JP3724375B2

JP3724375B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP3724375B2
Application number: JP2001024107A
Authority: JP
Inventors: 孝明倉橋; 誠一鶴元; 彰哉七條
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2001292547A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車、トラック等に搭載される車両用交流発電機に関するものであり、特に電機子コイルのリード線と整流装置とを接続するためのターミナルの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用交流発電機における電機子コイルのリード線と整流装置とを電気的に接続するための接続ターミナルの構造として、特開平３−１０７３５６号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
この従来技術では、整流装置は、正極側整流素子、負極側整流素子、正極側冷却フィン、負極側冷却フィン、接続ターミナル、端子台等で構成されている。正極側整流素子、負極側整流素子は、正極側冷却フィン、負極側冷却フィンそれぞれに設けられた貫通孔に圧入されている。また、正極側冷却フィンと負極側冷却フィンは、金属製の接続ターミナルが埋設される端子台を挟み込んだ状態でリベットにて締結固定されている。
【０００４】
接続ターミナルの端子台に埋設されている部分は板状に形成されている。そして、この接続ターミナルは、端子台から板状のまま露出し、その露出した部位の先端部は、電機子コイルのリード線とかしめ固定するためにコ字状に形成されている。即ち、接続ターミナルの露出部は、端子台から露出したＴ字状の金属部材の先端をコ字状に曲げた形状をしており、コ字状に形成された部分と端子台との間には切欠き部が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両振動時には、接続ターミナルにも整流器および電機子コイルからの振動が伝達される。この際、整流器と電機子コイルとは車両用交流発電機の異なる位置に設けられているため、振動周波数が異なっている。そのため、接続ターミナルと電機子コイルのリード線との接合部２１１には、振動位相差により応力が発生する。
【０００６】
ところが、上記従来技術では、接続ターミナルが端子台から露出する部分、即ち切欠き部が形成されている部分は板状であるため、その部位に過大な応力がかかり、車両高振動時においては、この部位から変形、破壊するおそれがある。
【０００７】
また、上記従来技術では、接続ターミナルと電機子コイルのリード線とはかしめにより固定されている。これは、接続ターミナルを電機子コイルのリード線を包みながら塑性変形させて、両者を圧着固定するものである。しかし、振動や被熱による膨張、収縮の繰返し等により圧着力が経時的に低下する可能性が有り、接触不良等の不具合が起きるおそれがある。
【０００８】
また、特開平５−４９２２１号公報に記載されている車両用交流発電機においては、接続ターミナルと電機子コイルのリード線とをかしめ固定した後、さらにはんだ付けを実施している。この場合、はんだ付けの熱によりかしめ部の圧着力が低下する可能性がある。また、はんだ付け部が水分等のために経時的に腐食し、接触不良等の不具合が起きるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、接続ターミナルの強度を高くすることを目的とする。
【００１０】
本発明は、接続ターミナルと電機子コイルのリード線との接合強度を高くすることを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の車両用交流発電機によれば、接続ターミナルは、軸方向垂直断面Ｌ字状をなすと共に、前記端子台よりより突出する露出部を有し、電機子コイルはＬ字状の接続ターミナルの内側に配置され、この露出部の端部において電機子コイルと電気的に接続する構成としている。接続ターミナルの断面形状を平板状からＬ字状としたことで、接続ターミナルの曲げ強度を格段に増大することができる。
【００１２】
本発明の請求項２または請求項３に記載の車両用交流発電機によれば、接続ターミナルと電機子コイルのリード線との接合を、溶接あるいはＴＩＧ溶接としている。これにより、接続ターミナルと電機子コイルのリード線との接合部の強度を向上することができる。さらに、接続ターミナルの変形を伴わずに接合できるので端子台の破損を防止できる。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の車両用交流発電機によれば、電機子コイルは平角断面をなす電気導体により構成されている。これにより、電機子コイルと接続ターミナルとの接触面積を増加させることができるため接続強度を向上することができる。また、安定した電気的接続状態を得ることができる。