WO2017175343A1

WO2017175343A1 - 回転電機

Info

Publication number: WO2017175343A1
Application number: PCT/JP2016/061356
Authority: WO
Inventors: 秋吉　雅夫; 譲小林
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-10-12
Also published as: JP6466026B2; CN108886300B; JPWO2017175343A1; EP3442101B1; MX2018012046A; US20190020243A1; US10811938B2; EP3442101A1; CN108886300A; EP3442101A4

Abstract

　整流装置を構成する第１の整流ユニット、サーキットボード、第２の整流ユニットの径方向の外側の大きさが回転電機本体のフレームから遠ざかる方向に順次小さくなるように、かつ、所定の間隔をもって配置され、整流装置を覆うカバーは、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、カバー端壁部には内周側吸気部が、カバー中間部には外周側吸気部が形成され、かつ、外周側吸気部は、カバー端壁部よりも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から形成されている。

Description

回転電機

　この発明は、整流装置における放熱性能を向上させた回転電機に関するものである。

　従来の回転電機として、固定子とこの固定子に対向して配置された回転子とこれらの固定子および回転子を支持する支持フレームとを備え、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、支持フレームに対向して配置された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ものが知られている。また、放熱板を覆うカバーの径方向外側にカバーの外周面に対向する対向板を設け、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たものが知られている（例えば特許文献１参照）。

米国特許第７７２３８７５号公報（特に、図５）

　しかしながら、上述したような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、回転電機が大型化する欠点がある。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の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ことになるため、回転電機内への外気の供給量が減少し、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することになる。

　さらに、支持フレーム側の冷却風は、カバーの吸気口から軸方向に流れて支持フレームと放熱板との間に向かい、入口で流れの向きを９０度変えることになる。このとき、支持フレームは内側、放熱板は外側となるため、冷却風は遠心力の影響で支持フレームにより、放熱板表面に剥離域を形成することになる。この剥離域は流路を閉塞するため、大きな抵抗となり、冷却風の風量を低下させ、ダイオードなどの冷却性を低下させることになる。
　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可能な回転電機を得ることを目的とする。

　この発明による回転電機は、固定子と、この固定子に対向して配置され、回転軸の軸線を中心として回転する回転子と、前記回転子における軸線方向端部に設けられたファンと、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、
　前記回転電機本体の軸線方向の外側において前記回転電機本体に取り付けられた整流装置、及び、前記回転電機本体に取り付けられ、前記整流装置を覆うカバー、を備え、
　前記整流装置は、前記カバー側に設けられた平板状の第１の整流ユニットと、前記フレーム側に設けられた平板状の第２の整流ユニットと、第１の整流ユニットおよび第２の整流ユニット間に設けられた平板状のサーキットボードとを有し、前記第２の整流ユニット、前記サーキットボード、前記第１の整流ユニットの径方向の外側の大きさが前記フレームから遠ざかる方向に順次小さくなるように形成され、かつ、所定の間隔をもって配置され、
　前記カバーは、前記整流装置よりも前記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からなり、前記カバー端壁部には、吸気穴を有する内周側吸気部が、前記カバー中間部には、吸気穴を有する外周側吸気部が形成され、かつ、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フレームに近い位置に存在する径方向覆い部と、前記径方向覆い部と前記カバー端壁部の外周部とを繋ぐ軸方向覆い部とを有し、
　前記軸方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの一部の上面を前記サーキットボードと前記第１の整流ユニットとの間の隙間よりも軸線方向外側に位置させるとともに、
　前記径方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの一部の上面を前記サーキットボードと前記第２の整流ユニットとの間の隙間よりも軸線方向外側に位置させるようにしたことを特徴としている。

