JP5098971B2 - 電動発電機 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車等に搭載される電動発電機に関する。

従来から、アイドルストップ後のエンジン再始動の機能と発電機能を有するＩＳＧ（Integrated Starter Generator）と称される電動発電機が知られている。このＩＳＧでは、ナットで締め付けて回転軸にプーリを固定する場合に、発電モード時とエンジン始動モード時とではナットに作用するトルクの向きが反対になるため、従来の車両用交流発電機のように回転子の回転方向と同じ向きに締め付けるナットを用いると、発電モード時にナットに緩みが発生するおそれがある。ナットの緩みを防止する従来技術としては、回転軸とプーリの締結部を塑性変形するもの（例えば、特許文献１参照。）や、回転軸とプーリの締結に溶接を用いるものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
国際公開第２００７／１０４８７５号パンフレット 国際公開第２００７／０９９２６０号パンフレット

ところで、上述した特許文献１に開示された従来技術では新たに塑性変形工程が必要になり、特許文献２に開示された従来技術では新たに溶接工程が必要になり、いずれも生産工程に新規工程を追加する必要があった。また、塑性変形や溶接を行ってプーリを回転軸に固定した場合に、プーリや回転子のいずれかに不具合があった場合に、プーリと回転子の両方を同時に交換する必要があるとともに、塑性変形箇所あるいは溶接箇所を破壊して取り外す必要があり、交換時のサービス性（コスト面と作業面の両方）が低下するという問題もあった。

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、プーリ取付時に新規工程の追加が必要なく、プーリ等の交換時のサービス性を向上させることができる電動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、本発明の電動発電機は、回転軸を有する回転子と、回転軸に固定されるプーリとを備え、発電機能とエンジン始動機能を有する電動発電機であって、回転軸に対する前記プーリの固定を、回転子の回転方向に対して逆方向に回してプーリを締め付けるナットを用いて行っている。

一般に、ナットに加わるトルクは、発電時よりもエンジン始動時の方が大きい。このため、回転子の回転方向に対して逆方向に回したときにプーリを締め付ける向きにネジ溝が形成されたナットを用いることにより、エンジン始動時に毎回この大きなトルクでナットを締め付けることができ、発電時およびエンジン始動時の両方においてナットの緩みを防止することができる。また、ナットの雌ネジ溝と回転軸の雄ネジ溝を工夫するだけであるため部品点数の増加がなく、塑性変形工程や溶接工程等の新たな工程を追加する必要もない。さらに、塑性変形等を行っていないため、ナットを回転させるだけでプーリを外すことができ、プーリや回転子を交換する際の不具合があった方のみを交換することができ、交換時のサービス性を向上させることができる。

また、上述したナットの表面処理に摩擦安定剤を用いる。これにより、ナットと回転軸との間の摩擦を低減して締め付けトルクを安定させることができる。

また、上述したプーリの表面には、亜鉛めっきがなされている。これにより、プーリと接触するナットの座面の摩擦力低下を防止することができる。

また、上述した回転軸に対する前記プーリの締め付け固定は、２個のナットを用いたダブルナットで行うことが望ましい。ナットを２つ重ねて用いることにより、ナット間に引張力（軸力）が作用し、ナットの緩みをさらに防止することができる。

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

図１は、一実施形態の電動発電機の部分的な構成を示す断面図であり、主にプーリ回りの構造が示されている。また、図２は電動発電機の正面図であり、ナットによって固定されたプーリが示されている。図１に示すように、本実施形態の電動発電機１は、発電機能とエンジン始動機能を有しており、回転子３、フレーム４、軸受け５、６、プーリ７を含んで構成されている。

回転子３は、界磁巻線をそれぞれが複数の爪部を有するポールコア３１によって、回転軸３２を通して両側から挟み込んだ構造を有している。フロント側のポールコア３１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に軸流式の冷却ファン３３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３１の端面にも、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心式の冷却ファン３４が溶接等によって取り付けられている。

フレーム４は、回転子３および固定子（図示せず）を収容しており、軸受け５、６を用いることにより回転子３を回転軸３２を中心に回転可能な状態で支持している。また、回転子３のポールコア３１の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子がこのフレーム４によって固定されている。プーリ７は、回転軸３２の端部に、ナット７１によって軸受け５との間に締め付け固定されている。

