JP2007531481A - ファンのブレードに対して傾斜するフィンを有する空気の流入ポート及び流出ポートを備える回転式電気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズを低減させた静音の回転式電気装置を提供する。
【解決手段】 外部ケーシング（１０）と、これに固定されたステータ（２０）と、ロータ（４０）と、ロータ（４０）の第１の軸方向側に設けられたブレード（５１）を有するファン（５０）とを備え、外部ケーシング（１０）の外周に、細長い径方向フィン（９０）により分割された開口部（８０）からなる径方向ポート（７１）（７２）を設け、径方向ポート（７１）（７２）の少なくとも一方の少なくとも１つの径方向フィン（９０）は、傾斜しており、径方向ポートの方向を向くブレード（５１）の縁は、径方向フィン（９０）を横切るようにして漸進的に移動するとともに、回転シャフト（３０）の周りを滑り運動して移動し、ブレード（５１）の縁の一点のみが、フィン（９０）と向き合うようになっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転式電気装置、特に、自動車のオルタネータに関する。

より詳しく言うと、本発明は、回転式電気装置、特に自動車のオルタネータに関し、軸線を有し、凹状の外部ケーシングと、外部ケーシングに固定されたステータと、軸線に沿って、ステータを貫通する回転シャフトと、ステータの内側で回転する回転シャフトに固定されたロータと、回転シャフトにより回転駆動され、外部ケーシングの内側にあるロータの第１の軸方向側に設けられたブレードを有するファンとを備え、外部ケーシングの外周に、空気の流出ポートである径方向ポートを有し、かつ、少なくとも一方の軸端に、空気の流入ポートである軸方向ポートを有し、ファンは、流入ポートから流出ポートへ空気を流し、軸方向ポート及び径方向ポートのそれぞれは、外部ケーシングに切り込み形成され、特定の方向に延びた軸方向フィン及び径方向フィンにより分割された開口部を有しているものに関する。

上述した種類の回転式電気装置は公知であり、通常、径方向面に延びるストリップ形状のフィンを有する、円筒状で径方向を向く流出ポートを備えている。

径方向面に延び、フィンの前方を移動するブレードを有するファンを備えている回転式電気装置は、ノイズを発生する。

本発明の目的は、上述した欠点を解消し、静音の回転式電気装置を得ることにある。

このため、本発明は、請求項１の前段に記載の回転式電気装置であって、径方向ポートを、長手方向を向くように外部ケーシングの径方向部に設け、径方向ポートは、軸線と同軸の円筒状となっている回転式電気装置において、前記径方向ポートの少なくとも１つの径方向フィンは、前記径方向フィンの高さにおける径方向ポートと接する面において、軸線に対して０°より大きい角度をなしており、前記径方向ポートの方向を向くファンのブレードの縁は、径方向フィンを横切るようにして漸進的に移動するとともに、回転シャフトの周りを滑って移動し、ブレードの縁の一点のみが、フィンと向き合うようになっていることを特徴とする回転式電気装置に関する。

本発明によれば、ノイズ及び圧力降下は小となる。

より詳しく言うと、空気のような冷却流体と径方向フィンとの間の衝撃が小となる。

空気のような冷却流体は、より大きな流量をもって安定して流れる。

乱流による振動は小さくなる。

そのため、ファンの効率が高まる。

また、径方向ポートが流出ポートである場合には、径方向フィンに対する、空気のような冷却流体の流れが逸れる危険が小となり、冷却流体の流れは安定する。

径方向フィン間の渦状の流れは、回転式電気装置のステータの延出部の方向である流出方向に冷却流体を流すことにより制限されて、発生が困難または不可能となり、それにより、熱を良好に除去できる。

本発明の１つの実施例において、０°よりも大きい前記角度は、３０°より小さい角度であるのが好ましい。

このような角度とすることにより、ファンの効率をさらに高めることができる。

本発明の１つの実施例において、径方向の流入ポートまたは流出ポートは、軸線と直交する断面において、径方向に対して傾斜する少なくとも１つの径方向フィンを備えており、冷却流体の流量が高まるとともに、ノイズがさらに小さくなる。

また、軸方向の流入ポートまたは流出ポートを、軸線と直交する方向で、外部ケーシングの軸方向部に設け、円形の内周縁により径方向内側を区切り、前記軸方向ポートの少なくとも１つの軸方向フィンは、軸線と直交する面において、前記軸方向フィンを通過する内周縁の接線に対して、９０°の角度よりも小さい角度をもって延びている。

この場合、９０°よりも小さい角度は、６０°より大きい角度であるのが好ましい。

軸方向フィンは、ファンの回転方向に傾斜しているのが好ましく、圧力降下がさらに小さくなるとともに、空気のような冷却流体が、より良好に流れるようになる。

好ましい実施例において、径方向ポートは、軸線と直交する断面において、径方向に対して傾斜する少なくとも１つの径方向フィンを備えており、軸方向フィンは、軸線と直交する断面において、径方向フィンと同様に、径方向に対して傾斜している。

