JP5202143B2 - アウターロータ型車両用発電機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載されて、自動車エンジンなどの駆動源から駆動伝達されて発電を行う発電機に関する。

自動車などの車両には、電装部品などへの電力供給のために発電機が搭載されている。この発電機は、自動車エンジンなどの駆動源から伝達された動力から電磁誘導により発電を行う。このような発電機は、例えば、荷室内を冷却して荷物を冷蔵又は冷凍保管可能な冷蔵車又は冷凍車などに搭載されている。

車両における車室空間の拡大に伴ってエンジン室が省スペース化されたり、燃費向上のために車重が軽量化されたりすることを目的として、車両に搭載される発電機にも小型化・軽量化の要請がある。一般に、発電機を小型化・軽量化すると、つまり容積当たりの出力を高めると、コイルなどの発熱が助長されるという問題が生じる。これに対し、発電機にファンを設けて送風し、コイルなどの発熱部品を空冷する手法がある。

例えば、特許文献１，２には、車両用交流発電機において、回転子に冷却フィンを設けてコイルなどの発熱部品を空冷する構成が開示されている。

特開２００４−１４７４８６号公報 特開平６−４６５４７号公報

しかし、特許文献１，２において開示されるようなインナーロータ型の発電機において、回転子となるロータにマグネット（永久磁石）を固定すると、ロータの回転によりマグネットに遠心力が生じて飛散するおそれがある。、また、回転子に電磁石を用いる手法が採用されると、電磁石に磁力を発生させるために励磁電流が必要となる。

また、自動車などのエンジン室には、メンテナンスなどにおいて手や腕、工具などが差し入れられるので、エンジン室に配置されてロータが高速回転する発電機には、カバーとなるフレームが設けられることが通常である。発電機の内部部品をカバー（フレーム）で完全に覆うと、内部部品を冷却するための空気を取り込むことができないので、特許文献１，２において開示されるように、通風口となる貫通孔が、カバーとなるフレームに多数形成される。しかし、自動車などの車両においては雨水や地面から跳ね上げられた水がエンジン室に進入し得るので、これらの水が、カバー（フレーム）の貫通孔を通じて発電機の内部へ進入し、内部部品を腐食させるおそれがある。この問題は、凍結防止剤や洗浄液などを含む水が発電機に進入すると更に顕著である。

発電機をアウターロータ型とすれば、つまり、コイルが巻装されるステータコア（固定子）の外側においてマグネットが固定されたロータヨーク（回転子）が回転される構成とすれば、ロータヨークの内側にマグネットを固定できるので、ロータヨークの回転によるマグネットの飛散を防止し得る。しかしながら、ロータヨークにおいてマグネットが配置されている箇所には、径方向へ貫通する通風口を設けることができない。仮に、ロータヨークにおいてマグネットが配置されている箇所以外に径方向へ貫通する通風口を設けたとしても、ロータヨークが高速で回転されるので、その通風口を通じてロータヨークの内側へ外気を導入することが難しい。また、ロータヨークに多数の貫通孔を設けるとロータヨークの剛性が低くなり、ロータヨークの寸法精度が悪くなる。その結果、ロータヨークにガタツキや軸ブレが生じ、ひいては発電機の騒音が大きくなったり、故障原因となったりするおそれがある。また、前述されたように、発電機のカバーなどに多数の貫通孔を設けることは、内部部品の腐食を惹起するという観点から好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、カバーなどに多数の貫通孔を設けることなく、内部部品を効果的に冷却することができ、かつ、高回転に耐え得るアウターロータ型車両用発電機を提供することを目的とする。

(1) 本発明に係るアウターロータ型車両用発電機は、筒形状の芯部を有し、当該芯部における軸線方向の第１端側に軸受け部が設けられ、かつ第２端側において当該芯部の内空が外側へ開口された支持本体と、上記支持本体の芯部の周囲に設けられたステータコアと、上記ステータコアに巻装されたコイルと、上記支持本体の軸受け部に回転自在に支持されており、上記第１端側にプーリが設けられ、かつ当該プーリ側から第２端側へ向かって延びて開口する筒形状のヨーク部の内側に、上記ステータコアと磁気ギャップを介して対向されるマグネットが設けられたロータヨークと、を具備する。上記支持本体には、第１端側において上記芯部を径方向へ貫通する通風口が設けられており、上記ロータヨークは、第２端側において軸方向に開口し、且つ上記ヨーク部の内側における第１端側に、ヨーク部と共に回転して第２端側の開口へ向かって送風するフィンが設けられている。

