０ｂに沿って内周方向へ緩やか
に曲げられて吸入口１２１に流入し、ファン６の内周側
部分に流入する。すなわち、端壁１２０の外端面１２０
ｂは内周側へ向かうにつれてファン６へ向けて軸方向に
接近する方向に斜設されているので、冷却風はこの端壁
１２０の外端面１２０ｂに沿って緩やかに屈曲すること
となる。その結果、渦が生じにくなるので、流体損失が
従来より格段に低減され、送風動力の増加なしに冷却風
量を増加することができ、出力増加も実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機の冷却構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のオルタネータのリヤフレームの吸
入口近傍を図１２に拡大図示する。リヤフレーム２００
の端壁２０１には、その外周端から所定距離内径側に位
置して冷却風をローター側に導入するための吸入口２０
２が開口されており、冷却風は電気部品室Ｓからこの吸
入口２０２を通じてファン２０３の内周側部分に流入
し、ファン２０３に加速されてファン２０３の外周側部
分からリヤフレーム２００の内端面２０１ａとステータ
コイルのコイルエンド２０４の端面２０４ａとの間の吹
き出し流路２０５を通過してリヤフレーム２００の周壁
に開口された冷却窓ｗに流入する。２０７は端壁２０１
とともに電気部品室Ｓを区画するカバーである。

【０００３】従来のオルタネータのフロントフレームの
吸入口近傍を図１３に拡大図示する。フロントフレーム
３００の端壁３０１には、その外周端から所定距離内径
側に位置して冷却風をローター側に導入するための吸入
口３０２が開口されており、冷却風はプーリ３０３と端
壁３０１との間の隙間を求心方向へ流入した後、吸入口
３０２に吸い込まれる。３０４はフロントフレーム３０
０から軸方向へ突出するフレーム強度増大用の環状突部
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のオルタ
ネータでは、リヤフレーム２００を大体一定の肉厚に形
成し、かつリヤフレーム２００の端壁２０１の内端面２
０１ａをファン２０３の端縁に沿って内周側へ向かうに
つれてファン２０３から軸方向へ遠ざかる方向に斜設し
ている結果、リヤフレーム２００の端壁２０１の外端面
２０１ｂも内周側へ向かうにつれてファン２０３から軸
方向へ遠ざかる方向に傾斜していた。

【０００５】しかしながら、端壁２０１の外端面２０１
ｂがこのように傾斜しているために、電気部品室Ｓ内の
外周寄りの空間部における冷却風の方向は、外端面２０
１ｂにより大きく変角され、その結果、外端面２０１ｂ
近傍にて渦が形成され、大きな圧力損失が発生する。そ
してこの圧力損失により、冷却風量の減少及び送風動力
の増加が生じてしまう。

【０００６】また上記した従来のフロントフレーム３０
０側においても、環状突部３０４の内周側などにおいて
渦が生じたり、気流の急激な変角が生じたりして同様な
圧力損失が発生してしまう。本発明は上記問題点に鑑み
なされたものであり、送風動力の増加を回避しつつ冷却
風量の増加を実現可能な回転電機を提供することを、そ
の目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明の回転電機は、
吸入口が一端壁の外周端から所定距離内径側に開口さ
れ、吹出口が周壁又は他端壁に開口されるハウジング
と、前記ハウジングに固定されるステータコアに巻装さ
れるステータコイルと、前記ハウジングに回転自在に保
持される回転軸と、前記ステータコアの内部にて前記回
転軸に固定されるロータコアと、前記回転軸に固定され
て前記吸入口から前記ハウジング内部へ冷却風を流入さ
せるファンと、前記ハウジングに固定されて前記一端壁
を囲包するカバーと、前記一端壁及び前記カバーにより
区画形成される電気部品室に収容される電気部品とを備
える回転電機において、前記一端壁の外端面は、前記吸
入口の外周縁から外周側へ向かうにつれて前記吸入口か
ら軸方向へ遠ざかる方向へ斜設されて、冷却風を前記吸
入口へ案内する案内面となっていることを特徴としてい
る。

