JP2005176423A - 車両用交流発電機とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 固定子巻線と整流器との間を確実に接合することが可能であり、コストを削減することができる車両用交流発電機とその製造方法を提供すること。
【解決手段】 車両用交流発電機は、回転駆動される回転子と、固定子巻線が巻装された固定子と、固定子巻線から引き出された引出線２５が接続部７８を介して接続されて固定子巻線に誘起された交流電圧を直流電圧に変換する整流器とを備える。整流器は、引出線２５が接続される接続端子７６を有する。接続部７８は、接続端子７６と引出線２５の周囲を金属製の板状部材７７で覆うことにより形成される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機とその製造方法に関する。

車両用交流発電機において固定子巻線に発生した電力は、この固定子巻線に接続された整流器によって整流される。このため、固定子巻線の引出線の端部を、整流器に設けられた接続端子に何らかの方法を用いて接合する必要がある。

例えば、整流器の端子台に設けられた接続端子の断面形状と、固定子巻線から引き出した引出線の断面形状とを一致させてこれらの間の接合を行う手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。引出線の断面形状が矩形や円形の場合には、これらの断面形状に合わせた形状の接続端子が用いられる。
特開２０００−３５０４２６号公報（第２−３頁、図１−９）

ところで、特許文献１に開示された従来方式では、引出線の断面形状に整流器の接続端子の形状を合わせる必要があるため、固定子巻線の引出線の断面形状や線径が異なる場合に接続端子形状が異なる複数種類の整流器を用意する必要があったり、あるいは固定子巻線の引出線の断面形状や線径が変更された場合にその都度整流器の端子形状も変更する必要があり、部品点数が増加してコスト増になるという問題があった。また、何らかの都合で固定子巻線を形成する導線の形状や巻線仕様を変更すると、固定子巻線の引出線の断面形状と整流器の接続端子の形状が一致しなくなる場合がある。例えば、海外で少量の車両用交流発電機を生産する場合に、生産工程の簡略化や生産設備の変更等により、固定子巻線の巻線仕様や使用する導線の種類を変更する場合があり、このような固定子巻線と変更のない整流器とを組み合わせることが考えられる。このような場合には、引出線と接続端子の接合状態が不安定になり、接合不良の発生につながるおそれがあるという問題があった。

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、固定子巻線と整流器との間を確実に接合することが可能であり、コストを削減することができる車両用交流発電機とその製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、回転駆動される回転子と、固定子巻線が巻装された固定子と、固定子巻線から引き出された引出線が接続部を介して接続されて固定子巻線に誘起された交流電圧を直流電圧に変換する整流器とを備え、整流器は、引出線が接続される接続端子を有し、接続部は、接続端子と引出線の周囲を金属製の板状部材で覆うことにより形成されている。整流器の接続端子と固定子巻線の引出線とを接続した状態でそれらの周囲を金属製の板状部材で覆って固定することにより、固定子巻線と整流器との間の接合を確実に行うことができる。また、接続端子の形状と引出線の断面形状とが一致しない場合であっても、これらの間の不安定な接触状態を防止することができるため、固定子巻線の引出線の断面形状や線径が異なる場合であってもそれらも合わせて接続端子の形状を変える必要がなく、整流器に用いられる接続端子あるいは整流器全体の共用化による部品点数の低減を図ることができ、これに伴うコスト削減が可能になる。

また、上述した接続端子、引出線および板状部材が相互に半田付けされていることが望ましい。これにより、固定子巻線と整流器との間の接合をさらに確実に行うことができる。

また、上述した板状部材には、貫通孔が形成されていることが望ましい。これにより、貫通孔を通して半田を流し込むことが可能になり、接続端子、引出線、板状部材の相互の隙間を確実に半田で充填することができ、接合不良の発生をさらに低減することができる。

また、上述した板状部材は、引出線と対向する面が、引出線の表面形状に沿った形状を有することが望ましい。これにより、引出線と板状部材との間の接触抵抗を減らすことができ、接続においてさらに良好な接合状態を実現することができる。

また、上述した接続端子は、平板あるいはＬ字型の形状を有していることが望ましい。これにより、様々な断面形状を有する引出線と組み合わせることが可能になる。特に、接続端子をＬ字型とすることにより、曲げや振動に対する強度を増すことができるため、断線等の不具合の発生を防止することができる。

また、上述した整流器は、接続端子につながる配線部がインサートされた樹脂製の端子台を有しており、端子台から突出する接続端子の高さと板状部材の幅とがほぼ一致することが望ましい。これにより、板状部材を用いて接続部を形成する際に板状部材の位置合わせが容易となり、工程の簡略化および取り付け位置のばらつき低減が可能になる。