　この発明によれば、第２の整流ユニット、サーキットボード、第１の整流ユニットの径方向の外側の大きさをフレームから遠ざかる方向に順次小さくなるように形成されているため、第１の整流ユニットとサーキットボードの隙間および第２の整流ユニットとサーキットボードの隙間に冷却風の流れを導くことができ、隙間を流れる冷却風の風量を増加させ、第１の整流ユニットおよび第２の整流ユニットに取り付けられた発熱部品の冷却性を向上させることができる。
　また、第２の整流ユニット、サーキットボード、第１の整流ユニットの径方向の外側の大きさをフレームから遠ざかる方向に順次小さくすることによって、回転電機全体の大型化を抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の概略構成を示す縦断面図である。図１における車両用交流発電機の整流装置をカバー側から見たときの要部構成を示す斜視図である。図１における整流装置を発電機本体側から見たときの要部構成を示す斜視図である。図１における整流装置をカバー側から軸線に沿って見たときの要部構成を示す正面図である。図２における整流装置をカバーで覆った状態を示す斜視図である。図１における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。図６における冷却風の流れを説明するための断面図である。図７における冷却風の流れの特性を説明するための断面図である。この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の概略構成を示す斜視図である。図９における冷却風の流れを説明するための断面図である。

　以下、この発明を実施の形態１を示す図１～図８に基づいて説明する。なお、ここでは、回転電機として例えば自動車等の車両に搭載される車両用交流発電機を例に説明する。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の概略構成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、この発電機本体２の外周にそれぞれ取り付けられた電圧調整器３、ブラシ装置４及び整流装置５と、発電機本体２に取付けられ、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。

　また、発電機本体２は、軸線Ａを中心として回転する回転軸７と、この回転軸７と同軸に配置されている筒状の固定子８と、この固定子８の内側に対向して配置され、回転軸７に取付けられた回転子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Ａに沿った方向の両端部に設けられた一対のファン１１とを有している。
　ここで、回転子９及び各ファン１１は、軸線Ａを中心として回転軸７と一体に回転し、各ファン１１の回転により車両用交流発電機１の内部を冷却する冷却風を発生する。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、この界磁コイル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。

　また、固定子８は、フレーム１０に固定され、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に設けられた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ことになる。なお、各固定子コイル１５における両端のコイルエンド１５ａは、固定子鉄心１４から軸線方向に突出して設けられている。

　さらに、フレーム１０は、アルミニウム製のフロントブラケット１６とリヤブラケット１７とから構成されており、フロントブラケット１６及びリヤブラケット１７は、それぞれ軸線Ａに直交する端壁部と軸線Ａに沿った外周面とにより略椀形の形状に形成され、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。これによって、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で覆われることになる。

　さらに、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およびこの軸受取付部１８に取り付けられた軸受１９が設けられ、それぞれの軸受１９を介して回転軸７が回転自在に支持されている。
　また、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、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の端壁部分に設けられている。

　さらに、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、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の端壁部分に設けられている。

　また、リヤブラケット１７の外周面には、電圧調整器３、ブラシ装置４及び整流装置５が取り付けられており、これら電圧調整器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の周囲に配置されている。
　ここで、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もので、コネクタ２１を介して図示しない外部装置と電気的に接続される。

　また、ブラシ装置４は、図示しないバッテリから回転子９の界磁コイル１２に界磁電流を供給するもので、回転軸７の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を収容するリヤブラケット１７に固定されたブラシホルダ２４とを有している。なお、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。

　さらに、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もので、電圧調整器３、ブラシ装置４及びコネクタ２１を避けた位置に回転軸７の周囲を囲むように配置されている。なお、図１においては、整流装置５を構成する第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との概略位置が示されている。
　一方、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、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。これによって、エンジンの回転トルクが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、回転軸７、回転子９及び各ファン１１は、軸線Ａを中心に回転することになる。

　次に、各部の詳細な構成について図２～図８に基づいてさらに説明する。
　図２は、図１における車両用交流発電機の整流装置をカバー側から見たときの要部構成を示す斜視図、図３は、図１における整流装置を発電機本体側から見たときの要部構成を示す斜視図、図４は、図１における整流装置をカバー側から軸線に沿って見たときの要部構成を示す正面図、図５は、図２における整流装置をカバーで覆った状態を示す斜視図、図６は、図１における整流装置及びカバーの位置関係を示す模式的な断面図、図７は、図６における冷却風の流れを説明するための断面図、図８は、図７における冷却風の流れの特性を説明するための断面図である。

　図２に示すように、整流装置５は、軸線Ａ方向の外方に発電機本体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、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。
　ここで、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、それぞれ平板状に、かつ、軸線Ａを囲むＣ字形状に形成され、軸線Ａに直交する方向に所定の間隙を持って配置されている。

