JP5542984B1

JP5542984B1 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP5542984B1
Application number: JP2013028620A
Authority: JP
Inventors: 啓介白井; 雅夫秋吉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: CN103997161B; US9257882B2; US20140232245A1; JP2014158386A; CN103997161A

Abstract

【課題】フロントブラケットのベアリング収納部に取り付けられるリテーナを用いて、ベアリングの温度低減を図ると共に、全体の冷却性能を低下させない車両用交流発電機を提供する。
【解決手段】フロントブラケット２に、ベアリング５を嵌め込み支持するベアリング収納部２１と、このベアリング収納部２１の外径周囲に沿って、ファン８３による冷却風を通過させる吸気孔２２とを有すると共に、ベアリング収納部２２にベアリング５を覆うようにリテーナ１５を取り付けた車両用交流発電機において、リテーナ１５は、平板状を有し、吸気孔２２の軸方向外側に対向する部位に、冷却風との接触面積を増大させる表面積増大部であるフィン１５ｂが形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、回転電機として車両等に搭載される車両用交流発電機の冷却性能向上に関するものである。

従来の車両用交流発電機として、特許文献１には、前ブラケットの軸受支持部から半径方向に出されて吸気孔を多数に仕切り、また、外部からの比較的大きい異物が入らないよう保護する仕切りリムについて、その先端にすき間をあけるものが示されている。
このような構造によれば、前ブラケット及び後ブラケットで結合している固定子鉄心を通して固定子部の発熱の一部が前ブラケットに伝達されても、軸受支持部への経路はアーム部のみであり、軸受への熱伝達が低減される一方、軸受支持部から出された仕切りリムは放熱フィンとして放熱作用をし、軸受の温度上昇を低下させる。

また、特許文献２には、吸気孔の仕切りリムを、軸受固定用のベアリングリテーナの外周に配設されたリブで形成するものが示されている。
この構成により、ファンの大形化ひいてはファン性能を向上させる効果をねらったフロント取付けリテーナにおいて、吸気孔での異物の侵入を防止できると共に、ダイカスト製フロントブラケットで設けられたものよりも細くて通風を妨げないリブの形成を可能としている。

実開平5-2561号公報特開昭63-121455号公報

特許文献１の放熱仕切りリムは、アルミ鋳造品であるブラケットで片持ち構成とされているので、軸長をごく小さくすることや細くすることは、製品を構成する部品として強度に問題が生じる。
また、径方向長さは吸気孔の径方向巾をほぼ占めることで、吸気孔に対して少なからず通風抵抗となっており、軸受の温度上昇が低下する効果はあっても、車両用交流発電機としての冷却性能が劣る恐れがある。
一方、特許文献２におけるリテーナは、ベアリングを固定する役割が主であり、また、そこに付随させたのは「吸気面積を減少させることがない異物侵入防止構造」であり、いずれにしても積極的に温度を低減させる効果は考えられてはいない。
この発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、フロントブラケットのベアリング収納部に取り付けられるリテーナを用いて、ベアリングの温度低減を図ると共に、全体の冷却性能を低下させない車両用交流発電機を提供するものである。

この発明の車両用交流発電機は、固定子と、この固定子を挟持するフロントブラケットとリヤブラケットと、前記フロントブラケット及びリヤブラケットにベアリングを介して支持されるシャフトに固定された回転子と、前記回転子の少なくともフロント側に設けられたブレードを有するファンを備え、前記フロントブラケットに、前記ベアリングを嵌め込み支持するベアリング収納部と、このベアリング収納部の外径周囲に沿って、前記ファンのブレードの軸対面に配され、前記ファンによる冷却風を通過させる吸気孔とを有すると共に、前記ベアリング収納部に前記ベアリングを覆うようにリテーナを取り付けた車両用交流発電機において、前記リテーナは、平板状を有し、前記吸気孔の軸方向外側に対向する部位に、前記冷却風との接触面積を増大させる表面積増大部が形成されていると共に、前記表面積増大部を含めたリテーナの外径端は、前記ファンのブレード内径端よりも前記シャフトの中心側にあり、かつ、前記表面積増大部が前記吸気孔の内径端面よりも外径側に延びており、前記吸気孔を通って吸引される通風に晒されるものである。

この発明によると、フロントブラケットのベアリング収納部に取り付けられるリテーナを有効に利用した簡単な構造により、ベアリングの温度低減を図ると共に、車両用交流発電機全体の冷却性能を低下させない効果がある。

