JPS6053536B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用交流発電機に関し、特にステータコイル
等の冷却効率を改善した車両用交流発電機に関する。

昨今、深まりゆくエネルギー危機により、省資源、省エ
ネルギーに対する要求が強く叫ばれるようになり、新た
な機器の設計をする際、小型、軽量で高出力の、更には
効率の良゛、製品設計が要求されるようになつてきた。

回転電気機器においても同様で、特に車両用交流発電機
については、年々負荷の増大により出力が増大する傾向
にある発電機をエンジンルーム内の限られたスペースに
取付ける必要性があり、概して出力が増大すると機器も
大型化するものを、同じ大きさでより高出力にするよう
に要求されている。さらには燃費向上のために車両の重
量の低減が要求され、したがつて発電機の重量をも軽く
することが要求されている。従来、上述の諸要求を満す
ための有効な手段として発電機各部の冷却方法の改良が
行なわれている。

特に、最も発熱量の多いステータコイルの冷却効率の改
善が発電機の出力の増大、さらにはステータコイルの銅
損低減による発電効率の向上につながるので、例えば発
電気ロータの回転数したがって冷却ファンの回転数を上
げることにより冷却風の風量を増したもの、あるいは米
国特許第３１９８９７２に示すように、ポールコアの側
面にファンを設けて、このファンにより発生する風でス
テータコイルを冷却するもの等が提案されている。しカ
ルながら、前記従来形における発電機ロータの回転数を
上げるものにおいては、ロータの耐遠心力強度等からの
制限により回転数が制限されるため、冷却風の風量増加
にも限界がある。また、ボールコアの側面に遠心ファン
を設けるものでは、遠心ファンにより風がシャフトに対
して垂直方向に発生するが、ファンに対向する位置にス
テータコイルがないために、ファンにより発生する風が
ステータコイルに当たるのが少なくなると共に、吐出窓
から排出される風の流れがスムーズでなく、通風抵抗が
大きく、さらにステータコイルの冷却効果がおちてしま
い前述の諸要求を満たすには充分なものとはいえなかつ
た。本発明の目的は前記従来形における問題点に鑑み、
ロータ端面に遠心ファンを有すす車両用交流発電機にお
いて、フレームの側面壁を概略円錐状に傾斜させかつ前
記遠心ファンの羽根を該側面壁に沿つた形に傾斜させる
という構想にもとづき、ステータコイルの冷却効率を大
幅に改善し、かつファンの回転による風渦音を少なくす
ることになる。

本発明においては、１対のボールコアの側面にステータ
内径より小なる外径の遠心ファンを有し、前記ステータ
、ロータおよび遠心ファンをとり囲む様に一対のフレー
ムを有してなる車両用交流発電機において、前記フレー
ムの側面壁を概略円錐状に傾斜させ、かつ前記遠心ファ
ンの羽根も該側面壁とある程度のギャップをとつて該側
面壁に沿つて傾斜させたことを特徴とする車両用交流発
電機が提供される。

