JP2003018793A

JP2003018793A - 車両用交流発電システム及びそれに用いられる車両用交流発電機

Info

Publication number: JP2003018793A
Application number: JP2001194406A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kanazawa; 宏至金澤; Kazuo Tawara; 和雄田原; Yoshiaki Honda; 義明本田; Masami Takano; 雅美高野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】低速から高速まで広範囲にわたり出力向上を図
った、小型、高速回転、高出力の車両用交流発電システ
ム及びそれに用いられる車両用交流発電機を提供する。【解決手段】前記車両用交流発電機は、磁極と該磁極を
磁化させる界磁巻線を有する回転子と、前記回転子と所
定の間隔を隔てて配置され前記磁極の磁化により交流電
圧を発生させる固定子巻線とを有する固定子と、前記プ
ーリが設けられたプーリ軸と、前記回転子と一体の第２
の軸とを備え、前記プーリが設けられた第１の軸が、前
記車両用交流発電機の側面内でかつ前記クランクプーリ
軸から見て前記第２の軸と同等あるいは該第２の軸より
も前記クランクプーリ軸側に配置されており、前記プー
リ側を増速する変速機を含む動力伝達機構を介して、前
記プーリが設けられた第１の軸と前記第２の軸とを連結
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用交流発電シス
テム及びそれに用いられる車両用交流発電機に係り、特
に自動車用発電装置として好適な車両用交流発電システ
ム及びそれに用いられる車両用交流発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用交流発電機は、低速時の出
力を向上させるために、特開平６０−２２４９９号公報
に記載されているように、遊星歯車で増速させると共に
高速側では内蔵した電磁クラッチで機械的に切り離す機
構が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、ロータに空冷用のファンを取り付けた構造のために
高速回転時に騒音増大の問題がある。そのために、高速
回転時には電磁クラッチで増速機構を切り離さざるを得
ない。また、電磁クラッチを内蔵しているので車両用交
流発電機としては小型化が難しい。また、アイドリング
時のみ増速して出力を向上させることから、全速度範囲
に於いての高出力化が図れない問題がある。また、仮に
高速時にも電磁クラッチを機械的に切り離さない場合に
は、先にも述べた騒音増大の問題が発生する。

【０００４】一方、騒音の発生源となるロータ空冷用の
ファンを省略して、回転体を完全に覆えるように冷却手
段に液冷方式を採用して冷却効果の向上を図ったもの
が、特開２０００−２７０５１８号公報に開示されてい
る。

【０００５】また、回転電機の場合、高速で回転子を回
せば出力向上が実現できることは一般的に知られてい
る。現行の車両用交流発電機では、エンジンのクランク
プーリと発電機のプーリはベルトにより直接接続されて
いるため、エンジンの回転数に比例してプーリは回転す
る。通常、エンジンのクランクプーリの外径と車両用交
流発電機のプーリ外径は、車両用交流発電機側のプーリ
径が小さく設定されており、従って増速関係になってい
る。最も一般的なプーリ比は、クランクプーリを１．０
とすれば車両用交流発電機側のプーリは２．５倍程度の
増速となっている。

【０００６】この、２．５倍の増速比は、クランクプー
リの許容外径や車両用交流発電機の伝達トルクに必要な
ベルトの巻き付け角から求められたプーリ径及びベルト
の許容速度等から決まってくる。例えば、エンジンの最
大回転数が７，３０ｒ／ｍｉｎでプーリ比が２．５倍の
場合、車両用交流発電機側のプーリ回転数は１８，００
０ｒ／ｍｉｎとなる。例えば、このプーリ外径が６０mm
の場合ベルトの周速は５６．５ｍ／ｓであり、ほぼベル
トの許容限界スピードに達している。そのために、これ
以上の高速化は現状では難しい。

【０００７】より高速で回転子を回せば出力向上が実現
できると考えられるが、そのためにはプーリ比を上げる
ことが必要となる。しかし、クランクプーリの外径を現
在よりも大きくすることはエンジンルーム内のレイアウ
トの関係で難しく、発電機側のプーリ径を小さくするこ
ともベルトの寿命の点から難しい。

【０００８】本発明では、これらの問題点を解決し、低
速から高速まで広範囲にわたり出力向上を図った、小
型、高速回転、高出力の車両用交流発電システム及びそ
れに用いられる車両用交流発電機を提供することにあ
る。

