JP3509302B2 - 車両用発電機 - Google Patents

車両用発電機

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JP3509302B2
JP3509302B2 JP16031695A JP16031695A JP3509302B2 JP 3509302 B2 JP3509302 B2 JP 3509302B2 JP 16031695 A JP16031695 A JP 16031695A JP 16031695 A JP16031695 A JP 16031695A JP 3509302 B2 JP3509302 B2 JP 3509302B2
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housing
stator
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cooling
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用発電機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の車両用発電機は、例えば特開平5
−30707号公報に開示されているように、冷却ファ
ンと固定子巻線とが軸方向に殆ど重なっていないため、
冷却風による固定子巻線の十分な冷却効果が得られな
い。そこで、実開平5−11768号公報では、冷却フ
ァンと固定子巻線とを軸方向に重なるように配置して、
冷却風が固定子巻線に十分当たるようにした車両用発電
機が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
開始された車両用発電機は、冷却ファンの外周に固定子
巻線が配置されることから、冷却風の流れが固定子巻線
によって堰き止められてしまう。即ち、固定子巻線によ
り通風抵抗が大幅に増大するため、冷却ファンの回転に
よって生じた冷却風がスムーズにハウジングの外部へ吐
出されず、むしろ冷却性が悪化するという問題を有して
いた。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、
その目的は、固定子巻線の冷却効果を高めた車両用発電
機を提供することにある。
【0004】
【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、以下の構成を採用した。請求項1では、
回転軸に磁極鉄心が固着されて、この磁極鉄心の軸方向
両端に冷却ファンを備える回転子と、前記磁極鉄心の外
周に配された固定子鉄心に固定子巻線が巻装されて成る
固定子と、この固定子の外周を覆うハウジングとを備
え、このハウジングに冷却風の吐出窓が形成された車両
用発電機において、軸方向の前記冷却ファンの羽根高さ
をhF 、この羽根高さhF の基準位置から軸方向の前記
固定子巻線の外端までの距離をhC 、前記羽根高さhF
の基準位置から軸方向の前記吐出窓の開口端までの距離
をhW とした時に、 1/2・hF ≦hC ≦hF 、およびhF ≦hW の関係が成立することを特徴とする。
【0005】請求項2では、請求項1に記載した車両用
発電機において、前記吐出窓は、前記ハウジングの周方
向に複数設けられており、前記ハウジングは、周方向に
隣合う前記吐出窓同士の間に残る支持部が、前記ハウジ
ングの外側へ板状に延設されていることを特徴とする。
【0006】請求項3では、請求項1に記載した車両用
発電機において、前記吐出窓は、前記ハウジングの周方
向に複数設けられており、前記ハウジングは、周方向に
隣合う前記吐出窓同士の間に残る支持部が、前記吐出窓
より吐出する冷却風の流れ方向に沿って板状に延設され
ていることを特徴とする。
【0007】
【作用および発明の効果】
(請求項1)本発明では、固定子巻線と冷却ファンとの
オーバラップ(軸方向に重なる部分)が多過ぎることな
く、且つ少な過ぎることのない程度に固定子巻線と冷却
ファンとの軸方向の位置関係を定めるとともに、軸方向
において冷却ファンの羽根高さ以上に吐出窓の開口端を
