JP4470879B2 - 車両用発電機の発電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載されて車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電機の発電制御装置に関する。

近年、車両用発電機の発電制御装置に搭載される制御ＩＣは、高集積化により小型化されている。このような小型化された制御ＩＣは、絶縁樹脂等で封止されており、端子の一部が外部に引き出されている。このような制御ＩＣは、発電制御装置端子台と一体となって発電制御装置を構成している（例えば、特許文献１参照。）。発電制御装置端子台は、車両用発電機の整流装置やブラシ装置あるいは外部制御装置等との電気接続を行うためのものであり、この発電制御装置端子台に設けられたターミナルに制御用ＩＣの端子が電気的に接続される。
特開２００３−２４４９１３号公報（第３−５頁、図１−７）

ところで、特許文献１等に開示された制御ＩＣ（制御回路用ＩＣチップ）が小型化されると、外部に引き出された端子の間隔が狭くなり、これに伴って、制御ＩＣの端子が接続される発電制御装置端子台のターミナルの間隔も狭くなる。発電制御装置端子台のターミナル間隔が狭くなると、隣接するターミナルとの間で十分な沿面距離が確保できなくなり、被水などによる端子間リークや、このリークによる腐食、断線などの不具合が発生するおそれがあるという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、端子間隔が狭い制御ＩＣを搭載する場合であっても一定の沿面距離を確保することができ、端子間リークやこれに伴う不具合の発生を防止することができる発電制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用発電機の発電制御装置は、車両用発電機の発電電圧を制御するＩＣチップが内蔵されるとともにＩＣチップに電気的に接続された複数の端子が部分的に突出する制御ＩＣ部と、制御ＩＣ部から突出する複数の端子のそれぞれに電気的に接続された複数のターミナルが突出する端子台と、制御ＩＣ部に対向して配置される放熱フィンとを備えており、複数のターミナルは、端子台から突出する位置が、放熱フィンが配置される側の端子台の端面と垂直な向きに沿って重ならないように互いに位置をずらして二列に配置されており、その中の少なくとも２つのターミナルであって同電位のものを隣接配置している。端子台から突出するターミナルが一列にならないようにずらして配置することにより、一列に配置した場合よりも沿面距離（ターミナルが突出する端子台の側面に沿った距離）を長くすることができる。これにより、端子間隔が狭い制御ＩＣ部を搭載する場合であっても一定の沿面距離を確保して、端子間リークやこれに伴う不具合の発生を防止することができる。

また、上述した端子台は、対向する２つの側面を有しており、複数のターミナルの一部を一方の側面から突出させ、複数のターミナルの残りを他方の側面から突出させることが望ましい。

また、少なくとも２つのターミナルであって同電位のものを隣接配置することにより、隣接するターミナル間でリークが発生した場合であってもこのリーク電流による腐食や断線などの不具合の発生を防止することができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電機について、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発電機の全体構成を示す図である。図１に示す車両用発電機１００は、フロント側フレーム１、リア側フレーム２、固定子４、回転子１０、整流装置２４、発電制御装置２５、ブラシ装置２６、リアカバー２７等を含んで構成されている。

フロント側フレーム１およびリア側フレーム２は、共に椀状の形状を有しており、これらの開口部同士を直接当接させた状態で、複数本のボルト３によって相互に固定されている。フロント側フレーム１の内周には固定子４が固定されている。また、フロント側フレーム１には円筒状のベアリングボックス７が一体に形成されており、リア側フレーム２には鉄製のベアリングボックス８がローレットを有するボルト９によって取り付けられている。

固定子４は、固定子鉄心５および固定子巻線６を備えている。回転子１０は、界磁巻線１１、ポールコア１２、１３、シャフト１４等を備えており、ベアリングボックス７、８に固定される一対のベアリング１５、１６により回転自在に保持されている。ポールコア１２、１３の軸方向端面には、遠心型の冷却ファン１７、１８が取り付けられている。フロント側の冷却ファン１７は、界磁巻線１１への冷却風を生成するために、ブレードが回転子１０の回転方向に対して前傾させた斜流式になっている。また、シャフト１４の前端にはプーリ１９がナット２０により結合されており、図示しない車両エンジンにより回転駆動される。さらに、リア側フレーム２の外側に位置するシャフト１４の後端には、一対のスリップリング２１、２２が設けられており、界磁巻線１１に導体２３を介して電気的に接続されている。

