JP6366827B2

JP6366827B2 - 回転電機

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Publication number: JP6366827B2
Application number: JP2017515317A
Authority: JP
Inventors: 秋吉　雅夫; 雅夫秋吉; 譲小林; 健太郎本庄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: US20180115214A1; JPWO2016174731A1; MX2017013779A; CN107534350A; EP3291419B1; EP3291419A4; MX367320B; EP3291419A1; US10874014B2; WO2016174731A1; CN107534350B

Description

この発明は、回転電機本体に整流装置が設けられている回転電機に関するものである。

従来、ロータ及びステータを支持する支持フレームにマイナス側ダイオードを設けるとともに、支持フレームに軸線方向について対向する放熱板にプラス側ダイオードを設け、支持フレームと放熱板との間に形成された径方向流路に外気を流して各ダイオードを冷却するようにした回転電機が知られている。従来の回転電機では、放熱板を覆うカバーの外周面に対向する対向板をカバーの径方向外側に設け、カバーの外周面と対向板との間に形成された軸方向流路を通して、支持フレームと放熱板との間に外気が導かれるようにしている（例えば特許文献１参照）。

米国特許第７７２３８７５号明細書

しかし、従来の回転電機では、カバーの外周面よりも径方向外側に対向板を配置する必要があるため、回転電機が大型化してしまう。また、回転電機の大型化を抑制するために、カバー外周面に対向板を近づけて軸方向流路を狭くすることも考えられるが、この場合、軸方向流路を流れる外気の圧力損失が増大するため、回転電機内への外気の供給量が減ってしまう。回転電機内への外気の供給量が減ると、回転電機内のダイオード等の部品に対する冷却性能が低下してしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、大型化を抑制しながら、整流装置に対する冷却性能を向上させることができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、固定子と、固定子に対して軸線を中心に回転する回転子と、回転子の軸線方向端部に設けられているファンと、固定子及び回転子を支持するフレームとを有する回転電機本体、軸線の周囲でフレームに取り付けられ、回転電機本体の軸線方向外側に配置されている整流装置、及び整流装置を覆うカバーを備え、カバーは、整流装置よりも軸線方向外側に位置するカバー端壁部と、整流装置よりも径方向外側に位置するカバー外壁部と、カバー端壁部とカバー外壁部との間に介在するカバー中間部とを有し、カバー端壁部は、内周側吸気部を有し、カバー中間部は、外周側吸気部を有し、外周側吸気部は、カバー端壁部よりも軸線方向について回転電機本体に近い位置に存在する軸方向覆い部と、軸方向覆い部とカバー端壁部の外周部とを繋ぐ径方向覆い部とを有し、内周側吸気部、軸方向覆い部及び径方向覆い部のそれぞれには、吸気穴が設けられている回転電機。

この発明に係る回転電機によれば、カバーの大型化を抑制しながら、外周側吸気部の面積を大きくすることができる。これにより、外周側吸気部からカバー内に吸気された冷却風の速度を遅くすることができ、カバー内を流れる冷却風の圧力損失を小さくすることができる。このことから、カバー内に吸気される冷却風の風量を増加させることができ、回転電機の大型化を抑制しながら、整流装置に対する冷却性能を向上させることができる。

この発明の実施の形態１による車両用交流発電機を示す縦断面図である。図１のカバー側から見たときの整流装置を示す斜視図である。図１の発電機本体側から見たときの整流装置を示す斜視図である。図１のカバー側から軸線に沿って見たときの整流装置を示す正面図である。図２の整流装置がカバーで覆われている状態を示す斜視図である。図１の整流装置及びカバーの位置関係を示す模式的な断面図である。この発明の実施の形態２による車両用交流発電機の整流装置がカバーで覆われている状態を示す斜視図である。

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を示す縦断面図である。図において、車両用交流発電機１は、回転電機本体である発電機本体２と、発電機本体２にそれぞれ取り付けられている電圧調整器３、ブラシ装置４及び整流装置５と、電圧調整器３、ブラシ装置４及び整流装置５を覆うカバー６とを有している。車両用交流発電機１は、例えば自動車等の車両に搭載される回転電機である。

発電機本体２は、軸線Ａを持つ回転軸７と、回転軸７と同軸に配置されている筒状の固定子８と、回転軸７に固定され固定子８の内側に配置されている回転子９と、回転軸７、固定子８及び回転子９を支持するフレーム１０と、回転子９の軸線方向両端部（即ち、回転子９の軸線Ａに沿った方向の両端部）に設けられているファン１１とを有している。

回転子９及び各ファン１１は、固定子８に対して軸線Ａを中心に回転軸７と一体に回転する。各ファン１１は、回転子９と一体に回転することにより冷却風を発生する。また、回転子９は、励磁電流の給電により磁束を発生する界磁コイル１２と、界磁コイル１２が設けられ界磁コイル１２の磁束により磁極が形成されるポールコア１３とを有している。

