JPH0810977B2 - 油冷式交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関により駆動される交流発電機の冷
却に関する。

〔従来の技術〕

従来、冷えば自動車，小形船舶等に使用される内燃機
関駆動式の交流発電機は、冷却フアンによる空冷方式が
主流であつたが、最近では、例えば特開昭62−225146号
公報等に示されるように、内燃機関の冷却水を利用する
液冷方式のものが提案されている。この液冷方式は、発
電機の小形化，低騒音を図る上で有効である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の液冷方式の交流発電機は、ブラケツ
ト内側の固定子コイルの周囲に冷却水通路を設けて固定
子コイル等を冷却するものであるが、この方式では、冷
却が固定子コイル，整流器のみで、界磁コイルの冷却が
充分ではない。また、固定子コイル等の冷却について
は、コイルに直接冷却液を接触させて行なういわゆる直
接液冷方式を採用することが理想であるが、従来は絶縁
性，防蝕性の配慮から固定子コイルと冷却水通路とを樹
脂で遮るため、直接液冷方式の採用は困難であつた。

本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目的は、電機
子コイル（固定子コイル），界磁コイル等の部品を直接
液冷方式を採用可能にして有効に冷却し、発電機の出力
アップを図ると共に、液冷媒体（冷却用油）を導入して
も回転子の駆動力に負担をかけず、 しかも、この冷却手段となる油通路を発電機内部に容
易に形成可能にし、さらに、発電機のブラケット外部に
ある整流器も冷却可能にした油冷式交流発電機を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成す
る。なお、以下に述べる構成要素に付した符号は、説明
の便宜上、図面の第１図の実施例に用いた符号を引用し
たものである。

すなわち、第1,第２のブラケット1,2より成る発電機
ハウジングに固定された電機子コイル23と、前記第1,第
２のブラケット1,2両端に設けたころがり軸受4,5に支持
され、一端が前記第１のブラケット１から出て内燃機関
からの動力を入力する回転軸３と、前記回転軸３に固着
して回転子７の要素になる爪形磁極9,筒形鉄心８とを備
え、前記爪形磁極９の磁極部9a,9bと前記筒形鉄心８外
周との間に、前記第２のブラケット２によって片持ちさ
れた界磁コイル17付き界磁継鉄16を介在させた交流発電
機において、 前記回転子７は、前記筒形鉄心８の一端面に前記爪形
磁極９の基部を、他端面にボス10b付きの鍔状部材10を
固着して成り、 前記回転軸３の一端は、前記鍔状部材10のボス部10b
内周に嵌合し、該ボス部10bを前記第２のブラケット２
に設けたころがり軸受５の内輪に圧入して該ボス部10b
を介した軸受構造としてあり、 前記鍔状部材10は、そのボス部10b内周に複数の油通
路15が該ボス部の軸方向に形成されると共に、前記筒形
鉄心８の一端面に接する側の鍔面10aに前記ボス部内周
の油通路15に通じる油通路14が該鍔状部材の径方向に形
成され、 かつ、前記筒形鉄心８の内周には、前記ボス部内周の
油通路15に通じる複数の油通路13が該筒形鉄心の軸方向
に形成されると共に、前記爪形磁極９の基部に当接する
該筒形鉄心８の一端面に筒形鉄心内周の前記油通路13に
通じる油通路12が該筒形鉄心の径方向に形成され、 前記界磁継鉄16の一端と前記第２のブラケット２内壁
との間にも油通路21が設けてあり、 前記第２のブラケット２には、前記ボス部10bを嵌合
させたころがり軸受５の軸受収容部25に冷却用油を導入
する油入口24が設けられ、この導入された冷却用油が前
記各所に設けた油通路15,14,13,12,21を通って前記回転
子７から受ける回転遠心力で前記電機子コイル23にベー
パ状に吹き付けた後、発電機ハウジング底部に設けた油
出口26を介してブラケット外部の冷却用供給源に戻され
るよう設定し、 前記第２のブラケット２外側面には、前記界磁継鉄16
の一端と前記第２のブラケット２間の前記油通路21のあ
る位置にブラケット壁を隔てて向い合うよう整流器27を
設けて成る。

〔作用〕

上記構成によれば、交流発電機運転時には、冷却用油
が油入口24を介してころがり軸受５を収容する空間（軸
受収容部）25に導入されることで軸受５が冷却される。
その後、冷却用油はボス部10b内周に設けた油通路15
（油通路15はボス部10b・回転軸３間に確保される）を
介して、次の二経路により電機子コイル23側に回転子３
の回転遠心力により吹き付けられ、電機子コイル23が冷
却される。

