JP2002101612A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部から侵入した水の滞留を防止することが
できる回転電機を提供すること。 【解決手段】 フレーム４に形成された複数の排出口４
８は、その軸方向位置が固定子鉄心２２と部分的に重複
するように配置されている。このため、フレーム４の側
面から排出口４８を見ると、その開口部を通して、固定
子鉄心２２のプーリ側端面近傍が部分的に露出するよう
になっている。この露出した固定子鉄心２２のプーリ側
端面近傍においては、固定子巻線２３とフレーム４の壁
面との間に固定子鉄心２２のプーリ側端面を底部とする
凹部が形成されず、内部に侵入した水が排出される。

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、船舶等に搭載される交流発電機等の回転電機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両用交流発電機は、車両走行中にバッ
テリの補充電を行うとともに、エンジンの点火、照明、
その他の各種電装品の電力を賄うものであり、耐久性向
上等の観点から冷却効率を向上させて各部品の温度を低
減する工夫がなされている。

【０００３】例えば、特公平６−１０１９０８号公報に
は、回転子の軸方向端面に冷却ファンを取り付けて各部
を冷却する内扇式の車両用交流発電機が開示されてい
る。この車両用交流発電機は、回転子の軸方向端面に２
種類の冷却ファンを備えている。回転子のプーリ側端面
に備わった冷却ファンが回転子とともに回転することに
より、プーリ近傍に設けられた吸入口から吸入された冷
却風が径方向に排出され、これによりプーリ側の軸受け
や固定子巻線の一部が冷却される。また、回転子の反プ
ーリ側端面に備わった冷却ファンが回転子とともに回転
することにより、フレームの反プーリ側端面に形成され
た吸入口から吸入された冷却風が径方向に排出され、こ
れにより反プーリ側の軸受けや整流装置、固定子巻線の
一部が冷却される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
公平６−１０１９０８号公報等に開示された従来の内扇
式の車両用交流発電機は、プーリが天方向に位置するよ
うに車両に搭載された場合に、プーリ側の吸入窓から水
が侵入すると、固定子巻線とフレームとの間に滞留する
ため、腐食等が発生しやすいという問題があった。

【０００５】図４は、プーリを天方向に配置した場合の
従来の車両用交流発電機のプーリ側の吸入口および排出
口近傍の部分的な断面図である。同図に示すように、プ
ーリ１００を天方向に配置すると、プーリ１００側の吸
入口１０２から侵入した水が冷却風とともに排出口１０
４近傍に導かれるが、排出口１０４の開口部は、固定子
鉄心１１０のプーリ側端面よりも所定距離隔たった位置
に形成されているため、固定子鉄心１１０のプーリ側端
面近傍において固定子巻線１１２とフレーム１２０の間
に形成された凹部１３０に侵入した水が排出されにくく
なっており、滞留した水によって固定子巻線１１２ある
いは固定子鉄心１１０等の腐食が促進されて、固定子巻
線１１２間あるいは固定子巻線１１２と固定子鉄心１１
０との間で絶縁不良が生じやすくなる。

【０００６】また、このような排出口近傍における水の
滞留による腐食の発生については、同じような構造を有
する乗用車やトラック等の各種車両や船舶等に搭載され
る発電機や電動機等の回転電機についても同様に生じる
問題であり、その対策が望まれている。

【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、外部から侵入した水の滞留
を防止することができる回転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、本発明の回転電機は、軸方向端面に冷却ファン
が取り付けられた回転子と、冷却ファンの回転によって
発生する冷却風の吸入口と排出口とが形成されたフレー
ムと、固定子鉄心および固定子巻線を有する固定子とを
備えており、回転子の回転軸に沿って排出口の開口部と
固定子鉄心とが部分的に重複するように排出口が形成さ
れている。排出口と固定子鉄心とを重複させることによ
り、排出口の開口部と固定子鉄心との間における水の滞
留を防止することができる。

【０００９】特に、上述したフレームは、固定子鉄心の
外周面の一部が外周側から見える位置に排出口の開口部
を有することが望ましい。上述したように冷却風の排出
口と固定子鉄心とを部分的に重複させるということは、
フレームの外周から固定子を見た場合に固定子鉄心の一
部が外部から見えるということである。したがって、こ
のようにフレームに形成する排出口の位置を設定するこ
とにより、排出口の開口部と固定子鉄心との間における
水の滞留を確実に防止することができる。