固定子８は、フレーム１０に固定されている。また、固定子８は、回転子９の外周を囲む円筒状の固定子鉄心１４と、固定子鉄心１４に設けられている複数の固定子コイル１５とを有している。各固定子コイル１５の軸線方向両端部は、固定子鉄心１４の軸線方向両端面からコイルエンド１５ａとして突出している。各固定子コイル１５には、回転子９の回転に伴って界磁コイル１２の磁束が変化することにより交流起電力が生じる。

フレーム１０は、アルミニウム製のフロントブラケット１６及びリヤブラケット１７を有している。フロントブラケット１６及びリヤブラケット１７のそれぞれの形状は、略椀形の形状になっている。フロントブラケット１６及びリヤブラケット１７は、軸線方向（即ち、軸線Ａに沿った方向）について開口部同士を向き合わせて固定子鉄心１４を挟んだ状態で、複数本のボルトによって互いに固定されている。これにより、回転子９の軸線方向一端部に固定されているファン１１はフロントブラケット１６で覆われ、回転子９の軸線方向他端部に固定されているファン１１はリヤブラケット１７で覆われている。

フロントブラケット１６及びリヤブラケット１７のそれぞれの中央には、軸受取付部１８が設けられている。回転軸７は、フロントブラケット１６及びリヤブラケット１７のそれぞれの軸受取付部１８を貫通している。また、回転軸７は、各軸受取付部１８に取り付けられている軸受１９を介してフロントブラケット１６及びリヤブラケット１７のそれぞれに回転自在に支持されている。リヤブラケット１７の軸受取付部１８には、フォルダ２０を介して軸受１９が取り付けられている。

フロントブラケット１６には、複数のフロント側排気孔１６ａ及び複数のフロント側吸気孔１６ｂが設けられている。各フロント側排気孔１６ａは、フロントブラケット１６の外周部に設けられている。各フロント側吸気孔１６ｂは、各フロント側排気孔１６ａよりも内周側で軸受取付部１８の周囲に位置するフロントブラケット１６の部分に設けられている。

リヤブラケット１７には、複数のリヤ側排気孔１７ａ及び複数のリヤ側吸気孔１７ｂが設けられている。各リヤ側排気孔１７ａは、リヤブラケット１７の外周部に設けられている。各リヤ側吸気孔１７ｂは、各リヤ側排気孔１７ａよりも内周側で軸受取付部１８の周囲に位置するリヤブラケット１７の部分に設けられている。

電圧調整器３、ブラシ装置４及び整流装置５は、リヤブラケット１７に取り付けられている。また、電圧調整器３、ブラシ装置４及び整流装置５は、発電機本体２の軸線方向外側で回転軸７の軸線の周囲に配置されている。

電圧調整器３は、各固定子コイル１５に発生する交流電圧の大きさを調整する。リヤブラケット１７には、図示しない外部装置と電気的に接続されるコネクタ２１が取り付けられている。電圧調整器３は、外部装置との間でコネクタ２１を介して通信する。

ブラシ装置４は、回転軸７のリヤブラケット１７から突出した部分に固定された一対のスリップリング２２と、各スリップリング２２に個別に接触する一対のブラシ２３と、各ブラシ２３を収容するブラシホルダ２４とを有している。各スリップリング２２は、回転軸７の回転により各ブラシ２３に対して摺動する。回転子９の界磁コイル１２には、図示しないバッテリからの界磁電流がブラシ装置４を通して供給される。

整流装置５は、各固定子コイル１５で発生した交流電流を直流電流に整流する。整流装置５は、電圧調整器３、ブラシ装置４及びコネクタ２１を避けて回転軸７の周囲を囲むように配置されている。

回転軸７のフロントブラケット１６から突出している部分には、プーリ２５が固定されている。プーリ２５には、エンジンの出力軸に連結された図示しない伝達ベルトが巻かれている。エンジンの回転トルクは、エンジンの出力軸から伝達ベルトを介して回転軸７に伝達される。回転軸７、回転子９及び各ファン１１は、回転軸７がエンジンからの回転トルクを受けることにより、軸線Ａを中心に回転する。

図２は、図１のカバー６側から見たときの整流装置５を示す斜視図である。また、図３は、図１の発電機本体２側から見たときの整流装置５を示す斜視図である。さらに、図４は、図１のカバー６側から軸線Ａに沿って見たときの整流装置５を示す正面図である。整流装置５は、軸線方向について発電機本体２から離して配置されている第１の整流ユニットであるプラス側整流ユニット５１と、軸線方向についてプラス側整流ユニット５１とリヤブラケット１７との間に配置されている第２の整流ユニットであるマイナス側整流ユニット５２と、プラス側整流ユニット５１とマイナス側整流ユニット５２との間に配置されプラス側整流ユニット５１とマイナス側整流ユニット５２とを連結するサーキットボード５３とを有している。