このような構造のため、ノイズは好適に小さくなるとともに、空気のような冷却流体は円滑に循環する。従って、冷却流体は、大きな流出量及び小さなノイズをもって安定する。外部ケーシングを通過する冷却流体の乱流は、さらに減少する。

外部ケーシングに電子式制御手段が設けられている場合、径方向ポートは流出ポートであり、軸方向ポートは流入ポートであるのが好ましい。

例えば、ファンを、軸流型、遠心型、螺旋状遠心型、求心型、螺旋状求心型とし、ポートを、流出ポートまたは流入ポートとすることができる。

回転式電気装置は、回転シャフトにより回転駆動されるブレードを有し、外部ケーシング内の第１の軸方向端と対向する、ロータの第２の軸方向側に設けられた第２のファンを備えているのが好ましい。外部ケーシングは、第２の流入ポート及び流出ポートを有しており、第２のファンは、流入ポートから流出ポートへ空気を流し、第２の流入ポート及び流出ポートのそれぞれは、外部ケーシングに切り込み形成され、特定の方向に延びた軸方向フィン及び径方向フィンにより分割された開口部を有し、流入ポート及び流出ポートの少なくとも一方の少なくとも１つのフィンは、傾斜しており、前記ポートの方向を向く第２のファンのブレードの縁は、フィンを横切るようにして漸進的に移動するとともに、回転シャフトの周りを滑り運動して移動し、ブレードの一点のみが、フィンと向き合うようになっているのが好ましい。

また、回転式電気装置は、次に示す１つまたは複数の特徴を有している。
−フィンは、長手方向と直交する一定の寸法の部分を有している。
−フィンは、空気抵抗をさらに小とするために、長手方向と直交し、長手方向に沿って寸法が変化する部分を有している。
−フィンは、長手方向と直交する矩形の部分を有している。
−フィンは、長手方向と直交する丸い部分を有している。
−フィンは、長手方向と直交して、楕円形の部分を有している。
−フィンは、空気抵抗をさらに小とするために、長手方向と直交し、径方向内側において大きく、径方向外側において小さい部分を有している。
−フィンは、直線状である。
−フィンは、湾曲している。
−流入ポート及び流出ポートの少なくとも一方の少なくとも１つのフィンは、ファンの方向へ傾斜した縁を有し、前記ポートの方向を向くブレードの縁は、フィンの前記縁を横切るようにして漸進的に移動するとともに、回転シャフトの周りを移動し、空気の流出量を増すとともに、ノイズが低くなるようにしてある。

上述した特徴を、個々に、または組み合わせて有することができる。

本発明によると、ノイズを大きくすることなく、空気のような冷却流体の流出量が増す。

本発明の他の特徴及び利点は、図面を用いて行う例示的及び非限定的な実施例から明らかになると思う。

図１に示す回転式電気装置は、内部通気路を有する自動車の多相オルタネータである。回転式電気装置は、凹状の外部ケーシング（１０）、外部ケーシング（１０）内に固定されたステータ（２０）、ステータ（２０）を軸線に沿って貫通する回転シャフト（３０）、及びステータ（２０）内で回転する回転シャフト（３０）に固定されたロータ（４０）を備えている。回転シャフト（３０）の軸を軸線とする。

通常、ステータ（２０）は、軸線と同軸で、積層部（２１）で構成された円筒ボディを備えている。積層部（２１）の径方向の内周面には、軸線と直交して、径方向に延びる一連のスロットと、スロット内に巻回され、積層部（２１）の２つの軸方向端において、積層部（２１）と軸方向に整列して延びるステータ巻線の延出部（２２）を形成している相巻線とを備えている。オルタネータは、各相毎に少なくとも１つの巻線を備えている。巻線を、インターロックコイルを有する別々のコイルとしたり、例えば、国際公開第WO 92/06527号公報に記載されているようなＵ型のバー形状のものとしてもよい。

ロータ（４０）は、爪形の２つのマグネットホイール（４１）と、マグネットホイール（４１）間に設けられたフィールド巻線（４２）とを備えている。各マグネットホイール（４１）は、軸線と直交して延びる縁部を備えており、縁部の外方には、他方のマグネットホイールの縁部へ向かって軸方向に延びるティース（４３）が設けられている。２つのマグネットホイール（４１）のティース（４３）は、相補的に円周方向にずれているので、ロータの円周面に沿って、２つのマグネットホイール（４１）のティース（４３）は、交互に設けられている。各ティース（４３）は、台形状であり、対向するマグネットホイールの方向を向く先端を有している。

各縁部には、回転シャフト（３０）が貫通する中央孔が形成されており、縁部は、例えばローレット切りされ、回転シャフト（３０）に形成された溝と協動するリブにより、回転方向回りに回転シャフト（３０）に固定されている。

フィールド巻線（４２）は、ティース（４３）の内側、すなわち、ティース（４３）に対して径方向内側において、コアに巻回されている。コアは、２つのマグネットホイール（４１）の縁部間に軸方向に挿入されている。

