JP4755177B2 - 自動車用回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用オルタネータ等の回転電機に関し、また、このような回転電機のカバーに関するものである。

一般的に、このような電機は、前部軸受部及び後部軸受部を備えるケーシングの中に収容されている冷却用流体の強制循環装置、ステータ、並びにロータを備えている。2つの軸受部の、少なくとも片方は、正面板、及びほぼ円筒形のスカートを備えており、このスカートは、開放された後端部、及び正面板によって閉鎖されている前端部を有している。

この軸受部は、正面に形成されている冷却空気取り入れ口、及び排出空気リターンスロットを備えている。各リターンスロットは、スカート上に伸びている軸方向部、及び正面の周上に伸びている半径方向部を備えている。

例えば、ヨーロッパ特許公開第740400号広報に記載されているオルタネータは、類似した形状を有し、直接、互いに固定されることによって、ケーシングを限定している前部軸受部及び後部軸受部を備えている。図1では、そのようなオルタネータの後部が、部分的な断面で表わされており、後部軸受部には、符号1をつけてある。

この図でわかるように、このオルタネータのケーシングは、シャフト5に固定されているロータ4を取り囲んでいるステータ3を備えている。オルタネータの長手方向XXに延長されているこのシャフト5は、後部軸受部の正面板8の中心に形成されているハウジング6の中に取り付けられているボールベアリング7によって支持されている。ステータ3は、ステータ本体を有し、かつステータ本体を通過する巻き線を備えている。巻き線は、その片側が、図1に20で示されている導出線を形成するように、ステータ本体の両側に延長されている。

後部軸受部1は、その正面板8の外面上に、整流装置9を構成している多数の電子部品を保持している。この整流装置9は、ステータの巻き線によって生成された交流電流を、直流電流に変換するダイオードブリッジ10となっている。

整流装置9は、キャップ11によって覆われている。キャップ11は、正面に空気取り入れ口13を備える前端面12、及び、一実施例では、側部吸入口15を備えるほぼ円筒形の側面14を有している。前端面12の反対側における、端面は、後部軸受部1の正面板8に当接する円形のエッジを規定している。

このオルタネータは、それを取り巻いているスカート18と同心であり、かつ、後部軸受部1の中に位置している内部のファン16によって冷却される。このファン16は、この例ではクロウ型のロータであるが、ロータ4の一端に取り付けられている円形プレート21を備えており、円形プレート21は、基本的にはスカート18の正面に位置しているブレード22を有している。

ファン16は、キャップ11の空気取り入れ口13及び15を通して、軸方向に冷却空気を吸引し、この空気により、ダイオードブリッジ10を冷却するようになっている。この空気は、ファン16のブレード22によって、排出スロット17を経て半径方向外方に排出されるように、開口部19を通って、後部軸受部1の正面板8を通過するようになっている。

後部軸受部1は、図1に、オルタネータの他の要素と共に、断面で示されている。図2には、後部軸受部1の外観が示されている。この軸受部は、通常、中空の回転体形状を有している。一方、この後部軸受部は、スカート18から半径方向を向く突出部25及び26を備えており、車両の固定部分に取り付けるための、2つの耳片を形成するようになっている。

各排出スロット17は、電機の軸方向に伸びる軸方向スロット部17A、及び後部軸受部1の正面8の円形周辺部に設けられている半径方向スロット部17Bを備えている。

排出スロット17を通して排出される空気は、スカート18の内面に設けられているステータの導出線20、特に排出スロット17の近くにある導出線をも、冷却するようになっている。

冷却空気の流線は、図1において、矢印F、F'及びTによって示されている。

この構成によれば、モールド製法によって軸受部を製造することができる、排出スロット17の半径方向スロット部17Bは、冷却過程にとって害となっている。これは、半径方向スロット部17Bの前面が、排出空気の流れの中に渦流Tを発生させて、充填損失を招き、また、半径方向開口部15或いはキャップの冷却空気吸入口13を通じて、排出空気F'が吸引されてしまうからである。

ヨーロッパ特許公開第740400号公報に記載されているオルタネータでは、排出スロットの半径方向部分に起因する再循環と渦流の問題は、後部軸受部を平らなリングで囲むことによって対処されている。このリングは、排出スロットを通じて排出される高温空気を、キャップの吸入口を通して吸引される冷却空気と分離する隔壁をなっている。

この解決方法は、オルタネータが、車両の駆動系と相補関係にあるハウジングの中に搭載されている場合、オルタネータ用として適している。すなわち、リングの外側エッジが、このハウジングに対して、排出スロットとキャップの吸入口を分離する、シールされた隔壁を形成するように、取り付け隙間を保持できる場合である。

