JP2008061292A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性の向上、干渉音の発生防止、コスト増加の抑制が可能な車両用交流発電機を提供すること。
【解決手段】車両用交流発電機１は、軸方向端面に冷却ファン３５が固定された回転子３と、この回転子３の外周側に配置された固定子２と、回転子３および固定子２を支持するとともに冷却ファン３５に対向する位置に冷却風導入用の吸入窓４２を有するフレーム４と、回転子３の回転軸３３に締め付け固定された回転駆動用のプーリ８とを備える。プーリ８は、フレーム４に設けられた吸入窓４２と対向する位置に吸入窓４２に通じる複数の貫通孔８１を有し、これら複数の貫通孔８１を区画する側面を回転軸３３に対して傾斜させたファンブレード形状としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。

従来から、車両用交流発電機の冷却手法として、プーリ取付側であるフレーム前方の吸入窓から冷却風を導入し、側面排出窓から排出させることで冷却風を循環させる方法が採用されている。この冷却手法では、車両用交流発電機の体格に比べてプーリ外径が大きくなると、フレーム前方の冷却風吸入窓がプーリによって塞がれるため、冷却性が悪化することになる。この対策としては、プーリ内側にフレームの冷却風吸入窓に通じる穴を設けるとともにプーリに軸流ファンを固定することにより、回転時に冷却風をフレーム吸入窓に強制的に導く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。）。また、プーリ内側にフレームの冷却風吸入窓に通じる穴を設けただけの車両用交流発電機も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第２６１５１８５号明細書（第２−３頁、図１−５） 特許第３３０４９６９号明細書（第２−５頁、図１−６）

ところで、特許文献１の車両用交流発電機では以下の問題があった。
（１）プーリと組み合わされるファン構造であるため、ブレード（羽根部）の大きさに制約があり、風量を充分に確保することができず、大幅な冷却性向上が望めない。すなわち、ブレードを支えるためにある程度以上の平面部が必要であり、これによりブレードの枚数を多くすることができない。一方、ブレード数を多くすると、ブレードを支える根元平面部の強度が不足して破損する。
（２）ファンの平面部とプーリが１つのナットで締め付け固定されるが、プーリにベルト荷重が加えられて回転するときに、平面部とプーリは完全一体の単一部品ではないので、これらの間の微少空隙で耳障りな干渉音が発生する。
（３）ファン追加によってコストが上昇する。例えば、ファンの部品費やそれを組み付ける費用、さらにプーリに設けられた穴とファンのブレードを冷却効果を得るために適切な位置関係で組み付けるために位置決め手段や工数の追加等に要する費用などがかかることになる。

なお、特許文献２の車両用交流発電機では、単にプーリ内側に穴が設けられているだけであるため、充分な冷却効果は得られない。

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、冷却性の向上、干渉音の発生防止、コスト増加の抑制が可能な車両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、本発明の車両用交流発電機は、軸方向端面に冷却ファンが固定された回転子と、この回転子の外周側に配置された固定子と、回転子および固定子を支持するとともに冷却ファンに対向する位置に冷却風導入用の吸入窓を有するフレームと、回転子の回転軸に締め付け固定された回転駆動用のプーリとを備えており、プーリは、フレームに設けられた吸入窓と対向する位置に吸入窓に通じる複数の貫通孔を有し、これら複数の貫通孔を区画する側面を回転軸に対して傾斜させたファンブレード形状としている。

プーリ内側に貫通孔を設けるとともにこの貫通孔を区画する側面をファンブレードとして用いているため、別部品としてのファンを組み合わせる場合に比べて根元部を必要以上に確保しなければならない等の制約がなく、強制的にフレーム内に大量の冷却風を導入することによる大幅な冷却性向上を実現することができる。また、プーリの形状を工夫することでファンの機能を追加しているため、別部品としてのプーリとファンを組み付けた場合に生じる干渉音の発生を防止することができる。さらに、プーリ以外の部品の追加や組み付け工数の追加がないため、コスト増加を抑制することができる。

また、上述した貫通孔の傾斜した側面を、回転軸に垂直な軸方向端面よりも反フレーム側に突出させることが望ましい。これにより、ファンブレード面積を広くすることでプーリからフレーム内に導入する冷却風の風量を増すことができ、冷却性をさらに向上させることができる。

また、上述した貫通孔のフレーム側開口は、吸入窓のプーリ側開口よりも広いことが望ましい。これにより、フレームに設けられた吸入窓のプーリ側の通風抵抗を最小にすることができ、風量増加によるさらなる冷却性向上が可能となる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。また、図２は本実施形態の車両用交流発電機の正面図である。本実施形態の車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、ブラシ装置５、整流装置６、リヤカバー７、プーリ８等を含んで構成されている。

固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子鉄心２２に形成された複数のスロット内に巻装された固定子巻線２３とを備えている。回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが複数個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の軸方向端面には、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送風手段としての冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２の軸方向端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出す送風手段としての冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３の前端にはプーリ８がナット１０により結合されており、図示しない車両エンジンにより回転駆動される。さらに、回転軸３３のリヤ側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置５から界磁巻線３１に対して給電が行われる。