上述した構造を有する電動発電機１は、発電動作時には、ベルトを介してプーリ７にエンジン（図示せず）からの所定方向の回転駆動力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。これにより、固定子に巻装された固定子巻線（図示せず）に誘起した電力を電力変換器（図示せず）で整流して出力する発電動作が行われる。一方、電動発電機１は、エンジン始動動作時には、回転子３によって発生した回転駆動力でプーリ７を回転させ、この回転駆動力をベルトを介してエンジンに伝達する。このとき、電力変換器から固定子巻線の各相に所定周期で極性が変化する電圧を印加することにより、回転子３の周辺に交番磁界を発生することができ、回転子３が回転駆動される。

次に、ナット７１によって行われるプーリ７の固定について説明する。本実施形態の電動発電機１では、回転軸３２に対するプーリ７の固定を、回転子３の回転方向に対して逆方向に回してプーリ７を締め付ける向きにネジ溝が形成されたナット７１を用いて行っている。図２では、矢印Ａで回転子３の回転方向が示されている。また、矢印Ｂでナット７１の締め付け方向が示されている。このような向きにナット７１の締め付けを行う場合には、発電動作時にナット７１が緩みやすくなる。しかし、一般には、ナット７１に加わるトルクは、発電時よりもエンジン始動時の方が大きい。このため、回転子３の回転方向に対して逆方向に回したときにプーリ７１を締め付ける向きにネジ溝が形成されたナット７１を用いることにより、エンジン始動時に毎回この大きなトルクでナット７１を締め付けることができ、発電時およびエンジン始動時の両方においてナット７１の緩みを防止することができる。また、ナット７１の雌ネジ溝と回転軸３２先端の雄ネジ溝の向きを工夫するだけであるため部品点数の増加がなく、塑性変形工程や溶接工程等の新たな工程を追加する必要もない。さらに、塑性変形等を行っていないため、ナット７１を回転させるだけでプーリ７を外すことができ、プーリ７や回転子３を交換する際の不具合があった場合に不具合があった方のみを交換することができ、交換時のサービス性を向上させることができる。

また、本実施形態の電動発電機１では、ナット７１の表面処理に摩擦安定剤（摩擦係数安定剤）が用いられている。これにより、ナット７１と回転軸３２との間の摩擦を低減してナット７１の締め付けトルクを安定させることができる。さらに、本実施形態の電動発電機１では、プーリ７の表面に亜鉛めっきがなされている。これにより、プーリと接触するナットの座面の摩擦力低下を防止することができる。

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。例えば、上述した実施形態では、１個のナット７１を用いてプーリ７を締め付け固定するようにしたが、ダブルナットで締め付け固定するようにしてもよい。図３は、ダブルナットとした変形例の電動発電機１Ａの部分的な構成を示す断面図である。図３に示す構成は、基本的に図１に示した構成と同じであり、ナット７２が追加された点が異なっている。２個のナット７１、７２を重ねて用いることにより、ナット７１、７２間に引張力（軸力）が作用し、ナット７１、７２の緩みをさらに防止することができる。

一実施形態の電動発電機の部分的な構成を示す断面図である。 電動発電機の正面図である。 ダブルナットとした変形例の電動発電機の部分的な構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 電動発電機
３ 回転子
４ フレーム
５、６ 軸受け
７ プーリ
３１ ポールコア
３２ 回転軸
３３、３４ 冷却ファン
７１ ナット

Claims (2)

1. 回転軸を有する回転子と、前記回転軸に固定されるプーリとを備え、発電機能とエンジン始動機能を有する電動発電機において、
   前記回転軸に対する前記プーリの固定を、前記回転子の回転方向に対して逆方向に回して前記プーリを締め付けるナットを用いて行い、
   前記ナットの表面処理に摩擦安定剤を用い、
   前記プーリの表面には亜鉛めっきがなされていることを特徴とする電動発電機。
2. 請求項１において、
   前記回転軸に対する前記プーリの締め付け固定は、２個のナットを用いたダブルナットで行うことを特徴とする電動発電機。

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