JPH1056759A

JPH1056759A - 回転電機

Info

Publication number: JPH1056759A
Application number: JP8210779A
Authority: JP
Inventors: Takuzo Mukai; 向井　　拓三
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1998-02-24
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: US5903073A; DE69703071T2; CN1175811A; MX9706045A; EP0823769A1; CN1083169C; DE69703071D1; EP0823769B1; JP3622350B2; KR19980018493A; KR100268097B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ステータコイルの発熱量が大きな場合であっ
ても、あるいはステータのコイルエンドの高さを低くし
た場合であっても充分な冷却効率を確保することができ
る回転電機を提供すること。【解決手段】ステータコイル３２の前方端部とドライ
ブフレーム７の間にコルゲートフィン３３が挟み込まれ
ており、ステータコイル３２の後方端部とリヤフレーム
８との間にコルゲートフィン３４が挟み込まれている。
各コルゲートフィン３３、３４はアルミニウム等の金属
材料により形成されており、ステータコイル３２で発生
した熱が効率よく伝わるため、ロータ２に取り付けられ
た冷却ファン２５、２６が回転して遠心方向に吐出され
た冷却風によってコルゲートフィン３３、３４が冷却さ
れ、ステータコイル３２の温度が下がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用交流発電機
等の回転電機に関し、特にステータコイルの冷却効率を
高めた回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転電機の一種である車両用交流発電機
は、車両走行中にバッテリの補充電を行うとともに、エ
ンジンの点火、照明、その他の各種電装品の電力を賄う
ものである。近年、車両の各種電気装置や電気制御装置
の利用が拡大しつつあり、また取付けスペースの制約等
に伴って、上述した車両用交流発電機は、高出力化およ
び小型化が要求されている。また、燃費規制の上からも
車両用交流発電機の効率向上と小型化が要求されてい
る。

【０００３】ところで、車両用交流発電機の効率を向上
させるには、発電機の損失の中で最も大きな割合を占め
る銅損（ステータコイルの発熱）を小さくする必要があ
るが、このためにはステータコイルの巻線抵抗を小さく
してステータコイルの冷却性を向上させればよい。ま
た、巻線用銅線の太さを維持しながら巻線抵抗を小さく
するにはコイルエンドの高さを低くすればよいが、これ
はそのまま車両用交流発電機の小型化および軽量化にも
寄与することにもなる。

【０００４】ところが、コイルエンドの高さを低くして
巻線抵抗を小さくしようとすると、コイルエンドの表面
積が少なくなって冷却性が悪化するため、銅損による発
熱を抑えてもそれ程ステータ温度が下がらない場合があ
る。特に、図１２に示すように、ロータ１０の端面に冷
却ファン１１、１２を有する車両用交流発電機の場合に
は、ステータコイル１３の巻線抵抗を小さくするために
そのコイルエンド高さを低くすると、各冷却ファン１
１、１２によって発生した遠心方向の冷却風がステータ
コイル１３に当たりにくくなるため冷却効率が低下す
る。

【０００５】このように、巻線抵抗だけを変えても冷却
性の本質的な改善にはならないため、その他の手法を併
用してステータコイルを冷却する必要がある。ステータ
コイルの冷却性を向上させる従来技術としては、特開平
６−７０５０８号公報に記載された回転電機がある。こ
の回転電機は、ステータのコイルエンドに金属環体を嵌
着し、それらの間に電気絶縁部材として接着テープと充
填部材を介在させたものであり、コイルエンドの熱が金
属環体からハウジングを通して外部に放熱されるという
ものである。また、他の従来技術として、実開平１−１
６６４７７号公報や特開昭６３−２１３４６４号公報に
記載されたリニアモータがある。このリニアモータに用
いられているコイルは、その外周を樹脂モールドし、さ
らにその表面に放熱フィンを形成したものであり、この
放熱フィンによってコイルエンドの冷却を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
開平６−７０５０８号公報に記載された回転電機は、ス
テータコイルの回りを接着テープと充填部材によって完
全に覆って熱伝導によって冷却を行っているが、車両用
交流発電機のステータコイルのように発熱量が大きく、
しかも常時発熱するような場合には、熱伝導による冷却
が発熱に追いつかず、充分な冷却性能が確保できないお
それがある。

