JP4450134B2

JP4450134B2 - Brushless alternator

Info

Publication number: JP4450134B2
Application number: JP2000318755A
Authority: JP
Inventors: 中人村田; 良樹丹
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002136016A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摺動部品であるブラシおよびスリップリングを廃止したブラシレス交流発電機に関するもので、特に車両に搭載された内燃機関により回転駆動されて、車載電源の充電および電気負荷への電力の供給を行う車両用ブラシレス交流発電機に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用交流発電機は、ベルトおよびプーリを介して走行用エンジンの回転動力が伝達されるため、各々の回転速度によって発電効率が異なり、広い回転域で使用されるため、耐摩耗性に優れたブラシやスリップリング等の摺動部品の品質向上のため、コストアップとなっていた。そこで、特開平１−２０２１３３号公報においては、メンテナンスフリーや長寿命化およびコストダウンを目的として摺動部品であるブラシおよびスリップリングを廃止した車両用ブラシレス交流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、従来の車両用ブラシレス交流発電機においては、界磁巻線への励磁電流を制御する電圧調整装置、および三相固定子巻線の交流出力を直流に変換する三相整流装置等の電気部品も、プーリ側とは反対側のリヤフレーム側にボルト等を用いて締め付け固定している。そして、界磁巻線およびこの界磁巻線を保持固定する静止継鉄部を、プーリ側とは反対側のリヤフレーム側にボルトやネジ等を用いて締め付け固定することが一般的であった。
【０００４】
この理由は、従来の三相固定子巻線構造による固定子では、交流発電機として発電する際に発熱量が大きく、界磁巻線と電圧調整装置とを結線する導電線を、発熱量の大きい三相固定子巻線の近傍を跨いで通すことが非常に困難であったからである。仮にこの様な構造とした場合には、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いて導電線を被覆する必要があるため、大幅なコストアップとなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
また、界磁巻線と電圧調整装置とを結線する導電線を三相固定子巻線の近傍を跨いで通すために、三相固定子巻線を有効に冷却する目的で、電気部品、例えば複数個の整流素子を冷却する冷却フィンの径寸法を大きくとると、車両用ブラシ付き交流発電機のリヤ側電気部品を共通使用することができなかった。それによって、ブラシレス交流発電機専用の電気部品、すなわち、ブラシレス交流発電機専用の三相整流装置や電圧調整装置を設ける必要があるため、従来のブラシ付き交流発電機に対して大幅にコストアップとなってしまうという問題が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いることなく、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を多相固定子巻線の近傍を跨いで通すことで、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を容易にしかも安価に配線することができ、あるいはブラシ付き交流発電機との電気部品の共用化を図ることができるので、大幅なコストアップを防止することのできるブラシレス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】
請求項１に記載の発明によれば、内部と外部とを連通する複数の通風孔を有するハウジングと、このハウジングに固定されて、通電されると起磁力を発生する界磁巻線が巻装された静止継鉄部と、界磁巻線の起磁力により磁化される磁極を有する回転子と、この回転子の磁極の回転に伴って交流出力を発生する多相固定子巻線が巻装された固定子と、ハウジングの軸方向の一方側に対して逆側に配置された電気部品と、多相固定子巻線の近傍を跨いで通るように配線されて、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線とを備えたブラシレス交流発電機において、
回転子は、駆動源よりプーリを介して回転動力が伝達される回転軸を有し、ハウジングは、軸方向のプーリ側に配置される第１フレーム、および軸方向のプーリ側とは逆側のリヤ側に配置される第２フレームを有し、電気部品は、前記第２フレーム側に配置され、静止継鉄部は、第１フレームに固定されており、
多相固定子巻線は、固定子に形成された複数のスロット内にそれぞれ収容される複数の導電体セグメントにより構成され、複数の導電体セグメントの複数のスロット外には、異なるスロットの異なる径方向位置の２つの導電体セグメント同士を接続してコイルエンドが形成され、コイルエンドには、複数の通風孔に向かう冷却風が抜ける通風路が形成されていることを特徴としている。よって、コイルエンドの冷却効率が高くなる。それによって、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を多相固定子巻線の近傍を跨いで通しても、その導電線が耐熱グレードの低い、要するに安価な導電線用被膜で構成することができる。これにより、ブラシレス交流発電機の大幅なコストアップを防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、界磁巻線の引出し部である導電線を、静止継鉄部の導電線通路より第１フレームの第１切欠き溝を経由して固定子の切欠き溝より第２フレームの第２切欠き溝を通して電気部品に結線している。したがって、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いることなく、容易に、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を多相固定子巻線の近傍を跨いで通すことができるので、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を容易にしかも安価に配線することができる。
【０００９】
このような結線方法を採用することにより、プーリ側とは反対側に配置された第２フレーム側に電気部品を配したブラシレス交流発電機であっても、界磁巻線および静止継鉄部を、プーリ側に配置された第１フレーム側に固定可能となる。したがって、冷却性能を向上させるために第２フレーム側の電気部品を冷却するための冷却フィンを大きくする必要がないので、第２フレーム側の電気部品を、乗用車用ブラシ付き交流発電機と大幅な部品共用化ができる。これにより、ブラシレス交流発電機の大幅なコストアップを防止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、固定子の外周面に、スルーボルトの本数の２倍の切欠き溝を設け、それらの切欠き溝を等間隔に形成していることを特徴としている。また、請求項４に記載の発明によれば、静止継鉄部と第１フレームの側壁部との間に、第１軸受の外輪を軸方向に保持固定すると共に、静止継鉄部を、第１フレームの側壁部側に締結具を用いて締め付け固定することにより、別部品を設けることなく、第１軸受の外輪を位置決め固定することができ、且つ静止継鉄部を第１フレームの側壁部側に容易に固定することができる。さらに、請求項５に記載の発明によれば、電気部品とは、多相固定子巻線で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個の整流素子を有する整流装置、または多相固定子巻線の発生電圧を調整するための電圧調整装置のうちの少なくとも１つ以上であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、図１は車両用ブラシレスオルタネータの全体構造を示した図である。
【００１２】
本実施例の車両用ブラシレスオルタネータは、乗用車やトラック等の車両に搭載された内燃機関（以下エンジンと言う）により回転駆動されて、車載電源（以下バッテリと言う）の充電および電気負荷への電力の供給を行う車両用ブラシレス交流発電機である。その車両用ブラシレスオルタネータは、シャフト１の外周に一体的に設けられて、界磁として働くロータと、このロータに対向配置されて、電機子として働くステータと、ロータとステータを支持すると同時に、エンジンへの取り付けを行うハウジング４と、通電されると起磁力を発生する界磁コイル（フィールドコイルとも言う）５と、この界磁コイル５のリード線（引き出し線、引き出し部）を保持する静止継鉄部６と、ハウジング４のリヤ側に固定された三相整流装置７および電圧調整装置９等の電気部品とを備えている。
