(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に第１の冷却ファンが装備された回転子と、収容部に収容した軸受けによって前記回転子を支持するフレームとを有する車両用交流発電機において、
前記回転子は、前記第１の冷却ファンより内周側であって前記収容部より外周側であり、かつ回転軸方向に沿って少なくとも一部が前記収容部と重複する位置に第２の冷却ファンを備えると共に、
前記フレームの収容部には、径方向外周側に延び、かつ前記第２の冷却ファンの軸方向端面に隙間を介して対向する壁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、
前記回転軸は、前記軸受けの内輪が軸方向に当接する当接面を有しており、
前記第２の冷却ファンを前記内輪と前記当接面との間で挟持して固定す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、
前記内輪と前記当接面との間には、前記軸受けを保護する保護部材が配置されており、
前記第２の冷却ファンは、前記保護部材と一体で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４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記フレームは、前記収容部の外周側に通風孔を有す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回転子の端面に冷却ファンを備えた内扇式の車両用交流発電機が知られている。
【０００３】
図８は、内扇式の従来の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図８に示すように、回転子１２０の軸方向の両端面には冷却ファン１２２、１２４が備わっている。フロント側の冷却ファン１２２が回転することによりフロント側のフレーム１３０の吸入孔１３２を通して取り込まれた冷却風は、矢印Ａで示されるように外径方向に流れ、固定子１２６を冷却した後に、排気孔１３４から排出される。また、リヤ側の冷却ファン１２４が回転することによりリヤ側のフレーム１４０の吸入孔１４２を通して取り込まれた冷却風は、矢印Ｂで示されるように整流装置１５０および電圧制御装置１５２等の近傍を通る際にこれらの電気部品を冷却するとともに、フレーム１４０の内部に取り込まれた後に外径方向に流れて固定子１２６を冷却し、その後排気孔１４４から排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した車両用交流発電機に備わったリヤ側の冷却ファン１２４に着目すると、吸気孔１４２を通してフレーム１４０内部に取り込まれた冷却風は、軸受け１６０が内包される収容部１６２の外壁に沿って流れずに、冷却ファン１２４の回転によって遠心方向に排出されてしまうため、軸受け１６０を十分に冷却することが難しいという問題があった。
【０００５】
特に最近の車両用交流発電機は、高出力化に伴って各部の温度がさらに高くなってきており、これに対して前後の冷却ファン１２２、１２４の形状の工夫等による風量増加によって対策することも考えられる。しかし、このような対策を行った場合でも、元々冷却風がほとんど流れていない収容部１６２周辺の風量が増えるわけではないため、上昇した軸受け１６０の温度を下げることは難しい。
【０００６】
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、軸受けの温度を低減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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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、端面に第１の冷却ファンが装備された回転子と、収容部に収容した軸受けによって回転子を支持するフレームとを有しており、この回転子は、第１の冷却ファンより内周側であって収容部より外周側であり、かつ回転軸方向に沿って少なくとも一部が収容部と重複する位置に第２の冷却ファンを備えている。軸受けの収容部の周辺に第２の冷却ファンを設けることにより、収容部周辺に流れる冷却風を増加させることができるため、軸受けの温度を低減することが可能になる。
【０００８】
また、回転子の回転軸は、軸受けの内輪が軸方向に当接する当接面を有しており、上述した第２の冷却ファンをこの内輪と当接面との間で挟持して固定することが望ましい。挟持することによって第２の冷却ファンを固定しているため、溶接やネジ止め等によって固定する場合に比べて工程の簡略化が可能となる。また、第２の冷却ファンが軸受けの内輪に直接接触することになるため、内輪を効率よく冷却することができ、軸受けの温度をさらに下げることが可能になる。
【０００９】
また、上述した内輪と当接面との間には軸受けを保護する保護部材が配置されており、第２の冷却ファンをこの保護部材と一体に形成することが望ましい。これにより、部品点数の低減が可能になる。
【００１０】
また、上述したフレームは、収容部の外周側に通風孔を有することが望ましい。この通風孔に冷却風を通すことにより、収納部の温度を下げることができるため、軸受けの温度をさらに低減することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。
【００１２】
図１は、本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１は、固定子２、回転子３、フロントフレーム４、リヤフレーム５、ブラシ装置６、整流装置７、電圧制御装置８、リヤカバー９等を含んで構成されている。
【００１３】
固定子２は、固定子鉄心２２と、３相の固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。
【００１４】
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、この冷却ファン３６の内周側には別の冷却ファン３９が溶接等によって取り付けられている。さらに、回転軸３３のリヤ側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置６から界磁巻線３１に対して給電が行われる。冷却ファン３９周辺の詳細構造については後述する。
【００１５】
フロントフレーム４およびリヤフレーム５は、固定子２および回転子３を収容する。回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。フロントフレーム４には軸受け４３を収容する収容部４４が形成されている。同様にリヤフレーム５には軸受け５３を収容する収容部５４が形成されている。収容部５４近傍の詳細構造については後述する。
【００１６】