【０００７】また、上述した実開平１−１６６４７７号
公報や特開昭６３−２１３４６４号公報に記載されたリ
ニアモータに用いられるコイルエンドは、その周辺を樹
脂モールドしてその表面の放熱フィンによって自然冷却
するものであるため、やはり車両用交流発電機に適用し
た場合には、自然冷却が発熱に追いつかず、しかも熱伝
導率が比較的低い樹脂モールドによってコイルエンドを
覆っているためこのモールド樹脂に熱がこもってしまう
おそれがある。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的はステータコイルの発熱量が大
きな場合であっても、あるいはステータのコイルエンド
の高さを低くした場合であっても充分な冷却効率を確保
することができる回転電機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の回転電機は、固
定子巻線に熱交換部材を接触させ、この熱交換部材を冷
却ファンの回転によって生じた冷却風によって冷却して
おり、固定子巻線の熱が熱交換部材に伝わって冷却風に
よって強制的に放熱されるため、固定子巻線の温度を効
率よく下げることができる。この熱交換部材は、固定子
巻線と他の構成部品との間に挟み込むことにより、固定
子巻線と接触させた状態で容易に回転電機内に組付ける
ことができる。特に、他の構成部品として回転電機の筐
体となるフレームを選んだ場合には、挟み込むことによ
り組付けが容易になるばかりでなく、一般には固定子巻
線より温度が低く、かつ熱が伝わりやすいフレームに固
定子巻線の熱を逃がして熱伝導による冷却も併用される
ため、固定子巻線の温度をさらに下げることが可能とな
る。また、フレーム内面に凹部を形成し、この凹部に対
応させて熱交換部材を取り付けるようにすれば、位置決
めが容易になって組付けの作業効率を上げることができ
る。

【００１０】また、熱交換部材と固定子巻線の間には絶
縁部材を介在させることが好ましい。熱伝導率が大きな
金属材料（例えばアルミニウムや銅）によって熱交換部
材を形成した場合には、回転電機の使用条件等によって
は熱交換部材と接触する固定子巻線表面の絶縁皮膜が破
損するおそれもあるが、この接触部分に絶縁部材を介在
させておくことにより、絶縁皮膜が破損した場合の絶縁
不良を防ぐことができる。この絶縁部材は、熱交換部材
と別に用意する場合の他、熱交換部材の表面に塗布や表
面処理によって一体的に形成する場合を含んでいる。特
に、表面に一体的に形成した場合には、組付けの際に絶
縁部材を熱伝導部材と固定子巻線の間に挟み込む手間を
省くことができる。

【００１１】上述した熱交換部材の具体例としては、通
風路を形成するフィン部材であることが望ましく、例え
ばフレームと一体的に形成された放熱フィンを熱交換部
材として用いる場合や、フレームやその他の構成部品と
は別に設けられた放熱フィンを用いる場合がある。ま
た、放熱フィンとしては波形形状に形成されたコルゲー
トフィンを用意して熱交換部材として用いる場合や、ベ
ース部材上に薄板状フィンを設けたフィンを用いる場合
や、多孔質部材としてのスチールウールや多穴部材を用
いる場合が考えられる。フレームの一部を放熱フィンに
して熱交換部材として用いる場合には部品点数が増えな
いため、回転電機の組み立て作業が容易となる。コルゲ
ートフィンを熱交換部材とした場合には、放熱性が良好
であるため固定子巻線の冷却効率をさらに上げることが
できる。特にコルゲートフィンは、組付けの際に押圧し
て波形形状の折り返し部を変形させることにより、固定
子巻線との接触面積を増大させることができ、固定子巻
線からコルゲートフィンに熱が伝わり易くなる。

【００１２】また、コルゲートフィンは、波形形状の折
り返し部が回転子の遠心方向とほぼ平行となるように取
り付けることが好ましい。このように遠心方向とほぼ平
行に折り返し部を形成した場合には、各折り返し部の間
の平面部も回転子の遠心方向を向いて、しかも放射状に
配置されることになるため、回転子の放射方向に流れる
冷却風に対して通風抵抗の増大を極力なくすことができ
る。特に、回転子の端面に冷却ファンを取り付けた場合
には遠心方向の冷却風が生じるため、このようなコルゲ
ートフィンの配置が好ましい。

【００１３】また、上述した熱交換部材は、短節巻線方
式の固定子巻線と組み合わせることが好ましい。短節巻
線の場合には、各相の巻線の長さを短くするとともに、
固定子鉄心から露出する固定子巻線の高さを低くするこ
とができるが、回転電機に内蔵された冷却ファンによっ
て遠心方向の冷却風を生じさせるような場合には直接こ
の遠心方向の冷却風を固定子巻線にあてることが難しく
なるため、上述した熱交換部材を組み合わせることによ
り間接的な効率よい固定子巻線の冷却が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の回転電機の一種である車
両用交流発電機（以後、「オルタネータ」と称する）
は、固定子であるステータのコイルエンド端部とフレー
ム、あるいはコイルエンド端部とその他の構成部品との
間に熱交換部材を挟み込み、この熱交換部材を冷却風に
よって冷却することにより、高温となるステータコイル
を間接的に効率よく冷却しようとするものである。以
下、本発明を適用した一の実施形態のオルタネータにつ
いて、図面を参照しながら具体的に説明する。

