JP2014236588A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
また、隙間補完部材の突起部が軸受収納部の凹部に係止されたことに伴う突起部の内側方向の変形、変位が、軸受収納部に隙間補完部材を介して収納された軸受外輪に悪影響を及ぼすおそれがあるという問題点もあった。
前記隙間補完部材は、その径方向肉厚が、前記軸受の外輪の外周壁面と前記軸受収納部の内周壁面との間隙よりも小さい円筒形状である補完部材本体部と、
この補完部材本体部と一体であって前記軸受収納部に収納された前記軸受の端面から前記回転子側に延出した延出部と、
この延出部の外周面上の少なくとも1ヶ所に周方向に延びて弧状に形成され、前記軸受収納部の前記内周壁面に圧接した凸部と、を有している。
従って、隙間補完部材は、構成が簡単であるとともに、軸受収納部に時間を要することなく簡単に組付けることができ、しかも軸受外輪に悪影響を及ぼすことがない。
図1はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機を示す側断面図、図2はその要部拡大図である。
回転電機である車両用交流発電機は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製の駆動側ブラケット1及び反駆動側ブラケット2とからなるケーシングと、反駆動側ブラケット2の一部を覆った樹脂カバー3と、ケーシングの中心軸線上に設けられ、一端にプーリ4が固定されたシャフト5と、このシャフト5が貫通しているとともにケーシング内に配置された回転子6と、この回転子6の駆動側ブラケット1側の側面及び反駆動側ブラケット2側の側面にそれぞれ取り付けられた、駆動側ファン7及び反駆動側ファン8と、回転子6を囲むようにケーシングに固定された固定子9と、を備えている。
この固定子9は、駆動側ブラケット1及び反駆動側ブラケット2により両側から締付ボルト10の締め付け力で締め付けられ、挟持されている。
固定子9は、円筒形状の固定子鉄心18と、この固定子鉄心18のスロット(図示せず)に導線が巻回され、回転子6の回転に伴い、回転子コイル15からの磁束の変化で交流電力が誘起される固定子コイル19と、を有している。
固定子コイル19は、3個の巻線部(図示せず)をY形結線した、2組の3相交流巻線で構成されている。
反駆動側軸受25は、図2に示すように、シャフト5に固着された内輪27と、樹脂ケース26を介して固定された外輪28と、この外輪28と内輪27との間に装着されたボール29と、から構成されている。
この樹脂ケース26は、駆動時の発熱に起因する反駆動側軸受収納部24及び反駆動側軸受25の外輪28のそれぞれの熱膨張差により生じた、反駆動側軸受収納部24と反駆動側軸受25の外輪28との間の隙間を熱膨張により補完するものである。
隙間補完部材である樹脂ケース26は、反駆動側軸受25の外輪28の軸線方向の全長を覆った円筒状であって、ポリブチレンレテフタレート(PoLybutyLeneterephthaLate:PBT)樹脂で構成されている。
延出部32は、その内周面に凸部33に対向した部位に凹部34が形成されている。
ケース本体部30及び延出部32からなるケース本体の径方向の内厚aは、外輪28の外周径と反駆動側軸受収納部24の内周径との間隙よりも小さく設定されている。
対向した各リブ35間には、図4に示すようにスリット36が形成されている。各リブ35の周方向の幅とスリット36の幅はとともにほぼ同一寸法bである。
このスリット36により、高温溶融した樹脂材が冷却、固化したときに生じる、所謂ヒケ現象が防止され、ケース本体の肉厚aを均一化して安定した機能を持たせるためのものである。
この平坦部37の内周面39は、ケース本体の内周面上において2点を線で形成された弦形状であり、常温において、常に外輪28の外周面を押圧するように、外輪28の外周面と平坦部37の内周面39との間で寸法d(例えば、0.065mm)の値になるように設定されている。
また、常温において、平坦部37を除く外輪28の外周面とケース本体の内周面との間で隙間e(例えば0.025mm)が形成されるように設定されている。
ケース本体と外輪28との間の、上記寸法d及び隙間eの例は、高温状態が続いても、常に平坦部37の内周面39のみが外輪28の外周面を押圧して、外輪28のシャフト5を中心とした回転の規制を保持するものである。
なお、リブ35と係合凹部40との周方向の隙間f、リブ35と係合凹部40との径方向の隙間gのそれぞれの寸法は、例えば0.2mm、0.39mmである。
この寸法例は、高温状態が続いても、各リブ35が反駆動側軸受収納部24の係合凹部40の内周壁面に当接しない設定値である。
