JP2684743B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バッテリの充電および各種電気機器への電
力供給を行う車両用交流発電機に関する。

［従来の技術およびその課題］ 車両に搭載される従来の交流発電機は、ベルトを介し
てエンジンで駆動されるため、各々の回転速度によって
効率が異なり、最適設計することが困難であるととも
に、広い回転域で使用されるため、高回転用の軸受や、
耐摩耗性の良いブラシなどの寿命部品の品質向上のた
め、コストアップとなっていた。

また、温度上昇による電力損失の増加を防止するため
に、フレームに通気用の窓を設けて、ファンによる空気
冷却が行われているが、近年、エンジンの高性能化に伴
い、エンジンルーム内の温度が上昇していることから、
コイルに耐熱性のある巻線を使用する必要が生じてい
る。

さらに、空気冷却のためにフレームに設けた窓より、
水や泥などが侵入する虞があることから、耐環境性を考
慮した設計が必要であった。

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目
的は、冷却性および耐環境性を向上させるとともに、定
速度で駆動される効率の良い車両用交流発電機を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、圧油入口および
圧油出口を有するハウジング、および該ハウジングに回
転自在に保持された出力軸を備え、前記圧油入口より導
入された油圧油によって、前記出力軸を回転させる油圧
モータと、回転軸が前記出力軸と駆動連結されて、前記
油圧モータによって回転駆動されるとともに、前記圧油
出口と液密に連通し、前記圧油出口から吐出した油圧油
を流入させる流入口、および該流入口より流入した油圧
油を流出させる流出口を形成したフレームにより密閉さ
れ、該フレーム内に流入した油圧油によって内部の冷却
を行うブラシレス交流発電機とからなることを技術的手
段として採用する。

［作用および発明の効果］ 上記構成よりなる本発明は、油圧モータの回転出力に
よってブラシレス交流発電機が回転駆動されるため、油
圧モータに導入される油圧油の油量および油圧を調節し
て油圧モータの回転速度を制御することにより、ブラシ
レス交流発電機の最も効率の良い回転速度で駆動するこ
とができる。

従って、従来のように、エンジン回転に応じて、ブラ
シレス交流発電機の回転速度が変化することがなく、ブ
ラシレス交流発電機の出力性能を安定的に維持すること
ができる。

一方、油圧モータの圧油出口とブラシレス交流発電機
のフレームに形成した流入口とが液密に連通して設けら
れているため、圧油出口より吐出した油圧油が、流入口
よりフレーム内に流入し、フレーム内部を通過して流出
口より流出する際に、フレーム内部の発熱部位や軸受な
どを冷却する。

このため、従来の空気冷却の場合と比較して、冷却能
力を向上させることができ、エンジンルーム内の温度に
影響されることがない。

フレームによって密閉されているため、水や泥などの
侵入する虞がなく耐環境性にも優れる。

さらには、エンジンの回転に応じた広い回転域での使
用でなく、油圧モータによる定回転駆動であるととも
に、軸受にベルト荷重が加わることがないため、軸受の
寿命、ひいては製品の寿命を向上させることができる。

また、エンジンによる駆動でないことから、搭載位置
を自由に設定することができ、従来のような複雑な取り
回しがなくなる。

［実施例］ 次に、本発明の車両用交流発電機を図面に示す一実施
例に基づき説明する。

第１図は車両用交流発電機の断面図、第２図は油圧モ
ータの断面を示す第１図のＡ−Ａ断面図である。

本実施例の車両用交流発電機１は、ブラシレス交流発
電機（以下発電機と略す）２と油圧モータ３とを一体に
組み合わせたもので、油圧モータ３の出力軸４と発電機
２の回転軸５とがスプライン結合されており、油圧モー
タ３の回転出力によって発電機２を回転駆動するもので
ある。

油圧モータ３は、歯車モータが使用され、トロコイド
曲線によって形成されたインナロータ６とアウタロータ
７、インナロータ６の中央部にスプライン結合された出
力軸４、および軸受８を介して出力軸４を回転自在に支
持するハウジング９などから構成されている。