また、フロントフレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面からフロント側に突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の排気孔４１を有し、軸方向端面に吸入孔４２を有している。同様に、リヤフレーム５は、固定子鉄心２２の軸方向端面からリヤ側に突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の排気孔５１を有し、軸方向端面に吸入孔５２を有している。
【００１７】
ブラシ装置６は、２つのスリップリング３７、３８のそれぞれに摺接する２つのブラシ６１、６２を収納するブラシホルダと、組み付け時にこのブラシホルダとリヤフレーム６およびリヤカバー９との間に配置されてスリップリング３７、３８の周辺空間の気密性を高めるシール部材とを含んで構成されている。整流装置７は、３相の固定子巻線２３の出力電圧である３相交流電圧を整流して直流出力を得るためのものである。電圧制御装置８は、車両用交流発電機１の出力電圧を制御する。
【００１８】
リヤカバー９は、リヤフレーム５の外側に取り付けられるブラシ装置６、整流装置７、電圧制御装置８を覆うように取り付けられ、これらを異物から保護する。
【００１９】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に３相交流電圧を発生させることができ、出力端子１０からは所定の直流電流が取り出される。
【００２０】
図２は、車両用交流発電機１の部分的な断面構造を示す図であり、上述した収容部５４と冷却ファン３９周辺の詳細構造が示されている。
【００２１】
上述した冷却ファン３９は、冷却ファン３６よりも内周側であってリヤフレーム５に形成された収容部５４よりも外周側であり、回転軸方向に沿って少なくとも一部が収容部５４と重複するようにポールコア３２の端面に固定されている。
【００２２】
このように、収容部５４近傍に冷却ファン３９が設けられており、回転子３が回転することによりこの冷却ファン３９も回転するため、収容部５４の周辺に冷却風を導入することができる。したがって、従来であれば、ほとんど冷却風が流れ込まなかった収納部５４近傍に強制的に冷却風を流してその周辺部の冷却を行うことができ、収納部５４に収納された軸受け５３の温度を効率よく下げることができる。
【００２３】
ところで、上述した例では、通常の冷却ファン３６とは別に冷却ファン３９を設け、これを回転子３のリヤ側端面に固定するようにしたが、この冷却ファン３９を、軸受け５３の被水防止用に設けられた保護部材としてのスリンガと一体に形成するようにしてもよい。
【００２４】
図３は、冷却ファンが形成されたスリンガ１００の平面図である。また、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、スリンガ１００の実装状態を示す車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【００２５】
これらの図に示すように、スリンガ１００は、段付きの円盤状の台座１０２と、この台座１０２の一方の端面に設けられた複数枚（例えば８枚）のファンブレード１０４からなっている。台座１０２の中央には孔１０６が形成されており、この孔１０６を回転軸３３に通した後に軸受け４３を回転軸３３に圧入することにより、スリンガ１００の回転軸３３への取り付けが行われる。回転軸３３に設けられた当接面としての段差部１０８と軸受け４３の内輪とによってスリンガ１００が挟み込まれて固定されるため、回転子３の回転に伴ってスリンガ１００に設けられたファンブレード１０４も回転し、収容部５４周辺に冷却風が導かれる。したがって、収納部５４近傍に強制的に冷却風を流してその周辺部の冷却を行うことができ、収納部５４に収納された軸受け５３の温度を効率よく下げることができる。また、従来から備わっていたスリンガ１００の形状を変更するだけであるため、部品点数の増加がなく、コストの上昇を最小限に抑えることができる。
【００２６】
また、リヤフレーム５の形状を変更して、軸受け５３の冷却性をさらに向上させることもできる。
【００２７】
図６は、軸受け５３の冷却性を向上させるリヤフレーム５の変形例を示す図であり、リヤフレームの中心近傍をリヤ側から見た状態が示されている。また、図７は図６に示したリヤフレーム５Ａが用いられた車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【００２８】
これらの図に示すように、リヤフレーム５Ａには、収容部５４の外周位置に隣接するように複数個の通風孔１１０が形成されている。回転子３が回転してその端面に設けられた冷却ファン３９が回転すると、これらの通風孔１１０を通して冷却風がリヤフレーム５内に導入される。特に、通風孔１１０と収容部５４とは隣接しているため、通風孔１１０を通してリヤフレーム５内に導入された冷却風は直接収容部５４に沿って流れることになり、収容部５４およびこれに内包される軸受け５３を効率よく冷却することができる。
【００２９】
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で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、リヤフレーム５に設けられた収容部５４を冷却するために、回転子３のリヤ側端面に冷却ファン３９を設けたが、同様にして、フロントフレーム４に設けられた収容部４４の冷却性を向上させるようにしてもよい。この場合には、回転子３のフロント側端面に、従来から備わっている冷却ファン３５とは別に軸受け４４の外周近傍に第２の冷却ファンを設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【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】車両用交流発電機の部分的な断面構造を示す図である。
【図３】冷却ファンが形成されたスリンガの平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】スリンガの実装状態を示す車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【図６】軸受けの冷却性を向上させるリヤフレームの変形例を示す図である。
【図７】図６に示したリヤフレームが用いられた車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【図８】内扇式の従来の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１  車両用交流発電機
２  固定子
３  回転子
４  フロントフレーム
５  リヤフレーム
６  ブラシ装置
３５、３６、３９  冷却ファン
４３、５３  軸受け
４４、５４  収容部
１００  スリンガ
１１０  通風孔
【図１】
0004211219.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004211219.tif 000006
【図６】
0004211219.tif 000007
【図７】
0004211219.tif 000008
【図８】
0004211219.tif 000009