(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部と外部とを連通する複数の通風孔を有するハウジングと、
このハウジングに固定されて、通電されると起磁力を発生する界磁巻線が巻装された静止継鉄部と、
前記界磁巻線の起磁力により磁化される磁極を有する回転子と、
この回転子の磁極の回転に伴って交流出力を発生する多相固定子巻線が巻装された固定子と、
前記ハウジングの軸方向の一方側に対して逆側に配置された電気部品と、
前記多相固定子巻線の近傍を跨いで通るように配線されて、前記界磁巻線と前記電気部品とを結線する導電線と
を備えたブラシレス交流発電機において、
前記回転子は、駆動源よりプーリを介して回転動力が伝達される回転軸を有し、
前記ハウジングは、軸方向のプーリ側に配置される第１フレーム、および軸方向のプーリ側とは逆側のリヤ側に配置される第２フレームを有し、
前記電気部品は、前記第２フレーム側に配置され、
前記静止継鉄部は、前記第１フレームに固定されており、
前記多相固定子巻線は、前記固定子に形成された複数のスロット内にそれぞれ収容される複数の導電体セグメントにより構成され、
前記複数の導電体セグメントの前記複数のスロット外には、異なるスロットの異なる径方向位置の２つの導電体セグメント同士を接続してコイルエンドが形成され、
前記コイルエンドには、前記複数の通風孔に向かう冷却風が抜ける通風路が形成されていることを特徴とするブラシレス交流発電機。
【請求項２】
請求項１に記載のブラシレス交流発電機において、
前記静止継鉄部は、前記導電線を通すための導電線通路を有し、
前記固定子は、前記導電線を通すための切欠き溝を有し、
前記第１フレームは、前記導電線を通すための第１切欠き溝を有し、
前記第２フレームは、前記導電線を通すための第２切欠き溝を有し、
前記導電線は、前記静止継鉄部の導電線通路より前記第１切欠き溝を経由して前記切欠き溝より前記第２切欠き溝を通って前記電気部品に結線されていることを特徴とするブラシレス交流発電機。
【請求項３】
請求項２に記載のブラシレス交流発電機において、
前記切欠き溝は、前記第１フレームと前記第２フレームとを締め付け固定するためのスルーボルトの本数の２倍設け、それらの切欠き溝は、前記固定子の外周面において等間隔に形成されていることを特徴とするブラシレス交流発電機。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のブラシレス交流発電機において、
前記第１、第２フレームの側壁部の内周には、前記回転子を回転自在に支持する第１、第２軸受が設けられ、
前記静止継鉄部は、前記第１フレームの側壁部との間で、前記第１軸受の外輪を軸方向に保持固定すると共に、前記第１フレームの側壁部側に締結具を用いて締め付け固定されていることを特徴とするブラシレス交流発電機。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載のブラシレス交流発電機において、
前記電気部品とは、前記多相固定子巻線で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個の整流素子を有する整流装置、または前記多相固定子巻線の発生電圧を調整するための電圧調整装置のうちの少なくとも１つ以上であることを特徴とするブラシレス交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摺動部品であるブラシおよびスリップリングを廃止したブラシレス交流発電機に関するもので、特に車両に搭載された内燃機関により回転駆動されて、車載電源の充電および電気負荷への電力の供給を行う車両用ブラシレス交流発電機に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用交流発電機は、ベルトおよびプーリを介して走行用エンジンの回転動力が伝達されるため、各々の回転速度によって発電効率が異なり、広い回転域で使用されるため、耐摩耗性に優れたブラシやスリップリング等の摺動部品の品質向上のため、コストアップとなっていた。