JP6099726B1 - 車両用回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】車両走行中にタイヤによる跳ね上がった泥水が吸気口の開口部付近に入ってきても、吸気口を塞ぐ処置をすることなく防水用壁によって吸気口から内部へ泥水が侵入することを防止できる車両用回転電機のリヤカバーを提供する。【解決手段】固定子３、回転子２、フロントブラケット４とリヤブラケット５、回転軸１１、ファン２０，２１、冷却用ヒートシンク２８と制御モジュール１７とを有するインバータアセンブリ３０を内包した枠体状のケース１４、ケース１４に取り付けられインバータアセンブリ３０を覆い保護する樹脂製のリヤカバー１５を備え、リヤカバー１５の底部中央部及び外周面部には、ファン２０，２１に通じる複数の通風口１５ａ，１５ｂを設けると共に外周面部に設けた各通風口１５ａには、それぞれの開口部を覆う防水用壁１５ｃが設けられ、この防水用壁１５ｃはリヤカバー１５と一体に構成されたものである。【選択図】図１

Description

オルタネーターやモータージェネレーターなどの一部の回転電機機器は、効率的な冷却を行うために、発熱部品である整流回路やブラシ等を、ロータを保持・内蔵しているリヤブラケットの外側に配置するものがある。その外部に配置した整流回路やブラシ等を保護、異物の侵入防止又は絶縁するためにリヤカバーを有する。この発明は、そのリヤカバーの構造に関するものである。

上記リヤカバーの従来例としては、例えば特許文献１の実施例のように回転電機機器の部品の１つとして取り付けられたリヤカバーに、発熱部品を冷却するための、多くの吸気口を設けている。また、特許文献２では、タイヤによる泥水等の跳ね上げによって回転電機機器が被水しリヤカバー吸気口から機器内へ泥水が侵入する対応策として別途防水用カバーを回転電機機器又は車両へ取り付けている。

国際公開第２０１１／１４８８２５号 特開２００５−１４３１５２号公報

従来の車両用回転電機に取り付けたリヤカバーでは、発熱部品を冷却するため多数の吸気口を構成しなければならない。そのため多数の吸気口に対しタイヤの泥水の跳ね上げ等による被水が多く、侵入した泥水によって構成部品の腐食が進んだり、ブラシ摺動部分への侵入よって異常摩耗を引き起こしたりするなどの事故発生が懸念される。その対策として別途防水用カバーが必要となり部品点数や組付工数が増加しコストが増大するという問題があった。

この発明に係わる車両用回転電機は、固定子巻線を有する固定子、この固定子に対向して回転自在に支持され界磁巻線を有する回転子、前記固定子を保持するフロントブラケットとリヤブラケット、このフロントブラケットとリヤブラケットにそれぞれ設けた軸受を介して回転自在に支持された回転子軸、この回転子軸の両端部に取り付けられ前記回転子の回転に伴って冷却風を発生させるファン、整流器モジュールと界磁モジュールとこれらのモジュールを冷却する冷却用ヒートシンクと制御モジュールとを有するインバータアセンブリ、このインバータアセンブリを内包した枠体状のケース、及びこのケースに取り付けられ前記インバータアセンブリを覆い保護する樹脂製のリヤカバーを備えた車両用回転電機であって、前記リヤカバーは、前記インバータアセンブリを覆う底部と、このインバータアセンブリの外周形状と枠体状の前記ケースの外周形状に沿う枠体形状の外周面部とによって構成され、前記リヤカバーの外周面部において前記インバータアセンブリの発熱部品と対向する箇所には、段差を以って外向きに突き出た階段状の膨出段部がそれぞれ形成され、この膨出段部の蹴上部であるリヤカバー外周面部と、前記リヤカバーの底部中央部には、前記ファンに通じ前記インバータアセンブリ内を冷却する通風口がそれぞれ設けられ、前記リヤカバー外周面部に設けた通風口の外側口縁部には、この通風口の開口部を覆い、この開口部への水の侵入を防止する防水用壁が、前記膨出段部と一体に形成され、前記防水用壁には、隣り合う前記通風口間を隔離する補強リブが前記膨出段部と一体に設けられているものである。

