JP3543881B2 - 交流発電機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気装置に電力を供給すると共に、直流電源を充電する交流発電機に関するもので、特に車両用交流発電機に三相整流装置を一体化した車両用オルタネータに係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、交流発電機においては、正極側冷却フィン上に半田付けした複数個の正極側整流素子の直流出力をバッテリや電気装置に供給するために、正極側冷却フィンと正極側直流出力端子とをリベットでローレット圧入した後に、正極側直流出力端子とリベットとを半田付けすることにより、正極側冷却フィンと正極側直流出力端子との電気的な導通を図っている。
【0003】
また、正極側冷却フィンと正極側直流出力端子とをボルトを用いて螺着固定することにより正極側冷却フィンと正極側直流出力端子との電気的な導通を図っている(特開平5−219703号公報等)。さらに、端子台、正極側直流出力端子、正極側冷却フィン、インシュレータおよび負極側冷却フィンを順に積層して、これらの積層部材をボルトとナットを用いて共締めすることにより正極側冷却フィンと正極側直流出力端子との電気的な導通を図っている(実公平3−4146号公報等)。
【0004】
一方、交流発電機においては、ポールコアに巻回されている界磁巻線に励磁電流を供給するために、ブラシ装置のターミナルと電圧調整装置(レギュレータ)のターミナルとを正極側冷却フィンに機械的に固定して正極側直流出力端子と両ターミナルとの電気的な導通をとっている。なお、両ターミナルの固定方法は、正極側冷却フィンの一部に雌ねじ穴を形成し、ブラシ装置やレギュレータのターミナルを正極側冷却フィン上に積層した後にビスやボルト等を用いて螺着固定することにより、正極側冷却フィンと両ターミナルとの電気的導通を確保している。
【0005】
ところで、近年、車両のエンジンルームの小型化に伴う補機類の取付スペースの狭小化に基づいて、軽量、小型化を図ったり、製品価格の低価格化を図った車両用交流発電機が望まれている。そこで、車両用交流発電機の軽量、小型化の一手段として、正極側冷却フィンの材質を銅材料からアルミニウム材料に変更したり、正極側冷却フィンの板厚を薄くしたりすることが考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、アルミニウム材料よりなる正極側冷却フィンを備えた車両用交流発電機の場合には、軽量化を図ることができるが、正極側冷却フィンにブラシ装置やレギュレータのターミナルを螺着固定する際に、確実な電気的導通をとるためにビスやボルト等を締め過ぎると正極側冷却フィンの雌ねじ穴のねじ山が潰れてしまう可能性がある。
【0007】
また、比較的に剛性の高い材質製の正極側冷却フィンであってもその正極側冷却フィンの板厚を薄くすることにより、車両用交流発電機の軸方向寸法を縮小化することができるが、正極側冷却フィンにブラシ装置やレギュレータのターミナルを螺着固定する際に、ビスやボルトを締め過ぎると強度の低下により正極側冷却フィンの雌ねじ穴のねじ山が潰れてしまう可能性がある。
【0008】
したがって、正極側冷却フィンの材質を比較的に剛性の低いアルミニウム材料にして車両用交流発電機を軽量化したり、比較的に剛性の高い材質製の正極側冷却フィンであってもその正極側冷却フィンの板厚を薄くして車両用交流発電機を小型化したりすると、正極側冷却フィンとブラシ装置やレギュレータのターミナルとの電気的な導通を確保できなくなることにより、電気的な導通箇所の信頼性が低下し車両用交流発電機の性能が低下したり、直流出力の出力停止に陥ったりするという問題が生じる。
【0009】
【発明の目的】
この発明は、整流装置の出力端子と電気部品の接続端子との電気的な導通箇所の信頼性を向上することにより交流発電機の性能の低下や交流発電機の直流出力の出力停止を防止することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、正極側冷却フィンよりも比較的に剛性の高い整流装置の出力端子に電気部品の接続端子を機械的に直接固定することにより、仮に正極側冷却フィンの材質を軽量な材質に変更して交流発電機を軽量化した場合、あるいは正極側冷却フィンの板厚を薄くして交流発電機を小型化した場合でも、電気部品の接続端子と整流装置の出力端子との電気的な導通を確保できることにより、電気的な導通箇所の信頼性の低下を防止できるので、交流発電機の性能の低下を抑えることができ、且つ交流発電機の直流出力が出力停止に陥ることを防止できるという効果が得られる。
【0011】
さらに、前記出力端子(9)は、丸棒状部(54)と平板状部(55)とを有し、前記平板状部(55)は貫通穴(55a)を有し、前記正極側冷却フィン(52)と積層されてフレームに締め付け固定され、前記電気部品の接続端子は、ブラシホルダのB側ブラシターミナル(36)と、電圧調整装置(7)のB側接続端子(43)とを備え、前記ブラシホルダの前記B側ブラシターミナル(36)と、前記電圧調整装置(7)の前記B側接続端子(43)とは、前記整流装置の前記出力端子(9)の前記平板状部(55)に積層され、前記出力端子(9)の前記平板状部(55)に螺着固定、リベットかしめ、半田付け、溶接、超音波溶着またはローレット圧入のいずれか1つの固定手段を用いて機械的に直接固定されて電気的に接続されていることを特徴とする。これにより、小スペースで整流装置の出力端子の平板状部と電気部品の接続端子との電気的な導通が図れるという効果が得られる。