【０００８】第２発明の回転電機は、吸入口が一端壁の
外周端から所定距離内径側に開口され、吹出口が周壁又
は他端壁に開口されるハウジングと、前記ハウジングに
固定されるステータコアに巻装されるステータコイル
と、前記ハウジングに回転自在に保持される回転軸と、
前記ステータコアの内部にて前記回転軸に固定されるロ
ータコアと、前記回転軸に固定されて前記吸入口から前
記ハウジング内部へ冷却風を流入させるファンと、前記
吸入口よりも径大に形成されて前記一端壁と対面しつつ
前記回転軸に固定されるプーリーとを備える回転電機に
おいて、前記一端壁の外端面は、前記吸入口の外周縁か
ら外周側へ向かうにつれて前記吸入口から軸方向へ遠ざ
かる方向へ斜設されて、冷却風を前記吸入口へ案内する
案内面となっていることを特徴としている。

【０００９】

【作用及び発明の効果】第１発明において、電気部品室
内の外周側部分をファンへ向けて軸方向へ流れる冷却風
は、ハウジングの端壁の外端面に沿って内周方向へ緩や
かに曲げられて吸入口に流入し、ファンの内周側部分に
流入する。すなわち、ハウジングの端壁の外端面は内周
側へ向かうにつれてファンへ向けて軸方向に接近する方
向に斜設されているので、冷却風はこの端壁の外端面に
沿って緩やかに屈曲することとなる。

【００１０】その結果、渦が生じにくなるので、流体損
失が従来より格段に低減され、送風動力の増加なしに冷
却風量を増加することができ、出力増加も実現できる。
更に、電気部品室内の外周側部分の冷却風速が増大する
ので、この部位の電気部品の温度が低下する。第２発明
において、プーリーはハウジングの一端壁との吸入口よ
りも径大に形成されてハウジングの一端壁と対面する。

【００１１】冷却風は、ハウジングの一端壁の外周端と
プーリーとの間の環状隙間から求心方向へ吸い込まれ、
その後、ハウジングの一端壁の外端面に形成されたすり
鉢状の案内面に沿って緩やかに変角し、吸入口へ吸い込
まれる。その結果、吸入口へ吸い込まれる冷却風の流体
抵抗が減少し、送風動力の増加なしに冷却風量を増加す
ることができ、出力増加も実現できる。

【００１２】

【実施例】（第１実施例）本発明の一実施例である車両
用交流発電機を図１で説明する。まず、この発電機の基
本構成を略述する。フロントフレーム１１とリヤフレー
ム１２からなるフレーム（本発明でいうハウジング）１
は複数の締結ボルト１３で締結されており、フレーム１
は回転軸２を回転自在に支承し、回転軸２にはランデル
型界磁鉄心（本発明でいうロータコア）３１が固定さ
れ、界磁鉄心３１には界磁コイル（ロータコイル）３２
が巻装されている。

【００１３】界磁鉄心３１及び界磁コイル３２は回転子
（ロータ）を構成する。フレーム１の内周面には界磁鉄
心３１を囲んで電機子鉄心（本発明でいうステータコ
ア）３３が固定され、電機子鉄心３３には電機子コイル
（本発明でいうステータコイル）３４が巻装されてい
る。電機子鉄心３３及び電機子コイル３４は固定子（ス
テータ）を構成する。

【００１４】リヤフレーム１２の後端面を囲覆してカバ
ー４が固定されており、リヤフレーム１２とカバー４と
の間に電気部品室Ｓが形成されている。電気部品室Ｓに
は整流装置４１やブラシ４２やレギュレータ４３が収容
されている。エンジン（図示せず）によりプーリー２１
を介して回転軸２を駆動するとともに、界磁コイル３２
に通電して励磁を行うと、電機子コイル３４で発生した
三相交流電圧が整流装置で三相全波整流されて出力され
る。

【００１５】回転軸２には界磁鉄心３１を挟んで斜流フ
ァン５及び遠心ファン６が固定されている。遠心ファン
６は本発明でいうファンを構成している。フロントフレ
ーム１１の周壁には多数の冷却窓ｗ’が周方向へ一列に
並んで開口されており、リヤフレーム１２の周壁には遠
心ファン６を囲んで多数の冷却窓ｗが周方向へ一列に並
んで開口されている。

【００１６】斜流ファン５により生起された風の遠心成
分１００はステータコイル３４のフロント側のコイルエ
ンドを冷却しつつ冷却窓ｗ’から吹き出され、その軸流
成分１０１はロータコア３１の各ポールの間を軸方向へ
貫通してロータコア３１のリヤ側端面に達し、遠心ファ
ン６のディスク部などにより遠心方向へ偏向され、ステ
ータコイル３４のリヤ側のコイルエンド３４Ｒを貫通し
たり、コイルエンド３４Ｒの内周面及び端面に沿って後
述の吹き出し流路Ｐ（図２参照）を流れたりしてコイル
エンド３４Ｒを冷却しつつ冷却窓ｗから吹き出される。