この発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機を示す断面図である。図１おけるフロントブラケット組立体を発電機内側からみた平面図である。図１の要部拡大図である。実施の形態１におけるリテーナを示す平面図である。実施の形態１におけるリテーナの他の例を示す平面図である。この発明の実施の形態２によるフロントブラケット組立体を発電機内側からみた平面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用交流発電機の断面図である。
車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフロントブラケット２、リヤブラケット３とからなるケーシング４と、このケーシング４に一対のベアリング５を介して回転自在に支持されたシャフト６と、ケーシング４のフロント側に延出するシャフト６の端部に固着されたプーリ７と、シャフト６に固定されてケーシング４内に配設された回転子８と、回転子８を囲むようケーシング４に固定された固定子９と、ケーシング４のリヤ側に延出するシャフト６の延出部に固定され、回転子８に電流を供給する一対のスリップリング１０と、各スリップリング１０の表面に摺動する一対のブラシ１１と、これらのブラシ１１に隣接されて、固定子９で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１２と、固定子９で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置１３と、を備えている。

回転子８は、ランデル型回転子で、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁巻線８１と、界磁巻線８１を覆うよう設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア８２とを備えている。
回転子８の軸方向の両端面にはファン８３が固定され、回転子８の回転により外気を発電機内に吸引し、発電機内の構成部品を冷却して排出している。
また、固定子９は、円筒状の固定子鉄心９１と、固定子鉄心９１に巻装され、回転子８の回転に伴い、界磁巻線８１からの磁束の変化で交流が生じる固定子巻線９２と、を備えている。
固定子９は、固定子鉄心９１をフロントブラケット２及びリヤブラケット３の開口端に軸方向両端から挟持されて回転子８を取り囲むよう配設されている。
フロントブラケット２のベアリング収納部２１に、ベアリング５を組付け、ほぼベアリング外輪を覆うようなリテーナ１５を配し、フロントブラケット外側からネジ１６を締結している。

図２は、フロントブラケット２にベアリング５を組付けた状態のフロントブラケット組立体１４を、発電機内側からみた平面図である。
この図からもわかるように、フロントブラケット２は、ベアリング５を嵌め込み支持するベアリング収納部２１と、このベアリング収納部２１の外径周囲に沿って、ファン８３による冷却風を通過させる吸気孔２２とを有すると共に、ベアリング収納部２１にベアリング５を覆うようにリテーナ１５が、そのネジ孔１５ａに締結されたネジ１６により取り付けられている。
ネジ締結部はベアリング外輪の外径周囲に、図示の４箇所あるいは３箇所設けられる。

図４はリテーナ１５を示す平面図で、リテーナ１５は円環状を有する鋼板製の平板で、中央部にシャフト６が挿通される軸孔１５ｃが形成され、周辺部にファン８３による冷却風との接触面積を増大させる表面積増大部として、ネジ孔１５ａ相互間に、径方向に延びる複数のフィン１５ｂが形成されている。
なお、複数のフィン１５ｂは、図示の径方向に平行なものの他、放射状に配置するものでもよい。

図３に示すように、フィン１５ｂの先端を結ぶ仮想線(円)は、回転子８のファン８３のブレードの内周端を結ぶ仮想線(円)より軸中心側にあり、ファン８３と干渉することはない。
また、フィン１５ｂはファン８３のブレードの軸対面に配される吸気孔２２の内径端面よりも、外径側に延びており、吸気孔２２を通って吸引されて排気孔２３から排出される通風（冷却風）に晒される構成になっている。（図１参照）。
なお、図１で示すファン８３には整流用にブレード端部に側板が取り付けられているが、ブレードだけの仕様であっても流量等が大きく変わることはなく、どちらにも適用可能である。

フロントブラケット２の吸気孔２２は、例えば図２に示されるように、ベアリング収納部２１の外径周囲に沿っての４箇所、扇状に設けられ、その空間内にはリテーナ１５のフィン１５ｂは配されない。（図３参照）
これにより、回転子８の回転によりファン８３が外気から軸方向に引き込む通風を遮る部位は、吸気孔２２の空間内には構成されず、吸気孔２２での最大限の通風量が確保されている。
つまり吸気孔２２としての開口面積は従来のまま、発電機の体格も大きくすることなく、その先の冷却対象である固定子９や回転子８への通気効率を向上できる。
なお、特許文献２のリテーナリブ１７ａは細いリブであっても吸気孔空間内に配置されているので、吸気孔空間を最大限に通風に利用していることにならない。（特許文献２の図１参照）

上記の扇状の吸気孔２２は、小さい仕切りが無いことによる、吸気通風量の増大効果が大きいことと、実際は仕切りが無いものであっても比較的大きな異物侵入の実績がないこととから、採用したものである。
その結果として、ベアリング収納部２１への固定子発熱の伝達は、隣接する吸気孔相互間の壁部位のみを介してであって、小さい仕切り有りの場合に比べ熱伝達量が減ることと、吸気孔２２の通風量が最大限に確保されること、さらには、ベアリング５側面に接するリテーナ１５のフィン１５ｂの冷却効果とから、車両用交流発電機１全体として冷却性のバランスが良く、製品性が高いものが得られる。

