JP4292702B2

JP4292702B2 - AC generator

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Publication number: JP4292702B2
Application number: JP2000319479A
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Inventors: 礼吉金田
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Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2009-07-08
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転に伴って交流出力を発生する交流発電機に関するもので、特に乗用車やトラック等の車両に搭載される内燃機関により回転駆動される車両用交流発電機に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、界磁巻線を有する回転子と、この回転子の回転に伴って交流出力を発生する三相の電機子巻線を有する固定子と、三相の電機子巻線で発生した交流出力を整流する複数個のダイオード、これらのダイオードのうち正極側ダイオードを冷却するための正極側冷却フィン、複数個のダイオードのうち負極側ダイオードを冷却するための負極側冷却フィン、および複数個のダイオードで整流された直流出力をバッテリーに取り出すための直流出力端子を有する三相整流装置と、界磁巻線の励磁電流を制御して三相の電機子巻線の発電出力を制御する電圧調整装置とを備えた車両用交流発電機が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、車両用交流発電機の直流出力端子にバッテリーを誤って逆接続した場合、車両用交流発電機内に数百Ａ以上の大電流が流れ込み、瞬時に車両用交流発電機の電気部品、例えば電圧調整装置の電子制御回路（集積回路）が故障してしまう。この対策として、車両用交流発電機の直流出力端子に接続された充電線は、直流出力端子よりも車両側（ボデー）に固定されたヒューズやヒュージブルリンクを介してバッテリーのプラス側に接続されている。
【０００４】
また、その他に、特開平１０−８０１１７号公報のように、車両用交流発電機のブラケットに補助出力端子を設け、車両用交流発電機の直流出力端子から補助出力端子までの間にヒュージブルリンクを接続したものや、特開平５−３０６５３号公報のように、充電線からバッテリーまでの間にダイオードとリレースイッチを組み合わせてバッテリーを逆接続した場合に接続回路を遮断する構造としたものが提案されている。
【０００５】
ところが、従来の車両用交流発電機においては、直流出力端子よりも車両側にヒューズやヒュージブルリンクを設けたり、車両側に保護回路を増設したりすることは、車両用交流発電機の部品点数および組付工数が増加するので、コストアップとなるという問題が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の技術の問題点に鑑み、交流発電機のターミナルボルトにバッテリーを誤って逆接続しても交流発電機内の電気部品が故障しないように保護する過電流保護手段を設けた場合でも、交流発電機の部品点数および組付工数の増加を最小限に止めることにより、コストダウンを図ることを目的とする。
【０００７】
【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、正極側冷却フィンに交差するように組み付けられるターミナルボルトと、このターミナルボルトの正極側冷却フィンとは逆側の端部に、バッテリーに充電電流を供給するための充電線を挟み込んで固定するための一対のナットと、ターミナルボルトおよび一対のナットと正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための絶縁部材とを備えた交流発電機において、絶縁部材に、一対のナットから正極側冷却フィンを経て電気部品へ流れる過負荷電流を遮断する過電流保護手段を一体的に設けている。
【０００８】
それによって、交流発電機のターミナルボルトにバッテリーを誤って逆接続した場合でも、過電流保護手段が作動して、交流発電機の電気部品へ過負荷電流が流れ込むことはないので、交流発電機の電気部品が故障しない。したがって、ターミナルボルトおよび一対のナットと正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための絶縁部材に、過電流保護手段を一体的に設けているので、実質的な部品点数および組付工数の増加を抑えることができるので、コストダウンを図ることができる。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明によれば、正極側冷却フィンの当接面とナットの当接面との間に挟み込まれた電気絶縁樹脂よりなる筒状体に、過電流保護手段をインサート成形しているので、実質的な部品点数および組付工数の増加を抑えることができるので、コストダウンを図ることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、過電流保護手段を、正極側冷却フィンの当接面とナットの当接面との両面に共に電気的に接続することにより、一対のナットから正極側冷却フィンへ流れる過負荷電流を遮断できるので、交流発電機の電気部品へ過負荷電流が流れ込むことはない。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、過電流保護手段を、正極側冷却フィンの当接面または前記ナットの当接面のいずれかの当接面に接続端子金具を介して電気的に接続しても良い。また、請求項４に記載の発明によれば、一対のナットと正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための電気絶縁樹脂よりなる第２筒状体に、過電流保護手段をインサート成形しているので、実質的な部品点数および組付工数の増加を抑えることができるので、コストダウンを図ることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明によれば、正極側冷却フィンの当接面と前記ナットの当接面との間に挟み込まれた電気絶縁樹脂よりなる第１筒状体に、正極側冷却フィンの当接面とナットの当接面との両面にそれぞれ電気的に接続された一対の接続端子金具をインサート成形し、且つ第１絶縁部材の外周面に当接するように組み付けられる電気絶縁樹脂よりなる第２筒状体に、過電流保護手段をインサート成形すると共に、一対の接続端子金具と過電流保護手段とをコネクタ接合により電気的に接続しているので、実質的な部品点数および組付工数の増加を抑えることができるので、コストダウンを図ることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明によれば、過電流保護手段として、過電流が流れるとそれ自身の発生熱で溶断するように設けられた可溶体を有するヒューズを用いても良い。また、請求項７に記載の発明によれば、ナットは、前記充電線を前記ターミナルボルトの先端側に接続する充電線接続手段であることを特徴としている。さらに、請求項８に記載の発明によれば、電気部品とは、界磁巻線へ供給する励磁電流を制御して多相の電機子巻線の出力電圧を調整する電子制御回路を有する電圧調整装置であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔第１実施形態の構成〕
図１ないし図４は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は車両用交流発電機のリヤ側構造を示した図で、図２は車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した図で、図３は車両用交流発電機の電気回路を示した図である。
【００１４】
本実施形態の車両用交流発電機は、例えば乗用車やトラック等の車両に搭載される内燃機関（以下エンジンと言う）によって回転駆動されることにより発電する車両用回転発電機（車両用オルタネータとも言う）である。この車両用交流発電機は、外郭を形成するハウジング１と、このハウジング１内において回転自在に支持されて、例えば周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される複数個の爪状磁極片を持つランデル型のポールコア（図示せず）の中央部に巻装された界磁巻線２を有する回転子と、ハウジング１の内周に支持固定された固定子鉄心（図示せず）に巻装された三相の電機子巻線３を有する固定子と、ハウジング１の後端側に一体的に設置された電圧調整装置４と、この電圧調整装置４の近傍に設置された三相整流装置５と、この三相整流装置５の端部に設けられた直流出力ターミナル装置６と、バッテリー７へ充電電流を供給するための充電線８とから構成されている。
【００１５】
ハウジング１は、一対のフロントフレーム１１およびリヤフレーム１２よりなる。フロントフレーム１１およびリヤフレーム１２には、ポールコアの軸方向の両端面に取り付けられた冷却ファン（図示せず）の回転に伴って冷却風が通過する通気孔１１ａ、１２ａが多数形成されている。また、リヤフレーム１２は、複数本のスタッドボルト１４を用いてフロントフレーム１１のリヤ側端面に締め付け固定されている。また、リヤフレーム１２のリヤ側には、三相整流装置５を構成する整流装置構成部材およびリヤカバー１３が複数個の固定ボルト１５およびナット１６を用いて締め付け固定されている。なお、リヤカバー１３には、冷却風が通過する通気孔１３ａが多数形成されている。
【００１６】
回転子は、界磁として働く部分で、フロント側端部にプーリを固定したシャフト（回転軸）と一体的に回転するロータである。界磁巻線２は、ランデル型のポールコアの中央部に巻回された界磁コイルで、両端の端末部が２個のスリップリング１８にそれぞれ電気的に接続されている。そして、界磁巻線２に励磁電流が流れると、ランデル型のポールコアの一方の爪状磁極片が全てＮ極となり、他方の爪状磁極片が全てＳ極となる。なお、２個のスリップリング１８は、２個のブラシ１９と摺接することにより電圧調整装置４から励磁電流が供給される。
【００１７】
三相の電機子巻線３は、固定子鉄心（電機子鉄心、ステータコア）の多数のスロットに巻装され、ポールコアの回転に伴って三相交流出力が誘起する電機子巻線（ステータコイル）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３の中性点および各端末線は、図４（ａ）に示したように、三相整流装置５の各交流入力端子２９に電気的に接続されている。なお、三相の電機子巻線３をΔ結線しても良い。
【００１８】
電圧調整装置４は、本発明の電気部品に相当するもので、界磁巻線２へ供給する励磁電流を制御して三相の電機子巻線３の出力電圧を調整するハイブリッドＩＣ等の集積回路（電子制御回路：図示せず）を有している。この電圧調整装置４は、バッテリー７や三相整流装置５等の他の電気部品と電気的に接続するための各種外部接続端子が電気絶縁樹脂にインサート成形された端子台（図示せず）、およびこの端子台内に保持された発熱部品を冷却するための冷却フィン２１等から構成されている。また、端子台は、内部にハイブリッドＩＣ等の集積回路を収容しており、車両用交流発電機の外部の電気部品（例えばバッテリー７）に接続するための略長円筒形状のコネクタ部２２を一体成形している。そして、冷却フィン２１は、端子台と共にリヤフレーム１２に固定ねじ（図示せず）により締め付け固定されている。
【００１９】
なお、各種外部接続端子として、正極側直流出力端子（Ｂ端子）、発電検出用入力端子（Ｐ端子）、励磁電流出力端子（Ｆ端子）、アース端子（Ｅ端子）、バッテリー７の正極側にイグニッションスイッチ２４を介して電気的に接続する外部接続端子（ＩＧ端子）、バッテリー電圧を検出するための電圧検出用端子（Ｓ端子）、チャージランプ２５に電気的に接続する外部接続端子（Ｌ端子）等を有している。ここで、イグニッションスイッチ２４およびバッテリー７の正極側は、スイッチ２６を介して電気負荷（例えば照明装置、表示装置、警報装置または空調装置等の車載電気部品）２７に電気的に接続されている。