【００１３】
ロータは、本発明の回転子に相当するもので、本発明の回転軸を構成するシャフト１と一体的に回転する。シャフト１のフロント側端部（図示左端部）には、駆動源としてのエンジンの回転動力をシャフト１に伝達するためのプーリ（図示せず）が座付きナット１４を用いて取り付けられている。そして、シャフト１の中央部の外周には、ランデル型のポールコア（ロータコア：本発明の磁極に相当する）１１、１２が圧入等の手段を用いて嵌め合わされている。
【００１４】
そして、ロータは、電圧調整装置９によって界磁コイル５に励磁電流が流されると、一方のポールコア１１の外周側に等間隔で形成された複数個の爪状磁極片（一方の爪状磁極部）１１ａが全てＮ極となり、他方のポールコア１２の外周側に等間隔で形成された複数個の爪状磁極片（他方の爪状磁極部）１２ａが全てＳ極となる。なお、複数個の爪状磁極片１１ａと複数個の爪状磁極片１２ａとは、ステンレス等の非磁性材料製のリング１３によって周方向において交互に配設されている。
【００１５】
また、他方のポールコア１２の側壁面には、強制送風手段としての内扇式の冷却ファン１５が一体的に取り付けられている。その冷却ファン１５は、ハウジング４の内部に冷却風を生じさせる送風手段であって、シャフト１の軸方向のリヤ側から吸い込んだ冷却風の一部を略半径方向の外方に吐出すると共に、シャフト１の軸方向のリヤ側から吸い込んだ冷却風の残部を軸方向のプーリ側に吐出する複数枚の斜流式冷却翼１５ａを有している。
【００１６】
ハウジング４は、軽量なアルミニウムダイカストよりなり、複数本（本例では４本）のスルーボルト８により所定の軸方向ギャップを隔てて結合された一対のフレームから構成されている。そして、一対のフレームは、軸方向の一方側、つまりプーリ側に配置されるフロントフレーム（本発明の第１フレームに相当する）３１と、軸方向の他方側、つまりプーリ側とは逆側（反対側）に配置されるリヤフレーム（本発明の第２フレームに相当する）３２とを有している。
【００１７】
フロントフレーム３１の軸受保持部には、ロータのフロント側部を回転自在に支持するためのフロント側ころがり軸受２が装着されている。このフロント側ころがり軸受２は、本発明の第１軸受に相当するもので、アルミニウム合金、銅鉛合金鋳物等よりなり、内輪２１と外輪２２との間に配された複数個の鋼球（ボール）２３のころがり摩擦により、シャフト１のフロント側部を回転自在に支持するプーリ側の軸受である。
【００１８】
リヤフレーム３２の軸受保持部には、ロータのリヤ側端部を回転自在に支持するためのリヤ側ころがり軸受３が装着されている。このリヤ側ころがり軸受３は、アルミニウム合金、銅鉛合金鋳物等よりなり、内輪２４と外輪２５との間に配された複数個の鋼球（ボール）２６のころがり摩擦により、シャフト１のリヤ側端部を回転自在に支持するプーリ側とは逆側（リヤ側）の軸受である。
【００１９】
なお、リヤフレーム３２のリヤ側には、固定ボルト２８およびナット２９を用いてリヤカバー３３が締め付け固定（締結）されている。また、リヤカバー３３には、リヤフレーム３２側の電気部品等を冷却する冷却風を、ハウジング４の内部へ導入するための多数の導入窓３３ａが形成されている。また、フロントフレーム３１およびリヤフレーム３２は、静止継鉄部６およびステータを保持固定すると同時に、エンジンのブラケット等の固定部材への取り付けを行うための取付ステー３４〜３６が径方向外方へ向けてそれぞれ延長されている。それらの取付ステー３４〜３６の先端側には、図示しないボルト等の締結部材が挿通する締結孔３４ａ〜３６ａが形成されている。
【００２０】
また、フロントフレーム３１の側壁部および周壁部には、冷却ファン１５の回転に伴ってハウジング４の内部から冷却風を吐出するための多数の通風孔３１ａを径方向および軸方向に開口している。また、リヤフレーム３２の側壁部には、冷却ファン１５の回転に伴って外部からハウジング４の内部に冷却風を吸い込むための多数の通風孔３２ａを軸方向に開口している。さらに、リヤフレーム３２の周壁部には、ハウジング４の内部から冷却風を吐出するための多数の通風孔３２ａを径方向に開口している。ここで、本実施例のフロントフレーム３１の内周側の側壁部には、静止継鉄部６を複数個の固定ボルト４０を用いて締め付け固定している。
【００２１】
界磁コイル５は、本発明の界磁巻線に相当するもので、静止継鉄部６のリヤ側端部に周方向に形成された周溝（凹状部）５ａに所定の巻回数だけ巻装されている。そして、静止継鉄部６は、磁性材料製の薄板（例えば厚さが０．５ｍｍまたは０．３５ｍｍの珪素鋼板等）を軸方向に複数積層した略円筒形状の積層コアで、複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａとの間、およびポールコア１１、１２の各筒状部との間に所定の径方向ギャップが形成され、且つポールコア１２の側壁部との間に所定の軸方向ギャップが形成されている。また、静止継鉄部６のフロント側端面は、フロントフレーム３１の内周側に設けられた円環状の軸受保持部との間にフロント側ころがり軸受２の外輪２２を挟み込むことで、外輪２２を軸方向に保持固定している。
【００２２】
次に、本実施例のステータを図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図２はステータコアの外周部を示した図で、図３は１つの導電体セグメントを示した図で、図４はステータコアの主要構造を示した図で、図５は複数の導電体セグメントのコイルエンドを示した図である。
【００２３】
ステータは、本発明の固定子に相当するもので、ポールコア１１、１２の複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａの外周に対向して配置されたステータコア（固定子鉄心、電機子鉄心とも言う）４１、およびポールコア１１、１２の回転に伴って三相交流出力が誘起する三相のステータコイル（三相の固定子巻線、三相の電機子巻線とも言う）４２等から構成されている。ステータコア４１は、フロントフレーム３１のインロー嵌合部３８とリヤフレーム３２のインロー嵌合部３９との間に挟み込まれ、一部の外周面が外部へ露出しているので、ステータコア４１および三相のステータコイル４２で発生した熱が直接外部に伝わり冷却性が向上している。
【００２４】
また、ステータコア４１は、磁性材料製の薄板（例えば厚さが０．５ｍｍまたは０．３５ｍｍの珪素鋼板等）を軸方向に複数積層した略円筒形状の積層コアで、ポールコア１１、１２から出た磁束が三相のステータコイル４２と有効に交差するように作られた磁束通路を形成する。なお、ステータコア４１の内周には、複数のティース４４が等間隔で形成されている。そして、隣設するティース間には、三相のステータコイル４２を構成する各導電体セグメント４３を収容するスロット４５が形成されている。
【００２５】
三相のステータコイル４２は、本発明の多相固定子巻線に相当するもので、複数のスロット４５内にそれぞれ収納される複数の導電体セグメント４３により構成されている。また、各スロット４５内には、各導電体セグメント４３とステータコア４１との間を電気的に絶縁するための略Ｓ字形状のインシュレータ４６が配設されている。
【００２６】
ここで、本実施例の各スロット４５の略Ｓ字形状のインシュレータ４６内には、２本の矩形状導電体セグメント４３が内層側導電体４３ａおよび外層側導電体４３ｂとして挿入されている。そして、ステータコア４１の軸方向端面の一方に導電体セグメント４３のターン部４３ｃが配置され、その他方に接合部４３ｄが配置されている。各導電体セグメント４３の接合部４３ｄには、異なるスロット４５に収容され、且つ異なる径方向位置の他の導電体セグメント４３の接合部４３ｄが超音波溶接、アーク溶接またはろう付け等により電気的に接続される。
【００２７】
そして、複数の導電体セグメント４３は、ステータコア４１の両端面より軸方向に突出して、各スロット４５のプーリ側とは逆側において２つの導電体セグメント４３の接合部４３ｄ同士を接続してそれぞれコイルエンド４７を形成している。そして、複数の導電体セグメント４３が、ステータコア４１上に略円環状に配列されて、その結果、円環状のコイルエンド群が形成されている。そして、導電体セグメント４３のうち、ステータコア４１から延び出す稜線部４３ｅは、内層側導電体４３ａおよび外層側導電体４３ｂで逆方向に傾斜している。