また、平坦部37の外周面38を除く、ケース本体の外周面と反駆動側軸受収納部24の内周面との隙間hの寸法は、例えば0.014mmである。
反駆動側軸受収納部24の係合凹部40については、底面側にリブ35の先端面が当接する当接部41が形成され、当接部41の周囲には段部42が形成されている。
係合凹部40は、当接部41から軸線方向の全域まで延びて形成されており、またその入口部位では、リブ35の挿入ガイドとしてテーパ状の切欠き部43が形成されている。
延出部32の外周面に延出部32と一体に形成された凸部33は、平坦部37間の外周面38間に周方向に延びて形成されている。この弧状の凸部33は、延出部32の周方向に等間隔で3個形成される。
この凸部33は、常温時には反駆動側軸受収納部24の内周面を押圧していると共に、高温状態時にも、反駆動側軸受収納部24の内周面を押圧しており、樹脂ケース26の反駆動側軸受収納部24に対するシャフト5を中心とした回転を阻止している。
凸部33は、圧入されることでそれ自体が変形すると共に、延出部32の内周面もある程度内周側に変形するが、凸部33は延出部32のみであってケース本体部30には形成されていない。
従って、反駆動側軸受収納部24に反駆動側軸受25が装着された時には延出部32の内周側が反駆動側軸受25の外輪28と接触していない。この構成により凸部33の変形に起因する延出部32の内周面の変形が軸受25、特にその外輪28に影響を与えることはない。
その結果、例えば、反駆動側軸受25の外径、即ち外輪28の外径が35mmの場合、各凸部33の合計の周方向の長さが6mmの値が好適値であり、最終的には、各凸部33の合計の周長が延出部32の全周長に対して、略1/20〜1/6の範囲が好適であることを見出した。
一方、エンジンによってプーリ4は駆動され、シャフト5によって回転子6が回転することで、固定子鉄心18には回転磁界が与えられ、固定子コイル19には起電力が生じる。
この交流の起電力は、回転子コイル15に流れる電流を調整する電圧調整器14によりその大きさが調整される。
また、この交流の起電力により生じる交流は、整流装置13を通って直流に整流されてバッテリに充電される。
そのため、発熱部品で発生した熱が反駆動側の反駆動側軸受収納部24を介して反駆動側軸受25に伝達され、また、回転子コイル15で発生した熱が爪状磁極16、17を介してシャフト5に伝わり、この熱が反駆動側軸受25の外輪28に伝達され、反駆動側軸受収納部24、樹脂ケース26および反駆動側軸受25の外輪28が熱膨張する。
このとき、反駆動側軸受収納部24がアルミニウム製で、反駆動側軸受25の外輪28が炭素鋼で作製されているので、反駆動側軸受収納部24と反駆動側軸受25の外輪28との間隙が大きくなるように熱膨張する。
また、樹脂ケース26のリブ35も高温時には熱膨張し、径方向側及び周方向側のそれぞれに熱膨張するが、その各リブ35が反駆動側軸受収納部24の係合凹部40の内壁面と圧接することがないように、隙間f、隙間gの各寸法が確保されている。
各リブ35は、反駆動側軸受収納部24の係合凹部40の内壁面とは、所定の微小間隙を介して対面することとなる。
その結果、樹脂ケース26のリブ35は、シャフト5の回転時にはその回転方向への対向側の係合凹部40の径方向内面と当接して樹脂ケース26の反駆動側軸受収納部24に対する回転を阻止している。
従って、反駆動側軸受収納部24に挿入された樹脂ケース26は、凸部33を介して径内側方向に変形、変位し、その弾性力により反駆動側軸受収納部24に対する樹脂ケース26の回転を規制しており、簡単な構成で樹脂ケース26の反駆動側軸受収納部24に対する回転を規制することができる。
しかも、樹脂ケース26の上記変形、変位は、反駆動側軸受25の外輪28が無い領域での変形、変位であり、変形、変位による外輪28に対する悪影響は無く、車両用交流発電機の信頼性が向上する。
従って、この凹部34により、反駆動側軸受収納部24に装着された樹脂ケース26の凸部33による延出部32の内周側への変形、変位により、特に反駆動側軸受25が反駆動側軸受収納部24に装着される時に延出部32を通過する際の、特にその外輪28に与える影響が回避される。
図7はこの発明の実施の形態2の車両用交流発電機に組み込まれた樹脂ケース26Aを示す斜視図である。
この実施の形態では、実施の形態1の延出部32の内周面に形成された凹部34は無いものの、延出部32の内周面のうち凸部33に対向した部位でも外輪28の外周面との間で隙間が形成されるようになっている。
この隙間調整は、凸部33の周方向長さ、径方向厚み等を調整することで可能である。
他の構成は実施の形態1の車両用交流発電機と同じである。
また、反駆動側軸受25を樹脂ケース26へ装着する際の、外輪28への悪影響は、凸部33の周方向長、径方向厚み等を、十分に調整することで防止される。
