(57)【要約】【課題】  冷却ファンとファンベースの組み付け作業性を格段に向上させ、かつ、回転方向の位置ずれを抑制することができる車両用交流発電機を提供すること。【解決手段】  車両用交流発電機１は、電機子巻線２１が巻装された固定子２と、固定子２の内周側に対向配置されて界磁巻線３１が巻装された回転子３と、回転子３の軸方向端面に固定されて回転子３の回転に伴って冷却風を発生させる冷却ファン３３と、冷却ファン３３と回転子３の界磁鉄心３０との間に配置されて冷却風の整流を行うファンベース３６とが備わっている。回転子３の回転軸３４に非円形部が形成され、非円形部に冷却ファン３３およびファンベース３６の一部を係止することにより、回転方向および半径方向の位置決めが行われる。【選択図】        図１
2006014516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線が巻装された固定子と、前記固定子の内周側に対向配置されて界磁巻線が巻装された回転子と、前記回転子の軸方向端面に固定されて前記回転子の回転に伴って冷却風を発生させる冷却ファンと、前記冷却ファンと前記回転子の界磁鉄心との間に配置されて前記冷却風の整流を行うファンベースとを備える車両用交流発電機において、
前記回転子の回転軸に非円形部が形成され、前記非円形部に前記冷却ファンおよび前記ファンベースの少なくとも一方の一部を係止することで回転方向および半径方向の位置決めを行うことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
電機子巻線が巻装された固定子と、前記固定子の内周側に対向配置されて界磁巻線が巻装された回転子と、前記回転子の軸方向端面に固定されて前記回転子の回転に伴って冷却風を発生させる冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、
前記回転子の回転軸に非円形部が形成され、前記非円形部に前記冷却ファンの一部を係止することで回転方向および半径方向の位置決めを行うことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記冷却ファンは、回転軸方向に立設する複数の翼部と、前記翼部を支持固定する支持部で構成され、前記支持部の中央部には前記回転軸が挿入される第１の開口部が形成され、前記第１の開口部の縁部に前記回転軸に形成される前記非円形部に係止する第１の係止部を形成したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項１において、
前記ファンベースは、中央部に前記回転軸が挿入される貫通した第２の開口部が形成され、前記第２の開口部の縁部に前記回転軸に形成される前記非円形部に係止する第２の係止部を形成したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１の係止部は前記回転軸に対して非対称であることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項６】
請求項４において、
前記第２の係止部は前記回転軸に対して非対称であることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記回転軸は、ブラシ装置が当接するスリップリングと、前記スリップリングを絶縁保持する樹脂製保持部材と、前記樹脂製保持部材にインサートされて前記界磁巻線と前記スリップリングとを電気的に接続する接続部材とを備え、前記樹脂製保持部材に前記非円形部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項８】
請求項７において、
前記樹脂製保持部材は、スリップリング保持部と、前記スリップリング保持部から軸方向に延伸する２本の脚部と、前記脚部と連結される円環部とで形成されており、前記円環部の外周面に前記非円形部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項９】
請求項１において、
前記ファンベースは、前記冷却ファンに機械的に固定されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている一般的な車両用交流発電機は、固定子とその内周側に対向配置された回転子とがハウジングに収容されており、回転子には回転に伴い冷却風を発生させる冷却ファンが固定されている。この冷却ファンによって回転軸の回転に伴い冷却風を発生させ、ハウジングに設けられた吐出窓から冷却風を排出する構造になっている。また、界磁巻線表面を流れる軸方向の冷却風と電機子巻線の端部に向かう遠心方向の冷却風を整流する目的で、回転子の鉄心部と冷却ファンの間にファンベースを配置するものもある。