JP6069684B2 - 回転電機ユニット - Google Patents
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Description
特許文献1には、エンジンにおいて生じる熱やコントロールユニットの自己発熱による熱気の影響を抑制できるように、エンジンルーム内にコントロールユニットを配置する構成が開示されている。
一方、上記配線を短くするためには、コントロールユニットも回転電機と同様にエンジンの近くに配する必要があるが、この場合には、コントロールユニットを積極的に冷却する必要がある。
また、シロッコファンの回転駆動力は、エンジンあるいは回転電機から得られるため、シロッコファンを駆動する駆動源を別途用意する必要がなく、コントロールユニットを効率よく冷却することができる。
以下、図1〜3を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図1,2に示すように、本実施形態に係る回転電機ユニット1は、回転電機2、コントロールユニット3及びシロッコファン4を備える。
ステータ11は、鉄心部13に複数のコイル14を取り付けて構成されている。鉄心部13は、周方向に配列された複数のティース部(不図示)を備える。複数のコイル14は、各ティース部に巻き付けられている。すなわち、複数のコイル14は周方向に配列されている。
本実施形態の回転電機2は、エンジン100の回転軸102を電力によって回転駆動するスタータモータとして構成される。また、回転電機2は、エンジン100の回転軸102の回転によって発電する発電機として構成される。
コントロールユニット3は、ユニット本体の外面に回転電機2、バッテリ、各種電気部品と電気接続するためのコネクタなどの端子を設けて構成されるが、図1〜3においてはユニット本体のみを記載し、端子の記載を省略している。
すなわち、本実施形態では、シロッコファン4及びロータ12の軸線L4,L2が互いに一致している。また、シロッコファン4がロータ12に固定されている。より詳細に説明すれば、本実施形態のシロッコファン4は、円筒状とされた羽根部21の軸線L4方向の第一端部(端部)21Aに羽根部21の径方向内側に延出する円環状板部23を有する有底筒状に形成されている。この円環状板部23は、ロータ12に対してこれらの軸線L4,L2方向に重なるようにロータ12に固定されている。これにより、シロッコファン4がロータ12を介してエンジン100の回転軸102に固定される。
また、本実施形態のコントロールユニット3は、羽根部21に対して径方向内側に対向するように羽根部21の軸線L4方向の両端の間に位置する。すなわち、本実施形態では、コントロールユニット3がシロッコファン4の内側に収容されている。
回転電機2のロータ12は、例えば、羽根部21に対して径方向外側に対向するように配されてもよい、すなわち、ロータ12の径方向内側に羽根部21が位置してもよい。しかし、本実施形態では、ロータ12が、ステータ11と同様に、羽根部21に対して径方向内側に対向するように羽根部21の軸線L4方向の両端の間に位置する。すなわち、本実施形態では、ロータ12もシロッコファン4の内側に収容されている。
また、本実施形態では、回転電機2が羽根部21の軸線L4方向の第一端部21A側に配され、コントロールユニット3が羽根部21の軸線L4方向の第二端部21B側に配される。また、本実施形態において、エンジン100は、シロッコファン4に対して羽根部21の第一端部21A側に配される。
また、本実施形態では、第一貫通孔32がコントロールユニット3の配置領域の周縁に沿って延びている。本実施形態では、コントロールユニット3の配置領域が円形状となるため、第一貫通孔32は円弧状に形成されている。さらに、第一貫通孔32は、上記した配置領域の周縁に沿って配置領域の周方向に間隔をあけて複数(図示例では三つ)配列されている。
支持部6は、配置板部5の一方の主面31Aの周縁から配置板部5の厚さ方向に突出し、羽根部21の第二端部21Bの外側まで延びる第一延出部41と、第一延出部41の先端から羽根部21の径方向外側まで延びる第二延出部42と、羽根部21の径方向外側において羽根部21の軸線L4方向に延びてエンジン100の本体部101まで到達する第三延出部43と、を有する。