【００１５】〔第１の実施形態〕図１は、第１の実施形
態のオルタネータの全体構造を示す部分断面図であり、
一例として冷却ファンを内蔵するオルタネータの構造が
示されている。同図に示すオルタネータ１は、ロータ
２、ステータ３、ブラシ装置４、レクチファイヤ５、Ｉ
Ｃレギュレータ６、ドライブフレーム７、リヤフレーム
８、プーリ９等を含んで構成されている。

【００１６】ロータ２は、同期発電機であるオルタネー
タ１の回転子であって、絶縁処理された銅線を円筒状か
つ同心状に巻き回したロータコイル２１を、それぞれが
６個の爪を有するポールコア２２、２３によって、回転
軸であるシャフト２４を通して両側から挟み込んだ構造
を有している。また、フロント側（プーリ９側）のポー
ルコア２２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却
風を軸方向および径方向に吐き出すために軸流式の冷却
ファン２５が溶接等によって取付け固定されている。同
様に、リヤ側のポールコア２３の端面には、リヤ側から
吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心式の冷
却ファン２６が溶接等によって取付け固定されている。
また、シャフト２４のリヤ側にはロータコイル２１の両
端に電気的に接続されたスリップリング２７、２８が形
成されており、ブラシ装置４内のブラシ４１、４２をス
リップリング２７、２８のそれぞれに押し当てた状態で
組み付けることにより、レクチファイヤ５からロータコ
イル２１に対して励磁電流が流れるようになっている。

【００１７】ステータ３は、オルタネータ１の固定子で
あって、ステータコア３１に形成された複数個（例えば
２４個）のスロットに３相のステータコイル３２が所定
の巻線方式（例えば短節巻線方式）により巻き回されて
いる。また、ステータコイル３２の前方端部（プーリ
側）とドライブフレーム７との間には熱交換部材として
の波状のコルゲートフィン３３が円周方向に周回するよ
うに挟み込まれている。同様に、ステータコイル３２の
後方端部（スリップリング側）とリヤフレーム８との間
にも波状のコルゲートフィン３４が円周方向に周回する
ように挟み込まれている。コルゲートフィン３３、３４
の詳細な形状および取り付け状態については後述する。

【００１８】レクチファイヤ５は、３相のステータコイ
ル３２の出力電圧である３相交流を整流して直流出力を
得るためのものであり、配線用電極を内部に含む端子台
と、この端子台を挟んで所定の間隔で固定される正極側
放熱フィン５２および負極側放熱フィン５３と、それぞ
れの放熱フィンに半田付け等によって取り付けられた複
数個の整流素子とを含んで構成されている。

【００１９】ＩＣレギュレータ６は、ロータコイル２１
に流す励磁電流を制御するものであり、負荷が軽くて出
力電圧が高くなる場合には、ロータコイル２１に対する
電圧の印加を断続することにより、オルタネータ１の出
力電圧を一定に保っている。プーリ９は、エンジン（図
示せず）の回転をオルタネータ１内のロータ２に伝える
ためのものであり、シャフト２４の一方端（スリップリ
ング２７等と反対側）にナット９１によって締め付け固
定されている。また、ブラシ装置４、レクチファイヤ５
およびＩＣレギュレータ６を覆うようにリヤカバー９２
が取り付けられている。

【００２０】上述した構造を有するオルタネータ１は、
ベルト等を介してプーリ９にエンジンからの回転が伝え
られるとロータ２が所定方向に回転する。ロータコイル
２１に外部から励磁電圧を印加することによりポールコ
ア２２、２３のそれぞれの爪部が励磁され、ステータコ
イル３２に３相交流電圧を発生させることができ、レク
チファイヤ５の出力端子からは所定の出力電流が取り出
される。以後、オルタネータ１自身の出力電圧がＩＣレ
ギュレータ６を介してロータコイル２１に印加されるた
め、外部から印加する励磁電圧が不要となる。