一つは、上記油通路15から筒形鉄心８の内周に設けた
油通路13（油通路13は筒形鉄心８・回転軸３間に確保さ
れる）及び筒形磁極一端面に設けた油通路12（油通路12
は筒形磁極８・爪形磁極９の基部間に確保される）の経
路を介して冷却用油が案内されて電機子コイル23にベー
パ状に吹き付けられる。

もう一つは、上記油通路15から鍔状部材10の鍔面10a
に設けた油通路14（油通路14は鍔状部材10・筒形鉄心８
一端面間に確保される），界磁継鉄16の一端と第２のブ
ラケット２内壁間の油通路21を経由して冷却用油が電機
子コイル23に吹き付けられる。また、油通路14を通る冷
却用油の一部は界磁継鉄16・筒形鉄心８間の微小空隙19
を介して油通路12の出口付近に合流する。

この二経路の油吹き付けにより電機子コイル23が油に
より直接冷却されると共に、吹き付けられた油のうち電
機子コイル23に至らなかったものや、電機子コイル23か
ら滴り落ちる油が界滋コイル17にも付着し、この油で界
滋コイル17も冷却される。

また、油通路21によりブラケット壁を隔てた整流器27
が間接的に冷却される。

その後、冷却用油は油出口26を介して油供給源に戻さ
れる。

このような油循環サイクルを繰り返すことで、発電機
の運転中には、電機子コイル，界滋コイル，軸受等が油
により直接，熱吸収されて有効に冷却されるが、このよ
うな直接液冷方式を採用しても、油は電気絶縁性及び防
食性を有するので、何ら支承がない。

また、電機子コイル，界滋コイルをベーパ状の油で冷
却するので、浸漬（液密）タイプの冷却方式に比較し
て、回転子を駆動するための駆動力を大幅に上昇させる
こともなく、少ない油量で有効な冷却が可能になる。

さらに、本発明は、軸受，回転軸に比べて加工性のよ
い材料を用いることのできるボス部10b,筒形鉄心８の内
周や端面に、加工容易な溝を設けるだけで、上記一連の
油通路を容易に確保できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。本
実施例の交流発電機は、自動車用の発電機で、形式とし
てはブラシレスの交流発電機を例示する。

第１図において、1,2は交流発電機ハウジングを構成
する第1,第２のブラケツト、３は回転軸である。

回転軸３は、ブラケツト1,2の内側に配置したころが
り軸受4,5を介して支持される。回転軸３の一端はブラ
ケツト１より外部に導出され、内燃機関（図示せず）の
駆動力を入力するためのベルトプーリ６が固着される。

７は回転軸３に固着される誘導子形の回転子で、筒形
鉄心８と、爪形の磁極９と、ボス部10b付き鍔状部材10
とで構成される。

爪形の磁極９は、一対の磁極部9a,9bを非磁性の固定
部材11を介して結合してなり、この爪形磁極９の基部が
筒形鉄心８の一端面に固着され、筒形鉄心８の他端面に
鍔状部材10が固着される。

回転軸３の一端は、鍔状部材10のボス部10b内周に嵌
合し、該ボス部10bの外周を前記第２のブラケツト２に
設けたころがり軸受５の内輪に圧入して該ボス部10bを
介した軸受構造としてある。

鍔状部材10は、第３図に示すように、そのボス部10b
内周に複数（ここでは６本）の溝（油通路）15が該ボス
部の軸方向に形成されると共に、筒形鉄心８の一端面に
接する側の鍔面10aにボス部内周の溝15に通じる溝（油
通路）14が該鍔状部材の径方向に放射状に形成してあ
る。

溝15によりボス部10b・回転軸３間の油通路が確保さ
れ、溝14により鍔状部材10・筒形鉄心８一端面間の油通
路が確保される。

筒形鉄心８の内周には、ボス部10b内周の油通路15に
通じる複数の溝（油通路）13が該筒形鉄心の軸方向に形
成されると共に、爪形磁極９の基部に当接する該筒形鉄
心８の一端面に筒形鉄心内周の前記油通路13に通じる溝
（油通路）12が該筒形鉄心の径方向に形成してある。

溝13により筒形鉄心８・回転軸３間の油通路が確保さ
れ、溝12に筒形磁極８・爪形磁極９の基部間の油通路が
確保される 第２図は筒形鉄心８の斜視図を示し、同図に示すよう
に、筒形鉄心８の一端面8aには、６個の溝（油通路）12
が等間隔で放射状に形成されている。この溝12は爪形磁
極９の爪間（爪のつけ根）に対応して配置される。

