(57)【要約】【課題】体格の増大を招くことなく整流器の冷却性を向上させ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】回転子と、回転子と対向配置された固定子と、回転子と固定子とを支持するフレームと、フレームに固定されて整流素子の冷却と電気的接続を行う冷却フィン４０を有する整流器２４と、冷却フィン４０を経由して回転子側に冷却風を吸入する冷却風発生装置とを備える車両用交流発電機において、冷却フィン４０は、冷却風発生装置によって生じる冷却風の流れに沿って回転子の回転軸に対して傾斜した壁面を有する。【選択図】図２
2008228488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、前記回転子に対向配置された固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームと、前記フレームに固定されて整流素子の冷却と電気的接続を行う冷却フィンを有する整流器と、前記冷却フィンを経由して前記回転子側に冷却風を吸入する冷却風発生装置とを備える車両用交流発電機において、
前記冷却フィンは、前記冷却風発生装置によって生じる冷却風の流れに沿って前記回転子の回転軸に対して傾斜した壁面を有することを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記冷却フィンは、前記回転軸に対して垂直な面に沿って開口部を有する貫通穴を備え、
前記傾斜した壁面は、前記貫通穴を区画する面であることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項２において、
前記傾斜した壁面は、前記回転子の回転方向に沿って前記貫通穴を区画する面であることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記冷却風発生装置は、前記回転子とともに回転する遠心型の冷却ファンであ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、乗用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、回転子の回転軸と平行な向きに貫通穴が形成された冷却フィンを含む整流器を備えた車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。回転子に装着された冷却ファンが回転したときにこの貫通穴を通して冷却風が吸入されるため、冷却フィンを効率よく冷却することができる。
【特許文献１】特開２００４−２８２９３７号公報（第４−７頁、図１−１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示された車両用交流発電機では、回転子に装着された冷却ファンの回転によって吸入される冷却風は冷却ファンの回転方向に沿って傾斜しているが、冷却フィンに設けられた貫通穴は回転軸に平行に形成されているため、通風抵抗が増して風速が低下し、冷却性が悪化するという問題があった。冷却フィンの回転軸に沿った長さを長くすることにより、冷却風が接する面積を増加させることができるため、冷却性の向上が可能になるが、車両用交流発電機全体の体格が大きくなって最近の小型・軽量化の要請に反することになり採用は難しい。
【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、体格の増大を招くことなく整流器の冷却性を向上させ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、回転子と、回転子に対向配置された固定子と、回転子と固定子とを支持するフレームと、フレームに固定されて整流素子の冷却と電気的接続を行う冷却フィンを有する整流器と、冷却フィンを経由して回転子側に冷却風を吸入する冷却風発生装置とを備えており、冷却フィンは、冷却風発生装置によって生じる冷却風の流れに沿って回転子の回転軸に対して傾斜した壁面を有している。整流器の冷却フィンの壁面の向きを、冷却風が吸入される向きに合わせて傾斜させることにより、冷却風の通風抵抗を低減することができる。これにより、回転軸に沿った整流器の長さ、すなわち車両用交流発電機の体格の増大を招くことなく、整流器の冷却性を向上させることができる。
【０００６】
また、上述した冷却フィンは、回転軸に対して垂直な面に沿って開口部を有する貫通穴を備え、傾斜した壁面は、貫通穴を区画する面であることが望ましい。特に、傾斜した壁面は、回転子の回転方向に沿って貫通穴を区画する面であることが望ましい。このように回転軸に対して傾斜した壁面を有する傾斜した貫通穴に冷却風を通すことにより、冷却風の通風抵抗の低減とともに冷却風に接する壁面の面積の増大を図ることができ、整流器の冷却性向上が可能となる。
【０００７】
また、上述した冷却風発生装置は、回転子とともに回転する遠心型の冷却ファンであることが望ましい。これにより、内扇式の車両用交流発電機に吸入される冷却風の風量を増加させて車両用交流発電機全体の温度低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図１に示す車両用交流発電機１００は、フロント側フレーム１、リア側フレーム２、固定子４、回転子１０、整流器２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６、リアカバー２７等を含んで構成されている。
【００１０】
フロント側フレーム１およびリア側フレーム２は、共に椀形状を有しており、これらの開口部同士を対向させて固定子４を挟み込んだ状態で、複数本のボルト３によって相互に固定されている。これらのフロント側フレーム１とリア側フレーム２によって回転子１０と固定子４が支持される。フロント側フレーム１には円筒状のベアリングボックス７が一体に形成されており、リア側フレーム２には鉄製のベアリングボックス８がローレットを有するボルト９によって取り付けられている。
【００１１】
固定子４は、回転子１０と対向配置され、固定子鉄心５および固定子巻線６を備えている。回転子１０は、界磁巻線１１、ポールコア１２、１３、回転軸１４等を備えており、ベアリングボックス７、８に固定される一対のベアリング１５、１６により回転自在に保持されている。ポールコア１２、１３の軸方向端面には、遠心型の冷却ファン１７、１８が取り付けられている。フロント側の冷却ファン１７は、界磁巻線１１への冷却風を生成するために、ブレードが回転子１０の回転方向に対して前傾させた斜流式になっている。また、回転軸１４の前端にはプーリ１９がナット２０により結合されており、図示しない車両エンジンにより回転駆動される。さらに、リア側フレーム２の外側に位置する回転軸１４の後端には、一対のスリップリング２１、２２が設けられており、界磁巻線１１に電気的に接続されている。
【００１２】
