JPH044736A - 車両用交流発電機 - 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、車両用バッテリの充電を行うオルタネータに
用いられる車両用交流発電機に関する。

［従来の技術］ 近年、車両に搭載される電気負荷の増加やエンジンルー
ムの小型化等により車両用交流発電機は、小型でしかも
高発電効率のものが望まれている。

そして、エンジンルームの小型化による熱環境の悪化に
よりエンジンルーム内は、以前よりまして温度が上昇す
る傾向にある。

ところが、エンジンルーム内の空気を吸入して車両用交
流発電機の内部部品の冷却を行うものにおいては、ハウ
ジングの内部に熱風を吸引することとなるので、逆に内
部部品の温度上昇を招いてステータの交流出力を低下さ
せてしまうという不具合があった。

このため、車両用交流発電機の内部部品の冷却効率を向
上させる目的で、特開昭６２−１８９９４１号公報に液
冷却により車両用交流発電機の内部部品を冷却するもの
が開示されている。

この車両用交流発電機１００は、第２図に示すように、
シャフト１０１とともに回転するロータコア１０２に固
定されたウォータポンプ１０３により冷却水を循環させ
ることによって、ブラケット１０４内に吸引してロータ
コイル１０５、ステータコイル１０６、レフティファイ
ヤ１０７およびレギュレータ１０８などの内部部品を液
冷却するものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の車両用交流発電機１００は、ブラシと
スリップリングとを冷却水中に浸漬することは磨耗およ
び絶縁性の点から好ましくないので、ブラシとスリップ
リングを持たないブラシレス構造を採用していた。

このため、ロータコア１０２の一方側の側面にロータコ
イル１０５の端末線を挿通する環状の穴１０９が形成さ
れている。よって、磁束通路上に４つのエアギャップが
存在するので、ブラシを持つ車両用交流発電機より磁束
通路中の磁気抵抗が増加する。したがって、磁束通路中
の有効磁束量が低下するため、ステータコイル１０６に
発生する交流出力が低下してしまい、車両用交流発電機
１００の発電効率を低下させてしまうという不具合があ
る。

また、従来の車両用交流発電機１００においては、シャ
フト１０１にロータコア１０２が片持ちのような状態で
固定されているので、口〜夕を高速回転させるとロータ
コア１０２の重量不平衡により振動か発生してロータが
がたついてしまい、ロータの高速運転が不可能である。

さらに、従来の車両用交流発電機１００においては、前
述のようにブラシを持つ車両用交流発電機よりエアギャ
ップの数の増加により冷却水の粘性抵抗が増大するため
、内燃機関によりロータを回転駆動する際の内燃機関の
動力損失を増大させてしまうという不具合もある。

本発明は、冷却効率の向上、発電効率の向上、ロータの
耐高速性の向上および内燃機関の動力損失の低下を達成
できる車両用交流発電機の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の車両用交流発電機は、内燃機関により回転駆動
されるロータコア、このロータコアに巻回されたロータ
コイル、および摺動するブラシを介して電源に接続され
、前記ロータコイルに励磁電流を供給するスリップリン
グを有するロータと、前記ロータコアの外周側に対向配
置されたステータコア、およびこのステータコアに巻回
されたステータコイルを有するステータと、前記ロータ
コイルおよび前記ステータコイルを収納する第１収納室
と前記ブラシおよび前記スリップリングを収納する第２
収納室とを液密的に区画する区画手段を有するハウジン
グと、前記第１収納室のみに冷却液を供給する供給手段
とを備えた技術手段を採用した。

［作用］ 第１収納室のみに冷却液を供給手段により供給すること
によって、第１収納室内に収納されているロータコイル
およびステータコイルが冷却液により冷却される。

また、ハウジングに設けられた区画手段により第１収納
室と第２収納室とが液密的に区画されているので、第１
収納室内に冷却液が供給されても、第２収納室内には冷
却液が供給されない。よって、第２収納室内に収納され
ているブラシおよびスリップリングは、冷却液中に浸漬
されず、磨耗および絶縁性を低下させることはない。