【００２１】また、上述したロータ２の回転に伴って、
一方のポールコア２２の端面に取り付けられた冷却ファ
ン２５が回転するため、ドライブフレーム７のプーリ９
近傍の吸入窓を介して冷却風がオルタネータ１内部に吸
入され、この冷却風の軸方向成分によってロータコイル
２１が冷却されるとともに、径方向成分によってステー
タコイル３２の前方端部とドライブフレーム７との間に
挟み込まれたコルゲートフィン３３が冷却される。同様
に、他方のポールコア２３の端面に取り付けられた冷却
ファン２６も回転するため、リヤカバー９２の吸入窓を
介して吸入された冷却風が、レクチファイヤ５あるいは
ＩＣレギュレータ６を冷却した後、冷却ファン２６近傍
まで導かれ、この冷却風が径方向に排出されるため、ス
テータコイル３２の後方端部とリヤフレーム８との間に
挟み込まれたコルゲートフィン３４が冷却される。この
ようにして、コルゲートフィン３３、３４が冷却される
ことにより、これらと接触しているステータコイル３２
が間接的に効率よく冷却される。

【００２２】図２は、ステータコイルの巻線構造の一例
を示す図であり、ステータ３をプーリ側からみた平面構
造の一部が示されている。同図に示す巻線構造は、一般
に（２／３）π短節重ね巻きと称するものであり、この
巻線構造の場合、巻線ピッチは２／３磁極ピッチとなる
ので、１磁極ピッチであった従来のステータコイル巻線
構造に比べて、１相あたりのコイル全長の抵抗値が２／
３に低減され、ステータコア３１から露出するコイルエ
ンドの高さを低くすることができる。この巻線構造を有
するステータコイル３２に同一負荷電流を流した場合に
発生する損失はＩ² Ｒの関係から上述した従来のステー
タコイルに比べて約６７％に減少する。

【００２３】このように、上述した巻線構造を有するス
テータ３は、ステータコイル３２のコイルエンド高さが
低くなり、図１に示すように各冷却ファン２５、２６に
よって生じる冷却風の遠心成分が直接ステータコイル３
２に当たらないため、上述したように損失自体を約６７
％に低減してもこの損失低減の効果がそれ程上がらない
おそれがある。このため、本実施形態のオルタネータ１
では、ステータコイル３２のコイルエンド高さが低くな
って生じた空間を利用し、ステータコイル３２の前方端
部とドライブフレーム７との間、およびステータコイル
３２の後方端部とリヤフレーム８との間にそれぞれコル
ゲートフィン３３、３４を挟み込むように取り付けてス
テータコイル３２を間接的に冷却している。

【００２４】図３は、上述したコルゲートフィンの詳細
構造を示す図である。コルゲートフィン３３（あるいは
３４）は、熱伝導性が良好な金属薄板（例えばアルミニ
ウムの薄板）を波状に折り返して形成されており、この
波状の折り返しをステータ３の周回方向に繰り返して一
巡させている。コルゲートフィン３３は、ドライブフレ
ーム７の内面の一部と接触する一方の折り返し部３３ａ
と、ステータコイル３２の前方端部と接触する他方の折
り返し部３３ｂと、これら各折り返し部３３ａ、３３ｂ
の間をつなぐ平面部３３ｃとによって構成されている。
同様に、コルゲートフィン３４は、リヤフレーム８の内
面の一部と接触する一方の折り返し部３４ａと、ステー
タコイル３２の後方端部と接触する他方の折り返し部３
４ｂと、これら各折り返し部３４ａ、３４ｂの間をつな
ぐ平面部３４ｃとによって構成されている。また、コル
ゲートフィン３３、３４の各平面部３３ｃ、３４ｃに
は、回転軸に沿った長手方向の開口部を有する複数の切
り起こし部３３ｄ、３４ｄが形成されておりルーバーフ
ィンとなっている。

【００２５】また、各コルゲートフィン３３、３４は、
ステータコイル３２に接触する側の面に絶縁処理が施さ
れており、ステータコイル３２の巻線表面の絶縁皮膜が
はがれた場合であってもステータコイル３２とドライブ
フレーム７あるいはリヤフレーム８との間で絶縁不良が
生じないようになっている。この絶縁処理は、ステータ
コイル３２の表面の絶縁皮膜と同様に、コルゲートフィ
ン３３、３４の一方の面にポリイミド系などの絶縁皮膜
を形成する場合や、絶縁性の液体を塗布して硬化させる
場合が考えられるが、コルゲートフィン３３等とは別に
薄膜で形成された絶縁シート等を用意して、組付けの際
にコルゲートフィン３３等とステータコイル３２の間に
挟み込むようにしてもよい。

