JP4055696B2

JP4055696B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP4055696B2
Application number: JP2003373884A
Authority: JP
Inventors: 博士石田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: US20050093384A1; DE102004053326A1; JP2005143152A; US7148595B2

Description

本発明は、自動車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。

従来から知られている一般的な車両用交流発電機は、固定子とその内周側に対向配置された回転子とがハウジングに収容されており、回転子の回転に伴う発電時には回転子に備わった冷却ファンも回転し、ハウジングに設けられた吐出窓から冷却風を排出する構造になっている（例えば、特許文献１参照。）。このような従来の車両用交流発電機では、車両の未舗装道路等を走行した場合に、タイヤによる泥水等の跳ね上げの影響でエンジンルーム内に侵入した水がハウジングに設けられた吐出窓から車両用交流発電機の内部に侵入して、構成部品の腐食を促進させたり、ブラシ摺動部分への侵入によってブラシの異常摩耗等を引き起こすことで、発電異常を生じさせるおそれがあった。この対策として最も簡単には、車両用交流発電機を覆うように防水カバーを取り付けることにより防水性を確保する手法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
特開平８−３７７４８号公報（第４−９頁、図１−８）発明協会公開技報公技番号２００１−００４９３９号（第１頁、図１−２）

ところで、車両用交流発電機を覆うように防水カバーを取り付けた場合には、ハウジングの吐出窓から排出される冷却風がこの防水カバーにあたるため冷却風の通風抵抗が増し、冷却性が悪化するという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、冷却性の悪化を防止しつつ防水性を確保することができる車両用交流発電機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、電機子巻線が巻装された固定子と、固定子の内周側に対向配置された回転子と、回転子の回転に伴って冷却風を発生させる冷却風発生手段と、固定子および回転子を保持するとともに側部に冷却風を吐出する複数の冷却風吐出窓が形成されたハウジングと、側部の外周側に配置される防水カバーとを有しており、防水カバーは、回転子の回転軸を中心とする遠心方向に対して冷却風吐出窓の第１の傾斜角度と異なる第２の傾斜角度に形成された複数の通風口を有している。防水カバーに通風口を設けることにより、ハウジングの外周側に防水カバーを設置したことにより発生する吐出冷却風の防水カバー内部での滞留を抑制して冷却性が悪化することを防止することができる。また、ハウジングに設けられた冷却風吐出窓の傾斜角度と防水カバーに設けられた通風口の傾斜角度を異ならせることにより、通風口の開口部と冷却風吐出窓の開口部を通して電機子巻線が防水カバーの外側から見て直接露出することがなくなるため、防水カバーの外部から勢いよく侵入した泥水等が電機子巻線に直接到達することを防止することができ、良好な防水性を確保することができる。

また、上述した通風口は、回転子の回転軸を中心とした遠心方向に対して傾斜していることが望ましい。これにより、防水カバーによる防水性を確保しつつ、車両用交流発電機からの放射状の騒音伝達に対して、防水カバーに効果的な防音作用を持たせることが可能になる。

また、上述した冷却風吐出窓は、回転子の回転軸を中心とした遠心方向に対して傾斜していることが望ましい。これにより、防水カバーによる防水性を確保しつつ、回転子の回転に伴って遠心方向に対して傾斜した向きに流れる冷却風の通風抵抗を低減することが容易となる。

また、上述した通風口の傾斜角度と冷却風吐出窓の傾斜角度のいずれか一方は、回転子の回転方向と同じ向きであり、他方は反対向きであることが望ましい。これにより、防水カバーの通風口の傾斜に沿って侵入した泥水等を、ハウジングの外周面あるいは冷却風吐出窓の側壁に当てて、電機子巻線に直接到達することを確実に防止することができるため、防水カバーの防水性をさらに向上させることが可能になる。

また、上述した防水カバーは、ハウジングの車両取付部においてハウジングとともに車両に取り付けられることが望ましい。これにより、防水カバーの固定構造を簡略化することができ、しかも、車両用交流発電機を車両に取り付けるために用いられるボルトを用いて防水カバーを強固に固定して車両振動に対して耐震性に優れる構造を実現することができる。

また、上述した防水カバーは、金属部材がインサート成形された樹脂部材によって構成されており、金属部材を用いて車両への取り付けが行われることが望ましい。これにより、車両取付部における樹脂クリープの発生を防止して、車両振動に対してさらに耐震性に優れる構造を実現することができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態の車両用交流発電機のオルタネータの正面図である。また、図２は本実施形態の車両用交流発電機の側面図である。図３は、本実施形態の車両用交流発電機の部分的な断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、エンジンブラケット９０に対して、回転軸に垂直方向に締め付けて取り付けを行うサイドマウント構造を有している。この車両用交流発電機１は、電機子巻線２１が巻装された固定子２と、固定子２の内周側に対向配置されて界磁巻線３１が巻装された回転子３と、回転子３の軸方向両端面に固定されて回転したときに冷却風を発生する冷却風発生手段としての冷却ファン３２、３３と、固定子２および回転子３を保持するフロント側ハウジング４１およびリヤ側ハウジング４５と、界磁巻線３１に給電するブラシ装置５と、出力電圧を所定値に制御する電圧制御装置６と、ブラシ装置５や電圧制御装置６等の電気部品を覆ってこれらを異物から保護するリヤカバー７と、フロント側ハウジング４１とリヤ側ハウジング４５の側部の外周側に配置される防水カバー８と、回転子３にエンジンからの回転駆動力を伝達するプーリ９とを備えている。

