JP2003143801A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
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Abstract
によって生じるファン騒音が低減する車両用交流発電機
を提供することを目的とする。 【解決手段】 シャフトに固着された界磁鉄心の少なく
とも一方の軸方向端面に固定されていて複数のファンブ
レードを有する冷却ファンを備えると共に、シャフトが
ベアリングによって回転自在に支承される回転子と、ベ
アリングを支持する支持部から径方向に延びる複数のス
ポークと、周方向に隣接するスポーク間に形成され冷却
ファンによって発生する冷却風の吸気孔とを有するハウ
ジングとを備えた車両用交流発電機において、ファンブ
レードと吸気孔の外郭とはシャフトの軸方向に対向して
おり、吸気孔の外径側のファンシュラウド面の周方向の
単位長さあたりの面積がシャフトの回転方向に漸増して
いる。これにより、ファンブレードがファンシュラウド
面を通過する時の圧力変化が滑らかになり、ファン騒音
の低減が図れる。
Description
に搭載される車両用交流発電機に関する。
形状、ハウジングの吸気孔形状、及びハウジングのファ
ンシュラウド形状が発生要因として挙げられる。
ド枚数やブレード形状の最適化等、多数提案されてい
る。しかし、近年のエンジンルーム静粛化に伴う高い要
求レベルを満足するのには限界がある。
特開平7−107704号公報に記載されているものが
ある。この技術は、吸気孔の形状を全て同一とするので
はなく、異なる複数の形状とすることで、発生するファ
ン騒音の特定次数成分を分散させ、ファン騒音の低減を
図るものである。
改良に関しては、フランス公開特許2745439号公
報に記載されているものがある。この技術は、ハウジン
グのベアリングボックス支持スポークを傾斜させること
で、ファンブレードがスポークを通過する時の対向面積
変化を滑らかにしている。このことにより、スポーク裏
面のシュラウド面とファンブレードとの間の圧力変化も
滑らかになり、干渉音の低減を図っている。
107704号公報に記載されているものでは、ハウジ
ングの吸気孔の形状を不均一に改良しただけであり、シ
ュラウド面とファンブレードとの圧力変化によって生じ
るファン騒音については、全く考慮されていない。
公報に記載されているものでは、通常の遠心方向に真っ
直ぐ延びる遠心スポークと比較して、スポークが遠心方
向に斜めに延びている。そのため、スポークの長さが通
常の遠心スポークよりも長くなり、強度が低下するとい
う問題がある。また、量産に適したダイカスト製法にお
いて、遠心方向に真っ直ぐ延びるスポークと比較して、
湯回りが悪くなり、不良が発生し易くなるという問題も
ある。
あり、ファン騒音の低減を目的とする。
ドとの圧力変化によって生じるファン騒音の低減を図
り、製造が容易な車両用交流発電機を提供することを目
的とする。
に、請求項1では、シャフト(31)に固着された界磁
鉄心(32)、及び前記界磁鉄心の少なくとも一方の軸
方向端面に固定されていて複数のファンブレード(36
1、371)を有する冷却ファン(36、37)を備え
るとともに、前記シャフトがベアリング(8、9)によ
って回転自在に支承される回転子(3)と、前記ベアリ
ングを支持する支持部、前記支持部から径方向に延びる
複数のスポーク(416)、及び周方向に隣接する前記
スポーク間に形成され前記冷却ファンによって発生する
冷却風の吸気孔(411、421)を有するハウジング
(4)とを備えた車両用交流発電機において、前記ファ
ンブレードと前記吸気孔の外郭(418)とは前記シャ
フトの軸方向に対向しており、前記吸気孔の外径側のフ
ァンシュラウド面(417、427)の周方向の単位長
さあたりの面積が前記シャフトの回転方向に漸増してい
ることを特徴としている。
クを通過する時にファンブレードと外郭の外径部分のフ
ァンシュラウド面(417)との対向面積が漸増するの
で、急激な圧力変化が起こることなく、圧力変化を滑ら
かにすることができる。よって、冷却ファン回転時にス
ポーク裏面であるファンシュラウド面(417)とファ
ンブレードとの干渉で発生するファン騒音を低減するこ
とができる。
気孔の外郭とはシャフトの軸方向に対向しており、シャ
フトの軸心から外郭までの距離は、シャフトの回転方向
に漸減していることを特徴としている。
周上に回転するため、ファンブレードがスポークを通過
する時にファンブレードと外郭の外径部分のファンシュ
ラウド面(417)との対向面積が漸増する。よって、
請求項1と同様の効果を得ることができる。
方向端部と吸気孔の外郭とのなす角度が冷却ファン回転
とともに漸減していることを特徴としている。
シュラウド面の周方向の単位長さあたりの面積がシャフ
トの回転方向に漸増しているといえる。このことによ
り、ファンブレードは同一円周上に回転するため、ファ
