JP2007221879A

JP2007221879A - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP2007221879A
Application number: JP2006037636A
Authority: JP
Inventors: Reikichi Kaneda; 礼吉金田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US7531927B2; US20070188042A1

Abstract

【課題】スリップリング周辺への異物の侵入を確実に防止することができ、コスト低減、製造工程の簡略化、小型化が可能な車両用交流発電機を提供すること。
【解決手段】スリップリング３７、３８が設けられた回転軸３３を有する回転子と、回転子の外周側に配置される固定子と、回転子および固定子を保持するフレーム４と、スリップリング３７、３８に摺動するブラシ５１、５２を収納するブラシホルダ５３と、スリップリング３７、３８の周囲を覆う周壁部６１が一体形成されたリアカバー６とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。

従来から、車両用交流発電機のスリップリングとブラシの摺動部分に水や砂等の異物が侵入すると、これらスリップリングやブラシの異常摩耗の原因となるため、この摺動部分への異物侵入を防止する工夫がなされている。例えば、異物侵入防止のための構造として、ブラシホルダに筒状のスリップリングカバーを組み合わせるとともに、これらの軸方向両端部にシール部材を配置する構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。スリップリングの周辺をブラシホルダ、スリップリングカバー、シール部材で包囲することにより、スリップリングとブラシの摺動部分の気密性を高め、スリップリング周辺に異物が侵入することを防いでいる。
特公平７−３２５７１号公報（第３−５頁、図１−１３）

ところで、上述した特許文献１に開示されたブラシ周辺の構造では、ブラシが収納されたブラシホルダ以外にスリップリングカバーとシール部材が必要になるため、部品点数が多くなって、コスト上昇を招くとともに製造工程が複雑になるという問題があった。また、ブラシホルダやスリップリングカバーとリアカバーとの間にシール部材を配置する必要があるため、その分の厚みを確保する必要があり、車両用交流発電機の体格が大きくなってしまう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、スリップリング周辺への異物の侵入を確実に防止することができ、コスト低減、製造工程の簡略化、小型化が可能な車両用交流発電機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、スリップリングが設けられた回転軸を有する回転子と、回転子の外周側に配置される固定子と、回転子および固定子を保持するフレームと、スリップリングに摺動するブラシを収納するブラシホルダと、スリップリングの周囲を覆う周壁部が一体形成されたリアカバーとを備えている。リアカバーと一体になった周壁部によってスリップリングの周囲を覆うことによりスリップリング周辺への異物の侵入を確実に防止することができる。また、ブラシホルダと組み合わされるスリップリングカバーやブラシホルダとリアカバーとの間に配置するシール部材が不要になることから、部品点数の低減にともなうコスト低減、製造工程の簡略化が可能となる。さらに、ブラシホルダとリアカバーとの間に配置するシール部材用に軸方向に沿った厚みを確保する必要がなくなるため、その分だけ小型化が可能になる。

また、上述したブラシホルダと周壁部は、回転軸に沿って形成された嵌合部を介して連結されていることが望ましい。これにより、周壁部とブラシホルダとの間を隙間なく連結することが可能になり、周壁部とブラシホルダとでスリップリング周辺空間に侵入する異物を確実に排除することができる。

また、上述したリアカバーは、ブラシホルダの回転軸に沿った面に当接する一体形成された隙間吸収板を有することが望ましい。これにより、ブラシホルダとリアカバーとの間に形成される回転軸に沿った隙間を遮蔽することができる。

また、上述した周壁部は、ブラシホルダ全体を包囲する筒形状を有することが望ましい。これにより、単純な構造によって確実にスリップリング周辺空間に侵入する異物を確実に排除することが可能となる。

また、上述したフレームは、周壁部の外周側に、周壁部と回転軸に沿って重複する領域を有する衝立部を有することが望ましい。これにより、リアカバーの周壁部とフレームの衝立部とで折り返しを有するラビリンス構造（迷路構造）を形成することができ、スリップリング周辺の換気用の隙間を確保しつつ、この隙間からの異物の侵入を防止することができる。

