JP2001037161A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファン設計を簡略化するとともに、多種の車
両条件にも対応可能な低騒音ファンを有する車両用交流
発電機を提供すること。 【解決手段】 回転子のリヤ側には、回転時の遠心力で
吐出角度が変化するファンブレード１７１を有する冷却
ファン１７が備わっている。各ファンブレード１７１
は、支持ピン１７９の回りに備わったバネ１７４によっ
て付勢力が作用している。バネ１７３の巻数を調整する
ことによりバネ定数が不均一に設定されており、一定の
遠心力が各ファンブレード１７１に作用したときに、そ
れぞれの吐出角度が不均一になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車やトラック
等に搭載される車両用交流発電機の冷却ファン構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】特定回転数領域での車両用交流発電機の
ファン騒音を低減する従来技術として、特開平７−１９
４０５８号公報に開示されたものが知られている。この
従来技術は、回転板の周縁部に支柱を介して回動可能に
支持される可変ブレードと、回転時に可変ブレードに加
わる遠心力に対して逆方向に付勢する付勢バネによっ
て、特定回転数領域でファンブレードを支柱回りに回動
させて、可変ブレードの吐出角度θを調整し、冷却風量
の必要以上の増加を抑制するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来構
造では、回転板の周縁部に配される複数の可変ブレード
は、回転数に対して均一な動作を行う。したがって、何
らかの原因で特定回転数に耳障りな騒音ピークが発生し
た場合には、ブレードピッチ、ブレード形状等のファン
の基本設計を見直す必要がある。多くの場合、この耳障
りな騒音ピーク領域は、可変ブレードの可変領域以上の
高回転領域で発生するが、本来設計の見直しを必要とし
ない低回転数領域においても、発電機の温度上昇を考慮
したファンの基本設計の見直しを行う必要があり、ファ
ン設計の困難性が増すばかりとなる。

【０００４】本発明は、ファン設計を簡略化するととも
に、多種の車両条件にも対応可能な低騒音ファンを有す
る車両用交流発電機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、回転板と、前記回転板の周縁部に支柱を介して回動
可能に設けられた複数の可変ブレードを有する冷却ファ
ンとを備えた車両用交流発電機において、所定回転数に
おける前記複数の可変ブレードの吐出角度が不均一とな
る制御手段を設けたことを特徴としている。これによ
り、所定回転数にて、可変ブレードの吐出角度を不均一
にすることが可能となるため、ファン音の特定の次数成
分を低減することができ、ファンの基本設計を変えるこ
となく、耳障りな回転領域をなくすことができる。

【０００６】請求項２の発明によれば、請求項１の車両
用交流発電機において、前記冷却ファンは、前記複数の
可変ブレードを付勢するバネを有しており、前記制御手
段は、前記バネのバネ定数を不均一にするものであるこ
とを特徴としている。これにより、耳障りな回転領域
が、可変ブレードの可変領域であった場合に、簡単な構
成で、ファン基本設計を変えることなく、上記効果を得
ることが可能となる。

【０００７】請求項３の発明によれば、請求項１の車両
用交流発電機において、前記回転板には、前記複数の可
変ブレードの回動を規制するストッパが設けてあり、前
記制御手段は、前記ストッパの位置を前記回転板の回転
中心に対して不均一にするものであることを特徴として
いる。これにより、耳障りな回転領域が、ファンブレー
ドの可変領域外であった場合に、簡単な構成で、ファン
基本設計を変えることなく、上記効果を得ることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用して一実施形
態の車両用交流発電機について、図面に基づいて具体的
に説明する。

【０００９】図１は、一実施形態の車両用交流発電機の
軸方向断面図である。同図に示す車両用交流発電機は、
フロント側フレーム１、リア側フレーム２、固定子４、
回転子１０、整流装置３０、電圧調整器３１、ブラシ装
置３２等を含んで構成されている。

【００１０】アルミダイカスト製のフロント側フレーム
１及びリア側フレーム２は、共に椀状でに形成されてお
り、それらの開口部を当接して、複数個のボルト３及び
ナット９により、互いに固定されている。フロント側フ
レーム１には、円筒状のベアリングボックス７が一体で
形成されると共に、固定子４が圧入されている。また、
リア側フレーム２には、フロント側のベアリングボック
ス７より小径の円筒状で鉄製のベアリングボックス８が
ボルト１９によって固定されている。

