JP2000050573A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】必要風量を確保しつつ送風装置の小型化及び消
費動力の低減を実現した回転電機を提供すること。 【解決手段】ハウジング１の周壁部に形成された過半数
以上の通気窓１ｂの径内側の入口部は、近接するコイル
エンド３０ａの根元隙間部３０ｃに対して略一致する周
方向中心位置を有する。このようにすれば、この根元隙
間部３０ｃを高速に径外方向へ通過した空気流（根元隙
間部通過空気流）は、ハウジング１の周壁部の内周面へ
の衝突を極力回避してそれによる流体損失の低下を図り
つつ、直接、通気窓１ｂから外部に流出することができ
るので、車両用交流発電機の内部冷却に必要な冷却風量
を確保しつつ送風装置の小型化及び消費電力の低減を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の冷却に
関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−７９５４３号公報は、所定の
周方向幅を有する多数の通気窓が所定の周方向ピッチで
周壁部に開口されたハウジング、軸方向に多数のスロッ
トを有して周壁部の内周面に固定されるステータコア、
及び、各スロットから軸方向に突出後、周方向へ湾曲す
るコイルエンドを有して各スロットに巻装されるステー
タコイルを備える回転電機を開示している。

【０００３】このような従来の回転電機では、コイルエ
ンドは、通気窓の径内側に位置して通気窓と軸方向に重
なり、かつ、ステータコアのティースに隣接しつつ径方
向に形成されて、空気流が径内側から径外側へ流れる多
数の根元隙間部を有しており、以下、コイルエンド貫通
冷却風吹き出し型回転電機と適宜称する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年におけるエンジン
ルームの狭小化、車両電気負荷の増大、回転電機の小型
化などにより、回転電機の冷却性の向上は重要な課題と
なっている。しかしながら、コイルエンドを遠心方向へ
貫通しつつハウジングの周壁部に設けられた通気窓から
外部に冷却風を吹き出す上述したコイルエンド貫通冷却
風吹き出し型回転電機では、冷却風に対するコイルエン
ドによる流体損失が大きく、必要な冷却風量を得るため
の送風装置の必要スペース、消費動力が大きいという問
題があった。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みなされたものであ
り、必要風量を確保しつつ送風装置の小型化及び消費動
力の低減を実現した回転電機を提供することをその目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項１記載の回転電機によれば、ハウジン
グの周壁部に形成された過半数以上の通気窓の径内側の
入口部は、近接するコイルエンドの根元隙間部に対して
略一致する周方向中心位置を有する。このようにすれ
ば、この根元隙間部以外のコイルエンドの部分であり、
コイルが束状に存在するコイル束部分に比べて、格段に
小さい流体損失でこの根元隙間部を高速に径外方向へ通
過した空気流（根元隙間部通過空気流）は、ハウジング
の周壁部の内周面への衝突を極力回避してそれによる流
体損失の低下を図りつつ、直接、上記通気窓から外部に
流出することができるので、回転電機の内部冷却に必要
な冷却風量を確保しつつ送風装置の小型化及び消費電力
の低減を図ることができる。

【０００７】ただし、空気流を上記根元隙間部を良好に
通過させる本構成では、コイルエンドの冷却性が問題と
なるが、送風装置を不変と仮定すれば、根元隙間部と通
気窓との周方向中心位置の一致による流体損失の低減は
冷却風量の増加及び根元隙間部を通過する空気流の高速
化を実現できるため、かえってコイルエンドの冷却性は
向上する。

【０００８】なお、上記にいう「略一致」とは、上記両
周方向中心位置間の周方向角度ずれ量が、両者のどちら
かの周方向角度ピッチの１０％未満となる範囲を指定す
るものと定義される。請求項２記載の構成によれば請求
項１記載の回転電機において更に、各通気窓の周方向占
有角度のうちで根元隙間部と周方向に重なる部分の合計
は、各通気窓の周方向占有角度の合計の過半以上をな
す。

【０００９】このようにすれば、請求項１による上記作
用効果と同様の作用効果を奏することができる。請求項
３記載の構成によれば請求項１又は２記載の回転電機に
おいて更に、すべての通気窓の径内側の入口部は、径方
向に近接する根元隙間部に対して略一致する周方向中心
位置を有するので、請求項１による上記作用効果を一層
増大することができる。

