JPH04178139A - 回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、発電機又は電動機といった回転機に関し、特
に車両用交流発Ｎ機に関する。

［従来の技術］ 本出願人が所有する特公昭６０−３６７０１号公報の車
両用交流発電機は、爪形ボールコアの前、後部にファン
を設けてフレームの前、後端壁から吸入した空気をフレ
ームの外周壁に設けた共通の空気導出口から排気してい
る。

この前後端部吸入型の車両用交流発電機の製造例を第１
０図に示す。

フレーム１．１′の前端壁及び俄端壁に空気導入口１２
．１２−が開口され、また、フレーム１．１−の外周壁
に空気導出口（図示せず）が開口されている。そして、
フロント側ファン８がシャフト５または、爪形ポールコ
ア６に固定されており、このフロント側ファン８はフロ
ント側の空気導入口１２からステータコア３ａと爪形ポ
ールコア６．６−との間の隙間やあるいは爪形ボール６
．６−内の隙間を介してリヤ側の空気導出口（図示せず
）ヘフロント側空気流Ｆを送風する。また、リヤ側ファ
ン８−がシャフト５または１、爪形ポールコア６−に固
定されており、このリヤ側ファン８−はリヤ側の空気導
入口１２−からリヤ側の空気導出口（図示せず）にリヤ
側空気流Ｆ−を遠心送風する。更に、リヤ側ファン８′
のディスク部８２は、径方向に平板形状に伸びており、
リヤ側ファン７８−の翼部８３の側端縁はシャフト５か
ら離遠するに従い爪形ポールコア６′に近接するように
傾斜している。フレーム１−の後部には、レギュレータ
１７、ブラシ１６ａ、スリップリング９などの発熱部材
が収容されている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明した前後端部吸入型の車両用交流発電Ｉ！（以
下、単に車両用交流発電機ともいう）は、フロント側フ
ァン８から吹出しリヤ側へ流れる空気流（すなわち、フ
ロント側空気流Ｆ）によりロータコイル７及び爪形ボル
ルコア６．６−を冷却し、リヤ側ファン８−から吹出し
空気導出口（図示せず）へ流れる空気流（すなわち、リ
ヤ側空気流）により上記各発熱部材ヤスチータコイル３
ｂヤステータコア３ａの後部を冷却している。

しかしながらこの種の車両用交流発電機では、爪形ポー
ルコア６″の後部に達したフロント側空気流Ｆはステー
タコア３ａの後端とリヤ側ファン８′の外縁との間の隙
間を抜けて軸方向から径外方向へと急激に偏向してフレ
ーム１−の外周壁に開口された空気導出口（図示せず）
に向かわねばならない。

すなわち、こうしたステータコア３ａ後方における偏向
及び流路圧迫のために、フロント側空気流Ｆの抵抗が増
加し、爪形ポールコア６．６′や、ロータコイル７の冷
却能向上の障害となっていた。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、リヤ側空
気流に悪影響を及ぼすことなく、ステ−タコア後方にお
けるフロント側空気流の抵抗を低減した前後端部吸入型
の車両用交流発電機を提供することを、その解決すべき
課題としている。

［課題を解決するための手段］ 第１発明の回転機は、前端壁及び後端壁に空気導入口が
開口され外周壁に空気導出口が開口され前記空気導入口
及び前記空気導出口に連通する内部空間をもつフレーム
と、前記フレームに固定されステータコイルが巻装され
るステータコアと、前記フレームに回転自在に支持され
る回転軸と、前記回転軸に固定されて前記ステータコア
の内部に収容されロータコイルが巻装されるロータコア
と、前記ロータコアの前方において前記回転軸に固定さ
れるとともに、前記空気導入口の一方から吸入した空気
を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙を介
して前記空気導出口に送風するフロント側ファンと、前
記ロータコアの後方において前記回転軸に固定されると
ともに、前記空気導入口の他方から吸入した空気を前記
ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙を介さずに
前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファンとを具備す
る回転機において、 前記リヤ側ファンのディスク部は、前記回転軸から離遠
するにつれて前記ロータコアから離遠する向きに傾斜し
ていることを特徴としている。