本発明に係るアウターロータ型車両用発電機は、自動車などの車両に搭載されて、自動車エンジンなどの駆動源から駆動伝達されて電磁誘導により発電を行うものである。この電磁誘導は、固定子としてステータコアに巻装されたコイルと、回転子としてステータコアの外側で回転するロータヨークに設けられたマグネットとを主要構成として行われる。

ステータコアは支持本体の芯部の周囲を取り巻くように配置されている。支持本体の芯部は筒形状をなしている。この筒形状の内空が延びる方向が軸線方向であり、この軸線方向を中心としてロータヨークが回転する。芯部における軸線方向の第１端側には軸受け部が設けられており、この軸受け部にロータヨークが軸支されて、芯部の軸線方向を中心として回転する。軸受け部にロータヨークが軸支された状態において、ヨーク部の内側に設けられたマグネットがステータコアと磁気ギャップを隔てて対向される。

ロータヨークの第１端側にはプーリが設けられており、このプーリへ自動車エンジンなどの駆動源から駆動伝達される。プーリが回転すると、ヨーク部に設けられたマグネットが回転して電磁誘導によりコイルに電力が生じる。

支持本体の芯部は、第２端側において内空が開口している。この開口を通じて、芯部の内空に外気が進入し得る。また、芯部には、第１端側において径方向に貫通する通風口が設けられている。したがって、第２端側において芯部の開口から内空へ進入した外気は、第１端側において通風口を通じて芯部の外側へ流出し得る。

ロータヨークには、ヨーク部の内側における第１端側にフィンが設けられている。このフィンは、ヨーク部と共に回転して第１端側から第２端側へ向かって送風する。この送風によって、ヨーク部の内側における第１端側の気圧が下がると、前述された芯部の通風口からヨーク部の内側へ外気が吸い込まれる。これにより、外気が、第２端側における芯部の開口から芯部の内空及び通風口を通じてヨーク部の第１端側へ流れ、さらにフィンに送風されて、ステータコアのティースの間やマグネットとの磁気ギャップを第１端側から第２端側へ流れる。そして、ヨーク部の先端である第２端側から外部へ排出される。このような外気の流れによって、アウターロータ型車両用発電機の内部部品が冷却される。

(2) 上記通風口が、上記軸受け部と上記ステータコアとの間に配置されていることが好適である。

これにより、通風口からヨーク部の内側へ導かれた外気をステータコアに直接に送風させることができるので、冷却効率が向上される。

(3) 上記フィンとして、上記ヨーク部の内側において各々が径方向へ延出された複数のものであって、軸線を中心として放射状に配置されたものがあげられる。

(4) 上記支持本体に、上記ロータヨークを径方向外側から覆うカバーが設けられてもよい。

これにより、高速回転するロータヨークに人や工具が接触することを防止できる。

(5) 上記ステータコアは、所定のティース部毎に分割されて円環形状に配列された分割コアを備えるものであってもよい。上記各分割コアは、上記コイルが巻回されるティース部と他の分割コアと連結されるコアヨーク部とをそれぞれ有する同一形状の複数の鋼板が積層されて一体に嵌合されたものであって、当該コアヨーク部において隣り合うコアヨーク部と隣接する隣接面に、相互に係合する係合凹部又は係合凸部のいずれか一方が形成されている。上記係合凹部及び係合凸部は、上記隣接面から上記円環形状の配列における周方向へ凹凸して、当該隣接面に沿った開口部又は基部より奥部側又は先端部側が幅広のあり形状であって隙間嵌めとなる寸法である。円環形状に配列されて隙間嵌めされた分割コアの中空に上記支持本体の芯部が圧入される。

ステータコアが分割コアとされて、各分割コアが円環形状に連結される前にコイルが巻回されることにより、各分割コアのティース部周りに巻線作業のための空間が確保されるので、ティース部にコイルが密に巻回される。

また、係合凹部及び係合凸部とが隙間嵌めとされることにより、積層鋼板からなる分割コアにおいて、係合凹部と係合凸部とを軸線方向に相対移動させながら係合させる作業が容易となる。そして、円環形状に組み付けられたステータコアの中空部分に、支持本体の芯部が圧入されると、隙間嵌めによりガタが生じていた係合凹部と係合凸部との係合状態が密嵌状態となり、所望の外径のステータコアが形成される。芯部の圧入より各分割コアに径方向外側への力が付加されるが、係合凹部と係合凸部との係合により、分割コアが径方向外側へ拡がることがなく円環形状を維持する。