このリングは、オルタネータが取り付けられているエンジンルームの中にあるハウジングに適合しうる形状を有している。

しかし、自動車の電気的要求の増大に伴い、オルタネータに対して、ますます高レベルの電力を発生させることが要求され、そのため、大きな熱量が発生し、オルタネータの冷却に関して、著しい改善が要求されるようになっている。同時に、このようなオルタネータを搭載しようとされている熱機関は、ますます小型軽量となっているため、オルタネータのような機器の容積を大きくさせることは、許されなくなっている。

従って、本発明の目的は、前記した後部軸受部のような軸受部を備えるオルタネータ等の回転電機の冷却を、軸受部の設計を変更することなしに改善することにある。

さらに、本発明の目的は、製造コスト、及び寸法の増大を最小に抑え、かつオルタネータ等の回転電機の冷却を改善する方策を提案することにある。

この目的達成のために、本発明は、前部軸受部と後部軸受部を備えるケーシングに収容されている、冷却流体用の強制循環装置、ステータ、及びロータを含む自動車用オルタネータ等の回転電機に関し、2つの軸受部のうち、少なくとも片方は、正面板、及び基本的に円筒形のスカートを備えており、このスカートは、開放端と、正面板によって閉鎖されている端面、正面板に形成されている冷却空気の吸入口、及び高温空気排出スロットを有している。各排出スロットは、スカートに設けられている軸方向スロット部と、正面の周辺部に設けられている半径方向スロット部を備えている。

本発明によれば、少なくとも排出スロットの半径方向スロット部を閉鎖する閉鎖手段を備えている。

本発明の特徴の1つによれば、前記閉鎖手段は、少なくとも1つの延長部を備えており、各延長部は、相当する半径方向スロット部と係合するように、相当する半径方向スロット部に対して、相補的な形状を有している。

本発明の、別の特徴によれば、各延長部は、閉鎖区域において、軸受部の、連続している内面を形成するために、この半径方向スロット部の厚さ全体にわたって、閉鎖される半径方向スロット部に満たすように、充分な厚さを有している。

閉鎖手段の少なくとも1つの延長部は、半径方向スロット部を閉鎖し、かつ、閉鎖手段を軸受部に固定するために、相当する半径方向スロット部にスナップ止めできる耳を備えていると有利である。

本発明の、別の特徴によれば、閉鎖手段は、軸受部の正面板に固定されているリングによって形成されている。

本発明の別の特徴によれば、この回転電機は、軸受部を覆うキャップを備えており、閉鎖手段は、キャップの延長部分によって形成されている。

本発明の別の特徴によれば、この回転電機は、多数の閉鎖手段を備えており、各閉鎖手段は、スナップ止めによって、半径方向スロット部に取り付けられるストッパを形成している。

本発明の1つの特徴によれば、閉鎖手段は、プラスチック材からなっている。

本発明の1つの特徴によれば、閉鎖手段は、タイ或いはねじによって軸受部に取り付けられている。

また、本発明は、前部軸受部と後部軸受部を備えるケーシングに収容されている冷却流体用の強制循環装置、ステータ、及びロータを備えている自動車用オルタネータ等の回転電機用の閉鎖手段にも関している。

2つの軸受部のうち、少なくとも片方は、正面板、及び基本的に円筒形のスカートを備えており、このスカートは、開放端と、正面板によって閉鎖されている端面、正面板に形成されている冷却空気の吸入口、及び高温空気排出スロットを有している。各排出スロットは、スカートにおける軸方向スロット部と、正面の周辺区域に設けられている半径方向スロット部を備えている。

本発明によれば、キャップは、少なくとも1箇所の半径方向スロットを閉鎖するための少なくとも1つの延長部を備えている。

本発明の特徴の1つによれば、各延長部は、相当する半径方向スロット部と係合するように、相当する半径方向スロット部に対して、相補的な形状を有している。

本発明の特徴の1つによれば、閉鎖手段は、少なくとも1つの延長部を備えており、各延長部は、軸受部の、相当する半径方向スロット部に対して、相補的な形状を有し、相当する半径方向スロット部と係合するようになっている。

本発明の別の特徴によれば、各延長部は、閉鎖区域において、軸受部の、連続している内面を形成するために、この半径方向スロット部の厚さ全体にわたって、閉鎖される半径方向スロット部を満たすように、充分な厚さを有している。

閉鎖手段の、少なくとも1つの延長部は、半径方向スロット部を閉鎖し、かつ、閉鎖手段を軸受部に固定するために、相当する半径方向スロット部にスナップ留めできる耳を備えている。