設定したことにより、冷却風が固定子巻線に直接当たる
面積を十分確保でき、且つ冷却風がスムーズに吐出窓か
ら吐出されて必要な吐出風量が得られる。これにより、
通風抵抗の増大を招くことなく、冷却性の向上を果たす
ことができる。
【0008】(請求項2)隣合う吐出窓同士の間に残る
支持部をハウジングの外側へ板状に延設したことによ
り、ハウジング側の放熱面積が増大して熱伝達率が向上
する。即ち、吐出窓を通過する冷却風から延設された支
持部に有効に熱伝達されるため、冷却性の向上が期待で
きる。
【0009】(請求項3)支持部をハウジングの外側へ
延設する場合、吐出窓から吐出する冷却風の流れ方向に
沿って延設することにより、ハウジング側の放熱面積を
効果的に増大して冷却性の向上を図ることができる。
【0010】
【実施例】次に、本発明の車両用発電機の実施例を図面
に基づいて説明する。 (第1実施例)図1は車両用発電機の半断面図である。
本実施例の車両用発電機1は、回転自在に支持されたロ
ータ2、このロータ2の外周に配置されるステータ3、
ロータ2およびステータ3を収容するフロントフレーム
4とリヤフレーム5等より構成されている。
【0011】ロータ2は、回転軸6と、この回転軸6の
外周に固着されたポールコア7と、ポールコア7の円筒
部7aに巻装されたフィールドコイル8等により構成さ
れている。回転軸6は、軸受9、10を介してフロント
フレーム4とリヤフレーム5とに回転自在に支持され
て、回転軸6の端部に固定されたプーリ11を介してエ
ンジンの回転動力が伝達される。また、軸受10より外
側の回転軸6外周には、フィールドコイル8へ励磁電流
を流すためのスリップリング12(12a、12b)が
2個組付けられている。
【0012】ポールコア7は、フィールドコイル8の左
右両側から組み合わされて、フィールドコイル8の外周
で周方向に交互に噛み合う複数の磁極爪7bを有する。
このポールコア7の軸方向の両端には、それぞれ遠心式
の冷却ファン13が固着されて、ロータ2と一体に回転
することにより冷却風を発生する。フィールドコイル8
は、一端がリード線14を介して一方のスリップリング
12aに接続され、他端がリード線(図示しない)を介
して他方のスリップリング12bに接続されて、各スリ
ップリング12の外周面に摺接する2個のブラシ15を
通じてバッテリから励磁電流が供給される。ブラシ15
は、スプリング16とともにブラシホルダ17に保持さ
れて、スプリング16の付勢力を受けてスリップリング
12の外周面に押圧されている。
【0013】ステータ3は、ステータコア18と、この
ステータコア18に巻装されるステータコイル19より
成る。ステータコア18は、例えば薄い鉄板を複数枚重
ね合わせて円環状に形成したもので、ポールコア7の磁
極爪7bとの間に一定のギャップを保ってフロントフレ
ーム4の内周に圧入されている。
【0014】ステータコイル19は、ステータコア18
の内周側に設けられた多数のスロット(図示しない)に
挿入されている。このステータコイル19は、スロット
外部のコイルエンド高さと冷却ファン13の羽根高さと
の間に以下の関係(数1)が成立するように設けられて
いる(なお、コイルエンドとは、ステータコイル19の
スロットからはみ出た部分を言う)。
【数1】1/2・hF ≦hC ≦hF 但し、 hF :軸方向の冷却ファン13の羽根高さ、 hC :羽根高さhF の基準位置から軸方向のコイルエン
ド高さ
【0015】フロントフレーム4とリヤフレーム5は、
互いの外周端面を向かい合わせて軸方向に組合わされ、
スルーボルト(図示しない)とナット(図示しない)の
締結により固定されている。このフロントフレーム4と
リヤフレーム5には、冷却ファン13の回転によって各
フレーム4、5の内部に冷却風の流れが生じるように、
多数の通気窓が設けられている。
【0016】特に、冷却風を各フレーム4、5の外部へ
吐出するための通気窓20(以下、吐出窓20と言う)
は、各フレーム4、5の冷却ファン13の径方向に対応
する位置で、軸方向に長孔状に開口して各フレーム4、
5の周方向に多数連続して設けられている。また、この
吐出窓20は、冷却ファン13との間に以下の関係(数