【0012】
請求項2に記載の発明によれば、整流装置の出力端子の平板状部と電気部品の接続端子との間に正極側冷却フィンを挟み込み、螺着固定、リベットかしめ、半田付け、溶接、超音波溶着またはローレット圧入のいずれか1つの固定手段を用いてこれらの出力端子の平板状部、正極側冷却フィンおよび接続端子を直接固定することにより、電気部品の接続端子と整流装置の出力端子との電気的な導通箇所において正極側冷却フィンと整流装置の出力端子との電気的な導通も行うことができるので、部品点数が減少することにより交流発電機の低価格化を図ることができるという効果が得られる。
請求項3の発明では、界磁巻線を有する回転子(3)と、この回転子の回転に伴って交流出力を発生する固定子巻線を有する固定子(4)と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレーム(5、21、22)と、前記固定子巻線で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個の整流素子、これらの整流素子のうち正極側の整流素子を冷却するための正極側冷却フィン、および前記複数個の整流素子のうち負極側の整流素子を冷却するための負極側冷却フィンを有し、さらに前記正極側冷却フィン(52)に一体成形され貫通穴(69a)が形成された端子部(69)を有する整流装置(8)と、前記正極側冷却フィンよりも比較的に剛性が高く、前記複数個の整流素子で整流された直流出力を外部に取り出すための出力端子であって、丸棒状部(54)および平板状部(55)を有し、前記平板状部(55)には貫通穴(55a)および雌ねじ穴(55b)が形成された出力端子(9)と、前記出力端子(9)の前記貫通穴(55a)に配置され、前記出力端子(9)と、前記正極側冷却フィン(52)と、前記負極側冷却フィン(53)とを積層して前記フレーム(22)に締め付け固定する固定ボルト(67)と、F側ブラシターミナル(35)と、貫通穴(36a)が形成されたB側ブラシターミナル(36)とを有し、ブラシ(32)を保持するブラシホルダ(33)と、前記正極側冷却フィンの前記端子部(69)の前記貫通穴(69a)と、前記B側ブラシターミナル(36)の前記貫通穴(36a)とを貫通し、前記出力端子(9)の前記平板状部(55)の前記雌ねじ穴(55b)に螺合され、前記出力端子(9)の前記平板状部(55)、前記正極側冷却フィンの前記端子部(69)、および前記B側ブラシターミナル(36)を固定し電気的に導通させるビス(38)とを備えることを特徴とする。
請求項4の発明では、請求項3に記載の交流発電機において、さらに、貫通穴(43a)が形成されたB側接続端子(43)を有する電圧調整装置(7)を備え、前記B側接続端子(43)は、前記B側ブラシターミナル(36)と積層され、前記B側接続端子(43)の前記貫通穴(43a)に前記ビス(38)が貫通することを特徴とする。
請求項5の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の交流発電機において、前記出力端子(9)は、鉄系金属であり、前記正極側冷却フィンは、純アルミニウム等であることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
〔第1実施例の構成〕
図1ないし図5はこの発明の交流発電機を車両用オルタネータに適用した第1実施例を示したもので、図1はブラシ装置、電圧調整装置および三相整流装置を示した図で、図2は車両用オルタネータの全体構造を示した図で、図3は車両用オルタネータ1の電気回路を示した図である。
【0014】
車両用オルタネータ1は、本発明の交流発電機であって、図2および図3に示したように、車両に搭載されたバッテリ2の充電および車両に搭載された電気装置へ電力を供給する車両用充電装置である。
車両用オルタネータ1は、回転駆動されるロータ3、このロータ3と相対回転運動するステータ4、ロータ3とステータ4を内部に収容するハウジング5、およびロータ3に励磁電流を供給するためのブラシ装置6、このブラシ装置6の近傍に設置された電圧調整装置7、この電圧調整装置7の近傍に設置された三相整流装置8、およびこの三相整流装置8の正極側直流出力端子(以下直流出力端子と略す)9等から構成されている。
【0015】
ロータ3は、本発明の回転子であって、界磁として働く部分で、シャフト10と一体的に回転する。このロータ3は、シャフト(回転軸とも言う)10、ランデル型のポールコア11、界磁巻線12および2個のスリップリング13等によって構成されている。
【0016】