【００２０】
三相整流装置５は、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、端子台３１、絶縁スペーサ３２、正極側冷却フィン３３および負極側冷却フィン３４等を積層して構成されている。端子台３１は、例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂等の電気絶縁樹脂よりなり、内部に４個の交流入力端子２９をインサート成形した端子保持部材である。絶縁スペーサ３２は、ＰＰＳ樹脂等の電気絶縁樹脂よりなり、端子台３１のボス部３１ａの外周に嵌め合わされ、正極側冷却フィン３３と負極側冷却フィン３４とを電気的に絶縁するためのインシュレータである。正極側冷却フィン３３と負極側冷却フィン３４とは、所定の絶縁隙間を隔てて重なり合うように積層されて、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１２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３３、３４は、正極側、負極側ダイオード３５、３６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３５、３６の発熱を放熱する放熱フィンである。
【００２１】
複数個の正極側、負極側ダイオード３５、３６は、三相の電機子巻線３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である。これらの正極側、負極側ダイオード３５、３６の一端側の各リード線３５ａ、３６ａは、図４（ａ）に示したように、各交流入力端子２９に半田付け等の手段により電気的に接続され、他端側は、正極側、負極側冷却フィン３３、３４の各保持部３３ａ、３４ａに半田付け等の手段により電気的に接続されている。４個の正極側ダイオード３５は、本発明の正極側整流素子を構成する。
【００２２】
また、正極側、負極側冷却フィン３３、３４には、複数個のパイプリベット３７が挿通する複数個の貫通穴がそれぞれ形成されている。また、正極側冷却フィン３３の端部には、直流出力ターミナル装置６を取り付けるための丸穴形状の取付穴３８が形成されている。なお、これらの端子台３１、絶縁スペーサ３２、正極側、負極側冷却フィン３３、３４およびパイプリベット３７等の整流装置構成部材は、図４（ｂ）に示したように、複数個の固定ボルト１５およびナット１６によりリヤカバー１３と共に、リヤフレーム１２の共締め支持部３９に締め付け固定されている。
【００２３】
直流出力ターミナル装置６は、正極側冷却フィン３３の取付穴３８内に挿入または圧入されたターミナルボルト４０と、このターミナルボルト４０の先端部に組み付けられる一対のナット４１、４２と、正極側冷却フィン３３とターミナルボルト４０および一対のナット４１、４２とを電気的に絶縁するための絶縁部材とから構成されている。
【００２４】
ターミナルボルト４０は、正極側冷却フィン３３の図示下端面側に配置されて、正極側冷却フィン３３の図示上端面（当接面）より先端側が突出するように取付穴３８内に保持される鍔状部５１、およびこの鍔状部５１の中央部より軸方向外方（図示上方）に延びる軸状部５２等を有している。軸状部５２は、正極側冷却フィン３３の面方向に対して直交する方向（正極側冷却フィン３３の板厚方向、三相整流装置５の積層方向）に延びるように設けられている。軸状部５２の先端部の外周には、一対のナット４１、４２が螺合する雄ねじ部（外周ねじ部）５３が形成されている。
【００２５】
一対のナット４１、４２間には、バッテリー７に充電電流を供給するための充電線８の接続端子金具２３が挟み込まれている。一対のナット４１、４２は、充電線８をターミナルボルト４０の軸状部５２の先端側に接続する充電線接続手段である。なお、充電線８の接続端子金具２３に設けられた取付穴（図示せず）をターミナルボルト４０の軸状部５２に嵌め合わせた後に、一対のナット４１、４２間に挟み込まれる。
【００２６】
絶縁部材は、正極側冷却フィン３３とターミナルボルト４０とを電気的に絶縁するための筒状のインシュレータ４３、および正極側冷却フィン３３と一対のナット４１、４２とを電気的に絶縁するための筒状のブッシュ４４等から構成されている。インシュレータ４３は、ＰＰＳ樹脂等の電気絶縁樹脂よりなる第１筒状体で、正極側冷却フィン３３の取付穴３８内に挿入または圧入されている。このインシュレータ４３は、正極側冷却フィン３３の図示下端面とターミナルボルト４０の鍔状部５１の図示上端面との間に挟み込まれる円環状の鍔状部５４、および正極側冷却フィン３３の穴壁面と軸状部５２の外周面との間に挟み込まれた円筒状部５５等から構成されている。なお、円筒状部５５内には、ターミナルボルト４０の軸状部５２が挿通する挿通孔５５ａが形成されている。
【００２７】
ブッシュ４４は、ゴム等の電気絶縁樹脂よりなる第２筒状体（本発明の筒状体に相当する）で、軸状部５２の外周に嵌め合わされ、正極側冷却フィン３３の当接面と一対のナット４１、４２の当接面との間に挟み込まれて保持固定されている。そして、ブッシュ４４は、電気絶縁樹脂に、後記する保護回路９がインサート成形されている。このブッシュ４４の図示下端面には、正極側冷却フィン３３の図示上端面（当接面）に液密的に密着（接触）するフィン側接触面が形成され、図示上端面には、一対のナット４１、４２の図示下端面（当接面）に液密的に密着（接触）するナット側接触面が形成されている。
【００２８】
なお、ブッシュ４４の図示下端面には、正極側冷却フィン３３の当接面が当接する座部５６が設けられ、ブッシュ４４の図示上端面には、一対のナット４１、４２の当接面が当接する座部５７が設けられている。また、座部５７は、ブッシュ４４の図示上端面よりも所定寸法だけ凹んだ凹状部５８に設けられている。また、ブッシュ４４内には、ターミナルボルト４０の軸状部５２が挿通する挿通孔４４ａが形成されている。
【００２９】
保護回路９は、車両用交流発電機の電気部品（例えば電圧調整装置４の集積回路）が故障しないように保護するための過電流保護手段を含んで構成される導電線で、ブッシュ４４を構成する電気絶縁樹脂にインサート成形されている。この保護回路９は、一対のナット４１、４２から正極側冷却フィン３３へ流れる過負荷電流を遮断するヒューズ１０、このヒューズ１０の一端側に半田付けや溶接等により接続された接続端子金具（ターミナル）４８、およびヒューズ１０の他端側に半田付けや溶接等により接続された接続端子金具（ターミナル）４９等を有している。
【００３０】
そして、ヒューズ１０は、本発明の過電流保護手段に相当するもので、車両用交流発電機の許容電流以上の過電流が流れるとそれ自身の発生熱で溶断するように設けられた可溶体（ヒューズエレメント）を有している。可溶体の一端は、正極側冷却フィン３３の接触面に接続端子金具４８を介して直列接続され、可溶体の他端は、一対のナット４１、４２の接触面に接続端子金具４９を介して直列接続されている。なお、可溶体の素材としては、一般に銀、銅、亜鉛、錫、鉛あるいはこれらの合金が使用される。接続端子金具４８、４９の端部は、正極側冷却フィン３３、一対のナット４１、４２の接触面への接触面積を大きくするために略円環状に形成されている。この円環状部４８ａ、４９ａは、ブッシュ４４の筒方向の両端面にて露出している。なお、接続端子金具４８、４９は、純アルミニウム等の導電性金属が使用される。
【００３１】
〔第１実施形態の組付方法〕
次に、本実施形態の直流出力ターミナル装置６の組付方法を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００３２】
先ず、正極側冷却フィン３３の取付穴３８内に、鍔状部５４が正極側冷却フィン３３の図示下端面側に位置するように、インシュレータ４３の円筒状部５５を差し込む。次に、正極側冷却フィン３３の図示上端面（当接面）よりターミナルボルト４０の軸状部５２の先端側が突出するように、軸状部５２を円筒状部５５の挿通孔５５ａ内に挿入または圧入する。
【００３３】
次に、ターミナルボルト４０の軸状部５２の外周に、保護回路９、すなわち、ヒューズ１０、接続端子金具４８、４９をインサート成形したブッシュ４４を嵌め合わせる。次に、ブッシュ４４の図示上端面（座部５７）よりも図示上方に突出した軸状部５２の雄ねじ部５３に一対のナット４１、４２を螺合させる。そして、工具を用いて一対のナット４１、４２を軸状部５２に締め付けることにより、ターミナルボルト４０の鍔状部５１の図示上端面と一対のナット４１、４２の図示下端面との間に、インシュレータ４３の鍔状部５４、正極側冷却フィン３３およびブッシュ４４が軸方向（正極側冷却フィン３３の板厚方向）に積層された状態で締め付け固定される。
【００３４】
次に、充電線８の接続端子金具２３に設けられた取付穴をターミナルボルト４０の軸状部５２に引っ掛けて嵌め合わせた後に、軸状部５２の雄ねじ部５３にナット４１を螺合させる。そして、工具を用いてナット４１を軸状部５２に締め付けることにより、ナット４１の図示下端面とナット４２の図示上端面との間に、充電線８の接続端子金具２３が挟み込まれて締め付け固定される。これらにより、複数の保持部３３ａにて各正極側ダイオード３５が半田付け等された正極側冷却フィン３３は、保護回路９（接続端子金具４８、ヒューズ１０、接続端子金具４９）、一対のナット４１、４２を介して、バッテリー７に充電電流を供給するための充電線８の接続端子金具２３と電気的に接続されることになる。
【００３５】
〔第１実施形態の作用〕
次に、本実施形態の車両用交流発電機の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。
【００３６】
エンジンが停止している時に、イグニッションスイッチ２４をＯＮすると、ＩＧ端子にバッテリー電圧が加わるので、これを電圧調整装置４が検出し、界磁巻線２に初期励磁電流を流す。このとき、車両用交流発電機の回転子がまだ回転していないので、発電が行われず、Ｐ端子の電圧は０Ｖで、これを電圧調整装置４が検出し、チャージランプ２５を点灯させる。
【００３７】
エンジンの回転動力がベルト等の伝動手段を介してプーリに伝達されると、シャフトが回転することにより回転子が回転する。このとき、シャフトと一体的にランデル型のポールコア、界磁巻線２および２個のスリップリング１８が回転する。そして、電圧調整装置４の作用によりＦ側、Ｂ側ブラシターミナル、２個のブラシ１９、２個のスリップリング１８を介して界磁巻線２に励磁電流が供給されることにより、ポールコアの一方の爪状磁極片が全てＮ極となり、他方の爪状磁極片が全てＳ極となる。
【００３８】
そして、回転子と相対回転する固定子の固定子鉄心に巻かれた三相の電機子巻線３に順次交流電流が誘起する。この三相の交流電流は、各交流入力端子２９を経て４個の正極側ダイオード３５および４個の負極側ダイオード３６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３の発電電圧がバッテリー電圧を越えると、三相整流装置５によって整流された直流電流が正極側冷却フィン３３→接続端子金具４８→ヒューズ１０→接続端子金具４９→ナット４２→接続端子金具２３→充電線８を経てバッテリー７に供給される。これにより、バッテリー７に充電電流が流れることによりバッテリー７が充電される。
【００３９】
〔第１実施形態の効果〕
以上のように、本実施形態の車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置６は、正極側冷却フィン３３とターミナルボルト４０とを、正極側冷却フィン３３とターミナルボルト４０との間に圧入または挿入される電気絶縁樹脂よりなる第１筒状体としてのインシュレータ４３によって電気的に絶縁するように構成している。また、接続端子金具２３を挟み込んで締め付け固定することで、バッテリー７へ充電電流を供給するための充電線８の端末線を電気的に接続するための一対のナット４１、４２と三相整流装置５の正極側冷却フィン３３とを、正極側冷却フィン３３の当接面と一対のナット４１、４２の当接面との間に挟み込まれる電気絶縁樹脂よりなる第２筒状体としてのブッシュ４４によって電気的に絶縁するように構成している。