ハウジング９は、Ｏリング10を介して液密に組み付け
られたフロントハウジング9aとリヤハウジング9bとから
なる。

フロントハウジング9aとリヤハウジング9bには、第２
図にも示すように、油圧油（エンジンオイル）が導入さ
れる圧油入口11と、油圧油を吐出させる圧油出口12とが
形成されている。

インナロータ６は、第２図に示すように、アウタロー
タ７より１枚歯が少なく形成され、アウタロータ７に対
して偏心して設けられている。

このため、インナロータ６の外周面とアウタロータ７
の内周面との間には、インナロータ６とアウタロータ７
との回転によって、圧油入口11に連通する位置から圧油
出口12に連通する位置まで、容積変化を伴いながら周方
向に移動する空間13が形成される。

従って、この油圧モータ３は、圧油入口11から導入し
た油圧油の圧力によって、インナロータ６およびアウタ
ロータ７が容積変化を伴って回転し、インナロータ６に
嵌合された出力軸４が回転する。

出力軸４は、一方側（第１図右側）がリヤハウジング
9bより突出して設けられ、その外周にはスプラインが形
成されている。

発電機２は、軸受14を介して回転軸５を回転自在に保
持するフロントフレーム15とリヤフレーム16、およびリ
ヤフレーム16の外部に装着されるレクティファイヤ17を
保護するカバーフレーム18によって密閉されている。

フロントフレーム15とリヤフレーム16、およびリヤフ
レーム16とカバーフレーム18は、それぞれＯリング19お
よび20を介して液密に組み付けられている。

上記した油圧モータ３は、発電機２に対して、リヤハ
ウジング9bの端面がフロントフレーム15の端面にＯリン
グ21を介して密着され、ボルト22によって、ハウジング
９をフロントフレーム15に締め付け固定することで組み
付けられている。

フロントフレーム15には、油圧モータ３のハウジング
９に形成された圧油出口12と液密に連通する流入通路
（本発明の流入口）23が形成され、カバーフレーム18に
は、流入通路23より内部に流入した油圧油を流出させる
流出口24が形成されている。

発電機２の回転軸５は、内周にスプラインが形成され
て、油圧モータ３の出力軸４とスプライン結合された円
筒状の第１回転軸5aと、該第１回転軸5aの内周部に嵌め
合わされて、第１回転軸5aと一体に回転する第２回転軸
5bとから構成されている。

回転軸５の外周には、複数の爪部25aを有するロータ
コア25が嵌め合され、爪部25aの内側に配置された励磁
コイル26とステータコア27に巻線されたステータコイル
28との間を、回転軸５と一体に回転する。

なお、油圧モータ３に導入されるエンジンオイルは、
第３図の油圧回路に示すように、オイルポンプ29によっ
て、オイルタンク30から流量制御弁31に圧送された後、
この流量制御弁31で、一定流量が油圧モータ３に供給さ
れる。流量制御弁31での余分なエンジンオイルは、オイ
ルタンク30に戻される。

次に、本実施例の作動について説明する。

オイルポンプ29により流量制御弁31に圧送されたエン
ジンオイルは、流量制御弁31で一定流量が油圧モータ３
に供給される。

油圧モータ３の圧油入口11よりハウジング９内に導入
されたエンジンオイルは、インナロータ６とアウタロー
タ７との容積変化に伴って圧油出口12に導かれる。

この結果、インナロータ６に嵌合された出力軸４が回
転し、その出力軸４の回転力が、出力軸４とスプライン
結合された発電機２の回転軸５に伝達される。なお、油
圧モータ３の回転速度は、流量制御弁31によって、油圧
モータ３に導入されるエンジンオイルの流量および圧力
を調節することにより制御することができる。

回転軸５の回転によって、回転軸５に嵌め合されたロ
ータコア25が、励磁コイル26とステータコイル28との間
を、回転軸５と一体に回転することにより、ステータコ
イル28に交流電圧が発生する。