なお、本発明において「隙間嵌め」とは、係合凹部と係合凸部とが係合状態において隙間がプラスとなる（ガタが生じる）寸法に形成されていることをいい、係合凹部と係合凸部との隙間がマイナスとなる「締まり嵌め」の反対概念である。

本発明に係るアウターロータ型車両用発電機によれば、支持本体の芯部において、第２端側の開口を通じて芯部の内空に外気を進入させ、第１端側において通風口を通じて芯部の外側へ流出させ、通風口から流出した外気がフィンに送風されて、ヨーク部の内側においてステータコアのティースの間やマグネットとの磁気ギャップを第１端側から第２端側へ流れ、ヨーク部の先端である第２端側から外部へ排出されるので、カバーなどに多数の貫通孔を設けることなく、内部部品を効果的に冷却することができる。これにより、水の進入による内部部品の腐食を抑制することができる。

また、ロータヨークに径方向の貫通孔を設ける必要がないので、ロータヨークの寸法精度を高めることが容易となり、ロータヨークにガタツキや軸ブレなどが生じることを抑制でき、支持本体の軸受け部によってロータヨークをいわゆる片持ちで軸支することが可能となる。

また、アウターロータ型を採用しているので、永久磁石であるマグネットを用いて、電磁石において必要とされる励磁電流を不要とできる。また、ロータヨークの内側にマグネットが設けられているので、ロータヨークの回転によるマグネットが飛散することがなく、高回転に耐え得るアウターロータ型車両用発電機が実現される。

以下、本発明の好ましい実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態は、本発明に係るアウターロータ型車両用発電機の一態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。

［図面の説明］
図１は、本発明の実施形態にかかるアウターロータ型車両用発電機１０の外観構成を示す正面図である。図２は、アウターロータ型車両用発電機１０の内部構成を示す縦断面図である。図３は、支持本体１１の縦断面図である。図４は、ロータヨーク１４の縦断面図である。図５は、図１におけるＶ−Ｖ切断線における断面図である。図６は、分割コア４１の外観斜視図である。図７は、分割コア４１の上面図である。図８は、アウターロータ型車両用発電機１０の冷却作用を説明するための縦断面図である。

［アウターロータ型車両用発電機１０］
図１及び図２に示されるように、アウターロータ型車両用発電機１０（以下「発電機１０」とも称される。）は、支持本体１１と、ステータコア１２と、コイル１３と、ロータヨーク１４と、カバー１５とを主要構成とする。発電機１０は、自動車などの車両に搭載されて、自動車エンジンなどの駆動源から駆動伝達されて電磁誘導により発電を行う。この電磁誘導は、固定子としてステータコア１２に巻装されたコイル１３と、回転子としてステータコア１２の外側で回転するロータヨーク１４に設けられたマグネット６３とを主要構成として行われる。

［支持本体１１］
図２及び図３に示されるように、支持本体１１は、概ね円筒形状の芯部２１と、側壁部２２とに大別される。側壁部２２は、芯部２１の第２端２４から芯部２１の軸線１０１に対して直交する方向へ拡がる概ね矩形の壁である。この側壁部２２は、後述されるカバー１５と共に発電機１０の筐体の一部をなす。側壁部２２の周縁は、第１端２３側へ向かって突出する係合部２５が設けられている。この係合部２５にカバー１５が係合されて一体の筐体とされる。また、側壁部２２における第１端２３側には、軸線１０１から放射線状に延びる複数の補強リブ２６が形成されている。

芯部２１は、概ね円筒形状をなしており、その外径によって径大部２８と径小部２９とに大別される。円筒形状の芯部２１の中心が軸線１０１であり、この軸線１０１を中心として後述されるロータヨーク１４が回転される。径大部２８は後述されるステータコア１２が圧入される部分であり、ステータコア１２の中空部の内径に対応された外径である。径小部２９は、２個のアンギュラー軸受３０が設けられる部分であり、本発明における軸受け部に相当する。

径大部２８には、第１段差部３１が設けられている。この第１段差部３１は、第１端２３側に対して第２端２４側の径が大きくされて構成されている。後述されるステータコア１２は、第１端２３側から径大部２８に圧入されて、第１段差部３１と係合される。この第１段差部３１と、径大部２８と径小部２９との境界となる段差において軸線１０１に沿って螺合されるボルト２７とによって、径大部２８に圧入されたステータコア１２が軸線１０１方向に対して固定される。

