(57)【要約】【課題】構造の複雑化や大型化を抑止しつつ組み付け精度に優れたタンデム式車両用交流発電機を提供すること。【解決手段】電機子鉄心２３、３３の間に中間リング（筒状のスペーサ）１０が介設され、これら電機子鉄心２３、中間リング１０及び電機子鉄心３３のセットは、前ハウジング１１及び後ハウジング１２により軸方向に挟まれ、スルーボルト９により締結される。前ハウジング１１の周壁部はリア側の電機子鉄心２３及び中間リング１０を完全に囲覆した後、電機子鉄心３３の外周面の一部も囲覆している。これにより、簡素な構造にて耐振動性および耐環境性に優れたタンデム式車両用交流発電機が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁巻線がそれぞれ巻装されて共通の回転軸に縦列固定される第１、第２のランデル型界磁鉄心と、
電機子巻線がそれぞれ巻装されて前記第１、第２のランデル型界磁鉄心の径外側に個別に配置される円筒状の第１、第２の電機子鉄心と、
それぞれ端壁部及び周壁部をもつとともに前記両電機子鉄心の軸方向両側に位置して前記回転軸を回転自在に支承する非磁性の前ハウジング及び後ハウジングと、
前記前ハウジングの内周面は、前記第１電機子鉄心の前端面が係止される段差面を有し、
前記後ハウジングの内周面は、前記第２の電機子鉄心の後端面が係止される段差面を有し、
前記前ハウジング及び後ハウジングは、スルーボルトにより軸方向へ付勢されて前記両電機子鉄心を軸方向へ挟圧するタンデム式車両用交流発電機において、
前記両電機子鉄心の間に介設された筒状のスペーサを有し、
前記両ハウジングのうち前記周壁部が長い方である長周壁ハウジングの前記周壁部は、前記両電機子鉄心の一方のすべてを囲包して前記両電機子鉄心の他方の外周面に達するとともに、前記両電機子鉄心の他方の外周面上にて前記両ハウジングの他方の周壁部に対して軸方向に所定間隔だけ離れていることを特徴とするタンデム式車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１記載のタンデム式車両用交流発電機において、
前記長周壁ハウジングは、外部から前記回転軸へトルクが入力されるプーリ側に配置されているタンデム式車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項１又は２記載のタンデム式車両用交流発電機において、
前記長周壁ハウジングは、取付け用フランジ部を有するタンデム式車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載のタンデム式車両用交流発電機において、
前記スペーサ及びスルーボルトは、鉄系鋼材からなるタンデム式車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載のタンデム式車両用交流発電機において、
前記両電機子巻線のうち高電圧側の電機子巻線は、前記長周壁ハウジングにすべて囲包される前記両電機子鉄心の一方に巻装されているタンデム式車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム式車両用交流発電機に関し、特に２電圧型タンデム式車両用交流発電機の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機子・ランデル型界磁子対を軸方向に２対配置したタンデム式回転電機において、下記に説明するように種々の電機子固定方式が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、第１ハウジング、第１電機子、中間スペーサ、第２ハウジングを直列に固定し、第２電機子は別に固定している。この電機子固定方式では、部品公差の累積により軸心精度が悪化し、ステータ間の軸心位置の径方向ずれが大きくなる。また、ランデル型界磁子を支持する第１、第２ハウジングが径方向にずれやすいため、ランデル型界磁子の軸ズレが生じやすい欠点があった。
【０００４】
