JP2009081934A - Three-phase ac power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クランクシャフトと一体的に回転をするロータと、ロータに対向するステータとを有する内燃機関の三相交流発電機に関する。 The present invention relates to a three-phase AC generator for an internal combustion engine having a rotor that rotates integrally with a crankshaft and a stator that faces the rotor.
自動二輪車等で内燃機関を有する車両には、内燃機関のクランクシャフトに連結された発電機が設けられており、クランクシャフトの回転に連動して発電を行い、車両補機への電力供給及びバッテリの充電を行う。このような発電機としては、一般的に三相交流発電機が用いられる。 A vehicle having an internal combustion engine such as a motorcycle is provided with a generator connected to a crankshaft of the internal combustion engine, and generates power in conjunction with rotation of the crankshaft to supply power to the vehicle auxiliary equipment and a battery. Charge the battery. As such a generator, a three-phase AC generator is generally used.
自動二輪車等ではスペース的な制約があり、内燃機関本体のみならず発電機についても小型化及び軽量化が要求されている。発電機を小型化すると、放熱する表面積が小さくなって放熱量が減少し、高温化して発電効率が低下する傾向がある。 In motorcycles and the like, space is limited, and not only the internal combustion engine body but also the generator is required to be smaller and lighter. When the generator is downsized, the surface area to dissipate heat decreases, the amount of heat dissipation decreases, the temperature rises, and power generation efficiency tends to decrease.
このため、特許文献1記載の冷却装置では、ロータの内周面と、隣接する2個のコイルとによって三方を囲まれた隙間を指向してオイルを噴出して冷却し、発電機の冷却の効率化を図っている。 For this reason, in the cooling device described in Patent Document 1, oil is jetted and cooled in a gap surrounded on three sides by the inner peripheral surface of the rotor and two adjacent coils, and the generator is cooled. We are trying to improve efficiency.
ところで、内燃機関に用いられる三相交流発電機では、スペース的な制約があることから、外的な要因によって箇所によって放熱効果が異なり、一様な冷却をしていたのでは温度上昇に偏りが生じ、冷却効果が不十分になる。 By the way, in the three-phase AC generator used for the internal combustion engine, there is a space limitation, so the heat radiation effect varies depending on the location due to external factors, and if the cooling is uniform, the temperature rise is biased. And the cooling effect becomes insufficient.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、温度上昇の偏りが少なく、効率的な冷却が可能となる三相交流発電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and an object of the present invention is to provide a three-phase AC generator that is less susceptible to temperature rise and can be efficiently cooled.
本発明に係る三相交流発電機は以下の特徴を有する。 The three-phase AC generator according to the present invention has the following characteristics.
第1の特徴:クランクシャフトと一体的に回転をするロータと、前記ロータに対向するステータとを有する内燃機関の三相交流発電機において、前記ステータを構成する複数のコイルは、配置箇所により、2以上の異なる線径の導線で形成され、使用状態において、全ての前記コイルの導線が同径で形成される場合に、温度上昇の最も高くなる箇所のコイルの導線は、最も大径の導線であることを特徴とする。 1st characteristic: In the three-phase alternating current generator of the internal combustion engine which has the rotor which rotates integrally with a crankshaft, and the stator which opposes the said rotor, the some coil which comprises the said stator is the arrangement | positioning location, When the conductors of all the coils are formed with the same diameter in the state of use, the coil conductor of the coil with the highest temperature rise is the largest conductor. It is characterized by being.
このように、温度上昇の最も高くなる箇所のコイルの導線の線径を、最も大径にすることにより、放熱する表面積が大きくなるとともに、導体抵抗が小さくなり、その部分の温度上昇が抑制される。したがって、温度上昇の偏りが少なくなり、効率的な冷却が可能となる。 Thus, by making the wire diameter of the coil wire at the highest temperature rise the largest, the surface area to dissipate heat is increased, the conductor resistance is reduced, and the temperature rise at that portion is suppressed. The Therefore, the temperature rise is less biased and efficient cooling is possible.