１つの実施例において、コアは、マグネットホイール（４１）の縁部とは別体となっている。図１では、コアは、各縁部から延びる２つの部材で構成されている。マグネットホイール（４１）及びコアは、強磁性材料で形成されているのが好ましい。フィールド巻線（４２）に電流を流すと、一方のマグネットホイールのティースがＮ極となり、他方のマグネットホイールのティースがＳ極となる。

ロータ（４０）は、ステータ（２０）内で回転し、ロータ（４０）の外周面は、ティース（４３）により形成された空隙により、積層部（２１）により形成されたステータ（２０）の内周面から分離されている。

ハウジングをなす外部ケーシング（１０）は、車両に固定され、軸線と同軸の円筒形状となっている。外部ケーシング（１０）は、成形可能な材料、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で形成されているのが好ましい。外部ケーシング（１０）は、軸線と直交する中間面を対称にして、凹形状の前方プレート（１１）と後方プレート（１２）とに分割されている。前方プレート（１１）は、おおむね軸線方向を向く径方向部（１３）と、軸線とおおむね直交し、径方向部（１３）の一端を閉じるように連接された軸方向部（１４）とを備え、後方プレート（１２）は、径方向部（１３）と、径方向部（１３）と連設された軸方向部（１５）とを備えている。径方向部（１３）（１４）の内周端は、開口している。

図１において、径方向部（１３）は軸線方向を向き、軸方向部（１４）（１５）は、軸線と直交する方向を向いている。変形として、径方向部及び軸方向部を傾斜させることにより、各プレート（１１）（１２）の外周に、おおむね軸線方向を向く径方向部を設け、かつ、軸端の一方に、軸線とおおむね直交する軸方向部を設けるようにしてもよい。

前方プレート（１１）及び後方プレート（１２）の各径方向部（１３）の開口した一端は、ステータ（２０）の積層部（２１）に設けられ、例えばタイロッド（図示しない）により、互いに固定されている。前方プレート（１１）及び後方プレート（１２）の軸方向部は、それぞれ、外部ケーシング（１０）の前方の軸方向部（１４）及び後方の軸方向部（１５）をなしている。

変形として、一方のプレートの径方向面を、他方のプレートの径方向面上に重ねてもよい。

各軸方向面（１４）（１５）は、中央孔を有しており、各孔には、回転シャフト（３０）の前端部（３２）及び後端部（３３）を支持するボールベアリング（３１）が嵌合されている。

前端部（３２）は、軸方向部（１４）を越えて軸方向に延びており、プーリー（３４）を含む運動伝達部材を保持している。運動伝達部材は、外部ケーシング（１０）の外側において前端部（３２）に固定されており、また、前端部（３２）のねじ切り端に取り付けられるナット（図示しない）により、回転シャフト（３０）に回転方向回りに固定されている。

プーリー（３４）は、Ｖ形状の溝を有するベルト（図示しない）と協動する。回転式電気装置であるオルタネータが発電モードで機能し、バッテリを充電し、搭載された電気ネットワークに給電するようになっている場合、自動車のエンジンは、回転シャフト（３０）及びロータ（４０）を駆動する。

変形として、オルタネータを可逆性とし、上述したような発電モードと、電気モータモードとに機能させることもできる。

回転式電気装置がスタータモードで動作し、エンジンを始動させるようになっている場合、プーリー及び関連するベルトを逆方向に駆動させることにより、回転式電気装置は、エンジンを駆動することができる。このような可逆性のオルタネータは、オルタネータスタータと呼ばれており、例えば、国際公開第WO 01/69762号公報に詳細が開示されている。

変形として、回転シャフト（３０）と車両のエンジンとの間の運動伝達部材を、ギヤ、種々の間隔で設けられた少なくとも一連のプーリー、及び少なくとも１つのベルトとで構成してもよい。このように、運動伝達部材は、種々の形状で構成可能であり、ギヤ、歯車、プーリー等からなっている。

回転シャフト（３０）の後端部（３３）には、フィールド巻線（４２）の端とワイヤにより接続されたカラー（３５）が保持されている。カラー（３５）は、外部ケーシング（１０）の外側に設けられている。後方プレート（１２）は、外部ケーシング（１０）の外側方において、カラー（３５）と協動するブラシを保持するブラシホルダ（１２１）と、ブラシホルダ（１２１）のブラシを介して、フィールド巻線（４２）に接続された電圧レギュレータを有し、回転式電気装置により発生された交流電流を整流し、回転式電気装置を制御する電子式制御手段（１２２）とを保持している。

電子式制御手段（１２２）は、回転式電気装置のフィールド巻線（４２）を制御する電圧レギュレータと、ステータ（２０）により発生された交流電流を整流するブリッジ回路とを備えている。ブリッジ回路は、ステータ（２０）の相巻線に接続されている、例えばダイオードブリッジである。ダイオードのうちの２つは、図１に示すように、順方向で取り付けられている。オルタネータスタータの場合には、ＭＯＳＦＥＴブリッジとされる。

