JP2011097777A

JP2011097777A - ブラシレス回転電機

Info

Publication number: JP2011097777A
Application number: JP2009250887A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Hayashi; 秀行林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP4884515B2; US20110101803A1; CN102055280A; CN102055280B; US8400028B2

Abstract

【課題】励磁コア、励磁コイルの冷却性が向上した車両用ブラシレス交流発電機を得る。
【解決手段】この発明に係る車両用ブラシレス交流発電機は、回転子８は、シャフト７に固定された磁極鉄心１２，１３と、リヤブラケット２に固定されているとともに磁極鉄心１３に挿入された円筒形状の励磁コア１７と、この励磁コア１７の小径部に導線が巻回された励磁コイル１８とを有する車両用ブラシレス交流発電機であって、リヤブラケット２は、リヤ軸受６を収納した軸受収納部２８の周囲に形成され冷却用ファン２２の回転により生じた冷却風が通過する回転子用通気孔、及び回転子用通気孔を通過した冷却風を励磁コア１７に向けて案内する通風路２１を形成した案内部２０を有している。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばブラシレス交流発電機として車両に搭載されるブラシレス回転電機に関する。

従来、対向した一対の第１及び第２のブラケットを有するケースと、このケースに固定された固定子と、それぞれのブラケットに軸受を介して両端部が回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトに設けられた回転子と、前記シャフトに固定された冷却用ファンとを備え、前記回転子は、シャフトに固定された磁極鉄心と、前記第１のブラケットに固定されているとともに前記磁極鉄心に挿入された円筒形状の励磁コアと、この励磁コアの小径部に導線が巻回された励磁コイルとを有する自動車用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５７-１６５５９号公報（第１図）

上記自動車用交流発電機では、リヤブラケットにはダイオード、レギュレータにそれぞれ対面した部位に通気孔が形成されており、ファンの回転により生じた冷却風は、ダイオード、レギュレータを通過した後、通気孔を通じて励磁コア、励磁コイルに及んでおり、次のような問題点があった。
イ．冷却風は、ダイオード、レギュレータを冷却した後、励磁コア、励磁コイルを冷却しており、励磁コア、励磁コイルは、暖められた冷却風により、冷却されることになり、励磁コア、励磁コイルの冷却性が悪い。
ロ．冷却風は、通気孔を通過した後の内部空間に構造物がないため、内部空間で拡散してしまい、励磁コア、励磁コイルは、その冷却風で冷却されるので、励磁コア、励磁コイルの冷却性が悪い。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、励磁コア、励磁コイルの冷却性が向上したブラシレス回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係るブラシレス回転電機は、対向した一対の第１及び第２のブラケットを有するケースと、このケースに固定された固定子と、それぞれのブラケットに軸受を介して両端部が回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトに設けられた回転子と、前記シャフトに固定された冷却用ファンとを備え、前記回転子は、シャフトに固定された磁極鉄心と、前記第１のブラケットに固定されているとともに前記磁極鉄心に挿入された円筒形状の励磁コアと、この励磁コアの小径部に導線が巻回された励磁コイルとを有するブラシレス回転電機であって、前記第１のブラケットは、前記軸受を収納した軸受収納部の周囲に形成され前記冷却用ファンの回転により生じた冷却風が通過する回転子用通気孔、及び回転子用通気孔を通過した冷却風を励磁コアに向けて案内する通風路を形成した案内部を有している。

この発明に係るブラシレス回転電機によれば、第１のブラケットは、軸受を収納した軸受収納部の周囲に形成され冷却用ファンの回転により生じた冷却風が通過する回転子用通気孔、及び回転子用通気孔を通過した冷却風を励磁コアに向けて案内する通風路を形成した案内部を有しているので、回転子用通気孔から第１のブラケット内に流入した外気からの冷却風は、励磁コアに向かって流れ、励磁コアを冷却するので、励磁コア及びこの励磁コアと一体の励磁コイルの冷却性が向上する。