第２発明の回転機は、前端壁及び後端壁に空気導入口が
開口され外周壁に空気導出口が開口され前記空気導入口
及び前記空気導出口に連通する内部空間をもつフレーム
と、前記フレームに固定されステータコイルが巻装され
るステータコアと、前記フレームに回転自在に支持され
る回転軸と、前記回転軸に固定されて前記ステータコア
の内部に収容され周方向に反対極性の爪形磁極が交互配
設されるロータコアと、該ロータコア（巻装されるロー
タコイルと、前記ロータコアの前方において前記回転軸
に固定されるとともに、前記空気導入口の一方から吸入
した空気を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の
間隙を介して前記空気導出口に送風するフロント側ファ
ンと、前記ロータコアの後方において前記回転軸に固定
されるとともに、前記空気導入口の他方から吸入した空
気を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙を
介さずに前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファンと
、を具備する回転機において、前記リヤ側ファンのディ
スク部は、前記回転軸から離遠するにつれて前記ロータ
コアから離遠する向きに傾斜しており、前記ロータコア
の隣接する前記爪形磁極間の間隙部は、内部を軸方向に
貫通する空気孔を残してスペーサにより封止されること
を特徴としている。

なお、回転機は、発電機及び電動機を含む。また、各フ
ァンのディスク部は空気流をほとんど付勢せずに：翼部
を支持する部分をいう。

好適な実１ｇ様において、リヤ側ファンの翼部の側端縁
及びこの側端縁に近接するフレームの後端壁の双方は、
径方向に伸びるか、又は、回転軸から離遠するにつれて
ロータコアから離遠する向きに傾斜している。

［作用］ フロント側空気流はロータコアやロータコイルを冷却し
つつロータの前部からその後部に達し、リヤ側ファンの
ディスク部の外縁とステータコアの後端との間の隙間を
通過して径外方向に偏向し、ステータコイルの後部を冷
却しつつフレームの外周壁の空気導出口から排気される
。

この発明では特に、リヤ側ファンのディスク部が回転軸
から離遠するに従いロータコアがら離遠する向きに傾斜
しているので、リヤ側ファンのディスク部の外縁とステ
ータコアの後端との間の隙間が拡大され、かつ、フロン
ト側空気流の偏向が緩化され、その結果として、フロン
ト側空気流の抵抗が減少する。

［実施例コ （第１実施例） 本発明の一実施例としての車両用交流発電機の一例を第
１図に示す。

この車両用交流発電機は略椀状のフレーム１．１−を備
え、フレーム１．１−は互いの開口部を向かい合わぜで
接合し、４本の締結ボルト１８により締付固定されてい
る。フレーム１．１−の内周にはステータコア３ａが収
容されており、締結ボルト１ａは更にステータコイル３
ｂが巻装されたステータコア３ａをフレーム１に締結固
定している。

フレーム１．１−の前後端部の軸孔にはベアリングボッ
クス４０，４０−が嵌入されており、ベアリングボック
ス４０．４０−内のベアリング４．４−はシャフト５を
回転自在に支持している。

ベアリング４．４−間に位置するシャフト５のほぼ中央
部分には、ステータ３の内側空洞に位置して爪形ポール
コア（本発明でいうロータコア）６．６′が固定されて
おり、爪形ポールコア６．６′の内周にはロータコイル
７が挟持されている。

爪形ポールコア６の前端面とベアリング４との間にはフ
ロント側ファン８が収容されており、爪形ボールコア６
−の後端面とベアリング４−との間には及びリヤ側ファ
ン８′が配設されている。両ファン８．８′は遠心ファ
ンであって、フロント側ファン８はシャフト５に嵌着さ
れ爪形ポールコア６の前端面（密接するディスク部８０
と、ディスク部８０と一体（形成されてフロント側（図
中左方）に突出する翼部８１とからなる。同様に、リヤ
側ファン８′はシャフト５に嵌着され爪形ボールコア６
′の後端面に密接するディスク部８２と、ディスク部８
２と一体に形成されてリヤ側（図中右方）に突出する翼
部８３とからなる。