【００１０】請求項４記載の構成によれば請求項１乃至
３のいずれかに記載の回転電機において更に、過半数以
上の通気窓の径内側の入口部は径方向に近接する前記根
元隙間部に対して一致する周方向中心位置を有するの
で、請求項１による上記作用効果を一層増大することが
できる。なお、上記にいう「一致」とは、上記両周方向
中心位置間の周方向角度ずれ量が、両者のどちらかの周
方向角度ピッチの３％未満となる範囲を指定するものと
定義される。

【００１１】請求項５記載の構成によれば請求項４記載
の回転電機において更に、すべての通気窓の径内側の入
口部は、径方向に近接する前記根元隙間部に対して一致
する周方向中心位置を有するので、請求項４による上記
作用効果を一層増大することができる。請求項６記載の
構成によれば請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電
機において更に、過半数以上の通気窓の周方向中心位置
は、径内側に近接する根元隙間部の周方向中心位置に対
して空気流旋回方向へ向けて通気窓の周方向ピッチの１
／４未満の所定距離だけ変位される。

【００１２】このようにすれば、根元隙間部から吹き出
た空気流（根元隙間部通過空気流）が通気窓の径内側の
入口部に達するまでの間に周方向へ旋回する分による、
根元隙間部通過空気流と通気窓の入口部との周方向位置
ずれを低減して風量増大を図ることができる。なお、こ
の変位の量は、冷却が過酷となる低速回転時（たとえば
アイドリング時）における根元隙間部通過空気流の根元
隙間部から通気窓の入口部までの旋回分に相当する距離
とすることが好ましい。

【００１３】請求項７記載の構成によれば請求項６記載
の回転電機において更に、すべての通気窓の径内側の入
口部は径方向に近接する根元隙間部に対して前記変位を
有するので、請求項６による上記作用効果を一層増大す
ることができる。請求項８記載の構成によれば請求項１
乃至７のいずれかに記載の回転電機において更に、すべ
ての通気窓の周方向占有角度は、径内側に近接する根元
隙間部の周方向占有角度より大きく形成されている。

【００１４】このようにすれば、上記根元隙間部通過空
気流の周辺部の随伴空気流も含めて良好に通気窓から排
出することができ、請求項１乃至７の記載の作用効果を
一層向上することができる。請求項９記載の構成によれ
ば請求項８記載の回転電機において更に、通気窓は、そ
の径内側の入口部から径外側の出口部へ向けて、根元隙
間部から径外側へ吹き出る空気流の旋回方向へ傾設され
ているので、通気窓内で空気流の無理な屈曲が生じるこ
とがなく、流体損失低減効果及び風量増大効果を一層向
上することができる。

【００１５】

【発明を実施するための形態】本発明の好適な態様を以
下の実施例により説明する。

【００１６】

【実施例】以下、図１を参照して本発明を適用した回転
電機としての車両用交流発電機の実施例を説明する。 （構成）この車両用交流発電機は、いわゆるオルタネー
タと呼ばれるランデルコア式の通常の車両用三相交流発
電機であり、１はハウジング、２はステータコア、３は
三相ステータコイル、４はロータコア、５は界磁コイ
ル、７は回転軸、８は一対のスップリング、９はブラ
シ、１０は整流器、１１はレギュレータ、１２ａはフロ
ント側の遠心冷却ファン（送風装置）、１２ｂはリヤ側
の遠心冷却ファン（送風装置）、１３はプーリ、３０ａ
は三相ステータコイル３のフロント側のコイルエンド、
３０ｂは三相ステータコイル３のリヤ側のコイルエンド
である。

【００１７】ハウジング１の周壁部１ａには、フロント
側のコイルエンド３０ａに面してフロント側の通気窓１
ｂが周方向へ所定ピッチで多数開口されており、同様
に、リヤ側のコイルエンド３０ｂに面してリヤ側の通気
窓１ｃが周方向へ所定ピッチで多数開口されている。上
述の車両用交流発電機の構成及び作動自体は周知である
ので、これ以上の説明は省略する。

【００１８】この車両用交流発電機における冷却用の空
気流の流れを以下に説明する。フロント側の遠心冷却フ
ァン１２ａによりハウジング１の前端壁部の吸気口１ｄ
から吸入された空気流の一部はフロント側のコイルエン
ド３０ａを通過後、フロント側の通気窓１ｂから外部に
排出され、残部は軸方向へ送風された後、リヤ側のコイ
ルエンド３０ｂを通過してからリヤ側の通気窓１ｃから
外部に排出される。