シャフト10は、ハウジング5の内周側で2個のベアリング(軸受)14を介して回転自在に支持されている。このシャフト10の一端部(前端部)には、エンジン(図示せず)の回転動力をシャフト10に伝達するためのVリブドプーリ(ポリVベルト用プーリ)15が取り付けられている。このVリブドプーリ15は、ポリVベルト等の伝動手段(図示せず)を介してエンジンの出力軸に装着されたポリVベルト用プーリ(図示せず)に連結されている。なお、シャフト10をエンジンの出力軸に直接連結しても良く、またシャフト10とエンジンの出力軸との間に一段以上の歯車変速機やVベルト式無段変速機等の伝動手段を連結しても良い。
【0017】
ポールコア11は、界磁極、界磁鉄心、回転子鉄心またはロータコアとも言い、一対の爪状磁極部よりなる。一方の爪状磁極部の前側壁面には、ハウジング5内に冷却風を吸い込む軸流式の冷却ファン16が溶接等の手段を用いて取り付けられている。また、他方の爪状磁極部の後側壁面には、ハウジング5内に冷却風を吸い込むと共に、ステータ4に冷却風を吹き付ける遠心式の冷却ファン17が溶接等の手段を用いて取り付けられている。
【0018】
界磁巻線12は、励磁巻線、フィールドコイル、回転子巻線またはロータコイルとも言い、ポールコア11の中央部に巻回され、両端の端末部が2個のスリップリング13にそれぞれ電気的に接続されている。そして、界磁巻線12に励磁電流が流れると、ポールコア11の一方の爪状磁極部が全てN極になり、他方の爪状磁極部が全てS極になる。
【0019】
2個のスリップリング13は、本発明の集電環であって、銅系金属よりなり、それぞれ円環形状に形成されている。これらのスリップリング13は、シャフト10の他端部(後端部)の外周に圧入固定されている。そして、2個のスリップリング13は、後記するブラシ装置6の2個のブラシと摺接することにより電圧調整装置7から励磁電流が供給される。
【0020】
ステータ4は、本発明の固定子であって、ハウジング5の内周面に固定され、ポールコア11の一対の爪状磁極部に外周面に対向して配された電機子鉄心18、およびこの電機子鉄心18に巻装された三相の電機子巻線(ステータコイルとも言う)19等から構成されている。
【0021】
電機子鉄心18は、固定子鉄心またはステータコアとも言い、ハウジング5の内周面に圧入されて一体化され、ポールコア11の一対の爪状磁極部から出た磁束が三相の電機子巻線19と有効に交差するように作られた磁束通路を形成する。そして、電機子鉄心18の内周側には、多数のスロット(図示せず)が等間隔で形成されている。
【0022】
三相の電機子巻線19は、本発明の固定子巻線であって、電機子鉄心18の多数のスロットに巻装され、ポールコア11の回転に伴って三相交流出力が誘起するコイルであって、Y結線により接続されている。また、三相の電機子巻線19の中性点および各端末線は、図3に示したように、後記する三相整流装置8の各交流入力端子に接続されている。なお、三相の電機子巻線19をΔ結線しても良い。
【0023】
ハウジング5は、概略椀形状のドライブフレーム(フロントハウジングとも言う)21およびリヤフレーム(リヤハウジングとも言う)22から構成されている。
ドライブフレーム21は、アルミニウムダイカスト等の導電性材料にて一体成形され、ロータ3の前端側をフロント側のベアリング14を介して回転自在に支持すると共に、エンジンへの取り付けを行うものである。
【0024】
リヤフレーム22は、アルミニウムダイカスト等の導電性材料にて一体成形され、ロータ3の後端側をリヤ側のベアリング14を介して回転自在に支持すると共に、エンジンへの取り付けを行うものである。なお、ドライブフレーム21およびリヤフレーム22は、エンジンにブラケット(図示せず)を介して取り付けられることによりボディアースされ、後記する三相整流装置8の直流出力負極側ターミナルを構成する。
【0025】
そして、リヤフレーム22の内周側には、2個のスリップリング13とブラシ装置6の2個のブラシとの摺動部分を覆って摺動部分への被水や異物の侵入を防止すると共に、摺動部分からの摩耗粉の飛散を防止するための樋形状のスリップリングカバー23が一体成形されている。また、リヤフレーム22の略同一円周上に位置する部分には、ブラシ装置6、電圧調整装置7および三相整流装置8をリヤカバー25と共に締付け固定する3個の共締め支持部24が一体成形されている。リヤカバー25は、アルミニウム等の金属板をプレス成形することにより一体成形されている。このリヤカバー25は、ブラシ装置6、三相整流装置8、電圧調整装置7および2個のスリップリング13を覆っている。
【0026】
ブラシ装置6は、本発明の電気部品であって、2個のスプリング31により2個のスリップリング13の外周に押圧される2個のブラシ32、これらのブラシ32を保持するブラシホルダ33、およびシールパッキン34等を有している。2個のブラシ32は、例えば炭素ブラシが用いられ、2個のスリップリング13の外周をそれぞれ摺動して2個のスリップリング13を介して界磁巻線12に励磁電流を供給する。
【0027】
ブラシホルダ33は、図4(b)に示したように、PPS樹脂等の電気絶縁性樹脂にF側、B側ブラシターミナル35、36をインサート成形してなる。シールパッキン34は、ゴムよりなり、スリップリングカバー23およびブラシホルダ33とリヤカバー25との間の隙間をシールするシール部材である。