第2の特徴:前記ステータのコイルはU、V、W相の各相が2組の直列コイルの並列接続により形成され、前記直列コイルは、同径の導線で形成されていることを特徴とする。これにより、直列コイルを1本の導線で連続的に巻回することができ、簡便構成となる。 Second feature: The stator coil is formed by parallel connection of two series coils of U, V, and W phases, and the series coil is formed of a conducting wire having the same diameter. To do. Thereby, a series coil can be continuously wound with one conducting wire, and it becomes a simple structure.
第3の特徴:クランクシャフトと一体的に回転をするロータと、前記ロータに対向するステータとを有する内燃機関の三相交流発電機において、前記ステータを構成する複数のコイルは、配置箇所により、2以上の異なる線径の導線で形成され、導線の引き出し箇所に最も近いコイルの導線の線径が最も大径であることを特徴とする。導線の引き出し箇所は、放熱が阻害されて温度上昇の程度が高い。この箇所のコイルの導線の線径を最も大径にすることにより、放熱する表面積が大きくなるとともに、導体抵抗が小さくなり、その部分の温度上昇が抑制される。したがって、温度上昇の偏りが少なく、効率的な冷却が可能となる。 Third feature: In a three-phase AC generator for an internal combustion engine having a rotor that rotates integrally with a crankshaft, and a stator that faces the rotor, the plurality of coils that constitute the stator are arranged at different locations. It is formed by conducting wires having two or more different wire diameters, and the wire diameter of the coil conducting wire closest to the lead-out portion of the conducting wire is the largest. The lead-out portion of the conducting wire has a high temperature rise because heat dissipation is hindered. By making the diameter of the conducting wire of the coil at this point the largest, the surface area for heat dissipation increases, the conductor resistance decreases, and the temperature rise at that portion is suppressed. Therefore, the temperature rise is less biased and efficient cooling is possible.
第4の特徴:前記ステータの下端のコイルを含む直列コイルの導線の線径は最も小径であることを特徴とする。ステータの下端のコイルは、下方からオイルが掻き揚げられて、該オイルが当たって冷却されることから、小径の導線を用いることができる。 Fourth feature: The wire diameter of the series coil including the coil at the lower end of the stator is the smallest. The coil at the lower end of the stator is cooled by the oil being lifted from below and hitting the oil, so that a small-diameter conductor can be used.
本発明に係る三相交流発電機によれば、温度上昇の最も高くなる箇所のコイルの導線の線径を、最も大径にすることにより、放熱する表面積が大きくなるとともに、導体抵抗が小さくなり、その部分の温度上昇が抑制される。したがって、温度上昇の偏りが少なくなり、効率的な冷却が可能となる。 According to the three-phase AC generator according to the present invention, by setting the wire diameter of the coil wire at the highest temperature rise to the largest diameter, the surface area for heat dissipation is increased and the conductor resistance is reduced. , The temperature rise in that portion is suppressed. Therefore, the temperature rise is less biased and efficient cooling is possible.