フロント側ハウジング４１には、側部に複数の冷却風吐出窓４２が形成されている。これらの冷却風吐出窓４２は、プーリ９側の冷却ファン３２を回転させたときに発生する遠心方向の冷却風をフロント側ハウジング４１の外部に吐出するためのものであり、遠心方向に対して回転方向に傾斜角度θ１（第１の傾斜角度）傾けて形成されている。また、フロント側ハウジング４１には、回転軸を挟んで両側に突出するように車両取付部としての取付ステー部４３、４４が設けられている。一方の取付ステー部４３は、車両用交流発電機１の回転軸と垂直方向に取付孔としてのボルト挿通孔４３０が形成された取付部４３１と、この取付部４３１の長手方向両端とフロント側ハウジング本体とを連結する２本の脚部４３２、４３３とによって構成されている。同様に、他方の取付ステー部４４は、車両用交流発電機１の回転軸と垂直方向に取付孔としてのボルト挿通孔４４０が形成された取付部４４１と、この取付部４４１の長手方向両端とフロント側ハウジング本体とを連結する２本の脚部４４２、４４３とによって構成されている。

また、リヤ側ハウジング４５には、側部に複数の冷却風吐出窓４６が形成されている。これらの冷却風吐出窓４６は、リヤカバー７側の冷却ファン３３を回転させたときに発生する遠心方向の冷却風をリヤ側ハウジング４５の外部に吐出するためのものであり、遠心方向に対して回転方向に向けて傾斜角度θ１傾けて形成されている。

防水カバー８は、フロント側ハウジング４１とリヤ側ハウジング４５のそれぞれの側部を覆っており、遠心方向に対して傾斜角度θ２（第２の傾斜角度）をなす複数の通風口８１を備えている。この傾斜角度θ２は、フロント側ハウジング４１およびリヤ側ハウジング４５の冷却風吐出窓４２、４６の傾斜角度θ１と異なる値に設定されている。なお、本実施形態では、防水カバー８の一部の面を周方向と異なる向き（遠心方向に対して角度θ２をなす向き）に形成することにより、被水方向と反対向きの開口部を有する通風口８１を形成しており、この周方向と異なる向きに形成された一部の面の角度θ２を通風口８１の傾斜角度としている。

また、防水カバー８は、横断面が円弧形状を有しており、その両端部がフロント側ハウジング４１の２つの取付ステー部４３、４４において、取付ボルト４７を用いてフロント側ハウジング４１とともに車両（エンジンブラケット９０）に取り付けられている。すなわち、図２に示すように、２つの取付ステー４３、４４の同一端面側に配置された複数の冷却風吐出窓４２、４６のほぼ全体が覆われるように防水カバー８の配置および形状が設計されている。

さらに、この防水カバー８は、金属部材８２がインサート成形された樹脂部材８３によって構成されている。図４に示すように、少なくとも取付ステー部４３、４４と取付ボルト４７に挟まれる範囲が金属部材８２によって形成され、それ以外の範囲が樹脂部材８３によって形成されている。

このように、防水カバー８に通風口８１を設けることにより、フロント側ハウジング４１とリヤ側ハウジング４５の外周側に防水カバー８を設置したことにより発生する吐出冷却風の防水カバー８内部での滞留を抑制して冷却性が悪化することを防止することができる。また、フロント側ハウジング４１およびリヤ側ハウジング４５のそれぞれに設けられた冷却風吐出窓４２、４６の傾斜角度θ１と防水カバー８に設けられた通風口８１の傾斜角度θ２を異ならせることにより、通風口８１の開口部と冷却風吐出窓４２、４６の開口部を通して電機子巻線２１が防水カバー８の外側から見て直接露出することがなくなるため、防水カバー８の外部からタイヤによる跳ね上げ等によって勢いよく侵入した泥水等が電機子巻線２１に直接到達することを防止することができ、良好な防水性を確保することができる。

また、防水カバー８に設けられた通風口８１を、回転子３の回転軸を中心とした遠心方向に対して傾斜させることにより、防水カバー８による防水性を確保しつつ、車両用交流発電機１によって発生する放射状の騒音伝達に対して、防水カバー８に効果的な防音作用を持たせることが可能になる。

また、フロント側ハウジング４１とリヤ側ハウジング４５のそれぞれに設けられた冷却風吐出窓４２、４６を、回転子３の回転軸を中心とした遠心方向に対して傾斜させることにより、防水カバー８による防水性を確保しつつ、回転子３の回転に伴って遠心方向に対して傾斜した向きに流れる冷却風の通風抵抗を低減することが容易となり、冷却性の向上が可能になる。