径小部２９には、第２段差部３２が設けられている。この第２段差部３２は、第１端２３側に対して第２端２４側の径が大きくされて構成されている。各アンギュラー軸受３０は、第１端２３側から径小部２９に挿入されて、第２段差部３２と係合される。この第２段差部３２と、第１端２３側から径小部２９に嵌め込まれたリング形状の留め具３３とによって、径小部２９に挿入された２個のアンギュラー軸受３０が、軸線１０１方向に並列された状態で固定される。

芯部２１の内空３４は、第１端２３側に対して封止されており、第２端２４側に対して開口されている。この内空３４は、第２端２４から第１端２３側へ向かって軸線１０１に沿って延び、径小部２９の第２段差３２付近が最奥とされて第１端２３側に対して封止されている。また、径大部２８から径小部２９へと外径が小さくなるに対応して、内空３４の内径も径大部と径小部とが形成されている。

内空３４の最奥付近には、芯部２１を径方向に貫通する通風口３５が設けられている。この通風口３５によって、内空３４が芯部２１の外側へ開口されている。つまり、第２端２４側において芯部２１の開口から内空３４へ進入した外気は、第１端２３側において通風口３４，３５を通じて芯部２１の外側へ流出し得る。なお、各図には２つの通風口３５のみが現れているが、通風口３５は、軸線１０１を中心として放射線状に３個以上が配置され得る。

通風口３５は、芯部２１において、径大部２８と径小部２９の第２段差３２との間に配置されている。図２に示されるように、この配置によって、通風口３５は、ステータコア１２とアンギュラー軸受３０との間に配置される。

内空３４の中心には、軸３６が設けられている。軸３６は、内空３４の最奥から第２端２４へ向かって軸線１０１に沿って突出された円柱形状の部材である。軸３６と径大部２８の内面及び径小部２９の内面とは空隙が設けられている。したがって、軸３６の周囲に内空３４が形成される。各図には現れていないが、軸３６から径大部２８の内面に渡って補強リブが設けられることにより、芯部２１の剛性が高められている。この補強リブは、内空３４において、第２端２４側の開口から各通風口３５までの流路を塞がないように設けられる。

［ステータコア１２及びコイル１３］
図２及び図５に示されるように、ステータコア１２は、支持本体１１の芯部２１の周囲を取り巻くように配置されている。そして、このステータコア１２にコイル１３が巻装されている。ステータコア１２は、コイル１３が巻装された１８個の分割コア４１が円環形状に連結されてなる。

ステータコア１２を構成する１８個の各分割コア４１は、円環形状に連結される配置が異なる他は同形状のものであり、各分割コア４１が連結されて１つの円環形状のステータコア１２が構成されている。なお、本実施形態では、分割コア４１は、ステータコア１２が１個のティース部４２毎に分割されたものであるが、分割コア４１は必ずしも１個のティース部４２毎に分割されたものである必要はなく、例えば、所定個数のティース部４２毎にステータコア１２が分割されたものであってもよい。

図６及び図７に示されるように、分割コア４１は、ティース部４２とコアヨーク部４３とに大別される。ティース部４２には、コイル１３が巻回される。コアヨーク部４３は、他の分割コア４１のコアヨーク部４３と連結されて円環形状をなす。各コアヨーク部４３は、円環形状のステータコア１２の周方向の幅の１８分の１となる弧状に形成されている。ティース部４２は、コアヨーク部４３からステータコア１２の径方向外側へ突出しており、絶縁のためのインシュレータ等を介してコイル１３が巻回される。このような分割コア４１は、平面視において同一形状の複数の鋼板が軸線１０１方向に積層されて、半抜きされたカシメ部４４が上下（軸線１０１方向）に積層された各鋼板と嵌合されることにより一体とされている。

コイル１３の巻回は、各分割コア４１が独立した状態、つまり円環形状に連結される前になされる。これにより、各分割コア４１のティース部４２周りに巻線作業のための空間が確保されるので、ティース部４２にコイル１３が密に巻回される。コイル１３の巻回方法は特に限定されないが、フライヤ式又はノズル式の巻線機を用いて複数の分割コア４１に対して１本の銅線を連続して巻回し、その複数の分割コア４１をコイル１３間の渡り線により連結させて１群のものとすれば、結線作業が簡略化されるので好適である。

分割コア４１のコアヨーク部４３が他の分割コア４１のコアヨーク部４３と隣接する各隣接面４５には、係合凹部４６及び係合凸部４７がそれぞれ形成されている。各隣接面４５は、ステータコア１２のコアヨーク部４３における周方向１０２の両端において、ステータコア１２の軸線１０１方向及び径方向１０３へ延びる平面をなしている。係合凹部４６及び係合凸部４７は、各隣接面４５において軸線１０１方向に沿って延出されている。

