(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータの内周側のポールコアの両端面にファンが取り付けられたロータが回転すると、前記ファンによりフロント側及びリア側より冷却風が吸入され、フレームの吐出窓より径方向に吐出される冷却構造を具備した車両用回転電機において、
ステータコイル側に配置される第１層部とロータ側に配置される第２層部とを有する多層構造の円筒状のファン音抑制部材が、ステータコイルの内周側に設けられると共に、該ファン音抑制部材の前記第１層部が、ステータコイル間の凹凸を吸収できる材質で構成され、かつ前記第２層部のロータ側内周が平滑面となっていて、
前記多層構造の該ファン音抑制部材の前記第１層部が、ステータコイル側に粘着層を形成し、前記ステータコイル間の凹凸によって形成される段差部を埋めるように凹凸を吸収する弾性力のある粘着剤よりなり、
前記多層構造の該ファン音抑制部材の前記第２層部が、ステータコイル内周面のコイル段差に沿って貼付けられたときにはステータコイルの内周面に凹凸面状態が残ってしまうようなテープ類、布類、または樹脂より前記平滑面を形成し、
ステータコイルの中相と内相間及び内相と外相間コイルの１８ヶ所段差のあるステータコイル根本部より発生する１８次成分と１２ヶ所段差のあるステータコイルのエンド部より発生する１２次成分との両者またはいずれか一方のファン音成分を低減することを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
ステータの内周側のポールコアの両端面にファンが取り付けられたロータが回転すると、前記ファンによりフロント側及びリア側より冷却風が吸入され、フレームの吐出窓より径方向に吐出される冷却構造を具備した車両用回転電機において、
ステータコイル側に配置される第１層部と反ロータ側に配置される第２層部とを有する多層構造の円筒状のファン音抑制部材が、ステータコイルの外周側に設けられると共に、該ファン音抑制部材の前記第１層部が、ステータコイル間の凹凸を吸収できる材質で構成され、かつ前記第２層部が平滑面となっていて、
前記多層構造の該ファン音抑制部材の前記第１層部が、ステータコイル側に粘着層を形成し、前記ステータコイル間の凹凸によって形成される段差部を埋めるように凹凸を吸収する弾性力のある粘着剤よりなり、
前記多層構造の該ファン音抑制部材の前記第２層部が、コイル段差に沿って貼付けられたときに、凹凸面状態が残ってしまうようなテープ類、布類、または樹脂より前記平滑面を形成し、
ステータコイルの中相と内相間及び内相と外相間コイルの１８ヶ所段差のあるステータコイル根本部より発生する１８次成分と１２ヶ所段差のあるステータコイルのエンド部より発生する１２次成分との両者またはいずれか一方のファン音成分を低減することを特徴とする車両用回転電機。
【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、トラック等に搭載される車両用回転電機に関し、例えば車両用交流発電機（オルタネータ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機（オルタネータ）において、近年小型化、高回転化、低騒音化の要求が強く望まれており、特に低騒音化については、エンジンの低騒音化に伴いオルタネータの高回転による冷却用ファンの風切り音の低騒音化が急務となってきている。しかし、小型化を達成するために内部構造上の余裕がなく、低減策としてはステータコイルの巻線方法の変更、スタータコイルの樹脂成形一体化等があるが、生産設備上の変更が大きすぎ、またコストも大幅に上昇するため実用化は困難であった。
【０００３】
そこで本出願人は、ファン風切り音はステータコイル巻線後の凹凸形状に大きく影響していることに着目し、ステータコイルの内周部にテープ、布等を貼付けステータコイルの内周面の凹凸面状態を極力平滑化して、ファンの風切り音を低減していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の対策では、ステータコイル内周面のコイル段差にファン音抑制部材であるテープ、布等を沿って貼付けるため、ステータコイルの内周面は均一な平滑面ではなく、凹凸面状態が残ってしまうので充分なファン風切り音の低減ができないという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、ステータコイルの内周面の一層の平滑化を計り、ファン風切り音の大幅な低減を達成できる車両用回転電機を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の車両用回転電機を提供する。