【００２６】図４は、図３に示したコルゲートフィン３
３の平面部３３ｃの拡大横断面を示す図であり、各折り
返し部３３ａ、３３ｂとほぼ平行な横断面の詳細形状が
示されている。同図において、Ｗはロータ２の回転によ
って回転軸と垂直方向に流れる冷却風の方向を、Ｓはロ
ータ２の回転方向をそれぞれ示している。ロータ２の一
方の端面に取り付けられた冷却ファン２５が回転する
と、その遠心方向の冷却風Ｗが発生するが、この冷却風
Ｗにはロータ２の回転方向Ｓに沿った周回成分を含んで
いることが知られている。コルゲートフィン３３の平面
部３３ｃに形成された切り起こし部３３ｄは、このよう
な周回成分を有する冷却風Ｗの流れを阻害しない向きに
切り起こされており、通風抵抗の増大を防止するととも
に冷却効率の向上を図っている。

【００２７】図５は、コルゲートフィン３３をアルミニ
ウムの板材によって形成する場合の一例を示す図であ
る。上述したコルゲートフィン３３は、表面に絶縁処理
が施されたアルミニウムの板材をプレス加工して各切り
起こし部３３ｄを形成した後、各折り返し部３３ａ、３
３ｂをロール加工することにより、図５（Ａ）に示すほ
ぼ直線状に折り返された波形形状に形成される。この直
線状に折り返されたコルゲートフィン３３をステータコ
イル３２の周回形状に合わせて円形に曲げることによ
り、図５（Ｂ）に示す環状のコルゲートフィン３３が完
成する。

【００２８】図６は、コルゲートフィン３３、３４の組
付け状態を示す図である。同図（Ａ）に示すように、ド
ライブフレーム７には、コルゲートフィン３３に対向す
る位置に凹部７２が形成されている。この凹部７２は、
オルタネータ１の組付け時にはコルゲートフィン３３の
位置決め用に用いられ、動作時にはコルゲートフィン３
３の径方向の移動を拘束する固定用に用いられる。この
ようにして、ドライブフレーム７の凹部７２にコルゲー
トフィン３３を置いた後ステータ３の組付けを行い、ス
テータコイル３２の前方端部でコルゲートフィン３３を
押圧することによりその弾性力を利用して回転軸方向に
押さえる。

【００２９】また、この押圧において、コルゲートフィ
ン３３の折り返し部３３ａ、３３ｂを部分的に押しつぶ
して変形させることが好ましい。この変形により、ステ
ータコイル３２とコルゲートフィン３３との接触面積、
およびコルゲートフィン３３とドライブフレーム７との
接触面積が増してステータコイル３２からコルゲートフ
ィン３３、さらにはコルゲートフィン３３からドライブ
フレーム７に対する熱の移動が容易になり、間接的にス
テータコイル３２の効率的な冷却が可能となる。

【００３０】同様に、図６（Ｂ）に示すように、リヤフ
レーム８にはコルゲートフィン３４に対向する位置に凹
部８２が形成されている。この凹部８２は、オルタネー
タ１の組付け時にはコルゲートフィン３４の位置決め用
に用いられ、動作時にはコルゲートフィン３４の径方向
の移動を拘束する固定用に用いられる。また、組付け時
にステータコイル３２とリヤフレーム８の凹部８２間で
コルゲートフィン３４を押圧することにより、その弾性
力を利用して回転軸方向に押さえることができる。ま
た、ステータコイル３２あるいは凹部８２とコルゲート
フィン３４との間の接触面積を増すために、コルゲート
フィン３４の各折り返し部３４ａ、３４ｂを押しつぶし
て変形させることが好ましい。

【００３１】このように、上述したオルタネータ１は、
短節重ね巻き方式で巻かれたステータコイル３２の前方
端部とドライブフレーム７との間にコルゲートフィン３
３が、ステータコイル３２の後方端部とリヤフレーム８
との間にコルゲートフィン３４がそれぞれ挟み込まれた
状態で取り付けられている。これにより、高温となるス
テータコイル３２の熱が各コルゲートフィン３３、３４
に伝わり、一方のコルゲートフィン３３に伝わった熱が
プーリ側の冷却ファン２５によって遠心方向に吐出され
る冷却風によって大気中に放熱され、他方のコルゲート
フィン３４に伝わった熱が反対側の冷却ファン２６によ
って遠心方向に吐出される冷却風によって大気中に放熱
される。特に、コルゲートフィン３３、３４の各平坦面
３３ｃ、３４ｃに切り起こし部３３ｄ、３４ｄを形成す
ることにより、大気中への放熱がさらに容易になる。ま
た、ドライブフレーム７およびリヤフレーム８の温度は
ステータコイル３２に比べると低く、しかも一般にはア
ルミダイカストで形成される各フレーム７、８には熱が
伝わりやすいため、各コルゲートフィン３３、３４に伝
わった熱の一部はドライブフレーム７あるいはリヤフレ
ーム８に伝わり、熱伝導による冷却も加わって冷却効率
を高めることができる。

