JP2002159159A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受けの温度を低減することができる車両用
交流発電機を提供すること。 【解決手段】 回転子３のリヤ側端面には、通常の冷却
ファン３６よりも内周側であってリヤフレーム５に形成
された収容部５４よりも外周側であり、しかも回転軸方
向に沿って少なくとも一部が収容部５４と重複する位置
に第２の冷却ファン３９が設けられている。回転子３が
回転することによりこの第２の冷却ファン３９も回転
し、収容部５４の周辺に冷却風を導く。

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に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、回転子の端面に冷却ファンを
備えた内扇式の車両用交流発電機が知られている。

【０００３】図８は、内扇式の従来の車両用交流発電機
の全体構成を示す図である。図８に示すように、回転子
１２０の軸方向の両端面には冷却ファン１２２、１２４
が備わっている。フロント側の冷却ファン１２２が回転
することによりフロント側のフレーム１３０の吸入孔１
３２を通して取り込まれた冷却風は、矢印Ａで示される
ように外径方向に流れ、固定子１２６を冷却した後に、
排気孔１３４から排出される。また、リヤ側の冷却ファ
ン１２４が回転することによりリヤ側のフレーム１４０
の吸入孔１４２を通して取り込まれた冷却風は、矢印Ｂ
で示されるように整流装置１５０および電圧制御装置１
５２等の近傍を通る際にこれらの電気部品を冷却すると
ともに、フレーム１４０の内部に取り込まれた後に外径
方向に流れて固定子１２６を冷却し、その後排気孔１４
４から排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した車
両用交流発電機に備わったリヤ側の冷却ファン１２４に
着目すると、吸気孔１４２を通してフレーム１４０内部
に取り込まれた冷却風は、軸受け１６０が内包される収
容部１６２の外壁に沿って流れずに、冷却ファン１２４
の回転によって遠心方向に排出されてしまうため、軸受
け１６０を十分に冷却することが難しいという問題があ
った。

【０００５】特に最近の車両用交流発電機は、高出力化
に伴って各部の温度がさらに高くなってきており、これ
に対して前後の冷却ファン１２２、１２４の形状の工夫
等による風量増加によって対策することも考えられる。
しかし、このような対策を行った場合でも、元々冷却風
がほとんど流れていない収容部１６２周辺の風量が増え
るわけではないため、上昇した軸受け１６０の温度を下
げることは難しい。

【０００６】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、軸受けの温度を低減するこ
とができる車両用交流発電機を提供することにある。

【０００７】

【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、本発明の車両用交流発電機は、端面に第１の冷
却ファンが装備された回転子と、収容部に収容した軸受
けによって回転子を支持するフレームとを有しており、
この回転子は、第１の冷却ファンより内周側であって収
容部より外周側であり、かつ回転軸方向に沿って少なく
とも一部が収容部と重複する位置に第２の冷却ファンを
備えている。軸受けの収容部の周辺に第２の冷却ファン
を設けることにより、収容部周辺に流れる冷却風を増加
させることができるため、軸受けの温度を低減すること
が可能になる。

【０００８】また、回転子の回転軸は、軸受けの内輪が
軸方向に当接する当接面を有しており、上述した第２の
冷却ファンをこの内輪と当接面との間で挟持して固定す
ることが望ましい。挟持することによって第２の冷却フ
ァンを固定しているため、溶接やネジ止め等によって固
定する場合に比べて工程の簡略化が可能となる。また、
第２の冷却ファンが軸受けの内輪に直接接触することに
なるため、内輪を効率よく冷却することができ、軸受け
の温度をさらに下げることが可能になる。

【０００９】また、上述した内輪と当接面との間には軸
受けを保護する保護部材が配置されており、第２の冷却
ファンをこの保護部材と一体に形成することが望まし
い。これにより、部品点数の低減が可能になる。