請求項１に記載の車両用回転電機では、ステータコイルの内周側に設けられる多層構造のファン音抑制部材の第１層部を、ステータコイル間の凹凸を吸収できる材質である弾力性のある粘着性の接着剤で構成し、第２層部のロータ側内周が平滑面状態となるようにして、１８ヶ所段差のあるステータコイル根本部より発生する１８次成分と１２ヶ所段差のあるステータコイルのエンド部より発生する１２次成分との両者又はいずれか一方のファン音成分を低減することで、ファンの風切り音を安定して低減できるようにしている。また、特にファン音の中でも非常に耳ざわりな音である１８次成分及び／又は１２次成分が大幅に低減され、車両用回転機の低騒音化が図れる。更に、ファン音抑制部材の第１層部が、ステータコイル間の凹凸によって形成される段差部を埋める弾性力のある接着性の接着剤なので、ステータコイルの段差を容易に吸収することができる。
【０００８】
請求項２の車両用回転電機は、ファン音抑制部材をステータコイルの内周側に設けることに代えて、ステータコイルの外周側に設けるようにしたもので、この場合においても、内周側に設けたものと同等の作用効果を奏する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用回転電機は、好適には、エンジンに搭載固定されてエンジンによって回転駆動される車両用交流発電機（オルタネータ）に利用できるものであり、以下、本発明をオルタネータに利用した実施例に従って、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のオルタネータの部分断面を含む側面図を示している。オルタネータ１は、基本的には、ベルトを介して駆動されるロータ２と、電圧を発生させるステータ３と、発生した交流を整流するダイオード（図示せず）などから構成されている。
【００１０】
ロータ２は、ポールコア（ロータコア）２１ａ，２１ｂ、ロータコイル２２、スリップリング、ロータシャフト２３などによって構成され、ロータシャフトに取り付けられたプーリ４に掛け渡されたベルトを介してエンジンによってロータ２は駆動される。ロータ２は、中央にロータコイル２２が巻かれ、その両側から挟むようにして６〜１２個のツメのついた２つのポールコア２１ａ，２１ｂを組み合わせている。このツメの数が極数になる。したがってロータコイル２２に電流を流すと、片方のポールコア２１ａのツメは全部Ｎ極となり、もう一方のポールコア２１ｂのツメは全部Ｓ極になる。
【００１１】
ステータ３は、ステータコア３１とステータコイル３２とで構成され、フレーム５によって支えられている。ステータコア３１は、薄い鉄板を何枚か重ね合わせたもので、その内側にはいくつものスロット（溝）があり、このスロットの中にステータコイル３２が巻かれている。ステータ３には、３個の独立したステータコイル３２が巻かれており、ロータ２の回転に伴い三相交流が発生する。
【００１２】
上述の説明は、一般的なオルタネータ１の構造であり、本実施例のオルタネータ１は、ステータ３の内周側のロータ２のポールコア２１ａ，２１ｂの両端面にファン６ａ，６ｂが取り付けられている。なお、ファン６ａ，６ｂはロータ２のロータシャフト２３に取り付けられてもよい。
【００１３】
ロータ２がエンジンにより回転させられると、ファン６ａ，６ｂによりフロント側及びリア側より冷却風が吸入され、オルタネータ１内の電気部品等各部品を冷却後、フレーム５に設けられた吐出窓（図示せず）よりオルタネータ１外へ吐出される。オルタネータ１には、発生した交流を整流するダイオードが設けられており、ダイオードに電流が流れると温度が上昇し、約１５０℃以上になると整流特性がなくなるため常に冷却する必要がある。
【００１４】
ここで、図１に示されるように、ファン６ａ，６ｂの外径とステータコイル３２内周間の隙間Ａは、約１〜３mm程度と非常に僅かであるため、ステータ３のステータコイル３２内周面の凹凸面との間で特に高回転時にファン６ａ，６ｂの風切り音として非常に耳ざわりな音が発生する。
図２にこのファンの風切り音の発生原因を示している。例えば非常に耳ざわりである１８次成分は、図２（ａ）に示すように、ファンからの圧力波がステータコイル根元部に干渉して発生し、ステータコイル間の隙間よりオルタネータの外へ放射されファン騒音となるものであり、この１８次成分は、ステータコイルの中相と内相間及び内相と外相間コイルの１８ヶ所段差のあるステータコイル根元部より発生するものである。