この発明の車両用回転電機によれば、回転電機機器内蔵部品の保護、異物の侵入防止、また絶縁するためのリヤカバーと防水用カバーである防水用壁とを一体構造の同一部品としたので、車両走行中にタイヤによる跳ね上がった泥水が吸気口の開口部付近に入ってきても吸気口を塞ぐ処置をすることなく防水用壁によって吸気口から内部へ泥水が侵入することを防止できる。
これにより発熱部品の冷却に最適な位置に従来どおり吸気口を配置し、車両による被水が酷くなった場合を想定しても、防水用壁が設けられているので、吸気口の位置を変えることなく冷却性を保つことができる。更に吸気口の位置を変える必要がないので、リヤカバーの種類を増やす必要もなく、部品点数や組付工数の増加を抑制しコストが低減でき、リヤカバーを樹脂成形品等一体構造の同一部品とすることにより防水用壁が容易に製作可能となっている。
更に、外周面部の吸気口は、吸気量を多く取ろうとする場合、吸気口を大きくすればよいが、飛び石等の異物の侵入や強度の点で問題があった。しかしこの発明によれば、リヤカバーと防水用壁との一体化によりリヤカバーの強度を落すことなく冷却性の向上と異物侵入防止の機能を実現できる。また回転電機を取り扱う際に、防水用壁があることにより吸気口に指が入って切傷する危険や感電の危険から守られる。
また、リヤカバーが防水用カバーと別体の場合、取り付ける車種の違いによりそれぞれの防水用カバーが必要な場合が多くコスト増大となっていたが、この発明の、一体構造のリヤカバーであれば、回転電機としては車種毎に車両取付部の形状は異なるにしても、それは元々の仕様でありリヤカバーとしては流用できる可能性が高く、車両の被水対策毎にリヤカバーを変更しなくてよくなるのでこのような面でもコストの低減ができる。
また、部品の冷却問題等で吸気口を塞ぐ処置ができない場合には、別部品にて防水用カバーを構成することがあったが、このような必要が無くなるのでこの面でも部品点数の削減・取付工数削減によりコスト低減となる。

この発明の実施の形態１における車両用回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機をリヤ側から見た側面図である。 この発明の実施の形態２における車両用回転電機のリヤカバーの防水用壁を示し、（ａ）は図２において車両の進行方向とは逆方向である冷却風の風上から見た説明図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線を矢印方向に見た断面図である。 この発明の実施の形態３おける車両用回転電機のリヤカバーの防水用壁を示す部分断面図である。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一或いは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における車両用回転電機を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１における車両用回転電機をリヤ側から見た側面図である。

図１において、回転電機１は、界磁巻線２ａが界磁鉄心２ｂに巻かれた回転子２、三相固定子巻線３ａが巻かれた固定子３、吸気口４ａ、５ａ、排気口４ｂ、５ｂを有し回転子２及び固定子３を収容するフロントブラケット４とリヤブラケット５、回転子２の回転状態を検出する磁極位置検出センサー６、電力を供給するための整流器モジュール９、界磁モジュール１０、それらを制御する制御モジュール１７などから構成されている。
回転電機１は、大きな構成部品として駆動部２９とインバータアセンブリ３０で構成される。

まず駆動部２９について説明する。
回転子２は、両端部がそれぞれ軸受７、８を介してフロントブラケット４とリヤブラケット５に回転自在に支持された回転軸１１を備える。回転軸１１の一端部は、フロントブラケット４より突出して、その先端部に図示しない内燃機関と双方向にトルクを授受するためのプーリ１２が取り付けられており、図示しないベルトを介してその内燃機関と接続されている。

回転子２は、界磁巻線２ａに界磁電流を供給するためのスリップリング１３を持ち、スリップリングはリヤブラケット５よりリヤ側に突き出ている。界磁巻線２ａに通電するためのスリップリング１３を摺接するブラシ１６ａが、ブラシホルダ１６に保持されて設けられている。回転子２の界磁鉄心２ｂの端面には、冷却風を発生させるためのファン２０、２１が取り付けられている。

磁極位置検出センサー６は、リヤブラケット５の外側でスリップリング１３と軸受８の間に回転軸１１と同軸的に配置されて、回転軸１１すなわち回転子２の磁極位置を検出する。
磁極位置検出センサー６は、センサーステータ６ａとセンサーロータ６ｂより構成され、鉄心のみのセンサーロータ６ｂは、センサーステータ６ａの内側で回転軸１１に設けられ、センサーステータ６ａは、冷却用ヒートシンク２８に装着され信号配線は制御モジュール１７に接続されている。

次にインバータアセンブリ３０について説明する。
インバータアセンブリ３０は、駆動時の電機子電流の供給及び発電時の電機子電流の整流を行うためのスイッチング素子を周辺回路と共にまとめた整流器モジュール９と、界磁電流を制御するためのスイッチング素子を周辺回路と共にまとめた界磁モジュール１０と、整流器モジュール９と界磁モジュール１０が搭載された冷却用ヒートシンク２８と、各モジュールの電力系の端子と接続されるターミナルを備えた枠体状のケース１４と、整流器モジュール９と界磁モジュール１０を制御するための制御回路が構成された制御モジュール１７などで構成される。