【００３２】したがって、短節重ね巻きを行ってステー
タコイル３２のコイルエンド高さを低くし、冷却ファン
２５、２６によって吐出される遠心方向の冷却風が直接
ステータコイル３２に当たらない場合であっても、ステ
ータコイル３２の間接的な放熱を行って冷却効率を上げ
ることができる。特に、短節重ね巻きをした場合にはス
テータコイル３２の発熱量自体を少なくすることができ
るため、コルゲートフィン３３等を用いた本実施形態の
冷却方法と組み合わせることにより、ステータコイル３
２の温度を効果的に下げることができる。

【００３３】また、各コルゲートフィン３３、３４には
表面に絶縁処理が施されており、ステータコイル３２の
巻線自体にも絶縁処理が施されているため、ステータコ
イル３２と各フレーム７、８の間の絶縁不良を防止する
ことができる。特に、図３からわかるように、エッジ部
のない曲面からなる折り返し部３３ｂ、３４ｂがステー
タコイル３２と接触する面となるため、絶縁処理が剥が
れる等の不具合が生じにくい。また、各コルゲートフィ
ン３３、３４をアルミニウムの板材で形成した場合に
は、径年変化によって表面が酸化された場合であっても
絶縁物である酸化アルミニウムが形成されるだけであ
り、上述した絶縁不良の進行を止める効果もある。

【００３４】また、長方形形状の板材をロール加工して
各折り返し部３３ａ等を形成した後環状に丸めた場合に
は、図５（Ｂ）に示すように各平面部３３ｃ、３４ｃが
放射状に配置されるため、冷却通風路に介在させた場合
であっても通風抵抗となることを最小限に抑えることが
できる。

【００３５】〔第２の実施形態〕図７は、第２の実施形
態のオルタネータの全体構造を示す部分断面図であり、
第１の実施形態とは異なる構造を有するオルタネータに
コルゲートフィンを組み込んだ場合が示されている。

【００３６】図１に示した第１の実施形態のオルタネー
タ１は、リヤフレーム８の外側にレクチファイヤ５やＩ
Ｃレギュレータ６を組付け、これらをリヤカバー９２で
覆っている。これに対し、図７に示すオルタネータ１Ａ
は、リヤフレーム８Ａの内部にレクチファイヤ５ＡとＩ
Ｃレギュレータ６Ａを内蔵しており、リヤフレーム８Ａ
がリヤカバーの機能を兼ねている。このため、ステータ
コイル３５の後方端部とリヤフレーム８Ａとの間にコル
ゲートフィンを挟み込むことはできず、その代わりにス
テータコイル３５とＩＣレギュレータ６Ａ、およびステ
ータコイル３５とレクチファイヤ５Ａのそれぞれの間
に、図３に示したコルゲートフィン３４と同様の構造を
有するコルゲートフィン３６を挟み込んでいる。

【００３７】このように、ドライブフレームあるいはリ
ヤフレーム以外の部品であるレクチファイヤ５Ａ、ＩＣ
レギュレータ６Ａとステータコイル３５との間にコルゲ
ートフィンを挟み込むようにしてもよい。この場合であ
っても、ステータコイル３５からコルゲートフィン３６
に伝わる熱を冷却ファン２９の回転によって吐出される
遠心方向の冷却風によって放熱させることができる。ま
た、一般にはステータコイル３５は、他の部品よりも高
温となるため、ステータコイル３５からコルゲートフィ
ン３６を通して他の部品に熱が伝わって、熱伝導による
冷却も加わってステータコイル３５の冷却効率を高める
ことができる。

【００３８】図８は、コルゲートフィンを組み込んだ他
のオルタネータの全体構造を示す部分断面図である。図
１に示したオルタネータ１や図７に示したオルタネータ
１Ａは、いずれも冷却ファンがフレーム内に内蔵されて
いる。これに対し、図８に示すオルタネータ１Ｂは、ド
ライブフレーム７Ｂの外側に冷却ファン３０が取り付け
固定された外扇式の構造を有している。冷却ファン３０
が回転することにより、リヤフレーム８Ｂの後方および
側面あるいはドライブフレーム７Ｂの側面に形成された
吸入窓から冷却風が取り込まれ、ドライブフレーム７Ｂ
前方の吐出窓を介して冷却ファン３０の遠心方向に冷却
風が排出される。このように、外扇式のオルタネータ１
Ｂにおいて、ステータコイル３７とドライブフレーム７
Ｂの間にコルゲートフィン３８を挟み込むとともに、ス
テータコイル３７とリヤフレーム８Ｂの間にコルゲート
フィン３９を挟み込むようにしてもよい。この場合であ
っても、ステータコイル３７からコルゲートフィン３
８、３９に伝わる熱を冷却ファン３０を回転させたとき
にオルタネータ１Ｂ内部に生じる冷却風によって放熱さ
せることができる。