また、車両の電気回路に接続される端子が設けられており、そのうちの少なくとも１つの端子は、例えば電子式制御手段（１２２）に設けられている。ダイオードブリッジは、少なくとも６つのダイオード、すなわち、後方プレート（１２）により保持された少なくとも３つの負ダイオードと、ヒートシンクにより保持された少なくとも３つの正ダイオードとを備えている。

変形として、ブリッジ回路を、国際公開第WO 03/009452号公報に記載されているように、１２個のダイオードで構成してもよい。

また、回転式電気装置は、例えばプラスチックで形成され、外部ケーシング（１０）の軸方向部（１５）の外周側にある後方プレート（１２）に固定され、ブラシホルダ（１２１）と、電子式制御手段（１２２）の電圧レギュレータ、及びブリッジ回路とを覆う有孔のカバー（５）を備えている。

もちろん、変形として、電子式制御手段（１２２）のブリッジ回路や電圧レギュレータを、連結装置により回転式電気装置に連結された外部ケーシング（１０）に取り付けることもできる。

外部ケーシング（１０）は、ロータ（４０）の第１の軸方向側、例えば後方側において、軸方向部（１５）に設けられた少なくとも１つの軸方向ポート（６１）と、後方プレート（１２）の径方向部（１３）に設けられた少なくとも１つの径方向ポート（７１）とを備えている。後述するように、軸方向ポート（６１）は、外部ケーシング（１０）の軸方向の一端に、径方向ポート（７１）は、外部ケーシング（１０）の外周に設けられている。

また、回転式電気装置は、例えば後方側において、回転シャフト（３０）により回転駆動されるブレード（５１）を有し、外部ケーシング（１０）内において、ロータ（４０）の第１の軸方向側である後方に位置する第１のファン（５０）を備えている。

同様に、外部ケーシング（１０）は、ロータ（４０）の第２の軸方向側である前方側において、軸方向部（１４）に形成された第２の軸方向ポート（６２）と、前方プレート（１１）の径方向部（１３）に形成された少なくとも１つの第２の径方向ポート（７２）とを備えている。

さらに、回転式電気装置は、回転シャフト（３０）により回転駆動されるブレードを有し、外部ケーシング（１０）内において、ロータ（４０）の第２の軸方向側である前方側に設けられた第２のファン（５５）を備えている。

ファン（５０）（５５）は、例えば、溶接やクリンピングにより、ロータ（４０）に固定されている。

本実施例において、外部ケーシング（１０）は、空気の流入ポート及び流出ポートをそれぞれなす複数の軸方向ポート及び径方向ポートを有している。

流入ポートである軸方向ポート（６１）（６２）及び流出ポートである径方向ポート（７１）（７２）（図２）は、それぞれ、外部ケーシング（１０）内に形成され、軸方向フィン（１９０）及び径方向フィン（９０）により分割された細長い開口部（１８０）（８０）からなっている。

このように、軸方向フィン（１９０）の形状は、径方向フィン（９０）の長手方向の長さと関連している。

径方向ポートの径方向フィンの数は、軸方向ポートの軸方向フィンの数よりも多い。

長手方向の面と直交する面において、各径方向フィン（９０）は、長手方向の部分と比べて小さい部分を有している。

軸線と直交する軸方向ポート（６１）（６２）の各開口部（１８０）（図１及び図４）は、軸線を中心とするリングの扇形となっており、ボールベアリング（３１）を包囲し、円形の内周縁（８０１）及び外周縁（８０２）により区切られている。

フィン（１９０）は、内周縁（８０１）と外周縁（８０２）とを連結している。簡単化のために、図４には、一部のフィン（１９０）のみを示してある。

内周縁（８０１）は、図１に示すボールベアリング（３１）を取り付けるためのハウジングをなすスリーブの外周面を区切っている。図１には、スリーブを示していない。

径方向ポート（７１）（７２）の開口部（８０）により外周面が区切られた領域（８０３）の内周面は、外周縁（８０２）により区切られている。

図１において、領域（８０３）は、ブリッジ回路のダイオードを、後方プレート（１２）の軸方向面（１５）に圧力嵌めして取り付けるための領域となっている。この代わりに、ダイオードを、軸方向面（１５）にハンダ付けしてもよい。

径方向ポート（７１）（７２）（図１〜図３）のおおむね長手方向を向く開口部（８０）は、軸線の周りを回転させた円筒状となっており、径方向部（１３）の前端部及び後端部をなす円筒部（８１）と、軸方向部（１４）（１５）の外縁をなす環状部（８２）とを備えている。環状部（８２）を、ストリッピングすることにより径方向ポート（７１）（７２）が形成され、環状部（８２）は、領域（８０３）に続いている。

円筒部（８１）は、ステータ（２０）の延出部（２２）と対向して延び、積層部（２１）と隣接する中央の円形の縁部（８１１）により、外部ケーシング（１０）の中央面において区切られている。環状部（８２）の径方向内周面は、軸方向を向く円形縁（８２１）により区切られている。環状部（８２）は、軸線とおおむね直交している。

