JP2004201435A

JP2004201435A - 回転電機

Info

Publication number: JP2004201435A
Application number: JP2002368285A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ibata; 井畑　　幸一; Motonori Ito; 伊藤　　元紀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Also published as: US20040124723A1; US6870288B2

Abstract

【課題】冷却風の発生に伴う騒音全体を低減することができる回転電機を提供すること。
【解決手段】車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、５を有する。回転子３の磁極鉄心７の軸方向端面には、互いに隙間を持たせて積層した複数の円盤からなる円盤群１１、１４が取付固定されている。回転子３を回転させると、円盤群１１、１４も回転し、各円盤に沿って遠心方向に冷却風が流れる。
【選択図】図１

Description

【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回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の回転電機において、騒音低減の社会的要請が高まっている。特に、自動車の場合、エンジン騒音が低下してきており、これに伴って、比較的高速で回転する補機、とりわけ車両用交流発電機のファンの羽根が回転することにより空気と衝突する衝突音であるファン騒音が耳障りになってきている。
【０００３】
ファン騒音を低減する従来技術として、斜流式の羽根と遠心式の羽根とを組み合わせ、それぞれの羽根の枚数を互いに割り切れない枚数とするとともに、それぞれの羽根の枚数が公約数を持たないようにした冷却ファンを備えるようにした車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような冷却ファンを用いることにより、特定の次数の干渉音を抑えることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８９７５６号公報（第４−９頁、図１−７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１に開示された冷却ファンを用いることにより、特定の次数成分の干渉音のみが際だって聞こえることは防止することができるが、ある程度の冷却風量を確保しようとすると、各次数成分のレベルが上昇するため冷却風の発生に伴う騒音全体を低減することが難しいという問題があった。
【０００６】
当然ながら、ファンの小径化によってファン騒音の低減を実現することが考えられるが、これでは冷却風量が低下してしまい、最近の高出力化の要請に応える車両用交流発電機への採用は難しい。
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、冷却風の発生に伴う騒音全体を低減することができる回転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、本発明の回転電機は、回転軸に固定される界磁鉄心を有する回転子と、界磁鉄心の外周側に配置される固定子と、互いに隙間を持たせて積層した複数の円盤を有し、回転子とともに回転する円盤群とを備えている。羽根のない円盤を回転させると円盤表面の空気が内径側から外径側に円盤に沿って移動する。したがって、回転子とともに回転する円盤を複数枚備えることにより、円盤の遠心成分の冷却風を得ることが可能になる。また、このようにして冷却風を発生する際に、冷却風が羽根等と衝突することがないためこの衝突によって発生していた騒音を大幅に抑えることが可能になり、冷却風の発生に伴う騒音全体を大幅に低減することができる。
【０００８】
また、上述した円盤群は、複数の円盤の間を所定の間隔を維持した状態で固定する固定部材を有することが望ましい。これにより、円盤群を構成する複数の円盤を所定の間隔を維持した状態で固定して回転させることが可能になるため、円盤群全体として安定した冷却風量を確保することができる。
【０００９】
また、上述した円盤群は、界磁鉄心の軸方向端面に固定されていることが望ましい。これにより、円盤群の固定が容易になるとともに、回転子の外周側に配置されている固定子を確実に冷却することが可能になる。
また、上述した複数の円盤の内径は、回転軸に沿って導入される冷却風の上流側が大きく設定されていることが望ましい。これにより、円盤群の回転中心近傍に冷却風を導入する際に流入抵抗を低減することが可能になり、各円盤に沿って遠心方向に冷却風を効率よく排出することができる。
【００１０】
【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発電機について、図面に基づいて詳細に説明する。
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１の部分的な断面図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、電機子として働く固定子２、界磁として働く回転子３、固定子２および回転子３を支持するフレーム４、５、固定子２に直接接続され交流電力を直流に変換する整流器１５等から構成されている。この整流器１５の出力端子はバッテリに接続されている。
【００１２】
回転子３の回転軸６はプーリ１２に連結され、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回転駆動される。
ランデル型磁極鉄心７は、回転軸６に嵌合固定されたボス部７１およびボス部７１の両端より径方向に延びるディスク部７２、爪状磁極７３により構成されている。磁極鉄心７の両側面には、円盤群１１、１４が固定されており、回転子３と一体となって回転することによって冷却風の流れを生じさせる。
【００１３】
図２は、リア側の磁極鉄心７の端面に固定された円盤群１１の詳細を示す断面図である。また、図３は円盤群１１の組み付け状態を示す図である。なお、フロント側の磁極鉄心７の端面には円盤群１４が取り付けられているが、２つの円盤群１１、１４は基本的に同じ構造を有しているため、リア側の円盤群１１について詳細を説明し、円盤群１４については詳細な説明を省略する。
【００１４】