【０００９】本発明の他の目的は、車両用交流発電機の
固定位置の自由度を上げることができる車両用交流発電
システム及びそれに用いられる車両用交流発電機を提供
することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、また、許容される取
り付け位置の中でベルト長さの短い固定位置を設定し、
動力伝達機構の信頼性向上を図ることができる車両用交
流発電システム及びそれに用いられる車両用交流発電機
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、プーリを介してエンジンのクランクプ
ーリ軸に連結される車両用交流発電機を含む車両用交流
発電システムにおいて、前記車両用交流発電機は、磁極
と該磁極を磁化させる界磁巻線を有する回転子と、前記
回転子と所定の間隔を隔てて配置され前記磁極の磁化に
より交流電圧を発生させる固定子巻線とを有する固定子
と、前記プーリが設けられたプーリ軸と、前記回転子と
一体の第２の軸とを備え、前記プーリが設けられた第１
の軸が、前記車両用交流発電機の側面内でかつ前記クラ
ンクプーリ軸から見て前記第２の軸と同等あるいは該第
２の軸よりも前記クランクプーリ軸側に配置されてお
り、前記プーリ側を増速する変速機を含む動力伝達機構
を介して、前記プーリが設けられた第１の軸と前記第２
の軸とを連結したことにある。

【００１２】本発明の他の特徴は、プーリを介してエン
ジンのクランクプーリ軸に連結される車両用交流発電機
を含む車両用交流発電システムにおいて、前記車両用交
流発電機は、磁極と該磁極を磁化させる界磁巻線を有す
る回転子と、前記回転子と所定の間隔を隔てて配置され
前記磁極の磁化により交流電圧を発生させる固定子巻線
とを有する固定子と、前記回転子と一体の軸と、前記動
力伝達機構を冷却するための液冷式冷却手段とを備え、
前記プーリ側を増速する変速機を含む動力伝達機構を介
して、前記回転子と一体の軸と前記プーリとを連結した
ことにある。

【００１３】本発明の他の特徴は、第一の歯車と第二の
歯車比を２倍程度に設定し、増速させることで回転子の
小型化を図っている。

【００１４】また、本発明の他の特徴は、回転体を完全
に覆えるように冷却手段に液冷方式を採用し、その変速
機内に設けた潤滑油の熱を冷却水に熱伝導させて冷却効
果の向上を図ったことにある。

【００１５】また、高速耐久性を実現するためにロータ
材料に引っ張り強さが５００ＭＰａ程度の材質を用いて
いる。そして、爪磁極間には高出力化を実現するために
ネオジム磁石を配置している。また、プーリ軸を延長で
きるようにトルク伝達手段を配置している。

【００１６】本発明によれば車両用交流発電機の騒音低
減、効率向上、出力向上の効果がある。特に、車両用交
流発電機を２軸で構成したことにより、車両用交流発電
機の側面内でプーリ軸の位置を自由に選択できるため、
ベルトの位置をずらして配置することができ、車両用交
流発電機の固定位置の自由度を上げることができる利点
がある。また、許容される取り付け位置の中でベルト長
さの短い固定位置を設定し、動力伝達機構の信頼性向上
を図ることができる利点がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
１〜図７により説明する。図１は駆動軸と発電軸が独立
軸で構成され、冷却手段に完全液冷構造とした車両用交
流発電機１００の１例を示したものである。まず、車両
用交流発電機１００の全体構成について説明する。この
実施例において、車両用交流発電機１００は、第１の軸
２と第２軸６とを有しており、プーリ１の設けられた第
１の軸２と回転子１５が固定された第２の軸６とが、プ
ーリ側を増速する変速機を含む動力伝達機構を介して連
結されている。

【００１８】エンジンの動力を受けるプーリ１は第１の
軸２に固定され、ベアリング３とベアリング４の２点で
支持されている。その２つのベアリングの中心部には第
１歯車５が配置され、プーリ１の回転に同期して回転す
るように第１軸２に固定されている。発電軸である第２
軸６には回転子１５が設けられている。回転子１５に
は、第２軸６の外周部にヨーク１８と爪形磁極１６が設
けられており、爪形磁極１６とヨーク１８の空間部分に
は界磁巻線１９が配置されている。また、回転子１５の
爪磁極間には高出力化を可能とする補助励磁用のネオジ
ム永久磁石２８が設けられている。先に述べた界磁巻線
１９には、回転子１５に設けられたスリップーリング２
１にブラシ２０が摺動可能に取り付けられており、直流
電流を通電するようになっている。

【００１９】永久磁石の極性は界磁巻線が作る磁極と同
極が向かい合うように着磁されたものが配置されてい
る。

【００２０】第２の軸６はベアリング８とベアリング９
の２点で支持され、ベアリング８よりも外側に第２歯車
７が設けられている。この２つの歯車部は、フロント側
のＦブラケット１０とギアケース１１により密閉されて
おり、その内部に潤滑油１４が封入されている。この潤
滑油１４が外部に漏れないようにギアケース１１とＦブ
ラケット１０の間にオーリング１２でシールされてい
る。また、ベアリング８の外側をラビリンス１３により
シールしている。