【0028】
F側ブラシターミナル35は、鉄系金属により所定の形状に形成され、ビス37を締め付けることにより後記する電圧調整装置7のF側接続端子に電気的、且つ機械的に固定された給電端子である。
B側ブラシターミナル36は、本発明の接続端子であって、鉄系金属により所定の形状に形成され、図1(a)、(b)に示したように、固定手段としてのビス38を締め付けることにより後記する電圧調整装置7のB側接続端子43、および後記する三相整流装置8の直流出力端子9に電気的、且つ機械的に固定された給電端子である。このB側ブラシターミナル36には、図1(b)および図4(b)に示したように、ビス38が貫通する円形状の貫通穴36aが形成されている。
【0029】
電圧調整装置7は、本発明の電気部品であって、図1(a)、図2、図3および図4(c)に示したように、各種外部接続端子が絶縁性樹脂にインサート成形された端子台41、およびこの端子台41内に保持された発熱部品を冷却するための冷却フィン42等から構成されたレギュレータである。なお、電圧調整装置7は、図4(c)に示したように、各種外部接続端子として、B側接続端子43、F側接続端子44、P側接続端子45やE側接続端子(アース端子)46(図3参照)等を有している。
【0030】
端子台41は、内部にハイブリッドIC等の集積回路(図示せず)を収容しており、外部に接続するための筒形状の雄型コネクタ部41aを一体成形している。冷却フィン42は、端子台41と共にリヤフレーム22に固定ねじ等の締結具(図示せず)により締付け固定されている。
【0031】
なお、B側接続端子43は、本発明の接続端子であって、鉄系金属により所定の形状に形成され、図1(a)、(b)に示したように、ブラシ装置6のB側ブラシターミナル36、後記する直流出力端子9および正極側冷却フィン53にビス38を締め付けることにより電気的、且つ機械的に固定されている。このB側接続端子43には、図1(b)および図4(c)に示したように、ビス38が貫通する円形状の貫通穴43aが形成されている。
【0032】
F側接続端子44は、励磁電流出力端子であって、鉄系金属により所定の形状に形成され、ビス37を締め付けることによりブラシ装置6のF側ブラシターミナル35に電気的、且つ機械的に固定されている。P側接続端子45は、発電検出用入力端子であって、ビス47を締め付けることにより後記する三相整流装置8の1個の交流入力端子に電気的、且つ機械的に固定されている。
【0033】
三相整流装置8は、図1ないし図5に示したように、直流出力端子9、端子台50、3個の絶縁スペーサ51、正極側冷却フィン52および負極側冷却フィン53等を積層して構成されている。
直流出力端子9は、バッテリ2に充電電流を供給する正極側直流ターミナルで、正極側、負極側冷却フィン52、53よりも比較的に剛性の高い鉄系金属により所定の形状に形成されている。
【0034】
この直流出力端子9は、図1(a)および図4(a)に示したように、丸棒状部54および平板状部55を一体成形している。丸棒状部54は、導電線2a(図3参照)を介してバッテリ2の正極(+)に電気的に接続される部分で、先端外周に雄ねじ部54aを形成している。平板状部55は、B側ブラシターミナル36、B側接続端子43および正極側冷却フィン52にビス38を締め付けることにより電気的、且つ機械的に固定されている。なお、平板状部55には、図1(b)および図4(a)に示したように、パイプリベット66が貫通する円形状の貫通穴55a、およびビス38が螺合する雌ねじ穴55bが形成されている。そして、直流出力端子9は貫通穴55aおよび雌ねじ穴55bの周囲にて正極側冷却フィン52との電気的な導通をとっている。また、直流出力端子9は雌ねじ穴55bの周囲にてブラシターミナル36およびB側接続端子43との電気的な導通をとっている。
【0035】
端子台50は、高強度で寸法安定性の高い例えばポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS)等の電気絶縁性樹脂よりなり、内部に4個の交流入力端子56をインサート成形した端子保持部材(絶縁部材)である。なお、端子台50は、ビス38の脚部との干渉を防ぐために円形状の凹部50aが所定の位置に形成されている。
【0036】
4個の交流入力端子56には、それぞれ三相の電機子巻線19の端末線に固定ねじ57(図2参照)を締め付けることにより電気的、且つ機械的に固定する交流入力ターミナル58が設けられている。なお、図2において59は三相の電機子巻線19の端末線とリヤフレーム22とを電気的に絶縁するためのゴム製のブッシュ(絶縁部材)である。
【0037】
3個の絶縁スペーサ51は、図5(b)に示したように、PPS樹脂等の電気絶縁性樹脂よりなる筒状体で、端子台50の円筒形状のボス部60の外周に嵌め合わされ、且つ正極側冷却フィン52と負極側冷却フィン53との間に積層されて正極側冷却フィン52と負極側冷却フィン53とを電気的に絶縁するインシュレータ(絶縁部材)である。
【0038】