そこで、特開平１−２０２１３３号公報においては、メンテナンスフリーや長寿命化およびコストダウンを目的として摺動部品であるブラシおよびスリップリングを廃止した車両用ブラシレス交流発電機が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の車両用ブラシレス交流発電機においては、界磁巻線への励磁電流を制御する電圧調整装置、および三相固定子巻線の交流出力を直流に変換する三相整流装置等の電気部品も、プーリ側とは反対側のリヤフレーム側にボルト等を用いて締め付け固定している。そして、界磁巻線およびこの界磁巻線を保持固定する静止継鉄部を、プーリ側とは反対側のリヤフレーム側にボルトやネジ等を用いて締め付け固定することが一般的であった。
【０００４】
この理由は、従来の三相固定子巻線構造による固定子では、交流発電機として発電する際に発熱量が大きく、界磁巻線と電圧調整装置とを結線する導電線を、発熱量の大きい三相固定子巻線の近傍を跨いで通すことが非常に困難であったからである。仮にこの様な構造とした場合には、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いて導電線を被覆する必要があるため、大幅なコストアップとなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
また、界磁巻線と電圧調整装置とを結線する導電線を三相固定子巻線の近傍を跨いで通すために、三相固定子巻線を有効に冷却する目的で、電気部品、例えば複数個の整流素子を冷却する冷却フィンの径寸法を大きくとると、車両用ブラシ付き交流発電機のリヤ側電気部品を共通使用することができなかった。それによって、ブラシレス交流発電機専用の電気部品、すなわち、ブラシレス交流発電機専用の三相整流装置や電圧調整装置を設ける必要があるため、従来のブラシ付き交流発電機に対して大幅にコストアップとなってしまうという問題が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いることなく、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を多相固定子巻線の近傍を跨いで通すことで、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を容易にしかも安価に配線することができ、あるいはブラシ付き交流発電機との電気部品の共用化を図ることができるので、大幅なコストアップを防止することのできるブラシレス交流発電機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内部と外部とを連通する複数の通風孔を有するハウジングと、このハウジングに固定されて、通電されると起磁力を発生する界磁巻線が巻装された静止継鉄部と、界磁巻線の起磁力により磁化される磁極を有する回転子と、この回転子の磁極の回転に伴って交流出力を発生する多相固定子巻線が巻装された固定子と、ハウジングの軸方向の一方側に対して逆側に配置された電気部品と、多相固定子巻線の近傍を跨いで通るように配線されて、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線とを備えたブラシレス交流発電機において、
回転子は、駆動源よりプーリを介して回転動力が伝達される回転軸を有し、ハウジングは、軸方向のプーリ側に配置される第１フレーム、および軸方向のプーリ側とは逆側のリヤ側に配置される第２フレームを有し、電気部品は、前記第２フレーム側に配置され、静止継鉄部は、第１フレームに固定されており、
多相固定子巻線は、固定子に形成された複数のスロット内にそれぞれ収容される複数の導電体セグメントにより構成され、複数の導電体セグメントの複数のスロット外には、異なるスロットの異なる径方向位置の２つの導電体セグメント同士を接続してコイルエンドが形成され、コイルエンドには、複数の通風孔に向かう冷却風が抜ける通風路が形成されていることを特徴としている。よって、コイルエンドの冷却効率が高くなる。それによって、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を多相固定子巻線の近傍を跨いで通しても、その導電線が耐熱グレードの低い、要するに安価な導電線用被膜で構成することができる。