図７に示されるように、係合凹部４６及び係合凸部４７は、所謂あり形状である。詳細に説明するに、係合凹部４６は、コアヨーク部４３の隣接面４５からステータコア１２の周方向１０２へ凹欠されたものである。係合凹部４６が隣接面４５に開口する開口部４８の径方向１０３の幅Ｗ１に対して、係合凹部４６の奥部４９の径方向の幅Ｗ２が幅広となっており、開口部４８から奥部４９へは連続的に拡幅されるあり面５０が形成されている。

係合凸部４７は、コアヨーク部４３の隣接面４５からステータコア１２の周方向１０２へ突出されたものである。係合凸部４７の隣接面４５に沿った基部５１の径方向１０３の幅Ｗ１に対して、係合凸部４７の先端部５２の径方向の幅Ｗ２が幅広となっており、基部５１から先端部５２へは連続的に拡幅されるテーパ面５３が形成されている。

係合凹部４６と係合凸部４７とは、互いに対応した凹凸形状であり、係合凹部４６及び係合凸部４７は、隣接面４５における径方向１０３の略中央に形成されている。係合凹部４６及び係合凸部４７が、それぞれ隣り合う他の分割コア４１の係合凸部４７又は係合凹部４６と係合されて、１８個の分割コア４１がステータコア１２として円環形状に組み付けられる。

係合凹部４６の開口部４８の径方向の幅Ｗ１と係合凸部４７の基部５１の径方向の幅Ｗ１とは同寸法であり、また、係合凹部４６の奥部４９の径方向の幅Ｗ２と係合凸部４７の先端部５２の径方向の幅Ｗ２とは同寸法である。さらに、係合凹部４６のあり面５０と係合凸部４７のテーパ面５３とは同一の傾斜角度となっている。したがって、係合凹部４６と係合凸部４７とが係合し、この係合状態において、あり面５０とテーパ面５３とが面接触し、また、コアヨーク部４３の隣接面４５が、隣り合う他の分割コア４１のコアヨーク部４３の隣接面４５と面接触する。

また、係合凹部４６及び係合凸部４７との係合はいわゆる隙間嵌めである。詳細に説明するに、係合凹部４６の開口部４８の径方向の幅Ｗ１及び奥部４９の径方向の幅Ｗ２の公差がプラス側にされており、係合凸部４７の基部５１の径方向の幅Ｗ１及び先端部５２の径方向の幅Ｗ２の公差がマイナス側にされている。これにより、係合凹部４６と係合凸部４７との係合に公差によるガタが生じる。このガタによって、積層鋼板からなる分割コア４１において、係合凹部４６と係合凸部４７とを軸線１０１方向に相対移動させながら係合させる作業が容易となる。

図５に示されるように、係合凹部４６と係合凸部４７との係合により、隣接する分割コア４１は、ステータコア１２の周方向１０２及び径方向１０３に対して互いのコアヨーク部４３が固定される。すなわち、隣接する分割コア４１のコアヨーク部４３の各隣接面４５が、その径方向１０３の両端を合致させた状態に維持される。

１８個の分割コア４１が、互いの係合凹部４６と係合凸部４７とが係合されて組み付けると、コイル１３が巻回されたティース部４２が外側へ放射線状に突出された円環形状のステータコア１２となる。この円環形状は、係合凹部４６と係合凸部４７との係合により維持されている。

円環形状に組み付けられたステータコア１２の中空部分に、支持本体１１の芯部２１が圧入される。これにより、隙間嵌めによりガタが生じていた係合凹部４６と係合凸部４７との係合状態が密嵌状態となる。芯部２１が圧入されることにより、円環形状に組み付けられた各分割コア４１に対して径方向１０３の外側へ応力が負荷されるが、係合凹部４６と係合凸部４７との係合により、分割コア４１が周方向１０２に対して離れるようにして径方向１０３の外側へ拡がることがない。また、係合凹部４６及び係合凸部４７は、分割コア４１の隣接面４５の径方向略中央に形成されているので、かかる応力が、各分割コア４１の隣接面４５に対して平均して負荷される。

［ロータヨーク１４］
図２に示されるように、ロータヨーク１４は、支持本体１１の芯部２１の径小部２９においてアンギュラー軸受３０を介して支持されることにより、軸線１０１を中心として回転自在に支持されている。図４に示されるように、ロータヨーク１４は、プーリ６１、ヨーク部６２、マグネット６３を主要な構成とする。