両ファン８．８−の翼部８１、翼部８３の径は爪形ポー
ルコア６．６−の外径にほぼ等しく、翼部８１、翼部８
３の枚数はポールコア６の重数と同数に形成されている
。なおファン８は爪形ボールコア６．６′″内にフロン
ト側空気流Ｆ２を押し込むために軸流ファンとしての翼
形状及び機能をも有している。これらファン８．８−は
ファン径が小さ−いために耐遠心性が優れ、かつ風切り
音も周速低下により大幅に低減できる。

フレーム１の前端壁１１及びフレーム１−の後端壁１１
゛′はファン８．８−の翼部８１．８３に微小間隙を介
して対向して、空気流案内用のガイドとなっている。フ
レーム１の前端壁１１は径外方向に向かうにつれてリヤ
側に傾斜しており、フレーム１−の後端壁１１−はほぼ
径方向に延設されている。

ここで重要な点は、リヤ側ファン８−のディスク部８２
の外縁部が、シャフト５から離遠するに従い爪形ポール
コア６−から離遠する向きに傾斜していることである。

また、他の重要な点は、リヤ側ファン８−の翼部８３の
側端縁８４と、この及び側端縁８４に微小間隙を挟んで
近接するフレーム１−の後端壁１１−がともに径方向に
伸びていることである。なお、これら両者は、シャフト
５から離遠するに従い爪形ボールコア６−から離遠する
向きに傾斜していてもよい。

フレーム１の前端壁１１にはベアリング４に近接してそ
の周囲に複数個の空気導入口１２が開口されており、フ
レーム１′の後端壁１１−にはベアリング４−に近接し
てその周囲に複数個の空気導入口１２−が開口されてい
る。また、フレーム１．１′の外周部には締結ボルト１
ａが在る部分を除いてそれぞれ総計３２個の空気導出口
１３．１３′が開口されている。

更に、フレーム１−からリヤ側に突出するシャフト５の
後部に、スリップリング９か設けられており、スリップ
リング９の周囲に樹脂製の１ラシホルダ１６が配設され
ている。ブラシホルダ１６の内部にはブラシ１６ａ及び
ブラシ１６ａをスプリング１６ｂが収容されており、ス
プリング１６ｂにより径内方向へ付勢されてブラシ１６
ａはスリップリング９に摺接している。このブラシホル
ダ１６の周囲にはＩＣレギュレータ１７及び整流器１８
が配設されており、これらブラシホルダ１６、ＩＣレギ
ュレータ１７及び整流器１８（それぞれ本発明でいう発
熱部材の一部を構成する）はフレーム１−に固定され、
リヤカバー１９はフレーム１−に嵌合、締結されている
。

リアカバー１９には空気穴（図示せず）が多数設けられ
ている。

次に上述の車両用交流発電機の動作を説明する。

周知のように、ＩＣレギュレータ１７はブラシ１６ａ、
スリップリング９を介してロータコイル７に所定の励ｒ
Ｉａ電流を送ってステータコイル３ａの両端に最適の出
力電圧を発電させる。

次に、本実施例の特徴をなす動作を説明する。

回転するフロント側ファン８は空気導入口１２から吸込
んで、径外方向に吹出してステータコイル３ｂの前方突
出部分を主に冷却するフロント側空気流Ｆ１と、略軸方
向後方へ吹出して爪形ボールコア６．６−及びロータコ
イル７を冷却するフロント側空気流Ｆ２とを形成する。

フロント側空気流Ｆ１は、フレーム１の外周部の空気導
出口１３から排出される。

フロント側空気流Ｆ２は、爪形ボールコア６．６−及び
ロータコイル７を冷却した後、リヤ側フ１ン８−のディ
スク部８２の外縁とステータコア３ａの後端との間の間
隙ｄを通過して径外方向に偏向し、更にステータコイル
３ｂの後方突出部分を冷却しつつフレーム１′の外周部
の空気導出口１３から排気される。