　また、プラス側整流ユニット５１は、第１のヒートシンクであるプラス側ヒートシンク５４と、このプラス側ヒートシンク５４に取り付けられている複数（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。
　ここで、プラス側ヒートシンク５４は、各プラス側整流素子５５が取り付けられている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。また、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。

　一方、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に取り付けられている複数（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。
　このマイナス側ヒートシンク５６は、各マイナス側整流素子５７が取り付けられている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、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よりも径方向外側に配置されている。

　なお、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、軸線方向から見たとき、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、軸線方向から見たとき、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、軸線方向から見たとき、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、軸線方向から見たとき、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により受ける抵抗を小さくすることができ、かつ、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により受ける抵抗を小さくすることができる。

　また、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ることになる。
　これらの位置関係は、図４に示すように、サーキットボード５３の固定子コイル１５との接続部を除き、プラス側ヒートシンク５４の径方向端部よりサーキットボード５３の径方向端部が径方向に大きく、マイナス側ヒートシンク５６の径方向端部がサーキットボード５３の径方向端部よりも径方向に大きく形成され、プラス側ヒートシンク５４、サーキットボード５３およびマイナス側ヒートシンク５６がほぼ階段状となるように形成されている。

　さらに、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、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。これによって、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ることになる。

　また、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、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、マイナス側整流ユニット５２とリヤブラケット１７とは同じ電位に保持されることになる。さらに、マイナス側整流ユニット５２にサーキットボード５３及びプラス側整流ユニット５１が支持されている。

　また、固定子コイル１５からの複数の引出線（ここでは、６本）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。これらの各範囲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。このように各固定子コイル１５の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ることになる。ここでは、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として構成されている。

　さらに、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。
　すなわち、整流装置５を構成するマイナス側整流ユニット５２、サーキットボード５３、プラス側整流ユニット５１の径方向外側の大きさは、マイナス側整流ユニット５２、サーキットボード５３およびプラス側整流ユニット５１の順に小さくなるように形成され、かつ、それぞれリヤブラケット１７から遠ざかる方向に所定の間隔を持って順次配設されている。

　また、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。さらに、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形成されている。

　次に、カバー６は、発電機本体２から見て整流装置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。
　ここで、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との間に設けられた開口からなる内周側吸気部６１３とを有している。

　なお、図５に示すように、カバー端壁部６１の中心板部６１１及び周方向板部６１２は、それぞれ外気の通過を阻止する部分である。また、内周側吸気部６１３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複数の吸気穴６１４が周方向に並んで形成され、この吸気穴６１４を通して外気を取り込ませるものである。
　ここで、中心板部６１１は、図６に示すように、回転軸７の端部に対向しており、内周側吸気部６１３は、各プラス側内周フィン５４２に対向している。また、周方向板部６１２は、軸線方向に沿って見たとき、プラス側ヒートシンク本体５４１に対向する位置に形成されている。これにより、周方向板部６１２は、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ることになる。

　また、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。
　これらの各連結部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、図４に示すように、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に繋がっており、また、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。

　さらに、各外周側吸気部６３２は、図６に示すように、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径方向覆い部６３３と、周方向板部６１２の外周部と径方向覆い部６３３とを繋ぐ軸方向覆い部６３４とを有している。
　ここで、径方向覆い部６３３は、各マイナス側外周フィン５６３に対向し、かつ、軸線方向についてサーキットボード５３の上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。
　また、径方向覆い部６３３には、複数の吸気穴６３５が設けられている。これにより、径方向覆い部６３３は、各吸気穴６３５を通して外気の通過を許容することになる。
　なお、各吸気穴６３５は、格子状に形成されている。また、径方向覆い部６３３を構成する円周状格子１０５は、図７に示すように、マイナス側ヒートシンク５６とサーキットボード５３の間に形成される隙間よりも軸線Ａ方向外側（図７における上側）に配設されている。