ンブレードがスポークを通過する時にファンブレードと
外郭の外径部分のファンシュラウド面(417)との対
向面積が漸増する。よって、請求項1又は2と同様の効
果を得ることができる。
61、371)の軸方向端部と吸気孔(411、42
1)の外郭とのなす角度は、冷却ファン(36)回転時
に約30°の範囲で変化することを特徴としている。
と吸気孔の外郭とのなす角度が約30°の範囲で漸減す
る時にファン騒音に大きな効果を得ることができる。ま
た、角度が約30°の範囲で漸減するということから、
ハウジングに形成されているファンシュラウド面が隣接
する前記スポークの間で周方向の単位長さあたりの面
積、及びシャフトの軸心と吸気孔の外郭との距離がシャ
フトの回転方向に漸増する程度も決められる。
は、傾斜ブレードを有していることを特徴としている。
はほとんど風が流れず、吸入した風の大部分がシャフト
の垂直方向に流れる。このため、ブレードがファンシュ
ラウド面を通過する時のファンシュラウド面を横切る風
量が多く、騒音が大きくなる。しかし、傾斜ブレードを
採用した場合は、軸方向にも吸入した風が流れるため、
吸入した風が遠心方向と軸方向とに分散される。このこ
とにより、傾斜ブレードを用いた場合には、ブレードが
ファンシュラウド面を通過する時のファンシュラウド面
を横切る風量が少ないため、遠心ブレードを用いた場合
と比較すると騒音は小さくなる。よって、傾斜ブレード
を用いることにより、遠心ブレードを採用したものより
もファン騒音に大きな効果を得ることができる。
は、ベアリング(8、9)の支持部より遠心方向に真っ
直ぐ延びていることを特徴としている。
延びているスポークと比べて、スポークの長さが短くな
り、強度の低下を防止することができる。また、量産に
適したダイカスト製法においても、湯回りが悪くなるこ
とがなく、不良が発生しにくくなる。
説明する。
軸方向断面図を示し、図2はフレーム端面から見た図を
示している。また、図3、図4、図5は図2の具体的構
成を説明するために要部を拡大した図である。これらの
図に基づき、本発明の車両用交流発電機の構成を説明す
る。
機1は、固定子2、回転子3、ハウジング4、整流装置
5、カバー6、プーリ7等から構成されている。
けられた複数のスロットに電機子コイル21と巻回して
構成されている。
されており、シャフト31、界磁鉄心32、界磁コイル
33、スリップリング34、35、冷却ファン36、3
7等を有している。回転子3は絶縁処理された導線を円
筒状かつ同心状に巻回された界磁コイル33を、それぞ
れ同数の爪部を有する界磁鉄心32によってシャフト3
1を通して両側から挟み込んだ構造を有している。ま
た、フロント側の界磁鉄心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
ために回転前方に傾斜する複数の傾斜ブレードを有する
冷却ファン36がスポット溶接等によって取り付けられ
ている。同様に、リヤ側の界磁鉄心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に複
数の遠心式ブレードを有する冷却ファン37がスポット
溶接等によって取り付けられている。また、シャフト3
1のリヤ側端部近傍には、界磁コイル33の両端に電気
的に接続された2つのスリップリング34、35が形成
されており、これらのスリップリング34、35を介し
てブラシ装置38から界磁コイル33に対して給電が行
われる。
ム41と同じく椀状のリア側フレーム42から構成され
ている。これらは、固定子2、及び回転子3を含む構成
部品を支持し、固定するものである。フロント側フレー
ム41とリア側フレーム42は、ボルト43で固定され
ている。また、固定子2は、固定子コア22の軸方向の
一端部がフロント側フレーム41の内側に当接し、他端
部がボルト43のフランジ部分431に当接して、フロ
ント側フレーム41とフランジ部分431との間で挟み
込むような形で固定されている。
を形成する端壁部412、422には、回転子3を回転
自在に支持するためのベアリング8、9の外周を囲む構
成になっていて、それらを固定するためのベアリングボ
ックス415、425が配置されている。また、フロン
ト側のベアリングボックス415は、遠心方向に複数延
びているフロント側のスポーク416で保持されてい
る。また、リア側のスポークもフロント側のスポークと
同様の構造になっている。また、端壁部412、422
には、冷却ファン36、37で発生する冷却風の吸入口
である吸気孔411、421が周方向に隣接するスポー
ク416間に形成されている。また、径方向の端部の壁
部をなす周壁部414には、冷却風の排出口である排気
孔413が形成されている。
に配置されており、図には記載されていない負極整流素
子と正極整流素子、負極放熱フィン53、正極放熱フィ
ン54、端子台55等を有している。負極整流素子は、
負極放熱フィン53に配置されており、正極整流素子は