プーリ６１は、ロータヨーク１４における第１端７１側に設けられている。各図には示されていないが、プーリ６１にはベルトが架け渡されて、そのベルトを介して自動車エンジンなどの駆動源から駆動伝達される。このプーリ６１への駆動伝達によって、ロータヨーク１４が軸線１０１を中心として回転される。プーリ６１の内面側には、アンギュラー軸受３０により支持される円周面６４が形成されている。この円周面６４には、第１端７１側に小径となる段差６５が形成されており、第２端７２側にリング形状の留め具６６（図２参照）が嵌め込まれる溝６７が形成されている。図２に示されるように、溝６７に嵌め込まれた留め具６６と段差６５とによって、アンギュラー軸受３０が円周面６４において軸線１０１方向に対して位置決めされる。なお、第１端７１及び第２端７２は、ロータヨーク１４において軸線１０１方向の両端である。

ヨーク部６２は、プーリ６１から第２端７２側へ向かって延びる円筒形状のものである。ヨーク部６２は、壁部６８と筒部６９とを主要構成とする。ヨーク部６２の外径は、プーリ６１の外径より大きい。したがって、プーリ６１から径方向外側へ拡がる円環形状の壁部６８が設けられ、壁部６８の周縁から軸線１０１方向へ延びる筒部６９が設けられている。筒部６９の第２端７２側は開口されている。この筒部６９の内径は、前述されたステータコア１２の外径を考慮して、後述されるマグネット６３がステータコア１２に対して所定の磁気ギャップを隔てられて配置されるように設定されている。筒部６９の第１端７１側は、壁部６８の中心側において開口されているが、図２に示されるように、ロータヨーク１４が支持本体１１に支持されると、内周面６４にアンギュラー軸受３０が接触し、そのアンギュラー軸受３０の内側には芯部２１の径小部２９が配置されるので、これら径小部２９及びアンギュラー軸受３０により封止される。プーリ６１とヨーク部６２は、磁性材料が用いられて鋳型によって一体に形成されている。なお、プーリ６１の径とヨーク部６２の径は一例であり、例えば、プーリ６１がヨーク部６２に対して大径であってもよい。

ヨーク部６２の筒部６９の内面には、２０極のマグネット６３が円環形状に配列されて固定されている。マグネット６３は、磁石粒子が焼結された永久磁石であり、図５に示されるように、周方向にＮ極とＳ極とが交互となって２０極の磁極が形成されている。ヨーク部６２に固定された各マグネット６３は、前述されたステータコア１２の外周面と所定の磁気ギャップが隔てられて対向される。

なお、マグネット６３は、円筒状に焼結された所謂リングマグネットや各磁極で分割されたもの等、周知の発電機用磁石を用いることができる。また、本実施形態では、２０極・１８スロットの発電機１０が例として説明されているが、本発明においてアウターロータ型車両用発電機の極数及びスロット数は特に限定されるものではない。

ヨーク部６２には、ヨーク部６２と共に回転して第２端７２側へ向かって送風するフィン７０が設けられている。このフィン７０は、ヨーク部６２の内側において各々が軸線１０１に対して径方向へ延出された複数のものであって、軸線１０１を中心として放射状に配置されている。各フィン７０は、軸線１０１に対する配置が異なる他は同一形状のものである。なお、各図においては２個のフィン７０のみが現れている。

フィン７０は、ヨーク部６２の第１端７１側に設けられた壁部６８の内側から軸線１０１に沿って第２端７２側へ延びている。軸線１０１に対する径方向において、フィン７０の内側端は内周面６７付近にあり、外側端は筒部６９の内周面に到達している。つまり、フィン７０は、軸線１０１に対する径方向へ延びるリブ形状である。フィン７０における第２端７２へ向かう先端７３は、マグネット６３から所定の距離を隔てられている。この所定の距離は、図２に示されるように、ステータコア１２のコイル１３などが占有する空間を考慮して、フィン７０がコイル１３などと接触しないように設定されている。このフィン７０は、プーリ６１及びヨーク部６２と共に、磁性材料が用いられて鋳型によって一体に形成されている。