このため、ブラシとスリップリングとを持つ車両用交流
発電機を使用することができるので、エアギャップの数
をブラシレス構造のものより減少させることが可能とな
る。よって、ロータコアの重量不平衡が防がれ、冷却液
の粘性抵抗も低下する。

［発明の効果コ たとえエンジンルームの小型化によりエンジンルーム内
の熱環境が悪化していてもロータコイルおよびステータ
コイルを適度に冷却できるので、車両用交流発電機の小
型化を図ることができる。

ロータコアの重量不平衡を防止できるので、ロータを高
速回転させても振動の発生が抑制される。

よって、ロータの遠心強度が向上するためロータの耐高
速性を向上することができる。また、磁束通路中の磁気
抵抗を減少できるので、有効磁束量を増加させることが
できるため、車両用交流発電機の発電効率を向上するこ
とができる。

さらに、冷却液の粘性抵抗を低下させることができるの
で、内燃機関の動力損失を減少できる。

したがって、高冷却効率で小型、大出力の車両用交流発
電機を提供することができる。

［実施例］ 本発明の車両用交流発電機を第１図に示す一実施例に基
づき説明する。

第１図は本発明を採用した自動車用オルタネータを示す
。

自動車用オルタネータ１は、本発明の車両用交流発電機
であって、ベルト（図示せず）を介して内燃機関（図示
せず）により回転駆動され、内燃機関回転中にバッテリ
（図示せず）の充電を行うとともに、自動車の電気負荷
に電力を供給する。

この自動車用オルタネータ１は、ロータ２、ステータ３
、レフティファイヤ４、レギュレータ５、ハウジング６
および冷却液供給機構８を備える。

ロータ２は、界磁として働く部分で、■リブドプーリ２
０に連結されている。このロータ２は、ロータコア２１
、ロータコイル２２、スリップリング２３およびシャフ
ト２４などにより構成されている。

ロータコア２１は、シャフト２４の中央部分の外周に配
設され、中央にロータコイル２２が巻回され、両側に爪
状の磁極を有する。

ロータコイル２２は、励磁電流が供給されると、ロータ
コア２１の一方の磁極をＮ極とし、他方の磁極をＳ極と
する。

スリップリング２３は、シャフト２４の一端の外周面に
それぞれ配設され、回転しているロータコイル２２に励
磁電流を供給する。これらのスリップリング２３は、銅
や黄銅、ステンレスなどにより成形されたリングと絶縁
物とから構成されている。また、スリップリング２３の
円周面には、ブラシ２５が摺動してバッテリよりスリッ
プリング２３に電流が供給される。

ステータ３は、ステータコア３１およびステータコイル
３２により構成されている。

ステータコア３１は、薄い鉄板を重ね合わせたもので、
その内周面にはステータコイル３２が入るスロットが形
成されている。このステータコア３１は、ロータコア２
１から出た磁束がステータコイル３２と有効に交差する
ように作られた磁束通路として働く。

ステータコイル３２は、３個の独立した巻線が巻かれて
おり、ロータ２の回転に伴い、交流電圧が発生する。

レフティファイヤ４は、複数のダイオード４１から構成
され、ステータコイル３２に発生した交流出力を直流出
力に整流する。このダイオード４１は、シリコンゴムに
より気密的に封止されて導電性の容器４２内に収納され
ている。

レギュレータ５は、１つの基板上に導体や抵抗などを印
刷により形成し、その印刷したものにトランジスタ、ダ
イオードなどの半導体部分を接続して樹脂で覆ったもの
であるにのレギュレータ５は、ロータコイル２２とアー
スとの間に入れたトランジスタをツェナダイオードでオ
ン、オフすることによりロータコイル２２に供給する励
磁電流を制御する。

ハウジング６は、ドライブエンドフレーム６１、リヤエ
ンドフレーム６２およびリヤカバー６３から構成される
。

ドライブエンドフレーム６１は、ロータコア２１より■
リブドプーリ２０側のシャフト２４をころがり軸受６４
を介して回転自在に支持するものである。このドライブ
エンドフレーム６１とシャフト２４との間には、ハウジ
ング６の内部と外部とを液密的に区画するためのシール
部材６５が配設されている。また、ドライブエンドフレ
ーム６１とリヤエンドフレーム６２との間にもハウジン
グ６の内部と外部とを液密的に区画するためのシール部
材６６が配設されている。