これにより、ブラシレス交流発電機の大幅なコストアップを防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、界磁巻線の引出し部である導電線を、静止継鉄部の導電線通路より第１フレームの第１切欠き溝を経由して固定子の切欠き溝より第２フレームの第２切欠き溝を通して電気部品に結線している。したがって、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いることなく、容易に、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を多相固定子巻線の近傍を跨いで通すことができるので、界磁巻線と電気部品とを結線する導電線を容易にしかも安価に配線することができる。
【０００９】
このような結線方法を採用することにより、プーリ側とは反対側に配置された第２フレーム側に電気部品を配したブラシレス交流発電機であっても、界磁巻線および静止継鉄部を、プーリ側に配置された第１フレーム側に固定可能となる。したがって、冷却性能を向上させるために第２フレーム側の電気部品を冷却するための冷却フィンを大きくする必要がないので、第２フレーム側の電気部品を、乗用車用ブラシ付き交流発電機と大幅な部品共用化ができる。これにより、ブラシレス交流発電機の大幅なコストアップを防止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、固定子の外周面に、スルーボルトの本数の２倍の切欠き溝を設け、それらの切欠き溝を等間隔に形成していることを特徴としている。また、請求項４に記載の発明によれば、静止継鉄部と第１フレームの側壁部との間に、第１軸受の外輪を軸方向に保持固定すると共に、静止継鉄部を、第１フレームの側壁部側に締結具を用いて締め付け固定することにより、別部品を設けることなく、第１軸受の外輪を位置決め固定することができ、且つ静止継鉄部を第１フレームの側壁部側に容易に固定することができる。さらに、請求項５に記載の発明によれば、電気部品とは、多相固定子巻線で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個の整流素子を有する整流装置、または多相固定子巻線の発生電圧を調整するための電圧調整装置のうちの少なくとも１つ以上であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、図１は車両用ブラシレスオルタネータの全体構造を示した図である。
【００１２】
本実施例の車両用ブラシレスオルタネータは、乗用車やトラック等の車両に搭載された内燃機関（以下エンジンと言う）により回転駆動されて、車載電源（以下バッテリと言う）の充電および電気負荷への電力の供給を行う車両用ブラシレス交流発電機である。その車両用ブラシレスオルタネータは、シャフト１の外周に一体的に設けられて、界磁として働くロータと、このロータに対向配置されて、電機子として働くステータと、ロータとステータを支持すると同時に、エンジンへの取り付けを行うハウジング４と、通電されると起磁力を発生する界磁コイル（フィールドコイルとも言う）５と、この界磁コイル５のリード線（引き出し線、引き出し部）を保持する静止継鉄部６と、ハウジング４のリヤ側に固定された三相整流装置７および電圧調整装置９等の電気部品とを備えている。
【００１３】
ロータは、本発明の回転子に相当するもので、本発明の回転軸を構成するシャフト１と一体的に回転する。シャフト１のフロント側端部（図示左端部）には、駆動源としてのエンジンの回転動力をシャフト１に伝達するためのプーリ（図示せず）が座付きナット１４を用いて取り付けられている。そして、シャフト１の中央部の外周には、ランデル型のポールコア（ロータコア：本発明の磁極に相当する）１１、１２が圧入等の手段を用いて嵌め合わされている。
【００１４】
そして、ロータは、電圧調整装置９によって界磁コイル５に励磁電流が流されると、一方のポールコア１１の外周側に等間隔で形成された複数個の爪状磁極片（一方の爪状磁極部）１１ａが全てＮ極となり、他方のポールコア１２の外周側に等間隔で形成された複数個の爪状磁極片（他方の爪状磁極部）１２ａが全てＳ極となる。なお、複数個の爪状磁極片１１ａと複数個の爪状磁極片１２ａとは、ステンレス等の非磁性材料製のリング１３によって周方向において交互に配設されている。