プラス側整流ユニット５１、マイナス側整流ユニット５２及びサーキットボード５３のそれぞれの形状は、軸線方向に沿って見たとき、図４に示すように、軸線Ａを囲むＣ字状になっている。また、プラス側整流ユニット５１、マイナス側整流ユニット５２及びサーキットボード５３は、軸線Ａに直交する互いに異なる平面上に個別に配置されている。

プラス側整流ユニット５１は、図２に示すように、第１のヒートシンクであるプラス側ヒートシンク５４と、プラス側ヒートシンク５４に設けられている複数（この例では、６個）の第１の整流素子であるプラス側整流素子５５とを有している。

プラス側ヒートシンク５４は、各プラス側整流素子５５が設けられているＣ字状の第１のヒートシンク本体であるプラス側ヒートシンク本体５４１と、プラス側ヒートシンク本体５４１の内周部から突出する複数の第１の内側フィンであるプラス側内周フィン５４２とを有している。各プラス側内周フィン５４２は、プラス側ヒートシンク本体５４１よりも径方向内側で軸線Ａに沿って配置されている。

マイナス側整流ユニット５２は、図３に示すように、第２のヒートシンクであるマイナス側ヒートシンク５６と、マイナス側ヒートシンク５６に設けられている複数（この例では、６個）の第２の整流素子であるマイナス側整流素子５７とを有している。

マイナス側ヒートシンク５６は、各マイナス側整流素子５７が設けられているＣ字状の第２のヒートシンク本体であるマイナス側ヒートシンク本体５６１と、マイナス側ヒートシンク本体５６１の内周部から突出する複数の第２の内側フィンであるマイナス側内周フィン５６２と、マイナス側ヒートシンク本体５６１の外周部から突出する複数の第２の外側フィンであるマイナス側外周フィン５６３とを有している。各マイナス側内周フィン５６２は、マイナス側ヒートシンク本体５６１よりも径方向内側で軸線Ａに沿って配置されている。各マイナス側外周フィン５６３は、マイナス側ヒートシンク本体５６１よりも径方向外側で軸線Ａに沿って配置されている。

各プラス側内周フィン５４２、各マイナス側内周フィン５６２及び各マイナス側外周フィン５６３は、軸線方向に沿って見たとき、図４に示すように、サーキットボード５３の領域から外れた位置に配置されている。また、複数のマイナス側内周フィン５６２の大部分は、軸線方向に沿って見たとき、複数のプラス側内周フィン５４２と重なっている。これにより、複数のマイナス側内周フィン５６２間の隙間の少なくとも一部は、軸線方向に沿って見たとき、複数のプラス側内周フィン５４２間の隙間に重なっている。さらに、複数のマイナス側外周フィン５６３は、軸線方向に沿って見たとき、プラス側整流ユニット５１及びサーキットボード５３のそれぞれの領域よりも径方向外側に外れている。このような構成により、整流装置５の径方向内側をカバー６側から軸線Ａに沿って流れる冷却風が、マイナス側内周フィン５６２から抵抗を受けにくくなっており、整流装置５の径方向外側をカバー６側から軸線Ａに沿って流れる冷却風が、プラス側整流ユニット５１及びサーキットボード５３から抵抗を受けにくくなっている。

サーキットボード５３は、電気絶縁性材料で構成されているＣ字状の絶縁ボードと、絶縁ボードに埋設されている導線とを有している。絶縁ボードを構成する電気絶縁性材料としては、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等が用いられている。これにより、サーキットボード５３の導線とその周囲の部品との間の電気的絶縁状態が確保されている。

各プラス側整流素子５５からマイナス側整流ユニット５２に向けて突出する接続線は、図３に示すように、プラス側溶接部５５１でサーキットボード５３の導線に接続されている。各マイナス側整流素子５７からプラス側整流ユニット５１に向けて突出する接続線は、図２に示すように、マイナス側溶接部５７１でサーキットボード５３の導線に接続されている。これにより、各プラス側整流素子５５と各マイナス側整流素子５７とは、サーキットボード５３の導線を介して一対一の関係で互いに電気的に接続されている。

この例では、図３に示すように、マイナス側ヒートシンク５６に対するプラス側溶接部５５１の干渉を回避するため、プラス側溶接部５５１を通す貫通穴５６４がマイナス側ヒートシンク本体５６１に設けられている。また、この例では、マイナス側整流ユニット５２の電位がリヤブラケット１７の電位と同じになっており、マイナス側整流ユニット５２がリヤブラケット１７に直接固定されている。さらに、この例では、サーキットボード５３及びプラス側整流ユニット５１がマイナス側整流ユニット５２に支持されている。