正極側、負極側冷却フィン52、53は、ブラシホルダ33およびシールパッキン34を囲むように、純アルミニウム等の熱伝導性に優れる導電性金属板により略C字形状に一体成形され、リヤフレーム22の側壁面に沿うように配されている。正極側、負極側冷却フィン52、53は、正極側、負極側ダイオード61、62を4個ずつ保持固定すると共に、正極側、負極側ダイオード61、62の発熱を放熱する放熱フィンである。
【0039】
正極側、負極側ダイオード61、62は、本発明の整流素子であって、図5(a)に示したように、一端側の各リード線61a、62aが各交流入力端子56に半田付け等の手段により電気的、且つ機械的に固定され、他端側が正極側、負極側冷却フィン52、53の各保持部64、65に半田付け等の手段により直接固定されている。
【0040】
正極側、負極側冷却フィン52、53には、それぞれ3個の貫通穴が形成されている。また、正極側、負極側冷却フィン52、53は、図5(b)に示したように、各貫通穴内に挿入された3個のボス部60と3個のパイプリベット66、さらに3個の絶縁スペーサ51により両者が所定の距離を保ちながら電気的に絶縁された状態で連結されている。
【0041】
そして、これらの端子台50、3個の絶縁スペーサ51、正極側冷却フィン52、負極側冷却フィン53およびパイプリベット66等の整流装置構成部材は、図2および図5(b)に示したように、固定ボルト67およびナット68によりリヤカバー25と共に、リヤフレーム22の共締め支持部24に締付け固定されている。
【0042】
なお、正極側冷却フィン52は、図1に示したように、内周側の所定の部位に端子部69を一体成形している。この端子部69は、B側ブラシターミナル36、B側接続端子43および直流出力端子9の平板状部55にビス38を締め付けることにより機械的に固定されている。この端子部69には、図1(b)に示したように、ビス38が貫通する円形状の貫通穴69aが形成されている。
【0043】
〔第1実施例の組付け方法〕
次に、この実施例のブラシ装置6、電圧調整装置7および三相整流装置8をリヤフレーム22に組み付ける組付け方法を図1ないし図5に基づいて簡単に説明する。
【0044】
先ず、F側、B側ブラシターミナル35、36をインサート成形してなる電気絶縁性樹脂製のブラシホルダ33内に、2個のスプリング31およびピグテールを一体成形した2個のブラシ32の各々を収容し、2個のブラシ32のピグテールをF側、B側ブラシターミナル35、36に半田付けまたは締付け固定等の固定手段により電気的、且つ機械的に固定する。そして、ブラシホルダ33の後端側にシールパッキン34を装着する。これにより、ブラシ装置6の組み立てが終了する。
【0045】
一方、各種外部接続端子がインサート成形され、且つハイブリッドIC等の集積回路を収容した端子台41上に冷却フィン42を載せて図示しない固定ねじにより冷却フィン42を端子台41に固定する。これにより、電圧調整装置7の組み立てが終了する。
【0046】
また、図5(a)、(b)に示したように、各交流入力端子56をインサート成形した端子台50、平板状部55、4個の正極側ダイオード61を保持部64に半田付け等の手段を用いて固定した正極側冷却フィン52、および4個の負極側ダイオード62を保持部65に半田付け等の手段を用いて固定した負極側冷却フィン53を順に積層する。さらに、ボス部60の外周に嵌合するように正極側、負極側冷却フィン52、53間に3個の絶縁スペーサ51を積層した積層部材を3個のパイプリベット66でかしめ固定する。これにより、三相整流装置8の組み立てが終了する。
【0047】
次に、図1(a)、(b)に示したように、三相整流装置8の端子台50に設けられた凹部50a上に、平板状部55に形成した雌ねじ穴55b、正極側冷却フィン52の端子部69に形成した貫通穴69a、B側接続端子43に形成した貫通穴43a、およびB側ブラシターミナル36に形成した貫通穴36aの軸心が一致するようにこれらを順に積層する。そして、平板状部55、端子部69、B側接続端子43およびB側ブラシターミナル36よりなる積層部材を、ビス38を直流出力端子9の雌ねじ穴55bに螺合させることにより強固に固定する。これにより、直流出力端子9、正極側冷却フィン52、B側接続端子43およびB側ブラシターミナル36の電気的な導通がなされる。
【0048】
また、図1(a)および図4に示したように、ビス37を用いてブラシ装置6のF側ブラシターミナル35と電圧調整装置7のF側接続端子44とを締付け固定することにより、F側ブラシターミナル35およびF側接続端子44の電気的な導通がなされる。さらに、図1(a)および図4に示したように、ビス47を用いて電圧調整装置7のP側接続端子45と三相整流装置8の1個の交流入力端子56とを締付け固定することにより、P側接続端子45および交流入力端子56の電気的な導通がなされる。これにより、三相整流装置8にブラシ装置6および電圧調整装置7が組み付けられる。
【0049】
次に、上記の三相整流装置8の積層部材の貫通穴を貫通するように固定ボルト67を挿入し、これらをリヤフレーム22の共締め支持部24にリヤカバー25と共に固定ボルト67とナット68とを締め付けることにより、三相整流装置8の積層部材が共締めされる。これにより、ブラシ装置6、電圧調整装置7および三相整流装置8がリヤフレーム22に支持される。