【００１５】
また、他方のポールコア１２の側壁面には、強制送風手段としての内扇式の冷却ファン１５が一体的に取り付けられている。その冷却ファン１５は、ハウジング４の内部に冷却風を生じさせる送風手段であって、シャフト１の軸方向のリヤ側から吸い込んだ冷却風の一部を略半径方向の外方に吐出すると共に、シャフト１の軸方向のリヤ側から吸い込んだ冷却風の残部を軸方向のプーリ側に吐出する複数枚の斜流式冷却翼１５ａを有している。
【００１６】
ハウジング４は、軽量なアルミニウムダイカストよりなり、複数本（本例では４本）のスルーボルト８により所定の軸方向ギャップを隔てて結合された一対のフレームから構成されている。そして、一対のフレームは、軸方向の一方側、つまりプーリ側に配置されるフロントフレーム（本発明の第１フレームに相当する）３１と、軸方向の他方側、つまりプーリ側とは逆側（反対側）に配置されるリヤフレーム（本発明の第２フレームに相当する）３２とを有している。
【００１７】
フロントフレーム３１の軸受保持部には、ロータのフロント側部を回転自在に支持するためのフロント側ころがり軸受２が装着されている。このフロント側ころがり軸受２は、本発明の第１軸受に相当するもので、アルミニウム合金、銅鉛合金鋳物等よりなり、内輪２１と外輪２２との間に配された複数個の鋼球（ボール）２３のころがり摩擦により、シャフト１のフロント側部を回転自在に支持するプーリ側の軸受である。
【００１８】
リヤフレーム３２の軸受保持部には、ロータのリヤ側端部を回転自在に支持するためのリヤ側ころがり軸受３が装着されている。このリヤ側ころがり軸受３は、アルミニウム合金、銅鉛合金鋳物等よりなり、内輪２４と外輪２５との間に配された複数個の鋼球（ボール）２６のころがり摩擦により、シャフト１のリヤ側端部を回転自在に支持するプーリ側とは逆側（リヤ側）の軸受である。
【００１９】
なお、リヤフレーム３２のリヤ側には、固定ボルト２８およびナット２９を用いてリヤカバー３３が締め付け固定（締結）されている。また、リヤカバー３３には、リヤフレーム３２側の電気部品等を冷却する冷却風を、ハウジング４の内部へ導入するための多数の導入窓３３ａが形成されている。また、フロントフレーム３１およびリヤフレーム３２は、静止継鉄部６およびステータを保持固定すると同時に、エンジンのブラケット等の固定部材への取り付けを行うための取付ステー３４〜３６が径方向外方へ向けてそれぞれ延長されている。それらの取付ステー３４〜３６の先端側には、図示しないボルト等の締結部材が挿通する締結孔３４ａ〜３６ａが形成されている。
【００２０】
また、フロントフレーム３１の側壁部および周壁部には、冷却ファン１５の回転に伴ってハウジング４の内部から冷却風を吐出するための多数の通風孔３１ａを径方向および軸方向に開口している。また、リヤフレーム３２の側壁部には、冷却ファン１５の回転に伴って外部からハウジング４の内部に冷却風を吸い込むための多数の通風孔３２ａを軸方向に開口している。さらに、リヤフレーム３２の周壁部には、ハウジング４の内部から冷却風を吐出するための多数の通風孔３２ａを径方向に開口している。ここで、本実施例のフロントフレーム３１の内周側の側壁部には、静止継鉄部６を複数個の固定ボルト４０を用いて締め付け固定している。
【００２１】
界磁コイル５は、本発明の界磁巻線に相当するもので、静止継鉄部６のリヤ側端部に周方向に形成された周溝（凹状部）５ａに所定の巻回数だけ巻装されている。そして、静止継鉄部６は、磁性材料製の薄板（例えば厚さが０．５ｍｍまたは０．３５ｍｍの珪素鋼板等）を軸方向に複数積層した略円筒形状の積層コアで、複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａとの間、およびポールコア１１、１２の各筒状部との間に所定の径方向ギャップが形成され、且つポールコア１２の側壁部との間に所定の軸方向ギャップが形成されている。また、静止継鉄部６のフロント側端面は、フロントフレーム３１の内周側に設けられた円環状の軸受保持部との間にフロント側ころがり軸受２の外輪２２を挟み込むことで、外輪２２を軸方向に保持固定している。
【００２２】