さらに、回転軸の構造として、スリップリングおよび界磁巻線とスリップリングの接続端子がインサート成形されたスリップリングユニットを回転軸の端部に圧入固定する構造もある（例えば、特許文献１参照。）。このような従来の車両用交流発電機では、近年のコストダウン要求に対して、冷却ファンおよびファンベースの組み付け作業性向上の必要性が高まってきた。また、車室内の静粛化に伴い、冷却ファンおよびファンベースの中心ずれによって生じるアンバランス音がクローズアップされてきた。この対策としては、ファンベースを冷却ファンに機械的に固定し、かつ、冷却ファンの中央部に形成される開口部の縁部を回転軸に係止させて冷却ファンとファンベースの組み付け作業性向上および中心ずれを抑制する手法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特許第３４９７８９６号公報（第３−５頁、図１−１２）
【特許文献２】実公平５−８７８１号公報（第２−４頁、図１−８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した特許文献２に開示された車両用交流発電機では、中心ずれは抑制できるが、回転方向の位置ずれについては考慮されていないため、回転方向の位置ずれが生じやすいという問題があった。回転方向の位置ずれが発生すると、ファン溶接位置が決まらないため、溶接不良を引き起こす原因にもなっていた。このため、結局は組み付け時に位置決め治具が必要となり、期待されていたほどの作業工数低減を図ることができないという問題があった。
【０００４】
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、冷却ファンとファンベースの組み付け作業性を格段に向上させ、かつ、回転方向の位置ずれを抑制することができる車両用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】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、電機子巻線が巻装された固定子と、固定子の内周側に対向配置されて界磁巻線が巻装された回転子と、回転子の軸方向端面に固定されて回転子の回転に伴って冷却風を発生させる冷却ファンと、冷却ファンと回転子の界磁鉄心との間に配置されて冷却風の整流を行うファンベースとが備わっており、回転子の回転軸に非円形部が形成され、非円形部に冷却ファンおよびファンベースの少なくとも一方の一部を係止することで回転方向および半径方向の位置決めを行っている。
【０００６】
また、本発明の車両用交流発電機は、電機子巻線が巻装された固定子と、固定子の内周側に対向配置されて界磁巻線が巻装された回転子と、回転子の軸方向端面に固定されて回転子の回転に伴って冷却風を発生させる冷却ファンとが備わっており、回転子の回転軸に非円形部が形成され、非円形部に冷却ファンの一部を係止することで回転方向および半径方向の位置決めを行っている。
【０００７】
これにより、冷却ファンやファンベースの組み付けに位置決め治具が不要となり、手作業でも組み付けが可能となるため、大幅な作業工数低減による作業性向上を図ることができる。また、溶接位置も同時に位置決めできるため、溶接位置が決まらないことによる溶接不良の発生を防止することができる。さらに、中心ずれもないため、騒音低減および振動低減を図ることができる。
【０００８】
また、上述した冷却ファンは、回転軸方向に立設する複数の翼部と、翼部を支持固定する支持部で構成され、支持部の中央部には回転軸が挿入される第１の開口部が形成され、第１の開口部の縁部に回転軸に形成される非円形部に係止する第１の係止部を形成することが望ましい。これにより、簡単な構造でコストアップを伴わずに冷却ファンの径方向および回転方向の位置決めを行うことがでる。
【０００９】
また、上述したファンベースは、中央部に回転軸が挿入される貫通した第２の開口部が形成され、第２の開口部の縁部に回転軸に形成される非円形部に係止する第２の係止部を形成することが望ましい。これにより、簡単な構造でコストアップを伴わずにファンベースの径方向および回転方向の位置決めを行うことがでる。
【００１０】
また、上述した第１の係止部、第２の係止部は回転軸に対して非対称であることが望ましい。これにより、ファン組み付け方向の判別が可能であり、誤組み付けを防止することができる。
【００１１】
また、上述した回転軸は、ブラシ装置が当接するスリップリングと、スリップリングを絶縁保持する樹脂製保持部材と、樹脂製保持部材にインサートされて界磁巻線とスリップリングとを電気的に接続する接続部材とを備え、樹脂製保持部材に非円形部が形成されていることが望ましい。これにより、非円形部の形状の自由度が増し、より確実かつ精度良く冷却ファンやファンベースの径方向および回転方向の位置決めを行うことがでる。
【００１２】