【００２１】固定子２３には、固定子コア２４に三相の
固定子巻線２５が巻かれており、固定子コア２４の外周
部には水路３０を設けたジャケット３４が配置されてい
る。このジャケット３４及びＦブラケット１０により完
全に回転子１５及び固定子２３は密閉構造となってい
る。そのために、ジャケット３４内部で発生する磁気
音、風音は外部には漏れ難い構造となっている。リア側
のＲブラケット２６の内部には発電電圧を調整するため
の、電圧調整器２２と整流素子２７が配置されている。
この整流素子２７には、ダイオードブリッジやＭＯＳ-
ＦＥＴのブリッジが用いられている。ジャケット３４の
反プーリ側には整流素子２７を冷却するための水路３１
が設けられており、水路３１の一方の側がリアプレート
３５の端面で閉成されることにより水路が構成されてい
る。

【００２２】Ｆブラケット１０の水路３０及びジャケッ
ト３４の水路３１は、第２の軸６に近い冷却促進部３３
まで延長されている。

【００２３】先に述べた整流素子２７は、このリアプレ
ート３５に固定されている。Ｒブラケット２６は整流素
子２７及び電圧調整器２２を覆うようにジャケットに固
定されている。回転子１５の冷却は、回転子１５の軸方
向端面とＦブラケット１０及びジャケット３４との接す
る面に熱伝導が良好に行えるように冷却促進部３３が配
置されている。

【００２４】図２は、水路の構造を示したものであり、
（Ａ）はジャケット３４の平面図、（Ｂ）はＦブラケッ
ト１０の正面を示している。ジャケット３４には、冷却
水に入口と出口が構成されており、入口側を吸水口２２
３、出口側を排水口２２５で示している。冷却水は、吸
水口２２３から入り（Ａ）に示した矢印３９のように直
列流路に流れ排水口２２５から出ていく。

【００２５】Ｆブラケット１０では水流が折り返せるよ
うに折り返し水路３６が形成されている。また、このと
きＦブラケット１０の内径側にも水路が形成されてお
り、冷却水は、環状の仕切り部３８を越えてＦブラケッ
トの内径側まで通る構造になっている。

【００２６】次に、図３において、エンジン３００を含
めた駆動系及び冷却系統の全体構成を示す。車両用交流
発電機１００は、固定部１１０を介してエンジン３００
に固定されている。車両用交流発電機１００の出力軸に
固定されたプーリ１とエンジン３００のクランクプーリ
３０２がベルト３０３で接続されている。

【００２７】エンジン３００の冷却水を冷却するための
ラジエータ２１０に対して、車両用交流発電機１００に
は並列に循環水路が構成されている。すなわち、ラジエ
ータ２１０に並列に、エンジン３００の冷却水循環水路
と車両用交流発電機１００の冷却水循環水路とが、それ
ぞれ最適の冷却能力を発揮するように独立して設けられ
ている。この循環水路における水の循環は、エンジン３
００の回転に連動するウォータポンプ２２０によってな
される。循環水路は、ラジエータ２１０の出口２１２側
に接続されたポンプ２２０と吸水ホース２２２、ラジエ
ータ２１０の入口２１２側に接続された排水ホース２２
４を含んでいる。

【００２８】図１に戻って、冷却促進部３３は回転子１
５の冷却を促進するために設けたもので、固定側は回転
子側に僅かなギャップで接するように構成されている。
固定側に伝えられた熱は新たに設けた、水路に熱伝達さ
れ回転子１５を冷却する。冷却水の通る水路には変速機
及び冷却促進部及び固定子巻線２５及び固定子コア２４
を冷却するための水路３０と発電電圧を整流するための
整流素子２７を冷却するための水路３１とから構成さ
れ、それぞれの水路は直列に接続されると共に、水路３
１が水路３０よりも上流側に配置される構成である。

【００２９】次に、動作について説明する。まず、エン
ジン３００に連結されたプーリ１が回転するとプーリ１
に取り付けられた第１歯車５が回転する。この第１歯車
５に連動して第２歯車が逆方向回転する。第２歯車７は
第２軸６に固定されているために、軸６に取り付けられ
た爪形磁極１６が回転し、固定子巻線２５に３相の電圧
が発生する。この３相電圧を整流素子ブリッジ２７によ
って全波整流することで、直流電圧に変換することが可
能となる。