第一延出部41は、例えば配置板部5の周方向に間隔をあけて配列されて配置板部5の厚さ方向に延びる複数の棒状部であってもよいが、本実施形態では円筒状に形成されている。円筒状とされた第一延出部41のうち羽根部21の内側に配される部分には、第一延出部41の径方向内側から径方向外側に貫通する第二貫通孔44が形成されている。第二貫通孔44は、第一延出部41の周方向に間隔をあけて複数配列されている。
第三延出部43は、例えば羽根部21の径方向外側を囲む円筒状に形成されてもよいが、本実施形態では配置板部5の周方向に間隔をあけて配列された複数の棒状部材によって構成されている。第三延出部43の長手方向の両端は、第二延出部42の径方向外側の端部、及び、エンジン100の本体部101に対してネジ止め等によって固定される。
具体的に説明すれば、シロッコファン4が回転した際には、図1において矢印F1で示すように、空気が、羽根部21の第二端部21Bの外側から羽根部21の内側に向けて、羽根部21の軸線L4方向に流れる。羽根部21の軸線L4方向に流れて羽根部21の内側に入り込んだ空気の一部は、図1において矢印F2で示すように、コントロールユニット3に到達した上で、配置板部5の径方向内側から外側に向けて流れる。
また、羽根部21の軸線L4方向に流れて羽根部21の内側に入り込んだ空気の一部は、図1において矢印F4で示すように、空気の慣性力によって、引き続き羽根部21の軸線L4方向に流れ、配置板部5の第一貫通孔32を通った上で、羽根部21の径方向外側に向けて流れる。矢印F4で示す空気の流れには、例えば矢印F2で示す空気の流れの一部が合流する。
以上のことから、コントロールユニット3は、シロッコファン4によって発生した空気の流れによって積極的に冷却される。
また、シロッコファン4の回転駆動力は、エンジン100あるいは回転電機2から得られるため、シロッコファン4を駆動する駆動源を別途用意する必要がなく、コントロールユニット3を効率よく冷却することができる。
次に、本発明の第二実施形態について、図4〜6を参照して第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の回転電機ユニット1Aでは、第一実施形態と同様に、コントロールユニット3全体が羽根部21の径方向内側に位置する。ただし、本実施形態の回転電機ユニット1Aでは、コントロールユニット3がシロッコファン4の羽根部21に対して羽根部21の軸線L4方向に配列されている。また、コントロールユニット3全体が、羽根部21の軸線L4方向の第二端部(端部)21Bの外側に位置する。
支持部6Aのうち羽根部21の径方向外側に対向する部分には、支持部6Aの径方向内側から径方向外側に貫通する第三貫通孔45が形成されている。第三貫通孔45は、支持部6Aの周方向の一部に形成されている。図示例において、第三貫通孔45は一つだけ形成されているが、例えば複数形成されてもよい。
具体的には、シロッコファン4が回転した際に、図4において矢印F1で示すように、空気が、羽根部21の第二端部21Bの外側から羽根部21の内側に向けて、羽根部21の軸線L4方向に流れる。流れる空気の一部は、図4において矢印F6で示すように、コントロールユニット3に到達した上で、配置板部5Aの径方向内側から外側に向けて流れる。
これにより、コントロールユニット3は、シロッコファン4によって発生した空気の流れによって積極的に冷却される。
また、本実施形態の回転電機ユニット1Aによれば、コントロールユニット3がシロッコファン4の外側に配されるため、コントロールユニット3をシロッコファン4の内部に設ける場合と比較して、コントロールユニット3のユニット本体の外面に設けられるコネクタなどの端子の接続自由度が向上する。例えば、ユニット本体の外周面にコネクタを設けても、これに接続される配線がシロッコファン4などに干渉することを防止できる。
次に、本発明の第三実施形態について、図7を参照して第一、第二実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一、第二実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の回転電機ユニット1Bでは、第一、第二実施形態と同様に、コントロールユニット3全体が羽根部21の径方向内側に位置する。また、コントロールユニット3は、第二実施形態と同様に、シロッコファン4の羽根部21に対して羽根部21の軸線L4方向に配列されている。ただし、本実施形態の回転電機ユニット1Bでは、コントロールユニット3の一部がシロッコファン4の内側に位置し、コントロールユニット3の残部がシロッコファン4の外側に位置している。言い換えれば、コントロールユニット3の一部が、羽根部21の軸線L4方向の第二端部21Bの外側に突出している。