16は界滋コイル17を巻装した界磁継鉄で、界磁継鉄16
は爪形磁極９の磁極部9a,9bとこれに対向する筒形鉄心
８の外周との間に介在され、その一端をブラケツト２の
内側にねじ18で固着して片持ちされている。

界磁継鉄16の内周と筒形鉄心８の外周と間に形成され
る微小空隙19は、一端が溝14に通じ、他端が溝12に通じ
る。また、界磁継鉄16の先端面と爪磁極９の内側との間
に微小空隙20が形成される。微小空隙20は微小空隙19及
び溝12と共に一連の油通路を形成し、その開口一端が後
述する電機子コイル23側に向けてある。

一方、界磁継鉄16の一端面とブラケツト２の内側との
間の一部にも微小空隙21が形成され、これが溝14に通
じ、その開口一端が電機子コイルコイル23側に向けて開
口して、油通路21を構成する。

22は電機子コイル23を巻装した固定子鉄心で、回転子
９を囲むようにしてブラケツト1,2の内側に固定配置さ
れる。

24はブラケツト２の軸受収容部25壁面に設けた油入口
（ニツプル）で、油入口24は、外部の冷却用油供給源
（ここでは、内燃機関の潤滑油貯蔵部）から冷却用油を
軸受収容部25に導入する。軸受収容部25は、溝15に通じ
る。油入口24は、図示されていないチユーブ及び油ポン
プを介して内燃機関の潤滑油貯蔵部に連通させてある。

26は油出口（ニツプル）でブラケツト２の底部側に取
付ける。油出口26は、図示されないチユーブを介して潤
滑油貯蔵部に連通される。

27は交流発電機の全波整流器である。ブラケット２外
側面には、油通路21のある位置にブラケット壁を隔てて
向い合うよう上記整流器27が設けてある。28は電圧調整
器で、カバー29に固定される。30はオイルシールであ
る。

上記構成よりなる交流発電機は、内燃機関の駆動力で
回転軸３が回転すると、誘導子形の回転子７が回転し、
この状態で界滋コイル17が励磁されると、固定子コイル
23に交流出力が発生する。この出力は、整流器27により
整流され、電圧調整器28で出力電圧が一定に保持され
て、バツテリや電気負荷に給電される。

交流発電機運転時には、油ポンプから機関潤滑油が油
入口24に向けて供給される。この油は、その後、軸受収
容部25を介して回転子７の溝15を通り、油の一部が溝13
及び12を経由し、残りの油が溝14及び微小空隙19を経由
して、これらの油の流れが微小空隙20で合流する。ま
た、油の一部が溝14から溝21側に流れる。油の流れは矢
印で示してある。

そして、これらの油通路を通る油は、油圧と回転子７
の回転遠心力で電機子コイル23に向けてベーパ状に吹付
けられる。この油吹付けにより、電機子コイル23が冷却
される。また、界磁コイル17には、電機子コイル23側か
ら滴り落ちてきた油と電機子コイル23に至らなかつた油
が付着して冷却される。更に界磁コイル17は、界磁継鉄
16の内周と鉄心８の外周との間（微小空隙）19を通る油
で間接的にも冷却される。また、整流器27もブラケツト
２を介して溝21を通る油で間接的に冷却される。その
後、油はブラケツト内壁等をつたわつて重力でブラケツ
ト底部側に流れ落ち、油出口26を介して潤滑油貯蔵部側
に戻される。なお、油は、軸受４及び５も潤滑する。

しかして、本実施例では、このような油循環サイクル
を繰返すことで電機子コイル23,界磁コイル17,整流器27
を有効に冷却でき、特に電機子コイル23,界磁コイル17
については直接液冷方式を採用するので、コイルの冷却
効果を高めて、発電機の出力特性を大幅に向上させるこ
とができる。

更に、本実施例では、内燃機関の潤滑油を利用して交
流発電機を冷却するので、合理的であり、電機子コイ
ル，界磁コイル，軸受等が油により直接，熱吸収されて
有効に冷却されるが、このような直接液冷方式を採用し
ても、油は電気絶縁性及び防食性を有するので、何ら支
承がない。

また、電機子コイル，界磁コイルをベーパ状の油で冷
却するので、浸漬（液密）タイプの冷却方式に比較し
て、回転子を駆動するための駆動力を大幅に上昇させる
こともなく、少ない油量で有効な冷却が可能になる。

