JP4211219B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用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。
【0002】
【従来の技術】
従来から、回転子の端面に冷却ファンを備えた内扇式の車両用交流発電機が知られている。
【0003】
図8は、内扇式の従来の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図8に示すように、回転子120の軸方向の両端面には冷却ファン122、124が備わっている。フロント側の冷却ファン122が回転することによりフロント側のフレーム130の吸入孔132を通して取り込まれた冷却風は、矢印Aで示されるように外径方向に流れ、固定子126を冷却した後に、排気孔134から排出される。また、リヤ側の冷却ファン124が回転することによりリヤ側のフレーム140の吸入孔142を通して取り込まれた冷却風は、矢印Bで示されるように整流装置150および電圧制御装置152等の近傍を通る際にこれらの電気部品を冷却するとともに、フレーム140の内部に取り込まれた後に外径方向に流れて固定子126を冷却し、その後排気孔144から排出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した車両用交流発電機に備わったリヤ側の冷却ファン124に着目すると、吸気孔142を通してフレーム140内部に取り込まれた冷却風は、軸受け160が内包される収容部162の外壁に沿って流れずに、冷却ファン124の回転によって遠心方向に排出されてしまうため、軸受け160を十分に冷却することが難しいという問題があった。
【0005】
特に最近の車両用交流発電機は、高出力化に伴って各部の温度がさらに高くなってきており、これに対して前後の冷却ファン122、124の形状の工夫等による風量増加によって対策することも考えられる。しかし、このような対策を行った場合でも、元々冷却風がほとんど流れていない収容部162周辺の風量が増えるわけではないため、上昇した軸受け160の温度を下げることは難しい。
【0006】
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、軸受けの温度を低減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。
【0007】
【課題を解決するための手段】
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、端面に第1の冷却ファンが装備された回転子と、収容部に収容した軸受けによって回転子を支持するフレームとを有しており、この回転子は、第1の冷却ファンより内周側であって収容部より外周側であり、かつ回転軸方向に沿って少なくとも一部が収容部と重複する位置に第2の冷却ファンを備えている。軸受けの収容部の周辺に第2の冷却ファンを設けることにより、収容部周辺に流れる冷却風を増加させることができるため、軸受けの温度を低減することが可能になる。
【0008】
また、回転子の回転軸は、軸受けの内輪が軸方向に当接する当接面を有しており、上述した第2の冷却ファンをこの内輪と当接面との間で挟持して固定することが望ましい。挟持することによって第2の冷却ファンを固定しているため、溶接やネジ止め等によって固定する場合に比べて工程の簡略化が可能となる。また、第2の冷却ファンが軸受けの内輪に直接接触することになるため、内輪を効率よく冷却することができ、軸受けの温度をさらに下げることが可能になる。
【0009】
また、上述した内輪と当接面との間には軸受けを保護する保護部材が配置されており、第2の冷却ファンをこの保護部材と一体に形成することが望ましい。これにより、部品点数の低減が可能になる。
【0010】
また、上述したフレームは、収容部の外周側に通風孔を有することが望ましい。この通風孔に冷却風を通すことにより、収納部の温度を下げることができるため、軸受けの温度をさらに低減することが可能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
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。
【0012】
図1は、本実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図1に示す車両用交流発電機1は、固定子2、回転子3、フロントフレーム4、リヤフレーム5、ブラシ装置6、整流装置7、電圧制御装置8、リヤカバー9等を含んで構成されている。
【0013】
固定子2は、固定子鉄心22と、3相の固定子巻線23と、固定子鉄心22と固定子巻線23との間を電気絶縁するインシュレータ24とを備えている。
【0014】
回転子3は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線31を、それぞれが6個の爪部を有するポールコア32によって、回転軸33を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア32の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン35が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア32の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン36が溶接等によって取り付けられている。また、この冷却ファン36の内周側には別の冷却ファン39が溶接等によって取り付けられている。さらに、回転軸33のリヤ側端部近傍には、界磁巻線31の両端に電気的に接続された2つのスリップリング37、38が形成されており、これらのスリップリング37、38を介してブラシ装置6から界磁巻線31に対して給電が行われる。冷却ファン39周辺の詳細構造については後述する。
【0015】
フロントフレーム4およびリヤフレーム5は、固定子2および回転子3を収容する。回転子3が回転軸33を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子3のポールコア32の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子2が固定されている。フロントフレーム4には軸受け43を収容する収容部44が形成されている。同様にリヤフレーム5には軸受け53を収容する収容部54が形成されている。収容部54近傍の詳細構造については後述する。
【0016】
また、フロントフレーム4は、固定子鉄心22の軸方向端面からフロント側に突出した固定子巻線23に対向した部分に冷却風の排気孔41を有し、軸方向端面に吸入孔42を有している。同様に、リヤフレーム5は、固定子鉄心22の軸方向端面からリヤ側に突出した固定子巻線23に対向した部分に冷却風の排気孔51を有し、軸方向端面に吸入孔52を有している。
【0017】
ブラシ装置6は、2つのスリップリング37、38のそれぞれに摺接する2つのブラシ61、62を収納するブラシホルダと、組み付け時にこのブラシホルダとリヤフレーム6およびリヤカバー9との間に配置されてスリップリング37、38の周辺空間の気密性を高めるシール部材とを含んで構成されている。整流装置7は、3相の固定子巻線23の出力電圧である3相交流電圧を整流して直流出力を得るためのものである。電圧制御装置8は、車両用交流発電機1の出力電圧を制御する。