さらに、電機子コイルの強度を向上することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の車両用交流発電機によれば、接続ターミナルには、電機子コイルが接続される接合部より端子台側に、軸方向に垂直な断面積を低減させるように貫通孔あるいは切欠きを形成している。これにより、電機子コイルの溶接時において、接合部から、接続ターミナルを経て端子台へ到る熱伝導が抑制される。このため、接合部を高温に保つことができるので、良好な溶接状態が得られ接合強度を向上することができる。この場合、請求項６のように、貫通孔あるいは切欠きの一部分が前記端子台に埋設される構成とすれば、露出部から端子台への熱伝導を確実に抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用交流発電機を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態による車両用交流発電機を図１から図５に示す。なお、各図において同一構成部分には同一符号を付してある。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態による車両用交流発電機の軸方向断面図を示している。車両用交流発電機１は、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、回転子３を支持すると共に固定子２を挟持固定しているハウジング４と、交流電力を直流電力に変換する整流装置５、整流装置５等を保護するカバー６等を備えて構成されている。
【００１８】
固定子２は、電機子コイル２１と固定子コア２２とを有し、ハウジング４の内周側に挟持固定される。固定子コア２２には、多相の電機子コイル２１を収容できるように、複数のスロット（図示せず）が形成されている。本実施の形態では、回転子３の磁極数に対応して、３相の固定子巻線を収容するように、３６本のスロットが等間隔に配置されている。なお、固定子コア２２のスロットに装備された電機子コイル２１は、平角断面、即ち断面が矩形状の銅線により形成されている。
【００１９】
電機子コイル２１は、後述する整流装置５の端子台５５の貫通孔５５１を通してハウジング４の外部まで引出されている。そして、電機子コイル２１は、端子台５５に埋設された接続ターミナル５１を介して、整流装置５に電気的に接続される。
【００２０】
回転子３は、シャフト３１と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア３２、界磁コイル３７、スリップリング３３、３４、送風装置としての斜流ファン３５および遠心ファン３６を備えている。シャフト３１は、プーリ７に連結され、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回転駆動される。
【００２１】
整流装置５は、図示しない負極整流素子、正極整流素子、負極放熱フィン５４、正極放熱フィン５３、端子台５５等を有している。負極放熱フィン５４と正極放熱フィン５３とには、それぞれ負極整流素子と正極整流素子とがハンダ付け等により電気接合されるか、あるいは圧入等により機械的に嵌め込まれている。そして、負極放熱フィン５４と正極放熱フィン５３とは、正極放熱フィン５３を固定子２に近接した側にして、所定の間隔を持って平行配置されている。正極放熱フィン５３には出力端子５３１が設けられている。そして、電機子コイル２１において発生した３相交流は、正極及び負極整流素子により全波整流されて、出力端子５３１から直流出力として取り出される。
【００２２】
端子台５５は、負極放熱フィン５４と正極放熱フィン５３との間に挟まれており、これらを絶縁する部位を有している。これらは積層して配置される。この端子台５５には正極及び負極整流素子と電機子コイル２１とを接続する金属で形成された複数の接続ターミナル５１が埋設される。この接続ターミナル５１は、電機子コイル２１の接続箇所に応じて複数設けられる。これら接続ターミナル５１は、整流装置５の表面に突出して配置されている。特に本実施の形態では、整流装置５の最も径方向外側に配置されている。接続ターミナル５１には、図２に示すように、軸方向垂直断面Ｌ字状の露出部５１１が端子台５から突出して形成されている。
【００２３】
図１に示すように、接続ターミナル５１のＬ字型の開部は車両用交流発電機１の径方向外側を向いている。
【００２４】
前述のように、電機子コイル２１の端部のリード線２１０は、整流装置５の端子台５５の貫通孔５５１を通してハウジング４の外部まで引出されている。この電機子コイル２１の端部のリード線２１０は、図１に示すように、端子台５５に埋設された接続ターミナル５１のＬ字状の露出部５１１の内側まで引出されている。そして、露出部５１１、即ち接続ターミナル５１の端部において電機子コイル２１のリード線２１０と接続ターミナル５１とがＴＩＧ（ＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎｅｒｔＧａｓ）溶接で接合され、リード線２１０が整流装置５に電気的に接続されている。図１には接合部２１１が図示されている。