また、上述した引出線は、並列に配置された複数本の導体によって構成されていることが望ましい。板状部材で引出線を覆う際に複数本の導体の結束を同時に行うことが可能になり、前工程で結束する場合に比べて工程の簡略化が可能になる。

また、本発明の車両用交流発電機の製造方法は、固定子巻線から引き出された引出線の位置と整流器の接続端子の位置を一致させる第１の工程と、引出線と接続端子の周囲を金属製の板状部材で包囲する第２の工程と、板状部材を引出線と接続端子の形状に合わせて変形させる第３の工程とを有している。整流器の接続端子と固定子巻線の引出線との位置合わせを行った後にこれらを板状部材で覆って固定するだけで、固定子巻線と整流器との間の接合を確実に行うことができる。また、接続端子の形状と引出線の断面形状とが一致しない場合であっても、これらの間の不安定な接触状態を防止することができるため、固定子巻線の引出線の断面形状や線径が異なる場合であってもそれらも合わせて接続端子の形状を変える必要がなく、整流器に用いられる接続端子あるいは整流器全体の共用化による部品点数の低減を図ることができ、これに伴うコスト削減が可能になる。

また、上述した第３の工程の後に、接続端子、引出線および板状部材を半田付けする第４の工程をさらに有することが望ましい。これにより、固定子巻線と整流器との間の接合をさらに確実に行うことができる。

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。

図１は、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１に示す車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フロントフレーム４、リヤフレーム５、ブラシ装置６、整流器７、リヤカバー９等を含んで構成されている。

固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子鉄心２２に巻装された三相の固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。図２は、固定子２の外観および部分的な断面構造を示す図である。図２に示すように、固定子鉄心２２に巻装された固定子巻線２３からは、整流器７への接続に用いられる引出線２５が引き出されている。本実施形態では、固定子巻線２３を構成する３つの相巻線は、円形断面を有する絶縁被膜付きの２本の導線が並列に巻回されており、各引出線２５は、並行する円形断面の２本の導体によって形成されている。また、固定子巻線２３は、３つの相巻線がＹ結線されており、それぞれの相巻線の端部から３つの引出線２５が引き出される他に、中性点からも引出線２５が引き出されている。

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、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント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。

フロントフレーム４およびリヤフレーム５は、固定子２および回転子３を収容する。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の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。フロントフレーム４には軸受け４３を収容する収容部４４が形成されている。同様にリヤフレーム５には軸受け５３を収容する収容部５４が形成されている。

また、フロントフレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面からフロント側に突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の排気窓４１を有し、軸方向端面に吸入窓４２を有している。同様に、リヤフレーム５は、固定子鉄心２２の軸方向端面からリヤ側に突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の排気窓５１を有し、軸方向端面に吸入窓５２を有している。

ブラシ装置６は、整流器７から回転子３の界磁巻線３１に励磁電流を流すためのものであり、回転子３の回転軸３３に形成されたスリップリング３７、３８のそれぞれに押圧するブラシ６１、６２を有する。整流器７は、三相の固定子巻線２３の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電圧を得るためのものである。リヤカバー９は、リヤフレーム５の外側に取り付けられるブラシ装置６、整流器７、ＩＣレギュレータ８等の電気部品を覆って、これらを保護するためのものである。

次に、整流器７の詳細について説明する。図３は、整流器７の底面図である。図１および図３に示すように、整流器７は、負極側の整流素子７１が半田付けや圧入等によって接合された負極側放熱フィン７２と、正極側の整流素子７３が半田付や圧入等によって接合された正極側放熱フィン７４と、これら負極側放熱フィン７２と正極側放熱フィン７４の固定や内部配線を行う樹脂製の端子台７５とを含んで構成されている。端子台７５は、インサート成形された接続端子７６を有している。この接続端子７６によって、負極側放熱フィン７２に接合された整流素子７１や正極側放熱フィン７４に接合された整流素子７３を、端子台７５にインサートされて配線部（図示せず）を介して相互に結線することにより、三相全波整流回路が構成されている。

図４は、整流器７の部分的な側面図であり、端子台７５から露出した接続端子７６の周辺構造が示されている。また、図５は図４に示した接続端子７６の平面図である。なお、これらの図は、整流器７単体の部分的な構造を示したものであり、固定子巻線２３から引き出された引出線２５が整流器７に接続された状態が図６および図７にそれぞれ示されている。

