(57)【要約】本発明は回転電機に関するものである。該回転電機は、ハウジング内部に固定的に取り付けられたステータと、該ステータ内に回転可能に取り付けられたロータと、さらに送風システムとを含むタイプの回転電機であり、該送風システムは、特に該ロータに連動すると共に該ハウジング内部に冷却用空気流を発生させることができる少なくとも一つのファン、該ハウジングに設けられたアキシャル方向の吸気口群（２０）、および、前記ハウジングにおいて該ファンの輪郭に向かい合う冠状部に設けられ、かつ、通気口群の領域において、該ハウジングの剛性を高めるための整流板群（２４）によって互いに分離されている冷却用空気の排出口群（２２）を具備するものである。該送風システムは、ラジアル方向（Ｒ）に垂直な接線に対する整流板群（２４）の傾斜角が３８°と５２°の間に含まれることを特徴とする。本発明は自動車用のオルタネータに利用可能である。
2005532019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車用のオルタネータのような回転電機の内部送風システムであって、該回転電機が、ハウジング内部に、これに固定して取り付けられたステータおよび該ステータ内に回転可能に取り付けられたロータとを含むタイプであり、該送風システムが、特に該ロータに連動して該ハウジング内部に冷却用空気流を発生させることができる少なくとも一つのファン、該ハウジングに設けられたアキシャル方向の吸気口群（２０）、および、前記ハウジングにおいて該ファンの輪郭に向かい合う冠状部に設けられ、かつ、ラジアル方向の通気口群（２２）の領域において、該ハウジングの剛性を高めるための整流板群（２４）によって互いに分離されている冷却用空気の排出口群を具備するものであって、
ラジアル方向（Ｒ）に垂直な接線に対する整流板群（２４）の傾斜角が３８°と５２°の間に含まれることを特徴とし、またラジアル方向の通気口群（２２）が、アキシャル方向の方向性を持った冠状部にのみアキシャル方向に配置されると共に円筒形の一部分に属する、アキシャル開口部と称するアキシャル方向の方向性を持った一部分を有することを特徴とし、さらに、アキシャル開口部の面積が、円筒形部分の面積の少なくとも４０％を占めることを特徴とする、回転電機の内部送風システム。
【請求項２】
剛性を高めるための整流板群（２４）の傾斜角が、およそ４５°であることを特徴とする、請求項１に記載の送風システム。
【請求項３】
Ｎはステータに存在するスロットの数に対応し、またＦは乗数係数であるとすると、ラジアル方向の空気排出用整流板群（２４）の相互間の角距離がＦ・３６０°／Ｎに等しいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の送風システム。
【請求項４】
整流板群（２４）が、ステータの溝（３２）にラジアル方向にアライメントされていることを特徴とする、請求項３に記載の送風システム。
【請求項５】
整流板群（２４）の少なくとも７０％がステータの溝（３２）にラジアル方向にアライメントされていることを特徴とする、請求項３に記載の送風システム。
【請求項６】
整流板群（２４）のピッチが、ステータの溝（３２）のピッチの倍数であることを特徴とする、請求項３に記載の送風システム。
【請求項７】
ファン（１６）の羽根（１８）の弦（Ｌ）の長さのうち、ハウジングのアキシャル方向の吸気口群（２０）に重なる部分が、三分の一以下でなければならないことを特徴とする、請求項１に記載の送風システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の送風システムを含むことを特徴とする、特に自動車用のオルタネータのような回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の内部送風システムに関するものであって、該回転電機が、ハウジング内部に、これに固定して取り付けられたステータと、該ステータ内に回転可能に取り付けられたロータとを含むタイプであり、該送風システムが、特に該ロータに連動して該ハウジング内部に冷却用空気流を発生させることができる少なくとも一つのファン、該ハウジングに設けられたアキシャル方向の吸気口群、および、前記ハウジングにおいて該ファンの輪郭に向かい合う冠状部に設けられ、かつ、通気口群の領域において、該ハウジングの剛性を高めるための整流板群によって互いに分離されている冷却用空気の排出口群を具備する、回転電機の内部送風システムである。本発明は、また、このような送風システムを含む回転電機に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
整流板群によって引き起こされる圧力損失、および冷却用流体の剥離、この場合は冷却用空気の剥離による騒音を最小限に抑えるためには、排気すべき空気流の方向に沿って整流板群を傾斜させることが有利であることが判明している。しかしながら、ファン−ハウジングを関連付けることことがきわめて面倒な制約条件となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述したタイプの送風システムを提案することで、この不都合を解消することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的を達成するため、本発明による送風システムは、接線に対する整流板群の傾斜角が３８°と５２°の間に含まれることを特徴としている。
