JP4588709B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
さらに、車両用交流発電機に求められる小型軽量高出力化の要望に応えるために、車両用交流発電機は小型化の傾向にあり、それは冷却ファンの小径化につながるが、冷却風量の低下により、車両用交流発電機の冷却性の悪化を伴う可能性があり、これらを解決し、車両用回転電機の冷却性の向上を図ることは急務である。
その冷却風量を向上させる手段として、冷却ファンの斜流式ブレードの枚数増加、斜流式ブレードの面積増加等が考えられるが、鉄系金属板等のプレス成形による製造方法では、1枚の略円板形状の母材から複数枚の斜流式ブレードを切り起こすため、枚数増加と面積増加は相反することとなり、通常はある妥協点で枚数、面積が選定されており、車両用交流発電機の出力向上及び小型化の両立は非常に困難であるという問題点があった。
図1はこの発明の実施の形態1の車両用交流発電機を示す側断面図である。
回転電機であるこの車両用交流発電機では、アルミニウム製のフロントブラケット1及びリヤブラケット2から構成されたケース3内に、一端部にプーリ4が固定されたシャフト5が回転自在に設けられている。このシャフト5にはランドル型の回転子6が固定されている。回転子6の両側面のうちプーリ4側にはフロント側ファン7が固定され、反プーリ4側にはリヤ側ファン8が固定されている。また、回転子6の周囲には、回転子6の囲むようにして固定子9がケース3の内壁面に固定されている。
シャフト5の他端部には、回転子6に電流を供給するスリップリング10が固定されている。このスリップリング10の表面には、ブラシホルダ12内に収納された一対のブラシ11が摺接するようになっている。ブラシホルダ12には、固定子9で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ13が固定されている。また、リヤブラケット2内には、固定子9に電気的に接続され交流を直流に整流する整流器14が設けられている。
固定子コイル21は、導線が固定子コア20の両端面側のスロット外で折り返されてフロント側コイルエンド22及びリヤ側コイルエンド23が形成されているとともに、所定スロット数毎にスロット内でスロット深さ方向に内層と外層とが交互に採るように分布巻で連続的に巻回されている。
固定子コア20の軸線方向の長さは、ポールコアの軸線方向の長さよりも短い。
リヤ側コイルエンド23を構成する各導線は、固定子コア20の端面から直線状(軸線方向)に延出された直線部24と径方向及び周方向に曲げられた渡り部25とから構成されており、固定子コア20の端面上では空間δが形成されている。
なお、フロント側コイルエンド22についても、リヤ側コイルエンド23と同様の構成であり、固定子コア20の端面上でも空間δが形成されている。
リヤ側ファン8は、回転子6のリヤ側端面に固定されたベース30と、このベース30に対して垂直に延設された複数のブレード31とから構成されている。各ブレード31は、リヤ側ポールコア体17の端面から反フロント側ポールコア体16に延びた基部32と、隣接した一対の爪状磁極19、19間に延び先端が欠落したほぼ三角形状をした介在部33とから構成されている。
図5は、上記リヤ側ファン8が形成される前の展開図である。リヤ側ファン8は、非磁性材料で構成された平板を図5に示す形に打ち抜き、図5の点線αの箇所から90度折り曲げることで形成される。
なお、フロント側ファン7についても、リヤ側ファン8と同一の構造であり、その説明は省略する。
一方、エンジンによってプーリ4は駆動され、シャフト5によって回転子6が回転するため、固定子コア20には回転磁界が与えられ、固定子コイル21には起電力が生じる。
この交流の起電力は、整流器14を通って直流に整流されるとともに、レギュレ−タ13によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
フロント側ファン7では、ブレードの介在部が一対の爪状磁極18、18間で軸線方向に沿って配置されているので、爪状磁極18、18間の空気も遠心方向に掻き出されることになり、その空気も、矢印Bに示すように、排出孔1bから外部に排出される。
また、回転子7の回転によりリヤ側ファン8も回転し、このファン8の回転により、空気は、矢印Cに示すように、リヤブラケット2の吸入孔2aから入り、整流器14、レギュレータ13、固定子コイル21のリヤ側コイルエンド23を冷却して、排出孔2bから排出される。
リヤ側ファン8では、ブレード31の介在部33が一対の爪状磁極19、19間に軸線方向に沿って配置されているので、爪状磁極19、19間の空気も、矢印Dに示すように、遠心方向に掻き出されることになり、その空気も排出孔2bから外部に排出される。
また、リヤ側ファン8のブレード31では、爪状磁極19、19間に介在部33が延設されているので、ブレード31の面積が増大するとともに、回転子6の回転に伴い、爪状磁極19、19間の空気も遠心方向に流れ、その結果回転子コイル15の外周面上の空気の流れが活発となり、それだけ回転子コイル15の冷却性能が向上する。そのため、回転子コイル15に流れる電流の量を増加させることができ、固定子9に発生する出力電流値は増加する。
図6はこの発明の実施の形態2における車両用交流発電機のリヤ側ファン40を示す側面図、図7は図6のリヤ側ファン40をリヤブラケット2から視たときの正面図である。
この実施の形態では、リヤ側ファン40は、リヤ側ポールコア体17の端面に固定されたベース41と、このベース41に対して傾斜して延設された複数のブレード42とから構成されている。ブレード42はベース41から延設された基部43と、この基部43から隣接した一対の爪状磁極19、19間に延び先端が欠落したほぼ三角形状をした介在部44とから構成されている。
図8は、上記リヤ側ファン40が形成される前の展開図である。リヤ側ファン40は、非磁性材料で構成された平板を図8に示す形に打ち抜き、図8の点線αの箇所から紙面に対して手前側に鋭角に折り曲げることで形成される。
なお、フロント側ファンについても、リヤ側ファン40と同一の構造であり、その説明は省略する。
また、他の構成は、実施の形態1と同様である。
なお、フロント側ファンについても、リヤ側ファン40と同様の作用、効果を有するので、その説明は省略する。