【００３９】なお、図１に示したオルタネータ１や図７
に示したオルタネータ１Ａは、冷却ファン２５等の回転
によって生じる遠心方向の冷却風によってコルゲートフ
ィン３３等を冷却するようにしたため、各コルゲートフ
ィン３３等を図５（Ｂ）に示すように配置したが、図８
に示したオルタネータ１Ｂでは回転軸と同方向に流れる
冷却風によってコルゲートフィン３８、３９を冷却する
ことになるため、その配置状態を変える必要がある。す
なわち、コルゲートフィン３８（コルゲートフィン３９
も同様）は、図９に示すように折り返し部３８ａ、３８
ｂが冷却風の流れ方向と平行となるように周回形状に配
置され、各平面部３８ｃに形成された切り起こし部３８
ｄがこの冷却風の流れ方向に対して垂直となるように形
成されている。

【００４０】〔第３の実施形態〕上述した各実施形態の
オルタネータは、ステータコイルとドライブフレームや
その他の部品との間に熱交換部材であるコルゲートフィ
ンを挟み込んで、このコルゲートフィンを冷却風によっ
て冷却するようにしたものであるが、ドライブフレーム
等の一部を変形して熱交換部材の機能を持たせるように
してもよい。

【００４１】図１０は、第３の実施形態のオルタネータ
の部分的な構造を示す断面図であり、図１に示した構造
を部分的に変更したオルタネータ１Ｃの構造が示されて
いる。また、図１１はオルタネータ１Ｃのドライブフレ
ーム７Ｃを内側（ステータ３が組付けられている側）か
らみた図である。

【００４２】これらの図に示すように、ドライブフレー
ム７Ｃとステータコイル３２の前方端部との間には、ド
ライブフレーム７Ｃと一体化した熱交換部材としての複
数の放熱フィン７４が、ドライブフレーム７Ｃの吐出窓
７８をふさがないように形成されている。上述したよう
に、冷却ファン２５によって生じる遠心方向の冷却風
は、ロータ２の回転方向に沿った周回成分を含んでいる
ため、各放熱フィン７４の方向も放射方向に対して所定
の角度をなすように傾斜させることにより、冷却風の通
風抵抗の増大を極力防止している。また、ステータコイ
ル３２の前方端部と放熱フィン７４の間には熱伝導率が
大きな絶縁部材７６が挟み込まれており、一般にはアル
ミニウムで形成されたドライブフレーム７Ｃとステータ
コイル３２との間の絶縁を確保している。なお、絶縁部
材７６は、薄い絶縁シートを円形に裁断して形成する場
合の他、ドライブフレーム７Ｃの各放熱フィン７４の端
部に液状絶縁物を塗布して硬化させたり表面処理したり
する場合等、作業性や絶縁性能あるいは熱伝導率等を考
慮して適当な材料を選定することができる。

【００４３】同様に、リヤフレーム８Ｃとステータコイ
ル３２の後方端部との間には、リヤフレーム８Ｃと一体
化した複数の放熱フィン８４が、リヤフレーム８Ｃの吐
出窓８８をふさがないように形成されている。上述した
ドライブフレーム７Ｃ側の放熱フィン７４と同様に、各
放熱フィン８４の方向を放射方向に対して所定の角度を
なすように傾斜させ冷却風の通風抵抗の増大を極力防止
している。また、ステータコイル３２の後方端部と放熱
フィン８４の間には熱伝導率が大きな絶縁部材８６が挟
み込まれており、リヤフレーム８Ｃとステータコイル３
２との間の絶縁を確保している。

【００４４】このように、ドライブフレーム７Ｃおよび
リヤフレーム８Ｃと一体化した放熱フィン７４、８４を
形成し、その一方端を絶縁部材７６、８６を介してステ
ータコイル３２に接触させることにより、ステータコイ
ル３２で発生した熱を各放熱フィン７４、８４に伝搬さ
せて冷却風を当てることにより効果的に空気中に放熱さ
せることができる。また、一般にはステータコイル３２
より低温のドライブフレーム７Ｃ、リヤフレーム８Ｃに
ステータコイル３２の熱が伝わるため、熱伝導による冷
却も併用され、効果的にステータコイル３２の温度を下
げることができる。