【００２８】
そして、コイルエンド群の中で隣接する２つの導電体セグメント４３間には電気絶縁が確保できるように所定の隙間が形成されている。このため、複数の導電体セグメント４３の接合部４３ｄを円環状に配列したコイルエンド群には、径方向の通風孔３２ａに向かうように抜ける冷却風がコイルエンド群を横切ることにより各導電体セグメント４３のコイルエンド４７を冷却するための多数の通風路（隣接する２つの導電体セグメント４３の電気絶縁を確保することが可能な隙間）４９が形成される。これにより、三相のステータコイル４２の冷却性能が高くなる。
【００２９】
三相整流装置７は、ステータの三相のステータコイル４２に発生した交流を直流に変換（整流）するレクティファイヤである。この三相整流装置７は、導電線（図示せず）を経てバッテリに充電電流を供給するための直流出力端子（直流出力ターミナル）５１、三相のステータコイル４２の各コイルエンドとリヤフレーム３２とを電気的に絶縁する端子台５２、および発熱部品の発熱を放熱するための冷却フィン５３等から構成されている。
【００３０】
端子台５２には、三相のステータコイル４２の各リード線（引出し部）４８に電気的に接続する各交流入力端子が絶縁性樹脂にインサート成形されている。そして、冷却フィン５３には、三相のステータコイル４２で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個のダイオード等の整流素子が一体的に装着されている。なお、５４は絶縁スペーサで、５５はパイプリベットである。これらの三相整流装置７を構成する各電気部品は、リヤフレーム３２のリヤ側とリヤカバー３３との間に固定ボルト２８およびナット２９を用いて締め付け固定されている。
【００３１】
電圧調整装置９は、界磁コイル５ヘの励磁電流を制御することで三相のステータコイル４２の発生電圧を適正値に調整するためのＩＣレギュレータである。そして、電圧調整装置９は、各種外部接続端子が絶縁性樹脂にインサート成形された端子台５６、およびこの端子台に保持された発熱部品を冷却するための冷却フィン（図示せず）等から構成されている。
【００３２】
なお、端子台５６は、内部にハイブリッドＩＣ等の集積回路（図示せず）を収容しており、外部と接続するための筒形状の雄型コネクタ部５７を一体成形している。ここで、各種外部接続端子としては、バッテリの正極側に接続されるＢ側接続端子５８、バッテリの負極側に接続されるＥ（アース）側接続端子、導電線１０を介して界磁コイル５へ励磁電流を供給するための励磁電流出力端子（ターミナル）であるＦ側接続端子（図示せず）等がある。
【００３３】
ここで、界磁コイル５のコイルエンドより引き出されたリード線（引出し部）と電圧調整装置９とを結線する導電線１０は、三相のステータコイル４２の近傍を跨いで通るように配線されており、耐熱グレードの低い導電線用被膜により被覆されている。なお、静止継鉄部６には導電線通路６１が形成され、フロントフレーム３１の外周側内壁面には第１切欠き溝６２が形成され、ステータコア４１の外周面にはスルーボルト用切欠き溝６３が形成され、リヤフレーム３２の外周側内壁面には第２切欠き溝６４が形成されている。
【００３４】
そして、導電線１０は、静止継鉄部６の導電線通路６１より第１切欠き溝６２を経由してスルーボルト用切欠き溝６３より第２切欠き溝６４を通って電圧調整装置９のターミナルに結線されている。ここで、スルーボルト用切欠き溝６３は、スルーボルト８の本数の２倍設けられている。それらのスルーボルト用切欠き溝６３は、図２に示したように、ステータコア４１の外周面において等間隔に形成されている。
【００３５】
ここで、ステータのステータコア４１は、元々プレスのコアシート（磁性材料製の薄板：珪素鋼板等）で成形、溶接することにより、位置決めを目的として切欠き溝が必要であった。このため、プレス打ち抜きのため、スルーボルト８の本数の２倍製作することは十分容易であり、例えば４本のスルーボルト８を使用している場合には、８本のスルーボルト用切欠き溝６３で構成することができる。
【００３６】
したがって、界磁コイル５と電圧調整装置９とを結線する導電線１０の取り回しの自由度、すなわち、４本のスルーボルト８を使用している場合、４５°間隔でダイオードを持った冷却フィン５３や電圧調整装置９等の電気部品の取付位置の変更が対応可能となる。これにより、種々の車両における搭載上の自由度がアップされる。
【００３７】
〔実施例の作用〕
次に、本実施例の車両用ブラシレスオルタネータの作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
【００３８】
エンジンの回転動力がベルト等の伝動手段を介してプーリに伝達されると、シャフト１が回転することによりロータが回転する。このとき、シャフト１と一体的にランデル型のポールコア１１、１２が回転する。そして、電圧調整装置９の作用によって、電圧調整装置９の励磁電流出力端子より導電線１０を経て界磁コイル５に励磁電流が供給される。これにより、ポールコア１１、１２の複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａが周方向にＮ極とＳ極とが交互に位置するように励磁される。例えば一方のポールコア１１の複数個の爪状磁極片１１ａが全てＮ極となり、他方のポールコア１２の複数個の爪状磁極片１２ａが全てＳ極となる。
【００３９】
そして、ロータのポールコア１１、１２の複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａと相対回転するステータのステータコア４１の内周側に形成された複数個のスロット内に収納された三相のステータコイル４２に順次交流電流が誘起する。この三相の交流電流は、三相のステータコイル４２の各コイルエンド（端末線）および各交流入力端子を経て、冷却フィン５３上の複数個のダイオードに入力される。これにより、三相の交流電流が整流され直流電流に変換される。そして、三相のステータコア４２の発電電圧がバッテリ電圧を越えると、整流された直流電流が直流出力端子５１、導電線を経てバッテリに供給される。このため、バッテリに充電電流が流れることにより、バッテリが充電される。
【００４０】
ここで、ロータのポールコア１１、１２と一体的に回転する冷却ファン１５の作用によって発生する冷却風の流れを説明する。冷却ファン１５の斜流式冷却翼１５ａの回転に伴って発生する冷却風は、多数の導入窓３３ａよりリヤカバー３３の内部に導入されて、リヤカバー３３内部の三相整流装置７および電圧調整装置９等の電気部品を冷却する。その後に、冷却風は、軸方向に形成された多数の通風孔３２ａよりリヤフレーム３２の内部に吸い込まれる。
【００４１】
そして、冷却風の一部は、冷却ファン１５の斜流式冷却翼１５ａの作用によって、シャフト１の略径方向の外側に偏向されて多数の通風路（三相のステータコイル４２を構成する、隣接する２つの導電体セグメント４３の電気絶縁を確保することが可能な隙間）４９を通る際に、各導電体セグメント４３のコイルエンド４７によりなるコイルエンド群を冷却し、三相のステータコイル４２の温度が下がる。そして、径方向に形成された多数の通風孔３１ａ、３２ａよりリヤフレーム３２の径方向外方へ排出される。
【００４２】
一方、冷却ファン１５の斜流式冷却翼１５ａの作用によって生じた冷却風の残部は、ランデル型のポールコア１１、１２の各爪状磁極片１１ａ、１２ａの間（略Ｖ字状の通風路、空隙部）を通り抜けてシャフト１の軸方向に流れ、軸方向および径方向に形成された多数の通風孔３１ａよりフロントフレーム３１の径方向外方へ排出される。
【００４３】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例の車両用ブラシレスオルタネータは、内層に位置する複数の導電体セグメント４３の稜線部４３ｅの傾斜方向を同一方向とすることができ、しかも外層に位置する複数の導電体セグメント４３の稜線部４３ｅの傾斜方向を同一方向とすることができる。これにより、三相のステータコイル４２をコイルエンド４７で干渉無く配置できるので、スロット４５内における導電体の占積率が向上し高出力化できる。つまり発電効率を向上できる。
【００４４】
また、コイルエンド４７において隣接する２つの導電体セグメント４３の間には、電気絶縁を確保することが可能な隙間、つまり三相のステータコイル４２のコイルエンド群には通風路４９が多数形成されるので、それらの通風路４９を例えば径方向に抜ける冷却風によって三相のステータコイル４２の温度上昇を大幅に抑えることができる。
【００４５】