［カバー１５］
図１，２，５に示されるように、支持本体１１の側壁部２２に係合されて、ロータヨーク１４を径方向外側から覆うカバー１５が設けられている。カバー１５は、外側が角柱形状であって内側が円筒形状である。外側の角柱形状は、支持本体１１の側壁部２２に対応した形状及び寸法に設定されている。内側の円筒形状は、ロータヨーク１４の外径より大径であって、ロータヨーク１４との間に軸線１０１方向の間隙が形成される形状及び寸法に設定されている。カバー１５の軸線１０１方向の寸法は、側壁部２２に係合されたカバー１５が、ロータヨーク１４のヨーク部６２を覆い、かつプーリ６１を覆わない寸法に設定されている。また、図１に示されるように、このカバー１５には、支持本体１１の側壁部２２付近において厚み方向に貫通される貫通孔８１が複数設けられている、貫通孔８１を通じて、カバー１５の内外に水や気体が出入可能である。この貫通孔８１は、万が一、カバー１５の内側に水などが進入したときに、その水などを排出する目的で設けられるものであるが、必ずしも設けられなくてもよい。

［発電機１０における冷却作用］
前述されたように、ベルトを介して自動車エンジンなどの駆動源から駆動伝達されてプーリ６１が回転すると、ヨーク部６２に設けられたマグネット６３も回転する。コイル１３周りにマグネット６３が回転すると、電磁誘導によりコイル１３に電力が生じる。ヨーク部６２の回転数は、自動車エンジンの種類やプーリ６１の径などにもよるが、概ね１分間当たり数千回転から数万回転である。

ヨーク部６２が回転すると、その内側に設けられたフィン７０も軸線１０１周りに回転する。このフィン７０の回転によって、図８における各矢印で示されるように、ヨーク部６２の内側において第１端７１側から第２端７２側へ向かって送風される。この送風によって、ヨーク部６２の内側における第１端７１側の気圧が下がると、芯部２１の通風口３５からヨーク部６２の内側へ外気が吸い込まれる。これにより、外気が、第２端２４側における芯部２１の開口から芯部２１の内空３４及び通風口３５を通じて、芯部２１の径大部２８と第２段差３１との間からヨーク部６２の内側へ流れ込み、さらにフィン７０に送風されて、ステータコア１２の各分割コア４１の間やマグネット６３との磁気ギャップを第１端７１側から第２端７２側へ流れる。そして、その外気がヨーク部６２の第２端７２を回り込んで、ヨーク部６２とカバー１５との隙間を第２端７２側から第１端７１側へ流れて外部へ排出される。なお、ヨーク部６２の内側から流れ出た外気がカバー１５の貫通孔８１から外部へ排出されてもよい。このような外気の流れが連続することにより、ステータコア１２が常に外気の流れに曝されて冷却される。

［本実施形態の作用効果］
前述された発電機１０によれば、支持本体１１の芯部２１において、第２端２４側の開口を通じて芯部２１の内空３４に外気を進入させ、第１端２３側において通風口３５を通じて芯部２１の外側へ流出させ、通風口３５から流出した外気がフィン７０に送風されて、ヨーク部６２の内側においてステータコア１２のティース部４２の間やマグネット６３との磁気ギャップをロータヨーク１４の第１端７１側から第２端７２側へ流れ、ヨーク部６２の先端である第２端７２側から外部へ排出されるので、カバー１５などに多数の貫通孔を設けることなく、内部部品を効果的に冷却することができる。これにより、水の進入による内部部品の腐食を抑制することができる。

また、ロータヨーク１４に径方向の貫通孔を設ける必要がないので、ロータヨーク１４の寸法精度を高めることが容易となり、ロータヨーク１４にガタツキや軸ブレなどが生じることを抑制でき、支持本体１１の径小部２９においてロータヨーク１４をいわゆる片持ちで軸支することが可能となる。

また、アウターロータ型を採用しているので、永久磁石であるマグネット６３を用いて、電磁石において必要とされる励磁電流を不要とできる。また、ロータヨーク１４の内側にマグネット６３が設けられているので、ロータヨーク１４の回転によるマグネット６３が飛散することがなく、高回転に耐え得る発電機１０が実現される。

また、通風口３５が、径小部２９とステータコア１４との間に配置されているので、通風口３５からヨーク部６２の内側へ導かれた外気をステータコア１４に直接に送風させることができるので、冷却効率が向上される。

また、支持本体１１に、ロータヨーク１４を径方向外側から覆うカバー１５が設けられているので、高速回転するロータヨーク１４に人や工具が接触することを防止できる。さらに、カバー１５に通気口としての貫通孔を多数設ける必要がないので、高速回転するロータヨーク１４をカバー１５によってほぼ完全に覆うことができるので、安全性が向上される。

また、ステータコア１２が分割コア４１により構成され、各分割コア４１が円環形状に連結される前にコイル１３が巻回されることにより、各分割コア４１のティース部４２周りに巻線作業のための空間が確保されるので、ティース部４２にコイル１３が密に巻回される。

