JP2007325330A - 二輪車用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性を向上させることによりコスト上昇や重量増加を伴わずに出力向上を図ることができる二輪車用交流発電機を提供すること。
【解決手段】回転軸２と一体に回転する回転子３と、回転軸２に固定されてベルト１００で駆動されるプーリ１０と、回転子３の外周に配置される固定子４と、回転子３を回転自在に保持するとともに固定子４を保持するプーリ側のフロントフレーム５および反プーリ側のリアフレーム６とを備え、フロントフレーム５は回転軸２に沿った向きに開口した通風用の冷却風吸入窓５２を有し、プーリ１０がフロントフレーム５よりも車両進行方向に沿って前側に取り付けられ、プーリ１０の最大径φＡと冷却風吸入窓５２の外径φＢとの比φＡ／φＢが８５％以下に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、二輪車に搭載される二輪車用交流発電機に関する。

二輪車用交流発電機は主にエンジン外部に露出させて取り付けられている。この二輪車用交流発電機は、一般には、エンジンブラケットに対してシャフトを直結させる形式で連結されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３３１７８６号公報（第３−６頁、図１−４）

ところで、特許文献１等に開示された二輪車用交流発電機では、エンジンブラケットに直接取り付けられるため、発電機から吐出された高温の冷却風がフロント側吸入窓から再び発電機内に導入され、冷却性が悪化するという問題があった。冷却性の悪化に伴い、電機部品の寿命が低下するとともに、固定子および回転子の温度上昇による出力低下につながるため改善が望まれている。

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、冷却性を向上させることによりコスト上昇や重量増加を伴わずに出力向上を図ることができる二輪車用交流発電機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の二輪車用交流発電機は、回転軸と一体に回転する回転子と、回転軸に固定されてベルトで駆動されるプーリと、回転子の外周に配置される固定子と、回転子を回転自在に保持するとともに固定子を保持するプーリ側のフロントフレームおよび反プーリ側のリアフレームとを備え、フロントフレームは回転軸に沿った向きに開口した通風用の吸入窓を有し、プーリがフロントフレームよりも車両進行方向に沿って前側に取り付けられ、プーリの最大径φＡと吸入窓の外径φＢとの比φＡ／φＢを８５％以下としている。プーリ最大径と吸入窓外径との比（φＡ／φＢ）を８５％以下とすることにより、吸入窓の一部をプーリの外径側に確実に露出させることが可能になり、しかも、この露出した吸入窓に車両進行方向の前側からプーリの周囲に沿って流れる冷却風を直接導入することができるため、冷却性を向上させることが可能になる。また、冷却性向上によってコスト上昇や重量増加を伴わずに出力向上を図ることができる。

また、上述したフロントフレームに設けられて内輪が回転軸に取り付けられた軸受けを備え、プーリは、内輪と軸方向に一体固定される円板状のボス部と、ボス部から軸方向に沿って延在する円筒状のベルト溝部とを有し、ボス部の外径φＣは、プーリの最大径φＡよりも小径であることが望ましい。軸受けの内輪に当接するボス部の外径をプーリ最大径よりも小さくすることにより、吸入窓近傍に空間を確保することができ、吸入窓近傍の通風抵抗を下げることができる。

また、上述したボス部の外径φＣは、吸入窓の内径φＤ以下であることが望ましい。ボス部外径を吸入窓内径以下とすることにより、吸入窓の冷却風吸入側の開口を確実に開放することができ、吸入窓近傍の通風抵抗をさらに下げることができる。

また、フロントフレームは、周方向に沿って隔たった２箇所に径方向に延びた２つのステー部を有し、２つのステー部の端部が、回転軸と直交する向きにエンジンブラケットに締結手段によって締め付け固定されることが望ましい。ステー部の端部を回転軸と直交する向きにエンジンブラケットに締結することにより、締結面の向きを回転軸に沿った向きに一致させることができるため、この締結面の向きを回転軸に対して垂直に設定する場合に比べて、締結面を有する締結部が回転軸方向に沿った冷却風の流れを遮る程度を減らすことができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の二輪車用交流発電機の冷却機構について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施形態の二輪車用交流発電機の全体構成を示す断面図である。また、図２は図１に示した二輪車用交流発電機の正面図である。図３は、図１に示した二輪車用交流発電機の裏面図である。図４は、本実施形態の二輪車用交流発電機を二輪車に搭載した状態の概略を示す図である。

本実施形態の二輪車用交流発電機１は、回転軸２、回転子３、固定子４、フロントフレーム５、リヤフレーム６、整流器７、ブラシ装置８、電圧制御装置９、プーリ１０等を備えている。