また、フィン１５ｂを形成するためのリテーナ１５の外周囲のスリットは、平板状のリテーナ１５自体の板金工程で同時に得られ、特許文献２におけるリテーナを製作するに要する円筒絞り加工などは不要で、安価に構成可能である。

更に、リテーナ１５に設けるフィン１５ｂは、図４に示すスリットに代えて例えば図５に示すように複数の貫通孔１５ｄで形成しても良い。
この場合には、スリット状のフィン１５ｂよりさらに、製造抜き型の工作性・耐久性が良く量産に適したものとなる。

なお、ネジ１６は車両用交流発電機１に対し外側からフロントブラケット２に締結しているが、内側から締結するものでもよく、さらにベアリング収納部２１は、車両用交流発電機１に対し内側に開口しているが、外側に開口してリテーナ１５も外側から取り付けるものであってもよく、各種選択が可能である。
ネジ締結部の数や対応するフロントブラケットのリブ数も限定はなく、上記は一例である。
また、上述の車両用交流発電機１は、略椀形状のケーシング４の内側に部品が収納されるものであったが、これに限るものでなく、リヤブラケット３の外側に部品（スリップリング１０、ブラシ１１、電圧調整器１２、整流装置１３など）を配置し、樹脂製のカバーで保護するタイプの発電機など、フロント側のベアリング構成が類似のものであれば適応できるものである。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２によるフロントブラケット組立体を発電機内側からみた平面図である。
実施の形態１はフロントブラケット２の吸気孔２２にリブを設けないものであったが、実施の形態２は、従来と同様のリブ２４を備えたフロントブラケット２に上述のリテーナ１５を適用したものである。
吸気孔２２での通風抵抗を従来から改善することはないが、ベアリング５の温度上昇を低減することは可能となる。
また、リテーナ一部品を上述のリテーナ１５に差替えるだけで、車両取付け状態により複数種の仕様となるフロントブラケット２は旧来のまま用いて構成でき、ほとんどコストアップ無く性能向上が可能となる。
なお，この発明は，その発明の範囲内において，各実施の形態を自由に組み合わせたり，各実施の形態を適宜，変形，省略することが可能である。

１車両用交流発電機、２フロントブラケット、３リヤブラケット、４ケーシング、５ベアリング、６シャフト、７プーリ、８回転子、８１界磁巻線、８２ポールコア、８３ファン、９固定子、９１固定子鉄心、９２固定子巻線、１０スリップリング、１１ブラシ、１２電圧調整器、１３整流装置、１４フロントブラケット組立体、１５リテーナ、１５ａネジ孔、１５ｂフィン、１５ｃ軸孔、１５ｄ貫通孔、１６ネジ、２１ベアリング収納部、２２吸気孔、２３排気孔、
２４リブ

Claims

固定子と、この固定子を挟持するフロントブラケットとリヤブラケットと、前記フロントブラケット及びリヤブラケットにベアリングを介して支持されるシャフトに固定された回転子と、前記回転子の少なくともフロント側に設けられたブレードを有するファンを備え、前記フロントブラケットに、前記ベアリングを嵌め込み支持するベアリング収納部と、このベアリング収納部の外径周囲に沿って、前記ファンのブレードの軸対面に配され、前記ファンによる冷却風を通過させる吸気孔とを有すると共に、前記ベアリング収納部に前記ベアリングを覆うようにリテーナを取り付けた車両用交流発電機において、
前記リテーナは、全体として平板状を有し、前記吸気孔の軸方向外側に対向する部位に、前記冷却風との接触面積を増大させる表面積増大部が形成されていると共に、
前記表面積増大部を含めたリテーナの外径端は、前記ファンのブレード内径端よりも前記シャフトの中心側にあり、
かつ、前記表面積増大部が前記吸気孔の内径端面よりも外径側に延びており、前記吸気孔を通って吸引される通風に晒される
ことを特徴とする車両用交流発電機。
前記リテーナの前記表面積増大部は、径方向に延びる複数のフィンにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機。
前記リテーナの前記表面積増大部は、複数の貫通孔により形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機。
前記リテーナは、円環状を有し、中央部に前記シャフトが挿通される軸孔が形成され、周辺部に前記表面積増大部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
前記フロントブラケットの前記吸気孔は、仕切りの無い扇状の開口により形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
前記フロントブラケットの前記吸気孔にリブを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。