同じ径方向ポートにある径方向フィン（９０）は、ほぼ同じ形状であり、外部ケーシング（１０）の外周部において定間隔で分離され、同じ形状の複数の開口部（８０）が形成されている（図２）。

軸方向フィン（１９０）についても同様である。

径方向ポート（７１）（７２）の各径方向フィン（９０）の一端は、径方向部（１３）の開口自由端の方向を向く縁部（８１１）に固定され、また、その他端は、軸方向部（１４）（１５）の円形縁（８２１）に固定されている。上述と同様にして、軸方向ポートの各軸方向フィン（１９０）の一端は、内周縁（８０１）に、またその他端は、外周縁（８０２）に固定されている。

フィン（９０）（１９０）は、プレートの別々の部材を連結する機械的機能と、動作中に回転式電気装置により発生される熱エネルギーを発散させる機能とを有している。

各ファン（５０）（５５）は、軸線と直交する面において延びるハブ（５２）を備えている。ハブ（５２）は、平坦であり、例えば溶接により、対応する軸方向の側方、すなわち、後方側と前方側に位置するマグネットホイール（４１）の縁部に固定されている。ハブ（５２）を、一体物としたり、切削加工で形成してもよい。

ファン（５０）（５５）のブレード（５１）は、薄いウェブであり、後方及び前方へ向かって、ハブ（５２）から軸方向に延びている。

この実施例では、ファン（５０）（５５）は、遠心型であり、ブレード（５１）は、径方向面に設けられ、軸線の周りで一定角度をもって設けられている。各ブレード（５１）は、例えば矩形状であり、径方向外周側が、径方向ポート（７１）（７２）の方向を向く直線的な軸方向縁（５１１）となっており、また、前方及び後方の軸方向側が、軸方向ポート（６１）（６２）の方向を向く直線的な径方向縁（５１２）となっている。

ロータ（４０）が回転シャフト（３０）により回転駆動させられると、ファン（５０）（５５）は、冷却流体である空気を、図１の矢印で示す方向に、外部ケーシング（１０）の内部へ流す。

単純化のために、冷却流体を空気とする。

空気は、流入路である軸方向ポート（６１）（６２）を軸方向に流れ、延出部（２２）により径方向に偏向され、流出路である径方向ポート（７１）（７２）を通過して、外部ケーシング（１０）から流出する。

本発明の１つの特徴によれば、少なくとも１つの径方向ポートの少なくとも１つの径方向フィン（９０）は傾斜しているため、前記ポートの方向を向くブレード（５１）の縁は、フィン（９０）を横切るようにして漸進的に回転するとともに、回転シャフト（３０）の周りを滑り運動して回転し、それにより、ブレード（５１）の尖った端部のみが、フィン（９０）と対向するようになる。

少なくとも１つの軸方向ポートの傾斜した軸方向フィン（１９０）に関しても、同様であるのが好ましい。前記ポートの方向を向くブレード（５１）の縁は、その形状に基づいて、フィン（１９０）を横切るようにして漸進的に移動するとともに、回転シャフト（３０）の周りを滑り運動して移動し、それにより、ブレード（５１）の一点のみがフィン（１９０）と向き合うようになる。

変形態様として、軸方向フィンを傾斜させないこともある。

流入路及び流出路の全ての径方向フィン（９０）及び軸方向フィン（１９０）を、傾斜させるのが好ましい。

ある実施例では、フィン（９０）（１９０）は、ファンの回転方向とは反対の方向に傾斜している。

１つの特徴として、フィン（９０）（１９０）は、ファンの回転方向と同じ方向に傾斜しているのが好ましい。

このように、長手方向の面と直交する面において、各径方向フィンは、長手方向の部分と比べて小さい部分を有している。この小さい部分は、軸方向を向いており、以降、この部分を、軸方向フィン（１９０）と同様に円周方向に傾斜したクロスヘッドと呼ぶ。

このように、１つの特徴によれば、軸線と直交する断面において、径方向ポート（７１）は、径方向に対して傾斜している少なくとも１つの径方向フィン（９０）を備えている。軸方向ポート（６１）は、径方向フィン（９０）と同様に、軸線と直交する断面において、径方向に対して傾斜している少なくとも１つの軸方向フィン（１９０）を備えている。

図２〜図４を用いて、おおむね直線的なフィン（９０）（１９０）の第１の実施例を説明する。

図２からわかるように、径方向ポート（７１）の各径方向フィン（９０）は、開口部（８０）の円筒部（８１）内で延びる直線部と、直線部と連続し、環状部（８２）内で延びるクロスヘッドとからなっている。

直線部は、軸線と平行ではなく、軸線に対して傾斜している。

図３からわかるように、径方向フィン（９０）の高さ方向における前記径方向ポート（７１）と接する面において、径方向ポート（７１）の各径方向フィン（９０）は、特定の方向に延びている。図３に示す実施例において、特定の方向とは、軸線に対して傾斜する直線方向であり、径方向フィン（９０）の直線部が延びる方向のことである。この特定の方向は、軸線方向に対して、角度０°よりも大きい角度αをなしている。