【００１１】固定子４は、固定子鉄心５及び固定子巻線
６を含んで構成されている。固定子鉄心５の内周側には
複数のスロット（図示せず）が形成されており、これに
固定子巻線６が巻装されている。

【００１２】回転子１０は、界磁コイル１１、ポールコ
ア１２、１３、シャフト１４等によって構成されてお
り、ベアリングボックス７、８に固定される一対のベア
リング１５、１６により回転自在に保持されている。

【００１３】リア側のポールコア１３の軸方向端面には
遠心方向に流れる冷却風を生成するように、遠心型の冷
却ファン１７が取り付けられている。図２は、冷却ファ
ン１７の詳細構造を示す図である。図２に示すように、
冷却ファン１７は、ファンブレード１７１、回転板１７
２、支持ピン１７９等を含んで構成されている。回転板
１７２は、金属製板をほぼ円形状にプレス切断等するこ
とにより形成したものであり、その中央部にはシャフト
１４の逃がし孔が形成されている。また、この回転板１
７２の周縁部には、支柱として取り付けられた支持ピン
１７９を介して、可変ブレードとしてのファンブレード
１７１が回動自在に配設されている。

【００１４】支持ピン１７９の外周にはコイル状のバネ
１７４が固定されており、ファンブレード１７１に対し
て回転子１０の回転方向と同じ向き（図２において支持
ピン１７９を中心とした時計回り方向）に付勢力が作用
する。このため、回転子１０の非回転時には、ファンブ
レード１７１の一部が、回転板１７２の所定箇所に設け
られたストッパ１７３に当接して、その吐出角度θが規
制される。また、回転子１０が回転すると、回転数が上
昇するにつれて遠心力が増すため、ファンブレード１７
１が支持ピン１７９を中心に反時計方向に回転する。そ
して、回転子１０が所定回転数に達すると、非回転時に
当接するストッパ１７３とはファンブレード１７１を挟
んで反対側に設けられたストッパ１７６にファンブレー
ド１７１の一部が当接して、支柱回りの回動が規制され
る。

【００１５】本実施形態においては、各ファンブレード
１７１の吐出角度θを不均一にする制御手段として、バ
ネ１７４のバネ定数を不均一にする手法が用いられてい
る。例えば、バネ１７４は、図３及び図４に断面構造を
示すように、巻数でバネ定数を変更したものが複数種類
用いられている。なお、本実施形態では、バネ定数を巻
数で調整したが、材質、バネ線径等を変更してもよい。

【００１６】フロント側のポールコア１２の軸方向端面
には、界磁コイル１１に沿って流れる冷却風を生成する
ように、回転子１０の回転方向に対してファンブレード
を前傾させた斜流式の冷却ファン１８が取り付けられて
いる。

【００１７】シャフト１４のリア側端部には、界磁コイ
ル１１のそれぞれの端部と電気的に接続された一対のス
リップリング２１、２２が設けられている。また、シャ
フト１４の一方端（前端）には、図示しないベルトを介
して内燃機関の回転動力を伝達するプーリ２０が固定さ
れている。

【００１８】また、リア側フレーム２の外側側面部に
は、整流装置３０、電圧調整器３１及びブラシ装置３２
等のいわゆる電気部品がボルト１９等の締結手段によっ
て固定されている。

【００１９】上述した構造を有する車両用交流発電機
は、ベルト等を介してプーリ２０に内燃機関からの回転
動力が伝達されると回転子１０が所定方向に回転する。
この状態で回転子１０の界磁コイル１１に外部から励磁
電圧を印加することにより、ポールコア１２、１３のそ
れぞれの爪部が励磁されて回転子１０の回転周方向に沿
って交互にＮＳ磁極が形成されるため、固定子巻線６に
三相交流電圧を発生させることができ、整流装置３０の
出力端子からは所定の直流電流が取り出せる。

