(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向端面に冷却ファンが取り付けられ、天方向又は地方向に配置されたプーリに回転が伝えられると回転する回転子と、
固定子鉄心および固定子巻線を有する固定子と、
前記固定子と前記回転子とを収容し、前記冷却ファンの回転によって発生する冷却風の吸入口と前記固定子鉄心の天方向の軸方向端面から突出した前記固定子巻線に対向した位置に形成された天方向排出口とが形成されたフレームとを備える回転電機において、
前記回転子の回転軸に沿って、前記天方向排出口だけを前記固定子鉄心に部分的に重複させて形成することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記フレームは、前記固定子鉄心の外周面の一部が外周側から見える位置に前記天方向排出口の開口部を有することを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記天方向排出口が複数個形成されている場合に、これら複数の天方向排出口の一部のみについて、前記回転軸に沿って前記固定子鉄心に部分的に重複させることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック、船舶等に搭載される交流発電機等の回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機は、車両走行中にバッテリの補充電を行うとともに、エンジンの点火、照明、その他の各種電装品の電力を賄うものであり、耐久性向上等の観点から冷却効率を向上させて各部品の温度を低減する工夫がなされている。
【０００３】
例えば、特公平６−１０１９０８号公報には、回転子の軸方向端面に冷却ファンを取り付けて各部を冷却する内扇式の車両用交流発電機が開示されている。この車両用交流発電機は、回転子の軸方向端面に２種類の冷却ファンを備えている。回転子のプーリ側端面に備わった冷却ファンが回転子とともに回転することにより、プーリ近傍に設けられた吸入口から吸入された冷却風が径方向に排出され、これによりプーリ側の軸受けや固定子巻線の一部が冷却される。また、回転子の反プーリ側端面に備わった冷却ファンが回転子とともに回転することにより、フレームの反プーリ側端面に形成された吸入口から吸入された冷却風が径方向に排出され、これにより反プーリ側の軸受けや整流装置、固定子巻線の一部が冷却される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特公平６−１０１９０８号公報等に開示された従来の内扇式の車両用交流発電機は、プーリが天方向に位置するように車両に搭載された場合に、プーリ側の吸入窓から水が侵入すると、固定子巻線とフレームとの間に滞留するため、腐食等が発生しやすいという問題があった。
【０００５】
図４は、プーリを天方向に配置した場合の従来の車両用交流発電機のプーリ側の吸入口および排出口近傍の部分的な断面図である。同図に示すように、プーリ１００を天方向に配置すると、プーリ１００側の吸入口１０２から侵入した水が冷却風とともに排出口１０４近傍に導かれるが、排出口１０４の開口部は、固定子鉄心１１０のプーリ側端面よりも所定距離隔たった位置に形成されているため、固定子鉄心１１０のプーリ側端面近傍において固定子巻線１１２とフレーム１２０の間に形成された凹部１３０に侵入した水が排出されにくくなっており、滞留した水によって固定子巻線１１２あるいは固定子鉄心１１０等の腐食が促進されて、固定子巻線１１２間あるいは固定子巻線１１２と固定子鉄心１１０との間で絶縁不良が生じやすくなる。
【０００６】
また、このような排出口近傍における水の滞留による腐食の発生については、同じような構造を有する乗用車やトラック等の各種車両や船舶等に搭載される発電機や電動機等の回転電機についても同様に生じる問題であり、その対策が望まれている。
【０００７】
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、外部から侵入した水の滞留を防止することができる回転電機を提供することにある。
【０００８】
【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、本発明の回転電機は、軸方向端面に冷却ファンが取り付けられ、天方向又は地方向に配置されたプーリに回転が伝えられると回転する回転子と、固定子鉄心および固定子巻線を有する固定子と、冷却ファンの回転によって発生する冷却風の吸入口と前記固定子鉄心の天方向の軸方向端面から突出した前記固定子巻線に対向した位置に形成された天方向排出口とが形成されたフレームとを備えており、回転子の回転軸に沿って前記天方向排出口だけの開口部と固定子鉄心とが部分的に重複するように前記天方向排出口だけが形成されている。前記天方向排出口だけと固定子鉄心とを重複させることにより、前記天方向排出口の開口部と固定子鉄心との間における水の滞留を防止することができる。
【０００９】
特に、上述したフレームは、固定子鉄心の外周面の一部が外周側から見える位置に天方向排出口の開口部を有することが望ましい。上述したように冷却風の天方向排出口と固定子鉄心とを部分的に重複させるということは、フレームの外周から固定子を見た場合に固定子鉄心の一部が外部から見えるということである。したがって、このようにフレームに形成する天方向排出口の位置を設定することにより、天方向排出口の開口部と固定子鉄心との間における水の滞留を確実に防止することができる。
【００１０】
また、上述した天方向排出口がフレームに複数個形成されている場合に、これら複数の天方向排出口の一部のみについて、回転軸に沿って固定子鉄心に部分的に重複させるようにしてもよい。一部の天方向排出口の軸方向位置を固定子鉄心と重複させることによっても、天方向排出口の開口部と固定子鉄心との間における水の滞留を防止することができる。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は、本発明を適用した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。同図に示す本実施形態の車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、５、ブラシ装置６、整流装置７、電圧制御装置８、プーリ９等を含んで構成されている。
【００１４】
固定子２は、複数個（例えば３６個）のスロットが形成された固定子鉄心２２と、これらのスロットに所定の間隔で巻き回された３相の固定子巻線２３とを含んで構成されている。この固定子巻線２３は、発電時に流れる出力電流によって発熱して高温になるが、回転子３に備わった冷却ファン（後述する）によって発生する冷却風によって、材料等によって決まる所定の耐熱温度以下に冷却される。
【００１５】