好ましい実施例において、角度αは、３０°よりも小さく、好適には、１５°の角度である。

このような角度とすることにより、径方向フィン（９０）は、プレートの径方向面と軸方向面との間を連結する機械的機能を十分に発揮できるとともに、ファンの回転による雑音をかなり減らすことができる。

図３から明らかなように、ブレード（５１）と径方向フィン（９０）とが異なる方向で設けられているため、ブレード（５１）の軸方向縁（５１１）の一部のみが、径方向フィン（９０）の内周縁（９１）と対向している。軸方向縁（５１１）の前記一部は、ブレード（５１）の回転に伴って変化する。

図３の実施例において、まず、軸方向縁（５１１）の後端部が、径方向フィン（９０）の中央部と対向して位置する。ブレード（５１）が回転すると、軸方向縁（５１１）の前記一部は、前方へ移動し、前方へ向かって移動する径方向フィン（９０）の内周縁（９１）の一部と対向して漸進的に位置するようになる。

図３に示すように、径方向フィン（９０）は、同等に傾斜し、ブレード（５１）は、径方向フィン（９０）に沿って、後方から前方へ移動するか、または反対に、図５に示すように、径方向フィン（９０）に沿って、前方から後方へ移動するようになっている。

また、径方向フィン（９０）は、主径方向に延びる部分と直交する部分を有している。図６に示す変形例において、主径方向は、径方向に対して所定の角度で傾斜しており、径方向ポート（７１）を流れる空気流と平行な方向となっている。

図４からわかるように、軸方向ポート（６１）の各軸方向フィン（１９０）は、直線状となっている。

軸方向フィン（１９０）は、径方向を向いているのではなく、径方向に対して傾斜している。

軸線と直交する面において、軸方向フィン（１９０）は、内周縁（８０１）に固定された軸方向フィン（１９０）の端部を通過する接線に対して、９０°の角度より小さい角度βをなしている。

好ましい実施例において、角度βは、６０°よりも大きく、好適には、７０°の角度である。

このような角度とすることにより、軸方向フィン（１９０）は、軸方向部の径方向の内側部と外側部とを連結する機械的機能を十分に発揮できるとともに、ファンの回転による雑音をかなり減らすことができる。

図４から明らかなように、ブレード（５１）と軸方向フィン（１９０）とが異なる方向で設けられているため、ブレード（５１）の径方向縁（５１２）の一部のみが、ファンの方向を向く軸方向フィン（１９０）の縁と対向する。径方向縁（５１２）の前記一部は、ブレード（５１）の回転に伴って変化する。

図４の実施例において、まず、径方向縁（５１２）の外周部が、外周縁（８０２）に固定された軸方向フィン（１９０）の端部と対向して位置する。ブレード（５１）が回転すると、径方向縁（５１２）の前記一部は内側へ移動し、内側へ向かって移動する軸方向フィン（１９０）の端部の一部と対向して、漸進的に位置するようになる。

図４に示すように、軸方向フィン（１９０）は、同等に傾斜しており、そのため、ブレード（５１）は、軸方向フィン（１９０）に沿って、外側から内側へ移動するか、反対の場合には、ブレード（５１）は、軸方向フィン（１９０）に沿って、内側から外側へ移動する。

次に、径方向ポート（７１）の径方向フィン（９０）が湾曲している第２の実施例を、図５を用いて説明する。第１の実施例と異なる部分についてのみ説明する。

径方向フィン（９０）の高さ方向における径方向ポート（７１）と接する面において、径方向ポート（７１）の各径方向フィン（９０）は、ブレード（５１）が移動する周方向に対して、所定の向きに円弧状となっている。円弧状の向きを、上記したのとは逆の方向としてもよい。

図５に示す第２の実施例において、前記所定の方向とは、軸線に対して傾斜し、円形の縁部（８１１）及び（８２１）に取り付けられた径方向フィン（９０）の対向する端を通過する直線である直線Ｄの方向のことである。

この所定の方向は、軸線に対して、０°より大きく、３０°より小さい角度α、好ましくは、１５°で傾斜している。

径方向フィン（９０）の内縁は、径方向フィン（９０）の長手方向に対して、おおむね平行に湾曲している。

また、湾曲した径方向フィン（９０）に、上述と同様に、長手方向と直交する傾斜部分を設けることもできる。

さらに、軸方向ポート（６１）（６２）の軸方向フィン（１９０）を、湾曲状としてもよい。

ブレード（５１）を、径方向面で延長するのではなく、径方向面に対して傾斜した面で延長させたり、また、湾曲形状としてもよい。

上述のような場合、軸方向フィン（１９０）の方向を向くブレード（５１）の縁を、傾斜させたり、湾曲させたりすることができる。軸方向フィン（１９０）は、傾斜状または湾曲状のブレード（５１）の縁が、上述したのと同様に、軸方向フィン（１９０）に沿って、漸進的に通過するようにされている。