【００３０】このとき、第１歯車５と第２歯車７のギア
比は２．０倍程度となっているため、現行の車両に載せ
変えた場合には今までの２倍の回転数で回転子１５が回
転するようになる。このとき、ギアの歯数に関しては、
整数比率とならないようにすることで同じ歯車同士が常
に噛み合わないようにすることが出来、騒音の低減が可
能になる。

【００３１】よって、従来と同じプーリ回転数で同じ出
力を出すためには、界磁巻線が発生する磁束を１／２に
することができる。これによって、車両用交流発電機の
小型化が図れるものである。先の説明では、ギアによる
増速について説明したが２軸間の増速手段としてはギア
に限ることなく、ベルト、金属チェーン等で連結しても
同様の効果がある。

【００３２】水路３０は、固定子コア２４の外周に配置
されており、発電時に発生する鉄損や固定子巻線２５で
発生する銅損による発熱を抑えるように熱の伝達手段と
して用いている。この水路３０は整流素子２７の水路３
１と直列に接続されている。回転子１５の界磁巻線１９
の銅損によって発生する発熱は先に説明した回転子の軸
方向端面に設けた冷却促進部３３により熱交換を行い固
定側のＦブラケット１０を介して水路３０に熱が伝わる
構成である。

【００３３】回転電機の場合、高速で回転子を回せば出
力向上が実現できることは一般的に知られている。その
ためにはプーリ比を上げることが必要であるが、クラン
クプーリの外径を現在よりも大きくすることはエンジン
ルーム内のレイアウトの関係で難しく、発電機側のプー
リ径を小さくすることもベルトの寿命の点から難しい。

【００３４】本発明は、プーリ１の周速は現行のまま
で、発電機本体内部で２軸のギアを用いた増速機構であ
り、次の特徴を有している。

【００３５】２軸のメリットは、まず第１に部品点数を
少なくすることができること、第２に歯車をはすばにす
ることで、騒音を低減できること、第３には、プーリ軸
に対してベルトの張力が掛かった場合に、軸の軸受けス
パンを短くできることから引っ張り力に対する軸のたわ
みを小さく抑えることができること、第４にプーリ軸を
延長することが等が出来ることで、エンジンに対する取
付自由度が増すこと等がある。

【００３６】また、車両用交流発電機１００の側面（Ｆ
ブラケット１０の面）内において第１の軸２の取り付け
位置を自由に選定できるので、エンジンに対する取付自
由度が増す。この点については、後で説明する。

【００３７】空冷機の場合に低速時の高出力化を図った
場合には、固定子巻線の冷却不足が考えられる。そのた
めに、出力特性を現行程度に設定し、高速化による出力
向上分は磁気回路の小型化に使うことができる。本発明
の水冷式増速機内臓車両用交流発電機は、低速時に於い
ても冷却性能が優れていることから高出力化を実現する
ことができる。また、体格は現行のままで、固定子巻線
の本数を減らして太線化すれば、出力特性は現行と同じ
で固定子銅損を大幅に低減することが可能になり効率向
上の効果を実現することもできる。

【００３８】爪磁極１６及びヨーク１８は引っ張り強度
の大きい材料を用いて２ピース構造で構成されている。
ＪＩＳの溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材ＳＭＡ５７０相
当品を用いた。よって、引っ張り強さは５７０〜７２０
Ｎ／ｍｍ^２である。

【００３９】次に、図４は爪磁極１６Ｎ、１６Ｓ間に永
久磁石２８を配置した図を示したものである。永久磁石
２８の固定は爪磁極１６Ｎ、１６Ｓの周面側に、半径方
向最外側を残して１mm程度の削り部を設けて、遠心力が
作用したとき永久磁石２８がこの部分に係止するように
している。

【００４０】さらに、図５を用いて爪磁極間に配置する
補助励磁用の永久磁石２８の取付に関して説明する。図
５(Ａ)は、補助励磁用の永久磁石２８と永久磁石を包む
ための永久磁石ホルダー２９を示している。図中矢印は
永久磁石２８を永久磁石ホルダー２９に挿入する方向を
示したものである。図５(Ｂ)は、Ｎ極側の爪磁極１６Ｎ
の側面に先に述べた、永久磁石ホルダー２９を挿入する
ためのスリット４０を設けたものを示している。図５
(Ｃ)は、爪磁極の磁気的中心の断面図の一部を示したも
のである。爪磁極間には永久磁石２８及び永久磁石ホル
ダー２９が配置されている。図５(Ｄ)は、組立終了時に
回転子の上面から見た図を示したもので、爪磁極間には
上面からは永久磁石ホルダー２９の上部が見える。