【００１７】遠心ファン６より生起された風１０２のほ
とんどは、ステータコイル３４のリヤ側コイルエンド３
４Ｒの端面とリヤフレーム１２の内端面との間の吹き出
し流路Ｐを通って冷却窓ｗから遠心方向へ吹き出され
る。以下、本実施例の特徴部分について図２を参照しつ
つ説明する。リヤフレーム１２の端壁１２０には、その
外周端から所定距離内径側に位置して冷却風１０２をロ
ータ側に導入するための吸入口１２１が開口されてお
り、冷却風１０２は電気部品室Ｓからこの吸入口１２１
を通じて遠心ファン６の内周側部分に流入し、遠心ファ
ン６に加速されてリヤフレーム１２の内端面１２０ａと
ステータコイル３４のコイルエンド３４Ｒの端面との間
の吹き出し流路Ｐを通過してリヤフレーム１２の周壁に
開口された冷却窓ｗに流入し、外部に吹き出される。底
付円筒形状のカバー４の底板部には電気部品室Ｓに冷却
風１０２を導入するための開口４０が形成されている。

【００１８】特にこの実施例では、リヤフレーム１２の
端壁１２０の外端面１２０ｂが、外側側へ向かうにつれ
てファン６から軸方向へ遠ざかる方向に傾設されてい
る。更に説明すると、図２の軸方向断面において、カバ
ー４の円筒部は軸方向に形成されており、このカバー４
の円筒部に対して端壁１２０の外端面１２０ｂが、内周
側へ向かうにつれてファン６に接近する方向へ傾斜し、
この傾斜角Θが９０度以上となっている。

【００１９】このようにすれば、図２の冷却風１０２の
流線形状からわかるように、端壁１２０の外端面１２０
ｂ近傍において渦ができにくく、渦形成に伴う流体抵抗
の増大を防止できる。その結果、送風動力の増加を要す
ることなく冷却風量を増大することができる。図７に従
来品（図１０参照）及び本実施例品のオルタネータ（定
格出力１００ＡＷ，定格回転数３５００ｒｐｍ）の通風
抵抗を図示する。なお、ここでいう通風抵抗は、吸気風
量と吐気風量の差分（ｍ³ ／分）で定義され、通風抵抗
の測定は、吸気風量の実測値から求めることにより実施
した。なお、横軸として採用した流量係数は１を定格流
量とする。

【００２０】図７からわかるように、本実施例品は従来
品に比べて２０〜３０％の通風抵抗低減を実現できた。
図８に上記従来品及び本実施例品の回転数と吸入風量と
の関係を示す。図８からわかるように、本実施例品は従
来品に比べて２０〜３０％の風量増加を実現できた。

【００２１】図９に上記従来品及び本実施例品の回転数
と各部温度との関係を示す。電機子巻線（ステータコイ
ル）温度、回転子巻線（ロータコイル）温度、軸受温度
とも数℃低下できることがわかる。 （変形態様１）図３〜図５では、リヤフレーム１２の端
壁１２０の外端面１２０ａを円形曲面としたものであ
る。

【００２２】特に、図５の例では、最も流体抵抗を抑止
することができる。更に、図５では、端壁１２０が厚肉
化し過ぎるのを防止するために外側からＶ溝を凹設して
材料節約、重量低減を図っている。 （変形態様２）上記実施例では、リヤフレーム１２の端
壁１２０の外端面１２０ａを斜設することにより通風
（流体）抵抗の低減を図っているが、図６に示すよう
に、カバー４の断面形状を同様に変形して、すなわちカ
バー４の開口近傍の内周面を斜設することにより、通風
（流体）抵抗の低減を図ってもよい。 （第２実施例）本発明の他の実施例である車両用交流発
電機を図１０で説明する。

【００２３】この車両用交流発電機は外扇形式を採用し
ており、プーリー４００のボス部に遠心ファン４０１が
固定され、遠心ファン４０１はリヤフレーム４０２の吸
入口４０３、フロントフレーム４０４の吹出口４０５を
軸流方向に吹き抜ける冷却風を遠心方向へ吹き出す。本
実施例でも、リヤフレーム４０２の端壁の外端面（案内
面）は、吸入口４０２に向けてすり鉢状に凹設されてお
り、実施例１と同じ効果を奏することができる。 （第３実施例）本発明の他の実施例である車両用交流発
電機を図１１で説明する。