径方向ポートの径方向フィン（９０）、及び軸方向ポートの軸方向フィン（１９０）は、長手方向に沿って寸法が変化する部分を有している。これらの部分は、例えば、軸方向ポート（６１）（６２）の径方向内側において比較的大きく、径方向外側において比較的小さくなっている。

以上、直線状または湾曲状の径方向フィン（９０）及び軸方向フィン（１９０）に関して説明した。これらのフィンを、例えば、波状としたり、傾斜が異なる複数の直線的なセグメントで構成したり、軸線と平行な直線形状とは異なる他の形状としたりしてもよい。

フィン（９０）（１９０）を、湾曲面、例えば楕円面の一部、または二次曲面の一部において延長した形状としてもよい。

ファンの方向を向くフィンの縁を、フィンの長手方向と平行とする必要はない。この場合、フィンの縁及びフィン自体を、フィンの方向を向くブレードの縁に対して傾斜させてもよい。

上述した回転式電気装置のファンを、遠心型ではなく、螺旋状遠心型、軸流型、求心型、螺旋状求心型としてもよい。

螺旋状遠心型のファンの場合、軸方向ポートは、流入ポートを備え、径方向ポートは、流入ポートと対向する回転式電気装置の側方を向くファンに対して、軸方向にずれており、また、流出ポートを備えている。空気は、軸線に対して０°〜９０°の角度で流出ポートから流出する。

軸流ファンの場合、軸方向ポートは、流入ポートを備え、外部ケーシングは、径方向ポートを備えてはいないが、流入ポートと対向する側に、流出ポートとなる他の軸方向ポートを備えている。

求心型または螺旋状求心型のファンの場合、外部ケーシングは、流入ポートをなす径方向ポートと、流出ポートをなす軸方向ポートとを備えている。求心型ファンの場合、径方向ポートは、ファンと同じ高さにおいて軸方向を向いて位置している。螺旋状求心型のファンの場合、径方向ポートは、軸方向ポートと対向する側へ向かって軸方向にずれている。

上述した回転式電気装置は、多くの利点を有している。

ブレードは、フィンの形状に基づいて、フィンを横切るようにして漸進的に回転するので、ブレードがフィンを横切る際に発生するノイズがかなり小さくなる。ブレードがフィンと平行である場合、ノイズは大きくなる。

本発明は、全ての種類及び形状のブレード及びフィンに適用されるものである。ブレードを、径方向面またはそれ以外の面に設けたり、平坦状または湾曲状とすることができる。フィンを、直線状または湾曲状としたり、長手方向の面と直交する面において、傾斜部を設けることもできる。

本発明は、全ての種類のファン、すなわち、遠心型、螺旋状遠心型、軸流型、求心型、螺旋状求心型のファンを有する回転式電気装置に適用されるものである。

ファンのブレード（５１）は、軸線に対して傾斜する軸方向縁（５１１）と、径方向以外の方向を向く形状、凹形状、凸形状、Ｓ形状、またはその他の形状であり、前方または後方を向く径方向縁（５１２）とを備えている。ブレード（５１）は、軸線の周りを不規則的な角度をもって、かつ軸線を含む面において、非対称的に設けられている。

さらに、軸方向ポート（６１）（６２）は、軸線と直交していない、例えば、軸線に対して、９０°より小さい角度で傾斜した軸方向部（１４）（１５）に設けられるか、または、球体の一部におけるやや湾曲した軸方向面に設けられる。

また、本発明は、突極ロータを備える回転式電気装置に適用される。変形例では、回転式電気装置は、国際公開第WO 02/0545566号公報に記載されているような、永久磁石と交互に設けられた突極を有するロータを備えている。

前方側に設けられたファン（５５）よりも強力な後方側に設けられたファン（５０）を、例えば国際公開第WO 2004/106748号公報に記載されているような二重ブレードを備える二重ファンとしてもよい。本発明により、ノイズを高くすることなく、外部ケーシング（１０）を通過する空気の量を増やすことができるので、二重ファンとすることができる。

前方側のファンは、必須ではない。

プレート（１１）（１２）の一方に、例えば、車両のエンジン用の冷却流体を循環させるためのチャンバを設けることができる。

外部ケーシング（１０）を、２つ以上の部材で構成することができる。例えば、プレート（１１）（１２）を、ステータの積層部を内側に有する中央部の両側方に取り付ける。この中央部は、冷却チャンバを有している。

径方向ポートの開口部（８０）及び軸方向ポートの開口部（１８０）は、回転シャフト（３０）に対して回転対称とはなっている必要はなく、径方向に延びる矩形状としてもよい。

本発明による回転式電気装置の部分断面図である。 ファンのブレード及び流出ポートのフィンの位置を示す回転式電気装置の部分斜視図である。 図２の矢示III方向に沿う側面図である。 ファンのブレード及び流入ポートのフィンの位置を示す、図１の矢示IV方向に沿う軸方向断面図である。 傾斜したフィンを示す側面図である。 図１の矢示VI方向から見た、軸線と直交する断面におけるファンの変形例を示す部分断面図である。