【００２５】
ハウジング４は、固定子２、回転子３及び整流装置５等を保持固定するものである。そして、ハウジング４の軸方向端面には、斜流ファン３５及び遠心ファン３６によって発生する冷却風の吸入口４１が設けられている。また、ハウジング４の外周には、固定子２の軸方向端部に対応して冷却風の排出口４２が設けられている。
【００２６】
カバー６は、アルミニウム板をプレス成形したものであり、ハウジング４の外部に配置される整流装置５等の電気部品を保護するものである。このカバー６の軸方向端部にも、冷却風の吸入口（図示せず）が設けられている。
【００２７】
以上のように構成された車両用交流発電機１は、図示しないエンジンによりプーリ７を介して回転子３が駆動し、電機子コイル２１に３相交流電流が発生する。整流装置５は電機子コイル２１に発生した交流電流を全波整流して直流電流に変換して、出力端子５３１からバッテリ（図示せず）及び車両電気負荷（図示せず）に供給する。また、回転子３が回転駆動する時、斜流ファン３５および遠心ファン３６も一体で回転し、冷却風を発生させ、電機子コイル２１や整流装置５等の各発熱部を冷却する。
【００２８】
次に、接続ターミナル５１と電機子コイル２１のリード線２１０との接合工程について説明する。車両用交流発電機１の組付けがほぼ完了し、カバー６の取付け前に接合工程が行われる。この時点で、電機子コイル２１の端部のリード線２１０は、整流装置５の端子台５５の貫通孔５５１を通してハウジング４の外部まで引出され、さらに端子台５５に埋設された接続ターミナル５１のＬ字状の露出部５１１の内側まで引出されて、図２の状態となっている。接続ターミナル５１のＬ字型の開部は車両用交流発電機１の径方向外側を向いているので、電機子コイル２１のリード線２１０は、接続ターミナル５１のＬ字型の露出部５１１よりも車両用交流発電機１の径方向外側に位置している。先ず、車両用交流発電機１の径方向外側から溶接電極８１を図３の矢印方向に移動させて、リード線２１０を接続ターミナル５１の露出部５１１に向かって押付けると共に、ＴＩＧ溶接器の接地電極（図示せず）を接続ターミナル５１の先端に対向させて配置する。ここで、溶接電極８１は、図３に示すように被溶接部材であるリード線２１０の軸方向垂直断面形状に合わせてある。次に、溶接電極８１、ＴＩＧ溶接器の接地電極（図示せず）間に所定の電圧を印加し、アークを発生させて電機子コイル２１のリード線２１０と接続ターミナル５１とが溶接接合される。
【００２９】
本発明の第１の実施形態においては、接続ターミナル５１は、端子台５５から軸方向垂直断面がＬ字状の形状をもって突出している。すなわち、少なくとも電機子コイル２１から延びるリード線２１０と接続される部分が、Ｌ字状の形状をもって突出している形となっている。これにより、接続ターミナル５１の強度を高くすることができる。しかも接続ターミナル５１は、Ｌ字状断面のまま端子台５５に埋設されるため、少なくとも端子台５５との境界において強度を高くできる。さらに端子台５５の表面から先端まで全長に亘って断面Ｌ字状であることも、強度を高くすることに貢献する。
【００３０】
また、端子台５５から突出る接続ターミナル５１のＬ字状部の二辺の、貫通孔５５１に対する周方向位置は、溶接作業のし易い位置に適宜配置することができるので作業性を向上することができる。
【００３１】
また、電機子コイル２１のリード線２１０と接続ターミナル５１とはＴＩＧ溶接により接合されている。このため両部材の接合強度は、かしめ、はんだ付け等に比較してより高くすることができると共に、両部材の電気的接合の信頼性を高める事ができる。さらに、接続ターミナル５１の変形を伴わずに接合できるので端子台５５の破損を防止できる。
【００３２】
また、電機子コイル２１は平角断面銅線により形成されている。これにより、電機子コイル２１と接続ターミナル５１との接合面積を大きくすることができるので、電機子コイル２１と接続ターミナル５１との接合部分の強度を高くできると共に、電気的接続の信頼性を高くすることができる。
【００３３】
また、接続ターミナル５１は、端子台５５から突出している部分の軸方向垂直断面がＬ字状になっている。このため、溶接電極８１を大型化することが容易であるので、溶接電極８１の剛性を高めて溶接時の保持を安定させ、溶接状態をより良好にすることができる。
【００３４】
また、接続ターミナル５１と電機子コイル２１のリード線２１０とをＴＩＧ溶接により接合する時に、溶接電極８１は被溶接体であるリード線２１０の軸方向垂直断面形状に合わせた形状としてある。このため、溶接時の保持を安定させ、溶接状態をより良好にすることができる。さらに、接触面積が大きくできるので、溶接時の電流密度を下げて溶接電極８１の寿命を延長することができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による車両用交流発電機について説明する。
【００３６】
図４に、本発明の第２の実施形態による車両用交流発電機の接続ターミナル５１の斜視図を示す。
【００３７】
