JPH083169Y2 - 車両用交流発電機における冷却フアン構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、自動車等の車両に搭載
される車両用交流発電機における冷却フアン構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術及び考案が解決しようとする課題】一般に、
この種車両用の交流発電機（オルタネータ）において
は、ケースブラケツトに回動自在に軸承されるロータコ
アの側面に、複数の羽根体が突出される冷却フアンを一
体的に組付け、そしてロータコアの回転に伴う冷却フア
ンの起風作動に基づきケースブラケツト側面に開設の流
入口から流入した冷却風を、ステータコアに巻装したス
テータコイルのコイルエンド部を冷却すべく外径方向に
向く冷却風流路を経由してケースブラケツト外周面の流
出口から流出せしめるようにした所謂内羽根式のものが
ある。

【０００３】しかるに従来のものでは、図８および図９
に示す如く羽根体１５は略平面状になつてケースブラケ
ツト側面方向に向けて突出していると共に、羽根体１５
の外径がケースブラケツト側面に開設される流入口１４
の外径よりも大径になつていたため、流入口１４からの
冷却風の流入効率が悪いうえ、羽根体に捕捉された冷却
風の一部がケースブラケツトの側面方向に逃げて内周面
に沿うようにしてそのまま流出口から流出してしまい、
この結果、冷却風による冷却効率が低下してしまうとい
う問題があつた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記の如き実
情に鑑み、これらの欠点を一掃することができる車両用
交流発電機における冷却フアン構造を提供することを目
的として創案されたものであつて、ケースブラケツトに
回動自在に軸承されるロータコアの側面に、ケースブラ
ケツト側面に開設の流入口に対向するよう複数の羽根体
を突出した冷却フアンを一体的に組付けて、ロータコア
の回転に伴う冷却フアンの起風作動に基づき前記流入口
から流入した冷却風を、ステータコアに巻装したステー
タコイルのコイルエンド部を冷却すべく外径方向に向い
た冷却風流路を経由してケースブラケツト外周面から流
出せしめるよう構成してなる車両用交流発電機におい
て、前記羽根体の外径と流入口の外径とを等しく設定す
ると共に、羽根体の外径先端縁部を、冷却フアンの回転
方向前進側の羽根体とは間隙を存する状態で回転方向前
進側に向けて折曲せしめて流入口から流入した冷却風を
補足して冷却風流路に案内する冷却風案内体を形成した
ことを特徴とするものである。

【０００５】そして本考案は、この構成によつて、捕捉
した冷却風がケースブラケツトの側面方向に逃げてしま
うことを確実に防止して冷却効率の向上を計ることがで
きるようにしたものである。

【０００６】

【実施例】次に、本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。図面において、１は車両用の交流発電機であつ
て、該発電機１は、コア軸２に圧入固定されるロータコ
ア３、該ロータコア３に内装されるコイルボビン４、コ
イルボビン４に巻装されるロータコイル５、ステータコ
イル６ａが巻装されるステータコア６、刷子ホルダ７に
収容される刷子８、該刷子８が弾圧状に摺接するスリツ
プリング９、ロータコア３の両側面にそれぞれ一体的に
組付けされる後述の冷却フアン１０、発電された交流電
流を整流する整流部１１等の各部材によつて構成されて
いること等はいずれも従来通りであり、さらにこれら各
部材によつて構成された発電機１の外殻は、フロントケ
ースブラケツトおよびリアケースブラケツトの二つ合わ
せケース構造からなるケースブラケツト１２によつて構
成されている。

【０００７】前記冷却フアン１０は、ロータコア３に一
体組付けされるベース板１０ａと、該ベース板１０ａの
羽根相当部をケースブラケツト側面１２ａ側に向けて突
出するよう切起こして形成した複数枚の羽根体１３とに
よつて構成されているが、該羽根体１３のケースブラケ
ツト側面１２ａに対向する先端縁部１３ａは、フアン回
転方向前進側に向けて折曲されており、これによつて冷
却風案内体が構成されている。つまり、ロータコア３の
回転に伴う冷却フアン１０の起風作動に基づき、ケース
ブラケツト側面１２ａの流入口１４から流入した冷却風
は、ステータコイル６ａのコイルエンド部を冷却すべく
外径方向に向く冷却風流路を経由して、ケースブラケツ
ト外周面１２ｂの流出口１４ａから流出するようになつ
ているが、このとき前記流入した冷却風は、前記折曲さ
れた羽根体先端縁部１３ａによつて、ケースブラケツト
側面１２ａ方向に逃げないよう捕捉され外径方向を向く
冷却風流路に案内されるようになつている。