【００４０】
したがって、一対のナット４１、４２の当接面と正極側冷却フィン３３の当接面との間に電気的に接続されるヒューズ１０を含んで構成される導電線（保護回路９）は、従来では一対のナット４１、４２と正極側冷却フィン３３とを電気的に接続するターミナルボルト４０に対して独立した導電体となり、ターミナルボルト４０に充電電流は流れることはなく、ターミナルボルト４０を介してバッテリー７と車両用交流発電機の電気部品（電圧調整装置４、三相整流装置５）とが導通することはない。これにより、バッテリー７と車両用交流発電機の電気部品とは、一対のナット４１、４２の当接面と正極側冷却フィン３３の当接面との間に形成される保護回路９を介して電気的に接続される。
【００４１】
そして、ターミナルボルト４０にバッテリー７を誤って逆接続しても、車両用交流発電機内の電気部品（例えば電圧調整装置４の集積回路等）が故障しないように保護する保護回路９の途中に接続したヒューズ１０をブッシュ４４内にインサート成形している。すなわち、ヒューズ１０をインサート成形したブッシュ４４を、インシュレータ４３を介して挿入または圧入されたターミナルボルト４０の鍔状部５１と一対のナット４１、４２との間に挟み込んで締め付け固定している。
【００４２】
それによって、車両用交流発電機のターミナルボルト４０にバッテリー７を誤って逆接続した場合でも、車両用交流発電機の許容電流以上の過電流が保護回路９に流れ、ヒューズ１０自身の発生熱でヒューズ１０が溶断することにより、車両用交流発電機内の電気部品（例えば電圧調整装置４の集積回路等）へ過負荷電流が流れ込むことはないので、交流発電機内の電気部品が故障しない。
【００４３】
また、本実施形態の車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置６では、車両用交流発電機内の電気部品が故障しないように保護する保護回路９の途中に接続したヒューズ１０を、本来は正極側冷却フィン３３と一対のナット４１、４２とを電気的に絶縁するための電気絶縁樹脂よりなるブッシュ４４内にインサート成形している。これにより、車両用交流発電機内に保護回路９を一体的に構成することができる。すなわち、車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置６を構成する部品は、実質的に増加することはないので、従来の技術で発生する部品点数および組付工数の増加を最小限に止めることが可能となる。これにより、車両用交流発電機のコストダウンを図ることができる。
【００４４】
〔第２実施形態〕
図５は本発明の第２実施形態を示したもので、車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した図である。
【００４５】
本実施形態のブッシュ４４は、フィン接触面側が接続端子金具４８で正極側冷却フィン３３の当接面に間接的に接続し、ナット接触面側がヒューズ１０で一対のナット４１、４２の当接面に直接的に接続し、これらを電気絶縁樹脂によりインサート成形している。なお、ヒューズ１０の図示上端部は、一対のナット４１、４２の接触面への接触面積を大きくするために略円環状に形成されている。この円環状部１０ａは、ブッシュ４４の図示上端面（座部５７）にて露出している。
【００４６】
〔第３実施形態〕
図６は本発明の第３実施形態を示したもので、車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した図である。
【００４７】
本実施形態のブッシュ４４は、フィン接触面側がヒューズ１０で正極側冷却フィン３３の当接面に直接的に接続し、ナット接触面側が接続端子金具４９で一対のナット４１、４２の当接面に間接的に接続し、これらを電気絶縁樹脂によりインサート成形している。なお、ヒューズ１０の図示下端部は、正極側冷却フィン３３の接触面への接触面積を大きくするために略円環状に形成されている。この円環状部１０ｂは、ブッシュ４４の図示下端面（座部５６）にて露出している。
【００４８】
〔第４実施形態〕
図７は本発明の第４実施形態を示したもので、車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した図である。
【００４９】
本実施形態のブッシュ４４は、フィン接触面側がヒューズ１０で正極側冷却フィン３３の当接面に直接的に接続し、ナット接触面側もヒューズ１０で一対のナット４１、４２の当接面に直接的に接続し、これらを電気絶縁樹脂によりインサート成形している。なお、ヒューズ１０の両端部には、円環状部１０ａ、１０ｂがそれぞれ設けられている。
【００５０】
〔第５実施形態〕
図８は本発明の第５実施形態を示したもので、車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した図である。
【００５１】
本実施形態の絶縁部材は、ターミナルボルト４０および一対のナット４１、４２と正極側冷却フィン３３とを電気的に絶縁するための第１絶縁部材（以下ブッシュ４４と言う）、およびこのブッシュ４４とは独立して設けられた第２絶縁部材（以下ヒューズホルダ６１と言う）を有している。ブッシュ４４は、正極側冷却フィン３３の当接面と一対のナット４１、４２の当接面との間に挟み込まれた電気絶縁樹脂よりなる第１筒状体である。
【００５２】
そして、ブッシュ４４は、正極側冷却フィン３３の当接面と一対のナット４１、４２の当接面との両面にそれぞれ電気的に接続された一対の接続端子金具（雌型コネクタ端子）４８、４９がインサート成形されている。接続端子金具４８、４９の端部は、正極側冷却フィン３３、一対のナット４１、４２の接触面への接触面積を大きくするために略円環状に形成されている。この円環状部４８ａ、４９ａは、ブッシュ４４の筒方向の両端面にて露出している。なお、接続端子金具４８、４９は、純アルミニウム等の導電性金属が使用される。
【００５３】
ヒューズホルダ６１は、ブッシュ４４の外周面に当接するように組み付けられる電気絶縁樹脂よりなる第２筒状体である。そして、ヒューズホルダ６１は、車両用交流発電機の電気部品（例えば電圧調整装置４の集積回路）が故障しないように保護するための保護回路（過電流保護手段を含んで構成される導電線）６２がインサート成形されている。
【００５４】
なお、保護回路６２は、一対のナット４１、４２から正極側冷却フィン３３へ流れる過負荷電流を遮断するヒューズ（図示せず）、このヒューズの一端側に半田付けや溶接等により接続された接続端子金具（雄型コネクタ端子）６３、およびヒューズの一端側に半田付けや溶接等により接続された接続端子金具（雄型コネクタ端子）６４等を有している。そして、接続端子金具６３、６４は、一対の接続端子金具４８、４９とコネクタ接合により電気的に接続されるように構成されている。
【００５５】
〔他の実施形態〕
本実施形態では、本発明を、例えば乗用車やトラック等の車両に搭載される内燃機関（エンジン）により回転駆動される車両用交流発電機（車両用オルタネータとも言う）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回転駆動される交流発電機に適用しても良い。
【００５６】
本実施形態では、複数個の整流素子として複数個の正極側、負極側ダイオード３５、３６を使用したが、複数個の整流素子としてＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を使用しても良い。また、本実施形態では、正極側冷却フィン３３と負極側冷却フィン３４とが所定の絶縁隙間を隔てて重なり合うように積層されているが、正極側冷却フィン３３と負極側冷却フィン３４とが所定の絶縁隙間を隔てて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】車両用交流発電機のリヤ側構造を示した平面図である（第１実施形態）。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である（第１実施形態）。
【図３】車両用交流発電機の電気回路を示した回路図である（第１実施形態）。
【図４】（ａ）、（ｂ）は車両用交流発電機の三相整流装置の主要構造を示した断面図である（第１実施形態）。
【図５】車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した断面図である（第２実施形態）。
【図６】車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した断面図である（第３実施形態）。
【図７】車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した断面図である（第４実施形態）。
【図８】車両用交流発電機の直流出力ターミナル装置を示した斜視図である（第５実施形態）。
【符号の説明】
１ハウジング
２界磁巻線
３三相の電機子巻線
４電圧調整装置（電気部品）
５三相整流装置
６直流出力ターミナル装置
７バッテリー
８充電線
９保護回路（過電流保護手段を含んで構成される導電線）
１０ヒューズ（過電流保護手段）
３３正極側冷却フィン
３４負極側冷却フィン
３５正極側ダイオード（正極側整流素子）
３６負極側ダイオード（負極側整流素子）
４０ターミナルボルト
４１ナット（充電線接続手段）
４２ナット（充電線接続手段）
４８接続端子金具
４９接続端子金具
４３インシュレータ（絶縁部材、第１筒状体）
４４ブッシュ（絶縁部材、第２筒状体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an AC generator that generates an AC output as a rotating body rotates, and more particularly to a vehicle AC generator that is driven to rotate by an internal combustion engine mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a rotor having a field winding, a stator having a three-phase armature winding that generates an AC output as the rotor rotates, and an AC generated by the three-phase armature winding A plurality of diodes for rectifying the output, a positive side cooling fin for cooling the positive side diode among these diodes, a negative side cooling fin for cooling the negative side diode among the plurality of diodes, and a plurality of diodes A three-phase rectifier with a DC output terminal for extracting the DC output rectified by the diode to the battery, and a voltage adjustment that controls the power generation output of the three-phase armature winding by controlling the excitation current of the field winding 2. Description of the Related Art A vehicle alternator equipped with a device is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Here, when the battery is connected in reverse to the DC output terminal of the vehicle alternator, a large current of several hundreds A or more flows into the vehicle alternator, and the electrical components of the vehicle alternator are instantaneously, for example, The electronic control circuit (integrated circuit) of the voltage regulator will fail. As a countermeasure, the charging line connected to the DC output terminal of the vehicle alternator is connected to the positive side of the battery via a fuse or fusible link fixed to the vehicle side (body) from the DC output terminal. ing.