次に、本実施例のステータを図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図２はステータコアの外周部を示した図で、図３は１つの導電体セグメントを示した図で、図４はステータコアの主要構造を示した図で、図５は複数の導電体セグメントのコイルエンドを示した図である。
【００２３】
ステータは、本発明の固定子に相当するもので、ポールコア１１、１２の複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａの外周に対向して配置されたステータコア（固定子鉄心、電機子鉄心とも言う）４１、およびポールコア１１、１２の回転に伴って三相交流出力が誘起する三相のステータコイル（三相の固定子巻線、三相の電機子巻線とも言う）４２等から構成されている。ステータコア４１は、フロントフレーム３１のインロー嵌合部３８とリヤフレーム３２のインロー嵌合部３９との間に挟み込まれ、一部の外周面が外部へ露出しているので、ステータコア４１および三相のステータコイル４２で発生した熱が直接外部に伝わり冷却性が向上している。
【００２４】
また、ステータコア４１は、磁性材料製の薄板（例えば厚さが０．５ｍｍまたは０．３５ｍｍの珪素鋼板等）を軸方向に複数積層した略円筒形状の積層コアで、ポールコア１１、１２から出た磁束が三相のステータコイル４２と有効に交差するように作られた磁束通路を形成する。なお、ステータコア４１の内周には、複数のティース４４が等間隔で形成されている。そして、隣設するティース間には、三相のステータコイル４２を構成する各導電体セグメント４３を収容するスロット４５が形成されている。
【００２５】
三相のステータコイル４２は、本発明の多相固定子巻線に相当するもので、複数のスロット４５内にそれぞれ収納される複数の導電体セグメント４３により構成されている。また、各スロット４５内には、各導電体セグメント４３とステータコア４１との間を電気的に絶縁するための略Ｓ字形状のインシュレータ４６が配設されている。
【００２６】
ここで、本実施例の各スロット４５の略Ｓ字形状のインシュレータ４６内には、２本の矩形状導電体セグメント４３が内層側導電体４３ａおよび外層側導電体４３ｂとして挿入されている。そして、ステータコア４１の軸方向端面の一方に導電体セグメント４３のターン部４３ｃが配置され、その他方に接合部４３ｄが配置されている。各導電体セグメント４３の接合部４３ｄには、異なるスロット４５に収容され、且つ異なる径方向位置の他の導電体セグメント４３の接合部４３ｄが超音波溶接、アーク溶接またはろう付け等により電気的に接続される。
【００２７】
そして、複数の導電体セグメント４３は、ステータコア４１の両端面より軸方向に突出して、各スロット４５のプーリ側とは逆側において２つの導電体セグメント４３の接合部４３ｄ同士を接続してそれぞれコイルエンド４７を形成している。そして、複数の導電体セグメント４３が、ステータコア４１上に略円環状に配列されて、その結果、円環状のコイルエンド群が形成されている。そして、導電体セグメント４３のうち、ステータコア４１から延び出す稜線部４３ｅは、内層側導電体４３ａおよび外層側導電体４３ｂで逆方向に傾斜している。
【００２８】
そして、コイルエンド群の中で隣接する２つの導電体セグメント４３間には電気絶縁が確保できるように所定の隙間が形成されている。このため、複数の導電体セグメント４３の接合部４３ｄを円環状に配列したコイルエンド群には、径方向の通風孔３２ａに向かうように抜ける冷却風がコイルエンド群を横切ることにより各導電体セグメント４３のコイルエンド４７を冷却するための多数の通風路（隣接する２つの導電体セグメント４３の電気絶縁を確保することが可能な隙間）４９が形成される。これにより、三相のステータコイル４２の冷却性能が高くなる。
【００２９】
三相整流装置７は、ステータの三相のステータコイル４２に発生した交流を直流に変換（整流）するレクティファイヤである。この三相整流装置７は、導電線（図示せず）を経てバッテリに充電電流を供給するための直流出力端子（直流出力ターミナル）５１、三相のステータコイル４２の各コイルエンドとリヤフレーム３２とを電気的に絶縁する端子台５２、および発熱部品の発熱を放熱するための冷却フィン５３等から構成されている。