これらの図に示すように、リア側の円盤群１１は、４枚の円盤１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４と、これら４枚の円盤１１０−１〜１１０−４の間に配置される複数のスペーサ１１２と、４枚の円盤１１０−１〜１１０−４を固定するために用いられる複数の固定ピン１１４とを含んで構成されている。スペーサ１１２と固定ピン１１４が固定部材に対応する。なお、図３では、１本の固定ピン１１４と、円盤１１０−１、１１０−２間に配置されたスペーサ１１２のみが示されており、それ以外の固定ピン１１４およびスペーサ１１２については図示が省略されている。
【００１５】
４枚の円盤１１０−１〜１１０−４のそれぞれは、リア側の磁極鉄心７の端面上に所定間隔で重ねて配置されている。円盤１１０−１は、磁極鉄心７の端面に直接接するように配置されており、４本の固定ピン１１４を通すために４つの取付孔１１６が円周方向に等間隔に形成されている。円盤１１０−２は、スペーサ１１２を介在させた状態で円盤１１０−１上に重ねて配置されており、円盤１１０−１と同じ位置に４つの取付孔１１６が形成されている。同様に、円盤１１０−３は、スペーサ１１２を介在させた状態で円盤１１０−２上に重ねて配置されており、４つの取付孔１１６が形成されている。円盤１１０−４は、スペーサ１１２を介在させた状態で円盤１１０−３上に重ねて配置されており、４つの取付孔１１６が形成されている。また、磁極鉄心７の端面には、各円盤１１０−１〜１１０−４に形成された４つの取付孔１１６と対応する位置に、４つの取付孔７４が形成されている。固定ピン１１４の先端部を磁極鉄心７の取付孔７４に固定する方法はねじ締めあるいは圧入による方法が一般的であるが、それ以外の方法、例えば接着剤等を用いるようにしてもよい。
【００１６】
このようにして、４枚の円盤１１０−１〜１１０−４は、それぞれの間にスペーサ１１２を配置することにより、スペーサ１１２の寸法によって決まる所定間隔を維持した状態でリア側の磁極鉄心７の端面に固定される。
また、図２に示すように、磁極鉄心７に最も近い円盤１１０−１の内径φ２が最も小さく、磁極鉄心７から遠ざかるにつれて、円盤１１０−２、１１０−３、１１−４の各内径φ３、φ４、φ５が次第に大きくなっている。このように各円盤１１０−１〜１１０−４の内径を設定することにより、冷却風が導入される回転中心近傍の空間を確保することができるため、冷却風が各円盤１１０−１〜１１０−４の内径側から流入する際の抵抗を少なくすることが可能になる。なお、各円盤１１０−１〜１１０−４の外径φ１は、図２に示した例では全て同じにしたが、それらの外側に配置された固定子２に干渉しないように適宜変更可能である。
【００１７】
また、上述した円盤１１０−１〜１１０−４は、耐熱温度や強度の面からは鉄やアルミニウム等の金属材料を用いることが望ましいが、使用環境によっては、樹脂材料あるいは粉体や液体を用いて処理した紙等を用いるようにしてもよい。
このように、本実施形態では、複数の円盤からなる円盤群１１、１４を磁極鉄心７の端面に取り付けた回転子３が用いられている。一般に、羽根のない円盤を回転させると円盤表面の空気が内径側から外径側に円盤に沿って移動する。したがって、回転子３とともに回転する円盤を複数枚備えることにより、図１に矢印Ａで示したような、回転軸６に沿って導入した冷却風を円盤群１１、１４の各円盤に沿って遠心方向に排出する冷却風を得ることが可能になる。
【００１８】
特に、このようにして冷却風を発生する際に、冷却風が羽根等と衝突することがないため従来構造ではこの衝突によって発生していた騒音を大幅に抑えることが可能になり、冷却風の発生に伴う騒音全体を大幅に低減することができる。
また、円盤群１１、１４は、４枚の円盤の間にスペーサ１１２を介在させた状態で固定ピン１１４によって取付固定されており、所定の間隔を維持しながら各円盤を回転させることが可能になるため、円盤群１１、１４全体として安定した冷却風量を確保することができる。
【００１９】
また、円盤群１１、１４は、回転子３の磁極鉄心７の軸方向端面に固定されているため、円盤群１１、１４の固定が容易になるとともに、回転子３の外周側に配置されている固定子２を確実に冷却することが可能になる。
また、４枚の円盤１１０−１〜１１０−４の内径φ２〜φ５は、回転子３の回転軸６に沿って導入される冷却風の上流に向かって順に小さくなるように設定されているため、円盤群１１、１４の回転中心近傍に冷却風を導入する際に流入抵抗を低減することが可能になり、各円盤に沿って遠心方向に冷却風を効率よく排出することができる。
【００２０】
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において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、回転子３の軸方向両側に２つの円盤群１１、１４を備えるようにしたが、どちらか一方を備えるだけで冷却風量が十分に確保できる場合には他方の円盤群を省略してもよい。
【００２１】
また、上述した実施形態では、回転子３の磁極鉄心７の端面に円盤群１１、１４を直接取り付けたが、磁極鉄心７から離して取り付けたり、フレーム４、５の外側に取り付けて、回転軸６とともに回転させるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、車両用交流発電機に本発明を適用する場合を説明したが、車両用以外の用途の発電機や、電動機等の発電機以外の回転電機に本発明を適用することもできる。
【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部分的な断面図である。
【図２】磁極鉄心の端面に固定された円盤群の詳細を示す断面図である。
【図３】円盤群の組み付け状態を示す図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
４、５フレーム
６回転軸
７ランデル型磁極鉄心
１１、１４円盤群
１５整流器
７１ボス部
７２ディスク部
７３爪状磁極
１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４円盤
１１２スペーサ
１１４固定ピン

Claims

回転軸に固定される界磁鉄心を有する回転子と、
前記界磁鉄心の外周側に配置される固定子と、
互いに隙間を持たせて積層した複数の円盤を有し、前記回転子とともに回転する円盤群と、
を備えることを特徴とする回転電機。
請求項１において、
前記円盤群は、前記複数の円盤の間を所定の間隔を維持した状態で固定する固定部材を有することを特徴とする回転電機。
請求項２において、
前記円盤群は、前記界磁鉄心の軸方向端面に固定されていることを特徴とする回転電機。
請求項２または３において、
前記複数の円盤の内径は、前記回転軸に沿って導入される冷却風の上流側が大きく設定されていることを特徴とする回転電機。