これらの図に示すように、接続端子７６は、端子台７５から突出した部分の断面がＬ字型を有している。固定子巻線２３から引き出された引出線２５は、２本の導体２５Ａ、２５ＢがこのＬ字型の一方の面に接触するように配置される。また、本実施形態では、接続端子７６に引出線２５を接触させた状態でこれらの周囲を金属製（例えば、半田付けに適した鈴メッキ鋼板等）の板状部材７７で覆うことにより接続部７８が形成されている。また、図６に示すように、端子台７５から突出する接続端子７６の高さとほぼ一致するように、板状部材７７の幅（図６では上下方向の長さ）が設定されており、板状部材７７を用いて接続部７８を形成したときに、板状部材７７の端部位置と接続端子７６の端部位置とがほぼ一致するようになっている。

図８は、板状部材７７の組み付け前の状態を示す斜視図である。図８に示すように、板状部材７７は、組み付け前は断面形状がコの字型を有している。この板状部材７７は、対向する２面７７Ａ、７７Ｂの内の一方の面７７Ａに、断面形状がＬ字型の接続端子７６の一方の面が、対向する２面７７Ａ、７７Ｂ以外の面７７Ｃに接続端子７６の他方の面がそれぞれほぼ全面で接触するように組み付けられる。その後、板状部材７７の対向する２面７７Ａ、７７Ｂの内の他方の面７７Ｂ（接続端子７６が接触していない側の面）を外側から加圧して、引出線２５を構成する２本の導体２５Ａ、２５Ｂの形状に合わせてこれらを覆うように変形させることにより、接続部７８が形成されている。

接続部７８において引出線２５と接続端子７６とを接合する工程は以下のようになる。
（１）固定子巻線２３から引き出された引出線２５の位置と整流器７の接続端子７６の位置を一致させる（第１の工程）。
（２）同じ位置に配置された引出線２５と接続端子７６の全体を、コの字型の断面形状を有する板状部材７７で包囲する（第２の工程）。
（３）板状部材７７を引出線２５と接続端子７６の形状に合わせて変形させる（第３の工程）。
（４）接続端子７６、引出線２５、板状部材７７を半田付けする（第４の工程）。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、整流器７の接続端子７６と固定子巻線２３の引出線２５とを接続した状態でそれらの周囲を金属製の板状部材７７で覆って固定することにより、固定子巻線２３と整流器７との間の接合を確実に行うことができる。また、接続端子７６の形状と引出線２５の断面形状とが一致しない場合（本実施形態の場合は、引出線２５が円形断面であって接続端子７６がＬ字型）であっても、これらの間の不安定な接触状態を防止することができるため、固定子巻線２３の引出線２５の断面形状や線径が異なる場合であってもそれらも合わせて接続端子７６の形状を変える必要がなく、整流器７に用いられる接続端子７６あるいは整流器７全体の共用化による部品点数の低減を図ることができ、これに伴うコスト削減が可能になる。特に、接続端子７６、引出線２５および板状部材７７が相互に半田付けされているため、固定子巻線２３と整流器７との間の接合をさらに確実に行うことができる。

また、整形後の板状部材７７は、引出線２５と対向する面が、引出線２５の表面形状に沿った形状を有しているため、引出線２５と板状部材７７との間の接触抵抗を減らすことができ、接続においてさらに良好な接合状態を実現することができる。

また、接続端子７６は、Ｌ字型の形状を有しており、円形断面の引出線２５やその他の様々な断面形状を有する引出線と組み合わせることが可能になる。特に、接続端子７６をＬ字型とすることにより、曲げや振動に対する強度を増すことができるため、断線等の不具合の発生を防止することができる。

また、整流器７は、接続端子につながる配線部がインサートされた樹脂製の端子台７５を有しており、端子台７５から突出する接続端子７６の高さと板状部材７７の幅とがほぼ一致している。これにより、板状部材７７を用いて接続部７８を形成する際に板状部材７７の位置合わせが容易となり、工程の簡略化および取り付け位置のばらつき低減が可能になる。

また、引出線２５は、並列に配置された複数本（実施形態では２本）の導体２５Ａ、２５Ｂによって構成されており、板状部材７７で引出線２５を覆う際にこれら２本の導体２５Ａ、２５Ｂの結束を同時に行うことが可能になるため、前工程で結束する場合に比べて工程の簡略化が可能になる。