【０００８】叙述の如く構成された本考案の実施例にお
いて、前述したようにロータコア３の回転に伴う冷却フ
アン１０の起風作動に基づき、ケースブラケツト側面１
２ａの流入口１４から流入した冷却風は外径方向に向く
冷却風流路を経由してケースブラケツト外周面１２ｂの
流出口１４ａから流出することとなるが、羽根体１３の
ケースブラケツト側面１２ａに対向する先端縁部１３ａ
はフアン回転方向前進側に向けて折曲形成されて冷却風
案内体となつており、前記流入した冷却風が、従来のよ
うにケースブラケツト側面１２ａ方向に逃げ内周面に沿
つてそのまま流出してしまうことが回避されて、ステー
タコイル６ａのコイルエンド部を通る冷却風流路を確実
に通ることになり、これによつてステータコイル６ａは
効率良く冷却されることになる。従つて、ステータコイ
ル６ａの冷却効率を確実に向上させることができること
になつて、冷却効率が悪いためステータコイル６ａの温
度が上昇しすぎて発電効率が低下してしまうような不具
合のない高品質高出力の発電機１とすることができる。

【０００９】ところで本考案を実施するに当たり、上記
羽根体１３の高さ（軸心方向の突出高さ）Ｈと先端縁部
１３ａの折り曲げ長さＬとの関係について、さらに具体
的な検討を試みた。これによると、羽根体１３の突出高
さＨと先端縁部１３ａの折り曲げ長さＬとの割合（Ｌ／
Ｈ）は、略０．０５≦Ｌ／Ｈ≦０．３の範囲となるよう
に設定されることが好ましいことが見出された。つまり
図５には、鉄板をプレス加工して形成した冷却フアンを
採用し、そして発電機の回転数を後述するように統一し
た状態で、Ｌ／Ｈの割合を変化させ、このときのステー
タコイル６ａの温度変化（発電機の回転数を毎分３００
０回転に統一）の関係と、羽根体１３の基端部に働く曲
げ応力の変化（発電機の回転数を毎分２７００回転に統
一）の関係とについて測定したものが示されているが、
この結果から明らかなように、温度低下の効果について
は、Ｌ／Ｈの割合が０（折曲部がない状態）から大きく
なるにつれてステータコイル６ａの温度は次第に低下し
ていき、略０．０５の割合において１０度もの温度低下
が認められ、そしてさらに割合が増加するほど温度は低
下するが、略０．４の割合のところで温度低下の効果が
飽和状態と成ることが観測された。

【００１０】一方、羽根体に対しては、先端縁部が折曲
されていることによつて根本部に曲げ応力が働くことに
なり、これによつて冷却フアンの変形が問題になる。そ
れを図５の測定結果から観測すると、また羽根体１３の
基端部に働く曲げ応力は、Ｌ／Ｈが略０．３となつた段
階で、折曲部が無いものに比して２０％も増大して強度
的に不利になつてしまい、これらの観点から、羽根体１
３の高さＨと先端縁部１３ａの折り曲げ長さＬとの割合
は０．０５≦Ｌ／Ｈ≦０．３の範囲で選択されることが
好ましいといえる。

【００１１】さらに本考案を実施するにあたり、冷却風
による効率良くするには、流入口１４の大きさと羽根体
１３との大きさの関係についても検討する余地があり、
そこで流入口１４と外径と羽根体１３の外径との関係に
ついて検討した。ここで流入口１４の内径については、
コア軸２を軸承する軸受２ａによつて凡そ決定されるた
め検討の余地は殆どないが、流入口１４の外径について
は検討の余地が有るからである。この検討をするにあた
り、羽根体１３の高さＨと先端縁部１３ａの折り曲げ長
さＬとの割合、つまりＬ／Ｈが０．２に設定されたもの
を採用し、そして軸芯Ｏから流入口１４の外径までの距
離をＸ、軸芯Ｏから羽根体１３の外径までの距離をＹと
し、羽根体１３に対して流入口１４の外径を種々変化さ
せたときのステータコイル６ａの温度変化を観測した。
本願考案の有効性を確認するため、先端縁部１３ａにつ
いて折曲した冷却風案内体がない従来のものについても
同様の検討をした。この結果を図６に示す。