2)が成立するように設けられている。
【数2】hF ≦hW 但し、 hW :羽根高さhF の基準位置から軸方向の吐出窓20
の開口端までの距離
【0017】次に、本実施例の作動を説明する。エンジ
ンの回転動力がVベルト(図示しない)を介してプーリ
11に伝達されることにより回転軸6が回転する。ま
た、スリップリング12に摺接するブラシ15を介して
バッテリから電流が供給されることによりフィールドコ
イル8に励磁電流が流れる。これにり、ポールコア7の
各磁極爪7bは周方向に交互にS極とN極となり、ロー
タ2の回転に伴ってステータコア18に回転磁界が発生
し、その結果、ステータコイル19に交流電圧が誘起さ
れる。
【0018】一方、ロータ2とともに冷却ファン13が
一体に回転することにより、各フレーム4、5内に冷却
風の流れが発生する。この冷却風は、冷却ファン13に
より径方向の外側へ流れて、ステータコイル19を冷却
して吐出窓20から各フレーム4、5の外部へ吐出され
る。ここで、冷却ファン13の羽根高さに対するステー
タコイル19のコイルエンド高さとコイル温度との関
係、および冷却ファン13の羽根高さに対するステータ
コイル19のコイルエンド高さと吐出風量(吐出窓20
から吐出する冷却風の量)との関係を図2および図3の
各グラフに基づいて説明する。但し、図3に示すグラフ
は、冷却ファン13と吐出窓20との間に上記の関係
(数2)が成り立つことを前提とする。
【0019】a)Iの領域 コイルエンドが冷却ファン13の根元高さ(羽根高さh
F の基準位置)まで達していないので、冷却ファン13
の外周に邪魔物がない分だけ通風抵抗は小さくなるが、
冷却風がコイルエンドに直接当たらないため、コイル温
度は高い。 b)IIの領域 コイルエンドが冷却ファン13の根元高さより高い分は
コイルエンドに直接冷却風が当たるが、冷却ファン13
とコイルエンドとのオーバラップ分(軸方向に重なる部
分)が比較的少ないため、吐出風量が比較的多くなる反
面、冷却性は不十分となる。
【0020】c)IIIの領域 冷却ファン13とコイルエンドとのオーバラップ分が比
較的多いので吐出風量は比較的少なくなるものの、冷却
風がコイルエンドに直接当たる面積がおおきくなること
で冷却性は向上する。但し、コイルエンド高さが冷却フ
ァン13の羽根高さにまで達すると、コイルエンドに直
接当たる面積は頭打ちとなり、反対に通風抵抗が大きく
なって吐出風量が減少するため、コイル温度が上昇に転
ずる。 d)IVの領域 コイルエンド高さが冷却ファン13の羽根高さより高く
なると、コイルエンドによって冷却風の流れが遮られる
(即ち、通風抵抗が大)ため、吐出風量が急低下してコ
イル温度は急上昇する。
【0021】(本実施例の効果)本実施例では、軸方向
における吐出窓20の開口端位置を冷却ファン13の羽
根高さ以上に設定する(数2の関係)とともに、ステー
タコイル19と冷却ファン13とのオーバラップ分が多
過ぎることなく、且つ少な過ぎることのない程度にステ
ータコイル19と冷却ファン13との軸方向の位置関係
を定めた(数1の関係)ことにより、冷却風がステータ
コイル19に直接当たる面積を十分確保でき、且つ冷却
風がスムーズに吐出窓20から吐出されて必要な吐出風
量が得られる。この結果、通風抵抗の増大を招くことな
く、冷却性の向上を果たすことができる。また、ステー
タコイル19(コイルエンド)と冷却ファン13とのオ
ーバラップ分を比較的多く取ったことにより、両者のオ
ーバラップが殆どない場合と比べてファン音の低減を図
ることができる。
【0022】(第2実施例)図4〜6はスポーク部の形
状を示す要部断面図である。本実施例では、各フレーム
4、5の周方向に隣合う吐出窓20同士の間に形成され
るスポーク部21(本発明の支持部)を各フレーム4、
5の外側へ板状に延設したものである。スポーク部21
の延設する部位としては、例えば、図4に示す軸方向の
端部、図5に示すスポーク部21の全体、あるいは図6
に示す冷却ファン13の径方向に対応する部位等が考え
られる。即ち、吐出窓20から吐出する冷却風の流れ方
向に沿って延設することが望ましい。
【0023】このように、スポーク部21を各フレーム