正極放熱フィン54に配置されている。また、端子台5
5には、整流素子と電機子コイル21とを接続する接続
端子(図示せず)が配置されている。
たものであり、整流装置5等の電気部品を覆い被せ、保
護するようにリア側フレーム42の外側に連結されてい
る。また、カバー6には、複数の冷却風の吸入口が形成
されている。
に固定されており、図示しないエンジンからの動力をベ
ルトと通じ、伝達するものである。このプーリ7が回転
することで、回転子3を所定方向に回転させる。
発明の重要部分である吸気孔411の外郭とファンブレ
ード361の先端部362とのなす角度が冷却ファン3
6の回転とともに漸減する構造について説明する。
るスポーク416の間に配置されており、その吸気孔4
11の外周側には外周壁部428が、そして内周側には
内周壁部429が形成されている。また、吸気孔411
の外郭が外周壁部428の内径側端部418であり、外
周壁部428の外郭が外径側端部419である。これら
外径側端部419と内周壁部429の外周は、共に円弧
状の形状になっている。また、軸方向の端部である端壁
部412、422には、ファンブレード361、371
の先端部412、422と微小の間隔で対向するファン
シュラウド面417、427が形成されている。なお、
ファンシュラウド面とは、ファンブレード361が対向
する外周壁部428の裏面とスポーク416の裏面とを
合わせた面のことを示す。
回転方向に進むに従って、外径側端部419と内周側端
部418との距離が徐々に増加している。言い換えれ
ば、シャフト31の回転方向に進むに従って、内周側端
部418と軸心からの距離が徐々に減少しているともい
える。また、シャフト31の回転方向に進むに従って、
外周壁部428の周方向の単位長さあたりの面積が徐々
に増加しているといえる。さらに言い換えれば、シャフ
ト31の回転方向に進むに従って、吸気孔411の周方
向の単位面積が徐々に減少するともいえる。更に、シャ
フトの回転方向に進むに従って、内径側端部418とフ
ァンブレード361の先端部362とのなす角度も徐々
に減少するともいえる。
である。本実施形態の冷却ファン36は形状が異なる2
種類の傾斜ブレードを有する。
なるAブレード365とBブレード366を示してい
る。また、冷却ファン36回転時におけるブレードの軸
方向端部と吸気孔の内径側端部418との角度の値の変
化を示している。なお、図3のAブレード365の軸方
向端部と内径側端部418との角度をθa、Bブレード
366の軸方向端部と内径側端部418との角度をθ
b、図4の前記Aブレード365の軸方向端部と内径側
端部418との角度をθa'、Bブレード366の軸方
向端部と内径側端部418との角度をθb'、図5のA
ブレード365の軸方向端部と内径側端部418との角
度をθa''、Bブレード366の軸方向端部と内径側端
部418との角度をθb''とする。
レード361がある一つの吸気孔の内径側端部418に
交差し始める状態を示す図であり、この時の角度θaは
約57°、角度θbは約41°である。また、図4は、
冷却ファン36回転時にファンブレード361が内径側
端部418に交差している中間の状態を示す図であり、
この時の角度θa'は約45°、角度θb'は約29°で
ある。更に、図5は、冷却ファン36回転時にファンブ
レード361が内径側端部418に交差し終わる状態を
示す図であり、この時の角度θa''は約25°、角度θ
b''は約9°である。
ド366共に角度は、約30°の範囲で変化しているこ
とがわかる。つまり、ファンブレード361が異なる形
状であっても、変化する角度は同様であるといえる。本
構造では、角度が約30°の範囲で変化することがファ
ン騒音低減に効果がある。また、変化する角度の範囲が
約30°であることにより、フロント側フレーム41の
ファンシュラウド面417が、隣接するスポーク416
の間で外周壁部428の面積が漸増する程度、及び軸心
と内径側端部418との距離がシャフト31の回転方向
に漸減する程度も決められる。
1は、今回図示していない車両のエンジンにより、プー
リ7を介して回転子3が駆動し、電機子コイル21に三
相交流電流が発生する。そして、電機子コイル21に発
生した交流電流は整流装置5により、全波整流して直流
電流に変換され、今回図示していない車両のバッテリ及
び車両電気負荷に供給される。また、回転子3が回転駆
動するとき、冷却ファン36、37も一体になって回転
する。そして、冷却風を発生させ、電機子コイル21や
整流装置5等の発熱する部分を冷却する。
周壁部418との距離がシャフト31の回転方向に漸減
する構造としている。これにより、ファンブレード36
1が外周壁部428を通過する時にファンブレード36
1と外周壁部428の裏面との対向面が漸増するので、
ファンシュラウド面とファンブレードとの間で急激な圧
力変化が起こることなく、圧力変化を滑らかにすること
ができる。よって、冷却ファン36の回転時にファンシ