また、上述した周壁部の先端をフレームの軸方向端面に、リアカバーが弾性変形を伴うように当接することが望ましい。あるいは、上述した周壁部の先端とフレームの軸方向端面の間には所定の隙間が形成されており、この隙間にシール部材を配置することが望ましい。これにより、スリップリング周辺の気密性を高めることができ、スリップリング周辺空間に侵入する異物を確実に排除することが可能となる。

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、フレーム４、ブラシ装置５、リアカバー６等を含んで構成されている。

固定子２は、固定子鉄心２２と、３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。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、リア側のポールコア３２の端面には、リア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のリア側端部近傍には、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５から界磁巻線３１に対して給電が行われる。

フレーム４は、固定子２および回転子３を収容しており、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。また、フレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓４２を有し、軸方向端面に吸入窓４１を有している。

ブラシ装置５は、２つのスリップリング３７、３８のそれぞれに摺接する２つのブラシ５１、５２を収納するブラシホルダ５３を含んで構成されている。リアカバー６は、リア側のフレーム４の外側に取り付けられるブラシ装置５や整流装置およびＩＣレギュレータを覆うように取り付けられ、これらを異物から保護する。このリアカバー６は、樹脂材料によって形成されており、同心円に沿って形成された複数の吸入窓と、フレーム４に取り付けられた３本のボルト４３が貫通する３個の取付孔と、これら３つの取付孔を含む領域に埋設されたインサート金具とを有している。また、リアカバー６は、スリップリング３７、３８の周囲を覆う周壁部６１を有する。ブラシ装置５およびその近傍のフレーム４とリアカバー６の詳細構造については後述する。

上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に３相交流電圧を発生させることができ、出力端子１０からは所定の直流電流が取り出される。

次に、ブラシ装置５およびリアカバー６の詳細構造について説明する。図２は、ブラシ装置５周辺の拡大図である。図３は、ブラシ装置５の斜視図である。図４は、リアカバー６に設けられた周壁部６１の形状を示す図であり、回転子３側から見た周壁部６１の形状が示されている。

ブラシホルダ５３は、ブラシ５１、５２を収納する部分が箱形形状を有しており、スリップリング３７、３８に対向する面（ブラシ５１、５２が突出する面）がスリップリング３７、３８と同軸の円筒面の一部をなす曲面形状を有している。この曲面形状を有する側面５４の周方向に沿った先端には、円形断面を有する嵌合部５５が回転軸３３に沿った向きに形成されている。

リアカバー６は、ブラシ装置５が配置される側の軸方向端面に、上述した周壁部６１と、ブラシホルダ５３の側面５４に回転軸３３に沿って平行に当接する隙間吸収板６２とを備えている。周壁部６１は、リアカバー６を車両用交流発電機１に組み付けた際にフレーム４の軸方向端面と所定の隙間を有する位置まで回転軸３３に沿った高さが設定されている。フレーム４の軸方向端面には、周壁部６１と所定の隙間を隔てて外周側に回転軸３３と平行に衝立部４４が設けられている。周壁部６１と衝立部４４は、回転軸３３に沿って互いに重複した領域を有しており、これらによって周壁部６１の内側空間と外側空間との間にラビリンス構造（迷路構造）が形成される。また、周壁部６１の周方向両端部には、ブラシホルダ５３側の嵌合部５５に対応する形状を有する嵌合部６３が形成されている。リアカバー６を組み付ける際に、ブラシホルダ５３側の嵌合部５５とリアカバー６側の嵌合部６３とを嵌合させることにより、ブラシホルダ５３と周壁部６１とが一体化される。

また、隙間吸収板６２とブラシホルダ５３の側面５４の後方端部は、回転軸３３に沿って互いに重複した領域を有している。但し、これらの間には隙間はほとんどなく、回転軸３３の周方向に沿って互いに当接した状態で接している。回転軸３３に沿って形成された隙間吸収板６２を設けることにより、ブラシ装置５の取り付け位置が軸方向に多少ずれた場合であっても、ブラシホルダ５３の側面５４と隙間吸収板６２との係合状態が維持されるようになっている。