【００１９】リヤ側の遠心冷却ファン１２ｂによりハウ
ジング１の後端壁部の吸気口１ｅから吸入された空気流
はリヤ側のコイルエンド３０ｂを通過してからリヤ側の
通気窓１ｃから外部に排出される。この車両用交流発電
機のフロント側から視た正面図を図２に示し、図１にお
けるフロント側の通気窓１ｂの部分の拡大側面図を図３
に示す。なお、リヤ側の通気窓１ｃの構造、配置は本質
的にフロント側の通気窓１ｂと同じであるので説明は省
略する。

【００２０】フロント側の通気窓１ｂは、それぞれ軸方
向に細長く形成されており、周方向に隣接する通気窓１
ｂ、１ｂの間にはそれらを隔てる隔壁としてのリブ１ｆ
が形成されている。先述したように通気窓１ｂはコイル
エンド３０ａの径外側に形成され（軸方向において重な
り）、通気窓１ｃはコイルエンド３０ｂの径外側に形成
され（軸方向において重なり）、コイルエンド３０ａ、
３０ｂを略径方向に通過した空気流がこれら通気窓１
ｂ、１ｃに速やかに流入するようになっている。なお、
図１に示すようにハウジング１は一端開口筒状のフロン
トフレームと、この開口を閉鎖するようにフロントフレ
ームに嵌合するリヤフレームとをボルト１４で締結して
なるので、このボルト１４が挿入される部位において、
通気窓１ｂ、１ｃは省略されている。

【００２１】３０ｃは、コイルエンド３０ａの根元部分
に生じる根元隙間部である。根元隙間部３０ｃは、ステ
ータコア２の周方向へ隣接する一対のスロットから突出
するコイルエンド３０ａの各コイル導体とステータコア
２の前端面とに囲まれてコイルエンド３０ａを径方向に
貫通している。すなわち、この根元隙間部３０ｃはステ
ータコア２のティースの存在及びコイルエンド３０ａの
コイル導体はスロットから出た直後にただちに直角に湾
曲されないという物理的事情によりコイルエンド３０ａ
の巻装工程により必然的に各ティースと同じ周方向位置
に形成されるものである。

【００２２】次に、この実施例の車両用交流発電機の要
部をなす通気窓１ｂ、１ｃと、コイルエンド１２ａ、１
２ｂとの周方向位置関係について図４を参照して以下に
説明する。図４において、ステータコア２には、スロッ
ト２ａが周方向へ角度ピッチθで設けられており、ステ
ータコイルのコイルエンド３０ａを構成するコイル導体
はスロット２ａから軸方向へ突出した後、緩やかに周方
向へ湾曲し、これにより、ステータコア２のスロット２
ｂやティース２ｃと同じピッチ、かつ、ティース２ｃと
同一周方向中心位置にて、ティース２ｃに隣接して根元
隙間部３０ｃが形成されることになる（図３参照）。

【００２３】この実施例の特徴は、通気窓１ｂの周方向
ピッチを根元隙間部３０ｃの周方向ピッチと等しくし、
かつ、両者の周方向中心位置を一致させた点にある。な
お、これら両者の周方向中心位置を一致させるにはステ
ータコイル３が巻装されたステータコア２をハウジング
１の上記フロントフレームに圧入する時、両者の周方向
位置関係を規定するキー溝（図示せず）の位置を、これ
ら両者の周方向中心位置が一致するように設ければよ
い。なお、１ｇは通気窓１ｂの入口部、１ｈは通気窓１
ｂの出口部である。

【００２４】このようにすれば、この根元隙間部３０ｃ
を高速に径外方向へ通過した空気流（根元隙間部通過空
気流）は、ハウジング１の周壁部の内周面への衝突を極
力回避してそれによる流体損失の低下を図りつつ、直
接、通気窓１ｂから外部に流出することができるので、
車両用交流発電機の内部冷却に必要な冷却風量を確保し
つつ送風装置の小型化及び消費電力の低減を図ることが
できる。

【００２５】

【実施例２】本発明の回転電機の他の実施例を図５を参
照して説明する。この実施例では、通気窓１ｂをこの通
気窓１ｂに流入しようとする空気流の旋回方向へ傾斜さ
せたものである。この場合でも、通気窓１ｂの入口部１
ｇの周方向中心位置は根元隙間部３０ｃの周方向中心位
置と一致される。 （変形態様）なお、上記実施例では、通気窓１ｂの周方
向ピッチ及び周方向中心位置の両方を根元隙間部３０ｃ
のそれらと一致させたが、双方の周方向ピッチを一致さ
せ、双方の周方向中心位置を略一致させてもよい。