特に本実施例では、ランデル型ポールコア１１、１２の軸方向の他端側、つまりリヤ側に内扇式ファンとしての冷却ファン１５を装着しており、コイルエンド４７の外周側に対応してリヤフレーム３２の周壁部に形成された多数の通風孔３２ａ、およびフロントフレーム３１の周壁部に形成された多数の通風孔３１ａを設けているため、三相のステータコイル４２のコイルエンド群内を通って多数の通風孔３１ａ、３２ａに向けて抜ける冷却風の通風抵抗を極端に低減でき、冷却性能を大きく向上させることができる。
【００４６】
また、界磁コイル５の引出し部である導電線１０を、静止継鉄部６に形成された導電線通路６１よりフロントフレーム３１の外周側内壁面に形成された第１切欠き溝６２を経由してステータコア４１の外周面に形成されたスルーボルト用切欠き溝６３よりリヤフレーム３２の外周側内壁面に形成された第２切欠き溝６４を通して電圧調整装置９に結線している。
【００４７】
これらによって、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いることなく、容易に、界磁コイル５の引出し部と電圧調整装置９の励磁電流出力端子とを結線する導電線１０を三相のステータコイル４２の近傍を跨いで通すことができるので、界磁コイル５と電圧調整装置９とを結線する導電線１０を容易にしかも安価に配線することができる。
【００４８】
また、上述したように、三相のステータコイル４２の冷却性能を向上させているので、界磁コイル５と電圧調整装置９とを結線する導電線１０を三相のステータコイル４２の近傍を跨いで通しても、その導電線１０を耐熱グレードの低い、要するに安価な導電線用被膜で構成することができる。これにより、車両用ブラシレスオルタネータの大幅なコストアップを防止することができる。
【００４９】
このような結線方法を採用することにより、プーリ側とは反対側のリヤフレーム３２側に三相整流装置７や電圧調整装置９等の電気部品を配した車両用ブラシレスオルタネータであっても、界磁コイル５および静止継鉄部６を、プーリ側のフロントフレーム３１側に固定可能となる。したがって、冷却性能を向上させるためにリヤフレーム３２側のダイオードやハイブリッドＩＣ等の電気部品を冷却するための冷却フィン５３を大きくする必要がないので、リヤフレーム３２側の三相整流装置７や電圧調整装置９等の電気部品を、乗用車用ブラシ付き交流発電機と大幅な部品共用化ができる。これにより、車両用ブラシレスオルタネータの大幅なコストアップを防止することができる。
【００５０】
〔変形例〕
本実施例では、本発明を、乗用車やトラック等の車両に搭載された走行用エンジンにより回転駆動される車両用ブラシレスオルタネータに適用した例を説明したが、本発明を、車両搭載用エンジンを除く内燃機関、電動モータ、水車、風車等の駆動源によりベルト駆動または直接駆動されるブラシレス交流発電機に適用しても良い。また、本実施例では、複数個の整流素子として複数個のダイオードを使用した例を説明したが、複数個の整流素子として複数個のＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を用いても良い。
【００５１】
本実施例では、三相整流装置７をハウジング４の外側、つまりリヤフレーム３２とリヤカバー３３との間に配置したが、三相整流装置７をハウジング４の内側、つまりリヤフレーム３２の内側に配置しても良い。また、本実施例では、電圧調整装置９をハウジング４の外側、つまりリヤフレーム３２とリヤカバー３３との間に配置したが、電圧調整装置９をハウジング４の内側、つまりリヤフレーム３２の内側に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用ブラシレスオルタネータの全体構造を示した断面図である（実施例）。
【図２】ステータコアの外周部を示した断面図である（実施例）。
【図３】１つの導電体セグメントを示した斜視図である（実施例）。
【図４】ステータコアの主要構造を示した部分断面図である（実施例）。
【図５】複数の導電体セグメントのコイルエンドを示した斜視図である（実施例）。
【符号の説明】
１シャフト（回転軸）
２フロント側ころがり軸受（プーリ側の第１軸受）
３リヤ側ころがり軸受（リヤ側の第２軸受）
４ハウジング
５界磁コイル（界磁巻線）
６静止継鉄部
７三相整流装置
８スルーボルト
９電圧調整装置（電気部品）
１０導電線
１１ポールコア（磁極、回転子鉄心）
１２ポールコア（磁極、回転子鉄心）
１５冷却ファン
３１フロントフレーム（プーリ側の第１フレーム）
３２リヤフレーム（プーリ側とは逆側の第２フレーム）
４１ステータコア（固定子鉄心）
４２三相のステータコイル（多相固定子巻線）
４３導電体セグメント
４５スロット
４７コイルエンド
４９通風路
６１静止継鉄部の導電線通路
６２フロントフレームの第１切欠き溝
６３ステータコアのスルーボルト用切欠き溝
６４リヤフレームの第２切欠き溝
１１ａ爪状磁極片（一方の爪状磁極部）
１２ａ爪状磁極片（他方の爪状磁極部）
３１ａ通風孔
３２ａ通風孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless AC generator in which brushes and slip rings, which are sliding parts, are eliminated. In particular, the invention is rotationally driven by an internal combustion engine mounted on a vehicle to charge an in-vehicle power source and supply electric power to an electric load. The present invention relates to a brushless AC generator for vehicles.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a vehicular AC generator transmits the rotational power of a traveling engine via a belt and a pulley, so that the power generation efficiency differs depending on the rotation speed and is used in a wide rotation range. In order to improve the quality of sliding parts such as excellent brushes and slip rings, the cost has been increased. Japanese Patent Laid-Open No. 1-202133 proposes a brushless AC generator for a vehicle in which brushes and slip rings, which are sliding parts, are eliminated for the purpose of maintenance-free, long life, and cost reduction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional brushless AC generator for a vehicle, an electric voltage adjusting device that controls the excitation current to the field winding, and a three-phase rectifying device that converts the AC output of the three-phase stator winding to DC, etc. The parts are also fastened and fixed to the rear frame side opposite to the pulley side using bolts or the like. Then, it is common to fasten and fix the field winding and the stationary yoke portion for holding and fixing the field winding to the rear frame side opposite to the pulley side using bolts or screws. .