【００１０】また、上述したフレームは、収容部の外周
側に通風孔を有することが望ましい。この通風孔に冷却
風を通すことにより、収納部の温度を下げることができ
るため、軸受けの温度をさらに低減することが可能にな
る。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は、本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１に示す車両用交流発電機
１は、固定子２、回転子３、フロントフレーム４、リヤ
フレーム５、ブラシ装置６、整流装置７、電圧制御装置
８、リヤカバー９等を含んで構成されている。

【００１３】固定子２は、固定子鉄心２２と、３相の固
定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との
間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。

【００１４】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、
フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側か
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、この冷却ファン３６の内周側には別の冷却ファン３
９が溶接等によって取り付けられている。さらに、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３１に対して給電が行わ
れる。冷却ファン３９周辺の詳細構造については後述す
る。

【００１５】フロントフレーム４およびリヤフレーム５
は、固定子２および回転子３を収容する。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の外周側に所定の隙間
を介して配置された固定子２が固定されている。フロン
トフレーム４には軸受け４３を収容する収容部４４が形
成されている。同様にリヤフレーム５には軸受け５３を
収容する収容部５４が形成されている。収容部５４近傍
の詳細構造については後述する。

【００１６】また、フロントフレーム４は、固定子鉄心
２２の軸方向端面からフロント側に突出した固定子巻線
２３に対向した部分に冷却風の排気孔４１を有し、軸方
向端面に吸入孔４２を有している。同様に、リヤフレー
ム５は、固定子鉄心２２の軸方向端面からリヤ側に突出
した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の排気孔５
１を有し、軸方向端面に吸入孔５２を有している。

【００１７】ブラシ装置６は、２つのスリップリング３
７、３８のそれぞれに摺接する２つのブラシ６１、６２
を収納するブラシホルダと、組み付け時にこのブラシホ
ルダとリヤフレーム６およびリヤカバー９との間に配置
されてスリップリング３７、３８の周辺空間の気密性を
高めるシール部材とを含んで構成されている。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る。電圧
制御装置８は、車両用交流発電機１の出力電圧を制御す
る。

【００１８】リヤカバー９は、リヤフレーム５の外側に
取り付けられるブラシ装置６、整流装置７、電圧制御装
置８を覆うように取り付けられ、これらを異物から保護
する。

【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２０にエンジン（図示せ
ず）からの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、出力端子１０からは所定の
直流電流が取り出される。

【００２０】図２は、車両用交流発電機１の部分的な断
面構造を示す図であり、上述した収容部５４と冷却ファ
ン３９周辺の詳細構造が示されている。

【００２１】上述した冷却ファン３９は、冷却ファン３
６よりも内周側であってリヤフレーム５に形成された収
容部５４よりも外周側であり、回転軸方向に沿って少な
くとも一部が収容部５４と重複するようにポールコア３
２の端面に固定されている。

【００２２】このように、収容部５４近傍に冷却ファン
３９が設けられており、回転子３が回転することにより
この冷却ファン３９も回転するため、収容部５４の周辺
に冷却風を導入することができる。したがって、従来で
あれば、ほとんど冷却風が流れ込まなかった収納部５４
近傍に強制的に冷却風を流してその周辺部の冷却を行う
ことができ、収納部５４に収納された軸受け５３の温度
を効率よく下げることができる。

【００２３】ところで、上述した例では、通常の冷却フ
ァン３６とは別に冷却ファン３９を設け、これを回転子
３のリヤ側端面に固定するようにしたが、この冷却ファ
ン３９を、軸受け５３の被水防止用に設けられた保護部
材としてのスリンガと一体に形成するようにしてもよ
い。

【００２４】図３は、冷却ファンが形成されたスリンガ
１００の平面図である。また、図４は図３のＩＶ−ＩＶ
線断面図である。図５は、スリンガ１００の実装状態を
示す車両用交流発電機の部分的な断面図である。