リヤエンドフレーム６２は、シャフト２４の後端側をこ
ろがり軸受６７を介して回転自在に支持するものである
にのリヤエンドフレーム６２は、区画手段７を有する。

区画手段７は、レフティファイヤ４の容器４２を固定す
る冷却フィン７３、レギュレータ５を固定する冷却フィ
ン７４を伴ってハウジング６内を第１収納室７１と第２
収納室７２とに液密的に区画する区画壁７０と、この区
画壁７０とシャフト２４との間に配設されたシール部材
７５とから精成される。また、区画壁７０には、ステー
タコイル３２とレフティファイヤ４のダイオード４１と
を接続する配Ｉ！３３が挿通する挿通穴７６が形成され
ており、この挿通穴７６には、第１収納室７１と第２収
納室７２とを液密的に区画するシール部材７７が配設さ
れる。

なお、ドライブエンドフレーム６１とリヤエンドフレー
ム６２の区画壁７０とに囲まれた第１収納室７１内には
、ロータコア２１、ロータコイル２２、ステータコア３
１、ステータコイル３２、および冷却フィン７３．７４
の突出部分が収納されている。また、リヤカバー６３と
区画壁７０とに囲まれた第２収納室７２内には、レフテ
ィファイヤ４のダイオード４１、レギュレータ５、スリ
ップリング２３、およびブラシ２５が収納されている。

冷却液供給機構８は、本発明の供給手段であって、水タ
ンク８１、つオータボンプ８２、熱交換器８３および水
供給配管８４から精成され、ハウジング６の第１収納室
７１内に冷却水を供給するものである。

水タンク８１は、第１収納室７１内に供給する冷却水を
貯溜するものである。

ウォータポンプ８２は、内燃機関に回転駆動されて水タ
ンク８１内の冷却水を汲み上げるもので、第１収納室７
１内に冷却水を圧送する。

熱交換器８３は、第１収納室７１内から送られてきた冷
却水と例えば空気とを熱交換して冷却水の温度を低下さ
せるものである。

水供給配管８４は、水タンク８１、ウォータポンプ８２
、熱交換器８３およびハウジング６内を冷却水が循環す
るようにそれぞれを連結するものである。

この水供給配管８４とハウジング６との一方側の連結は
、ハウジング６の給水口６８に設けられた第１連通管８
５により行われ、他方側の連結は、ハウシング６の吐出
口６９に設けられた第２連通管８６により行われる。

本実施例のオルタネータ１の作用を第１図に基づき説明
する。

内燃機関が始動されると、ベルトおよび■リブドプーリ
２０を介してオルタネータ１のロータ２が内燃機関によ
り回転駆動されるとともに、つオータボンブ８２が内燃
機関により回転駆動される。

そして、バッテリからブラシ２５およびスリップリング
２３を介してロータコイル２２に励磁ｔｉが供給される
と、ロータコア２１の一方の磁極がＮ極となり、他方の
磁極がＳ極になる。

つづいて、この励磁されたロータ２の回転に伴ってステ
ータ３のステータコイル３２に交流出力が発生し、この
交流出力はダイオード４１で整流されて直流出力となり
バッテリに供給される。

なお、このオルタネータ１は、ブラシ２５を持つもので
あるため、エアギャップの数がブラシレス構造のものと
比較してほぼ半減する。このため、ブラシレス構造のも
のより磁束通路中の磁気抵抗が低下することによって有
効磁束量が増加する。

よって、ロータ２の同一回転時においてステータコイル
３２に発生する交流出力が増加するので、ブラシレス構
造のものよりオルタネータ１の発電効率を向上させるこ
とができる。