なお、空気導出口１３はステータコイル３ｂの前方突出
部分に近接して開口され、空気導出口１３−はステータ
コイル３ｂの後方突出部分に近接して開口されている。

回転するリヤ側ファン８′は空気導入口１２−から吸込
んで、径外方向に吹出してステータコイル３ｂの後方突
出部分を冷却して空気導出口１３−から排気されるリヤ
側空気流Ｆ３を形成する。

また、このリヤ側空気流Ｆ３はリヤカバー１９の上記空
気穴からりャカバー１９内に入り、ベアリング４′、ス
リップリング９、ブラシ１６ａ、ＩＣレギュレータ１７
、整流器１８などを冷却し、その後、空気導入口１２−
に入る。

この実施例では、特に、リヤ側ファン８′のディスク部
８２の外縁部が、シャフト５から離遠するに従い爪形ボ
ールコア６′から離遠する向きに傾斜しているので、リ
ヤ側ファン８′のディスク部８２の外縁とステータコア
３ａの後端との間の隙間ｄが拡大され、かつ、フロント
側空気流Ｆ２の偏向が緩かとなって、フロント側空気流
Ｆ２の抵抗が減り、フロント側空気流Ｆ２の流量が増加
し、ロータコイル７や爪形ボールコア６．６′の冷却が
改善される。

一方、リヤ側フ１ン８−の翼部８３の側端縁８４と、こ
の及び側端縁８４に微小間隙を挟んで近接するフレーム
１′の後端壁１１′がともに径方向に伸びているので、
リヤ側ファン８−の翼間流路の断面積は上記したディス
ク部８２の傾斜により絞られることがない。したがって
、リヤ側空気流Ｆ３の流量低下による冷却性能の低下は
防止される。

以上説明したようにこの実施例の車両用交流発Ｎ機では
、リヤ側ファン８−の翼部８３の側端縁８４及びこの側
端縁８４に近接するフレーム１−の後端壁１１′の双方
が、径方向に伸びるか、又は、シャフト５から離遠する
に従い爪形ボールコア６−から離遠する向きに傾斜して
いる。したがって、リヤ側ファン８−のディスク部８２
がシャフト５から離遠するに従い爪形ボールコア６′″
から離遠する向きに傾斜しているにもかかわらず、翼間
流路断面積が翼部外縁に近付くにしたがい減少すること
がなく、リヤ側ファン８−により生起されるリヤ側空気
流Ｆ３が阻害されることがない。

（第２実施例） 本発明の他の実施例を第２図に示す。

この車両用交流発電機は、第１実施例の車両用交流発電
機において、爪形ボールコア６．６′の６隣接する爪形
磁極６０．６０間に合成樹脂製のスペーサ１００を圧入
、固着したものである（第４図参照）。

なお、車両用交流発電機の機種自体は第１図のものと異
なっているが、スペーサ１００を除けば第１実施例と同
一機能を有し、特（、リヤ側）７ン８′のディスク部８
２の外縁部が径外方向にいくにしたがって爪形ボールコ
ア６−から遠ざかる向きに傾斜している点では同じであ
る。なお、リヤ側ファン８′のディスク部８２と翼部８
３との結合は、例えば、溶接、挾め、ビス止め、接着材
などにより実施される。もちろん、アルミダイキャスト
や樹脂成型によりディスク部８２と翼部８３を一体に形
成することも可能である。このようにすることにより、
フロント側ファン８の空気分流Ｆ２がスムースに軸方向
から径方向に方向変換でき、通風抵抗、騒音の低減に有
効である。

第３図にスペーサ１００の形状を示す。

第４図かられかるように、スペーサ１００は、隣接する
爪形磁極６０．６０の間の間隙部６１の内、その表面部
を充填しているものの、上記間隙部６１の内部には軸方
向に貫通する空気孔１０１が残されている。