このように、本発明の車両用交流発電機１では、リアカバー６と一体になった周壁部６１によってスリップリング３７、３８の周囲を覆うことによりスリップリング周辺への異物の侵入を確実に防止することができる。また、ブラシホルダ５３と組み合わされるスリップリングカバーやブラシホルダとリアカバー６との間に配置するシール部材が不要になることから、部品点数の低減にともなうコスト低減、製造工程の簡略化が可能となる。さらに、ブラシホルダ５３とリアカバー６との間に配置するシール部材用に軸方向に沿った厚みを確保する必要がなくなるため、その分だけ小型化が可能になる。

また、ブラシホルダ５３と周壁部６１は、回転軸３３に沿って形成された嵌合部５５、６３を介して連結されているため、周壁部６１とブラシホルダ５３との間を隙間なく連結することが可能になり、周壁部６１とブラシホルダ５３とでスリップリング周辺空間に侵入する異物を確実に排除することができる。

また、リアカバー６は、ブラシホルダ５３の回転軸３３に沿った側面５４に当接する一体形成された隙間吸収板６２を有しており、ブラシホルダ５３とリアカバー６との間に形成される回転軸３３に沿った隙間を遮蔽することができる。

また、フレーム４には、周壁部６１の外周側に周壁部６１と回転軸３３に沿って重複する領域を有する衝立部４４が形成されている。リアカバー６の周壁部６１とフレーム４の衝立部４４とで折り返しを有するラビリンス構造（迷路構造）を形成することができ、スリップリング周辺の換気用の隙間を確保しつつ、この隙間からの異物の侵入を防止することができる。

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、ブラシホルダ５３に曲面形状の側面５４を形成してその周方向両端を周壁部６１の周方向両端と嵌合させてスリップリング３７、３８を包囲するようにしたが、図５に示すように、周壁部６１Ａを完全な筒形状に形成してブラシ装置５Ａ全体を包囲するようにしてもよい。この場合は、ブラシホルダ５３Ａは、曲面形状の側面５４を有しない単純な箱形形状とすることができる。これにより、単純な構造によって確実にスリップリング周辺空間に侵入する異物を確実に排除することが可能となる。

また、周壁部６１Ａは、図５に示すように、フレーム４の衝立部４４と組み合わせてラビリンス構造を形成するようにしてもよいが、図６に示すように、周壁部６１Ａの先端をフレーム４の軸方向端面にリアカバー６が弾性変形を伴うように当接することで、スリップリング周辺空間の気密性を高めるようにしてもよい。あるいは、図７に示すように、周壁部６１の先端とフレーム４の軸方向端面との間にゴム等の柔軟性を有するシール部材４５を配置して挟み込むことにより、スリップリング周辺空間の気密性を高めるようにしてもよい。

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。ブラシ装置周辺の拡大図である。ブラシ装置の斜視図である。リアカバーに設けられた周壁部の形状を示す図である。周壁部の変形例を示す図である。周壁部の変形例を示す図である。周壁部の先端側にシール部材を配置した変形例を示す図である。

符号の説明

１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
４フレーム
５ブラシ装置
６リアカバー
３３回転軸
３７、３８スリップリング
４４衝立部
５１、５２ブラシ
５３ブラシホルダ
５４側面
５５、６３嵌合部
６１、６１Ａ周壁部
６２隙間吸収板

Claims

スリップリングが設けられた回転軸を有する回転子と、
前記回転子の外周側に配置される固定子と、
前記回転子および前記固定子を保持するフレームと、
前記スリップリングに摺動するブラシを収納するブラシホルダと、
前記スリップリングの周囲を覆う周壁部が一体形成されたリアカバーと、
を備えることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記ブラシホルダと前記周壁部は、前記回転軸に沿って形成された嵌合部を介して連結されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項２において、
前記リアカバーは、前記ブラシホルダの前記回転軸に沿った面に当接する一体形成された隙間吸収板を有することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記周壁部は、前記ブラシホルダ全体を包囲する筒形状を有することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記フレームは、前記周壁部の外周側に、前記周壁部と前記回転軸に沿って重複する領域を有する衝立部を有することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記周壁部の先端を前記フレームの軸方向端面に、前記リアカバーが弾性変形を伴うように当接することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記周壁部の先端と前記フレームの軸方向端面の間には所定の隙間が形成されており、この隙間にシール部材を配置することを特徴とする車両用交流発電機。