ステータコイル28に発生した交流電圧は、レクティフ
ァイヤ17によって直流電圧に変換され、バッテリ（図示
しない）の充電、あるいは各種電気機器への電力供給が
行われる。

一方、インナロータ６とアウタロータ７との容積変化
に伴って圧油出口12に導かれたエンジンオイルは、圧油
出口12よりフロントフレーム15に形成された流入通路23
を介して発電機２内部に圧送される。

発電機２内部に圧送されたエンジンオイルは、第１図
の実線矢印で示すように、発電機２内部の間隙部を通過
する際に、発電機能部であるロータコア25、励磁コイル
26、ステータコア27、ステータコイル28、レクティファ
イヤ17、および軸受14などを冷却し、カバーフレーム18
に形成された流出口24より流出して、オイルタンク30に
戻る。

このように、本実施例の発電機２は、油圧モータ３に
よって回転駆動されるため、油圧モータ３の回転速度を
制御することにより、発電機２を最も効率の良い回転速
度で駆動することができる。

そして、油圧モータ３より吐出されるエンジンオイル
によって発電機２内部を冷却することにより、従来の空
気冷却の場合と比較して、冷却性能を向上させることが
でき、エンジンルーム内の温度上昇による影響を少なく
することができる。従って、ステータコイル28や励磁コ
イル26に耐熱性のある巻線を使用する必要もない。

発電機能部がフレーム15、16、18によって密閉されて
いるため、水や泥などの侵入する虞がなく耐環境性に優
れる。

従来のようなエンジンの回転に応じた広い回転域での
使用でなく、油圧モータ３による定回転駆動であるとと
もに、ベルト荷重が加わらないことから、軸受14の寿命
を向上させることができ、ひいては、発電機２の製品寿
命を向上させることができる。

また、エンジンによる駆動でないため、搭載位置を自
由に設定することができ、取り回しも容易になる。

（変形例） 上記実施例では、油圧モータ３として、歯車モータを
使用したが、歯車モータに限定する必要はなく、ベーン
モータ、プランジャモータなどであってもよい。

油圧モータ３の出力軸４とインナロータ６とをスプラ
イン結合としたが、キーを使用して結合してもよい。

油圧モータ３のハウジング９に設けた軸受８は、オイ
ル潤滑の可能な軸受であればよい。

レクティファイヤ17をエンジンオイルに浸される構造
としたが、フロントフレーム15とリヤフレーム16とで密
閉される内部のみがエンジンオイルで浸され、レクティ
ファイヤ17は、エンジンオイルに浸されない構造であっ
てもよい。

油圧モータ３から発電機２内部にエンジンオイルを圧
送する際に、油圧モータ３の吐出圧力が高い場合には、
バイパスを利用して一部のエンジンオイルを発電機２に
圧送し、残りはオイルタンク30へ戻してもよい。

流量制御弁31での油量および油圧の調節は、マイクロ
コンピュータにより、油圧モータ３の回転数を検出して
フィードバック制御してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は車両用交流発電機の断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ断面図、第３図は本実施例の油圧回路図である。 図中 １……車両用交流発電機 ２……ブラシレス交流発電機 ３……油圧モータ、４……出力軸 ９……ハウジング、11……圧油入口 12……圧油出口 15……フロントフレーム（フレーム） 16……リヤフレーム（フレーム） 18……カバーフレーム（フレーム） 23……流入通路（流入口）、24……流出口

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）圧油入口および圧油出口を有するハ
   ウジング、および該ハウジングに回転自在に保持された
   出力軸を備え、前記圧油入口より導入された油圧油によ
   って、前記出力軸を回転させる油圧モータと、 （ｂ）回転軸が前記出力軸と駆動連結されて、前記油圧
   モータによって回転駆動されるとともに、前記圧油出口
   と液密に連通し、前記圧油出口から吐出した油圧油を流
   入させる流入口、および該流入口より流入した油圧油を
   流出させる流出口を形成したフレームにより密閉され、
   該フレーム内に流入した油圧油によって内部の冷却を行
   うブラシレス交流発電機と からなる車両用交流発電機。