[0004]
In addition, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-80117, an auxiliary output terminal is provided on the bracket of the vehicle alternator, and a fusible link is provided between the DC output terminal and the auxiliary output terminal of the vehicle alternator. Or a structure that cuts off the connection circuit when the battery is reversely connected by combining a diode and a relay switch between the charging line and the battery, as in JP-A-5-30653. Has been.
[0005]
However, in a conventional vehicle alternator, it is necessary to provide a fuse or fusible link on the vehicle side with respect to the DC output terminal, or to add a protection circuit on the vehicle side. Further, since the number of assembling steps increases, there arises a problem that the cost is increased.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention is provided with overcurrent protection means that protects the electrical components in the AC generator from failure even if the battery is accidentally reversely connected to the terminal bolt of the AC generator. Even in this case, the purpose is to reduce costs by minimizing the increase in the number of parts and assembly man-hours of the AC generator.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the charging current is supplied to the battery at the terminal bolt that is assembled so as to intersect the positive-side cooling fin and the end of the terminal bolt opposite to the positive-side cooling fin. In an AC generator including a pair of nuts for sandwiching and fixing a charging wire for the purpose, and an insulating member for electrically insulating the terminal bolt and the pair of nuts and the positive-side cooling fin, An overcurrent protection means for interrupting an overload current flowing from the pair of nuts to the electrical component through the positive-side cooling fin is integrally provided.
[0008]
As a result, even if the battery is accidentally reversely connected to the terminal bolt of the alternator, the overcurrent protection means will not operate and overload current will not flow into the electrical components of the alternator. Electrical components do not break down. Accordingly, since the overcurrent protection means is integrally provided on the insulating member for electrically insulating the terminal bolt and the pair of nuts from the positive side cooling fin, the number of substantial parts and assembly man-hours are increased. Therefore, the cost can be reduced.
[0009]
Also, Claim 1 Since the overcurrent protection means is insert-molded in the cylindrical body made of an electrically insulating resin sandwiched between the contact surface of the positive-side cooling fin and the contact surface of the nut. Since the substantial increase in the number of parts and assembly man-hours can be suppressed, the cost can be reduced.
Also, Claim 2 According to the invention, the overcurrent protection means is electrically connected to both the contact surface of the positive-side cooling fin and the contact surface of the nut, so that the pair of nuts transfers to the positive-side cooling fin. Since the flowing overload current can be interrupted, the overload current does not flow into the electrical components of the AC generator.
[0010]
Claim 3 According to the invention, the overcurrent protection means may be electrically connected to either the contact surface of the positive-side cooling fin or the contact surface of the nut via the connection terminal fitting. good. Claims 4 Since the overcurrent protection means is insert-molded in the second cylindrical body made of an electrically insulating resin for electrically insulating the pair of nuts and the positive-side cooling fin, Since an increase in the number of parts and assembly man-hours can be suppressed, the cost can be reduced.
[0011]
Claim 5 According to the invention described in the above, the first cylindrical body made of an electrically insulating resin sandwiched between the contact surface of the positive-side cooling fin and the contact surface of the nut has the contact surface of the positive-side cooling fin. A second tube made of an electrically insulating resin, which is insert-molded with a pair of connecting terminal fittings electrically connected to both surfaces of the nut and the contact surface of the nut, and assembled so as to contact the outer peripheral surface of the first insulating member Since the overcurrent protection means is insert-molded into the body, and the pair of connection terminal fittings and the overcurrent protection means are electrically connected by connector joining, a substantial increase in the number of parts and assembly man-hours can be achieved. Since it can suppress, cost reduction can be aimed at.