したがってこの実施例によれば、空気分流Ｆ２が爪状磁
極６０の間の間隙部６１において、遠心方向に加速され
てステータコア３ａの方向に流れ、ステータコア３ａと
爪形ポールコア６．６−との間のギャップから漏出する
ことがなく、かつ、断面積が縮小された空気孔１０１を
通過する高速の空気分流Ｆ２によりロータコイル７を良
好に冷却することができる。

この実施例において特（重要なことは、この空気孔１０
１の出口がリヤ側ファン８−のディスク部８２の傾斜部
分に面して設けられていることである。このため、空気
孔１０１の出口から出た空気分流Ｆ２は、リヤ側）７ン
８−のディスク部８２の傾斜部分によりガイドされ、そ
の結果、渦損失などの流体抵抗損失やそれにともなう通
風音を低減しつつ方向転換することかできる。

なあ、スペーサ１００は、爪状！ｉ極６０の間の間隙部
６１の表面部の全てを覆うものでなくともよい。例えば
第５図及び第６図に示すように、爪形ポールコア６．６
−の肩部６５の部分だけにリング状態のスペーサ１０５
を設けてもよい。

（第３実施例） 本発明の他の実施例を第７図に示す。

この車両用交流発電機は、第１実施例の車両用交流発電
機において、リヤ側ファン８−のディスク部８２の背面
すなわち肩部８３と反対側に複数の第２翼部（本発明で
いう第２リヤ側ファン）８４を設けた点に特徴がある。

すなわち、この第２買部８４は、爪形ポールコア６′の
リヤ側部分において、互いに隣接する二つの爪形ポール
コア６−の間に各−個づつ設けられた遠心翼からなる。

第２ｔｉ部８４は、その拡大断面図である第８図に示す
ように、ディスク部８２のフロント側の主面に取付けら
れ、翼部８３はディスク部８２のリヤ側の主面に取付け
られている。

１この第２１１部８４が回転するとは、爪形ポールコア
（本発明でいうロータコア）６．６′の間を通って軸方
向に流れ、ディスク部８２により遠心方向に曲げられる
空気流Ｆ２が遠心方向に加速される。

したがって、この実施例では、各空気流Ｆ１、Ｆ２、Ｆ
３の内、最も重要な空気流Ｆ２だけをより一層強化する
ことができ、フィールドコイル７ヤ爪形ポールコア６．
６−などの冷却性が向上する。

更に、この実施例では、ディスク部８２が径外方向に向
かうにつれて爪形ポールコア６−から遠ざかる向き（す
なわちリヤ側へ）に傾斜しているので、第２１１部８４
の出口を広く確保することができ、第２翼部８４で遠心
加速された空気流Ｆ２が第２買部８４の出口で絞られる
ことがない。

この実施例の変形態様を第９図に示す。

この態様では、第２１１部８４ａを支持するディスク部
８２ａは、爪形ポールコア６−のフロント側の径端面６
１と、フィールドコイル７との間に嵌装されてあり、第
２翼部８４ａはこのディスク部８２ａからリヤ側に設け
られている。

そして、空気流Ｆ２は、ディスク部８２８に設けられた
孔部８９を扱けてディスク部８２ａの背面側に流れ、そ
の後、第２買部８４ａにより遠心方向に吹出される。

［発明の効果］ 以上説明したように第１発明の回転機では、リヤ側ファ
ンのディスク部が回転軸から離遠するに従いロータコア
から離遠する向きに傾斜しているので、リヤ側ファンの
ディスク部の外縁とステータコアの後端との間の間隙が
大きくなり、かつ、フロント側空気流の偏向か緩かとな
って、フロント側空気流の抵抗が減る。