【００３０】
端子台５２には、三相のステータコイル４２の各リード線（引出し部）４８に電気的に接続する各交流入力端子が絶縁性樹脂にインサート成形されている。そして、冷却フィン５３には、三相のステータコイル４２で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個のダイオード等の整流素子が一体的に装着されている。なお、５４は絶縁スペーサで、５５はパイプリベットである。これらの三相整流装置７を構成する各電気部品は、リヤフレーム３２のリヤ側とリヤカバー３３との間に固定ボルト２８およびナット２９を用いて締め付け固定されている。
【００３１】
電圧調整装置９は、界磁コイル５ヘの励磁電流を制御することで三相のステータコイル４２の発生電圧を適正値に調整するためのＩＣレギュレータである。そして、電圧調整装置９は、各種外部接続端子が絶縁性樹脂にインサート成形された端子台５６、およびこの端子台に保持された発熱部品を冷却するための冷却フィン（図示せず）等から構成されている。
【００３２】
なお、端子台５６は、内部にハイブリッドＩＣ等の集積回路（図示せず）を収容しており、外部と接続するための筒形状の雄型コネクタ部５７を一体成形している。ここで、各種外部接続端子としては、バッテリの正極側に接続されるＢ側接続端子５８、バッテリの負極側に接続されるＥ（アース）側接続端子、導電線１０を介して界磁コイル５へ励磁電流を供給するための励磁電流出力端子（ターミナル）であるＦ側接続端子（図示せず）等がある。
【００３３】
ここで、界磁コイル５のコイルエンドより引き出されたリード線（引出し部）と電圧調整装置９とを結線する導電線１０は、三相のステータコイル４２の近傍を跨いで通るように配線されており、耐熱グレードの低い導電線用被膜により被覆されている。なお、静止継鉄部６には導電線通路６１が形成され、フロントフレーム３１の外周側内壁面には第１切欠き溝６２が形成され、ステータコア４１の外周面にはスルーボルト用切欠き溝６３が形成され、リヤフレーム３２の外周側内壁面には第２切欠き溝６４が形成されている。
【００３４】
そして、導電線１０は、静止継鉄部６の導電線通路６１より第１切欠き溝６２を経由してスルーボルト用切欠き溝６３より第２切欠き溝６４を通って電圧調整装置９のターミナルに結線されている。ここで、スルーボルト用切欠き溝６３は、スルーボルト８の本数の２倍設けられている。それらのスルーボルト用切欠き溝６３は、図２に示したように、ステータコア４１の外周面において等間隔に形成されている。
【００３５】
ここで、ステータのステータコア４１は、元々プレスのコアシート（磁性材料製の薄板：珪素鋼板等）で成形、溶接することにより、位置決めを目的として切欠き溝が必要であった。このため、プレス打ち抜きのため、スルーボルト８の本数の２倍製作することは十分容易であり、例えば４本のスルーボルト８を使用している場合には、８本のスルーボルト用切欠き溝６３で構成することができる。
【００３６】
したがって、界磁コイル５と電圧調整装置９とを結線する導電線１０の取り回しの自由度、すなわち、４本のスルーボルト８を使用している場合、４５°間隔でダイオードを持った冷却フィン５３や電圧調整装置９等の電気部品の取付位置の変更が対応可能となる。これにより、種々の車両における搭載上の自由度がアップされる。
【００３７】
〔実施例の作用〕
次に、本実施例の車両用ブラシレスオルタネータの作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
【００３８】
エンジンの回転動力がベルト等の伝動手段を介してプーリに伝達されると、シャフト１が回転することによりロータが回転する。このとき、シャフト１と一体的にランデル型のポールコア１１、１２が回転する。そして、電圧調整装置９の作用によって、電圧調整装置９の励磁電流出力端子より導電線１０を経て界磁コイル５に励磁電流が供給される。これにより、ポールコア１１、１２の複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａが周方向にＮ極とＳ極とが交互に位置するように励磁される。例えば一方のポールコア１１の複数個の爪状磁極片１１ａが全てＮ極となり、他方のポールコア１２の複数個の爪状磁極片１２ａが全てＳ極となる。