【００１０】また、上述した排出口がフレームに複数個
形成されている場合に、これら複数の排出口の一部のみ
について、回転軸に沿って固定子鉄心に部分的に重複さ
せるようにしてもよい。一部の排出口の軸方向位置を固
定子鉄心と重複させることによっても、排出口の開口部
と固定子鉄心との間における水の滞留を防止することが
できる。

【００１１】また、上述した排出口が複数個形成されて
いる場合に、固定子鉄心よりも天方向に配置された一部
の排出口について、回転軸に沿って前記固定子鉄心に部
分的に重複させるようにしてもよい。これにより、天方
向から侵入して滞留する水を確実に冷却風の排出口から
排出することができる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、本発明を適用した一実施形態の車
両用交流発電機の全体構成を示す図である。同図に示す
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、ブラシ装置６、整流装置７、電圧
制御装置８、プーリ９等を含んで構成されている。

【００１４】固定子２は、複数個（例えば３６個）のス
ロットが形成された固定子鉄心２２と、これらのスロッ
トに所定の間隔で巻き回された３相の固定子巻線２３と
を含んで構成されている。この固定子巻線２３は、発電
時に流れる出力電流によって発熱して高温になるが、回
転子３に備わった冷却ファン（後述する）によって発生
する冷却風によって、材料等によって決まる所定の耐熱
温度以下に冷却される。

【００１５】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、
プーリ側のポールコア３２の端面には、プーリ側から吸
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（反プーリ側）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２つのスリップ
リング３７、３８を介してブラシ装置６から界磁巻線３
１に対して給電が行われる。

【００１６】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の外周側に所定の間隔を介して配置された固
定子２が固定されている。また、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
に対向した位置に形成された排出口４８、５８と、軸方
向端面に形成された吸入口４９、５９を有している。こ
の排出口４８の詳細な形成位置については後述する。

【００１７】整流装置７は、３相の固定子巻線２３の出
力電圧である３相交流電圧を整流して直流出力を得るた
めのものであり、それぞれに複数個の整流素子が半田付
けや溶着等によって接合された正極側放熱板および負極
側放熱板を含んで構成されている。

【００１８】電圧制御装置８は、回転子３の界磁巻線３
１に流す励磁電流を制御するものであり、界磁巻線３１
に対する電圧の印加を断続することにより、電気負荷の
大小によらず出力電圧が所定値に維持される。上述した
ブラシ装置６、整流装置７、電圧制御装置８等は、フレ
ーム５の軸方向端面の外部に取り付けられており、これ
らを覆うようにリヤカバー１０が取り付けられる。

【００１９】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９にエンジン（図示せず）
から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３相交流電圧を
発生させることができ、車両用交流発電機１からは所定
の直流電流が取り出される。以後、車両用交流発電機１
自身の出力電圧が電圧制御装置８を介して界磁巻線３１
に印加されるため、継続的な自励発電が行われる。

【００２０】また、上述した回転子３の回転に伴って、
プーリ側のポールコア３２の端面に取り付けられた冷却
ファン３５が回転するため、フレーム４のプーリ９近傍
に形成された吸入口４９を介して冷却風が車両用交流発
電機１の内部に吸入され、この冷却風の一部が回転子３
の径方向に排出されて、固定子巻線２３のプーリ側半分
が冷却される。同様に、回転子３の回転に伴って、反プ
ーリ側のポールコア３２の端面に取り付けられた冷却フ
ァン３６が回転するため、リヤカバー１０に形成された
吸入口１２を通して吸入された冷却風が整流装置７や電
圧制御装置８等を冷却した後、冷却ファン３６近傍に導
かれ、この冷却風が回転子３の径方向に排出されて、固
定子巻線２３のリヤ側半分が冷却される。

【００２１】ところで、本実施形態の車両用交流発電機
１は、プーリ９が天方向を向くように車両に搭載され
る。図１に示す矢印Ａの向きが天方向を示している。こ
のため、フレーム４の吸入口４９から水が侵入しやすく
なっており、このようにして車両用交流発電機１の内部
に侵入した水の排出が容易に行われるように、フレーム
４に形成された排出口４８の軸方向位置が工夫されてい
る。