以下添付の図面により本発明の実施例を説明する。

図面において、発電機外殼をなす１対のフレーム１，１
″は共に概略椀状で、開口部どうしを直接当接させて、
図では１個のみを示す複数個のボルト２により相互に固
定されている。上記フレーム１の内周にはステータ３が
圧入等の方法で固定されている。ステータ３は周知の如
くステーターコア３ａおよびこれに巻かれたステータコ
イル３ｂから構成されている。両フレーム１，１″の側
面部中央には発電機内側に向つて突出する円筒状のベア
リングボックス３０，３『が形成され、該ベアリングボ
ックス３０，３『にはそれぞれベアリング４，４″が取
付けられ、これらのベアリング４，４″によりシャフト
５が回転自在に支持されている。シャフト５には、前記
固定子３の内側に位置する様に１対の爪付ボールコア６
，６″が機械的に固定されており、該ボールコア６，６
″の内壁には従来周知のロータコイル巻線７が熱伝導良
好な金属製ボビン７ａに巻回されて挟持されている。ま
た、前記ボールコア６，６″の両外側面にはステータ内
径よりも小さい径の金属製の遠心型冷却ファン８，８″
がシャフト５と同心に、かつ各ファン８，８″のブレー
ド８ａ，８″ａをボールコアの外側方向に向けて固着さ
れている。前記一方のファン８のブレード８ａはボール
コア６の爪数と同数形成され、他方のファン８″のブレ
ード８″ａは風量に応じて任意に複数枚形成されている
。さらに、ファン８はロータコイル７を冷却するように
ボールコア６，６″内に冷却風を押し込むべく、ブレー
ド８ａをロータの回転方向に前傾させた斜流式となつて
いる。前記１対のエンドフレーム１，「の両側面には前
記ファン８，８″のブレード８ａ，８″ａと適宜なギャ
ップを介して対向した、ファンの通風ガイド板の役目を
果すシユラウド（遮板）１ａ，１″ａが形成されている
。また、前記エンドフレーム１，１″の両側面は概略円
錐形に傾斜されており、外周にいくに従いフレーム側面
とボールコアとの間隔が挟くなるようにされ、かつ前記
ファン８，８″のブレード８ａ，８″ａは該フレーム側
面とある程度のギャップをとつて径方向外周側にいくに
つれて高さが低くなつており、該フレーム側面に沿うよ
うにテーパが付けられている。さらに、両エンドフレー
ム１，「の両側面のベアリング４，４″近傍で、かつフ
ァン８，８″と対向する位置にはファン８，８″により
冷却風が発電機内部に吸入されるよう、吸入窓１ｂ，１
ｂ″が形成されており、かつステータコイル３ｂの外周
に位置する部分（フレーム８，８″の隅部）には冷却を
終えた熱風を吐出するように吐出窓１ｃ，１″ｃが形成
されている。スリップリング９はシャフト５に設けた１
対の溝５ａ，５″ａ内に配線された導体１０，１『によ
り前記ロータコイル７と電気的接触されており、さらに
該スリップリング９，導体１０，１０″はシャフト５に
電気的に絶縁されて固定されている。

スリップリング６は前記ベアリング４″に対してボール
コアと反対側に、かつ前記エンドフレーム１，１″によ
り形成された発電機外殼の外側に位置するように配置さ
れている。ベアリング４とボールコア６との間、および
、ベアリング４とエンドフレーム１の外側に配置された
プーｌ川１との間には各々シャフト５に同軸にカラー１
２，１２″がはめ込まれ、また前記プーリ１１はナット
１３およびワッシャ１４によりシャフト５に結合されて
いる。

さらに、前記プーリ１１を介し、シャフト５は図示しな
いエンジンにより回転されるようになつている。エンド
フレーム１，１″により形成された外殼のプーリ１１と
反対側の外側には、図示されないダイオードを備えたダ
イオードフィン１５，および前記スリップリング９に摺
動し、ロータコイル７に励磁電流を供給するブラシ１６
ａを内部に保持するブラシホルダ１６，さらには発電機
の出力電圧を調整するＩＣレギュレータ１７等の電気機
能部品が図では１個のみを示す複数個のボルト１８によ
りリアカバー１９と共にフレーム１″に固定されている
。

ここで、リアカバー１９は前記ダイオードフィン１５，
ブラシホルダ１６およびＩＣレギュレータ１７をとり囲
むように形成されており、またリアカバー１９の側面に
はレギュレータ冷却穴１９ａ，ダイオードフィン冷却穴
１９ｂが適宜設けられている。次に、上述の発電機の動
作を説明する。

ブラシ１６ａ，スリップリング９を介しロータコイル７
に電流が供給され、かつ図示しないエンジンによりプー
リ１１を介してロータが回転されると、ステータコイル
３６に交流電流が誘起される。誘起された交流電流がダ
イオードフィン１５に取付けられたダイオードにより整
流されまたその電圧がＩＣレギュレータ１７により調整
されて出力される。このような発電システムは従来周知
であるからこれ発明の詳細な説明は省き、以下に本発明
に特有な冷却動作について詳細に説明する。シャフト５
が上述のようにして回転されると、ボールコア６，６″
の両側面に配置されたファン８，８″が回転する。