図8は発明の実施の形態2の車両用交流発電機に組み込まれた樹脂ケース26Bを示す斜視図である。
この実施の形態では、実施の形態2の樹脂ケース26Aの平坦部37に設けられたリブ35は無い。
他の構成は、実施の形態2の車両用交流発電機と同じである。
この凸部33単独による反駆動側軸受収納部24に対する樹脂ケース26の回転阻止は、凸部33の周方向長さ、径方向厚み等を調整することで可能である。
また、樹脂ケース26の成型金型が簡単化され、製造コストが低減される。
また、軸受収納部と軸受の外輪との間の隙間を熱膨張により補完する隙間補完部材として、シャフト5の片側のみに樹脂ケース26,26A,26Bを設けた例について説明したが、シャフトの両側に隙間補完部材を用いた例であってもよい。
また、凸部33は、樹脂ケース26,26A,26Bの延出部32の軸線方向の全域にわたって必ずしも形成する必要はない。
また、凸部33の数、リブ35の本数は一例であり、この数に限定されない。
また、リブ35は、必ずしも、平坦部37に設ける必要はなく、またスリット36を介して対向して設ける必要もなく、さらにケース本体部30及び延出部32で構成されたケース本体の軸線方向の全域まで延びて形成する必要もなく、軸長が短いもの、不連続のものであってもよい。
また、反駆動側軸受25を樹脂ケース26へ装着する際の、外輪28への悪影響は、凸部33の周方向長、径方向厚み等を、十分に調整することで防止される。
図8は発明の実施の形態3の車両用交流発電機に組み込まれた樹脂ケース26Bを示す斜視図である。
この実施の形態では、実施の形態2の樹脂ケース26Aの平坦部37に設けられたリブ35は無い。
他の構成は、実施の形態2の車両用交流発電機と同じである。
この凸部33単独による反駆動側軸受収納部24に対する樹脂ケース26の回転阻止は、凸部33の周方向長さ、径方向厚み等を調整することで可能である。
また、樹脂ケース26Bの成型金型が簡単化され、製造コストが低減される。
Claims (13)
- シャフトと、このシャフトに固定された回転子と、この回転子の両側であって前記シャフトに回転自在に設けられているとともに回転子を回転支持した軸受と、この軸受が隙間補完部材を介して圧入された軸受収納部を有するブラケットと、を備え、
前記隙間補完部材は、その径方向肉厚が、前記軸受の外輪の外周壁面と前記軸受収納部の内周壁面との間隙よりも小さい円筒形状である補完部材本体部と、
この補完部材本体部と一体であって前記軸受収納部に収納された前記軸受の端面から前記回転子側に延出した延出部と、
この延出部の外周面上の少なくとも1ヶ所に周方向に延びて弧状に形成され、前記軸受収納部の前記内周壁面に圧接した凸部と、を有した回転電機。 - 前記凸部は、周方向に等間隔で複数形成されている請求項1に記載の回転電機。
- 前記凸部は、その周方向の全長が前記延出部の全周長に対して1/20〜1/6の範囲である請求項1または2に記載の回転電機。
- 前記延出部は、その内周面であって前記凸部と対向した部位に凹部が形成されている請求項1〜3の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記凹部は、前記軸受が前記隙間補完部材に挿入される際に、前記外輪と離間している請求項4に記載の回転電機。
- 前記補完部材本体部は、内周面が平坦であって前記外輪を押圧した平坦部が少なくとも1箇所形成されている請求項1〜5の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記平坦部は、その内周面が前記補完部材本体部の内周面上の二点を結ぶ線で形成された弦形状である請求項6に記載の回転電機。
- 前記平坦部は、周方向に等間隔で複数形成されている請求項6または7に記載の回転電機。
- 前記隙間補完部材は、前記平坦部に、径方向に突出しているとともに前記軸受収納部に形成された係合凹部に係合したリブが設けられている請求項6〜8の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記リブは、周方向にスリットを介して対向して一対形成されている請求項9に記載の回転電機。
- 前記隙間補完部材は、樹脂ケースである請求項1〜10の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記回転電機は、車両用交流発電機である請求項1〜11の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記軸受は、前記シャフトの端部に固定されエンジンによって駆動されるプーリと反対のシャフトを回転支持した反駆動側軸受である請求項12に記載の回転電機。
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