図9はこの発明の実施の形態3における車両用交流発電機のリヤ側ファン50を示す側面図、図10は図9のリヤ側ファン50をリヤブラケット2から視たときの正面図である。
この実施の形態では、リヤ側ファン50は、リヤ側ポールコア体17の端面に固定されたベース51と、このベース51の周囲に周方向に等分間隔で設けられた複数のブレード52とから構成されている。ブレード52は、ベース51から延設された基部53と、この基部53から隣接した一対の爪状磁極19、19間に延び先端が欠落したほぼ三角形状をした介在部54とから構成されている。介在部54は、中間部の折曲部55で「く」の字形状に折曲されている。この折曲部55の径方向外側には固定子コア20の端面上の空隙部δが設けられている。
図11は、上記リヤ側ファン50が形成される前の展開図である。リヤ側ファン50は、非磁性材料で構成された平板を図11に示す形に打ち抜き、図11の点線αの箇所から紙面に対して90度手前側に折り曲げ、また介在部54の折曲部55で紙面の奥側に折り曲げることで形成される。
なお、フロント側ファンについても、リヤ側ファン50と同一の構造であり、その説明は省略する。
他の構成は、実施の形態1と同様である。
なお、フロント側ファンについても、リヤ側ファン50と同様の作用、効果を有するので、その説明は省略する。
図12はこの発明の実施の形態4における車両用交流発電機のリヤ側ファン60を示す側面図、図13は図12のリヤ側ファン60をリヤブラケット2から視たときの正面図である。
この実施の形態4による車両用交流発電機では、ブレード61、62は周方向に不等ピッチで配置されており、一対のリヤ側爪状磁極19間に位置したブレード61については、実施の形態1のブレード31と同形であり、一対のリヤ側爪状磁極19間に位置しない、つまり爪状磁極19と対面したブレード62については、矩形状のブレードである。
なお、フロント側ファンについても、リヤ側ファン60と同一の構造であり、その説明は省略する。
他の構成は、実施の形態1と同様である。
なお、フロント側ファンについても、リヤ側ファン60と同様の作用、効果を有するので、その説明は省略する。
また、この発明は、固定子コイルに電流を流し、固定子コイルに回転磁界を生じさせることで回転子を回転させる、回転電機である電動機にも適用することができる。
また、上記各実施の形態では、ファン7、8、40、50、60は非磁性体で構成されているが、ファンは、勿論鉄製であってもよい。
この場合、ブレードは、磁性材料で構成されているので、介在部を介して異極の爪状磁極間にわたって磁束が流れる虞がある。これに対しては、介在部と隣接した爪状磁極との間の距離が、固定子コアの内周面と回転子の外周面との間の距離よりも大きい設定することでその磁束の漏れが防止される。
また、介在部を有するファンを、ポールコアの端面のうち、整流器側の端面のみに固定することで、発熱部材をより効果的に冷却することができる。
また、上記各実施の形態では、ファン7、8、40、50、60は、ポールコアの両端面に固定された場合について説明したが、回転子とともに回転すればよいのであって、例えばシャフトに固定したものであってもよい。
Claims (10)
- 空気を吸入する吸入孔、及び前記空気を排出する排出孔を有するケースと、
このケース内にシャフトに固定して設けられ、電流を流して磁束を発生する回転子コイル、この回転子コイルを覆って設けられ前記磁束により着磁される複数の爪状磁極を有するランデル型のポールコアを含む回転子と、
この回転子を囲って設けられた固定子コア、この固定子コアの軸線方向に延びたスロットに導線が巻回して設けられた固定子コイルを含む固定子と、
前記回転子とともに回転し、前記吸入孔からの前記空気を前記ケース内に導くとともに遠心方向に送って前記排出孔から外部に排出するファンとを備え、
前記ポールコアは、一対の交互に前記爪状磁極が噛み合った、第1のポールコア体及び第2のポールコア体から構成された回転電機において、
前記ファンは、前記ポールコアの端面から隣接した一対の前記爪状磁極間で軸線方向に延びている介在部を含むブレードを有しており、
前記ブレードの前記介在部は、径方向から視て「く」の字形状に折曲部で折曲されている回転電機。 - 前記固定子コイルは、前記導線が所定スロット数毎に前記スロット内で規則性をもって配置された分布巻で巻回されている請求項1に記載の回転電機。
- 前記固定子コイルでは、前記導線が固定子コアの端面の外側で折り返されてコイルエンドが形成されているとともに、前記コイルエンドでは、前記導線は前記端面から軸線方向に延出された直線部を有することで、前記端面上では空間が形成されている請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記ブレードの前記介在部は、隣接した一対の前記爪状磁極のうち一方の爪状磁極側に向けて延出されている請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記折曲部は、径方向外側に前記空間と対向している請求項3に記載の回転電機。
- 前記ファンは、平板を折曲して形成されている請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の回転電機
- 前記ファンは鉄製であり、前記介在部と隣接した前記爪状磁極との間の距離が、前記固定子コアの内周面と回転子の外周面との間の距離よりも大きい請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記ファンは非磁性材料で構成されている請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記ファンの前記ブレードは周方向に不等ピッチで設けられ、隣接した一対の前記爪状磁極間に対向したブレードは、前記介在部を有している請求項1ないし請求項8の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記ファンは、前記ポールコアの端面のうち、前記固定子で生じた交流を直流に整流する整流器側の端面のみに固定されている請求項1ないし請求項9の何れか1項に記載の回転電機。
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