ボールコア６側の斜流型遠心ファン８によリブーＩ月１
側のベアリング４付近に設けられた吸入窓１ｂを通り外
部の冷風４，０が吸入され、冷風４はベアリング４を冷
却し、次にテーパ状になつたフレーム側面に沿つてステ
ータコイルエンドの前端めがけて流れ、ステータコイル
３ｂを冷却して吐出窓１ｃから外部に熱風６″となつて
吐出される。また、前記冷風０はボールコアの爪間を通
ロータコイル７の方に押込まれ、ロータコイル７を冷却
し、続いてステータコイル３ｂを冷却した後吐出窓１″
ｃより熱風０″となり吐出される。前記の冷風８，０の
吸入と同時に、プーリ１１と反対側のロータコイル６″
の側面に配置された遠心ファン８゛により、リアカバー
１９に設けられた吸入窓１９ａ，１９ｂから外部の冷風
（ハ），◎が吸入され、レギュレータ１７およびダイオ
ードフィン１５を冷却後、フレーム１″のベアリング４
″の近傍に設けられた窓１″ｂよりベアリング４″を冷
却しつつ発電機内に導入され、さらに前述と同様にして
フレーム１″のテーパによりステータコイルエンドの先
端に導びかれステータコイル３ｂを冷却し熱風０″，Ｏ
″となり、フレーム１″に設けられた吐出窓１″ｃから
前記熱風０″とともに外部に吐出される。

従つて、吐出窓１ｃ，１″ｃがそれぞれフレーム１，１
″の隅部に形成されているので、冷風４，（ハ），５が
吸入窓１ｂ，１″ｂから吐出窓１ｃ，１″ｃに、フレー
ム１，１″の側面壁に沿つてスムーズに流れ、通風抵抗
が少なく、ステータコイル３ｂの両端への冷却効率を高
めることができる。

上述したように本発明によれば、１対のフレームの側面
壁をテーパにし、かつ側面壁に沿つた形のブレードを有
する遠心ファンをボールコアに固定したから、ベアリン
グ付近の吸入窓から吸入された冷風が、通風抵抗が少な
く、側面壁に沿つて風速を定め、フレームの隅部に形成
された吐出窓より排出される際に、ステータコイルの両
端を冷却して、確実にステータコイルの温度上昇を押さ
えることができる。

また、１対のフレームの側面壁をテーパにしたから、フ
レーム全体の形状が卵型となり、フレームの隅部に風の
吐出用の吐出窓を形成しても、強度的に強いものとする
ことができる。

さらに、ファンの羽根を外周になるに従い高さが低くな
り、通風機理論より、通風抵抗の少な・い、かつ風渦音
の少ない低騒音構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の一実施例の車両用交流発電機を示
す断面図である。 １，１゛・・・・・・エンドフレーム、１ａ，「ａ・・
・シユラウド、１ｂ，１″ｂ・・・・・・吸入窓、１ｃ
，１″ｃ・・・・・吐出窓、２・・・・・・ボルト、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、５ａ，Ｖａ００
Ｉ１溝、６９『●●●●●ポ―ルコア、７ＩＩ１●●ロ
ータコイル、７ａＩＩＩＩ●ボビン、８，８″・・・・
・・冷却ファン、８ａ，８″ａ・・・・・・ブレード、
９・・・・・スリップリング、１０，１『・・・・導体
、１１・・・・・・プーリ、１２，１２″・・・・・・
カラー、１３・・・・ナット、１４・・・・・・ワッシ
ャ、１５・・・・・・ダイオードフィン、１６・・・・
・・ブラシホルダ、１６ａ・・ブラシ、１７・・・・ル
ギユレータ、１８・・・・・・ボルト、１９・・・・・
・リアカバー、１９ａ・・・・・レギュレータ冷却穴、
１９ｂ・・・・・・ダイオードフィン冷却穴、３０，３
『・・・・・・ベアリングボックス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンにより駆動させられるシャフトと、このシ
   ャフトの外周に固定された１対のポールコアと、これら
   ポールコアの側面にそれぞれ設けられた遠心ファンと、
   前記ポールコア、前記遠心ファンをとり囲み、前記ポー
   ルコアに近接して配置された軸受を介して、前記シャフ
   トを回転自在に保持する１対のフレームと、これらフレ
   ームの内側で、前記ポールコアの径方向外周面と対向す
   る位置に固定されたステータコアに巻装されたステータ
   コイルと、を備えた車両用交流発電機において、 前記フレームは、側面壁を略円錐状に傾斜させると共に
   、前記遠心ファンと対向し前記軸受と近接する側面壁に
   は風を吸入するための吸入窓が形成され、また前記ステ
   ータコイルと対向する隅部には前記風を吐出する吐出窓
   が形成され、前記遠心ファンの羽根は、前記フレームの
   側面壁とある程度のギャップを介して、外周になるに従
   い高さを低くし、前記側面壁に沿つて傾斜させたことを
   特徴とする車両用交流発電機。