この発明の実施の形態１に係る車両用ブラシレス交流発電機を示す側断面図である。図１の車両用ブラシレス交流発電機をリヤブラケット側から視たときの正面図である。

実施の形態１.
以下、この発明の実施の形態１の車両用ブラシレス交流発電機（以下、交流発電機と略称する。）を図に基づいて説明する。
図１はブラシレス回転電機である交流発電機を示す側断面図、図２は図１の交流発電機をリヤブラケット２側から視た正面図である。
この交流発電機は、フロントブラケット１とリヤブラケット２とが通しボルト３により一体化されて構成されたケースと、このケースの内周壁に固定された固定子４と、フロントブラケット１に取付けられたフロント軸受５とリヤブラケット２に取付けられたリヤ軸受６とにより両端部がそれぞれ回転自在に支持されたシャフト７と、このシャフト７に設けられた回転子８と、リヤブラケット２に固定され固定子４と電気的に接続され交流出力を直流に変換する整流器９と、リヤブラケット２に固定され固定子４で生じる交流電圧を所定範囲内に制御するレギュレータ（図示せず）とを備えている。
シャフト７は、フロントブラケット１側が外部に延出しており、この延出部にプーリ１１が固定されている。このプーリ１１とエンジン（図示せず）との間にはベルト（図示せず）が巻き掛けされており、エンジンの駆動によりベルトを介してシャフト７が回転するようになっている。プーリ１１とフロントブラケット１との間には、シャフト７に固定された冷却用ファン２２が設けられている。

上記回転子８は、シャフト７に固定され周方向に等分間隔で形成された複数のフロント爪状磁極部１４を有するフロント磁極鉄心１２と、フロント爪状磁極部１４と歯合する複数のリヤ爪状磁極部１５を有するとともにフロント磁極鉄心１２と互いに基端面で面接触したリヤ磁極鉄心１３とを備えている。
また、回転子８は、リヤブラケット２に固定されているとともにリヤ磁極鉄心１３に挿入された円筒形状の励磁コア１７と、この励磁コア１７の小径部に導線が巻回された励磁コイル１８と、フロント爪状磁極部１４の内周面及びリヤ爪状磁極部１５の内周面に溶接やロウ付け等により全周にわたって接合された円環状のリング１６とを備えている。
フロント磁極鉄心１２、リヤ磁極鉄心１３及びリング１６は非磁性金属で構成されている。
上記固定子４は、薄板鋼板を積層した円筒形状の固定子コア２５と、この固定子コア２５に巻装され整流器９と電気的に接続された固定子コイル２６を備えている。

アルミダイカストで形成されたリヤブラケット２は、リヤ軸受６を収納する軸受収納部２８を有している。この軸受収納部２８の周囲には、対向して回転子用通気孔が形成されている。各回転子用通気孔は、複数の冷却用フィン２３により複数の回転子用通気孔部１９に区画されている。各冷却用フィン２３は、軸線方向の内側に向かって励磁コア１７の端面まで延設している。
また、リヤブラケット２は、回転子用通気孔部１９から軸線内側方向に沿って径寸法が拡大した案内部２０を有している、この案内部２０により、回転子用通気孔部１９を通過した冷却風を励磁コア１７に向けて案内する通風路２１が形成されている。
また、リヤブラケット２には、整流器９の前面に形成された整流器用通気孔２７、及びレギュレータの前面に形成されたレギュレータ用通気孔２９が形成されている。
また、リヤブラケット２と励磁コア１７とは、間に熱伝導性のシリコ−ンコンパウンド２４が介在して密接している。
アルミダイカストで形成されたフロントブラケット１には、複数の排気孔３０が形成されている。

上記のように構成された交流発電機では、電流がバッテリ（図示せず）から、リヤブラケット２に励磁コア１７を介して固定された励磁コイル１８に供給され、磁束が発生する。この磁束により、フロント爪状磁極部１４がＮ極に着磁され、リヤ爪状磁極部１５がＳ極に着磁される。
一方、プーリ１１がエンジンによって駆動され、シャフト７が回転する。これにより、回転子８のフロント磁極鉄心１２及びリヤ磁極鉄心１３が回転し、回転磁界が固定子コア２５に与えられ、起電力が固定子コイル２６に発生する。この交流の起電力が整流器９によって直流に整流され、バッテリに充電される。

一方、シャフト７の回転とともに冷却用ファン２２が回転し、この結果整流器用通気孔２７から入って冷却風は、矢印イに示すように、主に整流器９、固定子４と回転子８との間の隙間を通って排気孔３０から外部に排出される。
また、レギュレータ用通気孔２９から入って冷却風は、主にレギュレータ２９、固定子４と回転子８との間の隙間を通って排気孔３０から外部に排出される。
また、回転子用通気孔部１９から入って冷却風は、矢印ロに示すように、案内部２０に沿ってケース内に流入し、固定子４と回転子８との間の隙間を通って排気孔３０から外部に排出される。

この実施の形態による交流発電機によれば、リヤブラケット２は、リヤ軸受６を収納した軸受収納部２８の周囲に形成され冷却用ファン２２の回転により生じた冷却風が通過する回転子用通気孔、及び回転子用通気孔を通過した冷却風を励磁コア１７に向けて案内する通風路２１を形成した案内部２０を有しているので、回転子用通気孔からリヤブラケット２内に流入した外気からの冷却風は、励磁コア１７に向かって流れ、励磁コア１７を冷却するので、励磁コア１７及びこの励磁コア１７と一体の励磁コイル１８の冷却性が向上する。
また、軸受収納部２８の周囲に回転子用通気孔が形成されているので、軸受６の冷却性も向上するという効果もある。