【００４１】次に、図６は、Ｆブラケット１０の外観斜
視図を示す。Ｆブラケット１０には、ギアケース１１と
車両用交流発電機固定部１１０Ａ、１１０Ｂが設けられ
ている。第１軸２と第２軸６は歯車収納部１２０に配置
される第１歯車と第２歯車７とを介して接続され、増速
される。この図に示すように、ギアケース１１とＦブラ
ケット１０を一体的にすることで、強度の向上が可能と
なる。また、ギアケース１１の部分を挟んで車両用交流
発電機固定部１１０Ａ、１１０Ｂを設ける、換言する
と、ギアケース１１の一部を固定部１１０Ａと反対側に
延長して車両用交流発電機の固定部１１０Ｂを設けるこ
とで、堅牢な構造とすることが可能である。なお、第１
歯車と第２歯車とは、１対１のギアによる変速でも可能
である。また騒音低減を可能にできるように、ギアに
は、はすば歯車を用いている。

【００４２】先にも述べたように、本実施例において、
車両用交流発電機１００は、図７に示すように、側面か
ら見た場合、プーリ１が設けられた第１の軸２が、第２
の軸６と同等の位置あるいはこれよりもクランクプーリ
軸３０２側に配置されている。すなわち、図７の（Ｂ）
のように、第１の軸２の回転中心Ｏ2は、第２の軸６の
回転中心Ｏ1よもクランクプーリ軸３０２の回転中心Ｏ3
側に位置している。実用上は、第１の軸２の回転中心Ｏ
2を、車両用交流発電機１００の側面（Ｆブラケット１
０の面）内でかつクランクプーリ軸３０２の回転中心Ｏ
3から見て、第２の軸６の回転中心Ｏ1と同等の位置ある
いはそれよりもクランクプーリ軸とするのが望ましい。
これにより、ベルトの長さを短くすることができ、動力
伝達機構としてのベルトの信頼性を高めることができ
る。

【００４３】また、先に述べたように、車両用交流発電
機１００の側面（Ｆブラケット１０の面内）で第１の軸
２の取り付け位置を自由に選定できるので、エンジンに
対する取付自由度が増す。

【００４４】車両用交流発電機をエンジンに固定する場
合、通常の一軸軸による固定方法においては、ベルトの
通り道は、車両用交流発電機の固定部が決まれば、車両
用交流発電機のプーリ軸中心から、クランクプーリ軸に
なる（図１１参照）。よってベルトの位置、経路は、車
両用交流発電機の取り付け位置で、ある程度固定され
る。ベルトの位置、経路に、補機類、例えばエアコンの
コンプレッサー、パワーステアリングのポンプなどがあ
る場合、車両用交流発電機の固定位置を変えるか、補機
類の位置を変えなければ成らない。

【００４５】これに対して、本発明のように、２軸（第
１軸２と第２軸６）で構成した車両用交流発電機の場合
には、プーリ軸軸の位置を自由に車両用交流発電機の内
で選択できるため、ベルトの位置をずらして配置するこ
とができる。すなわち、図７に示すように、２軸で構成
した車両用交流発電機１００の場合には、プーリ軸軸１
の位置を車両用交流発電機１００の横断面の範囲内で自
由に選択できるため、ベルトの位置、経路に補機類のよ
うな障害物からベルト３０３の位置をずらして配置する
ことができる。

【００４６】図８、図９は、固定方法の別の実施例を示
したもので、車両用交流発電機の固定位置の自由度を上
げるために、プーリ軸（第１軸２）とロータ軸（第２軸
６）を別にし、なおかつ、プーリ軸（第１軸２）をロン
グ構造としたものである。

【００４７】図８は、第２の実施例になる車両用交流発
電機の縦断面構造の説明図である。図１の実施例との相
違点は、第１軸２を長くしたものである。なお、第１軸
２のベアリング３、３，４は図では３ケで支持されてい
るか、中間のベアリング３は省略可能である。冷却促進
部３３は回転子１５に設けられる円筒型の筒状フィンと
僅かなギャップで面対抗するようなＵ字型の部材で構成
されている。

【００４８】また、図９に示すように、車両用交流発電
機１００は側面から見た場合、プーリ１が設けられた第
１の軸２が、第２の軸６と同等あるいはこれよりもクラ
ンクプーリ軸３０２側に配置されている。これにより、
ベルトの長さを短くすることができ、動力伝達機構とし
てのベルトの信頼性を高めることができる。また、図８
から明らかなようにプーリ軸（第１軸２）３０２とロー
タ軸（第２軸６）を別にし、なおかつ、プーリ軸（第１
軸２）をロング構造としたために、車両用交流発電機の
固定位置の自由度を上げることができる。