また、係合凹部４６及び係合凸部４７とが隙間嵌めとされることにより、積層鋼板からなる分割コア４１において、係合凹部４６と係合凸部４７とを軸線１０１方向に相対移動させながら係合させる作業が容易となる。そして、円環形状に組み付けられたステータコア１２の中空部分に、支持本体１１の芯部２１が圧入されると、隙間嵌めされていた係合凹部４６と係合凸部４７との係合状態が密嵌状態となり、所望の外径のステータコア１２が形成される。芯部２１の圧入より各分割コア４１に径方向１０３の外側への力が付加されるが、係合凹部４６と係合凸部４７との係合により、分割コア４１が径方向１０３の外側へ拡がることがなく円環形状を維持する。これにより、アウターロータ型のステータコア１２を簡易な構成として容易に組み付けることができる。

図１は、本発明の実施形態にかかるアウターロータ型車両用発電機１０の外観構成を示す正面図である。 図２は、アウターロータ型車両用発電機１０の内部構成を示す縦断面図である。 図３は、支持本体１１の縦断面図である。 図４は、ロータヨーク１４の縦断面図である。 図５は、図１におけるＶ−Ｖ切断線における断面図である。 図６は、分割コア４１の外観斜視図である。 図７は、分割コア４１の上面図である。 図８は、アウターロータ型車両用発電機１０の冷却作用を説明するための縦断面図である。

符号の説明

１０・・・アウターロータ型車両用発電機
１１・・・支持本体
１２・・・ステータコア
１３・・・コイル
１４・・・ロータヨーク
１５・・・カバー
２１・・・芯部
２３・・・第１端
２４・・・第２端
２９・・・径小部（軸受け部）
３４・・・内空
３５・・・通風口
４１・・・分割コア
４２・・・ティース部
４３・・・コアヨーク部
４５・・・隣接面
４６・・・係合凹部
４７・・・係合凸部
４８・・・開口部
４９・・・奥部
５１・・・基部
５２・・・先端部
６１・・・プーリ
６２・・・ヨーク部
６３・・・マグネット
７０・・・フィン
７１・・・第１端
７２・・・第２端
１０１・・・軸線

Claims (5)

1. 筒形状の芯部を有し、当該芯部における軸線方向の第１端側に軸受け部が設けられ、かつ第２端側において当該芯部の内空が外側へ開口された支持本体と、
   上記支持本体の芯部の周囲に設けられたステータコアと、
   上記ステータコアに巻装されたコイルと、
   上記支持本体の軸受け部に回転自在に支持されており、上記第１端側にプーリが設けられ、かつ当該プーリ側から第２端側へ向かって延びて開口する筒形状のヨーク部の内側に、上記ステータコアと磁気ギャップを介して対向されるマグネットが設けられたロータヨークと、を具備し、
   上記支持本体は、第１端側において上記芯部を径方向へ貫通する通風口が設けられており、
   上記ロータヨークは、第２端側において軸方向に開口し、且つ上記ヨーク部の内側における第１端側に、ヨーク部と共に回転して第２端側の開口へ向かって送風するフィンが設けられたアウターロータ型車両用発電機。
2. 上記通風口が、上記軸受け部と上記ステータコアとの間に配置された請求項１に記載のアウターロータ型車両用発電機。
3. 上記フィンは、上記ヨーク部の内側において各々が径方向へ延出された複数のものであって、軸線を中心として放射状に配置されたものである請求項１又は２に記載のアウターロータ型車両用発電機。
4. 上記支持本体に、上記ロータヨークを径方向外側から覆うカバーが設けられた請求項１から３のいずれかに記載のアウターロータ型車両用発電機。
5. 上記ステータコアは、所定のティース部毎に分割されて円環形状に配列された分割コアを備え、
   上記各分割コアは、上記コイルが巻回されるティース部と他の分割コアと連結されるコアヨーク部とをそれぞれ有する同一形状の複数の鋼板が積層されて一体に嵌合されたものであって、当該コアヨーク部において隣り合うコアヨーク部と隣接する隣接面に、相互に係合する係合凹部又は係合凸部のいずれか一方が形成されており、
   上記係合凹部及び係合凸部は、上記隣接面から上記円環形状の配列における周方向へ凹凸して、当該隣接面に沿った開口部又は基部より奥部側又は先端部側が幅広のあり形状であって隙間嵌めとなる寸法であり、
   円環形状に配列されて隙間嵌めされた分割コアの中空に上記支持本体の芯部が圧入された請求項１から４のいずれかに記載のアウターロータ型車両用発電機。
   

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