【００３９】
そして、ロータのポールコア１１、１２の複数個の爪状磁極片１１ａ、１２ａと相対回転するステータのステータコア４１の内周側に形成された複数個のスロット内に収納された三相のステータコイル４２に順次交流電流が誘起する。この三相の交流電流は、三相のステータコイル４２の各コイルエンド（端末線）および各交流入力端子を経て、冷却フィン５３上の複数個のダイオードに入力される。これにより、三相の交流電流が整流され直流電流に変換される。そして、三相のステータコア４２の発電電圧がバッテリ電圧を越えると、整流された直流電流が直流出力端子５１、導電線を経てバッテリに供給される。このため、バッテリに充電電流が流れることにより、バッテリが充電される。
【００４０】
ここで、ロータのポールコア１１、１２と一体的に回転する冷却ファン１５の作用によって発生する冷却風の流れを説明する。冷却ファン１５の斜流式冷却翼１５ａの回転に伴って発生する冷却風は、多数の導入窓３３ａよりリヤカバー３３の内部に導入されて、リヤカバー３３内部の三相整流装置７および電圧調整装置９等の電気部品を冷却する。その後に、冷却風は、軸方向に形成された多数の通風孔３２ａよりリヤフレーム３２の内部に吸い込まれる。
【００４１】
そして、冷却風の一部は、冷却ファン１５の斜流式冷却翼１５ａの作用によって、シャフト１の略径方向の外側に偏向されて多数の通風路（三相のステータコイル４２を構成する、隣接する２つの導電体セグメント４３の電気絶縁を確保することが可能な隙間）４９を通る際に、各導電体セグメント４３のコイルエンド４７によりなるコイルエンド群を冷却し、三相のステータコイル４２の温度が下がる。そして、径方向に形成された多数の通風孔３１ａ、３２ａよりリヤフレーム３２の径方向外方へ排出される。
【００４２】
一方、冷却ファン１５の斜流式冷却翼１５ａの作用によって生じた冷却風の残部は、ランデル型のポールコア１１、１２の各爪状磁極片１１ａ、１２ａの間（略Ｖ字状の通風路、空隙部）を通り抜けてシャフト１の軸方向に流れ、軸方向および径方向に形成された多数の通風孔３１ａよりフロントフレーム３１の径方向外方へ排出される。
【００４３】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例の車両用ブラシレスオルタネータは、内層に位置する複数の導電体セグメント４３の稜線部４３ｅの傾斜方向を同一方向とすることができ、しかも外層に位置する複数の導電体セグメント４３の稜線部４３ｅの傾斜方向を同一方向とすることができる。これにより、三相のステータコイル４２をコイルエンド４７で干渉無く配置できるので、スロット４５内における導電体の占積率が向上し高出力化できる。つまり発電効率を向上できる。
【００４４】
また、コイルエンド４７において隣接する２つの導電体セグメント４３の間には、電気絶縁を確保することが可能な隙間、つまり三相のステータコイル４２のコイルエンド群には通風路４９が多数形成されるので、それらの通風路４９を例えば径方向に抜ける冷却風によって三相のステータコイル４２の温度上昇を大幅に抑えることができる。
【００４５】
特に本実施例では、ランデル型ポールコア１１、１２の軸方向の他端側、つまりリヤ側に内扇式ファンとしての冷却ファン１５を装着しており、コイルエンド４７の外周側に対応してリヤフレーム３２の周壁部に形成された多数の通風孔３２ａ、およびフロントフレーム３１の周壁部に形成された多数の通風孔３１ａを設けているため、三相のステータコイル４２のコイルエンド群内を通って多数の通風孔３１ａ、３２ａに向けて抜ける冷却風の通風抵抗を極端に低減でき、冷却性能を大きく向上させることができる。
【００４６】
また、界磁コイル５の引出し部である導電線１０を、静止継鉄部６に形成された導電線通路６１よりフロントフレーム３１の外周側内壁面に形成された第１切欠き溝６２を経由してステータコア４１の外周面に形成されたスルーボルト用切欠き溝６３よりリヤフレーム３２の外周側内壁面に形成された第２切欠き溝６４を通して電圧調整装置９に結線している。
【００４７】