【００４９】なお、本発明では２軸構造に於いても平歯
車や、はすば歯車を用いても同様な効果がある。

【００５０】次に、図１０は、１軸のみで増速できるよ
うに、ロータ軸（第２軸６）に連結された遊星歯車をプ
ーリ内に配置した、本発明の第４の実施例の構造を示し
ている。構成としては一般的なサンギア（５５）１ケに
対してその外周部に、３ケのプラネタリギア（５４、５
５）を配置し、その３ケのプラネタリギアの外側にプー
リギア５３が配置されている。このプーリギア５３はプ
ーリ１の内周側に配置されている。またプラネタリギア
の軸（５１、５２）は、車両用交流発電機１００のブラ
ケット１０に固定されている。

【００５１】この実施例において、たとえば２倍増速す
る場合には、プーリギア５３の歯数を５９枚とすると、
プラネタリギア（５４、５５）は１７枚、サンギア（５
５）は２５枚で構成する。

【００５２】図１１は、図１０の実施例の車両用交流発
電機にエンジンを加えた駆動系の、プーリ、第１の軸
２、第２の軸、及びクランクプーリ軸の位置関係を示す
図である。この実施例では、車両用交流発電機１００は
側面から見た場合、プーリ１が設けられた第１の軸２と
第２の軸６とが同じ位置に配置されている。

【００５３】次に、本発明の第４の実施例として、図１
を用いて冷却促進部に水路を設けた構造について、図１
２で説明する。図１で説明した構造との違いは、Ｆブラ
ケット１０の水路３０及びジャケット３４の水路３１が
冷却促進部３３に延長されていないことにある。他の構
成については変わらないため詳細な説明は省略する。

【００５４】以上説明したように、本発明では、回転子
を高速回転させるための変速機を内蔵したことで、高出
力化を可能にしたものである。また、回転子の高速化に
対応するために、使用する材料の引っ張り強さを５００
ＭＰａ程度のものを用い、冷却方式にファン音を発生し
ない液冷構造を採用したことで、高出力化を実現できる
ものである。また、プーリ軸と回転子軸を２軸構成にす
ることで、交流発電機の側面内におけるプーリ軸のレイ
アウトの容易性が向上する。また、プーリ軸の延長が可
能になることから、エンジンに対する固定の自由度が増
加する。また、プーリ軸と回転子の回転軸が逆回りする
ことで、振動低減の効果もある。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば車両
用交流発電機の騒音低減、効率向上、出力向上の効果が
ある。特に、車両用交流発電機を２軸で構成したことに
より、車両用交流発電機の側面内でプーリ軸軸の位置を
自由に選択できるため、ベルトの位置をずらして配置す
ることができ、車両用交流発電機の固定位置の自由度を
上げることができる利点がある。また、許容される取り
付け位置の中でベルト長さの短い固定位置を設定できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例になる車両用交流発電機
の縦断面図である。

【図２】図１の車両用交流発電機の水路の構造を示した
ものであり、（Ａ）はジャケットの上面図、（Ｂ）はＦ
ブラケットの正面図である。

【図３】図１の実施例の車両用交流発電機にエンジンを
加えた駆動系及び冷却系統の全体構成を示す図である。

【図４】図１の実施例の車両用交流発電機における爪磁
極間に永久磁石を配置した図を示したものである。

【図５】図１の実施例の車両用交流発電機における、爪
磁極間に配置する補助励磁用の永久磁石の取り付けに関
する説明する図である。

【図６】図１の実施例の車両用交流発電機における、Ｆ
ブラケットの外観斜視図を示す図である。

【図７】図１の実施例の車両用交流発電機にエンジンを
加えた駆動系の、プーリ、第１の軸２、第２の軸、及び
クランクプーリ軸の位置関係を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例になる車両用交流発電機
の縦断面図である。

【図９】図８の実施例の車両用交流発電機にエンジンを
加えた駆動系の、プーリ、第１の軸２、第２の軸、及び
クランクプーリ軸の位置関係を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施例になる車両用交流発電
機の縦断面図である。