また１２次成分は、図２（ｂ）に示すように、ファンからの圧力波がステータコイルのエンド部に干渉して発生し、コイルエンド上を通過してオルタネータの外へ放射され、ファン騒音となるものであり、この１２次成分は、同様に１２ヶ所段差のあるステータコイルのエンド部より発生するものである。
【００１５】
そこで従来において、このファン騒音の低減策としてステータコイル内周部にテープ、布等のファン音抑制部材を貼付け、ステータコイル内周面の凹凸面状態を極力平滑化してファン風切り音を低減してきた。しかしながら、この従来の方法では、ステータコイル内周面のコイル段差にファン音抑制部材が沿って貼付けられてしまうため、ステータコイルの内周面は、均一な平滑面ではなく凹凸面状態が残ってしまうので充分なファン風切り音の低減ができなかった。
【００１６】
そのため本発明の実施例のオルタネータ１では、ステータコイル３２の内周部に設けられるファン音抑制部材７（例えば、テープ類、布類、樹脂類等）は、図４に示すように、ステータコイル３２の段差部を埋めるように凹凸を吸収できる材質である弾力性のある粘着性の接着剤７ａを有している。したがって、図３に示すように、ステータコイル３２の内周面に本発明のファン音抑制部材７を貼ることにより、弾力性のある接着剤７ａでステータコイル３２の段差を吸収するため、ステータコイルの内周面はコイル段差による影響はなく平滑な状態となるため、ファン６ａ，６ｂにより発生した冷却風もスムーズに外部に吐出されるため、大幅にファン風切り音を低減することができる。
【００１７】
なお、このファン音抑制部材７は、テープ類、布類自体が吸音材よりなる場合でも、ほぼ同様の効果を得ることができる。また、コイル段差を吸収するための接着剤７ａは、ファン音抑制部材７側に設けなくても、ステータコイル側で樹脂等で予め平滑面の状態にしておき、その後ファン音抑制部材１を貼付けても同様の効果が得られる。
【００１８】
なお、上記実施例では、ファン音抑制部材７が２層構造の場合で説明しているが、ファン音抑制部材を２層以上の構造にすることも、当然可能である。但しその場合は、ファン音抑制部材のステータコイル側に配置される層部が、ステータコイル間の段差又は凹凸を吸収できる材質で構成することが必要であり、またロータ側に配置される層部が、ロータ側内周で平滑面になる材料であることが必要である。
また、ファン音抑制部材７を必ずしもステータコイル内周側の全周に渡って設ける必要もなく、部分的に設けても十分に騒音低減効果が得られるものである。
更に、上記実施例では、ファン音抑制部材７をステータコイル内周側に設ける場合について説明しているが、この内周側に代えてステータコイルの外周側にファン音抑制部材７を設けても、同様の効果が得られるものである。
【００１９】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ファン音抑制部材が有る場合と無い場合とのファン風切り音の低減効果を示すグラフであり、１００Ａクラスの発電機にてファン音を測定した結果を表わしている。図５（ａ）では、ファン音抑制部材が有る場合には、無い場合に比較してオーバーオール値で約Δ３〜Δ５ｄＢ−Ａ／１２０００rpm程低減され、図５（ｂ）では、ファン音の中でも非常に耳ざわりな音として聞える１８次成分で、約Δ７〜Δ１１ｄＢ−Ａ／１２０００rpm程、また１２次成分においても、図５（ｃ）で示されるように、約Δ３〜Δ５ｄＢ−Ａ／１２０００rpm程と大幅に低減され、聴感的にも非常に低騒音化されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の車両用交流発電機の一部を断面した側面図である。
【図２】ファン音発生原因を説明する図で、（ａ）は１８次成分の原因を、（ｂ）は１２次成分の原因を示している。
【図３】本発明のファン音抑制部材を設けたステータの斜視図である。
【図４】本発明のファン音抑制部材の部分斜視図である。
【図５】ファン音測定結果を、（ａ）オーバーオール値、（ｂ）１８次成分、（ｃ）１２次成分、でそれぞれファン音抑制部材の有無で比較したグラフである。
【符号の説明】
１…車両用交流発電機（オルタネータ）
２…ロータ
２１ａ，２１ｂ…ポールコア（ロータコア）
２２…ロータコイル
２３…ロータシャフト
３…ステータ
３１…ステータコア
３２…ステータコイル
４…プーリ
５…フレーム
６ａ，６ｂ…ファン
７…ファン音抑制部材
７ａ…接着剤
【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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