[0012]
Claim 6 According to the invention described in the above, a fuse having a fusible body provided so as to be melted by its own generated heat when an overcurrent flows may be used as the overcurrent protection means. Claims 7 According to the invention described in (2), the nut is a charging line connecting means for connecting the charging line to the tip side of the terminal bolt. And claims 8 According to the present invention, the electrical component is a voltage regulator having an electronic control circuit that regulates the output voltage of the multi-phase armature winding by controlling the excitation current supplied to the field winding. It is characterized by.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
[Configuration of First Embodiment]
1 to 4 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a view showing a rear side structure of a vehicle alternator, and FIG. 2 is a DC output terminal device of the vehicle alternator. FIG. 3 is a diagram showing an electric circuit of an automotive alternator.
[0014]
The vehicle alternator according to this embodiment is a vehicle rotary generator (also referred to as a vehicle alternator) that generates electric power by being rotated by an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck. ). The vehicle alternator includes a housing 1 that forms an outer shell, and a plurality of claw-shaped magnetic poles that are rotatably supported in the housing 1 and have N poles and S poles alternately arranged in the circumferential direction, for example. A rotor having a field winding 2 wound around the center of a Landel-type pole core (not shown) having a piece, and a stator core (not shown) supported and fixed to the inner periphery of the housing 1 A stator having a wound three-phase armature winding 3, a voltage regulator 4 integrally installed on the rear end side of the housing 1, and a three-phase installed in the vicinity of the voltage regulator 4 It comprises a rectifier 5, a DC output terminal device 6 provided at the end of the three-phase rectifier 5, and a charging line 8 for supplying a charging current to the battery 7.
[0015]
The housing 1 includes a pair of front frame 11 and rear frame 12. The front frame 11 and the rear frame 12 are formed with a large number of air holes 11a and 12a through which cooling air passes as a cooling fan (not shown) attached to both end surfaces of the pole core in the axial direction passes. The rear frame 12 is fastened and fixed to the rear side end surface of the front frame 11 using a plurality of stud bolts 14. Further, on the rear side of the rear frame 12, a rectifying device constituting member constituting the three-phase rectifying device 5 and a rear cover 13 are fastened and fixed using a plurality of fixing bolts 15 and nuts 16. The rear cover 13 has a large number of air holes 13a through which cooling air passes.
[0016]
The rotor is a portion that functions as a field, and is a rotor that rotates integrally with a shaft (rotating shaft) having a pulley fixed to a front side end. The field winding 2 is a field coil wound around the center of a Landel-type pole core, and terminal portions at both ends are electrically connected to two slip rings 18 respectively. When an exciting current flows through the field winding 2, all of the claw-shaped magnetic pole pieces of the Landel pole core become N poles, and the other claw-shaped magnetic pole pieces all become S poles. The two slip rings 18 are supplied with excitation current from the voltage adjusting device 4 by being in sliding contact with the two brushes 19.
[0017]
The three-phase armature winding 3 is wound around a number of slots of a stator core (armature core, stator core), and an armature winding (stator coil) that induces a three-phase AC output as the pole core rotates. And they are connected by Y connection. Further, the neutral point and each terminal line of the three-phase armature winding 3 are electrically connected to each AC input terminal 29 of the three-phase rectifier 5 as shown in FIG. . The three-phase armature winding 3 may be Δ-connected.
[0018]
The voltage adjustment device 4 corresponds to an electrical component of the present invention, and is integrated with a hybrid IC or the like that controls the excitation current supplied to the field winding 2 to adjust the output voltage of the three-phase armature winding 3. A circuit (electronic control circuit: not shown) is included. This voltage regulator 4 is a terminal block (not shown) in which various external connection terminals for electrical connection with other electrical components such as the battery 7 and the three-phase rectifier 5 are insert-molded in an electrically insulating resin, And a cooling fin 21 for cooling the heat generating component held in the terminal block. In addition, the terminal block accommodates an integrated circuit such as a hybrid IC inside, and is integrated with a connector portion 22 having a substantially long cylindrical shape for connection to an external electrical component (for example, the battery 7) of the vehicle AC generator. Molding. The cooling fin 21 is fastened and fixed to the rear frame 12 together with a terminal block by a fixing screw (not shown).
[0019]
As various external connection terminals, a positive side DC output terminal (B terminal), a power generation detection input terminal (P terminal), an excitation current output terminal (F terminal), a ground terminal (E terminal), and a positive side of the battery 7 External connection terminal (IG terminal) that is electrically connected via the ignition switch 24, voltage detection terminal (S terminal) for detecting the battery voltage, and external connection terminal (L terminal) that is electrically connected to the charge lamp 25 ) Etc. Here, the ignition switch 24 and the positive side of the battery 7 are electrically connected to an electric load 27 (for example, an on-vehicle electric component such as a lighting device, a display device, an alarm device, or an air conditioner) via the switch 26.
[0020]
As shown in FIGS. 4A and 4B, the three-phase rectifier 5 is configured by laminating a terminal block 31, an insulating spacer 32, a positive-side cooling fin 33, a negative-side cooling fin 34, and the like. . The terminal block 31 is a terminal holding member made of an electrically insulating resin such as polyphenylene sulfide (PPS) resin and having four AC input terminals 29 inserted therein. The insulating spacer 32 is made of an electrically insulating resin such as PPS resin, and is fitted to the outer periphery of the boss portion 31a of the terminal block 31, and is an insulator for electrically insulating the positive-side cooling fin 33 and the negative-side cooling fin 34. is there. The positive-side cooling fin 33 and the negative-side cooling fin 34 are laminated so as to overlap each other with a predetermined insulating gap, and are integrally formed in a substantially C shape by a conductive metal plate having excellent thermal conductivity such as pure aluminum. The rear frame 12 is arranged along the side wall surface. The positive-side and negative-side cooling fins 33 and 34 are heat-dissipating fins that hold and fix four positive-side and negative-side diodes 35 and 36, respectively, and radiate heat generated by the positive-side and negative-side diodes 35 and 36.
[0021]
The plurality of positive-side and negative-side diodes 35 and 36 are a plurality of rectifying elements that rectify an alternating current output generated by the three-phase armature winding 3 and convert it into a direct current output. As shown in FIG. 4A, the lead wires 35a and 36a on one end side of the positive and negative diodes 35 and 36 are electrically connected to the AC input terminals 29 by means of soldering or the like. The other end is electrically connected to the holding portions 33a, 34a of the positive and negative cooling fins 33, 34 by means such as soldering. The four positive side diodes 35 constitute the positive side rectifier of the present invention.
[0022]
A plurality of through holes through which a plurality of pipe rivets 37 are inserted are formed in the positive and negative cooling fins 33 and 34, respectively. A round hole-shaped mounting hole 38 for mounting the DC output terminal device 6 is formed at the end of the positive-side cooling fin 33. The rectifier component members such as the terminal block 31, the insulating spacer 32, the positive and negative cooling fins 33 and 34, and the pipe rivet 37 are composed of a plurality of fixing bolts as shown in FIG. 15 and a nut 16 are fastened and fixed to a joint fastening support portion 39 of the rear frame 12 together with the rear cover 13.
[0023]
The DC output terminal device 6 includes a terminal bolt 40 inserted or press-fitted into the mounting hole 38 of the positive-side cooling fin 33, a pair of nuts 41 and 42 assembled to the tip of the terminal bolt 40, and a positive-side cooling fin. 33, the terminal bolt 40, and a pair of nuts 41 and 42 are comprised from the insulation member for electrically insulating.
[0024]
The terminal bolt 40 is disposed on the lower end surface side of the positive-side cooling fin 33 in the figure and is held in the mounting hole 38 so that the front end side protrudes from the upper end surface (contact surface) of the positive-side cooling fin 33 in the figure. And a shaft-shaped portion 52 that extends axially outward (upward in the drawing) from the central portion of the flange-shaped portion 51. The shaft-like portion 52 is provided so as to extend in a direction orthogonal to the surface direction of the positive-side cooling fin 33 (plate thickness direction of the positive-side cooling fin 33, stacking direction of the three-phase rectifier 5). A male screw portion (outer peripheral screw portion) 53 into which the pair of nuts 41 and 42 are screwed is formed on the outer periphery of the tip portion of the shaft-like portion 52.