固定子コイル１５からの複数（この例では、６本）の引出線は、図４の破線で囲まれる３つの範囲５３１内に位置する複数の接続部でサーキットボード５３の導線にそれぞれ接続されている。各範囲５３１内の各接続部は、マイナス側ヒートシンク本体５６１よりも径方向外側に位置している。各固定子コイル１５は、各引出線がサーキットボード５３の導線に接続されることにより、整流装置５に電気的に接続されている。この例では、回転子９の極数が１２極、固定子鉄心１４のスロット数が７２スロットの６相交流発電機が車両用交流発電機１として用いられている。

図５は、図２の整流装置５がカバー６で覆われている状態を示す斜視図である。また、図６は、図１の整流装置５及びカバー６の位置関係を示す模式的な断面図である。プラス側整流ユニット５１、マイナス側整流ユニット５２及びサーキットボード５３のそれぞれの間には、図６に示すように、隙間、即ち空間が存在している。これにより、整流装置５の径方向外側の空間と整流装置５の径方向内側の空間とは、プラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３との間の隙間、及びマイナス側整流ユニット５２とサーキットボード５３との間の隙間のそれぞれを通して互いに連通されている。また、マイナス側整流ユニット５２とリヤブラケット１７との間にも、隙間、即ち空間が存在している。

各マイナス側内周フィン５６２のマイナス側ヒートシンク本体５６１からの突出量は、各プラス側内周フィン５４２のプラス側ヒートシンク本体５４１からの突出量よりも小さくなっている。これにより、各マイナス側内周フィン５６２の内周端部と軸線Ａとの距離は、各プラス側内周フィン５４２の内周端部と軸線Ａとの距離よりも大きくなっている。リヤブラケット１７の軸受取付部１８の外周部と各マイナス側内周フィン５６２との間には、図６に示すように、空間３０が冷却風の流路として存在している。

カバー６は、発電機本体２からみて整流装置５よりも軸線方向外側に位置する板状のカバー端壁部６１と、整流装置５よりも径方向外側に位置する筒状のカバー外壁部６２と、カバー端壁部６１とカバー外壁部６２との間に介在するカバー中間部６３とを有している。

カバー端壁部６１は、円板状の中心板部６１１と、中心板部６１１の周囲を囲む周方向板部６１２と、中心板部６１１と周方向板部６１２との間に介在する内周側吸気部６１３とを有している。

中心板部６１１及び周方向板部６１２のそれぞれは、外気の通過を阻止する部分である。内周側吸気部６１３には、複数の吸気穴６１４が周方向に並んで設けられている。これにより、内周側吸気部６１３は、各吸気穴６１４を通して外気の通過を許容する。各吸気穴６１４は、中心板部６１１から周方向板部６１２に達するリブで仕切られている。

中心板部６１１は、図６に示すように、軸線方向について回転軸７の端部に対向している。内周側吸気部６１３は、軸線方向について各プラス側内周フィン５４２に対向している。周方向板部６１２は、軸線方向に沿って見たとき、各マイナス側内周フィン５６２と各マイナス側外周フィン５６３との間の領域に配置されている。これにより、周方向板部６１２は、軸線方向に沿って見たとき、各プラス側内周フィン５４２、各マイナス側内周フィン５６２及び各マイナス側外周フィン５６３のそれぞれを避けて配置されている。

カバー中間部６３は、図５に示すように、カバー６の周方向へ互いに間隔を置いて配置された複数の連結部６３１と、各連結部６３１のそれぞれの間に存在する複数の外周側吸気部６３２とを有している。

各連結部６３１は、周方向板部６１２の外周部とカバー外壁部６２とを連結している。また、各連結部６３１は、軸線方向に沿って見たとき、サーキットボード５３の固定子コイル１５の引出線との接続部を囲む各範囲５３１に重なって各マイナス側外周フィン５６３を避けて配置されている。この例では、３つの連結部６３１がカバー端壁部６１及びカバー外壁部６２に繋がっている。また、この例では、３つの連結部６３１で仕切られた４つの外周側吸気部６３２がカバー中間部６３に形成されている。

各外周側吸気部６３２は、カバー端壁部６１よりも軸線方向について発電機本体２に近い位置に存在する軸方向覆い部６３３と、周方向板部６１２の外周部と軸方向覆い部６３３とを繋ぐ径方向覆い部６３４とを有している。

軸方向覆い部６３３は、軸線方向について各マイナス側外周フィン５６３に対向している。また、軸方向覆い部６３３は、軸線方向についてサーキットボード５３のボード面よりもマイナス側ヒートシンク５６に近い位置に配置されている。軸方向覆い部６３３には、複数の吸気穴６３５が設けられている。これにより、軸方向覆い部６３３は、各吸気穴６３５を通して外気の通過を許容する。各吸気穴６３５は、格子によって仕切られている。