さらに、本実施例は、軸受，回転軸に比べて加工性の
よい材料を用いることのできるボス部10b,筒形鉄心８の
内周や端面に、加工容易な溝を設けるだけで、油通路を
容易に確保できる。また、交流発電機を密閉形に形成で
きるので、外部からの塵埃や水分等の侵入を防止でき
る。従つて、自動車等の車両用の他に小型船舶の交流発
電機に使して最適である。また、この種の油冷却手段
は、自動車，船舶等以外の交流発電機にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、電機子コイル，界磁コ
イル等の部品を直接液冷方式を採用可能にして有効に冷
却し、発電機の出力アップを図ると共に、冷却用油を回
転子の遠心力を利用して冷却対象物にベーパ状に吹き付
けるので、液冷媒体（冷却用油）を導入しても回転子の
駆動力に負担をかけず、 しかも、この冷却手段となる油通路を発電機内部に容
易に形成可能にし、さらに、発電機のブラケット外部に
ある整流器も冷却可能にした油冷式交流発電機を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例たる交流発電機の縦断面図、
第２図及び第３図は上記実施例に用いる回転磁極鉄心の
各構成要素を表わす斜視図である。 1,2……ブラケツト、３……回転軸、4,5……軸受、７…
…回転磁極鉄心、８……筒形鉄心、９……爪形磁極、1
2,13,14,15……油通路、16……界磁継鉄、17……界磁コ
イル、20,21……出口側油通路、22……固定子鉄心、23
……固定子コイル、24……油入口、25……油流通空間、
26……油出口、27……整流器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第1,第２のブラケット（１），（２）より
   成る発電機ハウジングに固定された電機子コイル（23）
   と、前記第1,第２のブラケット（１），（２）両端に設
   けたころがり軸受（４），（５）に支持され、一端が前
   記第１のブラケット（１）から出て内燃機関からの動力
   を入力する回転軸（３）と、前記回転軸（３）に固着し
   て回転子（７）の要素になる爪形磁極（９），筒形鉄心
   （８）とを備え、前記爪形磁極（９）の磁極部（9a），
   （9b）と前記筒形鉄心（８）外周との間に、前記第２の
   ブラケット（２）によって片持ちされた界磁コイル（1
   7）付き界磁継鉄（16）を介在させた交流発電機におい
   て、 前記回転子（７）は、前記筒形鉄心（８）の一端面に前
   記爪形磁極（９）の基部を、他端面にボス（10b）付き
   の鍔状部材（10）を固着して成り、 前記回転軸（３）の一端は、前記鍔状部材（10）のボス
   部（10b）内周に嵌合し、該ボス部（10b）を前記第２の
   ブラケット（２）に設けたころがり軸受（５）の内輪に
   圧入して該ボス部（10b）を介した軸受構造としてあ
   り、 前記鍔状部材（10）は、そのボス部（10b）内周に複数
   の油通路（15）が該ボス部の軸方向に形成されると共
   に、前記筒形鉄心（８）の一端面に接する側の鍔面（10
   a）に前記ボス部内周の油通路（15）に通じる油通路（1
   4）が該鍔状部材の径方向に形成され、 かつ、前記筒形鉄心（８）の内周には、前記ボス部内周
   の油通路（15）に通じる複数の油通路（13）が該筒形鉄
   心の軸方向に形成されると共に、前記爪形磁極（９）の
   基部に当接する該筒形鉄心（８）の一端面に筒形鉄心内
   周の前記油通路（13）に通じる油通路（12）が該筒形鉄
   心の径方向に形成され、 前記界磁継鉄（16）の一端と前記第２のブラケット
   （２）内壁との間にも油通路（21）が設けてあり、 前記第２のブラケット（２）には、前記ボス部（10b）
   を嵌合させたころがり軸受（５）の軸受収容部（25）に
   冷却用油を導入する油入口（24）が設けられ、この導入
   された冷却用油が前記各所に設けた油通路（15），（1
   4），（13），（12），（21）を通って前記回転子
   （７）から受ける回転遠心力で前記電機子コイル（23）
   にベーパ状に吹き付けた後、発電機ハウジング底部に設
   けた油出口（26）を介してブラケット外部の冷却用供給
   源に戻されるよう設定し、 前記第２のブラケット（２）外側面には、前記界磁継鉄
   （16）の一端と前記第２のブラケット（２）間の前記油
   通路（21）のある位置にブラケット壁を隔てて向い合う
   よう整流器（27）を設けて成ることを特徴とする油冷式
   交流発電機。
2. 【請求項２】第１請求項記載の油冷式交流発電機におい
   て、前記冷却用油は、前記内燃機関の潤滑油を循環して
   用いたことを特徴とする油冷式交流発電機。