以下、本発明に係る三相交流発電機について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図5を参照しながら説明する。本実施の形態に係る三相交流発電機10は、例えば自動二輪車に搭載される小型軽量のものである。
Hereinafter, a three-phase AC generator according to the present invention will be described with reference to FIGS. The three-
図1及び図2に示すように、本実施の形態に係る三相交流発電機10は、内燃機関の本体ケース12の側面に取り付けられており、全体を覆うカバー14と、該カバー14に取り付けられたステータ16と、クランクシャフト18の端部の軸心Cにボルト20で固定されたアウタロータ22とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a three-
カバー14は、カップ形状であり、本体ケース12から図2における左側のX1方向に突出している。カバー14の内腔におけるX1方向端部には、略放射形状の複数のリブ14a(図3参照)が設けられている。
The
クランクシャフト18には、本体ケース12の孔12aで回転自在に軸支されており、図示しないコンロッド及びピストンが連結されている。クランクシャフト18の先端部18aは先細りのテーパ形状になっている。先端部18aにおける軸心部には、雌ねじが設けられた有底のねじ穴18bが設けられている。クランクシャフトの一部は下部のオイルを掻き上げて、三相交流発電機10等に当てて潤滑及び冷却をする。
The
三相交流発電機10は、さらにクランクシャフト18に対してベアリング24により回転自在に軸支されている歯車体26と、アウタロータ22と歯車体26との間に設けられたクラッチ28とを有する。歯車体26は、図示しないスタータモータに噛合している。
The three-
ステータ16は6極構造であって、それぞれのティース30に対してコイルが巻回されている。これらのコイルは、相及び配置により、例えばコイル32u1と表し、又は代表的にコイル32とも記す。各コイル32は導線(例えば、エナメル被覆の銅線)が巻回されることにより形成されている。
The
ステータ16の中心部は、カバー14の支持柱34に一部が嵌合して位置決めされており、ボルト36により固定されている。ステータ16には、導線を引き出す3本のハーネス38a、38b及び38cが接続されており、留め金具40によりまとめて固定されている。留め金具40は、ステータ16の中心のボスにおける図1の右側(Y2方向)やや下方にビスにより固定されている。
The center portion of the
アウタロータ22は、中心のボス部42と、ステータ16の周囲に配置される筒体44と、これらのボス部42と筒体44とを接続する端面板46と、筒体44の内周面に設けられた18個のマグネット48とを有する。アウタロータ22及びクランクシャフト18は、正面視(図1参照)で時計方向に回転する。筒体44はフライホイールの作用を持つ。端面板46には複数の肉抜き孔46aが設けられている。
The
ボス部42及び筒体44は、端面板46からX1方向にそれぞれ突出しており、その突出長さはボス部42よりも筒体44の方がやや長い。ボス部42と筒体44との間の空間にはステータ16が配置されている。マグネット48とステータ16との隙間は微小である。アウタロータ22のマグネット48とステータ16のコイル32は、環状に配置されて対向している。
The
ボス部42は、図2における右側のX2方向に開口する孔42aを有する。該孔42aは、X2方向に向かって拡径するテーパ形状であり、クランクシャフト18の先端部18aに隙間なく嵌合して、偏心なく位置決めされる。先端部18aとボス部42との接続箇所にはスペーサ50が挿入されている。孔42aは、ボルト20の外径に応じてX1方向にも開口している。
The
ボルト20は、ボス部42の孔42a及びスペーサ50を通り、クランクシャフト18のねじ穴18bに螺設しており、アウタロータ22をクランクシャフト18に固定している。ボルト20のヘッド20aは、筒体44及びステータ16の端面よりもややX1方向に突出しておりカバー14の内面に近い。
The
カバー14には、オイル通路60及びオイル噴出口64が設けられている。
The
オイル通路60は、第1通路60a、第2通路60b及び第3通路60cからなる。第1通路60aは、カバー14における下部で図2の横方向(X方向)に延在しており、X2方向の端部開口は、本体ケース12に設けられたオイル供給路68に連通している。オイル供給路68は図示しないオイルポンプに接続されており、加圧されたオイルが供給される。
The
第2通路60bは、カバー14におけるX1方向の端面板において縦方向に延在しており、下部は第1通路60aの端部に連通している。第2通路60bは、正面視で三相交流発電機10の中央に設けられている。図1に示すように、カバー14の側面において、第2通路60bが設けられる下端部には、強度及び該第2通路60bの断面積を確保するための肉盛部74が設けられている。
The 2nd channel |
図1に示すように、オイル噴出口64は、第3通路60cのY1方向端部近傍に設けられており、ステータ16の上部の一部に対してオイルを噴出することができる。
As shown in FIG. 1, the
オイルはオイル噴出口64から噴出された後、リブ14a(図3参照)によって案内されて中心に集まって下方へ流れ、フライホイール側に該オイルを導き、該フライホイールの回転力によってステータ16に当てて冷却する。また、オイルの一部はステータ16の下部に流れて冷却をすることができる。つまり、リブ14aは基本的にはカバー14の補強部材であるが、オイルの案内部材としても作用する。また、オイル噴出口64から噴出されたオイルの一部はフライホイールとしての筒体44により回転力が与えられて、各コイル32にも当たって冷却することができる。
After the oil is ejected from the
オイル噴出口64から噴出されたオイルは、外部に漏れることなくカバー14によって底面部に集められ、図示しない回収手段を通ってオイルポンプに戻される。