また、リヤブラケット２は、整流器９及びレギュレータに対面した部位を除いた全周にわたって、軸線内側方向に沿って径寸法が拡大した案内部２０を有しているので、回転子用通気孔を通過した冷却風は、円筒形状の励磁コア１７の端面のより多くの領域に衝突し、励磁コア１７は効率よく冷却される。

また、ブラケット２は、回転子用通気孔を複数に区画して回転子用通気孔部１９を形成した冷却用フィン２３を有しているので、リヤブラケット２の放熱面積が増大し、それだけリヤブラケット２の放熱性が向上する。
また、冷却用フィン２３は、案内部２０とともに冷却風を励磁コア１７及び励磁コイル１８側に導く作用も兼ねており、励磁コア１７及び励磁コイル１８の冷却性がさらに向上する。
また、冷却用フィン２３を設けたことにより、回転子用通気孔部１９の寸法が小さくなり、それだけ、ボルト、ネジ等の部品が回転子用通気孔部１９を通じてケース内に入り込んでしまうという不都合を防止することができる。

また、各冷却用フィン２３は、軸線方向の内側に向かって励磁コア１７の端面まで延設しているので、励磁コア１７の熱は冷却用フィン２３を通じて熱伝導により外部に放出されるので、励磁コア１７及び励磁コイル１８の冷却性がさらに向上する。

また、リヤブラケット２と励磁コア１７とは、間に熱伝導性のシリコ−ンコンパウンド２４が介在して密接しているので、リヤブラケット２と励磁コア１７との間の熱抵抗が小さくなり、励磁コア１７からリヤブラケット２への熱伝導性が向上する。
また、リヤブラケット２と励磁コア１７との間に塩水等が浸入するのを防止することができ、アルミニウム製のリヤブラケット２と鉄製の励磁コア１７との間で金属イオン化傾向差による励磁コア１７の錆の発生を防止できるので、励磁コア１７の所定の磁路面積及び熱伝導性が確保される。

なお、上記実施の形態では、ブラシレス回転電機として、車両用ブラシレス交流発電機の場合について説明したが、この発明は、勿論車両用に限定されるものではなく、例えば船外機用ブラシレス交流発電機でも適用でき、またブラシレス電動機にも適用できる。
また、シリコ−ンコンパウンド２４は一例であり、熱伝導性のコンパウンドであればよい。

１フロントブラケット、（第１のブラケット）、２リヤブラケット（第２のブラケット）、４固定子、５フロント軸受、６リヤ軸受、７シャフト、８回転子、９整流器、１１プーリ、１２フロント磁極鉄心、１３リヤ磁極鉄心、１４フロント爪状磁極部、１５リヤ爪状磁極部、１６リング、１７励磁コア、１８励磁コイル、１９回転子用通気孔部、２０案内部、２１通風路、２２冷却用ファン、２３冷却用フィン、２４コンパウンド、２５固定子コア、２６固定子コイル、２７整流器用通気孔、２８軸受収納部、２９レギュレータ用通気孔、３０排気孔。

Claims

対向した一対の第１及び第２のブラケットを有するケースと、このケースに固定された固定子と、それぞれのブラケットに軸受を介して両端部が回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトに設けられた回転子と、前記シャフトに固定された冷却用ファンとを備え、
前記回転子は、シャフトに固定された磁極鉄心と、前記第１のブラケットに固定されているとともに前記磁極鉄心に挿入された円筒形状の励磁コアと、この励磁コアの小径部に導線が巻回された励磁コイルとを有するブラシレス回転電機であって、
前記第１のブラケットは、前記軸受を収納した軸受収納部の周囲に形成され前記冷却用ファンの回転により生じた冷却風が通過する回転子用通気孔、及び回転子用通気孔を通過した冷却風を励磁コアに向けて案内する通風路を形成した案内部を有していることを特徴とするブラシレス回転電機。
前記案内部は、軸線内側方向に沿って径寸法が拡大していることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス回転電機。
前記第１のブラケットは、前記回転子用通気孔を複数に区画して回転子用通気孔部を形成した冷却用フィンを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレス回転電機。
各前記冷却用フィンは、軸線方向の内側に向かって前記励磁コアの端面まで延設していることを特徴とする請求項３に記載のブラシレス回転電機。
前記第１のブラケットと前記励磁コアとは、間に熱伝導性コンパウンドが介在して密接していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のブラシレス回転電機。
前記ブラシレス回転電機は、車両用ブラシレス交流発電機であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のブラシレス回転電機。