また、上述した樹脂製保持部材は、スリップリング保持部と、スリップリング保持部から軸方向に延伸する２本の脚部と、脚部と連結される円環部とで形成されており、円環部の外周面に非円形部が形成されていることが望ましい。これにより、冷却ファンもしくはファンベースを係止する非円形部の成形時および成形後の歪みが小さくなり、中心ずれを抑制することができる。
【００１３】
また、上述したファンベースは、冷却ファンに機械的に固定されていることが望ましい。これにより、ファンベースの位置決めが不要となり、さらに作業性向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、一実施形態の車両用交流発電機の正面図である。図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、電機子巻線２１が巻装された固定子２と、固定子２の内周側に対向配置されて界磁巻線３１が巻装された回転子３と、回転子３の軸方向両端面に固定されて回転子３の回転に伴って冷却風を発生させる冷却風発生手段としての冷却ファン３２、３３と、リヤ側の冷却ファン３３と回転子３の界磁鉄心３０との間に配置されて冷却風の整流を行うファンベース３６と、固定子２および回転子３を保持するフロント側ハウジング４１およびリヤ側ハウジング４５と、界磁巻線３１に給電するブラシ装置５と、出力電圧を所定値に制御する電圧制御装置６と、ブラシ装置５や電圧制御装置６等の電気部品を覆ってこれらを異物から保護するリヤカバー７と、回転子３にエンジンからの回転駆動力を伝達するプーリ９とを備えている。
【００１６】
フロント側ハウジング４１には、側部に複数の冷却風吐出窓４２が形成されている。これらの冷却風吐出窓４２は、プーリ９側の冷却ファン３２を回転させたときに発生する遠心方向の冷却風をフロント側ハウジング４１の外部に吐出するためのものである。また、リヤ側ハウジング４５には、側部に複数の冷却風吐出窓４６が形成されている。これらの冷却風吐出窓４６は、リヤカバー７側の冷却ファン３３を回転させたときに発生する遠心方向の冷却風をリヤ側ハウジング４５の外部に吐出するためのものである。
【００１７】
図２は、回転子３の上視図である。また、図３はリヤ側の冷却ファン３３の上視図である。図４は、ファンベース３６の上視図である。リア側の冷却ファン３３は、不等ピッチで配置されて回転軸方向に立設する１４枚の翼部３３１と、翼部３３１を支持固定する支持部３３２とで構成されており、翼部３３１と支持部３３２をリブ状突起でつなぐことにより遠心強度を向上させている。この冷却ファン３３の支持部３３２の中央部には、回転軸３４が挿入される開口部３３３が形成されている。また、回転子３の回転軸３４には、スリップリング３４２を保持する樹脂製保持部材３４３の円環部３４７が非円形部として形成されており、冷却ファン３３の開口部３３３の縁部３３４に形成された４箇所の係止部３３４ａがこの円環部３４７に係止されている。
【００１８】
また、開口部３３３の縁部３３４は、回転軸３４に対して非対称形状をなしており、冷却ファン３３が１８０度反対向きに組み付けられる誤組み付けを防止している。具体的には、縁部３３４の対向する位置に大小２つの凸形状をなす係止部３３４ｂ、３３４ｃが形成されており、１８０度反対に組み付けたときに大きい方の係止部３３４ｂを樹脂製保持部材３４３の円環部３４７に干渉させることで誤組み付けを防止している。
【００１９】
また、ファンベース３６は、冷却ファン３３に機械的に固定されており（本実施形態では溶接によって固定されている）、中央部に回転軸３４が挿入される貫通した開口部３６１が形成されている。冷却ファン３３と同様に、この開口部３６１の縁部３６２には４箇所の係止部３６２ａが形成されており、回転軸３４に設けられた樹脂製保持部材３４３の円環部３４７に係止されている。なお、図４に示した例では、縁部３６２の対向する位置に設けられた凸形状をなす２つの係止部３６２ｂ、３６２ｃは同じ大きさを有しているが、冷却ファン３３と同様にこれらの大きさを変えて（回転軸３４に対して非対称形状となるようにして）、ファンベース３６が１８０度反対向きに組み付けられる誤組み付けを防止するようにしてもよい。
【００２０】
図５は、回転軸３４に設けられたスリップリング３４２および樹脂製保持部材３４３の側視図である。また、図６はスリップリング３４２および樹脂製保持部材３４３の上視図である。これらの図に示すように、回転子３の回転軸３４は、回転軸基部３４１と、回転軸基部３４１のリア側端部に配置されるスリップリング３４２と、スリップリング３４２を絶縁保持する樹脂製保持部材３４３と、樹脂製保持部材３４３にインサート成形されて界磁巻線３１とスリップリング３４２とを電気的に接続する接続部材としての接続端子３４４とを備えている。また、樹脂製保持部材３４３は、スリップリング３４２を固定するスリップリング保持部３４５と、スリップリング保持部３４５から軸方向に延伸する２本の脚部３４６と、脚部３４６と連結される円環部３４７とを有している。円環部３４７は、図６に示すように、円形基部３４８とこの円形基部３４８の外周面より外側に張り出した平面部３４９とを有しており、この平面部３４９を利用して（部分的に当接させることにより）冷却ファン３３の縁部３３４とファンベース３６の縁部３６２が係止されている。