　また、軸方向覆い部６３４は、径方向覆い部６３３よりも径方向内側に存在し、プラス側整流ユニット５１及びサーキットボード５３の径方向端面に対向している。また、軸方向覆い部６３４は、径方向覆い部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、この軸方向覆い部６３４には、複数の吸気穴６３６が設けられている。これにより、軸方向覆い部６３４は、各吸気穴６３６を通して外気の通過を許容する。なお、各吸気穴６３６は、格子状に形成されており、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るように形成されている。また、軸方向覆い部６３４を構成する円周方向リブの一部１０４は、図７に示すように、プラス側ヒートシンク５４とサーキットボード５３の間に形成される隙間よりも軸線Ａ方向外側（図７における上側）に配設されている。

　さらに、カバー外壁部６２は、マイナス側整流ユニット５２の外方端面に対向しており、外気の通過を阻止する。ここでは、軸線方向について径方向覆い部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、このように構成された車両用交流発電機１の動作について説明する。
　まず、界磁コイル１２に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と、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極とが周方向に交互に形成される。また、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。

　このようにポールコア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に交流起電力を発生させる。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へ供給され、整流装置５で直流電流に整流される。この後、整流装置５で整流された電流がバッテリに供給されて充電されるとともに電気負荷へ供給されて電気負荷を動作させることになる。

　また、各ファン１１が回転子９と一体に回転することによって、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入される。
　このフロント側吸気孔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の回転によってファン１１の外周方向へ送られ、フロント側排気孔１６ａを通って外部へ排出されることになる。

　一方、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ことになる。

　また、フロント側及びリヤ側のそれぞれのファン１１の回転によってファン１１の外周方向へ送られた冷却風がコイルエンド１５ａを通して外部に放出され、これによって固定子８で発生する熱の一部が放出される。さらに、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に伝導され、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を介して冷却風に曝され、これにより、固定子８が冷却されることになる。
　また、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内に吸入された冷却風によって冷却されることになる。

　次に、カバー６内に吸気された冷却風の流れについて図６～図８を用いて説明する。
　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、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内に吸気されることになり、この冷却風は、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が冷却されることになる。

　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ことになる。

　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、径方向覆い部６３３に向かって矢印３３で示す方向へ流れる冷却風と、軸方向覆い部６３４に向かって矢印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く形成されているため、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。

　この径方向覆い部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とになるが、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との間の隙間を矢印３７で示す径方向へ流れた後、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６３３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矢印３６で示す方向へ流れる冷却風とに分かれる。
　この矢印３５で示す方向へ流れる冷却風は、プラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３を冷却することになるが、より高い冷却性能を得るため、風量を多くする必要があり、プラス側ヒートシンク本体５４１よりサーキットボード５３を径方向に大きくすることによって、プラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３の隙間に冷却風の流れを導くことができ、隙間を流れる冷却風の風量を増加させることができる。したがって、プラス側整流ユニット５１に取り付けられたダイオードやサーキットボード５３内にある電流経路のターミナルなどの発熱部品の冷却性を向上させることができる。

　ところで、冷却風がプラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３との間の隙間に進入する際、向きを９０度変えることになるため、図８に示すように、遠心力の影響でプラス側整流ユニット５１の入口付近に剥離域１０９が形成されることになる。この剥離域１０９中の冷却風の温度は高く、プラス側ヒートシンク５４との温度差が小さくなるため、冷却性が低下することになる。また、剥離域１０９により矢印３５の流れの下流においてサーキットボード５３側の流速が大きくプラス側整流ユニット５１側の流速が小さい速度分布１０８となり、プラス側整流ユニット５１周辺の冷却性が低下してしまう。さらに、プラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３との間の隙間を抜けた後、軸線Ａ方向に流れを９０度変えるが、サーキットボード５３側の早い流速が角度を変更する際に大きな抵抗となり、隙間を流れる冷却風量の増加を抑制してしまうことになる。

　このような問題を解消するため、実施の形態１においては、図７に示すように、サーキットボード５３をプラス側整流ユニット５１よりも径方向に大きくするとともに、径方向覆い部６３３を構成する円周方向リブの一部のリブ１０４の上面をサーキットボード５３とプラス側整流ユニット５１の間の隙間よりも軸線Ａ方向外側（図中上側）に配置し、かつ、このリブ１０４の上面を径方向と平行な面を持った矩形形状に形成している。この一部のリブ１０４によりプラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３との間の隙間に入る上流側で冷却風の流れ１０６を径方向に近づけることができ、剥離域１０９の生成を抑制してプラス側ヒートシンク５４下面近傍の冷却風の速度を増加させ、プラス側ヒートシンク５４の冷却性能を向上させることができる。また、剥離域１０９の生成の抑制によって隙間の冷却風の速度分布を均一に近づけることができ、下流側で冷却風を９０度転向させるときの抵抗を低減し、隙間を流れる風量を増加させることが可能となる。