[0025]
Between the pair of nuts 41, 42, a connection terminal fitting 23 of the charging wire 8 for supplying a charging current to the battery 7 is sandwiched. The pair of nuts 41 and 42 are charging line connecting means for connecting the charging line 8 to the distal end side of the shaft-like portion 52 of the terminal bolt 40. In addition, after fitting the attachment hole (not shown) provided in the connection terminal metal fitting 23 of the charging wire 8 with the shaft-like part 52 of the terminal bolt 40, it is inserted | pinched between a pair of nut 41,42.
[0026]
The insulating member is a cylindrical insulator 43 for electrically insulating the positive-side cooling fin 33 and the terminal bolt 40, and for electrically insulating the positive-side cooling fin 33 and the pair of nuts 41, 42. It is comprised from the cylindrical bush 44 grade | etc.,. The insulator 43 is a first tubular body made of an electrically insulating resin such as PPS resin, and is inserted or press-fitted into the mounting hole 38 of the positive-side cooling fin 33. The insulator 43 includes an annular flange 54 sandwiched between the illustrated lower end surface of the positive-side cooling fin 33 and the illustrated upper end surface of the flange 51 of the terminal bolt 40, and the hole wall surface of the positive-side cooling fin 33. And a cylindrical portion 55 sandwiched between the outer peripheral surface of the shaft-shaped portion 52 and the like. In the cylindrical portion 55, an insertion hole 55a through which the shaft-like portion 52 of the terminal bolt 40 is inserted is formed.
[0027]
The bush 44 is a second cylindrical body (corresponding to the cylindrical body of the present invention) made of an electrically insulating resin such as rubber, and is fitted to the outer periphery of the shaft-shaped portion 52, and is in contact with the contact surface of the positive-side cooling fin 33. It is sandwiched between the contact surfaces of the pair of nuts 41 and 42 and held and fixed. The bush 44 is formed by insert molding a protective circuit 9 to be described later in an electrically insulating resin. A fin side contact surface that is liquid-tightly contacted (contacted) with the illustrated upper end surface (contact surface) of the positive-side cooling fin 33 is formed on the illustrated lower end surface of the bush 44. A nut-side contact surface is formed that is liquid-tightly contacted (contacted) with the lower end surfaces (contact surfaces) of the nuts 41 and 42 shown in the drawing.
[0028]
The bush 44 is provided with a seat 56 on the lower end surface of the bush 44 against which the contact surface of the positive cooling fin 33 abuts. The upper end surface of the bush 44 is provided with the contact surfaces of the pair of nuts 41 and 42. A seat portion 57 that abuts is provided. Further, the seat portion 57 is provided in a concave portion 58 that is recessed by a predetermined dimension from the upper end surface of the bush 44 in the drawing. In addition, an insertion hole 44 a through which the shaft-like portion 52 of the terminal bolt 40 is inserted is formed in the bush 44.
[0029]
The protection circuit 9 is a conductive wire including overcurrent protection means for protecting an electrical component (for example, an integrated circuit of the voltage regulator 4) of the vehicle AC generator so as not to break down, and constitutes the bush 44. Insert molded into electrically insulating resin. The protection circuit 9 includes a fuse 10 that cuts off an overload current flowing from the pair of nuts 41 and 42 to the positive-side cooling fin 33, and a connection terminal fitting (terminal) connected to one end of the fuse 10 by soldering or welding. 48) and a connection terminal fitting (terminal) 49 connected to the other end of the fuse 10 by soldering or welding.
[0030]
The fuse 10 corresponds to the overcurrent protection means of the present invention. When an overcurrent exceeding the allowable current of the vehicle alternator flows, the fuse 10 is provided so as to be melted by its own generated heat ( Fuse element). One end of the fusible body is connected in series to the contact surface of the positive-side cooling fin 33 via the connection terminal fitting 48, and the other end of the fusible body is connected to the contact surface of the pair of nuts 41, 42 via the connection terminal fitting 49. They are connected in series. In general, silver, copper, zinc, tin, lead, or an alloy thereof is used as the material for the soluble material. The end portions of the connection terminal fittings 48 and 49 are formed in a substantially annular shape in order to increase the contact area of the positive-side cooling fin 33 and the pair of nuts 41 and 42 with the contact surfaces. The annular portions 48 a and 49 a are exposed at both end surfaces of the bush 44 in the cylindrical direction. The connection terminal fittings 48 and 49 are made of a conductive metal such as pure aluminum.
[0031]
[Assembly method of the first embodiment]
Next, a method of assembling the DC output terminal device 6 according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
[0032]
First, the cylindrical portion 55 of the insulator 43 is inserted into the attachment hole 38 of the positive electrode side cooling fin 33 so that the flange portion 54 is located on the lower end surface side of the positive electrode side cooling fin 33 in the figure. Next, the shaft-like portion 52 is inserted into the insertion hole 55 a of the cylindrical portion 55 so that the tip end side of the shaft-like portion 52 of the terminal bolt 40 protrudes from the upper end surface (contact surface) of the positive-side cooling fin 33 in the figure. Or press fit.
[0033]
Next, the protection circuit 9, that is, the bush 44 in which the fuse 10 and the connection terminal fittings 48 and 49 are insert-molded is fitted to the outer periphery of the shaft-like portion 52 of the terminal bolt 40. Next, the pair of nuts 41 and 42 are screwed into the male screw portion 53 of the shaft-like portion 52 that protrudes upward in the drawing from the upper end surface (seat portion 57) of the bush 44 in the drawing. Then, by tightening the pair of nuts 41 and 42 to the shaft-shaped portion 52 using a tool, between the illustrated upper end surface of the flange-shaped portion 51 of the terminal bolt 40 and the illustrated lower end surface of the pair of nuts 41 and 42, The flange portion 54 of the insulator 43, the positive-side cooling fin 33, and the bush 44 are fastened and fixed in a state where they are stacked in the axial direction (the plate thickness direction of the positive-side cooling fin 33).
[0034]
Next, after fitting the attachment hole provided in the connection terminal metal fitting 23 of the charging wire 8 onto the shaft-like portion 52 of the terminal bolt 40, the nut 41 is screwed into the male screw portion 53 of the shaft-like portion 52. Then, by tightening the nut 41 to the shaft-like portion 52 using a tool, the connection terminal fitting 23 of the charging wire 8 is sandwiched between the illustrated lower end surface of the nut 41 and the illustrated upper end surface of the nut 42 to be fastened and fixed. Is done. As a result, the positive-side cooling fins 33 to which the positive-side diodes 35 are soldered by the plurality of holding portions 33a are connected to the protection circuit 9 (connection terminal fitting 48, fuse 10, connection terminal fitting 49), and a pair of nuts 41. , 42 is electrically connected to the connection terminal fitting 23 of the charging wire 8 for supplying a charging current to the battery 7.
[0035]
[Operation of First Embodiment]
Next, the operation of the vehicle alternator of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
[0036]
When the ignition switch 24 is turned on while the engine is stopped, the battery voltage is applied to the IG terminal. This is detected by the voltage regulator 4 and an initial excitation current is supplied to the field winding 2. At this time, since the rotor of the vehicular AC generator has not yet rotated, power generation is not performed, the voltage at the P terminal is 0 V, and this is detected by the voltage regulator 4 and the charge lamp 25 is turned on.
[0037]
When the rotational power of the engine is transmitted to the pulley via a transmission means such as a belt, the rotor rotates by rotating the shaft. At this time, the Landel-type pole core, the field winding 2 and the two slip rings 18 are rotated integrally with the shaft. Then, an excitation current is supplied to the field winding 2 through the F-side and B-side brush terminals, the two brushes 19 and the two slip rings 18 by the action of the voltage adjusting device 4, thereby The claw-shaped magnetic pole pieces are all N poles, and the other claw-shaped magnetic pole pieces are all S poles.
[0038]
An alternating current is sequentially induced in the three-phase armature winding 3 wound around the stator core of the stator that rotates relative to the rotor. The three-phase alternating current is input to the four positive-side diodes 35 and the four negative-side diodes 36 via the alternating-current input terminals 29, whereby the three-phase alternating current is rectified and converted into a direct current. The When the power generation voltage of the three-phase armature winding 3 exceeds the battery voltage, the direct current rectified by the three-phase rectifier 5 is changed to the positive side cooling fin 33 → the connection terminal fitting 48 → the fuse 10 → the connection terminal fitting 49. → Nut 42 → Connection terminal fitting 23 → The battery 7 is supplied via the charging line 8. Thereby, the battery 7 is charged by the charging current flowing through the battery 7.