【００２１】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、回転子３の回転軸３４に非円形部としての円環部３４７が形成されており、この円環部３４７に冷却ファン３３やファンベース３６の一部を係止することで回転方向および半径方向の位置決めを行っている。これにより、冷却ファン３３やファンベース３６の組み付けに位置決め治具が不要となり、手作業でも組み付けが可能となるため、大幅な作業工数低減による作業性向上を図ることができる。また、溶接位置も同時に位置決めできるため、溶接位置が決まらないことによる溶接不良の発生を防止することができる。さらに、中心ずれもないため、騒音低減および振動低減を図ることができる。
【００２２】
また、冷却ファン３３は、回転軸方向に立設する複数の翼部３３１と、翼部３３１を支持固定する支持部３３２とで構成され、支持部３３２の中央部に形成された開口部３３３の縁部３３４が回転軸３４の円環部３４７に係止されており、簡単な構造でコストアップを伴わずに冷却ファン３３の径方向および回転方向の位置決めを行うことがでる。また、ファンベース３６は、中央部に形成された開口部３６１の縁部３６２が回転軸３４の円環部３４７に係止されており、簡単な構造でコストアップを伴わずにファンベース３６の径方向および回転方向の位置決めを行うことがでる。
【００２３】
また、冷却ファン３３の縁部３３４に設けられた係止部３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ（特に係止部３３４ｂと３３４ｃ）は、回転軸３４に対して非対称形状を有しており、これにより、ファン組み付け方向の判別が可能であり、誤組み付けを防止することができる。
【００２４】
また、回転軸３４に備わった樹脂製保持部材３４３に非円形部としての円環部３４７を形成することにより、非円形部の形状の自由度が増し、より確実かつ精度良く冷却ファン３３やファンベース３６の径方向および回転方向の位置決めを行うことがでる。また、この円環部３４７の外周面に非円形部としての平面部３４９が形成されているため、冷却ファン３３もしくはファンベース３６を係止する非円形部の成形時および成形後の歪みが小さくなり、中心ずれを抑制することができる。また、ファンベース３６が冷却ファン３３に機械的に固定されているため、ファンベース３６の位置決めが不要となり、さらに作業性向上を図ることができる。
【００２５】
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において変形実施が可能である。例えば、上記実施形態ではリア側冷却ファン３３およびファンベース３６について述べたが、フロント側の冷却ファン３２とその周辺の構造についてに本発明を適用してもよい。また、ファンベース３６を用いない車両用交流発電機についても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の正面図である。
【図２】回転子の上視図である。
【図３】リヤ側の冷却ファンの上視図である。
【図４】ファンベースの上視図である。
【図５】スリップリングおよび樹脂製保持部材の側視図である。
【図６】スリップリングおよび樹脂製保持部材の上視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  車両用交流発電機
２  固定子
３  回転子
５  ブラシ装置
６  電圧制御装置
７  リヤカバー
９  プーリ
２１  電機子巻線
３１  界磁巻線
３２、３３  冷却ファン
３４  回転軸
３６  ファンベース
３３１  翼部
３３２  支持部
３３３、３６１  開口部
３３４、３６２  縁部
３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３６２ａ、３６２ｂ、３６２ｃ  係止部
３４１  回転軸基部
３４２  スリップリング
３４３  樹脂製保持部材
３４４  接続端子
３４５  スリップリング保持部
３４６  脚部
３４７  円環部
３４８  円形基部
３４９  平面部
【図１】
2006014516.tif 000003
【図２】
2006014516.tif 000004
【図３】
2006014516.tif 000005
【図４】
2006014516.tif 000006
【図５】
2006014516.tif 000007
【図６】
2006014516.tif 000008