【０００５】
驚くべきことではあるが、このような角度範囲が、多くのファン−ハウジングの組み合わせにとって適しており、該角度範囲によって、確実に圧力損失がわずかに抑えられ、また騒音が低減されることが判明している。したがって、ファン−ハウジングの各組み合わせについて、傾斜角を計算することで、傾斜角のある範囲を提案する。
【０００６】
本発明の一つの特徴によると、４５°の値を有する角度を選定することが有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施態様を説明するために、例示としてのみ提示される、添付の概略図を参照にしつつ以下に述べる説明的記述において、本発明はよりよく理解され、また本発明のその他の目的、特徴、詳細および利点もより明確になるものであり、該添付の概略図は以下のものを示す。
−図１は、従来技術による、オルタネータのアキシャル方向の断面図である。
−図２は、本発明による送風システムの単純化した概略図であって、ファンおよび冷却用空気の排出口群を示したものである。
−図３は、本発明による通気口群を備えた前部軸受体の斜視図であり、
−図４は、本発明による送風システムの他の有利な特徴を示したものである。
−図５は、平面に展開したステータ内部のラジアル方向の図面である。
【０００８】
図１を参照にしつつ、この場合は自動車のオルタネータ用である、回転電機用送風システムの一般的構造について、最初に記述し、本発明をその文脈の中に置くことにする。この種のオルタネータについては、たとえば、仏国特許出願公開第２６０２９２５号明細書にも記述されているため、詳細についてはこれを参照することができる。
【０００９】
本図において、符号１は、回転する一般的形態のオルタネータの開口部を有するハウジングを示したものであって、該ハウジングは、巻線５を備えたステータ４を同軸心に取り囲んでおり、該ステータの内部には、爪付きのロータ６が回転可能に取り付けられており、該ロータは、前部軸受９および後部軸受１０を介してハウジングによって支持されているシャフト７を含んでいる。該ロータは、それぞれ前部および後部の二つの磁極片１２および１３、ならびにコイル１４からなる。各磁極片１２、１３は、その平坦部を形成している部分に、それぞれ前部ファン１５および後部ファン１６を支持している。該ファンは、それぞれの支持体となっている磁極片に連動して回転する。ステータ４は、ハウジング１によって内部に担持されている。
【００１０】
同図に概略的に示されているように、各ファンは、その外側の自由面に複数の送風用の羽根１８を備えている。
【００１１】
ハウジング１は、それぞれ前部軸受体１９および後部軸受体２１と称する二つの中空状の部分から形成されている。
【００１２】
これらの両軸受体は、たとえば、ビス２６を使って互いに組み合わされており、また、それぞれ全体的に横断方向の方向性を持った一部分を具備しているのだが、該部分は、連結域を介して、アキシャル方向の方向性を持った冠状部に連結されている。これらの両軸受体は、このそれぞれの横断方向の部分を利用して、その中央部に軸受９および１０を支持しているが、前部軸受体はオルタネータの駆動用プーリーに隣接しており、また後部軸受体はオルタネータが具備している整流ブリッジ（図示せず）に隣接している。
【００１３】
両軸受体の横断方向の部分は、アキシャル方向の吸気オリフィス２０を備えている。両軸受体の冠状部は、これら両軸受体の外周部に伸びており、その内部にステータ４を、より正確には、該ステータが巻線５を担持するために有する本体を担持している。この冠状部は、排出口群と称する開口部２２を備えている。排出口群２２は、アキシャル方向に細長い形状となっており、関係する軸受体の横断方向の部分の外周部にも配置されている。これらの排出口群２２は、ステータ４の本体の両側に伸びると共に、ヘアピース体と称する突出部、巻線５およびファンの外側に設置されている。排出口群２２は、したがって、軸受体の冠状部のみに配置されている、アキシャル開口部と称する、アキシャル方向の方向性を持った一部分を有する。
【００１４】
アキシャル開口部は、冠状部の円筒形部分の高さに等しいアキシャル方向の長さを有しており、該円筒形部分は、ステータ本体に隣接した排出口群の奥の部分に対応した第一の円、および該排出口群のアキシャル開口部の縁部に対応した他の円によって画定されている。図３は、整流板群２４によって画定された排出口群２２を示した斜視図である。
【００１５】
ファンは、アキシャル方向の吸気オリフィス２０を通して外気を吸入しながら、矢印を付けた線によって示された流れを有する冷却用空気流を発生させるように配置されている。矢印Ｆで示された冷却用空気の一部は、排出口群２２を通して排出される。
【００１６】
本発明は、主として、ファン１５もしくは１６、および、ファンによって発生した、矢印Ｆで示される空気流の排出口群２２とを具備する内部送風システムに関するものである。
【００１７】
以下は、図２および図３を参照しつつ本発明について記述することとする。これらの図面では、図１においてと同様に、ファンは符号１６で、またファンの羽根は符号１８で示されており、また通気口群は符号２２となっている。
【００１８】
図３において示されるように、排出口群２２を備えたハウジングの部分は前部軸受体であり、排出口群２２は、整流板群２４を軸受体の周辺面に作られた適応する開口部に用意することによって得られるのだが、該整流板群は、オルタネータの軸に対して平行に伸びると共に、ラジアル方向Ｒに対して所定の角度で傾斜している。整流板群２４は、軸受体の剛性を機械的に高めることをその機能としている。