　また、矢印３６で示す方向へ流れる冷却風は、マイナス側整流ユニット５２とサーキットボード５３を冷却することになるが、より高い冷却性能を得るため、風量を多くする必要がある。このため、マイナス側整流ユニット５２をサーキットボード５３より径方向に大きくすることによって、マイナス側整流ユニット５２とサーキットボード５３の隙間に冷却風の流れを導くことができ、隙間を流れる冷却風の風量を増加でき、マイナス側整流ユニット５２に取り付けられたダイオードやサーキットボード５３内にある電流経路のターミナルなどの発熱部品の冷却性を向上させることができる。

　なお、マイナス側整流ユニット５２をサーキットボード５３より径方向に大きくするだけでは、マイナス側整流ユニット５２とサーキットボード５３との間の隙間に進入する際、９０度向きを変えるため、上述したように、遠心力の影響でサーキットボード５３の入口付近に剥離域１０９が形成されることになる。この剥離域１０９中の冷却風の温度は高く、サーキットボード５３との温度差が小さくなるため、冷却性が低下する。また、剥離域１０９により矢印３６の流れの下流においてマイナス側整流ユニット５２側の流速が早くサーキットボード５３側の小さい速度分布となり、サーキットボード５３周辺の速度が小さく冷却性が低下してしまう。さらに、マイナス側整流ユニット５２とサーキットボード５３との間の隙間を抜けた後、軸線Ａ方向に流れを９０度変更するが、マイナス側整流ユニット５２の早い流速が角度を変更する際に大きな抵抗となり、隙間を流れる冷却風量の増加を抑制してしまうことになる。

　このような問題を解消するため、実施の形態１においては、図７に示すように、サーキットボード５３の外径をマイナス側整流ユニット５２よりも径方向に小さくするとともに、径方向覆い部６３３を構成する円周方向リブ１０５の上面をサーキットボード５３とマイナス側整流ユニット５２の間の隙間よりも軸線Ａ方向外側（図中上側）に配置し、そのリブ１０５の上面を径方向と平行な面を持った矩形形状に形成している。このリブ１０５によりマイナス側整流ユニット５２とサーキットボード５３との間の隙間に入る上流側で流れ１０７を径方向に近づけることができ、剥離域の生成を抑制し、サーキットボード５３下面近傍の冷却風の速度を増加させ、サーキットボード５３の冷却性能を向上させることができる。また、剥離域１０９の生成の抑制により、隙間の冷却風の速度分布を均一に近づけることができ、下流で９０度転向するときの抵抗を低減し、隙間を流れる風量を増加させることができる。

　さらに、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径方向覆い部６３３と、径方向覆い部６３３とカバー端壁部６１の外周部とを繋ぐ軸方向覆い部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、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、径方向覆い部６３３が各マイナス側外周フィン５６３に対向しているため、径方向覆い部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間の隙間に供給し易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ため、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。したがって、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。

　さらに、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の隙間を流れ易くすることができ、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た間隙が設けられた複数のマイナス側内周フィン５６２を有しているため、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。

　実施の形態２．
　上述の実施の形態１においては、径方向覆い部６３３および傾斜した軸方向覆い部６３４におけるリブの上面を径方向と平行とした矩形の断面形状に形成した場合について説明したが、リブの上面が傾斜した台形状としてもよく、このような実施の形態２を図９および図１０について説明する。

　図９は、この発明の実施の形態２による車両用交流発電機１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、図１０は、図９における冷却風の流れを説明するための断面図である。