本発明の、別の特徴によれば、閉鎖手段は、軸受部の正面板に取り付けられるように設計されているリング状のものである。

本発明の別の特徴によれば、閉鎖手段は、延長されているキャップの一部を形成し、このキャップは、オルタネータの軸受部を覆うように設計されている。

本発明の別の特徴によれば、閉鎖手段は、スナップ止めによって、半径方向スロット部と係合するストッパを形成している。

本発明の別の特徴によれば、閉鎖手段は、プラスチックからなっている。

本発明の別の特徴によれば、閉鎖手段は、タイ、或いはねじによって、オルタネータの軸受部に取り付けられる手段を備えている。

以下本発明を、図示の実施例により詳細に説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。

回転電機であるオルタネータの一般的な構造については、この明細書の導入部分で説明したので、ここでは、本発明に直接関連する部分についてのみ説明する。

本発明によれば、回転電機は、少なくとも1つの半径方向スロット部17Bを閉鎖している、少なくとも1つの閉鎖手段27を備えている。図3では、後部軸受部1の正面板8に設けた排出スロット17の半径方向スロット部17Bは、閉鎖手段27によって塞がれている。この閉鎖手段27のために、半径方向スロット部17Bから、空気は排出されないので、渦流T（図1）が発生することはなく、また、高温空気Fが、オルタネータの中に再循環することはない。

半径方向スロット部17Bは、後部軸受部1に取り付けられている、分離された多数の閉鎖手段27によって塞がれていても差し支えない。この例では、プラスチックで製作され、キャップ11と一体をなしている単一の閉鎖手段27によって塞がれている。

図3に示す実施例では、閉鎖手段27は、前面から見て円形をなし、キャップ11と一体をなっている。閉鎖手段27は、キャップ11のスカート14に対して直交する、おおむね平らな円形をなし、キャップ11の後縁から、径方向に突出する個所に設けられている。

閉鎖手段27は、多数の延長部28を備えており、対応する半径方向スロット部17Bの内部と係合するようになっている。

この延長部28は、半径方向スロット部17Bの深さ全体にわたるような十分な厚さを有している。このように、延長部28は、延長部28によって閉鎖される部分を含めて、後部軸受部1の内面が連続的となるように、半径方向スロット部17Bを満たしている。

前記内面は、渦流、特に空気の旋回リターンを抑制することによって、充填損失を最小とし、かつ、排出空気が前部吸入口13および側部吸入口15から吸引されることを阻止するために、強制循環装置であるファン16によって排出される空気流を、可能な限り半径方向に向けさせている。

延長部28によって閉鎖されている部分を有する後部軸受部11の内面は、ファン16によって排出される空気流を、オルタネータの前方に、換言すると、前部吸入口13および側部吸入口15から離れる方向に指向させるために、円錐形となっている。

延長部28は、スナップ止め式に排出スロット17と係合し、閉鎖手段27、及びキャップ11を後部軸受部1に固定するために、半径方向スロット部17Bと相補的な形状を有している。

この特徴によって、閉鎖手段27における1つ以上の延長部28は、排出スロット17の半径方向スロット部17Bを塞ぐ塞ぎ片となり、かつ、閉鎖手段27及びキャップ11を後部軸受部1に取り付けるための係合片となっている。

各半径方向スロット部17Bを、個別の閉鎖手段によって閉鎖しても差し支えない。この場合、各閉鎖手段は、相補的な形状によって、半径方向スロット部17Bと係合するストッパとなる。

図4に示す実施例では、閉鎖手段27は、複数のねじ29によって、後部軸受部1に取り付けられ、プラスチック製部品からなっている。ねじ29は、円形の全体形状を有している、キャップ11の外周部を取り巻いている閉鎖手段27を貫通しており、後部軸受部1の正面板8に設けられているねじ孔に螺合されている。

閉鎖手段27を、例えば、締付け、接着、或いは他の適切な手段を用いて、キャップ11のような、オルタネータの他の部品に取り付けることによって、後部軸受部1に取り付けても差し支えない。

図3の実施例では、閉鎖手段27は、ファンによって排出される高温の空気流を、半径方向の面に記されている向きに指向させ、この高温空気の再循環、及び渦流の危険性を可能な限り減少させるために、半径方向スロット部17Bの内面と相補的な形状を有する延長部28を備えている。

このようにして、本発明によると、後部軸受部1の形状、或いはモールド製法技術を変更することなく、オルタネータの冷却を改善することができる。

閉鎖手段27は、その製造コストを下げるために、プラスチックを鋳造して製作されている。また、既存の後部軸受部に適合するために、後部軸受部1或いはキャップ11の変更を必要としないで、後部軸受部1に取り付けられるように設計されている別個部品の形に製作してもよい。