回転子３は、界磁として作用し、回転軸２と一体に回転しており、一対のランデル型ポールコア３０、３１、界磁コイル３２、冷却ファン３５、３６を備えている。ランデル型ポールコア３０、３１のそれぞれは、回転軸２に圧入されるボス部と、ボス部の軸方向端部近傍から径方向に延びるディスク部と、ディスク部の外周部から軸方向に延びる複数（例えば６個）の爪状磁極部により構成されている。一方の冷却ファン３５は、プーリ１０側に配置された一方のポールコア３０の軸方向端面に溶接などの手法によって固定されている。この冷却ファン３５は、例えば、ブレードの一部あるいは全部を傾斜させた斜流ファンであり、吸入された冷却風を遠心方向および軸方向に沿って導く。軸方向に沿って導かれた冷却風は、ポールコア３０、３１の隣接する爪状磁極部間あるいはこれらの爪状磁極部と固定子４との間を通ることにより、回転子３および固定子４を冷却する。図１および図４では、フロントフレーム５に対応する冷却風の吸排気の様子が点線の矢印で示されている。また、他方の冷却ファン３６は、プーリ１０と反対側に配置された他方のポールコア３１の軸方向端面に固定されている。この冷却ファン３６は、例えば、ポールコア３１の軸方向端面に対して垂直なブレードを有する遠心ファンであり、吸入された冷却風を遠心方向に導く。固定子４は、複数のスロットが形成された固定子鉄心４０と、各スロットに巻装されて固定子鉄心４０の軸方向端面から一部が露出する固定子巻線４１とを有している。

フロントフレーム５は、プーリ１０側に配置されており、固定子巻線４１のフロント側コイルエンドの外周側に形成された複数の冷却風吐出窓５１と、冷却ファン３５よりも軸方向に沿ってプーリ１０側に形成された冷却風吸入窓５２とを有している。また、フロントフレーム５には、内輪５３が回転軸２に取り付けられた軸受け５４が備わっている。この軸受け５４とともにリヤフレーム６内に軸受け６１を設けることにより、フロントフレーム５とリアフレーム６によって回転子３が回転自在に保持される。

リヤフレーム６は、プーリ１０と反対側に配置されており、固定子４を収納保持する。固定子４は、固定子鉄心４０の軸方向端面の一部が複数本のスタッドボルト６０による軸方向の締結力を受けることで固定されている。また、リヤフレーム６は、軸方向外側には整流器７、ブラシ装置８、電圧制御装置９等の電気部品が配置され、これらの電機部品を覆うようにリヤカバー１３が取り付けられる。また、リヤフレーム６は、二輪車用交流発電機１として組み付けられた状態で固定子巻線４１のリヤ側コイルエンドの外周側に形成された複数の冷却風吐出窓と、冷却ファン３６よりも軸方向に沿ってリヤ側（プーリ１０と反対側）に形成された冷却風吸入窓６２とを有している。リヤカバー１３の軸方向端面にも冷却風吸入窓１４が形成されており、回転子３とともに冷却ファン３６が回転すると、リヤカバー１３に形成された冷却風吸入窓１４を通して吸入された冷却風が電気部品を冷却後、リヤフレーム６に形成された冷却風吸入窓６２を通して冷却ファン３６近傍に導かれ、その後、固定子巻線４１のリヤ側コイルエンドを冷却した後にリヤフレーム６の冷却風吐出窓から排出される。

フロントフレーム５とリヤフレーム６は、固定子４を固定するスタッドボルト６０とナット６３を用いて締め付け固定されている。また、フロントフレーム５の周方向に隔たった２箇所には、径方向に延びた２つのステー部５５、５６が形成されている。ステー部５５の端部には回転軸２の向きと直交する向きを有する取付穴５５Ａが形成されている。また、ステー部５６の端部には回転軸２の向きと直交する向きを有する取付穴５６Ａが形成されている。これらの取付穴５５Ａ、５６Ａにボルト等の締結手段を通してステー部５５、５６の端部を締め付け固定することにより、エンジンブラケット２００に対して二輪車用交流発電機１が取り付け固定される。

ステー部５５、５６の端部を回転軸２と直交する向きにエンジンブラケット２００に締結することにより、締結面の向きを回転軸２に沿った向きに一致させることができるため、この締結面の向きを回転軸２に対して垂直に設定する場合に比べて、締結面を有する締結部の回転軸２と垂直な向きに沿った幅（図２においてｈ１、ｈ２で示されている）を薄くすることができ、回転軸方向に沿った冷却風の流れを遮る程度を減らすことができる。

また、回転軸２の一方端には、ベルト１００で駆動されるプーリ１０が固定されている。プーリ１０は、フロントフレーム５に設けられた軸受け５４の内輪５３と軸方向に一体固定される円板状のボス部１１と、ボス部１１から軸方向に沿って延在する円筒状のベルト溝部１２とを有する。プーリ１０の回転軸２への固定は、例えば回転軸２の先端に雌ネジ溝を形成しておいて、ナット２０でボス部１１を内輪５３側に締め付けることにより行われる。