特許文献２は、単一のハウジングにより２つの電機子を支持し、電機子がスルーボルトにより軸方向に挟圧されないため、ハウジングで囲覆われる側の電機子の軸方向の固定が難しいという問題があった。
【０００５】
これらの問題点に鑑み、本出願人により出願された特許文献３は、２つの電機子の間に中間ハウジングを介在させた状態にて前後ハウジングで挟み、これら前後ハウジングをスルーボルトにより軸方向に締結する電機子固定方式（以下、スルーボルト一斉締結方式とも称する）しているため、部品公差の累積による軸心精度の悪化を抑止できる。
【特許文献１】特開昭56-112866号公報
【特許文献２】特開平5-83906号公報
【特許文献３】特開2005-229748号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来のスルーボルト一斉締結方式による電機子固定は、２つの電機子の間に中間ハウジングを介在させているため、ハウジングと電機子との間の軸心精度が低下し、かつ、電機子の軸方向への強固な固定が難しいという問題があることがわかった。また、中間ハウジングの存在のために外径及び重量が増大するという欠点があった。この問題を軽減するために、中間ハウジングを薄肉化すると、強度や耐久性が低下するという問題が派生した。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、構造の複雑化や大型化を抑止しつつ組み付け精度に優れたタンデム式車両用交流発電機を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、界磁巻線がそれぞれ巻装されて共通の回転軸に縦列固定される第１、第２のランデル型界磁鉄心と、電機子巻線がそれぞれ巻装されて前記第１、第２のランデル型界磁鉄心の径外側に個別に配置される円筒状の第１、第２の電機子鉄心と、それぞれ端壁部及び周壁部をもつとともに前記両電機子鉄心の軸方向両側に位置して前記回転軸を回転自在に支承する非磁性の前ハウジング及び後ハウジングと、前記前ハウジングの内周面は、前記第１電機子鉄心の前端面が係止される段差面を有し、前記後ハウジングの内周面は、前記第２の電機子鉄心の後端面が係止される段差面を有し、前記前ハウジング及び後ハウジングは、スルーボルトにより軸方向へ付勢されて前記電機子鉄心を軸方向へ挟圧するタンデム式車両用交流発電機において、前記両電機子鉄心の間に介設された筒状のスペーサを有し、前記両ハウジングのうち前記周壁部が長い方である長周壁ハウジングの前記周壁部は、前記両電機子鉄心の一方のすべてを囲包して前記両電機子鉄心の他方の外周面に達するとともに、前記両電機子鉄心の他方の外周面上にて前記両ハウジングの他方の周壁部に対して軸方向に所定間隔だけ離れていることを特徴としている。なお、両ハウジングのうち、長い周壁部をもつハウジングを長周壁ハウジングとも称し、短い周壁部をもつハウジングを短周壁ハウジングとも称する。
【０００９】
すなわち、この発明は、第１、第２の電機子鉄心の間に筒状のスペーサを介在させて前後ハウジングで挟み、スルーボルトで前後ハウジングを締結するスルーボルト一斉締結方式を採用している。この発明では特に、両電機子鉄心を両ハウジングの一方の内周面内に嵌入させる構成を採用している。このため、両電機子鉄心の軸心を良好に一致させることができるので、長周壁ハウジングの内周面の軸心を基準として両電機子鉄心の外周面の径方向位置を規定することができ、両電機子鉄心の軸心ずれ（径方向ずれ）を低減することができる。また、両電機子鉄心間の軸方向隙間を規定してスルーボルト締結力を両電機子鉄心間で軸方向に伝達する筒状のスペーサと両電機子鉄心の端面との間の境界部が、長周壁ハウジングの周壁部により囲覆されるので、これら境界部を良好に保護することができる。なお、両電機子鉄心の軸心の一致性の改善は、両電機子鉄心の対ロータ隙間（いわゆる電磁ギャップ）の正確な確保の点で非常に重要である。更に、両電機子鉄心は、同一部材である長周壁ハウジングの周壁部内に嵌入されているため、径方向への外力への抵抗性に優れる。このことは、両電機子鉄心の径方向耐振動性が向上することも意味する。そのうえ、長周壁ハウジングにより完全に覆われる側の電機子鉄心は、長周壁ハウジングに良好に熱伝導による放熱を行うことができる。また、長周壁ハウジングによる両電機子鉄心の囲包性の向上により電磁波放射低減効果の向上も期待することができる。