また、前述のように、エアギャップの数がブラシレス構
造のものと比較してほぼ半減するので、冷却液の粘性抵
抗がブラシレス′！ｆ４造より減少する。

よって、内燃機関がロータ２を駆動する際の動力損失を
減少することができる。

さらに、ころがり軸受６４．６７かロータコア２１に近
接して配設されており、ロータコア２１の形状もシャフ
ト２４の軸方向の重量配分かほぼ均等に配されているの
で、ロータコア２１の重量不平衡による振動の発生を防
止できる。このため、ロータ２の遠心強度が向上するた
め、ブラシレス構造のものよりロータ２の耐久性を向上
することができ、且つロータ２の耐高速性を向上するこ
とができる。

なお、ロータコイル２２、ステータコイル３２、ダイオ
ード４１およびレギュレータ５の作動中はこれらが発熱
するため、ウォータポンプ８２により冷却水をハウジン
グ６の給水口６８から第１収納室７１内に供給する。こ
のため、冷却フィン７３．７４の突出部分が冷却水によ
り冷却されてダイオード４１およびレギュレータ５の温
度上昇が抑えられ、つづいてロータコイル２２およびス
テータコイル３２を冷却してロータコイル２２およびス
テータコイル３２の温度上昇が抑えられる。

また、ダイオード４１およびレギュレータ５は、ロータ
コイル２２およびステータコイル３２に対して温度を低
く保つ必要があるので、本実施例のようにロータコイル
２２およびステータコイル３２より先に比較的に低い温
度の冷却水でダイオード４１およびレギュレータ５を冷
却することは冷却効率の点で優れる。

そして、たとえエンジンルームの小型化によりエンジン
ルーム内の熱環境が悪化していてもレギュレータ５、ダ
イオード４１、ロータコイル２２およびステータコイル
３２を適度に冷却できるので、オルタネータ１の小型化
を図ることができる。

さらに、前述のように、レフティファイヤ４およびレギ
ュレータ５の冷却フィン７３．７４の突出部分のみを第
１収納室７１内に突出し、区画壁７０およびシール部材
７５などによって第１収納室７１と第２収納室７２とを
液密的に区画して、第１収納室７１に冷却水を供給し、
第２収納室７２への冷却水の供給を阻止している。この
ため、スリップリング２３、ブラシ２５、タイオード４
１およびレギュレータ５が冷却水に浸漬されることはな
いので、これらの磨耗および絶縁性を低下させることは
ない。

（変形例） 本実施例では、レフティファイヤのタイオードおよびレ
ギュレータを第２収納室に収納したが、絶縁性の樹脂な
どによりレフティファイヤのダイオードまたはレギュレ
ータを覆うことによって第１収納室内に収納しても良い
。

本実施例では、専用の冷却液供給機構を設けて第１収納
室内の冷却を行ったが、エンジン冷却水を第１収納室内
に供給するようにしても良い。

本実施例では、区画手段として区画壁、シール部材およ
び２つの冷却フィンを使用したか、区画壁のみでも良く
、第１収納室と第２収納室とを区画することができるも
のであればその他の区画手段を使用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に採用された自動車用オルタ
ネータを示す断面図である。第２図は従来の車両用交流
発電機の断面図である。 図中 １・・・自動車用オルタネータ（車両用交流発電機）２
・・・ロータ　３・・・ステータ　６・・ハウジング７
・・・区画手段　８・・・冷却液供給機構（供給手段）
２１・・・ロータコア　２２・　ロータコイル　２３・
・スリップリング　２５・・・ブラシ　３１・・・ステ
ータコア　３２・・・ステータコイル　７０・・・区画
壁　７１・・第１収納室７２・・・第２収納室 ２３２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）内燃機関により回転駆動されるロータコア、
   このロータコアに巻回されたロータコイル、および摺動
   するブラシを介して電源に接続され、前記ロータコイル
   に励磁電流を供給するスリップリングを有するロータと
   、 （ｂ）前記ロータコアの外周側に対向配置されたステー
   タコア、およびこのステータコアに巻回されたステータ
   コイルを有するステータと、 （ｃ）前記ロータコイルおよび前記ステータコイルを収
   納する第１収納室と前記ブラシおよび前記スリップリン
   グを収納する第２収納室とを液密的に区画する区画手段
   を有するハウジングと、（ｄ）前記第１収納室のみに冷
   却液を供給する供給手段と を備えた車両用交流発電機。