径方向覆い部６３４は、軸方向覆い部６３３よりも径方向内側に存在している。また、径方向覆い部６３３は、プラス側整流ユニット５１及びサーキットボード５３のそれぞれに径方向について対向している。この例では、径方向覆い部６３４が、軸方向覆い部６３３から周方向板部６１２に向かって軸線Ａに近づく方向へ傾斜している。径方向覆い部６３４には、複数の吸気穴６３６が設けられている。これにより、径方向覆い部６３４は、各吸気穴６３６を通して外気の通過を許容する。各吸気穴６３６は、格子によって仕切られている。各外周側吸気部６３２に設けられている各吸気穴６３５，６３６の合計面積は、内周側吸気部６１３に設けられている各吸気穴６１４の合計面積よりも大きくなっている。

カバー外壁部６２は、マイナス側整流ユニット５２に径方向について対向している。また、カバー外壁部６２は、外気の通過を阻止する。この例では、軸線方向について軸方向覆い部６３３とリヤブラケット１７との間の範囲にのみカバー外壁部６２が配置されている。

次に、車両用交流発電機１の動作について説明する。界磁コイル１２には、図示しないバッテリからの界磁電流がブラシ装置４を通して供給される。これにより、界磁コイル１２から磁束が発生し、回転子９のポールコア１３の外周部にＮ極とＳ極とが周方向へ交互に形成される。一方、エンジンの回転トルクが伝達ベルト及びプーリ２５を介して回転軸７に伝わると、回転子９及び各ファン１１が回転軸７と一体に軸線Ａを中心に回転する。

ポールコア１３にＮ極とＳ極とが形成されている状態で回転子９が回転すると、回転子９の回転磁界が各固定子コイル１５に作用して、各固定子コイル１５に交流起電力が発生する。これにより、交流電流が各固定子コイル１５から整流装置５へ送られ、各固定子コイル１５からの交流電流が整流装置５で直流電流に整流される。この後、整流装置５で整流された電流は、バッテリに充電されたり、電気負荷へ供給されたりする。

また、各ファン１１が回転子９と一体に回転すると、フロント側ではフロント側吸気孔１６ｂからフレーム１０内に外気が冷却風として吸気され、リヤ側ではカバー６の内周側吸気部６１３及び外周側吸気部６３２のそれぞれからカバー６内に外気が冷却風として吸気される。

フロント側吸気孔１６ｂからフレーム１０内に吸気された冷却風は、フロント側のファン１１の回転によって遠心方向へ送られた後、フロント側排気孔１６ａを通って外部へ排出される。

カバー６の内周側吸気部６１３及び外周側吸気部６３２のそれぞれからカバー６内に吸気された冷却風は、リヤ側吸気孔１７ｂからフレーム１０内に吸気され、リヤ側のファン１１の回転によって遠心方向へ送られた後、リヤ側排気孔１７ａを通って外部へ排出される。

固定子８で発生する熱の一部は、フロント側及びリヤ側のそれぞれのファン１１の回転によって遠心方向へ送られた冷却風にコイルエンド１５ａから放出される。また、固定子８で発生する熱の一部は、フロントブラケット１６及びリヤブラケット１７に伝導し、フロント側排気孔１６ａ及びリヤ側排気孔１７ａをそれぞれ仕切るリブから冷却風に放出される。これにより、固定子８が冷却される。

整流装置５は、カバー６の内周側吸気部６１３及び外周側吸気部６３２のそれぞれからカバー６内に吸気された冷却風によって冷却される。

ここで、カバー６内に吸気された冷却風の流れについて説明する。リヤ側のファン１１が回転すると、図６に示すように、リヤ側のファン１１の径方向内側に負圧領域３１が生じ、負圧領域３１に向かって冷却風の流れが生じる。内周側吸気部６１３からは、図６の矢印３２で示す方向、即ち軸線Ａに沿った方向へ流れる冷却風がカバー６内に吸気される。内周側吸気部６１３からカバー６内に吸気された冷却風は、各プラス側内周フィン５４２間の隙間をリヤ側のファン１１に向かって流れ、プラス側整流ユニット５１で発生する熱を吸収する。これにより、プラス側整流素子５５が冷却される。

この後、各プラス側内周フィン５４２間の隙間から出た冷却風のうち、一部は各マイナス側内周フィン５６２間の隙間をリヤ側のファン１１に向かって流れてマイナス側整流ユニット５２で発生する熱を吸収し、残りは各マイナス側内周フィン５６２とリヤブラケット１７の軸受取付部１８との間の空間３０を流れてリヤブラケット１７の軸受取付部１８から熱を吸収する。これにより、マイナス側整流ユニット５２が冷却されるとともに、リヤブラケット１７の軸受取付部１８及び軸受１９が冷却される。この後、冷却風は、リヤ側吸気孔１７ｂからフレーム１０内に吸気される。このように、内周側吸気部６１３からカバー６内に吸気された冷却風は、リヤ側吸気孔１７ｂに至るまでに、流れの向きをほとんど変えずに流れる。