【００２４】この車両用交流発電機では、プーリー２１
は径大に形成されており、吸入口１１ｂは、フロントフ
レーム１１の端壁の外周端から所定距離内径側に開口さ
れ、この端壁の外端面（案内面）１１ａは、吸入口１１
ｂの外周縁から外周側へ向かうにつれて吸入口１１ｂか
ら軸方向へ遠ざかるように、すなわち吸入口１１ｂに向
けてすり鉢状に設けられている。

【００２５】このようにすれば、冷却風は、フロントフ
レーム１１の端壁の外周端とプーリー２１との間の環状
隙間から求心方向へ吸い込まれ、その後、フロントフレ
ーム１１の端壁の外端面に形成された案内面１１ａに沿
って緩やかに変角し、吸入口１１ｂへ吸い込まれる。そ
の結果、吸入口１１ｂへ吸い込まれる冷却風の流体抵抗
が減少し、送風動力の増加なしに冷却風量を増加するこ
とができ、出力増加も実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の車両用交流発電機の断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】変形態様を示す要部拡大断面図である。

【図４】変形態様を示す要部拡大断面図である。

【図５】変形態様を示す要部拡大断面図である。

【図６】変形態様を示す要部拡大断面図である。

【図７】従来品及び本実施例品のオルタネータの通風抵
抗と流量係数との関係を示す特性図である。

【図８】従来品及び本実施例品のオルタネータの回転数
と吸入風量との関係を示す特性図である。

【図９】従来品及び本実施例品のオルタネータの回転数
と各部温度との関係を示す特性図である。

【図１０】他の実施例の車両用交流発電機の断面図であ
る。

【図１１】他の実施例の車両用交流発電機の要部拡大断
面図である。

【図１２】従来のオルタネータの要部拡大断面図であ
る。

【図１３】従来のオルタネータの要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

４はカバー、６は遠心ファン（ファン）、１１はフロン
トフレーム（ハウジング）、１２はリヤフレーム（ハウ
ジング）、３１は界磁鉄心（ロータコア）、３３は電機
子鉄心（ステータコア）、３４はステータコイル、３４
Ｒはステータコイルのコイルエンド、４１は整流器（電
気部品）、４２はブラシ（電気部品）、４３はレギュレ
ータ（電気部品）、１２０はリヤフレームの端壁、１２
０ａはリヤフレームの内端面、１２０ｂはハウジングの
端壁の外端面、１２１は吸入口、ｗは冷却窓、Ｐは吹き
出し流路、Ｓは電気部品室。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入口が一端壁の外周端から所定距離内径
   側に開口され、吹出口が周壁又は他端壁に開口されるハ
   ウジングと、前記ハウジングに固定されるステータコア
   に巻装されるステータコイルと、前記ハウジングに回転
   自在に保持される回転軸と、前記ステータコアの内部に
   て前記回転軸に固定されるロータコアと、前記回転軸に
   固定されて前記吸入口から前記ハウジング内部へ冷却風
   を流入させるファンと、前記ハウジングに固定されて前
   記一端壁を囲包するカバーと、前記一端壁及び前記カバ
   ーにより区画形成される電気部品室に収容される電気部
   品とを備える回転電機において、 前記一端壁の外端面は、前記吸入口の外周縁から外周側
   へ向かうにつれて前記吸入口から軸方向へ遠ざかる方向
   へ斜設されて、冷却風を前記吸入口へ案内する案内面と
   なっていることを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】吸入口が一端壁の外周端から所定距離内径
   側に開口され、吹出口が周壁又は他端壁に開口されるハ
   ウジングと、前記ハウジングに固定されるステータコア
   に巻装されるステータコイルと、前記ハウジングに回転
   自在に保持される回転軸と、前記ステータコアの内部に
   て前記回転軸に固定されるロータコアと、前記回転軸に
   固定されて前記吸入口から前記ハウジング内部へ冷却風
   を流入させるファンと、前記吸入口よりも径大に形成さ
   れて前記一端壁と対面しつつ前記回転軸に固定されるプ
   ーリーとを備える回転電機において、 前記一端壁の外端面は、前記吸入口の外周縁から外周側
   へ向かうにつれて前記吸入口から軸方向へ遠ざかる方向
   へ斜設されて、冷却風を前記吸入口へ案内する案内面と
   なっていることを特徴とする回転電機。