【００４５】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した各実施形態のオルタネ
ータに組み込まれたコルゲートフィン３３等は、一例と
してアルミニウムの板材を用いた形成した場合を説明し
たが、熱伝導が良好な他の金属、例えば銅の板材を用
い、その表面に絶縁処理を施すようにしてもよい。

【００４６】また、第１および第２の実施形態のオルタ
ネータに含まれるコルゲートフィンは、図５を用いて説
明したように、板材である金属材料をプレス加工および
ロール加工し、ステータコイル３２の形状に合わせて円
形に曲げるようにしたが、例えば、所定幅を有する円形
形状の板材を用意し、これを折り曲げることにより環状
のコルゲートフィンを直接形成するようにしてもよい。
また、上述したコルゲートフィン３３等は、各平面部に
ルーバーフィンとして機能する切り起こし部３３ｄ等を
形成するようにしたが、この切り起こし部３３ｄを形成
せずに、単に波状に形成したコルゲートフィンを用いる
ようにしてもよい。

【００４７】また、ステータコイル３２等を短節重ね巻
きによって形成した場合を説明したが、短節巻きに限ら
ず全節巻き等の他の巻線構造を有するステータコイルで
あっても本発明を適用することができる。すなわち、他
の巻線構造でステータコイルのコイルエンドの高さを低
くした場合や、コイルエンドの高さが高い場合であって
も、ステータコイルとフレーム等との間にコルゲートフ
ィンを挟み込むことにより、あるいはフレームと一体的
に形成された放熱フィンをステータコイルに接触させる
ことにより、ステータコイルの温度を下げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施形態のオルタネー
タの部分断面図である。

【図２】短節重ね巻きを行ったステータコイルの巻線構
造を示す図である。

【図３】コルゲートフィンとステータコイルとの接触状
態を示す図である。

【図４】コルゲートフィンを流れる冷却風の説明図であ
る。

【図５】板材を加工してコルゲートフィンを形成する場
合の一例を示す図である。

【図６】コルゲートフィンの組付け状態を示す図であ
る。

【図７】第２の実施形態のオルタネータの部分断面図で
ある。

【図８】第２の実施形態の他のオルタネータの部分断面
図である。

【図９】図８に示すオルタネータに含まれるコルゲート
フィンの配置状態を示す図である。

【図１０】第３の実施形態のオルタネータの部分的な構
造を示す断面図である。

【図１１】図１０に示すオルタネータに含まれるドライ
ブフレームの平面図である。

【図１２】従来例のオルタネータの部分断面図である。

【符号の説明】

１オルタネータ２ロータ３ステータ４ブラシ装置５レクチファイヤ６ＩＣレギュレータ７ドライブフレーム８リヤフレーム２５、２６冷却ファン３２ステータコイル３３、３４コルゲートフィン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子と連動して回転する冷却ファン
と、固定子巻線を有する固定子と、前記固定子巻線に接
触させた熱交換部材とを備え、前記冷却ファンの回転に
よって生じた冷却風によって前記熱交換部材を冷却する
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】請求項１において、前記熱交換部材を前記固定子巻線と他の構成部品との間
に挟み込むことを特徴とする回転電機。
【請求項３】請求項１または２において、前記熱交換部材と前記固定子巻線との間に絶縁部材を介
在させることを特徴とする回転電機。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記固定子巻線を覆うフレームを有しており、前記熱交
換部材を前記固定子巻線と前記フレームの間に挟み込む
ことを特徴とする回転電機。
【請求項５】請求項４において、前記フレームは、前記熱交換部材の取り付け位置に凹部
を有しており、前記凹部に前記熱交換部材を対応させて
組み付けることにより、前記熱交換部材の位置決めを行
うことを特徴とする回転電機。
【請求項６】請求項４において、前記熱交換部材は、前記フレームと一体的に形成された
放熱フィンであることを特徴とする回転電機。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記熱交換部材は、波形形状に形成されたコルゲートフ
ィンであることを特徴とする回転電機。
【請求項８】請求項７において、前記コルゲートフィンと前記固定子巻線との接触は前記
固定子巻線を前記コルゲートフィンに押圧することによ
り行われ、この押圧によって前記コルゲートフィンの波
形形状の折り返し部を変形させて接触面積を増大させる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項９】請求項７において、前記コルゲートフィンは、前記波形形状の折り返し部が
前記回転子の遠心方向とほぼ平行となるように取り付け
られていることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】請求項９において、前記冷却ファンは、前記回転子の端面に取り付けられて
おり、前記冷却ファンを回転させて生じた遠心方向の冷
却風によって前記コルゲートフィンを冷却することを特
徴とする回転電機。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記固定子巻線は、短節巻線方式により固定子鉄心に巻
かれていることを特徴とする回転電機。