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において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、断面形状が円形の２本の導体２５Ａ、２５Ｂからなる引出線２５と接続端子７６を接続部７８において接続する場合について説明したが、引出線２５の断面形状は矩形あるいはその他の形状であっても本発明を適用することができる。例えば、図９に示すように、断面形状が矩形の引出線１２４を接続端子７６に接合する場合にもこれらの周囲を板状部材７７で覆うことにより、確実な接合状態を実現することができる。また、図９に示した例では、１本の導体からなる引出線１２４を用いたが、断面形状が矩形の２本（あるいはそれ以上）の導体からなる引出線を用いるようにしてもよい。あるいは、本実施形態と同様に円形断面の導体からなる引出線を用いる場合であっても、１本の導体で引出線を構成するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、板状部材７７を変形させた後に半田付けを行ったが、板状部材７７と接続端子７６、引出線２５との間の接触抵抗が小さい場合や接続部７８を介して流れる電流が小さい場合等においては半田付けを省略するようにしてもよい。あるいは、図１０に示すように、側部に１箇所あるいは複数箇所（図１０の例では２箇所）に貫通孔１７８が形成された板状部材１７７を用い、半田付け工程において貫通孔１７８を通して半田を流し込むようにしてもよい。これにより、板状部材１７７で覆われた内部領域の全体に半田を流れ込みやすくすることが可能になり、接続端子７６、引出線２５、板状部材１７７の相互の隙間を確実に半田で充填することができ、接合不良の発生をさらに低減することができる。

また、上述した実施形態では、断面形状がＬ字型の接続端子７６と、組み付け前の断面形状がコの字型の板状部材７７を組み合わせたが、断面が単純な平板形状あるいはその他の形状の接続端子を用いるようにしてもよい。また、組み付け前の断面が平板形状あるいはＬ字型の板状部材を用いて、組み付け時に接続端子７６と引出線２５の全体を覆うように変形させるようにしてもよい。あるいは、変形後に板状部材７７の端部同士が互いに重なるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、接続端子７６が端子台７５から突出した部分の高さと、板状部材７７の長さとが一致するようにしたが、板状部材７７の方が長くあるいは短くなるようにしてもよい。また、板状部材７７の端子台７５側の端部が端子台７５と当接するように板状部材７７を組み付けて接続部７８を形成したが、板状部材７７を端子台７５の端面から離して組み付けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、板状部材７７を変形させた後に半田付けを行ったが、半田付けに代えて溶接を行うようにしてもよい。

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。 固定子の外観および部分的な断面構造を示す図である。 整流器の底面図である。 整流器の部分的な側面図である。 図４に示した接続端子の平面図である。 引出線と整流器とが接続された状態を示す図である。 引出線と整流器とが接続された状態を示す図である。 板状部材の組み付け前の状態を示す斜視図である。 矩形の断面形状を有する引出線を用いた変形例を示す図である。 貫通孔を有する板状部材を示す斜視図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２ 固定子
３ 回転子
４ フロントフレーム
５ リヤフレーム
６ ブラシ装置
７ 整流器
９ リヤカバー
２２ 固定子鉄心
２３ 固定子巻線
２５ 引出線
７１、７３ 整流素子
７２ 負極側放熱フィン
７４ 正極側放熱フィン
７５ 端子台
７６ 接続端子
７７ 板状部材
７８ 接続部

Claims (9)

1. 回転駆動される回転子と、固定子巻線が巻装された固定子と、前記固定子巻線から引き出された引出線が接続部を介して接続されて前記固定子巻線に誘起された交流電圧を直流電圧に変換する整流器とを備え、
   前記整流器は、前記引出線が接続される接続端子を有し、
   前記接続部は、前記接続端子と前記引出線の周囲を金属製の板状部材で覆うことにより形成されることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１において、
   前記接続端子、前記引出線および前記板状部材が相互に半田付けされていることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項２において、
   前記板状部材には、貫通孔が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記板状部材は、前記引出線と対向する面が、前記引出線の表面形状に沿った形状を有することを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記接続端子は、平板あるいはＬ字型の形状を有していることを特徴とする車両用交流発電機。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記整流器は、前記接続端子につながる配線部がインサートされた樹脂製の端子台を有しており、
   前記端子台から突出する前記接続端子の高さと前記板状部材の幅とがほぼ一致することを特徴とする車両用交流発電機。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記引出線は、並列に配置された複数本の導体によって構成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
8. 固定子巻線から引き出された引出線の位置と整流器の接続端子の位置を一致させる第１の工程と、
   前記引出線と前記接続端子の周囲を金属製の板状部材で包囲する第２の工程と、
   前記板状部材を前記引出線と前記接続端子の形状に合わせて変形させる第３の工程と、
   を有することを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。
9. 請求項８において、
   前記第３の工程の後に、前記接続端子、前記引出線および前記板状部材を半田付けする第４の工程をさらに有することを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。
   

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