符号の説明

５ カバー
１０ 外部ケーシング
１１ 前方プレート
１２ 後方プレート
１３ 径方向部
１４、１５ 軸方向部
２０ ステータ
２１ 積層部
２２ 延出部
３０ 回転シャフト
３１ ボールベアリング
３２ 前端部
３３ 後端部
３４ プーリー
３５ カラー
４０ ロータ
４１ マグネットホイール
４２ フィールド巻線
４３ ティース
５０、５５ ファン
５１ ブレード
５２ ハブ
６１、６２ 軸方向ポート
７１、７２ 径方向ポート
８０、１８０ 開口部
８１ 円筒部
８２ 環状部
９０ 径方向フィン
９１ 内周縁
１２１ ブラシホルダ
１２２ 電子式制御手段
１９０ 軸方向フィン
５１１ 軸方向縁
５１２ 径方向縁
８０１ 内周縁
８０２ 外周縁
８０３ 領域
８１１ 縁部
８２１ 円形縁（縁部）

Claims (10)

1. 軸線を有し、凹状の外部ケーシング（１０）と、外部ケーシング（１０）に固定されているステータ（２０）と、軸線に沿って、ステータ（２０）を貫通する回転シャフト（３０）と、ステータ（２０）の内側で回転する回転シャフト（３０）に固定されたロータ（４０）と、回転シャフト（３０）により回転駆動され、外部ケーシング（１０）の内側にあるロータ（４０）の第１の軸方向側に設けられたブレード（５１）を有するファン（５０）とを備え、外部ケーシング（１０）の外周に、空気の流出ポートである径方向ポート（７１）（７２）を有し、かつ、少なくとも一方の軸端に、空気の流入ポートである軸方向ポート（６１）（６２）を有し、ファン（５０）は、流入ポートから流出ポートへ空気を流し、軸方向ポート及び径方向ポートのそれぞれは、外部ケーシング（１０）に切り込み形成され、特定の方向に延びた軸方向フィン（１９０）及び径方向フィン（９０）により分割された開口部（１８０）及び開口部（８０）を有し、径方向ポート（７１）を、長手方向を向くように外部ケーシング（１０）の径方向部（１３）に設け、径方向ポート（７１）は、軸線と同軸の円筒状となっている回転式電気装置において、
   前記径方向ポート（７１）の少なくとも１つの径方向フィン（９０）は、前記径方向フィン（９０）の高さ方向における径方向ポート（７１）と接する面において、軸線に対して０°より大きい角度をなして延び、前記径方向ポート（７１）の方向を向くブレード（５１）の縁は、径方向フィン（９０）を横切るようにして漸進的に移動するとともに、回転シャフト（３０）の周りを滑って移動し、ブレード（５１）の縁の一点のみが、フィン（９０）と向き合うようになっていることを特徴とする回転式電気装置。
2. ０°より大きい前記角度は、３０°より小さい角度であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 径方向ポート（７１）は、軸線と直交する断面において、径方向に対して傾斜している少なくとも１つの径方向フィン（９０）を備えていることを特徴としている、請求項１記載の装置。
4. 少なくとも１つの軸方向ポート（６１）を、軸線と直交する方向で、外部ケーシング（１０）の軸方向部に設け、円形の内周縁（８０１）により径方向内側を区切り、前記軸方向ポート（６１）の少なくとも１つの軸方向フィン（１９０）は、軸線と直交する面において、内周縁（８０１）の接線に対して、９０°よりも小さい角度をもって延び、前記軸方向フィン（１９０）は、軸線と直交する断面において、径方向に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１記載の装置。
5. ９０°よりも小さい前記角度は、６０°より大きい角度であることを特徴とする、請求項４記載の装置。
6. 径方向ポート（７１）は、軸線と直交する断面において、径方向に対して傾斜する少なくとも１つの径方向フィン（９０）を備え、軸方向フィン（１９０）は、軸線と直交する断面において、径方向フィン（９０）と同様に、径方向に対して傾斜していることを特徴とする、請求項４記載の装置。
7. 径方向フィン（９０）は、長手方向と直交する、一定の寸法の部分を有していることを特徴とする、請求項１記載の装置。
8. 径方向フィン（９０）は、長手方向と直交し、かつ、長手方向に沿って寸法が変化する部分を有していることを特徴とする、請求項１記載の装置。
9. 径方向フィン（９０）は、湾曲していることを特徴とする、請求項８記載の装置。
10. 軸方向ポート（６１）及び径方向ポート（７１）の少なくとも一方の軸方向フィン（１９０）及び径方向フィン（９０）の少なくとも一方は、ファン（５０）に向かって傾斜した縁を有しており、前記径方向ポート（７１）の方向を向くブレード（５１）の縁は、径方向フィン（９０）を横切るように漸進的に移動するとともに、回転シャフト（３０）の周りを移動している、請求項１記載の装置。

Images