第２の実施形態では、本発明の第１の実施形態に対して、接続ターミナル５１の形状を変更している。すなわち、接続ターミナル５１に、軸方向に垂直な断面積を減少させるように貫通孔５１２を設けると共に、この貫通孔５１２は、その一部が端子台５５に埋設されている。露出部５１１と端子台５５との接触状態は図５に示すようになり、図３に示すような第１の実施形態の場合と比べると熱の伝達通路が絞られており、電機子コイルの溶接時において、接合部２１１から接続ターミナル５１を経て端子台５５へ到る熱伝導が抑制される。このため、接合部２１１を高温に保つことができるので、良好な溶接状態が得られ接合強度を向上することができる。
【００３８】
図６に、本発明の第２の実施形態による車両用交流発電機の変形例の接続ターミナル５１の斜視図を示す。この変形例では、図６に示すように、貫通孔５１２に代わって切欠き５１３を設けると共に、この切欠き５１３は、その一部が端子台５５に埋設されている。この変形例においても、露出部５１１と端子台５５との接触状態は図７に示すようになり、図３に示すような第１の実施形態の場合と比べると熱の伝達通路が絞られており、電機子コイルの溶接時において、接合部２１１から接続ターミナル５１を経て端子台５５へ到る熱伝導が抑制される。このため、接合部２１１を高温に保つことができるので、良好な溶接状態が得られ接合強度を向上することができる。
【００３９】
なお、本発明の第２の実施形態において、貫通孔５１２および切欠き５１３の位置および形状は、接続ターミナル５１の露出部５１１の強度を確保すると共に、溶接時において接合部２１１の温度を十分高く維持できるように設定される。前述の条件を満たされるならば、貫通孔５１２あるいは切欠き５１３は複数個設けてもよい。
【００４０】
なお、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態に対し、接続ターミナル５１のＬ字状の露出部５１１を、図８に示すように、リード線２１０の通る端子台５５の貫通孔５５１に対して、Ｌ字の各辺の長さを短くしても良い。この場合、溶接電極８１形状を図９に示すようにＬ字型から簡略化することができる。
【００４１】
さらに、電機子コイル２１は、図９に示すように丸型断面の銅線でも良い。
【００４２】
また、電機子コイル２１と接続ターミナル５１との接合は、ＴＩＧ溶接以外の方法、例えばＭＩＧ（ＭｅｔａｌＩｎｅｒｔＧａｓ）溶接やヒュージング溶接によっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による車両用交流発電機の軸方向の部分断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による接続ターミナルを示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による接続ターミナルを示す軸方向垂直断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による接続ターミナルを示す斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例による接続ターミナルを示す斜視図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態による接続ターミナルを示す斜視図である。
【図９】本発明の他の実施形態による接続ターミナルを示す軸方向垂直断面図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
４ハウジング
５整流装置
２１電機子コイル
２１１接合部
５１接続ターミナル
５５端子台
８１溶接電極
５１１露出部
５１２貫通孔
５１３切欠き
５５１貫通孔

Claims

電機子コイルが巻装される固定子と、該電機子コイルと電気的に接続される接続ターミナルおよび該接続ターミナルが埋設される端子台を有する整流装置とを備える車両用交流発電機において、前記接続ターミナルは、軸方向垂直断面Ｌ字状をなすと共に、前記端子台よりより突出する露出部を有し、前記電機子コイルはＬ字状の前記接続ターミナルの内側に配置され、該露出部の端部において前記電機子コイルと電気的に接続されることを特徴とする車両用交流発電機。
前記電機子コイルと前記接続ターミナルとは溶接によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
前記電機子コイルと前記接続ターミナルとの溶接はＴＩＧ溶接であることを特徴とする請求項２に記載の車両用交流発電機。
前記電機子コイルは平角断面をなす電気導体から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の車両用交流発電機。
前記接続ターミナルには、前記電機子コイルが接続される接合部より前記端子台側に、軸方向に垂直な断面積を低減させるように貫通孔あるいは切欠きを形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいづれか１つに記載の車両用交流発電機。
前記貫通孔あるいは前記切欠きは、その一部分が前記端子台に埋設されることを特徴とする請求項５に記載の車両用交流発電機。