[0039]
[Effects of First Embodiment]
As described above, in the DC output terminal device 6 of the vehicle alternator according to this embodiment, the positive-side cooling fin 33 and the terminal bolt 40 are press-fitted or inserted between the positive-side cooling fin 33 and the terminal bolt 40. It is configured to be electrically insulated by an insulator 43 as a first cylindrical body made of an electrically insulating resin. A pair of nuts 41 and 42 and a three-phase rectifier for electrically connecting a terminal line of the charging line 8 for supplying a charging current to the battery 7 by sandwiching and fixing the connection terminal fitting 23 The bush 44 as a second cylindrical body made of an electrically insulating resin is sandwiched between the contact surface of the positive-side cooling fin 33 and the contact surfaces of the pair of nuts 41 and 42. So as to be electrically insulated.
[0040]
Therefore, the conductive wire (protection circuit 9) configured to include the fuse 10 electrically connected between the contact surfaces of the pair of nuts 41 and 42 and the contact surface of the positive-side cooling fin 33 is conventionally known. Then, it becomes an independent conductor with respect to the terminal bolt 40 which electrically connects a pair of nuts 41 and 42 and the positive electrode side cooling fin 33, a charging current does not flow into the terminal bolt 40, and it passes through the terminal bolt 40. There is no electrical connection between the battery 7 and the electrical components of the vehicle alternator (voltage regulator 4 and three-phase rectifier 5). Thereby, the battery 7 and the electric parts of the vehicle alternator are connected via the protection circuit 9 formed between the contact surface of the pair of nuts 41 and 42 and the contact surface of the positive-side cooling fin 33. Electrically connected.
[0041]
And even if the battery 7 is mistakenly reversely connected to the terminal bolt 40, it is connected in the middle of the protection circuit 9 that protects the electrical components (for example, the integrated circuit of the voltage regulator 4) in the vehicle alternator from malfunctioning. The fuse 10 is insert-molded in the bush 44. That is, the bush 44 in which the fuse 10 is insert-molded is clamped and fixed between the flange portion 51 of the terminal bolt 40 inserted or press-fitted through the insulator 43 and the pair of nuts 41 and 42.
[0042]
As a result, even when the battery 7 is erroneously reversely connected to the terminal bolt 40 of the vehicle alternator, an overcurrent exceeding the allowable current of the vehicle alternator flows to the protection circuit 9 and is generated by the heat generated by the fuse 10 itself. Since the fuse 10 is blown, an overload current does not flow into an electrical component (for example, an integrated circuit of the voltage regulator 4) in the vehicle alternator, so that the electrical component in the alternator does not break down.
[0043]
Further, in the DC output terminal device 6 of the vehicle alternator of this embodiment, the fuse 10 connected in the middle of the protection circuit 9 that protects the electrical components in the vehicle alternator from malfunctioning is originally provided on the positive electrode side. The cooling fin 33 and the pair of nuts 41 and 42 are insert-molded in a bush 44 made of an electrically insulating resin for electrically insulating the cooling fin 33 and the pair of nuts 41 and 42. Thereby, the protection circuit 9 can be comprised integrally in the alternating current generator for vehicles. That is, since the number of parts constituting the DC output terminal device 6 of the vehicle alternator is not substantially increased, it is possible to minimize the increase in the number of parts and the number of assembling steps generated in the conventional technique. It becomes possible. Thereby, the cost reduction of the alternating current generator for vehicles can be aimed at.
[0044]
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention and is a diagram showing a DC output terminal device of an automotive alternator.
[0045]
The bush 44 of the present embodiment has the fin contact surface side indirectly connected to the contact surface of the positive-side cooling fin 33 with the connection terminal fitting 48, and the nut contact surface side is the fuse 10 with the contact surface of the pair of nuts 41, 42. These are directly connected to each other, and these are insert-molded with an electrically insulating resin. The illustrated upper end portion of the fuse 10 is formed in a substantially annular shape in order to increase the contact area of the pair of nuts 41 and 42 with the contact surfaces. The annular portion 10 a is exposed at the upper end surface (seat portion 57) of the bush 44 in the figure.
[0046]
[Third Embodiment]
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, and is a diagram showing a DC output terminal device of an automotive alternator.
[0047]
The bush 44 of the present embodiment has a fin contact surface side directly connected to the contact surface of the positive cooling fin 33 with the fuse 10, and a nut contact surface side connected to the contact surface of the pair of nuts 41, 42 with the connection terminal fitting 49. These are indirectly connected to each other and insert-molded with an electrically insulating resin. Note that the lower end portion of the fuse 10 shown in the figure is formed in a substantially annular shape in order to increase the contact area with the contact surface of the positive-side cooling fin 33. The annular portion 10 b is exposed at the lower end surface (seat portion 56) of the bush 44.
[0048]
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention and is a diagram showing a DC output terminal device of an automotive alternator.
[0049]
In the bush 44 of this embodiment, the fin contact surface side is directly connected to the contact surface of the positive cooling fin 33 with the fuse 10, and the nut contact surface side is also connected to the contact surface of the pair of nuts 41 and 42 with the fuse 10. They are directly connected and insert molded with an electrically insulating resin. Note that annular portions 10 a and 10 b are provided at both ends of the fuse 10, respectively.
[0050]
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention and is a diagram showing a DC output terminal device of an automotive alternator.
[0051]
The insulating member of the present embodiment includes a first insulating member (hereinafter referred to as a bush 44) for electrically insulating the terminal bolt 40 and the pair of nuts 41 and 42 and the positive-side cooling fin 33, and the bush 44 Has a second insulating member (hereinafter referred to as a fuse holder 61) provided independently. The bush 44 is a first cylindrical body made of an electrically insulating resin that is sandwiched between the contact surface of the positive-side cooling fin 33 and the contact surfaces of the pair of nuts 41 and 42.
[0052]
The bush 44 includes a pair of connection terminal fittings (female connector terminals) 48 electrically connected to both the contact surface of the positive-side cooling fin 33 and the contact surfaces of the pair of nuts 41 and 42, respectively. 49 is insert-molded. The end portions of the connection terminal fittings 48 and 49 are formed in a substantially annular shape in order to increase the contact area of the positive-side cooling fin 33 and the pair of nuts 41 and 42 with the contact surfaces. The annular portions 48 a and 49 a are exposed at both end surfaces of the bush 44 in the cylindrical direction. The connection terminal fittings 48 and 49 are made of a conductive metal such as pure aluminum.
[0053]
The fuse holder 61 is a second cylindrical body made of an electrically insulating resin that is assembled so as to come into contact with the outer peripheral surface of the bush 44. The fuse holder 61 is a protection circuit (conductive wire configured to include overcurrent protection means) for protecting an electrical component (for example, an integrated circuit of the voltage regulator 4) of the vehicle alternator from failure. 62 is insert-molded.
[0054]
The protection circuit 62 includes a fuse (not shown) that cuts off an overload current flowing from the pair of nuts 41 and 42 to the positive-side cooling fin 33, and a connection that is connected to one end of the fuse by soldering or welding. A terminal fitting (male connector terminal) 63 and a connection terminal fitting (male connector terminal) 64 connected to one end of the fuse by soldering or welding are provided. The connection terminal fittings 63 and 64 are configured to be electrically connected to the pair of connection terminal fittings 48 and 49 by connector bonding.
[0055]
[Other Embodiments]
In the present embodiment, the present invention is applied to a vehicle AC generator (also referred to as a vehicle alternator) that is rotated by an internal combustion engine (engine) mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck. The present invention may be applied to an AC generator that is rotationally driven by a driving source such as an internal combustion engine excluding a vehicle-mounted engine, an electric motor, a water wheel, or a windmill.
[0056]
In the present embodiment, a plurality of positive-side and negative-side diodes 35 and 36 are used as the plurality of rectifying elements, but semiconductor switching elements such as MOS-FETs may be used as the plurality of rectifying elements. In the present embodiment, the positive-side cooling fin 33 and the negative-side cooling fin 34 are stacked so as to overlap each other with a predetermined insulating gap. However, the positive-side cooling fin 33 and the negative-side cooling fin 34 are predetermined. They may be arranged so as to be located on the same plane with an insulating gap therebetween.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a rear side structure of an AC generator for a vehicle (first embodiment).
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 (first embodiment).
FIG. 3 is a circuit diagram showing an electric circuit of an automotive alternator (first embodiment).
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views showing the main structure of a three-phase rectifier of an automotive alternator (first embodiment). FIGS.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a DC output terminal device of a vehicle AC generator (second embodiment).
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a DC output terminal device of a vehicle AC generator (third embodiment).
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a DC output terminal device of a vehicle AC generator (fourth embodiment).
FIG. 8 is a perspective view showing a DC output terminal device of a vehicle AC generator (fifth embodiment).