【0050】
そして、図2に示したように、三相整流装置8の4個の交流入力端子56に電気的に接続された交流入力ターミナル58に、ブッシュ59よりリヤフレーム22の外側に取り出されている三相の電機子巻線19の端末線を固定ねじ57を締め付けることにより接続する。これにより、ブラシ装置6、電圧調整装置7および三相整流装置8のリヤフレーム22への組み付けが終了する。
【0051】
〔第1実施例の作用〕
次に、この実施例の車両用オルタネータ1の作用を図1ないし図5に基づいて簡単に説明する。
【0052】
エンジンの回転動力がポリVベルト等の伝動手段を介してVリブドプーリ15に伝達されると、シャフト10が回転することによりロータ3が回転する。このとき、シャフト10と一体的にポールコア11、界磁巻線12および2個のスリップリング13が回転する。
【0053】
そして、電圧調整装置7の作用によりF側、B側ブラシターミナル35、36、2個のブラシ32、2個のスリップリング13を介して界磁巻線12に励磁電流が供給されることによりポールコア11の一対の爪状磁極部が励磁される。これにより、一方の爪状磁極部が全てN極となり、他方の爪状磁極部が全てS極になる。
【0054】
そして、ロータ3と相対回転するステータ4の電機子鉄心18に巻かれた三相の電機子巻線19に順次交流電流が誘起する。この三相の交流電流は、各交流入力ターミナル58、交流入力端子56を経て4個の正極側ダイオード61および4個の負極側ダイオード62に入力されることにより、三相の交流電流が整流され直流電流に変換される。そして、三相の電機子巻線19の発電電圧がバッテリ電圧を越えると、整流された直流電流が直流出力端子9、導電線2aを経てバッテリ2に供給される。これにより、バッテリ2に充電電流が流れることによりバッテリ2が充電される。
【0055】
〔第1実施例の効果〕
以上のように、車両用オルタネータ1は、正極側冷却フィン52よりも比較的に剛性の高い平板状部55上に端子部69、B側ブラシターミナル36およびB側接続端子43をビス38を用いて螺合固定している。それによって、仮に正極側冷却フィン52の材質を銅系金属から比較的に剛性の低い純アルミニウム等の軽量な導電性金属板に変更することにより車両用オルタネータ1の軽量化を図った場合、あるいは比較的に剛性の高い材質製の正極側冷却フィン52であってもその正極側冷却フィン52の板厚を薄くして車両用オルタネータ1の小型化を図った場合でも、ビス38を雌ねじ穴55bに螺合させることによって、B側ブラシターミナル36、B側接続端子43、正極側冷却フィン52および直流出力端子9よりなる積層部材の電気的な導通を確保できる。
【0056】
したがって、ブラシ装置6および電圧調整装置7と直流出力端子9との接続不良を回避できるので、界磁巻線12に安定した励磁電流を供給することができる。これにより、三相の電機子巻線19より出力される出力電圧が所定のレベルよりも低下することを抑えることができる。また、正極側ダイオード61より直流出力を取り出す正極側冷却フィン52と直流出力端子9との接続不良を回避できるので、バッテリ2を充電するための出力電圧の低下も抑えることができる。この結果、車両用オルタネータ1の発電性能および充電性能の低下を抑えることができると共に、車両用オルタネータ1の直流出力が出力停止に陥ることを防止することができる。
【0057】
これにより、仮に正極側冷却フィン52の材質を軽量で剛性の低い材質に変更したり、正極側冷却フィン52の板厚を薄くしたりしても、B側ブラシターミナル36、B側接続端子43、正極側冷却フィン52および直流出力端子9等の電気的な導通箇所の信頼性の低下等を防止できるので、車両用オルタネータ1の軽量、小型化を図ることができる。
また、平板状部55上に正極側冷却フィン52を介してB側ブラシターミナル36およびB側接続端子43を直接固定しているので、直流出力端子9とB側ブラシターミナル36およびB側接続端子43との電気的な導通を小スペースで行うことができる。
【0058】
さらに、直流出力端子9と正極側冷却フィン52との電気的な箇所と、正極側冷却フィン52とB側ブラシターミナル36およびB側接続端子43との電気的な導通箇所とを同一箇所としている。すなわち、ビス38を用いて直流出力端子9と正極側冷却フィン52とを電気的、且つ機械的に固定する際に、正極側冷却フィン52とB側ブラシターミナル36およびB側接続端子43との電気的な導通も行うことができる。
【0059】
したがって、従来の技術のように、それぞれの固定を2個の固定手段を用いて2箇所で行うものと比較して、固定手段の部品点数が減少することにより、導通作業の作業工数を減少できるので、車両用オルタネータ1の製品コストを低減できる。この結果、このような安価な車両用オルタネータ1を備えた車両の価格を低減できる。
【0060】
〔第2実施例〕
図6はこの発明の第2実施例を示したもので、ブラシ装置および電圧調整装置の直流出力端子への固定構造を示した図である。