【図１１】図１０の実施例の車両用交流発電機にエンジ
ンを加えた駆動系の、プーリ、第１の軸２、第２の軸、
及びクランクプーリ軸の位置関係を示す図である。

【図１２】本発明の第４の実施例になる車両用交流発電
機の縦断面図である。

【符号の説明】

１…プーリ、２…第１軸、３、４…ベアリング、５…第
１歯車、６…第２軸、７…第２歯車、８，９…ベアリン
グ、１０…Ｆブラケット、１１…ギアケース、１２…オ
ーリング、１３…ラビリンス、１４…潤滑油、１５…回
転子、１６…爪磁極、１８…ヨーク、１９…界磁巻線、
２０…ブラシ、２１…スリップーリング、２２…電圧調
整器、２３…固定子、２４…固定子コア、２５…固定子
巻線、２６…Ｒブラケット、２７…整流素子、２８…永
久磁石、３０…スリット、３０、３１…水路、３３…冷
却促進部、３４…ジャケット、３５…リアプレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 1/02 Ｈ０２Ｋ 1/02 Ｚ５Ｈ６１９ 1/22 1/22 Ａ５Ｈ６２２ 1/24 1/24 Ｂ 1/27 ５０１ 1/27 ５０１Ｃ 5/04 5/04 5/20 5/20 7/18 7/18 Ｂ 9/19 9/19 ＡＺ 19/22 19/22 (72)発明者本田義明茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者高野雅美茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内Ｆターム(参考） 3J049 AA04 CA03 5H002 AA08 AA10 AD02 AE02 5H605 AA01 BB03 BB10 CC02 CC08 DD13 GG21 5H607 AA02 BB02 BB05 BB14 CC01 CC03 CC05 DD01 DD02 DD09 DD16 DD17 EE28 EE31 EE36 FF22 FF24 KK10 5H609 BB05 BB13 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 PP09 QQ04 QQ10 RR36 RR46 RR69 RR70 5H619 AA11 BB02 BB06 PP01 PP02 PP04 PP08 PP10 PP12 PP14 PP19 PP20 PP30 5H622 AA06 CA02 DD02 PP03 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プーリを介してエンジンのクランクプーリ
軸に連結される車両用交流発電機を含む車両用交流発電
システムにおいて、前記車両用交流発電機は、磁極と該磁極を磁化させる界
磁巻線を有する回転子と、前記回転子と所定の間隔を隔
てて配置され前記磁極の磁化により交流電圧を発生させ
る固定子巻線とを有する固定子と、前記プーリが設けら
れたプーリ軸と、前記回転子と一体の第２の軸とを備
え、前記プーリが設けられた第１の軸が、前記車両用交流発
電機の側面内でかつ前記クランクプーリ軸から見て前記
第２の軸と同等あるいは該第２の軸よりも前記クランク
プーリ軸側に配置されており、前記プーリ側を増速する変速機を含む動力伝達機構を介
して、前記プーリが設けられた第１の軸と前記第２の軸
とを連結したことを特徴とする車両用交流発電システ
ム。
【請求項２】プーリを介してエンジンのクランクプーリ
軸に連結される車両用交流発電機を含む車両用交流発電
システムにおいて、前記車両用交流発電機は、磁極と該磁極を磁化させる界
磁巻線を有する回転子と、前記回転子と所定の間隔を隔
てて配置され前記磁極の磁化により交流電圧を発生させ
る固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子と一体の
軸と、前記動力伝達機構を冷却するための液冷式冷却手
段とを備え、前記プーリ側を増速する変速機を含む動力伝達機構を介
して、前記回転子と一体の軸と前記プーリとを連結した
ことを特徴とする車両用交流発電システム。
【請求項３】プーリを介してエンジンのクランクプーリ
軸に連結される車両用交流発電機を含む車両用交流発電
システムにおいて、前記車両用交流発電機は、磁極と該磁極を磁化させる界
磁巻線を有する回転子と、前記回転子と所定の間隔を隔
てて配置され前記磁極の磁化により交流電圧を発生させ
る固定子巻線とを有する固定子と、前記プーリが設けら
れたプーリ軸と、前記回転子と一体の第２の軸と、前記
動力伝達機構が設けられたブラケットを有しており、前記ブラケットには、前記動力伝達機構のギアケース及
び前記エンジンに対する固定部が設けられており、前記プーリが設けられた第１の軸が、前記ブラケット内
でかつ前記クランクプーリ軸から見て前記第２の軸と同
等あるいは該第２の軸よりも前記エンジン側に配置され
ており、前記ブラケットに設けられた前記動力伝達機構は、前記
プーリが設けられた第１の軸と前記第２の軸とを連結し
前記プーリ側を増速する変速機を含むことを特徴とする