一方、外周側吸気部６３２からカバー６内に吸気される冷却風は、軸方向覆い部６３３に向かって図６の矢印３３で示す方向へ流れる冷却風と、径方向覆い部６３４に向かって図６の矢印３４で示す方向へ流れる冷却風とに分かれてカバー６内に吸気される。外周側吸気部６３２の各吸気穴６３５，６３６の合計面積が内周側吸気部６１３の各吸気穴６１４の合計面積よりも大きいため、外周側吸気部６３２からカバー６内に吸気される冷却風の速度は、内周側吸気部６１３からカバー６内に吸気される冷却風の速度よりも、遅くなる。

軸方向覆い部６３３からカバー６内に吸気された冷却風は、各マイナス側外周フィン５６３間の隙間をリヤブラケット１７に向かって流れ、マイナス側整流ユニット５２で発生する熱を吸収する。このとき、冷却風の速度が遅いため、各マイナス側外周フィン５６３による冷却風の圧力損失が抑制される。これにより、マイナス側整流素子５７が冷却される。

この後、各マイナス側外周フィン５６３間の隙間から出た冷却風は、リヤブラケット１７とマイナス側整流ユニット５２との間の隙間を図６の矢印３７で示す方向へ流れた後、リヤ側吸気孔１７ｂからフレーム１０内に吸気される。

また、径方向覆い部６３４からカバー６内に吸気された冷却風は、プラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３との間の隙間を整流装置５の径方向内側に向かって図６の矢印３５で示す方向へ流れる冷却風と、サーキットボード５３とマイナス側整流ユニット５２との間の隙間を整流装置５の径方向内側に向かって図６の矢印３６で示す方向へ流れる冷却風とに分かれる。

図６の矢印３５，３６で示す方向へ流れるそれぞれの冷却風は、各フィン５４２，５６２，５６３にほとんど接触しないため、プラス側整流ユニット５１及びマイナス側整流ユニット５２から熱を吸収しにくく、ほとんど温度上昇せずに、各プラス側内周フィン５４２間の隙間を通過した冷却風と合流する。これにより、各プラス側内周フィン５４２間の隙間を出た冷却風の温度が低下し、温度が低下した冷却風が、マイナス側ヒートシンク５６と軸受取付部１８との間の空間３０、及び各マイナス側内周フィン５６２間の隙間を流れる。これにより、軸受取付部１８及びマイナス側整流ユニット５２のそれぞれと冷却風との温度差が拡大し、リヤブラケット１７の軸受取付部１８及びマイナス側整流ユニット５２から冷却風に熱が放出されやすくなる。

このような車両用交流発電機１では、内周側吸気部６１３及び外周側吸気部６３２がカバー６に設けられ、外周側吸気部６３２が、カバー端壁部６１よりも軸線方向について発電機本体２に近い位置に存在する軸方向覆い部６３３と、軸方向覆い部６３３とカバー端壁部６１の外周部とを繋ぐ径方向覆い部６３４とを有しているので、カバー６の大型化を抑制しながら、外周側吸気部６３２の面積を大きくすることができる。これにより、外周側吸気部６３２からカバー６内に吸気された冷却風の速度を遅くすることができ、カバー６内及びフレーム１０内を流れる冷却風の圧力損失を小さくすることができる。また、内周側吸気部６１３からもカバー６内及びフレーム１０内に冷却風を供給することができる。このことから、カバー６内及びフレーム１０内に吸気される冷却風の風量を増加させることができ、車両用交流発電機１の大型化を抑制しながら、カバー６内及びフレーム１０内の部品、例えば整流装置５、リヤブラケット１７、軸受取付部１８、軸受１９及び固定子８等に対する冷却性能を向上させることができる。

また、マイナス側整流ユニット５２の各マイナス側外周フィン５６３は、軸線方向に沿って見たとき、プラス側整流ユニット５１及びサーキットボード５３のそれぞれの領域よりも径方向外側に外れて配置され、軸方向覆い部６３３が軸線方向について各マイナス側外周フィン５６３に対向しているので、軸方向覆い部６３３からカバー６内に吸気された低速の冷却風を各マイナス側外周フィン５６３間の隙間に供給しやすくすることができる。また、冷却風が各マイナス側外周フィン５６３間を流れても冷却風の速度が遅いので、冷却風の圧力損失を小さくすることができる。これにより、各マイナス側外周フィン５６３間の隙間を小さくすることができ、マイナス側外周フィン５６３の数を増加させることができる。従って、各マイナス側整流素子５７に対する冷却性能をさらに向上させることができる。