これらによって、耐熱グレードの高い導電線用被膜を用いることなく、容易に、界磁コイル５の引出し部と電圧調整装置９の励磁電流出力端子とを結線する導電線１０を三相のステータコイル４２の近傍を跨いで通すことができるので、界磁コイル５と電圧調整装置９とを結線する導電線１０を容易にしかも安価に配線することができる。
【００４８】
また、上述したように、三相のステータコイル４２の冷却性能を向上させているので、界磁コイル５と電圧調整装置９とを結線する導電線１０を三相のステータコイル４２の近傍を跨いで通しても、その導電線１０を耐熱グレードの低い、要するに安価な導電線用被膜で構成することができる。これにより、車両用ブラシレスオルタネータの大幅なコストアップを防止することができる。
【００４９】
このような結線方法を採用することにより、プーリ側とは反対側のリヤフレーム３２側に三相整流装置７や電圧調整装置９等の電気部品を配した車両用ブラシレスオルタネータであっても、界磁コイル５および静止継鉄部６を、プーリ側のフロントフレーム３１側に固定可能となる。したがって、冷却性能を向上させるためにリヤフレーム３２側のダイオードやハイブリッドＩＣ等の電気部品を冷却するための冷却フィン５３を大きくする必要がないので、リヤフレーム３２側の三相整流装置７や電圧調整装置９等の電気部品を、乗用車用ブラシ付き交流発電機と大幅な部品共用化ができる。これにより、車両用ブラシレスオルタネータの大幅なコストアップを防止することができる。
【００５０】
〔変形例〕
本実施例では、本発明を、乗用車やトラック等の車両に搭載された走行用エンジンにより回転駆動される車両用ブラシレスオルタネータに適用した例を説明したが、本発明を、車両搭載用エンジンを除く内燃機関、電動モータ、水車、風車等の駆動源によりベルト駆動または直接駆動されるブラシレス交流発電機に適用しても良い。また、本実施例では、複数個の整流素子として複数個のダイオードを使用した例を説明したが、複数個の整流素子として複数個のＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を用いても良い。
【００５１】
本実施例では、三相整流装置７をハウジング４の外側、つまりリヤフレーム３２とリヤカバー３３との間に配置したが、三相整流装置７をハウジング４の内側、つまりリヤフレーム３２の内側に配置しても良い。また、本実施例では、電圧調整装置９をハウジング４の外側、つまりリヤフレーム３２とリヤカバー３３との間に配置したが、電圧調整装置９をハウジング４の内側、つまりリヤフレーム３２の内側に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用ブラシレスオルタネータの全体構造を示した断面図である（実施例）。
【図２】ステータコアの外周部を示した断面図である（実施例）。
【図３】１つの導電体セグメントを示した斜視図である（実施例）。
【図４】ステータコアの主要構造を示した部分断面図である（実施例）。
【図５】複数の導電体セグメントのコイルエンドを示した斜視図である（実施例）。
【符号の説明】
１  シャフト（回転軸）
２  フロント側ころがり軸受（プーリ側の第１軸受）
３  リヤ側ころがり軸受（リヤ側の第２軸受）
４  ハウジング
５  界磁コイル（界磁巻線）
６  静止継鉄部
７  三相整流装置
８  スルーボルト
９  電圧調整装置（電気部品）
１０  導電線
１１  ポールコア（磁極、回転子鉄心）
１２  ポールコア（磁極、回転子鉄心）
１５  冷却ファン
３１  フロントフレーム（プーリ側の第１フレーム）
３２  リヤフレーム（プーリ側とは逆側の第２フレーム）
４１  ステータコア（固定子鉄心）
４２  三相のステータコイル（多相固定子巻線）
４３  導電体セグメント
４５  スロット
４７  コイルエンド
４９  通風路
６１  静止継鉄部の導電線通路
６２  フロントフレームの第１切欠き溝
６３  ステータコアのスルーボルト用切欠き溝
６４  リヤフレームの第２切欠き溝
１１ａ  爪状磁極片（一方の爪状磁極部）
１２ａ  爪状磁極片（他方の爪状磁極部）
３１ａ  通風孔
３２ａ  通風孔
【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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