本実施形態では、プーリ１０がフロントフレーム５よりも車両進行方向に沿って前側（図４では左側）に取り付けられている。また、プーリ１０の最大径をφＡ、フロントフレーム５の冷却風吸入窓５２の外径をφＢとしたときに、これらの比φＡ／φＢが８５％以下となるように設定されている。プーリ最大径と冷却風吸入窓外径との比（φＡ／φＢ）を８５％以下とすることにより、冷却風吸入窓５２の一部をプーリ１０の外径側に確実に露出させることが可能になり、しかも、この露出した吸入窓に車両進行方向の前側からプーリ１０の周囲に沿って流れる冷却風を直接導入することができるため、冷却性を向上させることが可能になる。また、冷却性向上によってコスト上昇や重量増加を伴わずに二輪車用交流発電機１の出力向上を図ることができる。

図５は、プーリ最大径と冷却風吸入窓外径の比（φＡ／φＢ）と二輪車用交流発電機１の出力電流との関係を示す図であり、実際に二輪車に搭載した状態（図４に示す搭載状態）で所定のエンジン回転数（３０００ｒｐｍ）にて比を変えてそれぞれの比を有する二輪車用交流発電機の出力電流を測定した結果が示されている。図５から明らかなように、比（φＡ／φＢ）が８５％以下の場合にはほとんど出力電流が一定であり、比を８５％よりも大きくしていったときに出力低下が観察された。この測定結果から、プーリ最大径と冷却風吸入窓外径の比を８５％以下に設定することにより、冷却性向上による出力向上（あるいは低下防止）が可能であることがわかる。

また、本実施形態では、プーリ１０のボス部１１の外径をφＣとしたときに、このφＣは、プーリ１０の最大径φＡよりも小径となるように設定されている。すなわち、プーリ１０のベルト溝部１２の外径が最大径φＡを有する部分となり、このベルト溝部１２の外径よりもボス部１１の外径の方が小さく設定されている。これにより、フロントフレーム５の冷却風吸入窓５２近傍に空間を確保することができ、冷却風吸入窓５２近傍の通風抵抗を下げることができる。

また、本実施形態では、冷却風吸入窓５２の内径をφＤとしたときに、プーリ１０のボス部１１の外径φＣがφＤ以下に設定されている。ボス部外径を冷却風吸入窓内径以下とすることにより、冷却風吸入窓５２の冷却風吸入側の開口を確実に開放することができ、冷却風吸入窓５２近傍の通風抵抗をさらに下げることができる。

一実施形態の二輪車用交流発電機の全体構成を示す断面図である。 図１に示した二輪車用交流発電機の正面図である。 図１に示した二輪車用交流発電機の裏面図である。 本実施形態の二輪車用交流発電機を二輪車に搭載した状態の概略を示す図である。 プーリ最大径と冷却風吸入窓外径の比（φＡ／φＢ）と二輪車用交流発電機の出力電流との関係を示す図である。

符号の説明

１ 二輪車用交流発電機
２ 回転軸
３ 回転子
４ 固定子
５ フロントフレーム
６ リヤフレーム
７ 整流器
８ ブラシ装置
９ 電圧制御装置
１０ プーリ
１１ ボス部
１２ ベルト溝部
１３ リヤカバー
５１ 冷却風吐出窓
５２ 冷却風吸入窓
５３ 内輪
５４ 軸受け
５５、５６ ステー部
１００ ベルト
２００ エンジンブラケット

Claims (4)

1. 回転軸と一体に回転する回転子と、前記回転軸に固定されてベルトで駆動されるプーリと、前記回転子の外周に配置される固定子と、前記回転子を回転自在に保持するとともに前記固定子を保持するプーリ側のフロントフレームおよび反プーリ側のリアフレームとを備え、
   前記フロントフレームは前記回転軸に沿った向きに開口した通風用の吸入窓を有し、
   前記プーリが前記フロントフレームよりも車両進行方向に沿って前側に取り付けられ、
   前記プーリの最大径φＡと前記吸入窓の外径φＢとの比φＡ／φＢを８５％以下とすることを特徴とする二輪車用交流発電機。
2. 請求項１において、
   前記フロントフレームに設けられて内輪が前記回転軸に取り付けられた軸受けを備え、
   前記プーリは、前記内輪と軸方向に一体固定される円板状のボス部と、前記ボス部から軸方向に沿って延在する円筒状のベルト溝部とを有し、
   前記ボス部の外径φＣは、前記プーリの最大径φＡよりも小径であることを特徴とする二輪車用交流発電機。
3. 請求項１または２において、
   前記ボス部の外径φＣは、前記吸入窓の内径φＤ以下であることを特徴とする二輪車用交流発電機。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記フロントフレームは、周方向に沿って隔たった２箇所に径方向に延びた２つのステー部を有し、
   前記２つのステー部の端部が、前記回転軸と直交する向きにエンジンブラケットに締結手段によって締め付け固定されることを特徴とする二輪車用交流発電機。
   

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