車両用交流発電システム。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、前
記変速機は、前記第２の軸と前記エンジンクランクプー
リ軸との回転数比が４倍〜６倍の範囲になるように構成
されていることを特徴とする車両用交流発電システム。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれかにおいて、前
記エンジンの冷却水循環水路と前記車両用交流発電機の
冷却水循環水路とが、共通のラジエータに並列に設けら
れていることを特徴とする車両用交流発電システム。
【請求項６】請求項１または２において、前記車両用交
流発電機は、前記動力伝達機構と前記液冷式冷却手段が
設けられたブラケットを有しており、前記ブラケットには、前記動力伝達機構のギアケース及
び前記エンジンへの固定部が設けられていることを特徴
とする車両用交流発電システム。
【請求項７】請求項３または６において、前記ブラケッ
トの前記ギアケースの部分を挟んだ両側の位置に一対の
車両用交流発電機固定部を設けたことを特徴とする車両
用交流発電システム。
【請求項８】プーリを介してエンジンのクランクプーリ
軸に連結される車両用交流発電機を含む車両用交流発電
機において、磁極と該磁極を磁化させる界磁巻線を有する回転子と、
前記回転子と所定の間隔を隔てて配置され前記磁極の磁
化により交流電圧を発生させる固定子巻線とを有する固
定子と、前記プーリが設けられたプーリ軸と、前記回転
子と一体の第２の軸と、前記動力伝達機構が設けられた
ブラケットを有しており、前記ブラケットには、前記動力伝達機構のギアケース及
び前記エンジンに対する固定部が設けられており、前記プーリが設けられた第１の軸が、前記ブラケット内
でかつ前記クランクプーリ軸から見て前記第２の軸と同
等あるいは該第２の軸よりも前記エンジン側に配置され
ており、前記動力伝達機構は、前記ブラケット内に配置され、前
記プーリが設けられた第１の軸と前記第２の軸とを連結
し前記プーリ側を増速する変速機を含むことを特徴とす
る車両用交流発電機。
【請求項９】請求項８において、前記動力伝達機構を冷
却するための液冷式冷却手段を備えていることを特徴と
する車両用交流発電機。
【請求項１０】請求項８において、液冷式冷却手段は、
前記固定子の外周部には固定子の冷却及び変速機の冷却
を行う水路を有するジャケットが形成されていることを
特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１１】固定子の発熱を冷却する手段に液冷方式
を採用し、先端部分に複数個の爪部を形成した１対の対
向配置された爪形磁極と、前記爪形磁極を磁化させる界
磁巻線とから構成され回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子の爪磁極間に補助励磁用の永久磁石を配置
し、前記回転子と所定の間隔を隔てて配置され、前記爪
形磁極の磁化により交流電圧を発生させる固定子巻線と
を有する固定子と、ブラケットとを備えた車両用交流発
電機において、プーリが設けられたプーリ軸と前記回転子軸とを独立し
て設け、前記プーリ軸を前記ブラケットよりも軸方向に
延長して構成したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１２】固定子の発熱を冷却する手段に液冷方式
を採用し、先端部分に複数個の爪部を形成した１対の対
向配置された爪形磁極と、前記爪形磁極を磁化させる界
磁巻線とから構成されされ回転子軸に固定された回転子
と、前記回転子の爪磁極間に補助励磁用の永久磁石を配
置し、前記回転子と所定の間隔を隔てて配置され、前記
爪形磁極の磁化により交流電圧を発生させる固定子巻線
とを有する固定子とを備えた車両用交流発電機におい
て、プーリが設けられたプーリ軸と前記回転子軸とを独立し
て設け、前記プーリ軸と前記回転子軸とを前記ブラケッ
トに設けられた変速機を介して連結すると共に、前記プ
ーリ軸を前記ブラケットよりも軸方向に延長して構成し
たことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１３】請求項１１もしくは１２に記載の前記補
助励磁用永久磁石は、永久磁石ホルダーに内包されてお
り、前記永久磁石ホルダーは爪磁極の内側に設けたスリ
ットに沿って挿入されていることを特徴とする車両用交
流発電機。
【請求項１４】固定子の発熱を冷却する手段に液冷方式
を採用し、先端部分に複数個の爪部を形成した１対の対
向配置された爪形磁極と、前記爪形磁極を磁化させる界
磁巻線とから構成されされ回転子軸に固定された回転子
と、前記回転子の爪磁極間に補助励磁用の永久磁石を配
置し、前記回転子と所定の間隔を隔てて配置され、前記
爪形磁極の磁化により交流電圧を発生させる固定子巻線
とを有する固定子とを備えた車両用交流発電機におい
て、ロータ材料に引っ張り強さが５００ＭＰａ程度の材質を
用い、前記爪磁極間にネオジム磁石を配置し、プーリ軸
と前記回転子軸とを独立して設け、前記回転子軸と前記
プーリ軸が逆方向に回転するよう構成したことを特徴と
する車両用交流発電機。