【0018】
リヤカバー9は、リヤフレーム5の外側に取り付けられるブラシ装置6、整流装置7、電圧制御装置8を覆うように取り付けられ、これらを異物から保護する。
【0019】
上述した構造を有する車両用交流発電機1は、ベルト等を介してプーリ20にエンジン(図示せず)からの回転力が伝えられると回転子3が所定方向に回転する。この状態で回転子3の界磁巻線31に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア32のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線23に3相交流電圧を発生させることができ、出力端子10からは所定の直流電流が取り出される。
【0020】
図2は、車両用交流発電機1の部分的な断面構造を示す図であり、上述した収容部54と冷却ファン39周辺の詳細構造が示されている。
【0021】
上述した冷却ファン39は、冷却ファン36よりも内周側であってリヤフレーム5に形成された収容部54よりも外周側であり、回転軸方向に沿って少なくとも一部が収容部54と重複するようにポールコア32の端面に固定されている。
【0022】
このように、収容部54近傍に冷却ファン39が設けられており、回転子3が回転することによりこの冷却ファン39も回転するため、収容部54の周辺に冷却風を導入することができる。したがって、従来であれば、ほとんど冷却風が流れ込まなかった収納部54近傍に強制的に冷却風を流してその周辺部の冷却を行うことができ、収納部54に収納された軸受け53の温度を効率よく下げることができる。
【0023】
ところで、上述した例では、通常の冷却ファン36とは別に冷却ファン39を設け、これを回転子3のリヤ側端面に固定するようにしたが、この冷却ファン39を、軸受け53の被水防止用に設けられた保護部材としてのスリンガと一体に形成するようにしてもよい。
【0024】
図3は、冷却ファンが形成されたスリンガ100の平面図である。また、図4は図3のIV−IV線断面図である。図5は、スリンガ100の実装状態を示す車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【0025】
これらの図に示すように、スリンガ100は、段付きの円盤状の台座102と、この台座102の一方の端面に設けられた複数枚(例えば8枚)のファンブレード104からなっている。台座102の中央には孔106が形成されており、この孔106を回転軸33に通した後に軸受け43を回転軸33に圧入することにより、スリンガ100の回転軸33への取り付けが行われる。回転軸33に設けられた当接面としての段差部108と軸受け43の内輪とによってスリンガ100が挟み込まれて固定されるため、回転子3の回転に伴ってスリンガ100に設けられたファンブレード104も回転し、収容部54周辺に冷却風が導かれる。したがって、収納部54近傍に強制的に冷却風を流してその周辺部の冷却を行うことができ、収納部54に収納された軸受け53の温度を効率よく下げることができる。また、従来から備わっていたスリンガ100の形状を変更するだけであるため、部品点数の増加がなく、コストの上昇を最小限に抑えることができる。
【0026】
また、リヤフレーム5の形状を変更して、軸受け53の冷却性をさらに向上させることもできる。
【0027】
図6は、軸受け53の冷却性を向上させるリヤフレーム5の変形例を示す図であり、リヤフレームの中心近傍をリヤ側から見た状態が示されている。また、図7は図6に示したリヤフレーム5Aが用いられた車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【0028】
これらの図に示すように、リヤフレーム5Aには、収容部54の外周位置に隣接するように複数個の通風孔110が形成されている。回転子3が回転してその端面に設けられた冷却ファン39が回転すると、これらの通風孔110を通して冷却風がリヤフレーム5内に導入される。特に、通風孔110と収容部54とは隣接しているため、通風孔110を通してリヤフレーム5内に導入された冷却風は直接収容部54に沿って流れることになり、収容部54およびこれに内包される軸受け53を効率よく冷却することができる。
【0029】
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で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、リヤフレーム5に設けられた収容部54を冷却するために、回転子3のリヤ側端面に冷却ファン39を設けたが、同様にして、フロントフレーム4に設けられた収容部44の冷却性を向上させるようにしてもよい。この場合には、回転子3のフロント側端面に、従来から備わっている冷却ファン35とは別に軸受け44の外周近傍に第2の冷却ファンを設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図2】車両用交流発電機の部分的な断面構造を示す図である。
【図3】冷却ファンが形成されたスリンガの平面図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【図5】スリンガの実装状態を示す車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【図6】軸受けの冷却性を向上させるリヤフレームの変形例を示す図である。
【図7】図6に示したリヤフレームが用いられた車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【図8】内扇式の従来の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
1 車両用交流発電機
2 固定子
3 回転子
4 フロントフレーム
5 リヤフレーム
6 ブラシ装置
35、36、39 冷却ファン
43、53 軸受け
44、54 収容部
100 スリンガ
110 通風孔
Claims (4)
- 端面に第1の冷却ファンが装備された回転子と、収容部に収容した軸受けによって前記回転子を支持するフレームとを有する車両用交流発電機において、
前記回転子は、前記第1の冷却ファンより内周側であって前記収容部より外周側であり、かつ回転軸方向に沿って少なくとも一部が前記収容部と重複する位置に第2の冷却ファンを備えると共に、
前記フレームの収容部には、径方向外周側に延び、かつ前記第2の冷却ファンの軸方向端面に隙間を介して対向する壁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、
前記回転軸は、前記軸受けの内輪が軸方向に当接する当接面を有しており、
前記第2の冷却ファンを前記内輪と前記当接面との間で挟持して固定することを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項2において、
前記内輪と前記当接面との間には、前記軸受けを保護する保護部材が配置されており、
前記第2の冷却ファンは、前記保護部材と一体で形成され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、
前記フレームは、前記収容部の外周側に通風孔を有することを特徴とする車両用交流発電機。
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