【００１２】図６によると、羽根体１３の先端縁部１３
ａが折り曲げられたものは、これがない従来のものに比
して何れの状態でもステータコイル６ａの温度低下に明
らかに有効であり、本考案の有効性が確認されるが、さ
らに、先端縁部１３ａが折り曲げられたものにおいて
は、ステータコイル６ａの温度が最も低下するのは、Ｘ
／Ｙ＝１．０のとき、つまり流入口１４の外径Ｘと羽根
体１３の外径Ｙとが等しいものであるのに対し、従来の
冷却案内体がないものはＸ／Ｙ＝０．９のときが最低値
となつていることが観測される。これは、羽根体１３の
先端縁部を折り曲げたことにより、流入口１４から流入
した冷却風が折り曲げられた先端部位によつて効率よく
補足されて確実に流出口１４ａ側に配送されたことによ
るものと推定され、そして本考案のものは、冷却風の補
足配送機能にさらに余力があつて、流出口１４を従来の
ものに比して大きくして冷却風が大量に流入するように
し、この流入した大量の冷却風を、効率良く補足し、そ
して流出口側に配送できることになつて、ステータコイ
ル６ａの冷却性を一層向上することができる。尚、流入
口１４の外径Ｘが羽根体１３の外径Ｙよりも大きいもの
は、大きくなつた部分から冷却風が逃げてしまうため冷
却効率が低下するものと推考される。

【００１３】

【作用効果】以上要するに、本考案は叙述の如く構成さ
れたものであるから回転方向前進側に向けて折曲形成し
た羽根体の先端縁部が冷却風案内体となつて、ロータコ
アの回転に伴う冷却フアンの起風作動に基づきケースブ
ラケツト側面に開設の流入口から流入した冷却風を、ケ
ースブラケツトの側面方向に向けて逃げないよう効率よ
く捕捉して、ステータコアのコイルエンドを冷却する冷
却風流路に案内することになる。この結果、流入口の外
径を、従来のように流入した冷却風の一部がケースブラ
ケツトの側面方向に逃げてしまうため羽根体外径よりも
小さくする必要がなく、羽根体の外径と同じ大きさに設
定できることになつて冷却風の流入量の増加が計れ、も
つて冷却効率の向上が計れることになつてステータコイ
ルの温度低下を達成できて高出力でしかも高品質の発電
機とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発電機の一部断面側面図である。

【図２】冷却フアンの正面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ羽根体の側面図、平
面図である。

【図４】（Ａ）は冷却風流路を示す作用説明図、（Ｂ）
は好ましい流入口の状態での冷却風流路を示す作用説明
図である。

【図５】羽根体の突出高さＨと先端縁部の折り曲げ長さ
Ｌとの割合（Ｌ／Ｈ）と、ステータコイルの温度変化お
よび羽根体の基端部に働く曲げ応力の変化との関係を示
すグラフ図である。

【図６】流入口の外径Ｘと羽根体の外径Ｙの割合（Ｘ／
Ｙ）とステータコイルの温度変化との関係を示すグラフ
図である。

【図７】フロントケースブラケツトの正面図である。

【図８】従来例を示す冷却フアンの正面図である。

【図９】従来例における冷却風流路を示す作用説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 発電機 ３ ロータコア ６ ステータコア ６ａ ステータコイル １０ 冷却フアン １２ ケースブラケツト １３ 羽根体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースブラケツトに回動自在に軸承され
   るロータコアの側面に、ケースブラケツト側面に開設の
   流入口に対向するよう複数の羽根体を突出した冷却フア
   ンを一体的に組付けて、ロータコアの回転に伴う冷却フ
   アンの起風作動に基づき前記流入口から流入した冷却風
   を、ステータコアに巻装したステータコイルのコイルエ
   ンド部を冷却すべく外径方向に向いた冷却風流路を経由
   してケースブラケツト外周面から流出せしめるよう構成
   してなる車両用交流発電機において、前記羽根体と流入
   口とのロータコア軸芯からの外径を等しく設定すると共
   に、羽根体の外径先端縁部を、冷却フアンの回転方向前
   進側の羽根体とは間隙を存する状態で回転方向前進側に
   向けて折曲せしめて流入口から流入した冷却風を補足し
   て冷却風流路に案内する冷却風案内体を形成したことを
   特徴とする車両用交流発電機における冷却フアン構造。