[0004]
This is because the conventional three-phase stator winding stator generates a large amount of heat when generating power as an AC generator, and the conductive wire connecting the field winding and the voltage regulator is not This is because it was very difficult to pass over the vicinity of the large three-phase stator winding. In the case of such a structure, since it is necessary to coat the conductive wire using a conductive wire film having a high heat resistance grade, there arises a problem that the cost is significantly increased.
[0005]
Also, in order to effectively cool the three-phase stator winding in order to pass the conductive wire connecting the field winding and the voltage regulator across the vicinity of the three-phase stator winding, an electrical component, for example, If the diameter of the cooling fin that cools the plurality of rectifying elements is increased, the rear-side electric parts of the AC generator with brush for a vehicle cannot be used in common. As a result, it is necessary to provide electrical components dedicated to brushless alternators, that is, three-phase rectifiers and voltage regulators dedicated to brushless alternators, which greatly increases costs compared to conventional brushed alternators. The problem of becoming.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to pass a conductive wire connecting a field winding and an electrical component across the vicinity of a multiphase stator winding without using a coating film for a conductive wire having a high heat resistance grade. Conductive wires that connect windings and electrical components can be wired easily and inexpensively, or electrical components can be shared with brushed AC generators, preventing a significant increase in cost. It is to provide a brushless alternator that can.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  According to the invention of claim 1,A housing having a plurality of ventilation holes communicating between the inside and the outside; a stationary yoke portion wound with a field winding fixed to the housing and generating a magnetomotive force when energized; and a field winding A rotor having a magnetic pole magnetized by the magnetomotive force of the wire, a stator wound with a multiphase stator winding that generates an AC output as the magnetic pole of the rotor rotates, and an axial direction of the housing An electrical component disposed on the opposite side to the one side and a conductive wire that is wired so as to pass over the vicinity of the multiphase stator winding and connect the field winding and the electrical component. In brushless alternator,
  The rotor has a rotating shaft to which rotational power is transmitted from a driving source via a pulley, and the housing is a first frame disposed on the pulley side in the axial direction, and a side opposite to the pulley side in the axial direction. A second frame disposed on the rear side, the electrical component is disposed on the second frame side, and the stationary yoke portion is fixed to the first frame;
  The multiphase stator winding is composed of a plurality of conductor segments respectively accommodated in a plurality of slots formed in the stator, and different diameters of different slots are provided outside the plurality of slots of the plurality of conductor segments. A coil end is formed by connecting two conductor segments in the directional position, and a ventilation path through which cooling air toward the plurality of ventilation holes is formed is formed in the coil end. ThereforeThe cooling efficiency of the coil end is increased. As a result, even if the conductive wire that connects the field winding and the electrical component is passed over the vicinity of the multiphase stator winding, the conductive wire is composed of a low heat-resistant grade, that is, an inexpensive conductive wire coating. can do. Thereby, the significant cost increase of a brushless AC generator can be prevented.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, the conductive wire that is the lead-out portion of the field winding is passed through the first notch groove of the first frame from the conductive wire passage of the stationary yoke portion. The electrical component is connected through the second notch groove of the second frame from the notch groove. Therefore, the conductive wire for connecting the field winding and the electrical component can be easily passed across the vicinity of the multiphase stator winding without using a high heat resistant grade conductive wire coating. Conductive wires that connect the magnetic windings and the electrical components can be easily and inexpensively wired.
[0009]
By adopting such a connection method, even in a brushless AC generator in which electric parts are arranged on the second frame side arranged on the side opposite to the pulley side, the field winding and the stationary yoke portion are arranged. It becomes possible to fix to the first frame side arranged on the pulley side. Therefore, since it is not necessary to increase the cooling fins for cooling the electrical components on the second frame side in order to improve the cooling performance, the electrical components on the second frame side are significantly different from the AC generator with a brush for passenger cars. Parts can be shared. Thereby, the significant cost increase of a brushless AC generator can be prevented.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, the outer circumferential surface of the stator is provided with notch grooves twice the number of through bolts, and the notch grooves are formed at equal intervals. . According to the invention described in claim 4, the outer ring of the first bearing is held and fixed in the axial direction between the stationary yoke portion and the side wall portion of the first frame, and the stationary yoke portion is By tightening and fixing on the side wall portion side of one frame using a fastener, the outer ring of the first bearing can be positioned and fixed without providing a separate part, and the stationary yoke portion can be fixed to the side wall portion of the first frame. Can be easily fixed to the side. Further, according to the invention described in claim 5, the electrical component is a rectifier having a plurality of rectifier elements for rectifying an alternating current output generated by the multiphase stator winding and converting it into a direct current output, or a multi-component. It is at least one of the voltage regulators for adjusting the voltage generated in the phase stator winding.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Configuration of Example]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a diagram showing the overall structure of the brushless alternator for a vehicle.
[0012]
The vehicular brushless alternator according to the present embodiment is driven to rotate by an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck to charge an in-vehicle power source (hereinafter referred to as a battery) and to supply electric power to an electric load. It is a brushless AC generator for vehicles that supplies The vehicular brushless alternator is integrally provided on the outer periphery of the shaft 1 and serves as a field magnet, a stator that is disposed opposite to the rotor and serves as an armature, and supports the rotor and the stator. A stationary coil that holds a lead wire (leader wire, lead portion) of the field coil 5 and a field coil (also referred to as a field coil) 5 that generates a magnetomotive force when energized. An iron part 6 and electrical components such as a three-phase rectifier 7 and a voltage regulator 9 fixed to the rear side of the housing 4 are provided.
[0013]
The rotor corresponds to the rotor of the present invention and rotates integrally with the shaft 1 constituting the rotating shaft of the present invention. A pulley (not shown) for transmitting rotational power of an engine as a drive source to the shaft 1 is attached to a front side end portion (left end portion in the drawing) of the shaft 1 using a nut 14 with a seat. Then, on the outer periphery of the central portion of the shaft 1, Randell-type pole cores (rotor core: corresponding to the magnetic pole of the present invention) 11, 12 are fitted using means such as press fitting.
[0014]
When the exciting current is passed through the field coil 5 by the voltage adjusting device 9, the rotor has a plurality of claw-shaped magnetic pole pieces (one claw-shaped magnetic pole portion) formed at equal intervals on the outer peripheral side of one pole core 11. ) 11a are all N poles, and a plurality of claw-shaped magnetic pole pieces (the other claw-shaped magnetic pole portions) 12a formed at equal intervals on the outer peripheral side of the other pole core 12 are all S poles. The plurality of claw-shaped magnetic pole pieces 11a and the plurality of claw-shaped magnetic pole pieces 12a are alternately arranged in the circumferential direction by the rings 13 made of a nonmagnetic material such as stainless steel.
[0015]
Further, an inner fan type cooling fan 15 as a forced air blowing means is integrally attached to the side wall surface of the other pole core 12. The cooling fan 15 is a blowing means for generating cooling air inside the housing 4, and discharges a part of the cooling air sucked from the axial rear side of the shaft 1 outward in a substantially radial direction, A plurality of mixed flow cooling blades 15a for discharging the remaining cooling air sucked from the axial rear side of the shaft 1 to the pulley side in the axial direction are provided.
[0016]
The housing 4 is made of lightweight aluminum die-casting, and is composed of a pair of frames coupled with a plurality of (four in this example) through bolts 8 with a predetermined axial gap therebetween. The pair of frames includes a front frame 31 (corresponding to the first frame of the present invention) disposed on one side in the axial direction, that is, the pulley side, and a side opposite to the other side in the axial direction, that is, the pulley side ( And a rear frame (corresponding to the second frame of the present invention) 32 disposed on the opposite side.