　図において、カバー外壁部６２の一部を軸線Ａ方向に延長した外壁延長部６２１を設けるとともに、サーキットボード５３の外径をプラス側整流ユニット５１よりも径方向に大きくし、軸方向覆い部６３４を構成する円周方向リブの一部のリブ１０４の上面をサーキットボード５３とプラス側整流ユニット５１の間の隙間よりも軸線Ａ方向外側（図中上側）に配置している。また、このリブ１０４は、上面をサーキットボード５３側に傾斜させた面を持った台形状に形成されている。
　さらに、サーキットボード５３の外径をマイナス側整流ユニット５２よりも径方向に小さくするとともに、径方向覆い部６３３を構成する円周方向リブ１０５の上面をサーキットボード５３とマイナス側整流ユニット５２の間の隙間よりも軸線Ａ方向外側（図中上側）に配置し、リブ１０５の上面をマイナス側整流ユニット５２側に傾斜させた台形状に形成されている。

　このようにリブ１０４の上面を傾斜させることによりプラス側整流ユニット５１とサーキットボード５３との間の隙間に入る上流側で冷却風の流れ１０６を径方向に近づけることができ、角度を変える際に生じる損失をできるだけ小さくすることができる。この結果、剥離域１０９の生成を抑制し、プラス側ヒートシンク５４下面近傍の冷却風の速度を増加させ、プラス側ヒートシンク５４の冷却性能を向上させることができる。また、剥離域１０９の生成の抑制することにより、隙間の冷却風の速度分布を均一に近づけることができ、下流で９０度転向するときの抵抗を低減し、隙間を流れる風量を増加させることができる。

　また、リブ１０５によりマイナス側整流ユニット５２とサーキットボード５３との間の隙間に入る上流側で冷却風の流れ１０７を径方向に近づけることができ、剥離域１０９の生成を抑制し、サーキットボード５３下面近傍の冷却風の速度を増加させ、サーキットボード５３の冷却性能を向上させることができる。また、剥離域１０９の生成を抑制することにより、隙間の冷却風の速度分布を均一に近づけることができ、下流で９０度転向するときの抵抗を低減し、隙間を流れる風量を増加させることができる。

　なお、上述の実施の形態においては、車両用交流発電機に適用されている回転電機について説明したが、車両に搭載されない通常の交流発電機又は発電電動機などの回転電機にこの発明を適用してもよい。また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

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、　　
６２１：外壁延長部、　　６３２：外周側吸気部、
６３３：径方向覆い部、　　６３４：軸方向覆い部。
　

Claims

　固定子と、この固定子に対向して配置され、回転軸の軸線を中心として回転する回転子と、前記回転子における軸線方向端部に設けられたファンと、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、
　前記回転電機本体の軸線方向の外側において前記回転電機本体に取り付けられた整流装置、及び、
　前記回転電機本体に取り付けられ、前記整流装置を覆うカバー、を備え、
　前記整流装置は、前記カバー側に設けられた平板状の第１の整流ユニットと、前記フレーム側に設けられた平板状の第２の整流ユニットと、第１の整流ユニットおよび第２の整流ユニット間に設けられた平板状のサーキットボードとを有し、前記第２の整流ユニット、前記サーキットボード、前記第１の整流ユニットの径方向の外側の大きさが前記フレームから遠ざかる方向に順次小さくなるように形成され、かつ、所定の間隔をもって配置され、
　前記カバーは、前記整流装置よりも前記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からなり、前記カバー端壁部には、吸気穴を有する内周側吸気部が、前記カバー中間部には、吸気穴を有する外周側吸気部が形成され、かつ、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フレームに近い位置に存在する径方向覆い部と、前記径方向覆い部と前記カバー端壁部の外周部とを繋ぐ軸方向覆い部とを有し、
　前記軸方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの一部の上面を前記サーキットボードと前記第１の整流ユニットとの間の隙間よりも軸線方向外側に位置させるとともに、
　前記径方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの一部の上面を前記サーキットボードと前記第２の整流ユニットとの間の隙間よりも軸線方向外側に位置させるようにしたことを特徴とする回転電機。
　前記径方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの一部の上面および前記軸方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの一部の上面を前記回転軸の径方向と平行な面を持った矩形状としたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記径方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの上面および前記軸方向覆い部の吸気口を構成する円周方向リブの上面を前記第２の整流ユニット側に傾斜させた台形状としたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。