【００２２】図２は、車両用交流発電機１の部分的な側
面図であり、フレーム４に形成された排出口４８近傍が
示されている。同図に示すように、フレーム４に形成さ
れた複数の排出口４８は、その軸方向位置が固定子２の
固定子鉄心２２と部分的に重複するように配置されてい
る。このため、フレーム４の側面から排出口４８を見る
と、その開口部を通して、固定子鉄心２２のプーリ側端
面近傍が部分的に露出するようになっている。したがっ
て、この露出した固定子鉄心２２のプーリ側端面近傍に
おいて、固定子巻線２３とフレーム４の壁面との間に固
定子鉄心２２のプーリ側端面を底部とする凹部が形成さ
れないような構造になっている。

【００２３】このように、本実施形態の車両用交流発電
機１は、フレーム４に形成された複数の排出口４８の軸
方向位置を、固定子鉄心２２の軸方向位置と部分的に重
複させているため、各排出口４８と固定子鉄心２２との
間に凹部が形成されず、車両用交流発電機１の内部に侵
入した水が滞留せずに排出される。したがって、滞留し
た水による固定子巻線２３や固定子鉄心２２の腐食を防
止することができ、腐食によって生じる絶縁不良を回避
することによる耐久性の向上が可能になる。

【００２４】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で種々の変形実施
が可能である。上述した実施形態においてフレーム４に
形成する複数の排出口４８は、全てについてその軸方向
位置を固定子鉄心２２と部分的に重複させるようにして
もよいが、その一部のみについて重複させるようにして
もよい。例えば、図３に示すように、複数の排出口４８
について、一つ置きにその軸方向位置を固定子鉄心２２
に部分的に重複させて、残りについては従来の車両用交
流発電機と同様に重複させないようにしてもよい。固定
子鉄心２２のプーリ側端面に到達した水は、冷却風によ
って加圧されるため、固定子鉄心２２が外部に露出して
いる排出口４８が一部であっても、この一部の排出口４
８を通して確実に排出される。

【００２５】また、上述した実施形態では、プーリ９が
天方向に配置される場合について説明したが、プーリ９
をそれ以外の向きに配置する場合にも本発明を適用する
ことができる。例えば、プーリ９が地方向に配置される
場合には、リヤ側のフレーム５に形成された排出口５８
の軸方向位置を、固定子鉄心２２の位置と部分的に重複
させるようにすればよい。また、プーリ９が完全に天方
向あるいは地方向を向いているのではなく、天方向ある
いは地方向に対して傾斜した向きを有している場合に
は、車両用交流発電機１の内部に侵入した水が滞留する
おそれのある各排出口４８、５８の軸方向位置を、固定
子鉄心２２に部分的に重複させればよい。

【００２６】また、上述した実施形態では車両用交流発
電機について説明したが、同じ構造を有するものであれ
ば、車両あるいはその他の船舶等に搭載される発電機、
電動機等の各種の回転電機について本発明を適用するこ
とができる。

【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】車両用交流発電機の部分的な側面図である。

【図３】変形例に対応する車両用交流発電機の部分的な
側面図である。

【図４】従来の車両用交流発電機の部分的な断面図であ
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 ９ プーリ ２２ 固定子鉄心 ２３ 固定子巻線 ３３ 回転軸 ３５、３６ 冷却ファン ４８ 排出口 ４９ 吸入口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向端面に冷却ファンが取り付けられ
   た回転子と、前記冷却ファンの回転によって発生する冷
   却風の吸入口と排出口とが形成されたフレームと、固定
   子鉄心および固定子巻線を有する固定子とを備える回転
   電機において、 前記回転子の回転軸に沿って、前記排出口を前記固定子
   鉄心に部分的に重複させて形成することを特徴とする回
   転電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記フレームは、前記固定子鉄心の外周面の一部が外周
   側から見える位置に前記排出口の開口部を有することを
   特徴とする回転電機。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記排出口が複数個形成されている場合に、これら複数
   の排出口の一部のみについて、前記回転軸に沿って前記
   固定子鉄心に部分的に重複させることを特徴とする回転
   電機。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、 前記排出口が複数個形成されている場合に、前記固定子
   鉄心よりも天方向に配置された一部の前記排出口につい
   て、前記回転軸に沿って前記固定子鉄心に部分的に重複
   させることを特徴とする回転電機。