【００１０】
好適な態様において前記長周壁ハウジングは、外部から前記回転軸へトルクが入力されるプーリ側に配置されている。これにより、相対的に高剛性であり、かつ、回転トルク及び径方向外力が加えられるプーリと長周壁ハウジングとの間の距離が短縮されるため、長周壁ハウジングの変形を抑止してそれによる両電機子鉄心の変位を低減することができる。
【００１１】
好適な態様において、前記長周壁ハウジングは、取付け用フランジ部を有する。このようにすれば、短周壁ハウジングに較べて剛性に優れ両方の電機子鉄心に接する長周壁ハウジングが取り付け先の部材に固定されるため、取り付け先の部材と両電機子鉄心との間の距離が減少し、振動や外力により両電機子鉄心が取り付け先の部材を基準として変位する量を低減することができ、耐振動性を向上することができる。
【００１２】
好適な態様において、前記スペーサ及びスルーボルトは、鉄系鋼材からなる。このようにすれば、安価で剛性を向上することができる。なお、両電機子鉄心間の磁束漏洩は、両ランデル型界磁鉄心の磁束方向を逆とすることにより良好に改善することができる。
【００１３】
好適な態様において前記両電機子巻線のうち高電圧側の電機子巻線は、前記長周壁ハウジングにすべて囲包される前記両電機子鉄心の一方に巻装されている。これにより、電気的安全性の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のタンデム式車両用交流発電機の好適な実施態様を以下の実施形態を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定されるものではなく、その他の公知技術又はそれと必要機能が等しい技術を組み合わせて本発明を構成してもよいことは当然である。
【００１５】
（全体構成の説明）
この実施形態のタンデム式車両用交流発電機の全体構造を図１を参照して説明する。図１はこの模式軸方向断面図である。
【００１６】
１はハウジング、２は第１回転電機部、３は第２回転電機部、４は回転軸、５はプーリ、６、７は軸受け、９はスルーボルト、１０は中間リング（本発明で言う筒状のスペーサ）である。その他、このタンデム式車両用交流発電機は、整流器、レギュレータ、スリップリング給電機構などを有しているが、発明の要旨ではないため図示及び説明を省略する。
【００１７】
ハウジング１は、長周壁ハウジングである前ハウジング１１と、短周壁ハウジングである後ハウジング１２とからなり、前ハウジング１１と後ハウジング１２とはスルーボルト９で締結されている。回転軸４は、軸受け６、７を介して前ハウジング１１及び後ハウジング１２に支承されており、プーリ５が前ハウジング１１から前方へ突出する回転軸４の前端部に固定されている。
【００１８】
第１回転電機部２は、ランデル型ロータコア２１と、ランデル型ロータコア２１に個別に巻装された界磁コイル２２と、ランデル型ロータコア２１の径方向外側に配置されたステータコア２３と、ステータコア２３に巻装されたステータコイル２４とを有している。
【００１９】
第２回転電機部３は、ランデル型ロータコア３１と、ランデル型ロータコア３１に個別に巻装された界磁コイル３２と、ランデル型ロータコア３１の径方向外側に配置されたステータコア３３と、ステータコア３３に個別に巻装されたステータコイル３４とを有している。ステータコイル（電機子巻線）２４は常用の１２Vの車載バッテリ及び電気負荷へ給電し、ステータコイル３４は４２Vの車載バッテリ及び電気負荷へ給電している。
【００２０】
第１回転電機部２及び第２回転電機部３は典型的なランデル型ロータコアをもつ回転電機であって、その他の構造詳細は通常のランデル型回転電機と同じであるためこれ以上の説明は省略する。
【００２１】
（ステータコア固定構造の説明）
次に、この実施形態の特徴をなすステータコア（電機子鉄心）２３，３３の固定構造を更に詳しく説明する。