ケース１４と冷却用ヒートシンク２８は、各モジュールの搭載性と周辺回路の構成を簡易にするため、直方体状の形状となっており、それらを搭載して樹脂等により封止した構造としている。
インバータアセンブリ３０の中央に位置し回転軸１１が通る空間Ｗには、ブラシホルダ１６が配置され、インバータアセンブリ３０に固定される。
駆動部２９が配置されたリヤブラケット５のリヤ側には、コネクティングボード１８とボス５ｃが設けられ、インバータアセンブリ３０は、インバータアセンブリ３０の組立後にネジ２２によってリヤブラケット５に固定される。

その後リヤブラケット５の外側に取り付けられた、インバータアセンブリやブラシ等を保護・絶縁するために、リヤカバー１５は係合部１９及びネジ２２によって取り付けられる。なお、係合部１９は、図２の角枠で示すようにリヤカバー側の係合爪１９ａとケース側の係合爪受け部１９ｂで構成され、両者を弾性的に係合させることによって、ケース１４に対するリヤカバー１５の装着が行われる。
また、リヤカバー１５は、係合部１９にて装着された後、リヤカバー１５に貫通して設けられた出力端子部２５の車両側ハーネス廻り止め２６により、ハーネス廻り止め２６と共にナット２７によっても固定される。

リヤカバー１５は、弾力性を有する樹脂成形品で有底形状に形成され、インバータアセンブリ３０の外周形状と枠体状のケース１４の外周形状とに沿うような形状となっており、リヤカバー１５の外周面部の３面には、図２に示すように段差を以って外向きに突き出た階段状の膨出段部１５ｅがそれぞれ形成されている。

また、膨出段部１５ｅの蹴上部であるリヤカバー外周面１５ｅ１と、リヤカバー１５の底面中央部には、ファン２１に通じインバータアセンブリ３０内を冷却する吸気口（通風口）１５ａ、１５ｂがそれぞれ設けられている。
また、リヤカバー外周面１５ｅ１の吸気口（通風口）１５ａの外側口縁部には、吸気口１５ａの開口部を覆い、吸気口１５ａへの水の侵入を防止する防水用壁１５ｃがリヤカバー１５と一体に樹脂成型され、被水によって吸気口１５ａから回転機内部へ水が侵入するのを防止している。

なお、リヤカバーの防水用壁１５ｃには、隣り合う吸気口１５ａ間を隔離する補強リブ１５ｄがリヤカバー１５と一体成型されている。

また、吸気口１５ａと防水用壁１５ｃとは、少なくとも２箇所に分離した構造が採られている。つまりリヤカバー１５の外周側面全周に吸気口１５ａと防水用壁１５ｃを構成するのではなく、部分的にその構成を発熱部品の周囲に対向配置する。実施の形態１では、Ｘ、Ｙ、Ｚと３ヵ所にその構成を配置している。
このように冷却通風路を発熱部品部周囲と対向する数カ所に絞る（集中させる）ことにより、無駄な通風をなくすことにより冷却風の流量をＵＰさせると共に、被水による防水性を向上させることができる。

以上の構成により、回転電機の運転時、回転子２と共に回転するファン２０、２１の排気によって駆動部２９内が負圧になり、リヤカバーの外周面部に設けた吸気口１５ａと底面中央部に設けた吸気口１５ｂから外気を吸気し、その通風により発熱部品である各モジュール等を冷却する

この実施の形態１によれば、車両走行中にタイヤによる跳ね上がった泥水が吸気口１５ａの開口部付近に入ってきても防水用壁１５ｃによって吸気口１５ａから内部へ泥水が侵入することを防止できる。
これにより発熱部品の冷却に最適な位置に従来どおり吸気口１５ａを配置し、車両による被水が酷くなった場合を想定しても、防水用壁１５ｃが設けられているので、吸気口１５ａの位置を変えることなく冷却性を保つことができる。更に吸気口１５ａの位置を変える必要がないので、リヤカバーの種類を増やす必要もなく、またリヤカバー１５を樹脂成形品等とすることにより防水用壁１５ｃが容易に製作可能となっている。

実施の形態２．
図３に基づいて実施の形態２における車両用回転電機のリヤカバーを説明する。
図３はリヤカバーの防水用壁を示す説明図で、このリヤカバーは図２のＸ箇所に適用され車両の進行方向とは逆方向である冷却風の風上から見た図である。