また、防水カバー８は、フロント側ハウジング４１に設けられた取付ステー部４３、４４においてフロント側ハウジング４１とともに取付ボルト４７を用いてエンジンブラケット９０に取り付けられているため、専用の固定構造を備える必要がなく、防水カバー８の固定構造を簡略化することができ、しかも、車両用交流発電機１を車両に取り付けるために用いられる取付ボルト４７を用いて防水カバーを強固に固定して車両振動に対して耐震性に優れる構造を実現することができる。

また、防水カバー８は、金属部材８２がインサート成形された樹脂部材８３によって構成され、この金属部材８２を用いて取付ステー部４３、４４を介したエンジンブラケット９０への取り付けが行われており、取付ステー部４３、４４における樹脂クリープの発生を防止して、車両振動に対してさらに耐震性に優れる構造を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、フロント側ハウジング４１とリヤ側ハウジング４５のそれぞれに形成された冷却風吐出窓４２、４６と、防水カバー８に形成された通風口８１を、回転子３の回転方向に沿って同じ向きに傾斜させたが、反対向きに傾斜させるようにしてもよい。

図５は、冷却風吐出窓と防水カバー８の通風口８１の傾斜の向きを反対にした変形例を示す部分的な断面図である。例えば、フロント側ハウジング４１の冷却風吐出窓４２（リヤ側ハウジング４５の冷却風吐出窓４６も同様）は、遠心方向に対して回転方向と同じ向きに角度θ１で傾斜している。これに対し、防水カバー８の通風口８１は、遠心方向に対して回転方向と反対向きに角度θ２で傾斜している。このように、通風口８１の傾斜と冷却風吐出窓４２、４６の傾斜のいずれか一方を回転子３の回転方向と同じ向きに、他方を反対向きに設定することにより、防水カバー８の通風口８１の傾斜に沿って侵入した泥水等を、フロント側ハウジング４１およびリヤ側ハウジング４５の外周面あるいは冷却風吐出窓４２、４６の側壁に当てて、電機子巻線２１に直接到達することを確実に防止することができるため、防水カバー８の防水性をさらに向上させることが可能になる。

また、上述した実施形態では、防水カバー８をフロント側ハウジング４１の取付ステー部４３、４４に取付ボルト４７で共締めして固定したが、取付ステー部４３、４４とは別の箇所にねじ等を用いて取り付けるようにしてもよい。また、金属部材８２をインサート成形した防水カバー８を用いたが、車両振動等が小さい場合等においては全てを樹脂部材８３によって構成した防水カバーを用いるようにしてもよい。あるいは、全てを金属部材８２で構成した防水カバーを用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、冷却風吐出窓４２、４６の傾斜角度θ１と通風口８１の傾斜角度θ２をともに遠心方向に対して０°以外の角度に設定するようにしたが、冷却風吐出窓４２、４６と通風口８１のいずれか一方を遠心方向に平行（θ１＝０°あるいはθ２＝０°）となるように形成するようにしてもよい。

一実施形態の車両用交流発電機のオルタネータの正面図である。本実施形態の車両用交流発電機の側面図である。本実施形態の車両用交流発電機の部分的な断面図である。取付ステー部近傍の防水カバーの断面図である。冷却風吐出窓と防水カバーの通風口の傾斜の向きを反対にした変形例を示す部分的な断面図である。

符号の説明

１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
５ブラシ装置
６電圧制御装置
７リヤカバー
８防水カバー
９プーリ
３１界磁巻線
３２、３３冷却ファン
４１フロント側ハウジング
４２、４６冷却風吐出窓
４３、４４取付ステー部
４５リヤ側ハウジング
８１通風口
８２金属部材
８３樹脂部材

Claims

電機子巻線が巻装された固定子と、前記固定子の内周側に対向配置された回転子と、前記回転子の回転に伴って冷却風を発生させる冷却風発生手段と、前記固定子および前記回転子を保持するとともに側部に前記冷却風を吐出する複数の冷却風吐出窓が形成されたハウジングと、前記側部の外周側に配置される防水カバーとを有する車両用交流発電機において、
前記防水カバーは、横断面が円弧形状を有するとともに、前記回転子の回転軸を中心とする遠心方向に対して前記冷却風吐出窓の第１の傾斜角度と異なる第２の傾斜角度に形成された複数の通風口を有することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記通風口は、前記回転子の回転軸を中心とした遠心方向に対して傾斜していることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１または２において、
前記冷却風吐出窓は、前記回転子の回転軸を中心とした遠心方向に対して傾斜していることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記通風口の傾斜角度と前記冷却風吐出窓の傾斜角度のいずれか一方は、前記回転子の回転方向と同じ向きであり、他方は反対向きであることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記防水カバーは、前記ハウジングの車両取付部において前記ハウジングとともに車両に取り付けられることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項５において、
前記防水カバーは、金属部材がインサート成形された樹脂部材によって構成されており、
前記金属部材を用いて車両への取り付けが行われることを特徴とする車両用交流発電機。