フレーム４は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。また、フレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓４１を有し、軸方向端面に吸入窓４２を有している。

ブラシ装置５は、整流装置６から回転子３の界磁巻線３１に励磁電流を流すためのものであり、回転子３の回転軸３３に形成されたスリップリング３７、３８のそれぞれに押圧するブラシ５１、５２を有する。整流装置６は、三相の固定子巻線２３から出力される三相交流電流を整流して直流の出力電力を得るためのものである。リヤカバー７は、リヤ側のフレーム４の外側に取り付けられるブラシ装置５、整流装置６、ＩＣレギュレータ９等の電気部品を覆って、これらを保護するためのものである。

上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルトを介してプーリ８に車両エンジンからの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２の爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置６に設けられた出力端子からは所定の直流電圧が取り出される。

図３は、プーリ８の平面図である。図４は、図３のＯ−ＩＶ線断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、プーリ８の底面図である。本実施形態のプーリ８は、軸方向端面８０の所定位置に、具体的にはフレーム４に設けられた吸入窓４２と対向する位置に、吸入窓４２に通じる複数の貫通孔８１を有する。また、これら複数の貫通孔８１を区画する側面８２（特に回転方向に対して下流側となる側面）を回転軸３３と平行な面に対して傾斜させることにより、ファンブレード形状を実現している。図３等に示す例では、８枚のファンブレード８３が形成されている。また、図１に示すように、貫通孔８１のフレーム側開口は、フレーム４の吸入窓４２のプーリ側開口よりも径方向に沿った幅が広くなっている。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１に備わったプーリ８では、プーリ内側に貫通孔８１を設けるとともにこの貫通孔８１を区画する側面８２をファンブレード８３として用いているため、別部品としてのファンを組み合わせる場合に比べて根元部を必要以上に確保しなければならない等の制約がなく、強制的にフレーム４内に大量の冷却風を導入することによる大幅な冷却性向上を実現することができる。また、プーリ８の形状を工夫することでファンの機能を追加しているため、別部品としてのプーリとファンを組み付けた場合に生じる干渉音の発生を防止することができる。さらに、プーリ８以外の部品の追加や組み付け工数の追加がないため、コスト増加を抑制することができる。

また、プーリ８の貫通孔８１のフレーム側開口を、フレーム４の吸入窓４２のプーリ側開口よりも径方向幅を広くすることにより、フレーム４に設けられた吸入窓４２のプーリ側の通風抵抗を最小にすることができ、風量増加によるさらなる冷却性向上が可能となる。

図７は、プーリの変形例を示す平面図である。また、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。これらの図に示す変形例のプーリ８Ａでは、軸方向端面８０に設けられた貫通孔８１の傾斜した側面を、軸方向端面８０よりも反フレーム側に突出させたことに特徴がある。これにより、ファンブレード８３Ａの面積を広くすることができるため、プーリ８Ａからフレーム４内に導入する冷却風の風量を増し、冷却性をさらに向上させることができる。

図９は、プーリの他の変形例を示す平面図である。図９に示すプーリ８Ｂは、図３に示したプーリ８に対して、ファンブレード８３の枚数を増やしたものである。図３に示したプーリ８には８枚のファンブレード８３が備わっていたが、図９に示したプーリ８Ｂには１８枚のファンブレード８３が備わっている。貫通孔の形状を工夫することでファンブレード８３を形成しているため、板材を折り曲げてファンブレードを形成する場合に比べて、ファンブレード枚数の増加が容易であり、冷却風の風量増加による冷却性向上が可能になる。

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、プーリ８等に同じ大きさの複数の貫通孔８１を形成したが、これらの一部あるいは全部の大きさを変えるようにしてもよい。また、複数のファンブレード８３についても、互いに大きさ（軸方向高さ）や傾斜、面積等を一部あるいは全部について異ならせるようにしてもよい。

一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。 本実施形態の車両用交流発電機の正面図である。 プーリの平面図である。 図３のＯ−ＩＶ線断面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 プーリの底面図である。 プーリの変形例を示す平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 プーリの他の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２ 固定子
３ 回転子
４ フレーム
５ ブラシ装置
６ 整流装置
７ リヤカバー
８ プーリ
４２ 吸入窓
８０ 軸方向端面
８１ 貫通孔
８２ 側面
８３ ファンブレード

Claims (3)

1. 軸方向端面に冷却ファンが固定された回転子と、この回転子の外周側に配置された固定子と、前記回転子および前記固定子を支持するとともに前記冷却ファンに対向する位置に冷却風導入用の吸入窓を有するフレームと、前記回転子の回転軸に締め付け固定された回転駆動用のプーリとを備える車両用交流発電機において、
   前記プーリは、前記フレームに設けられた前記吸入窓と対向する位置に前記吸入窓に通じる複数の貫通孔を有し、これら複数の貫通孔を区画する側面を前記回転軸に対して傾斜させたファンブレード形状とすることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１において、
   前記貫通孔の傾斜した側面を、回転軸に垂直な軸方向端面よりも反フレーム側に突出させることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項１において、
   前記貫通孔のフレーム側開口は、前記吸入窓のプーリ側開口よりも広いことを特徴とする車両用交流発電機。
   

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