また、内周側吸気部６１３は、プラス側整流ユニット５１の各プラス側内周フィン５４２に軸線方向について対向しているので、内周側吸気部６１３からカバー６内に吸気された冷却風が各プラス側内周フィン５４２間の隙間を流れやすくすることができ、各プラス側整流素子５５に対する冷却性能をさらに向上させることができる。

また、マイナス側整流ユニット５２は、マイナス側ヒートシンク本体５６１よりも径方向内側で軸線方向に沿って配置されている複数のマイナス側内周フィン５６２を有しているので、プラス側整流ユニット５１の複数のプラス側内周フィン５４２間の隙間を通過した冷却風を各マイナス側内周フィン５６２間の隙間に流すことができ、各マイナス側整流素子５７に対する冷却性能をさらに向上させることができる。

また、プラス側整流ユニット５１、マイナス側整流ユニット５２及びサーキットボード５３のそれぞれの間には、隙間である空間が存在しているので、径方向覆い部６３４からカバー６内に吸気された温度の低い冷却風を、整流装置５の径方向外側から整流装置５の径方向内側へ、プラス側整流ユニット５１、マイナス側整流ユニット５２及びサーキットボード５３のそれぞれの間の隙間を通して導くことができる。これにより、整流装置５の径方向外側の温度の低い冷却風を、プラス側ヒートシンク５４を通過した冷却風に合流させることができ、プラス側ヒートシンク５４で暖められた冷却風の温度を低下させることができる。従って、プラス側整流ユニット５１よりも冷却風の下流に存在する部品、例えばマイナス側整流ユニット５２、リヤブラケット１７の軸受取付部１８、軸受１９及び固定子８等と冷却風との温度差を大きくすることができ、プラス側整流ユニット５１よりも冷却風の下流に存在する部品に対する冷却性能をさらに向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、カバー外壁部６２が配置されている範囲が軸線方向について軸方向覆い部６３３とリヤブラケット１７との間の範囲のみになっているが、軸方向覆い部６３３とリヤブラケット１７との間の範囲から発電機本体２と反対方向へカバー外壁部６２の一部が出ていてもよい。

即ち、図７は、この発明の実施の形態２による車両用交流発電機の整流装置５がカバー６で覆われている状態を示す斜視図である。カバー外壁部６２は、軸線方向について軸方向覆い部６３３とリヤブラケット１７との間に配置されている外壁本体部６２１と、軸方向覆い部６３３よりも軸線方向についてカバー端壁部６１側へ外壁本体部６２１から突出する外壁延長部６２２とを有している。

この例では、外壁本体部６２１及び外壁延長部６２２は、軸線方向に沿って配置されている。また、この例では、外壁延長部６２２の軸線方向端部の位置が、軸線方向についてカバー端壁部６１よりも軸方向覆い部６３３に近い位置になっている。他の構成は実施の形態１と同様である。

このような車両用交流発電機１では、カバー外壁部６２が、軸方向覆い部６３３よりも軸線方向についてカバー端壁部６１側へ突出する外壁延長部６２２を有しているので、例えば車両のエンジンに径方向覆い部６３４を対向させて車両用交流発電機１が設置された場合、エンジンの輻射熱からカバー６内の整流装置５を外壁延長部６２２によって保護することができる。これにより、車両用交流発電機１の設置環境による車両用交流発電機１の冷却性能への影響を減らすことができ、カバー６内の整流装置５等の部品に対する冷却性能の向上を安定的に図ることができる。

また、外壁延長部６２２の軸線方向の寸法を大きくすると、冷却風に対する外壁延長部６２２の抵抗が大きくなり、外周側吸気部６３２からカバー６内に吸気される冷却風の風量が減少する。これにより、冷却風に対する内周側吸気部６１３の抵抗が相対的に小さくなり、内周側吸気部６１３からカバー６内に吸気される冷却風の風量が増加する。即ち、外壁延長部６２２の軸線方向の寸法を調整することにより、外周側吸気部６３２からカバー６内に吸気される冷却風の風量と、内周側吸気部６１３からカバー６内に吸気される冷却風の風量との割合を調整することができる。従って、例えばプラス側整流素子５５の温度が設定許容温度よりも十分低い場合には、外壁延長部６２２の寸法を小さくして外周側吸気部６３２に冷却風を積極的に通すようにし、マイナス側整流素子５７の温度が設定許容温度よりも十分低い場合には、外壁延長部６２２の寸法を大きくして内周側吸気部６１３に冷却風を積極的に通すようにすることができ、外壁延長部６２２の寸法を調整することにより、プラス側整流素子５５の温度とマイナス側整流素子５７の温度とのバランスを制御することができる。