整流器２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６等のいわゆる電気部品は、リア側フレーム２の外側の軸方向端面に、ボルト９等の固定手段によって固定されている。整流器２４は、例えば三相の固定子巻線６の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電圧に変換する。電圧制御装置２５は、界磁巻線１１に流れる励磁電流を調整することにより、車両用交流発電機１００の出力電圧を制御する。ブラシ装置２６は、整流器２４から回転子１０の界磁巻線１１に励磁電流を流すためのものであり、回転子１０の回転軸１４に形成されたスリップリング２１、２２のそれぞれに押圧するブラシが備わっている。
【００１３】
リアカバー２７は、樹脂製（例えばナイロン製）の外殻部としての保護カバーであって、リア側フレーム２の外側に取り付けられる整流器２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６等の電気部品を覆って、これらを保護する。このリアカバー２７は、ナット２８によってリア側フレーム２から延びるボルト９に、整流器２４を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。
【００１４】
リア側フレーム２は、固定子鉄心５の軸方向端面からリア側（スリップリング２１、２２側）に突出した固定子巻線６に対向した位置に冷却風の吐出窓３０を有し、軸方向端面に冷却風の吸入窓３１を有している。また、リアカバー２７の軸方向端面には、冷却風の吸入窓（図示せず）を有している。
【００１５】
上述した構造を有する車両用交流発電機１００は、ベルト等を介してプーリ１９に車両エンジンからの回転力が伝えられると回転子１０が所定方向に回転する。この状態で回転子１０の界磁巻線１１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア１２、１３のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線６に三相交流電圧を発生させることができ、整流器２４に設けられた出力端子からは所定の直流電流が取り出される。また、回転子１０の回転に伴って冷却ファン１８が回転すると、リアカバー２７の吸入窓を通して内部に冷却風が吸入される。この冷却風は、整流器２４や電圧制御装置２５を冷却した後、リア側フレーム２の吸入窓３１を介して冷却ファン１８の近傍に導入され、吐出窓３０を通して排出される。
【００１６】
次に、整流器２４に備わった冷却フィンの詳細について説明する。図２は、整流器２４に備わった冷却フィンの形状を示す斜視図である。整流器２４に備わった冷却フィン４０は、リア側フレーム２に固定されて整流素子５０の冷却と電気的接続を行うためのものであって、車両用交流発電機１００に組み付けられたときに回転軸１４の周囲を包囲する１周未満の筒形状を有しており、内周部４１、外周部４２、斜行部４３、取付部４４を含んで構成されている。
【００１７】
内周部４１と外周部４２は、回転軸１４と同心状に配置された筒状部材であり、それらの間を放射状に連結するように複数（例えば６個）の取付部４４と斜行部４３が配置されている。それぞれの取付部４４には、整流素子５０を取り付けるために用いられる取付穴４５が形成されている。この取付穴４５に整流素子５０を圧入することにより、取付部４４に対する整流素子５０の機械的な取付と電気的な接続が行われる。また、斜行部４３は、回転軸１４に対して傾斜した向きに配置されている。
【００１８】
図３は、取付部４４と斜行部４３の周方向に沿った断面図であり、一の取付部４４とその両隣に配置された２つの斜行部４３の断面が示されている。図３に示すように、取付部４４とこれに隣接する斜行部４３との間には、回転軸１４に対して垂直な面に沿って開口部を有する貫通穴４６を有する。この貫通穴４６は、内周部４１の外周面、外周部４２の内周面、取付部４４の周方向（回転方向）側面４４Ａ、斜行部４３の周方向（回転方向）側面４３Ａによって区画されている。
【００１９】
また、これらの区画面の中で、取付部４４の周方向側面４４Ａと斜行部４３の周方向側面４３Ａは同じ向きに傾斜した壁面を形成しており、貫通穴４６全体が回転軸１４と平行な向きに対して周方向に傾斜している。この傾斜角は、冷却風の流れに沿った向きに一致させている。すなわち、冷却風発生装置としての遠心型の冷却ファン１８によって発生する冷却風は、途中に流れを阻害する障害物がなければ、回転軸１４と平行な向きに対して傾斜した角度で冷却風を吸入する。本実施形態では、この自然な吸入角度に一致するように（あるいは近づくように）貫通穴４６の傾斜角度が設定されている。
【００２０】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、整流器２４の冷却フィン４０の壁面の向きを、冷却風が吸入される向きに合わせて傾斜させている。具体的には、冷却フィン２４は、回転軸１４に対して垂直な面に沿って開口部を有する貫通穴４６を備え、この貫通穴４６を区画する面（特に回転方向に沿って貫通穴４６を区画する面）を傾斜させている。これにより、冷却風の通風抵抗を低減することができ、回転軸１４に沿った整流器２４の長さ、すなわち車両用交流発電機１００の体格の増大を招くことなく、整流器２４の冷却性を向上させることができる。また、冷却風発生装置としての遠心型の冷却ファン１８が用いられており、内扇式の車両用交流発電機１００に吸入される冷却風の風量を増加させて車両用交流発電機１００全体の温度低減を図ることができる。
【００２１】
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種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、冷却フィン４０が整流器２４の正極側の冷却フィンであるか負極側の冷却フィンであるかを特に限定しなかったが、冷却性向上の観点からは両方の冷却フィンを図２に示した構造にすることが望ましい。但し、いずれか一方の冷却フィンを図２に示した構造にするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】整流器に備わった冷却フィンの形状を示す斜視図である。
【図３】取付部と斜行部の周方向に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  フロント側フレーム
２  リア側フレーム
４  固定子
１０  回転子
２４  整流器
２５  電圧制御装置
２６  ブラシ装置
２７  リアカバー
４０  冷却フィン
４１  内周部
４２  外周部
４３  斜行部
４４  取付部
４５  取付穴
４６  貫通穴
【図１】
2008228488.tif 000003
【図２】
2008228488.tif 000004
【図３】
2008228488.tif 000005