[Explanation of symbols]
1 Housing
2 Field winding
3 Three-phase armature winding
4 Voltage regulator (electric parts)
5 Three-phase rectifier
6 DC output terminal equipment
7 battery
8 Charging line
9 Protection circuit (conductive wire including overcurrent protection means)
10 Fuses (overcurrent protection means)
33 Positive side cooling fin
34 Negative side cooling fin
35 Positive diode (positive rectifier)
36 Negative side diode (negative side rectifier)
40 Terminal bolt
41 Nut (charging wire connection means)
42 Nut (charging wire connection means)
48 Connection terminal bracket
49 Connection terminal bracket
43 Insulator (insulating member, first cylindrical body)
44 Bush (insulating member, second cylindrical body)

Claims

（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多相の電機子巻線を有する固定子と、
（ｃ）前記多相の電機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と、
（ｄ）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と、
（ｅ）この正極側冷却フィンに交差するように組み付けられるターミナルボルトと、
（ｆ）このターミナルボルトの前記正極側冷却フィンとは逆側の端部に、バッテリーに充電電流を供給するための充電線を挟み込んで固定するための一対のナットと、
（ｇ）前記ターミナルボルトおよび前記一対のナットと前記正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための絶縁部材と、
（ｈ）この絶縁部材に一体的に設けられて、前記一対のナットから前記正極側冷却フィンを経て電気部品へ流れる過負荷電流を遮断する過電流保護手段とを備えた交流発電機において、
前記絶縁部材は、前記正極側冷却フィンの当接面と前記ナットの当接面との間に挟み込まれた電気絶縁樹脂よりなる筒状体で、
前記筒状体には、前記過電流保護手段がインサート成形されていることを特徴とする交流発電機。 (A) a rotor having field windings;
(B) a stator having a multi-phase armature winding that generates an alternating current output as the rotor rotates;
(C) a plurality of rectifying elements that rectify an alternating current output generated by the multi-phase armature winding and convert it into a direct current output;
(D) a positive-side cooling fin for cooling the positive-side rectifier among these rectifiers;
(E) a terminal bolt assembled so as to cross the positive-side cooling fin;
(F) a pair of nuts for sandwiching and fixing a charging wire for supplying a charging current to the battery at an end of the terminal bolt opposite to the positive-side cooling fin;
(G) an insulating member for electrically insulating the terminal bolt and the pair of nuts from the positive-side cooling fin;
(H) An alternating current generator provided with overcurrent protection means that is provided integrally with the insulating member and blocks an overload current that flows from the pair of nuts to the electrical component via the positive-side cooling fin ,
The insulating member is a cylindrical body made of an electrically insulating resin sandwiched between the contact surface of the positive-side cooling fin and the contact surface of the nut,
The AC generator is characterized in that the overcurrent protection means is insert-molded in the cylindrical body.

請求項１に記載の交流発電機において、
前記過電流保護手段は、前記正極側冷却フィンの当接面と前記ナットの当接面との両面に共に電気的に接続されていることを特徴とする交流発電機。The alternator according to claim 1,
The AC generator is characterized in that the overcurrent protection means is electrically connected to both the contact surface of the positive-side cooling fin and the contact surface of the nut .

請求項１に記載の交流発電機において、
前記過電流保護手段は、前記正極側冷却フィンの当接面または前記ナットの当接面のいずれかの当接面に接続端子金具を介し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。The alternator according to claim 1 ,
The overcurrent protection means is electrically connected to a contact surface of either the contact surface of the positive-side cooling fin or the contact surface of the nut via a connection terminal fitting. Generator.

請求項１ないし請求項３のうちいずれかに記載の交流発電機において、
前記絶縁部材は、前記ターミナルボルトと前記正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための電気絶縁樹脂よりなる第１筒状体、および前記一対のナットと前記正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための電気絶縁樹脂よりなる第２筒状体を有し、
前記第２筒状体には、前記過電流保護手段がインサート成形されていることを特徴とする交流発電機。The AC generator according to any one of claims 1 to 3 ,
The insulating member electrically connects a first cylindrical body made of an electrically insulating resin for electrically insulating the terminal bolt and the positive-side cooling fin, and the pair of nuts and the positive-side cooling fin. Having a second cylindrical body made of an electrically insulating resin for insulation;
The AC generator according to claim 2, wherein the overcurrent protection means is insert-molded in the second cylindrical body .

（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多相の電機子巻線を有する固定子と、
（ｃ）前記多相の電機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と、
（ｄ）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と、
（ｅ）この正極側冷却フィンに交差するように組み付けられるターミナルボルトと、
（ｆ）このターミナルボルトの前記正極側冷却フィンとは逆側の端部に、バッテリーに充電電流を供給するための充電線を挟み込んで固定するための一対のナットと、
（ｇ）前記ターミナルボルトおよび前記一対のナットと前記正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための絶縁部材と、
（ｈ）この絶縁部材に一体的に設けられて、前記一対のナットから前記正極側冷却フィンを経て電気部品へ流れる過負荷電流を遮断する過電流保護手段とを備えた交流発電機において、
前記絶縁部材は、前記ターミナルボルトおよび前記ナットと前記正極側冷却フィンとを電気的に絶縁するための第１絶縁部材、およびこの第１絶縁部材とは独立して設けられた第２絶縁部材を有し、
前記第１絶縁部材は、前記正極側冷却フィンの当接面と前記ナットの当接面との間に挟み込まれた電気絶縁樹脂よりなる第１筒状体で、
前記第２絶縁部材は、前記第１絶縁部材の外周面に当接するように組み付けられる電気絶縁樹脂よりなる第２筒状体であり、
前記第１筒状体には、前記正極側冷却フィンの当接面と前記ナットの当接面との両面にそれぞれ電気的に接続された一対の接続端子金具がインサート成形され、
前記第２筒状体には、前記一対の接続端子金具とコネクタ接合により電気的に接続される前記過電流保護手段がインサート成形されていることを特徴とする交流発電機。 (A) a rotor having field windings;
(B) a stator having a multi-phase armature winding that generates an alternating current output as the rotor rotates;
(C) a plurality of rectifying elements that rectify an alternating current output generated by the multi-phase armature winding and convert it into a direct current output;
(D) a positive-side cooling fin for cooling the positive-side rectifier among these rectifiers;
(E) a terminal bolt assembled so as to cross the positive-side cooling fin;
(F) a pair of nuts for sandwiching and fixing a charging wire for supplying a charging current to the battery at an end of the terminal bolt opposite to the positive-side cooling fin;
(G) an insulating member for electrically insulating the terminal bolt and the pair of nuts from the positive-side cooling fin;
(H) An alternating current generator provided with overcurrent protection means that is provided integrally with the insulating member and blocks an overload current that flows from the pair of nuts to the electrical component via the positive-side cooling fin,
The insulating member includes a first insulating member for electrically insulating the terminal bolt and nut and the positive-side cooling fin, and a second insulating member provided independently of the first insulating member. Have
The first insulating member is a first tubular body made of an electrically insulating resin sandwiched between a contact surface of the positive-side cooling fin and a contact surface of the nut,
The second insulating member is a second tubular body made of an electrically insulating resin that is assembled so as to come into contact with the outer peripheral surface of the first insulating member,
The first cylindrical body is insert-molded with a pair of connection terminal fittings electrically connected to both the contact surface of the positive-side cooling fin and the contact surface of the nut,
The AC generator according to claim 2, wherein the second tubular body is insert-molded with the overcurrent protection means electrically connected to the pair of connection terminal fittings by connector joining .

請求項１ないし請求項５のうちいずれかに記載の交流発電機において、
前記過電流保護手段は、過電流が流れるとそれ自身の発生熱で溶断するように設けられた可溶体を有するヒューズであることを特徴とする交流発電機。The alternator according to any one of claims 1 to 5 ,
The AC generator is characterized in that the overcurrent protection means is a fuse having a fusible body provided so as to be melted by heat generated by itself when an overcurrent flows .

請求項１ないし請求項６のうちいずれかに記載の交流発電機において、
前記一対のナットは、前記充電線を前記ターミナルボルトの先端側に接続する充電線接続手段であることを特徴とする交流発電機。The AC generator according to any one of claims 1 to 6 ,
The AC generator according to claim 1, wherein the pair of nuts are charging line connecting means for connecting the charging line to a distal end side of the terminal bolt .

請求項１ないし請求項６のうちいずれかに記載の交流発電機において、
前記電気部品とは、前記界磁巻線へ供給する励磁電流を制御して前記多相の電機子巻線の出力電圧を調整する電子制御回路を有する電圧調整装置であることを特徴とする交流発電機。 The AC generator according to any one of claims 1 to 6 ,
The electrical component is a voltage regulator having an electronic control circuit that regulates an output voltage of the multi-phase armature winding by controlling an excitation current supplied to the field winding. Generator .