[0017]
A front-side rolling bearing 2 for rotatably supporting the front side portion of the rotor is mounted on the bearing holding portion of the front frame 31. This front-side roller bearing 2 corresponds to the first bearing of the present invention, and is made of an aluminum alloy, a copper-lead alloy casting or the like, and a plurality of steel balls (balls) disposed between the inner ring 21 and the outer ring 22. ) A pulley-side bearing that rotatably supports the front side portion of the shaft 1 by the rolling friction of 23.
[0018]
A rear side rolling bearing 3 for rotatably supporting the rear side end portion of the rotor is mounted on the bearing holding portion of the rear frame 32. The rear-side rolling bearing 3 is made of an aluminum alloy, a copper-lead alloy casting, or the like, and the rear side of the shaft 1 is caused by rolling friction of a plurality of steel balls (balls) 26 disposed between the inner ring 24 and the outer ring 25. A bearing on the opposite side (rear side) to the pulley side that rotatably supports the end portion.
[0019]
A rear cover 33 is fastened and fixed (fastened) to the rear side of the rear frame 32 using fixing bolts 28 and nuts 29. The rear cover 33 is formed with a large number of introduction windows 33 a for introducing cooling air for cooling the electrical components and the like on the rear frame 32 side into the housing 4. In addition, the front frame 31 and the rear frame 32 hold and fix the stationary yoke portion 6 and the stator, and at the same time, mounting stays 34 to 36 for mounting to a fixing member such as an engine bracket are directed radially outward. Each has been extended. Fastening holes 34 a to 36 a through which fastening members such as bolts (not shown) are inserted are formed on the distal ends of the mounting stays 34 to 36.
[0020]
In addition, a large number of ventilation holes 31 a for discharging cooling air from the inside of the housing 4 as the cooling fan 15 rotates are opened in the radial direction and the axial direction in the side wall portion and the peripheral wall portion of the front frame 31. . Further, a large number of ventilation holes 32 a are formed in the side wall portion of the rear frame 32 in the axial direction for sucking cooling air from the outside into the housing 4 as the cooling fan 15 rotates. Further, in the peripheral wall portion of the rear frame 32, a large number of ventilation holes 32a for discharging cooling air from the inside of the housing 4 are opened in the radial direction. Here, the stationary yoke portion 6 is fastened and fixed to the inner peripheral side wall portion of the front frame 31 of the present embodiment by using a plurality of fixing bolts 40.
[0021]
The field coil 5 corresponds to the field winding of the present invention, and is wound a predetermined number of turns around a circumferential groove (concave portion) 5a formed in the circumferential direction at the rear end of the stationary yoke portion 6. It is disguised. The stationary yoke portion 6 is a substantially cylindrical laminated core in which a plurality of thin plates made of a magnetic material (for example, a silicon steel plate having a thickness of 0.5 mm or 0.35 mm) are laminated in the axial direction. Predetermined radial gaps are formed between the pole pieces 11 a and 12 a and between the cylindrical portions of the pole cores 11 and 12, and predetermined axial gaps are formed between the pole cores 12 and the side wall portions. Has been. Further, the outer ring 22 is sandwiched between the front end surface of the stationary yoke portion 6 and the annular bearing holding portion provided on the inner peripheral side of the front frame 31 to sandwich the outer ring 22 of the front side rolling bearing 2. It is held and fixed in the axial direction.
[0022]
Next, the stator of the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS. 2 is a view showing the outer periphery of the stator core, FIG. 3 is a view showing one conductor segment, FIG. 4 is a view showing the main structure of the stator core, and FIG. 5 is a view showing a plurality of conductors. It is the figure which showed the coil end of the segment.
[0023]
The stator corresponds to the stator of the present invention, and is a stator core (also referred to as a stator core or an armature core) disposed to face the outer periphery of the plurality of claw-shaped magnetic pole pieces 11a, 12a of the pole cores 11, 12. 41 and a three-phase stator coil (also referred to as a three-phase stator winding or a three-phase armature winding) 42 in which a three-phase AC output is induced as the pole cores 11 and 12 rotate. . The stator core 41 is sandwiched between the spigot fitting portion 38 of the front frame 31 and the spigot fitting portion 39 of the rear frame 32, and a part of the outer peripheral surface is exposed to the outside. The heat generated in the stator coil 42 is directly transmitted to the outside and the cooling performance is improved.
[0024]
The stator core 41 is a substantially cylindrical laminated core obtained by laminating a plurality of thin plates made of a magnetic material (for example, a silicon steel plate having a thickness of 0.5 mm or 0.35 mm) in the axial direction, and protrudes from the pole cores 11 and 12. A magnetic flux path is formed so that the magnetic flux effectively intersects the three-phase stator coil 42. A plurality of teeth 44 are formed at equal intervals on the inner periphery of the stator core 41. Between the adjacent teeth, a slot 45 for accommodating each conductor segment 43 constituting the three-phase stator coil 42 is formed.
[0025]
The three-phase stator coil 42 corresponds to the multiphase stator winding according to the present invention, and is constituted by a plurality of conductor segments 43 respectively accommodated in a plurality of slots 45. In addition, in each slot 45, a substantially S-shaped insulator 46 for electrically insulating each conductor segment 43 and the stator core 41 is disposed.
[0026]
Here, in the substantially S-shaped insulator 46 of each slot 45 of this embodiment, two rectangular conductor segments 43 are inserted as an inner layer side conductor 43a and an outer layer side conductor 43b. And the turn part 43c of the conductor segment 43 is arrange | positioned at one of the axial direction end surfaces of the stator core 41, and the junction part 43d is arrange | positioned at the other side. Each joint segment 43d of each conductor segment 43 is accommodated in a different slot 45 and another joint segment 43d of another conductor segment 43 in a different radial position is electrically connected by ultrasonic welding, arc welding, brazing, or the like. Connected.
[0027]
The plurality of conductor segments 43 protrude in the axial direction from both end faces of the stator core 41, and connect the joint portions 43d of the two conductor segments 43 on the opposite side of the pulley side of each slot 45 to each coil. An end 47 is formed. The plurality of conductor segments 43 are arranged in a substantially annular shape on the stator core 41, and as a result, an annular coil end group is formed. And the ridgeline part 43e extended from the stator core 41 among the conductor segments 43 inclines in the reverse direction by the inner layer side conductor 43a and the outer layer side conductor 43b.
[0028]
A predetermined gap is formed between two adjacent conductor segments 43 in the coil end group so as to ensure electrical insulation. For this reason, in the coil end group in which the joint portions 43d of the plurality of conductor segments 43 are arranged in an annular shape, the cooling air that flows out toward the ventilation holes 32a in the radial direction crosses the coil end group, so that each conductor segment A large number of air passages (gaps that can ensure electrical insulation between two adjacent conductor segments 43) 49 for cooling the coil ends 47 of the 43 are formed. Thereby, the cooling performance of the three-phase stator coil 42 is enhanced.
[0029]
The three-phase rectifier 7 is a rectifier that converts (rectifies) alternating current generated in the three-phase stator coil 42 of the stator into direct current. This three-phase rectifier 7 includes a DC output terminal (DC output terminal) 51 for supplying a charging current to a battery via a conductive wire (not shown), each coil end of a three-phase stator coil 42, and a rear frame 32. Terminal block 52 that electrically insulates from each other, and cooling fins 53 for radiating the heat generated by the heat-generating component.