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、プーリ側のポールコア３２の端面には、プーリ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（反プーリ側）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、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２つのスリップリング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。
【００１６】
フレーム４、５は、固定子２および回転子３を収容しており、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の外周側に所定の間隔を介して配置された固定子２が固定されている。また、フレーム４、５は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した位置に形成された排出口４８、５８と、軸方向端面に形成された吸入口４９、５９を有している。この排出口４８の詳細な形成位置については後述する。
【００１７】
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り、それぞれに複数個の整流素子が半田付けや溶着等によって接合された正極側放熱板および負極側放熱板を含んで構成されている。
【００１８】
電圧制御装置８は、回転子３の界磁巻線３１に流す励磁電流を制御するものであり、界磁巻線３１に対する電圧の印加を断続することにより、電気負荷の大小によらず出力電圧が所定値に維持される。上述したブラシ装置６、整流装置７、電圧制御装置８等は、フレーム５の軸方向端面の外部に取り付けられており、これらを覆うようにリヤカバー１０が取り付けられる。
【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９にエンジン（図示せず）から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、車両用交流発電機１からは所定の直流電流が取り出される。以後、車両用交流発電機１自身の出力電圧が電圧制御装置８を介して界磁巻線３１に印加されるため、継続的な自励発電が行われる。
【００２０】
また、上述した回転子３の回転に伴って、プーリ側のポールコア３２の端面に取り付けられた冷却ファン３５が回転するため、フレーム４のプーリ９近傍に形成された吸入口４９を介して冷却風が車両用交流発電機１の内部に吸入され、この冷却風の一部が回転子３の径方向に排出されて、固定子巻線２３のプーリ側半分が冷却される。同様に、回転子３の回転に伴って、反プーリ側のポールコア３２の端面に取り付けられた冷却ファン３６が回転するため、リヤカバー１０に形成された吸入口１２を通して吸入された冷却風が整流装置７や電圧制御装置８等を冷却した後、冷却ファン３６近傍に導かれ、この冷却風が回転子３の径方向に排出されて、固定子巻線２３のリヤ側半分が冷却される。
【００２１】
ところで、本実施形態の車両用交流発電機１は、プーリ９が天方向を向くように車両に搭載される。図１に示す矢印Ａの向きが天方向を示している。このため、フレーム４の吸入口４９から水が侵入しやすくなっており、このようにして車両用交流発電機１の内部に侵入した水の排出が容易に行われるように、フレーム４に形成された排出口４８の軸方向位置が工夫されている。
【００２２】
図２は、車両用交流発電機１の部分的な側面図であり、フレーム４に形成された排出口４８近傍が示されている。同図に示すように、フレーム４に形成された複数の排出口４８は、その軸方向位置が固定子２の固定子鉄心２２と部分的に重複するように配置されている。このため、フレーム４の側面から排出口４８を見ると、その開口部を通して、固定子鉄心２２のプーリ側端面近傍が部分的に露出するようになっている。したがって、この露出した固定子鉄心２２のプーリ側端面近傍において、固定子巻線２３とフレーム４の壁面との間に固定子鉄心２２のプーリ側端面を底部とする凹部が形成されないような構造になっている。
【００２３】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１は、フレーム４に形成された複数の排出口４８の軸方向位置を、固定子鉄心２２の軸方向位置と部分的に重複させているため、各排出口４８と固定子鉄心２２との間に凹部が形成されず、車両用交流発電機１の内部に侵入した水が滞留せずに排出される。したがって、滞留した水による固定子巻線２３や固定子鉄心２２の腐食を防止することができ、腐食によって生じる絶縁不良を回避することによる耐久性の向上が可能になる。
【００２４】
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。上述した実施形態においてフレーム４に形成する複数の排出口４８は、全てについてその軸方向位置を固定子鉄心２２と部分的に重複させるようにしてもよいが、その一部のみについて重複させるようにしてもよい。例えば、図３に示すように、複数の排出口４８について、一つ置きにその軸方向位置を固定子鉄心２２に部分的に重複させて、残りについては従来の車両用交流発電機と同様に重複させないようにしてもよい。固定子鉄心２２のプーリ側端面に到達した水は、冷却風によって加圧されるため、固定子鉄心２２が外部に露出している排出口４８が一部であっても、この一部の排出口４８を通して確実に排出される。
【００２５】
また、上述した実施形態では、プーリ９が天方向に配置される場合について説明したが、プーリ９をそれ以外の向きに配置する場合にも本発明を適用することができる。例えば、プーリ９が地方向に配置される場合には、リヤ側のフレーム５に形成された排出口５８の軸方向位置を、固定子鉄心２２の位置と部分的に重複させるようにすればよい。また、プーリ９が完全に天方向あるいは地方向を向いているのではなく、天方向あるいは地方向に対して傾斜した向きを有している場合には、車両用交流発電機１の内部に侵入した水が滞留するおそれのある各排出口４８、５８の軸方向位置を、固定子鉄心２２に部分的に重複させればよい。
【００２６】
また、上述した実施形態では車両用交流発電機について説明したが、同じ構造を有するものであれば、車両あるいはその他の船舶等に搭載される発電機、電動機等の各種の回転電機について本発明を適用することができる。
【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側面図である。
【図３】変形例に対応する車両用交流発電機の部分的な側面図である。
【図４】従来の車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【符号の説明】
１  車両用交流発電機
２  固定子
３  回転子
４、５  フレーム
９  プーリ
２２  固定子鉄心
２３  固定子巻線
３３  回転軸
３５、３６  冷却ファン
４８  排出口
４９  吸入口
【図１】
0004281234.tif 000002
【図２】
0004281234.tif 000003
【図３】
0004281234.tif 000004
【図４】
0004281234.tif 000005