前記した説明及び図に示されている実施例では、本発明は、オルタネータにおける、最も温度が高い部分を構成している整流装置9が取り付けられている後部軸受部1に対して適用されている。

しかし、本発明は、整流装置を保持する必要はないが、類似の形状を有し、冷却を最適化する必要のある、前部軸受部にも適用することが可能である。この場合、閉鎖手段27を、図3のように、キャップ11から前端面12を取り除いた形状のデフレクタの一部として形成してもよい。

また、本発明は、片側の軸受部が水冷であり、他方が空冷となっているオルタネータにも適用可能である。オルタネータのケーシングは、2つ以上の部分、例えば、3つの部分、すなわち、前部軸受部、後部軸受部、及び両者の間に配置され、例えばねじによって後部軸受部に取り付けられる中間部分を備えていてもよい。

本発明は、また、前記の実施例におけるような整流装置、或いはチョッパ、若しくはインバータタイプに拘らず、例えば、オルタネータ−スタータに相当する、電流コンバータを備える回転電機にも適用することができる。

変形実施例として、一部のスロット17の半径方向部17Bに、これを閉鎖する閉鎖手段を設けることもある。

本発明によるオルタネータの半径方向の寸法は、例えばヨーロッパ特許公開第740400公報に記載のオルタネータに比して小となっており、かつ、構成が簡単であり、低コストで実施することができる。

従来のオルタネータの断面図である。 軸方向モールディング法によって製作されており、従来技術、及び本発明で使用されているオルタネータの後部軸受部の斜視図である。 本発明による、第１の閉鎖手段を備えるオルタネータの断面図である。 本発明による、第２の閉鎖手段を備えるオルタネータの断面図である。

符号の説明

1 後部軸受部
3 ステータ
4 ロータ
5 シャフト
6 ハウジング
7 ボールベアリング
8 正面板
9 整流装置
10 ダイオードブリッジ
11 キャップ
12 前端面
13 前部吸入口
14 側面（スカート）
15 側部吸入口
16 ファン（強制循環装置）
17 排出スロット
17A 軸方向スロット部
17B 半径方向スロット部
18 スカート
19 開口部
20 導出線
21 円形プレート
22 ブレード
25、26 突出部
27 閉鎖手段
28 延長部
29 ねじ
F 高温空気
T 渦流

Claims (8)

1. 前部軸受部、及び後部軸受部（1）を備えるケーシングの中に収容されている冷却流体の強制循環装置（16）、ステータ（3）、並びにロータ（4）を有し、前後2つの軸受部のうち、少なくとも1つは、正面板を有する基本的に円筒形のスカート（18）を備え、
   このスカート（18）は、開放端と、正面板（8）によって閉鎖されている前端部、正面板（8）に設けられている冷却空気取り用開口部（19）、及び高温空気排出スロット（17）を有し、
   各排出スロット（17）は、スカート（18）上へ伸びている軸方向スロット部（17A）と、正面板（8）の周辺部へ伸びている半径方向スロット部（17B）とを備え、かつ
   スロット（17）における、少なくとも1つの半径方向スロット部（17B）を閉鎖している、少なくとも1つの閉鎖手段（27）を備え、閉鎖手段（27）は、少なくとも1つの延長部（28）を有し、各延長部（28）は、相当するスロット（17）の半径方向スロット部（17B）と係合するように、相当するスロット（17）の半径方向スロット部に対して、相補的な形状を有することを特徴とする、自動車用回転電機。
2. 閉鎖区域内において、後部軸受部（1）の、連続している内面を形成するために、各延長部（28）は、半径方向スロット部（17B）の厚さ方向に亘って、半径方向スロット部（17B）を満たすように、充分な厚さを有していることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用回転電機。
3. 閉鎖手段における少なくとも1つの延長部（28）は、半径方向スロット部（17B）を閉鎖し、かつ、閉鎖手段（27）を後部軸受部（1）に取り付けるために、相当するスロット（17）の半径方向スロット部（17B）に、スナップ止めによって係合しうる耳を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用回転電機。
4. 閉鎖手段（27）は、後部軸受部（1）の正面に取り付けられているリングによって形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用回転電機。
5. 後部軸受部（1）を覆っているキャップ（11）を備え、閉鎖手段（27）は、キャップの一部を形成していることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用回転電機。
6. 多数の閉鎖手段（27）を備え、各閉鎖手段は、スナップ止めによって、半径方向スロット部（17B）に係合しうるストッパを形成していることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用回転電機。
7. 閉鎖手段（27）は、プラスチックで製作されていることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用回転電機。
8. 閉鎖手段（27）は、タイ、或いはねじ（29）によって、後部軸受部（1）に取り付けられていることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用回転電機。

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