この実施例では、固定手段としてリベット71を用いている。そして、平板状部55、端子部69、B側接続端子43およびB側ブラシターミナル36よりなる積層部材を、リベットかしめすることにより機械的に強固に固定している。これにより、第1実施例と同様に、直流出力端子9、正極側冷却フィン52、B側接続端子43およびB側ブラシターミナル36の電気的な接続(導通)がなされる。なお、この実施例の場合には、平板状部55の雌ねじ穴55bの代わりに貫通穴72を形成している。
【0061】
〔第3実施例〕
図7はこの発明の第3実施例を示したもので、ブラシ装置および電圧調整装置の直流出力端子への固定構造を示した図である。
この実施例では、固定手段としてプロジェクション溶接等の溶接手段を用いている。そして、端子部69にB側接続端子43およびB側ブラシターミナル36との干渉を防ぐための貫通穴73を設けている。そして、平板状部55上にB側接続端子43を溶接し、更にB側接続端子43上にB側ブラシターミナル36を溶接することにより機械的に強固に固定している。これにより、第1実施例と同様に、直流出力端子9または正極側冷却フィン52とB側接続端子43とB側ブラシターミナル36との電気的な接続がなされる。
【0062】
〔第4実施例〕
図8はこの発明の第4実施例を示したもので、ブラシ装置および電圧調整装置の直流出力端子への固定構造を示した図である。
この実施例では、固定手段として半田付け等の手段を用いている。そして、平板状部55上にB側接続端子43を半田付けし、更にB側接続端子43上にB側ブラシターミナル36を半田付けすることにより機械的に強固に固定している。これにより、第1実施例と同様に、直流出力端子9または正極側冷却フィン52とB側接続端子43とB側ブラシターミナル36との電気的な接続がなされる。
【0063】
〔第5実施例〕
図9はこの発明の第5実施例を示したもので、ブラシ装置および電圧調整装置の直流出力端子への固定構造を示した図である。
この実施例では、固定手段としてリベット75を用いている。そして、平板状部55、端子部69、B側接続端子43およびB側ブラシターミナル36よりなる積層部材を、平板状部55の貫通穴76にローレット圧入することにより機械的に強固に固定している。これにより、第1実施例と同様に、直流出力端子9、正極側冷却フィン52、B側接続端子43およびB側ブラシターミナル36の電気的な接続(導通)がなされる。
【0064】
〔第6実施例〕
図10はこの発明の第6実施例を示したもので、ブラシ装置および電圧調整装置の直流出力端子への固定構造を示した図である。
この実施例では、正極側冷却フィン52を介することなく、平板状部55上にB側接続端子43およびB側ブラシターミナル36をビス38にて固定している。なお、直流出力端子9と正極側冷却フィン52との導通は、図示を除く箇所にて、両者を螺着固定、リベットかしめ、半田付け、溶接、超音波溶着またはローレット圧入のいずれか1つの固定手段を用いて直接固定している。
【0065】
〔変形例〕
この実施例では、本発明を車両に搭載されたエンジンにより駆動される車両用オルタネータ1に適用したが、本発明を車両搭載用エンジンを除く内燃機関、電動モータ、水車、風車等の駆動源により駆動される交流発電機に適用しても良い。
【0066】
直流出力端子9を2個以上の部品で構成しても良い。また、B側ブラシターミナル36またはB側接続端子43のうちどちらか一方のみ直流出力端子9に直接固定されていても良い。
この実施例では、正極側、負極側整流素子として正極側、負極側ダイオード61、62を使用したが、正極側、負極側整流素子としてMOSFET等の半導体スイッチング素子を用いても良い。
【0067】
この実施例では、電圧調整装置7を車両用オルタネータ1内に設けたが、電圧調整装置7を車両用オルタネータ1の外に設けても良い。また、この実施例では、三相整流装置8をハウジング5の外側に配設したが、三相整流装置8をハウジング5の内側に配設しても良い。
【0068】
この実施例では、正極側冷却フィン52と負極側冷却フィン53とが所定の絶縁隙間を隔てて重なり合うように積層しているが、正極側冷却フィン52と負極側冷却フィン53とが所定の絶縁隙間を隔てて略同一平面上に位置するように配しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はブラシ装置、電圧調整装置および三相整流装置を示した平面図で、(b)は(a)のA−A断面図である(第1実施例)。
【図2】車両用オルタネータの全体構造を示した断面図である(第1実施例)。
【図3】車両用オルタネータの電気回路を示した回路図である(第1実施例)。
【図4】(a)は直流出力端子を示した平面図で、(b)はブラシ装置を示した平面図で、(c)は電圧調整装置を示した平面図である(第1実施例)。
【図5】(a)は三相整流装置の正極側、負極側ダイオードを示した断面図で、(b)は三相整流装置の共締め固定部を示した断面図である(第1実施例)。
【図6】三相整流装置の主要部を示した断面図である(第2実施例)。
【図7】三相整流装置の主要部を示した断面図である(第3実施例)。
【図8】三相整流装置の主要部を示した断面図である(第4実施例)。
【図9】三相整流装置の主要部を示した断面図である(第5実施例)。
