JPH03251065A - 液冷型回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えば自動車に具備される車両用交流発電機の
ような液冷型回転機に関する。

［従来の技術］ 近年、車両用交流発電機（以下オルタネータという）と
して、大出力化及び耐環境性の改善のために冷却効率及
び耐環境性に優れた液冷型が提案されている。

例えば、第３図に示す従来の液冷型オルタネータは、オ
イルポンプ６によりオイルタンク１０からオルタネータ
７内部に冷却用のオイルを送り、オルタネータ７で熱を
吸収したオイルはオイルクーラ８で冷却されてオイルタ
ンク１０に戻る。

第４図に示す伯の液冷型オルタネータは、ハウジング５
０内において回転軸５１に遠心翼５２を取付け、この遠
心翼５２によりハウジング５０内にオイルを流動させ、
更に、ハウジング５０からオイルクーラ８及びオイルタ
ンク１０を介して循環させている。この変形例として、
特開昭６２−１８９９４１号公報の液冷型オルタネータ
では、ロータに取付けた翼でエンジン冷却水をオルタネ
ータに員流させている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら近年では、オルタネータは、省スペース、
高出力化のために最大回転数１８０００ｒｐｍといった
高速回転化を要求されるに至っている。

上述した従来の液冷型オルタネータをこのにうな高速回
転域で駆動すると、両速が例えば１０ｍ／Ｓ以上といっ
たレベルに達し、結果として、キャビテーションが生じ
て動力損失の増大、騒音の発生、翼部などの損傷といっ
た問題が生じてしまう。その伯、上記した従来の液冷型
オルタネータは、翼車あるいはオイルポンプを設けねば
ならない分だけ、スペース、重量が増加する問題も内包
していた。

本発明は、上記問題を解決するべくなされたものであっ
て、高速回転域でもキャビテーションが発生せず、かつ
また省スペース化が可能な液冷型回転機を提供すること
を、その解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ころがり軸受部を介してハウジングに保持さ
れた回転軸に設けられて前記ハウジング内のロータ空間
内に収容された回転体を具備し、前記ハウジング内に冷
却液が充填された液冷型回転機において、前記ころがり
軸受部が、前記ロタ空間内外を連通ずる連通路と、該連
通路を介して前記冷却液を前記ロータ空間内に圧送する
圧送手段とを有する転動体保持用の保持体を備えること
を特徴としている。

転動体は、ボールベアリング及びニードルベアリングの
どちらでもよい。

圧送手段は翼構造とすることができ、あるいは軸方向に
設けられた吸入口及び吐出口をもち吐出口が吸入口より
も回転方向に遅れた位置に配置されている溝部、あるい
は孔部とすることもできる。

圧送手段は連通路の入口側、出口側のどちらに設けても
良く、又は、連通路が圧送手段を兼ねてよい。なお冷却
液を冷却するために、冷却液冷却機構を液冷型回転機の
内外どちらか又は両方に配設にすることができ、あるい
は、冷却液冷却機構を設けなくてもよい。すなわち、本
発明の圧送手段の作用によりハウジング内における冷却
液の流動性、循環性が向上すれば、ロータ空間の所定位
置（例えばコイル）での発熱は速やかにハウジングに伝
達され、ハウジングから放熱され得る。

［作用］ ころがり軸受部の保持体は転動体を保持しつつ、その転
勤とともにころがり軸受部の内外輪間で回転する。保持
体に設けられて回転する圧送手段は冷却液を軸方向に圧
送して、回転体を収容するロータ空間に冷却液を供給す
る。これにより、回転体を含むロータ空間内各部は冷却
液により良好に冷却される。

特に、本発明において重要な作用は、保持体の回転数が
回転軸の回転数よりも格段に小さくなるために、キャビ
テーション発生を防止しつつ高速回転域での運転が可能
となる点にある。すなわち、ころがり軸受部の保持体の
回転数Ｎは、回転軸の回転数をＮｏとすればころがり軸
受部の外輪部内径ｒｉと内輪部外径ｒｏの比率に応じて
ほぼ、Ｎ＝ＮＯ／　（１＋ｒ　ｉ／ｒｏ） の式に従うので、大幅に低減され、それにより、キャビ
ティージョンの発生が防止される。