ュラウド面417とファンブレード361の干渉で発生
するファン騒音を低減することができる。
あたりの面積がシャフト31の回転方向に漸増する構造
にすることは、シャフト31の軸心から吸気孔411の
外郭までの距離は、シャフト31の回転方向に漸減して
いるといえる。このことにより、ファンブレード361
は同一円周上に回転するため、ファンブレード361が
外周壁部428を通過する時にファンブレード361と
外周壁部428の裏面との対向面が漸増する。よって、
上記と同様の効果を得ることができる。
部と内径側端部418とのなす角度が冷却ファン36回
転時に漸減する構造にすることは、シャフト31の軸心
から吸気孔411の外郭までの距離は、シャフト31の
回転方向に漸減しているといえる。このことにより、フ
ァンブレード361は同一円周上に回転するため、ファ
ンブレード361が外周壁部428を通過する時にファ
ンブレード361と外周壁部428の裏面との対向面が
漸増する。よって、上記と同様の効果を得ることができ
る。
図である。
面から見た図である。
するための図である。
するための図である。
するための図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 シャフト(31)に固着された界磁鉄心
(32)、及び前記界磁鉄心の少なくとも一方の軸方向
端面に固定されていて複数のファンブレード(361、
371)を有する冷却ファン(36、37)を備えると
ともに、前記シャフトがベアリング(8、9)によって
回転自在に支承される回転子(3)と、 前記ベアリングを支持する支持部、前記支持部から径方
向に延びる複数のスポーク(416)、及び周方向に隣
接する前記スポーク間に形成され前記冷却ファンによっ
て発生する冷却風の吸気孔(411、421)を有する
ハウジング(4)とを備えた車両用交流発電機におい
て、 前記ファンブレードと前記吸気孔の外郭(418)とは
前記シャフトの軸方向に対向しており、前記吸気孔の外
径側のファンシュラウド面(417、427)の周方向
の単位長さあたりの面積が前記シャフトの回転方向に漸
増していることを特徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項2】 シャフト(31)に固着された界磁鉄心
(32)、及び前記界磁鉄心の少なくとも一方の軸方向
端面に固定されていて複数のファンブレード(361、
371)を有する冷却ファン(36、37)を備えると
ともに、前記シャフトがベアリング(8、9)によって
回転自在に支承される回転子(3)と、 前記ベアリングを支持する支持部、前記支持部から径方
向に延びる複数のスポーク(416)、及び周方向に隣
接する前記スポーク間に形成され前記冷却ファンによっ
て発生する冷却風の吸気孔(411、421)を有する
ハウジング(4)とを備えた車両用交流発電機におい
て、 前記ファンブレードと前記吸気孔の外郭(418)とは
前記シャフトの軸方向に対向しており、前記シャフトの
軸心から前記外郭までの距離は、シャフトの回転方向に
漸減していることを特徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項3】 シャフト(31)に固着された界磁鉄心
(32)、及び前記界磁鉄心の少なくとも一方の軸方向
端面に固定されていて複数のファンブレード(361、
371)を有する冷却ファン(36、37)を備えると
ともに、前記シャフトがベアリング(8、9)によって
回転自在に支承される回転子(3)と、 前記ベアリングを支持する支持部、前記支持部から径方
向に延びる複数のスポーク(416)、及び周方向に隣
接する前記スポーク間に形成され前記冷却ファンによっ
て発生する冷却風の吸気孔(411、421)を有する
ハウジング(4)とを備えた車両用交流発電機におい
て、 前記ファンブレードと前記吸気孔の外郭(418)とは
前記シャフトの軸方向に対向しており、前記ファンブレ
ードの軸方向端部と前記吸気孔の外郭とのなす角度が前
記冷却ファン回転とともに漸減していることを特徴とす
る車両用交流発電機。 - 【請求項4】 前記ファンブレード(361、371)
の軸方向端部と前記吸気孔(411、421)の外郭と
のなす角度は、前記冷却ファン(36)回転時に約30
°の範囲で変化することを特徴とする請求項3に記載の
車両用交流発電機。 - 【請求項5】 前記冷却ファン(36)は、傾斜ブレー
ドを有していることを特徴とする請求項1から4のいず
れかに記載の車両用交流発電機。 - 【請求項6】 前記スポーク(416)は、前記ベアリ
ング(8、9)の支持部より遠心方向に真っ直ぐ延びて
いることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載
の車両用交流発電機。
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