4、5の外側へ板状に延設したことにより、延設された
板状部分が放熱フィンの働きを果たすため、各フレーム
4、5側の放熱面積が増大して熱伝達率が向上する。即
ち、延設された板状部分から吐出窓20を通過する冷却
風に有効に熱伝達されるため、第1実施例より更に冷却
性の向上が期待できるため、その分、ステータコイル1
9の温度を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両用発電機の断面図である。
【図2】コイルエンド高さとコイル温度との関係を示す
グラフである。
【図3】コイルエンド高さと吐出風量との関係を示すグ
ラフである。
【図4】スポーク部の形状を示す要部断面図である(第
2実施例)。
【図5】スポーク部の形状を示す要部断面図である(第
2実施例)。
【図6】スポーク部の形状を示す要部断面図である(第
2実施例)。
【符号の説明】
1 車両用発電機 2 ロータ(回転子) 3 ステータ(固定子) 4 フロントフレーム(ハウジング) 5 リヤフレーム(ハウジング) 6 回転軸 7 ポールコア(磁極鉄心) 13 冷却ファン 18 ステータコア(固定子鉄心) 19 ステータコイル(固定子巻線) 20 吐出窓 21 スポーク部(支持部)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−14500(JP,A) 特開 平6−78504(JP,A) 特開 平6−98511(JP,A) 特開 平4−289752(JP,A) 特開 平3−7039(JP,A) 特開 平7−222415(JP,A) 特開 昭63−69448(JP,A) 特開 平7−46795(JP,A) 実開 昭63−90960(JP,U) 実開 昭59−90258(JP,U) 実開 昭61−129456(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 9/00 - 9/28 H02K 19/00 - 19/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸に磁極鉄心が固着されて、この磁極
    鉄心の軸方向両端に冷却ファンを備える回転子と、 前記磁極鉄心の外周に配された固定子鉄心に固定子巻線
    が巻装されて成る固定子と、 この固定子の外周を覆うハウジングとを備え、このハウ
    ジングに冷却風の吐出窓が形成された車両用発電機にお
    いて、 軸方向の前記冷却ファンの羽根高さをhF 、この羽根高
    さhF の基準位置から軸方向の前記固定子巻線の外端ま
    での距離をhC 、前記羽根高さhF の基準位置から軸方
    向の前記吐出窓の開口端までの距離をhW とした時に、 1/2・hF ≦hC ≦hF 、およびhF ≦hW の関係が成立することを特徴とする車両用発電機。
  2. 【請求項2】請求項1に記載した車両用発電機におい
    て、 前記吐出窓は、前記ハウジングの周方向に複数設けられ
    ており、 前記ハウジングは、周方向に隣合う前記吐出窓同士の間
    に残る支持部が、前記ハウジングの外側へ板状に延設さ
    れていることを特徴とする車両用発電機。
  3. 【請求項3】請求項1に記載した車両用発電機におい
    て、 前記吐出窓は、前記ハウジングの周方向に複数設けられ
    ており、 前記ハウジングは、周方向に隣合う前記吐出窓同士の間
    に残る支持部が、前記吐出窓より吐出する冷却風の流れ
    方向に沿って板状に延設されていることを特徴とする車
    両用発電機。
JP16031695A 1995-06-27 1995-06-27 車両用発電機 Expired - Lifetime JP3509302B2 (ja)

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JP3715894B2 (ja) * 2001-01-16 2005-11-16 三菱電機株式会社 車両用交流発電機
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