【００２６】また、根元隙間部３０ｃの周方向ピッチを
通気窓１ｂの周方向ピッチの整数倍としてもよい。更
に、通気窓１ｂの周方向中心位置は、根元隙間部３０ｃ
の周方向中心位置に対して空気流旋回方向へ向けて通気
窓１ｂの周方向ピッチの１／４未満の所定距離だけ変位
されてもよい。このようにすれば、根元隙間部３０ｃか
ら吹き出た空気流（根元隙間部通過空気流）が通気窓１
ｂの入口部１ｇに達するまでの間に周方向へ旋回する分
による、根元隙間部通過空気流と通気窓１ｂの入口部１
ｇとの周方向位置ずれを低減して風量増大を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転電機の一実施例としての車両用交
流発電機を示す縦断面図である。

【図２】図１に示す車両用交流発電機のフロント側から
視た正面図である。

【図３】図１におけるフロント側の通気窓１ｂの部分の
拡大側面図である。

【図４】図１に示す車両用交流発電機の通気窓１ｂ、１
ｃと、コイルエンド１２ａ、１２ｂとの周方向位置関係
を示す一部破断正面図である。

【図５】本発明の回転電機の他の実施例における通気窓
１ｂ、１ｃと、コイルエンド１２ａ、１２ｂとの周方向
位置関係を示す一部破断正面図である。

【符号の説明】

１はハウジング、１ｂが通気窓、２はステータコア、２
ａはスロット、３はステータコイル、１２ａは遠心ファ
ン（送風装置）、３０ａはコイルエンド、３０ｃは根元
隙間部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の周方向幅を有する多数の通気窓が所
   定の周方向ピッチで周壁部に開口されたハウジング、軸
   方向に多数のスロットを有して前記周壁部の内周面に固
   定されるステータコア、各前記スロットから軸方向に突
   出後、周方向へ湾曲するコイルエンドを有して前記各ス
   ロットに巻装されるステータコイル、及び、前記コイル
   エンドを通過して前記通気窓へ冷却用の空気流を流す送
   風装置を備え、前記コイルエンドは、前記通気窓の径内
   側に位置して前記通気窓と軸方向に重なり、かつ、前記
   ステータコアのティースに隣接しつつ径方向に形成され
   て、前記空気流が径内側から径外側へ流れる多数の根元
   隙間部を有する回転電機において、 過半数以上の前記通気窓の径内側の入口部は、近接する
   前記根元隙間部に対して略一致する周方向中心位置を有
   することを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】請求項１記載の回転電機において、 各前記通気窓の周方向占有角度のうちで前記根元隙間部
   と周方向に重なる部分の合計は、各前記通気窓の周方向
   占有角度の合計の過半以上をなすことを特徴とする回転
   電機。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の回転電機において、 すべての前記通気窓の径内側の入口部は、径方向に近接
   する前記根元隙間部に対して略一致する周方向中心位置
   を有することを特徴とする回転電機。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電
   機において、 過半数以上の前記通気窓の径内側の入口部は、径方向に
   近接する前記根元隙間部に対して一致する周方向中心位
   置を有することを特徴とする回転電機。
5. 【請求項５】請求項４記載の回転電機において、 すべての前記通気窓の径内側の入口部は、径方向に近接
   する前記根元隙間部に対して一致する周方向中心位置を
   有することを特徴とする回転電機。
6. 【請求項６】請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電
   機において、 過半数以上の前記通気窓の周方向中心位置は、径内側に
   近接する前記根元隙間部の周方向中心位置に対して、前
   記根元隙間部から径外側へ吹き出る空気流の旋回方向へ
   向けて前記通気窓の周方向ピッチの１／４未満の所定距
   離だけ変位していることを特徴とする回転電機。
7. 【請求項７】請求項６記載の回転電機において、 すべての前記通気窓の径内側の入口部は、径方向に近接
   する前記根元隙間部に対して前記変位を有することを特
   徴とする回転電機。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の回転電
   機において、 すべての前記通気窓の周方向占有角度は、径内側に近接
   する前記根元隙間部の周方向占有角度より大きく形成さ
   れていることを特徴とする回転電機。
9. 【請求項９】請求項８記載の回転電機において、 前記通気窓は、その径内側の入口部から径外側の出口部
   へ向けて、前記根元隙間部から径外側へ吹き出る空気流
   の旋回方向へ傾設されていることを特徴とする回転電
   機。