例えば図２の左が車両の前方側（進行方向）、右が車両の後方側、上下が天地方向になるように車両に取り付けられていたとすると、車両前後方向の位置にあるリヤカバーの防水用壁１５ｃには、水が吸気口１５ａに浸入し難いような第２吸気口１５ａ２を設けてもよい。水が浸入し難いとは、例えば図３のように第２吸気口１５ａ２を吸気口１５ａと段違い、すなわち齟齬状態に設けることによって、多少被水して第２吸気口１５ａ２より水が飛び込んできても、その水がそのまま吸気口１５ａまで浸入せず、その水は重力により地方向へ垂れ落ちる構成とすることである。このような構成にすることにより、タイヤの跳ね上げによる天地方向からの被水による回転電機への水の侵入を避けつつ、車両進行方向からの回転電機への通風量をアップできるため、冷却性が向上する。なお、第２吸気口１５ａ２は、車両への搭載角度や被水の状況により位置や形状は、実験等で最適なものとする。
第２吸気口１５ａ２は、タイヤによって跳ね上げられた下方向からものか、或いは跳ね上がった水がボンネットに当たり、そこから垂れ落ちる上方向からのものが主な原因であるが、車両前後方向の被水はそれより少ない場合、上記のような第２吸気口１５ａ２を設けるようにしてもよい。
なお、基本的な構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

実施の形態３．
図４に基づいて実施の形態３おける車両用回転電機のリヤカバーを説明する。
図４において、実施の形態３におけるリヤカバー１５は、防水用壁１５ｃが外周方向にテーパ形状に広がっており、砂塵等の異物が堆積し難い構造となっている。これにより冷却風路が狭くなる懸念がなくなる。
実施の形態１の防水用壁１５ｃでは、その目的上、侵入物排出用の穴が開いていないため、砂塵や結露した水等が溜まり通風路を狭めることが考えられるが、このカバー部をテーパ形状にすることにより、異物が溜まりにくくなり、通風路が確保できるので安定した冷却性を保つことができる。
なお、基本的な構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：回転電機、 ２：回転子、 ２ａ：界磁巻線、 ２ｂ：界磁鉄心、 ３：固定子、
５：リヤブラケット、 ５ｃ：ボス、 ９：整流器モジュール、
１０：界磁モジュール、 １１：回転軸、 １４：ケース、 １５：リヤカバー、
１５ａ：リヤカバー外周面（膨出段部１５ｅの蹴上部）の吸気口（通風口）、
１５ａ２：第２吸気口（通風口）、
１５ｂ：リヤカバー底面中央部の吸気口（通風口）、
１５ｃ：防水用壁、 １５ｄ：補強リブ、 １５ｅ：膨出段部、
１５ｅ１：リヤカバー外周面（膨出段部１５ｅの蹴上部）、
１７：制御モジュール、 １８：コネクティングボード、 １９：係合部、
２１：ファン、 ２２：ネジ、 ２８：冷却用ヒートシンク、
２９：駆動部、 ３０：インバータアセンブリ

Claims (4)

1. 固定子巻線を有する固定子、この固定子に対向して回転自在に支持され界磁巻線を有する回転子、前記固定子を保持するフロントブラケットとリヤブラケット、このフロントブラケットとリヤブラケットにそれぞれ設けた軸受を介して回転自在に支持された回転子軸、この回転子軸の両端部に取り付けられ前記回転子の回転に伴って冷却風を発生させるファン、整流器モジュールと界磁モジュールとこれらのモジュールを冷却する冷却用ヒートシンクと制御モジュールとを有するインバータアセンブリ、このインバータアセンブリを内包した枠体状のケース、及びこのケースに取り付けられ前記インバータアセンブリを覆い保護する樹脂製のリヤカバーを備えた車両用回転電機であって、
   前記リヤカバーは、前記インバータアセンブリを覆う底部と、このインバータアセンブリの外周形状と枠体状の前記ケースの外周形状に沿う枠体形状の外周面部とによって構成され、前記リヤカバーの外周面部において前記インバータアセンブリの発熱部品と対向する箇所には、段差を以って外向きに突き出た階段状の膨出段部がそれぞれ形成され、この膨出段部の蹴上部であるリヤカバー外周面部と、前記リヤカバーの底部中央部には、前記ファンに通じ前記インバータアセンブリ内を冷却する通風口がそれぞれ設けられ、前記リヤカバー外周面部に設けた通風口の外側口縁部には、この通風口の開口部を覆い、この開口部への水の侵入を防止する防水用壁が、前記膨出段部と一体に形成され、前記防水用壁には、隣り合う前記通風口間を隔離する補強リブが前記膨出段部と一体に設けられていることを特徴とする車両用回転電機。
2. 前記リヤカバーは、リヤカバー側の係合爪とケース側の係合爪受け部で構成された係合部の弾性的係合により前記ケースに装着された締結部、及び当該リヤカバーに設けられた出力端子部の車両側ハーネス廻り止めとナットによって構成された締結部を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
3. 前記防水用壁は、外方に向かって拡がるテーパ形状としたことを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
4. 車両前後方向の位置にある前記リヤカバーの防水用壁には、前記通風口への水の直接侵入を防ぐ第２通風口が、前記通風口と齟齬状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。

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