[0030]
In the terminal block 52, each AC input terminal that is electrically connected to each lead wire (lead-out portion) 48 of the three-phase stator coil 42 is insert-molded in an insulating resin. The cooling fins 53 are integrally mounted with a plurality of rectifier elements such as diodes that rectify the AC output generated by the three-phase stator coil 42 and convert it into a DC output. Reference numeral 54 denotes an insulating spacer, and 55 denotes a pipe rivet. Each electrical component constituting the three-phase rectifier 7 is fastened and fixed between the rear side of the rear frame 32 and the rear cover 33 by using fixing bolts 28 and nuts 29.
[0031]
The voltage adjustment device 9 is an IC regulator for adjusting the generated voltage of the three-phase stator coil 42 to an appropriate value by controlling the excitation current to the field coil 5. The voltage adjusting device 9 includes a terminal block 56 in which various external connection terminals are insert-molded in an insulating resin, and a cooling fin (not shown) for cooling a heat generating component held on the terminal block. Has been.
[0032]
The terminal block 56 accommodates an integrated circuit (not shown) such as a hybrid IC inside, and is integrally formed with a cylindrical male connector portion 57 for connection to the outside. Here, various external connection terminals include a B-side connection terminal 58 connected to the positive side of the battery, an E (earth) side connection terminal connected to the negative side of the battery, and the field coil 5 via the conductive wire 10. There is an F-side connection terminal (not shown) which is an excitation current output terminal (terminal) for supplying an excitation current to.
[0033]
Here, the conductive wire 10 that connects the lead wire (leading portion) drawn from the coil end of the field coil 5 and the voltage adjusting device 9 is wired so as to pass over the vicinity of the three-phase stator coil 42. It is covered with a conductive wire film having a low heat resistance grade. In addition, a conductive wire passage 61 is formed in the stationary yoke portion 6, a first notch groove 62 is formed in the outer peripheral side inner wall surface of the front frame 31, and a through bolt notch groove is formed in the outer peripheral surface of the stator core 41. 63 is formed, and a second notch groove 64 is formed on the outer peripheral side inner wall surface of the rear frame 32.
[0034]
The conductive wire 10 passes through the first notch groove 62 from the conductive wire passage 61 of the stationary yoke portion 6, passes through the second notch groove 64 from the notch groove for through bolts, and passes through the second notch groove 64. Connected to the terminal. Here, the through bolt notch grooves 63 are provided twice as many as the through bolts 8. These through bolt notch grooves 63 are formed at equal intervals on the outer peripheral surface of the stator core 41 as shown in FIG.
[0035]
Here, the stator core 41 of the stator originally had a notch groove for the purpose of positioning by forming and welding with a press core sheet (magnetic material thin plate: silicon steel plate or the like). For this reason, it is easy enough to produce twice the number of through bolts 8 for press punching. For example, when four through bolts 8 are used, eight notch grooves for through bolts are used. 63.
[0036]
Therefore, when using the four through bolts 8, the cooling fins 53 having diodes at intervals of 45 ° when the conductive wire 10 connecting the field coil 5 and the voltage regulator 9 is used. It is possible to cope with a change in the mounting position of electrical parts such as the voltage adjusting device 9 or the like. Thereby, the freedom degree on mounting in various vehicles is raised.
[0037]
(Effects of Example)
Next, the operation of the vehicular brushless alternator of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
[0038]
When the rotational power of the engine is transmitted to the pulley via a transmission means such as a belt, the rotor rotates as the shaft 1 rotates. At this time, the Landel-type pole cores 11 and 12 rotate integrally with the shaft 1. The exciting current is supplied to the field coil 5 from the exciting current output terminal of the voltage adjusting device 9 through the conductive wire 10 by the action of the voltage adjusting device 9. Thereby, the plurality of claw-shaped magnetic pole pieces 11a and 12a of the pole cores 11 and 12 are excited so that the N poles and the S poles are alternately positioned in the circumferential direction. For example, the plurality of claw-shaped magnetic pole pieces 11a of one pole core 11 are all N poles, and the plurality of claw-shaped magnetic pole pieces 12a of the other pole core 12 are all S poles.
[0039]
A three-phase stator coil 42 housed in a plurality of slots formed on the inner peripheral side of the stator core 41 of the stator that rotates relative to the claw-shaped magnetic pole pieces 11a, 12a of the pole cores 11, 12 of the rotor. An alternating current is induced sequentially. The three-phase alternating current is input to a plurality of diodes on the cooling fin 53 through the coil ends (terminal lines) of the three-phase stator coil 42 and the alternating current input terminals. Thereby, a three-phase alternating current is rectified and converted into a direct current. When the generated voltage of the three-phase stator core 42 exceeds the battery voltage, the rectified direct current is supplied to the battery via the direct current output terminal 51 and the conductive wire. For this reason, when a charging current flows through the battery, the battery is charged.
[0040]
Here, the flow of the cooling air generated by the action of the cooling fan 15 that rotates integrally with the pole cores 11 and 12 of the rotor will be described. Cooling air generated along with the rotation of the mixed flow type cooling blade 15a of the cooling fan 15 is introduced into the rear cover 33 through a number of introduction windows 33a, and the three-phase rectifier 7 and the voltage regulator 9 inside the rear cover 33. Cool electrical components such as. Thereafter, the cooling air is sucked into the rear frame 32 through a large number of ventilation holes 32a formed in the axial direction.
[0041]
Then, a part of the cooling air is deflected to the outside in the substantially radial direction of the shaft 1 by the action of the mixed flow cooling blade 15a of the cooling fan 15 and constitutes a large number of ventilation paths (a three-phase stator coil 42 is formed. When passing through a gap 49 that can ensure electrical insulation between two adjacent conductor segments 43), the coil end group formed by the coil ends 47 of each conductor segment 43 is cooled, and the three-phase stator coil 42 is cooled. The temperature drops. And it discharges | emits to the radial direction outward of the rear frame 32 from many ventilation holes 31a and 32a formed in radial direction.
[0042]
On the other hand, the remaining portion of the cooling air generated by the action of the mixed flow type cooling blade 15a of the cooling fan 15 is between the claw-shaped magnetic pole pieces 11a and 12a of the Landel pole cores 11 and 12 (substantially V-shaped ventilation path, The air flows through the air gap) in the axial direction of the shaft 1 and is discharged outward in the radial direction of the front frame 31 from a large number of ventilation holes 31a formed in the axial direction and the radial direction.
[0043]
[Effects of Examples]
As described above, the brushless alternator for a vehicle according to the present embodiment can make the inclination directions of the ridge line portions 43e of the plurality of conductor segments 43 located in the inner layer the same direction, and the plurality of conductors located in the outer layer. The inclination direction of the ridge line portion 43e of the segment 43 can be the same direction. As a result, the three-phase stator coil 42 can be disposed without interference at the coil end 47, so that the space factor of the conductor in the slot 45 is improved and the output can be increased. That is, power generation efficiency can be improved.
[0044]
In addition, a large number of ventilation paths 49 are formed between two adjacent conductor segments 43 in the coil end 47, in a gap that can ensure electrical insulation, that is, in the coil end group of the three-phase stator coil 42. Therefore, the temperature rise of the three-phase stator coil 42 can be significantly suppressed by the cooling air passing through the ventilation passages 49 in the radial direction, for example.