【００２５】これらの図に示すように、スリンガ１００
は、段付きの円盤状の台座１０２と、この台座１０２の
一方の端面に設けられた複数枚（例えば８枚）のファン
ブレード１０４からなっている。台座１０２の中央には
孔１０６が形成されており、この孔１０６を回転軸３３
に通した後に軸受け４３を回転軸３３に圧入することに
より、スリンガ１００の回転軸３３への取り付けが行わ
れる。回転軸３３に設けられた当接面としての段差部１
０８と軸受け４３の内輪とによってスリンガ１００が挟
み込まれて固定されるため、回転子３の回転に伴ってス
リンガ１００に設けられたファンブレード１０４も回転
し、収容部５４周辺に冷却風が導かれる。したがって、
収納部５４近傍に強制的に冷却風を流してその周辺部の
冷却を行うことができ、収納部５４に収納された軸受け
５３の温度を効率よく下げることができる。また、従来
から備わっていたスリンガ１００の形状を変更するだけ
であるため、部品点数の増加がなく、コストの上昇を最
小限に抑えることができる。

【００２６】また、リヤフレーム５の形状を変更して、
軸受け５３の冷却性をさらに向上させることもできる。

【００２７】図６は、軸受け５３の冷却性を向上させる
リヤフレーム５の変形例を示す図であり、リヤフレーム
の中心近傍をリヤ側から見た状態が示されている。ま
た、図７は図６に示したリヤフレーム５Ａが用いられた
車両用交流発電機の部分的な断面図である。

【００２８】これらの図に示すように、リヤフレーム５
Ａには、収容部５４の外周位置に隣接するように複数個
の通風孔１１０が形成されている。回転子３が回転して
その端面に設けられた冷却ファン３９が回転すると、こ
れらの通風孔１１０を通して冷却風がリヤフレーム５内
に導入される。特に、通風孔１１０と収容部５４とは隣
接しているため、通風孔１１０を通してリヤフレーム５
内に導入された冷却風は直接収容部５４に沿って流れる
ことになり、収容部５４およびこれに内包される軸受け
５３を効率よく冷却することができる。

【００２９】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。例えば、上述した実施形態では、リヤフ
レーム５に設けられた収容部５４を冷却するために、回
転子３のリヤ側端面に冷却ファン３９を設けたが、同様
にして、フロントフレーム４に設けられた収容部４４の
冷却性を向上させるようにしてもよい。この場合には、
回転子３のフロント側端面に、従来から備わっている冷
却ファン３５とは別に軸受け４４の外周近傍に第２の冷
却ファンを設ければよい。

【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断面構造を示す図
である。

【図３】冷却ファンが形成されたスリンガの平面図であ
る。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】スリンガの実装状態を示す車両用交流発電機の
部分的な断面図である。

【図６】軸受けの冷却性を向上させるリヤフレームの変
形例を示す図である。

【図７】図６に示したリヤフレームが用いられた車両用
交流発電機の部分的な断面図である。

【図８】内扇式の従来の車両用交流発電機の全体構成を
示す図である。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 固定子 ３ 回転子 ４ フロントフレーム ５ リヤフレーム ６ ブラシ装置 ３５、３６、３９ 冷却ファン ４３、５３ 軸受け ４４、５４ 収容部 １００ スリンガ １１０ 通風孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面に第１の冷却ファンが装備された回
   転子と、収容部に収容した軸受けによって前記回転子を
   支持するフレームとを有する車両用交流発電機におい
   て、 前記回転子は、前記第１の冷却ファンより内周側であっ
   て前記収容部より外周側であり、かつ回転軸方向に沿っ
   て少なくとも一部が前記収容部と重複する位置に第２の
   冷却ファンを備える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、 前記回転軸は、前記軸受けの内輪が軸方向に当接する当
   接面を有しており、 前記第２の冷却ファンを前記内輪と前記当接面との間で
   挟持して固定す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２において、 前記内輪と前記当接面との間には、前記軸受けを保護す
   る保護部材が配置されており、 前記第２の冷却ファンは、前記保護部材と一体で形成さ
   れていることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記フレームは、前記収容部の外周側に通風孔を有する
   ことを特徴とする車両用交流発電機。