【００２２】
中間リング１０は、本質的に電機子鉄心２３、３３間の軸方向スペーサとしての機能をもち、この実施形態では軟磁性円筒部材からなる。中間リング１０の一端は電機子鉄心２３の後端面の外周縁部に接し、中間リング１０の他端は電機子鉄心３３の前端面の外周縁部に接する。
【００２３】
電機子鉄心２３はい、長周壁ハウジングである前ハウジング１１の周壁部に完全に嵌入されており、前ハウジング１１の周壁部は電機子鉄心２３を完全に囲覆した後、前ハウジング１１の後方に位置する電機子鉄心３３の外周面上にまで達し、電機子鉄心３３の外周面の一部を覆っている。前ハウジング１１の周壁部には、電機子鉄心２３の前端面の外周縁部が係止される段差面１１１が形成されている。短周壁ハウジングである後ハウジング１２の周壁部は、電機子鉄心３３の外周面の一部を覆っており、前ハウジング１１の周壁部の後端面は軸方向間隙を隔てて後ハウジング１２の周壁部の前端面に対面している。後ハウジング１２の周壁部には、電機子鉄心３３の後端面の外周縁部が係止される段差面１２１が形成されている。
【００２４】
スルーボルト９は、後ハウジング１２の周壁部に軸方向へ貫設された貫通孔１２２を貫通して前ハウジング１１の周壁部に軸方向へ貫設された雌螺子孔１１２に螺入している。従来同様、スルーボルト９により、前ハウジング１１と後ハウジング１２とが軸方向に締結される。軸方向に締結された前ハウジング１１及び後ハウジング１２は、電機子鉄心２３、３３を軸方向に挟圧し、これにより、電機子鉄心２３、３３及び中間リング１０は前ハウジング１１及び後ハウジング１２と一体化される。
【００２５】
重要な点は、電機子鉄心３３の外周面が、後ハウジング１２の周壁部の内周面に嵌入しているだけでなく、前ハウジング１１の周壁部の内周面にも嵌入している点である。このことは、前ハウジング１１の周壁部の先端部と後ハウジング１２の周壁部の先端部との間の径方向ずれを良好に抑止できる効果を生む。また、前ハウジング１１の周壁部は中間リング１０の保護や対外力抵抗力を補助する効果も生じる。そのうえ、電機子鉄心２３の外周面が前ハウジング１１の周壁部の内周面に略密着するため、電機子鉄心２３の放熱性が向上する。
【００２６】
その他、この実施形態では、長周壁ハウジングからなり大剛性もち、電機子鉄心２３、３３の両方に直接接する前ハウジング１１がプーリ側に配置されているので、プーリ５に入力する外力によるハウジング変形による電機子鉄心２３、３３間の相対変位を低減することができる。
【００２７】
（変形態様）
図２では、相対的に高剛性の前ハウジング１１は、たとえばエンジンまたはそれから伸びるブラケットなどに取り付けるための取付け用フランジ部２００をもつ。これにより、耐振動性を向上することができる。
【００２８】
（変形態様）
スルーボルト９及び中間リング１０は鉄鋼材により製造することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態のタンデム式車両用交流発電機の軸方向模式断面図である。
【図２】変形態様を示す軸方向模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      ハウジング
２      第１回転電機部
３      第２回転電機部
４      回転軸
５      プーリ
９      スルーボルト
１０      中間リング（筒状のスペーサ）
１１      前ハウジング
１２      後ハウジング
２１      ランデル型ロータコア
２２      界磁コイル
２３      ステータコア（電機子鉄心）
２４      ステータコイル
３１      ランデル型ロータコア
３２      界磁コイル
３３      ステータコア（電機子鉄心）
３４      ステータコイル
１１１      段差面
１１２      雌螺子孔
１２１      段差面
１２２      貫通孔
２００      取り付け用フランジ部
【図１】
2007318832.tif 000003
【図２】
2007318832.tif 000004