なお、各上記実施の形態では、この発明が車両用交流発電機に適用されているが、車両用交流発電機だけでなく、車両に搭載されない通常の交流発電機又は発電電動機にこの発明を適用してもよい。

１車両用交流発電機（回転電機）、２発電機本体、５整流装置、６カバー、８固定子、９回転子、１０フレーム、１１ファン、５１プラス側整流ユニット（第１の整流ユニット）、５２マイナス側整流ユニット（第２の整流ユニット）、５３サーキットボード、６１カバー端壁部、６２カバー外壁部、６３カバー中間部、５４プラス側ヒートシンク（第１のヒートシンク）、５５プラス側整流素子（第１の整流素子）、５６マイナス側ヒートシンク（第２のヒートシンク）、５７マイナス側整流素子（第２の整流素子）、５４１プラス側ヒートシンク本体（第１のヒートシンク本体）、５４２プラス側内周フィン（第１の内側フィン）、５６１マイナス側ヒートシンク本体（第２のヒートシンク本体）、５６２マイナス側内周フィン（第２の内側フィン）、５６３マイナス側外周フィン（第２の外側フィン）、６１３内周側吸気部、６１４，６３５，６３６吸気穴、６２２外壁延長部、６３２外周側吸気部、６３３軸方向覆い部、６３４径方向覆い部。

Claims

固定子と、前記固定子に対して軸線を中心に回転する回転子と、前記回転子の軸線方向端部に設けられているファンと、前記固定子及び前記回転子を支持するフレームとを有する回転電機本体、
軸線の周囲で前記フレームに取り付けられ、前記回転電機本体の軸線方向外側に配置されている整流装置、及び
前記整流装置を覆うカバー
を備え、
前記整流装置は、第１の整流ユニットと、軸線方向について前記第１の整流ユニットと前記回転電機本体との間に配置されている第２の整流ユニットと、前記第１の整流ユニットと前記第２の整流ユニットとの間に配置され前記第１及び第２の整流ユニットを連結しているサーキットボードとを有し、
前記カバーは、前記整流装置よりも軸線方向外側に位置するカバー端壁部と、前記整流装置よりも径方向外側に位置するカバー外壁部と、前記カバー端壁部と前記カバー外壁部との間に介在するカバー中間部とを有し、
前記カバー端壁部は、内周側吸気部を有し、
前記カバー中間部は、外周側吸気部を有し、
前記外周側吸気部は、前記カバー端壁部よりも軸線方向について前記回転電機本体に近い位置に存在する軸方向覆い部と、前記軸方向覆い部と前記カバー端壁部の外周部とを繋ぐ径方向覆い部とを有し、
前記径方向覆い部は、前記第１の整流ユニット及び前記サーキットボードのそれぞれに径方向について対向し、
前記外周側吸気部から前記カバー内に吸気される冷却風の速度は、前記内周側吸気部から前記カバー内に吸気される冷却風の速度よりも遅い回転電機。
前記カバー外壁部は、前記軸方向覆い部よりも軸線方向について前記カバー端壁部側へ突出する外壁延長部を有している請求項１に記載の回転電機。
前記第１の整流ユニットは、第１のヒートシンクと、前記第１のヒートシンクに設けられている第１の整流素子とを有し、
前記第２の整流ユニットは、第２のヒートシンクと、前記第２のヒートシンクに設けられている第２の整流素子とを有し、
前記第２のヒートシンクは、軸線方向に沿って配置されている複数の第２の外側フィンを有し、
前記複数の第２の外側フィンは、軸線方向に沿って見たとき、前記第１の整流ユニット及び前記サーキットボードのそれぞれの領域よりも径方向外側に外れて配置され、
前記軸方向覆い部は、前記複数の第２の外側フィンに軸線方向について対向している請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
前記第１のヒートシンクは、前記第１の整流素子が設けられている第１のヒートシンク本体と、前記第１のヒートシンク本体から突出し前記第１のヒートシンク本体よりも径方向内側で軸線方向に沿って配置されている複数の第１の内側フィンとを有し、
前記内周側吸気部は、前記複数の第１の内側フィンに軸線方向について対向している請求項３に記載の回転電機。
前記第２のヒートシンクは、前記第２の整流素子が設けられている第２のヒートシンク本体と、前記第２のヒートシンク本体から突出し前記第２のヒートシンク本体よりも径方向内側で軸線方向に沿って配置されている複数の第２の内側フィンとを有し、
前記複数の第２の外側フィンは、前記第２のヒートシンク本体から突出し、かつ前記第２のヒートシンク本体よりも径方向外側に配置されている請求項３又は請求項４に記載の回転電機。
前記第１の整流ユニット、前記第２の整流ユニット及び前記サーキットボードのそれぞれの間には、隙間が存在している請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。