また、軸流を発生する圧送手段の径はころがり軸受部の
それと同程度あるいかそれ以下にできるので、キャビテ
ィージョンの防止に更に役立つ。

［実施例］ 本発明を用いた液冷型ブラシレスオルタネータの一実施
例を第１図に基づいて説明する。この液冷型オルタネー
タは、ハウジングとしてフロント側フレーム３１、リア
側フレーム３２及びカバー３３を有しており、両フレー
ム３１．３２は互いの開口部を合せた状態で締結、一体
止されて、内部にロータ空間Ｓ１を閉成している。カバ
ー３３はフレーム３２の外端面周縁に締結されており、
内部にロータ外空間ＳＯを閉成している。

両フレーム３１．３２には、それぞれころがり軸受部２
ａ、２ｂを介して回転軸４０が支持されており、回転軸
４０にはロータ空間３ｉにおいてロータ（本発明でいう
回転体）４１が固定されている。ロータ４１の径方向内
外において、フレーム３Ｌ　３２にロータコイル４２及
びステータ４３が固定されており、ステータ４３にはス
テータコイル４４が巻装されている。４５はステータコ
イル４４の出力嫡子であって、４６はロータコイル４２
に接続される整流器である。このようなブラシレスオル
タネータ自体の構造と作用は周知であるので、その詳細
説明は省略する。

回転軸４０のフロント側端部はフレーム３１を貫通して
おり、プーリ４７を介してエンジンにより駆動される。

４８はオイルシールである。

回転軸４０のリヤ側端部は上記したころがり軸受部２ｂ
により支持されており、ころがり軸受部２ｂは、第２図
に示すように、内外輪２１．２２、環状の保持体２３及
び球軸受（転動体）３を備えている。保持体２３は、同
軸配置された内外輪２１．２２の中間にそれらとそれぞ
れ小間隙を隔てて配置されており、保持体２３の球受は
溝２４に回転自在に保持された球軸受３は、内輪２１の
外周面及び外輪２２の内周面に接触している。

保持体２３には、隣接する二つの球受は溝２４．２４の
周方向中間においてロータ空間３ｉとロータ外空間ＳＯ
とを連通ずる連通孔２５が軸方向に貫設されており、更
に保持体２３には、連通孔２５のロータ外空間ＳＯ側の
入口に軸流翼２６が設けられている。なお、軸流翼２６
は、回転により冷却液（この実施例ではオイル）をロー
タ空間Ｓに送給する方向に傾斜している。

カバー３３にはオイル吸入口３４が設けられており、オ
イル吸入口３４は配管によりオイルタンク１０、オイル
クーラー８を介してロータ空間Ｓｉのフロント側部分に
連結されている。そしてこれらロータ空間Ｓｉ及びロー
タ外空間Ｓｏには冷却用のオイルが充填されている。

以下、この装置の冷却動作を説明する。

回転軸４０とともに軸流翼２６が回転すれば、オイルが
ロータ空間３ｉのリヤ側部分に圧送され、更に、ロータ
空間Ｓｉ的各部を冷却しつつロータ４１表面の軸方向間
隙などを通って、ロータ空間３ｉのフロント側部分に達
し、更に、オイルクーラー８で冷却された後、オイルタ
ンク１０、オイル吸入口３４を経由して、ロータ外空間
Ｓｏに戻り整流器４６などを冷却する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の液冷型回転機では、回転
軸を支持するころがり軸受部の転動体保持用の保持体が
圧送手段を備えているので、独立のポンプを必要とせず
スペース増加を防止して冷却性能を向上することができ
る。

また、保持体は回転軸よりも低回転数で回転するので、
キャビテーション発生を防止しつつ高回転域での運転が
可能となる。

なお、圧送手段のポンプ仕事の反作用として、保持体の
回転数を更に低下できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた液冷型オルタネータの断面図、
第２図はこの液冷型オルタネータのころがり軸受部の拡
大斜視図、第３図及び第４図はそれぞれ従来の液冷型オ
ルタネータの模式断面図である。 ２ｂ・・・ころがり軸受部 ３・・・転動体 ２３・・・保持体 ３１・・・フロント側フレーム（ハウジング）３２・・
・リヤ側フレーム（ハウジング）３３・・・カバー（ハ
ウジング） ４０・・・回転軸 Ｓｌ・・・ロータ空間 ４１・・・ロータ（回転体） ２５・・・連通路 ２６・・・軸流翼（圧送手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ころがり軸受部を介してハウジングに保持された回転軸
   に設けられて前記ハウジング内のロータ空間内に収容さ
   れた回転体を具備し、前記ハウジング内に冷却液が充填
   された液冷型回転機において、 前記ころがり軸受部は、前記ロータ空間内外を連通する
   連通路と、該連通路を介して前記冷却液を前記ロータ空
   間内に圧送する圧送手段とを有する転動体保持用の保持
   体を備えることを特徴とする液冷型回転機。