The oil ejected from the
図4に示すように、ステータ16は並列三相Δ結線である。つまり、U相には、直列のコイル32u1、32u2、32u3の組と、直列のコイル32u4、32u5、32u6の組が並列に接続されている。V相には、直列のコイル32v1、32v2、32v3の組と、直列のコイル32v4、32v5、32v6の組が並列に接続されている。W相には、直列のコイル32w1、32w2、32w3の組と、直列のコイル32w4、32w5、32w6の組が並列に接続されている。直列の3個のコイル32は、1本の連続な導線が巻回されて形成されており、直列コイル内の導線は同径である。これらの各コイル32の配置は、図1に示すとおりである。つまり、直列コイル構成する3つのコイル32は隣接配置され、並列の2組の直列コイルは、180°離れた位置に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
ステータ16の各コイル32は、発電に伴って電流が流れることにより発熱をして、そのままでは温度が相当に上昇してしまい、発電効率が低下する傾向がある。そこで、上記のとおり、オイルの噴出により冷却をし、さらに、クランクシャフトの一部により下方のオイルが掻き上げて飛散させ、冷却をしている。
Each
ところで、ステータ16の各コイル32は、電気的には同じ作用を奏するのであるが、外的な要因によって箇所によって放熱効果が異なり、温度上昇に偏りが生じ、冷却効果が不十分になる傾向がある。
By the way, although each
本願発明者は、各コイル32を全て同径の導線で形成した場合に、各コイルの温度上昇を計測した。この結果を図5に示す。図5は中心点が140℃であり、外方に向かうに従って高温となるグラフである。図5における実線70は、三相交流発電機を自動二輪車のエンジンに搭載した使用状態における温度分布を示し、比較として、三相交流発電機の単体における温度分布を破線72で示す。
The inventor of this application has measured the temperature rise of each coil when all the
図5に示すように、実線70では、3時方向の位置、具体的にはコイル32v1及びコイル32u3の部分の温度上昇が最も高かった。これは、これらの部分には留め金具40及びハーネス38a、38b、38cが配設されており、放熱効果に劣るためであると考えられる。
As shown in FIG. 5, the
また、図5における下側で、6時方向の位置、具体的にはコイル32w2の部分の温度は相当に低かった。これは、クランクシャフトの一部により下方のオイルが掻き上げられて飛散し、コイル32w2が最もよくオイルを受けて熱が奪われたためと考えられる。0時方向の位置のコイル32W3も相当に温度が低いが、これは、オイル噴出口64の近傍に配置されているためと考えられる。
Further, on the lower side in FIG. 5, the position in the 6 o'clock direction, specifically, the temperature of the coil 32w 2 portion was considerably low. This is presumably because the oil below was scooped up and scattered by a part of the crankshaft, and the coil 32w 2 received the oil best and was deprived of heat. Although the temperature of the
本実施の形態に係る三相交流発電機10におけるステータ16では、図4に示すように、U相における直列のコイル32u1、32u2、32u3の組、及びV相における直列のコイル32v1、32v2、32v3の組の導線を他のコイル32よりも大径の導線を用いる。図4における線の太さは、各コイル32の導線の太さを模式的に表している。なお、W相における直列のコイル32コイル32w1、32w2、32w3の組についても、U相及びV相とのバランスをとるために大径の導線を用いているが、設計条件により細径の導線を用いてもよい。
In the
他のコイル32u4、32u5、32u6、32v4、32v5、32v6、32w4、32w5、32w6は細い同径の導線を用いている。
The
これにより、少なくとも、温度上昇の最も高いコイル32v1及びコイル32u3は、大径の導線が用いられることから、表面積が大きくなるとともに、導体抵抗が小さくなって発熱自体が小さく、これらの部分の温度上昇が抑えられ、温度上昇の偏りが少なくなる。これにより効率的な冷却が可能となる。また、図示を省略するが、V相における直列のコイル32v1、32v2、32v3については、他の部分よりも小径の導線を用いてもよい。コイル32w2は温度が相当に低く、小径の導線で足りるためである。同様に、オイル噴出口64の近傍に配置される直列のコイル32w1,32w2、32w3についても小径の導線を用いてもよい。ただし、オイル噴出口64は設計条件により配置が異なるので、これに対応した位置のコイル32の導線を小径にするとよい。
Thereby, at least the
上述したように、本実施の形態に係る三相交流発電機10では、使用状態において全てのコイル32の導線が同径で形成される場合と比較して、温度上昇の最も高くなる箇所のコイル32v1及び32u3の線径を大径にしている。これにより、各コイル32の温度上昇の偏りが少なく、効率的な冷却が可能となる。
As described above, in the three-
コイル32について、直列の3つは全て同径の導線を用いると説明したが、設計条件によっては、コイル毎に導線径を換えてもよい。
Regarding the
このように、本実施の形態に係る三相交流発電機10は、効率的な冷却が可能であって小型化が可能であり、自動二輪車等に好適に適用可能である。
Thus, the three-
本発明に係る三相交流発電機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Of course, the three-phase AC generator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…三相交流発電機 12…本体ケース