【００１９】
本発明によると、整流板群２４は、ラジアル方向に垂直な接線に対して、３８°と５２°の間に含まれ、好ましくは４５°の傾斜角を有する。換言すれば、ラジアル方向Ｒに対する傾斜角は（９０°−３８°）と（９０°−５２°）の間に含まれる。
【００２０】
重大な圧力損失を回避するためには、ファン／ハウジングもしくは軸受体、の各組み合わせについて、整流板群は、排出口群を通して排出すべき冷却用空気流の方向に対してほぼ平行な傾斜を有するべきであるという一般的な意見にもかかわらず、上述した３８°から５２°の値の範囲にある傾斜を選択した場合、このような多数の、ファン／軸受体、の組み合わせの中で、ファン／軸受体の良好な両立性を維持することができると共に、圧力損失が比較的少なく、また空気の剥離も低減されることが判明している。したがって、送風システムの騒音も小さくなる。
【００２１】
排出口群２２およびそれらを分離している整流板群の製作に関して、ラジアル方向の開口部の面積が増大すると、ファンの冷却効率、すなわち、特にオルタネータの後部軸受体の部位にある電子部品およびコイルの冷却効率が著しく向上する限りにおいて、排出口群のラジアル方向の開口部の割合を、有利には少なくとも４０％にすべきであるという点は注目に値する。
【００２２】
送風システムの性能を向上するためには、アキシャル開口部の面積が、上述した冠状部の円筒形部分の面積の少なくとも４０％を占めるように、排出口群２２のアキシャル開口部の円周の大きさが増やされる。
【００２３】
図４は、オルタネータの冷却を最適化する他の方法を示したものである。実際、ファンの羽根は、図１において符号２０で示されるような、ハウジングもしくは前部および後部軸受体のアキシャル方向の吸気口群を、その弦の長さＬの三分の一、すなわち、距離ｌ以上によって重なってはいけないということを、この図面は示している。言い換えれば、アキシャル方向の吸気口群の外径は、ファンの内径および外径に応じて選択されなければならない。
【００２４】
有利には、最適化した送風を得るために、整流板群の配置を、それらが、距離Ｄ＝Ｆ・３６０°／Ｎだけ角度的に離れるように実現することができる。
ここに、
Ｎ＝ステータのスロットの数
Ｆは、回転電機の機械的な配置構成に応じて繰り返し計算によって定められる乗数係数である。
【００２５】
したがって、たとえば、
スロットがＮ＝３６であれば、１・３６０°／３６＝１０°となる。これにより、整流板群は角度で１０°、もしくは１０°の倍数だけ離すことになる。
またスロットがＮ＝４８であれば、２・３６０°／４８＝１５°となる。これにより、整流板群は角度で７・５°、もしくは７・５°の倍数だけ離すことになる。
さらにスロットがＮ＝９６であれば、３・３６０°／９６＝１１．２５°となる。これにより、整流板群は角度で３・７５°、もしくは３・７５°の倍数だけ離すことになる。
【００２６】
こうして、図５に示されるように、この配置により、ステータ４の溝３２に巻き付けられた巻線５のヘアピース体の前で負荷損失が低減することによって、最適化した送風を得ることができる。
【００２７】
実際、ステータ４からアキシャル方向に突出している前部ヘアピース体３０および後部ヘアピース体３１のコイルの密度（明確にするため、図５に部分的に示す）は、溝３２と直角をなして最高の密度を有しており、ラジアル方向の排出口群２２による空気の排出にとって障害となっている。したがって、本発明によると、整流板群２４が、コイルの高密度域と角度の上で一致するように配置されることで、ステータの歯３３と直角をなす空気の通路３４の前に余分な障害を作らないようされている。そのために、整流板群２４は、ステータの溝３２とラジアル方向にアライメントされている。
【００２８】
有利には、整流板群は、ステータの溝３２の全体の一部分にのみ、ラジアル方向にアライメントされる。整流板群のピッチは、ステータの溝／歯のピッチの倍数とすることが可能である。
【００２９】
他の実施態様によると、整流板群は、ランダムピッチ３５に従って、ステータの溝３２とラジアル方向において重ねることが可能である。
【００３０】
有利には、整流板群の少なくとも７０％が、ステータの溝にラジアル方向にアライメントされる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用するオルタネータのアキシャル方向の断面図
【図２】本発明による送風システムの単純化した概略図
【図３】本発明による通気口群を備えた前部軸受体の斜視図
【図４】本発明による送風システムの他の有利な特徴を示す図
【図５】平面に展開したステータ内部のラジアル方向の図
【符号の説明】
【００３２】
１  ハウジング
４  ステータ
６  ロータ
１５  前部ファン
１６  後部ファン
１８  羽根
２０  吸気口群
２２  通気口群  排出口群
２４  整流板群
３２  ステータの溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2005532019.tif 000009
2005532019.tif 000010
2005532019.tif 000011
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