その結果、フロント側空気流量の増加が可能となって、
各コアや各コイルの冷却能が向上する。

また第２発明の回転機は、爪形磁極間の間隙部を、内部
を軸方向に貫通する空気孔を残してスぺ−サにより封止
し、かつ、リヤ側ファンのディスク部が回転軸から離遠
するに従いロータコアから離遠する向きに傾斜している
ので、高速にロータコイルを冷却しつつ、しかも空気流
を円滑に方向変換でき、通風騒音を抑止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の一実施例としての車両用交流発電機
の全体断面図、第２図は第２発明の一実施例としての車
両用交流発電機の全体断面図、第３図はスペーサの一部
斜視図、第４図はスペーサ固着状態を示す一部斜視図、
第５図は第２図発明の他の実施例を示すロータ斜視図、
第６図は第５図の爪形ポールコアの一部拡大側面図、第
７図は従来の車両用交流発電機の全体断面図である。第
８図は本発明の第３実施例を示す全体断面図、第９図は
第８図の要部拡大断面図、第１０図は第３実施例の変形
態様を示す要部断面図である。 １．１−・・・フレーム ３・・・ステータ ３ａ・・・ステータコア ３ｂ・・・ステータコイル ４．４−・・・ベアリング ５・・・シャフト（回転軸） ６．６−・・・爪形ポールコア（ロータコア）７・・・
ロータコイル ８・・・フロント側ファン ８−・・・リヤ側ファン ９・・・スリップリング １２．１２−・・・空気導入口 １３．１３−・・・空気導出口 １６ａ・・・ブラシ １７・・・ＩＣレギュレータ １８・・・整流器 ８２・・・ディスク部 ８３・・・翼部 １００．１０５・・・スペーサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）前端壁及び後端壁に空気導入口が開口され外周壁
   に空気導出口が開口され前記空気導入口及び前記空気導
   出口に連通する内部空間をもつフレームと、 前記フレームに固定されステータコイルが巻装されるス
   テータコアと、 前記フレームに回転自在に支持される回転軸と、前記回
   転軸に固定されて前記ステータコアの内部に収容されロ
   ータコイルが巻装されるロータコアと、 前記ロータコアの前方において前記回転軸に固定される
   とともに、前記空気導入口の一方から吸入したフロント
   側空気流を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の
   間隙を介して前記空気導出口に送風するフロント側ファ
   ンと、 前記ロータコアの後方において前記回転軸に固定される
   とともに、前記空気導入口の他方から吸入したリヤ側空
   気流を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙
   を介さずに前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファン
   と、 を具備する回転機において、 前記リヤ側ファンのディスク部は、前記回転軸から離遠
   するにつれて前記ロータコアから離遠する向きに傾斜し
   ていることを特徴とする回転機。
2. （２）前記リヤ側ファンの翼部の側端縁及び該側端縁に
   近接する前記フレームの前記後端壁の双方は、径方向に
   伸びるか、又は、前記回転軸から離遠するにつれて前記
   ロータコアから離遠する向きに傾斜している請求項１記
   載の回転機。
3. （３）前端壁及び後端壁に空気導入口が開口され外周壁
   に空気導出口が開口され前記空気導入口及び前記空気導
   出口に連通する内部空間をもつフレームと、 前記フレームに固定されステータコイルが巻装されるス
   テータコアと、 前記フレームに回転自在に支持される回転軸と、前記回
   転軸に固定されて前記ステータコアの内部に収容され周
   方向に反対極性の爪形磁極が交互配設されるロータコア
   と、 該ロータコアに巻装されるロータコイルと、前記ロータ
   コアの前方において前記回転軸に固定されるとともに、
   前記空気導入口の一方から吸入したフロント側空気流を
   前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙を介し
   て前記空気導出口に送風するフロント側ファンと、 前記ロータコアの後方において前記回転軸に固定される
   とともに、前記空気導入口の他方から吸入したリヤ側空
   気流を前記ステータコア及び前記ロータコアの間の間隙
   を介さずに前記空気導出口に遠心送風するリヤ側ファン
   とを具備する回転機において、前記リヤ側ファンのディ
   スク部は、前記回転軸から離遠するにつれて前記ロータ
   コアから離遠する向きに傾斜しており、 前記ロータコアの隣接する前記爪形磁極間の間隙部は、
   内部を軸方向に貫通する空気孔を残してスペーサにより
   封止されることを特徴とする回転機。
4. （４）前記フロント側空気流を遠心送風する第２リヤ側
   ファンが前記ロータコアのリヤ側に配設される請求項１
   又は３記載の回転機。