14…カバー 14a…リブ
16…ステータ 18…クランクシャフト
22…アウタロータ 30…ティース
32…コイル 48…マグネット
60…オイル通路 64…オイル噴出口
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ロータに対向するステータと、
を有する内燃機関の三相交流発電機において、
前記ステータを構成する複数のコイルは、配置箇所により、2以上の異なる線径の導線で形成され、
使用状態において、全ての前記コイルの導線が同径で形成される場合に、温度上昇の最も高くなる箇所のコイルの導線は、最も大径の導線であることを特徴とする三相交流発電機。 A rotor that rotates integrally with the crankshaft;
A stator facing the rotor;
In a three-phase AC generator of an internal combustion engine having
The plurality of coils constituting the stator are formed of two or more conductive wires having different wire diameters depending on the arrangement location.
A three-phase AC generator characterized in that when all the coil conductors are formed with the same diameter in use, the coil conductor at the highest temperature rise is the largest conductor. .
前記ステータのコイルはU、V、W相の各相が2組の直列コイルの並列接続により形成され、
前記直列コイルは、同径の導線で形成されていることを特徴とする三相交流発電機。 The three-phase AC generator according to claim 1,
The stator coil is formed by parallel connection of two series coils each of the U, V and W phases.
The three-phase AC generator is characterized in that the series coil is formed of conducting wires having the same diameter.
前記ロータに対向するステータと、
を有する内燃機関の三相交流発電機において、
前記ステータを構成する複数のコイルは、配置箇所により、2以上の異なる線径の導線で形成され、
導線の引き出し箇所に最も近いコイルの導線の線径が最も大径であることを特徴とする三相交流発電機。 A rotor that rotates integrally with the crankshaft;
A stator facing the rotor;
In a three-phase AC generator of an internal combustion engine having
The plurality of coils constituting the stator are formed of two or more conductive wires having different wire diameters depending on the arrangement location.
A three-phase AC generator characterized in that the wire diameter of the coil closest to the conductor drawing portion is the largest.
前記ステータの下端のコイルを含む直列コイルの導線の線径は最も小径であることを特徴とする三相交流発電機。 The three-phase AC generator according to claim 3,
A three-phase AC generator characterized in that the wire diameter of a series coil including the coil at the lower end of the stator is the smallest.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007248805A JP2009081934A (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Three-phase ac power generator |
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Cited By (1)
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WO2016181445A1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-11-17 | 三菱電機株式会社 | Compressor |
-
2007
- 2007-09-26 JP JP2007248805A patent/JP2009081934A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
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WO2016181445A1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-11-17 | 三菱電機株式会社 | Compressor |
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