【図10】三相整流装置の主要部を示した断面図である(第6実施例)。
【符号の説明】
1 車両用オルタネータ(交流発電機)
2 バッテリ
3 ロータ(回転子)
4 ステータ(固定子)
6 ブラシ装置(電気部品)
7 電圧調整装置(電気部品)
8 三相整流装置
9 直流出力端子
10 シャフト(回転軸)
12 ポールコア(界磁巻線)
13 スリップリング(集電環)
19 電機子巻線(固定子巻線)
32 ブラシ
36 B側ブラシターミナル(接続端子)
38 ビス(固定手段)
43 B側接続端子(接続端子)
52 正極側冷却フィン
61 正極側ダイオード(正極側整流素子)
62 負極側ダイオード(負極側整流素子)
Claims (5)
- (a)界磁巻線を有する回転子と、
(b)この回転子の回転に伴って交流出力を発生する固定子巻線を有する固定子と、
(c)前記固定子巻線で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個の整流素子、これらの整流素子のうち正極側の整流素子を冷却するための正極側冷却フィン、およびこの正極側冷却フィンよりも比較的に剛性が高く、前記複数個の整流素子で整流された直流出力を外部に取り出すための出力端子を有する整流装置と、
(d)この整流装置の出力端子に機械的に直接固定されて電気的に接続される接続端子を有する電気部品とを備え、
前記出力端子(9)は、丸棒状部(54)と平板状部(55)とを有し、
前記平板状部(55)は貫通穴(55a)を有し、前記正極側冷却フィン(52)と積層されてフレームに締め付け固定され、
前記電気部品の接続端子は、ブラシホルダのB側ブラシターミナル(36)と、電圧調整装置(7)のB側接続端子(43)とを備え、
前記ブラシホルダの前記B側ブラシターミナル(36)と、前記電圧調整装置(7)の前記B側接続端子(43)とは、前記整流装置の前記出力端子(9)の前記平板状部(55)に積層され、前記出力端子(9)の前記平板状部(55)に螺着固定、リベットかしめ、半田付け、溶接、超音波溶着またはローレット圧入のいずれか1つの固定手段を用いて機械的に直接固定されて電気的に接続されていることを特徴とする交流発電機。 - 請求項1に記載の交流発電機において、
前記正極側冷却フィンは、前記整流装置の前記出力端子の前記平板状部と前記電気部品の接続端子との間に挟み込まれ、それらの出力端子の前記平板状部および接続端子に螺着固定、リベットかしめ、半田付け、溶接、超音波溶着またはローレット圧入のいずれか1つの固定手段を用いて機械的に直接固定されたことを特徴とする交流発電機。 - (a)界磁巻線を有する回転子(3)と、
(b)この回転子の回転に伴って交流出力を発生する固定子巻線を有する固定子(4)と、
(c)前記回転子と前記固定子とを支持するフレーム(5、21、22)と、
(d)前記固定子巻線で発生した交流出力を整流して直流出力に変換する複数個の整流素子、これらの整流素子のうち正極側の整流素子を冷却するための正極側冷却フィン、および前記複数個の整流素子のうち負極側の整流素子を冷却するための負極側冷却フィンを有し、さらに前記正極側冷却フィン(52)に一体成形され貫通穴(69a)が形成された端子部(69)を有する整流装置(8)と、
(e)前記正極側冷却フィンよりも比較的に剛性が高く、前記複数個の整流素子で整流された直流出力を外部に取り出すための出力端子であって、丸棒状部(54)および平板状部(55)を有し、前記平板状部(55)には貫通穴(55a)および雌ねじ穴(55b)が形成された出力端子(9)と、
(f)前記出力端子(9)の前記貫通穴(55a)に配置され、前記出力端子(9)と、前記正極側冷却フィン(52)と、前記負極側冷却フィン(53)とを積層して前記フレーム(22)に締め付け固定する固定ボルト(67)と、
(g)F側ブラシターミナル(35)と、貫通穴(36a)が形成されたB側ブラシターミナル(36)とを有し、ブラシ(32)を保持するブラシホルダ(33)と、
(h)前記正極側冷却フィンの前記端子部(69)の前記貫通穴(69a)と、前記B側ブラシターミナル(36)の前記貫通穴(36a)とを貫通し、前記出力端子(9)の前記平板状部(55)の前記雌ねじ穴(55b)に螺合され、前記出力端子(9)の前記平板状部(55)、前記正極側冷却フィンの前記端子部(69)、および前記B側ブラシターミナル(36)を固定し電気的に導通させるビス(38)と
を備えることを特徴とする交流発電機。 - 請求項3に記載の交流発電機において、
さらに、貫通穴(43a)が形成されたB側接続端子(43)を有する電圧調整装置(7)を備え、
前記B側接続端子(43)は、前記B側ブラシターミナル(36)と積層され、前記B側接続端子(43)の前記貫通穴(43a)に前記ビス(38)が貫通することを特徴とする交流発電機。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の交流発電機において、
前記出力端子(9)は、鉄系金属であり、
前記正極側冷却フィンは、純アルミニウム等であることを特徴とする交流発電機。
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