[0045]
In particular, in this embodiment, a cooling fan 15 as an internal fan type fan is mounted on the other axial end of the Landel-type pole cores 11, 12, that is, on the rear side, and the rear side corresponding to the outer peripheral side of the coil end 47. Since a large number of ventilation holes 32 a formed in the peripheral wall portion of the frame 32 and a large number of ventilation holes 31 a formed in the peripheral wall portion of the front frame 31 are provided, it passes through the coil end group of the three-phase stator coil 42. Therefore, it is possible to extremely reduce the ventilation resistance of the cooling air passing through the large number of ventilation holes 31a and 32a, and to greatly improve the cooling performance.
[0046]
In addition, the conductive wire 10 that is the lead-out portion of the field coil 5 is routed through the first notch groove 62 formed on the outer peripheral side inner wall surface of the front frame 31 from the conductive wire passage 61 formed in the stationary yoke portion 6. Then, the through bolt notch groove 63 formed on the outer peripheral surface of the stator core 41 is connected to the voltage adjusting device 9 through the second notch groove 64 formed on the outer peripheral side inner wall surface of the rear frame 32.
[0047]
Accordingly, the conductive wire 10 that easily connects the lead-out portion of the field coil 5 and the exciting current output terminal of the voltage adjusting device 9 can be easily connected to the three-phase stator coil 42 without using a high heat-resistant grade conductive wire coating. Therefore, the conductive wire 10 connecting the field coil 5 and the voltage adjusting device 9 can be easily and inexpensively wired.
[0048]
Further, as described above, since the cooling performance of the three-phase stator coil 42 is improved, the conductive wire 10 connecting the field coil 5 and the voltage regulator 9 is straddled across the vicinity of the three-phase stator coil 42. The conductive wire 10 can be composed of a conductive film having a low heat resistance grade, that is, an inexpensive conductive wire. Thereby, the significant cost increase of the brushless alternator for vehicles can be prevented.
[0049]
By adopting such a connection method, even a vehicular brushless alternator in which electric parts such as the three-phase rectifier 7 and the voltage regulator 9 are arranged on the rear frame 32 side opposite to the pulley side can be used. The magnetic coil 5 and the stationary yoke part 6 can be fixed to the front frame 31 side on the pulley side. Therefore, it is not necessary to increase the size of the cooling fins 53 for cooling electrical components such as diodes and hybrid ICs on the rear frame 32 side in order to improve the cooling performance. Electric parts such as the adjusting device 9 can be greatly shared with the AC generator with a brush for passenger cars. Thereby, the significant cost increase of the brushless alternator for vehicles can be prevented.
[0050]
[Modification]
In the present embodiment, the example in which the present invention is applied to a brushless alternator for a vehicle that is driven to rotate by a traveling engine mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck has been described. However, the present invention excludes an engine mounted on a vehicle. The present invention may be applied to a brushless AC generator that is belt-driven or directly driven by a driving source such as an internal combustion engine, an electric motor, a water wheel, or a windmill. In this embodiment, an example in which a plurality of diodes are used as a plurality of rectifying elements has been described. However, a plurality of semiconductor switching elements such as MOS-FETs may be used as the plurality of rectifying elements.
[0051]
In this embodiment, the three-phase rectifier 7 is arranged outside the housing 4, that is, between the rear frame 32 and the rear cover 33, but the three-phase rectifier 7 is arranged inside the housing 4, that is, inside the rear frame 32. You may do it. In this embodiment, the voltage adjusting device 9 is arranged outside the housing 4, that is, between the rear frame 32 and the rear cover 33, but the voltage adjusting device 9 is arranged inside the housing 4, that is, inside the rear frame 32. You may do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall structure of a brushless alternator for a vehicle (Example).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outer peripheral portion of a stator core (Example).
FIG. 3 is a perspective view showing one conductor segment (Example).
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a main structure of a stator core (Example).
FIG. 5 is a perspective view showing coil ends of a plurality of conductor segments (Example).
[Explanation of symbols]
1 Shaft (Rotating shaft)
2 Front side rolling bearing (first bearing on pulley side)
3 Rear side rolling bearing (rear side second bearing)
4 Housing
5 Field coil (field winding)
6 Stationary yoke
7 Three-phase rectifier
8 Through bolt
9 Voltage regulator (electric parts)
10 Conductive wire
11 Pole core (magnetic pole, rotor core)
12 pole core (magnetic pole, rotor core)
15 Cooling fan
31 Front frame (first frame on the pulley side)
32 Rear frame (second frame opposite to pulley side)
41 Stator core (stator core)
42 Three-phase stator coil (multi-phase stator winding)
43 Conductor segment
45 slots
47 Coil end
49 Ventilation path
61 Conductive wire passage of stationary yoke
62 Front frame first notch
63 Notch groove for through bolt of stator core
64 Second notch in the rear frame
11a Claw-shaped magnetic pole piece (one claw-shaped magnetic pole part)
12a Claw-shaped magnetic pole piece (the other claw-shaped magnetic pole part)
31a Ventilation hole
32a Ventilation hole

Claims

A housing having a plurality of ventilation holes communicating between the inside and the outside;
A stationary yoke portion wound with a field winding fixed to the housing and generating a magnetomotive force when energized;
A rotor having a magnetic pole magnetized by the magnetomotive force of the field winding;
A stator around which a multiphase stator winding that generates an alternating current output along with the rotation of the magnetic poles of the rotor is wound;
An electrical component disposed on the opposite side to the one axial side of the housing;
In the brushless AC generator, which is wired so as to pass over the vicinity of the multiphase stator winding, and includes a conductive wire connecting the field winding and the electrical component,
The rotor has a rotating shaft to which rotational power is transmitted from a driving source via a pulley,
The housing has a first frame disposed on the pulley side in the axial direction, and a second frame disposed on the rear side opposite to the pulley side in the axial direction,
The electrical component is disposed on the second frame side,
The stationary yoke portion is fixed to the first frame,
The multiphase stator winding is constituted by a plurality of conductor segments respectively accommodated in a plurality of slots formed in the stator,
Outside the plurality of slots of the plurality of conductor segments, a coil end is formed by connecting two conductor segments at different radial positions in different slots,
A brushless AC generator in which the coil end is formed with a ventilation path through which cooling air toward the plurality of ventilation holes is removed.

In the brushless AC generator according to claim 1 ,
Before SL stationary yoke portion includes a conductive wire passage for passing the conductive wire,
The stator has a notch for passing the conductive wire,
The first frame has a first notch groove for passing the conductive wire,
The second frame has a second notch groove for passing the conductive wire,
The conductive wire is connected to the electrical component from the conductive wire passage of the stationary yoke portion via the first notch groove and from the notch groove to the second notch groove. A brushless alternator.

The brushless AC generator according to claim 2,
The notch grooves are provided twice as many as the number of through bolts for fastening and fixing the first frame and the second frame, and these notch grooves are formed at equal intervals on the outer peripheral surface of the stator. A brushless alternator characterized by

In the brushless alternator according to claim 2 or 3,
First and second bearings that rotatably support the rotor are provided on the inner periphery of the side walls of the first and second frames,
The stationary yoke portion holds and fixes the outer ring of the first bearing in the axial direction between the stationary frame and the side wall portion of the first frame, and is fastened and fixed using a fastener on the side wall portion side of the first frame. A brushless alternator characterized in that

In the brushless alternator according to any one of claims 1 to 4,
The electrical component is a rectifier having a plurality of rectifier elements that rectifies an AC output generated in the multiphase stator winding and converts it into a DC output, or adjusts a voltage generated in the multiphase stator winding A brushless AC generator, characterized in that it is at least one of the voltage regulators for performing the operation.