【００２０】次に、各回転領域におけるリア側の冷却フ
ァン１７の状態について説明する。上述したように、冷
却ファン１７のファンブレード１７１は、支持ピン１７
９の周辺に一方向に付勢力が作用している。したがっ
て、所定の低回転領域において、このファンブレード１
７１がストッパ１７３に押圧された状態にあり、ファン
ブレード１７１の吐出角度θが一定に保たれる。また、
回転子１０の回転数が増していって、ファンブレード１
７１に一定の慣性力が作用すると、この慣性力とこのと
きの回転数に応じた遠心力との合成力がファンブレード
１７１に作用するため、この合成力が高くなるにしたが
って、ファンブレード１７１が支持ピン１７９の周辺で
反時計回り方向に回転し、ファンブレード１７１の吐出
角度θが拡大する。そして、さらに高速回転領域に達す
ると、ファンブレード１７１の一部がストッパ１７６に
当接するため、それ以上は吐出角度θが拡大しないよう
になる。

【００２１】ところで、各支持ピン１７９の周辺でファ
ンブレード１７１に一方向に作用する付勢力は、少なく
とも一部のファンブレード１７１について異なるように
調整されている。すなわち、それぞれの支持ピン１７９
に取り付けられたバネ１７４は、上述したように巻数を
調整することによって、異なるバネ定数に設定されてい
る。このため、各回転領域においてそれぞれのファンブ
レード１７１に作用する慣性力や遠心力が同じであって
も、上述した吐出角度θが異なることになり、特定回転
領域におけるファン音の次数成分を低減することができ
る。したがって、冷却ファン１７の基本設計を変えるこ
となく、耳障りな回転領域をなくすことができ、ファン
設計の簡略化とともに各種の車両条件に対応可能な低騒
音ファンの容易な実現が可能になる。

【００２２】〔他の実施例〕上述した実施形態では、バ
ネ１７４のバネ定数を変えることによって、ファンブレ
ード１７１の吐出角度θが変化する回転領域において、
各ファンブレード１７１の吐出角度θを不均一にした
が、各ファンブレード１７１の吐出角度θを不均一にす
る制御手段として、ストッパ１７６の設置位置を回転板
１７２の回転中心に対して不均一にする手法を用いるよ
うにしてもよい。

【００２３】図５は、冷却ファンの変形例の詳細構造を
示す図であり、図２に詳細構造を示した冷却ファン１７
に対して、高速回転域において各ファンブレード１７１
が当接する各ストッパ１７６の位置を不均一にした点が
異なっている。例えば、各ストッパ１７６は、任意のフ
ァンブレード１７１についてのみ径方向位置を異ならせ
ている。したがって、高速回転領域であってファンブレ
ード１７１の可動領域外において、各ファンブレード１
７１の吐出角度を容易に不均一にすることができ、特定
回転域におけるファン音の次数成分を低減することがで
きる。例えば、図５に示した冷却ファン１７Ａでは、３
種類の吐出角度θ１、θ２、θ３が設定されている。こ
のため、冷却ファン１７の基本設計を変えることなく、
高速回転域での耳障りな回転領域をなくすことができ
る。

【００２４】なお、上述した例では、ストッパ１７６の
位置を不均一にすることにより、高速回転領域でのファ
ンブレード１７１の吐出角度が不均一になるようにした
が、ストッパ１７３の位置を不均一にすることにより、
ファンブレード１７１が回転しない低速回転領域におい
て、ファンブレード１７１の吐出角度を不均一にしても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電
機の軸方向断面図である。

【図２】リア側の冷却ファンの詳細構造を示し平面図で
ある。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】リア側の冷却ファンの変形例の詳細構造を示す
図である。

【符号の説明】

１ フロント側フレーム ２ リア側フレーム ４ 固定子 １７、１８ 冷却ファン １７１ ファンブレード １７２ 回転板 １７３、１７６ ストッパ １７４ バネ １７９ 支持ピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転板と、前記回転板の周縁部に支柱を
   介して回動可能に設けられた複数の可変ブレードを有す
   る冷却ファンとを備えた車両用交流発電機において、 所定回転数における前記複数の可変ブレードの吐出角度
   が不均一となる制御手段を設けたことを特徴とする車両
   用交流発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記冷却ファンは、前記複数の可変ブレードを付勢する
   バネを有しており、前記制御手段は、前記バネのバネ定
   数を不均一にするものであることを特徴とする車両用交
   流発電機。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記回転板には、前記複数の可変ブレードの回動を規制
   するストッパが設けてあり、前記制御手段は、前記スト
   ッパの位置を前記回転板の回転中心に対して不均一にす
   るものであることを特徴とする車両用交流発電機。