具体的には、シロッコファン4が回転した際に、図7において矢印F1で示すように、空気が、羽根部21の第二端部21Bの外側から羽根部21の内側に向けて、羽根部21の軸線L4方向に流れる。流れる空気の一部は、図7において矢印F10で示すように、配置板部5Aの他方の主面31Bに到達した上で、配置板部5Aの径方向内側から外側に向けて流れる。
これにより、コントロールユニット3は、シロッコファン4によって発生した空気の流れによって積極的に冷却される。
さらに、本実施形態の回転電機ユニット1Bによれば、コントロールユニット3がステータ11に直接固定されるため、ステータ11とコントロールユニット3とを電気接続する配線をさらに短く設定できる。
次に、本発明の第四実施形態について、図8を参照して第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
ただし、本実施形態の回転電機ユニット1Cでは、シロッコファン4の羽根部21及び回転電機2Cのロータ12Cがこれらの軸線L4,L2方向に並べられて一体に固定されている。具体的には、ロータ12Cのロータ本体15Cが羽根部21と同じ径寸法の円筒状に形成され、これらロータ本体15C及び羽根部21がこれらの軸線L2,L4方向に並べられるように一体に形成されている。図示例では、ロータ12Cのロータ本体15Cが羽根部21の軸線L4方向の第一端部21A側に設けられている。
また、本実施形態の回転電機ユニット1Cによれば、羽根部21及びロータ12Cが一体に固定されていることで、回転電機ユニット1Cの構成部品点数を削減できる。これにより、回転電機ユニット1Cを組み立てる工数を削減して、回転電機ユニット1Cを容易に組み立てることができる。
2,2C 回転電機
3 コントロールユニット
4 シロッコファン
5,5A 配置板部
11 ステータ
12,12C ロータ
21 羽根部
21A 第一端部(端部)
21B 第二端部(端部)
22 羽根
32,32A 第一貫通孔(貫通孔)
31A 一方の主面
100 エンジン
102 回転軸
L1,L2,L4 軸線
Claims (5)
- ステータ、及び、該ステータに対して回転自在に設けられると共にエンジンの回転軸と共に回転するロータを有し、スタータモータ及び発電機の少なくとも一方を構成する回転電機と、
前記回転電機の動作を制御するコントロールユニットと、
複数の羽根を円筒状に配列した羽根部を有し、前記回転軸と共に回転するシロッコファンと、
板状に形成され、一方の主面に前記コントロールユニットを配置する配置板部と、
を備え、
前記シロッコファンは、回転することで空気を前記羽根部の径方向内側から径方向外側に流し、
前記コントロールユニットの少なくとも一部が、前記羽根部よりも該羽根部の径方向内側に位置し、
前記配置板部に、その厚さ方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記貫通孔が、前記羽根部よりも径方向内側に位置する領域において、前記一方の主面に配された前記コントロールユニットに隣り合う位置に開口し、
前記貫通孔の一部が、前記コントロールユニットと前記配置板部の厚さ方向に重なり、
前記シロッコファン及び前記ロータの軸線が互いに一致し、
前記ロータが、円筒状に形成されたロータ本体を備え、
前記ロータ本体が、前記羽根部の軸線方向の端部側に設けられ、前記羽根部と一体に形成されている回転電機ユニット。 - 前記ステータ及び前記コントロールユニットが、前記回転電機の軸線方向に配列されると共に、互いに固定される請求項1に記載の回転電機ユニット。
- 前記コントロールユニットが、前記羽根部に対して径方向内側に対向するように前記羽根部の軸線方向の両端の間に位置する請求項1又は請求項2に記載の回転電機ユニット。
- 前記ステータが、前記羽根部に対して径方向内側に対向するように前記羽根部の軸線方向の両端の間に位置する請求項3に記載の回転電機ユニット。
- 前記コントロールユニットが、前記羽根部に対して該羽根部の軸線方向に配列され、
前記コントロールユニットの少なくとも一部が、前記羽根部の軸線方向の端部の外側に位置する請求項1又は請求項2に記載の回転電機ユニット。
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