整流装置２４、発電制御装置２５、ブラシ装置２６等のいわゆる電気部品は、リア側フレーム２の外側の軸方向端面に、ボルト９等の固定手段によって固定されている。整流装置２４は、例えば三相の固定子巻線６の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電圧に変換する。発電制御装置２５は、界磁巻線１１に流れる励磁電流を調整することにより、車両用発電機１００の発電電圧を制御する。ブラシ装置２６は、整流装置２４から回転子１０の界磁巻線１１に励磁電流を流すためのものであり、回転子１０のシャフト１４に形成されたスリップリング２１、２２のそれぞれに押圧するブラシが備わっている。リアカバー２７は、鋼板製もしくは樹脂製であって、リア側フレーム２の外側に取り付けられる整流装置２４、発電制御装置２５、ブラシ装置２６等の電気部品を覆って、これらを保護する。このリアカバー２７は、ナット２８によってリア側フレーム２から延びるボルト９に、整流装置２４を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。また、リアカバー２７は、ブラシ装置２６の周辺に同心円状に形成されている冷却風導入窓を有している。

次に、発電制御装置２５の詳細について説明する。図２は、発電制御装置２５の上面図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の発電制御装置２５は、端子台２５０、制御ＩＣ部２６０、放熱フィン２７０を備えている。

端子台２５０は、絶縁樹脂によって形成され、一部に雄型コネクタ２５１が一体形成されているとともに、外部端子２５２と制御ＩＣ部２６０との間を配線するターミナル２５３がインサートされている。ターミナル２５３は、一方端が外部端子２５２に接続され、他方端あるいは中間部位が端子台２５０の凹部２５４に露出している。ターミナル２５３は、この凹部２５４に露出した部分を用いて制御ＩＣ部２６０との間の電気的接続が、例えば溶接によって行われる。

制御ＩＣ部２６０は、シリコン半導体からなるＩＣチップ２６１と、ＩＣチップ２６１に形成されたパッドにボンディングワイヤ等を介して接続されて配線リードを形成する端子２６２と、ＩＣチップ２６１が直接圧着される熱伝導が良好な金属部材からなるヒートシンク部２６３と、ＩＣチップ２６１と端子２６２とヒートシンク部２６３とを機械的に一体化するとともにＩＣチップ２６１を保護する樹脂部２６４とを有する。ＩＣチップ２６１には、発電制御装置２５の電気回路が含まれており、整流装置２４や界磁巻線１１あるいは外部制御装置（図示せず）等との接続が端子２６２を介して行われる。制御ＩＣ部２６０の全体が端子台２５０の所定位置に収納された状態で固定されており、この状態で端子台２５０の凹部２５４において、制御ＩＣ部２６０から露出した端子２６２と端子台２５０から露出したターミナル２５３とが位置合わせされてこれらの間が溶接によって電気接続される。

放熱フィン２７０は、一方の面が制御ＩＣ部２６０のヒートシンク部２６３に対向しており、これらの間が熱伝導性が良好な接着剤２７１によって接着されている。また、他方の面は、ヒートシンク部２６３から伝わる熱を放熱するために適した形状（例えば凹凸形状）を有しており、リアカバー２７内に取り込まれた冷却風の通路に面している。

発電制御装置２５の組み付けは、端子台２５０に制御ＩＣ部２６０と放熱フィン２７０を取り付けるとともに、制御ＩＣ部２６０から突出する端子２６２と端子台２５０から突出するターミナル２５３とを溶接により電気接続することにより行われる。その後、端子２６２とターミナル２５３の溶接部を含む露出部分全体を包囲するように、端子台２５０の凹部２５４に封止樹脂２８０が充填される。封止樹脂２８０は、例えばエポキシ樹脂が用いられ、ポッティング注入による充填が行われる。

図４は、端子台２５０に含まれるターミナル２５３の具体例を示す図である。図４に示すように、複数のターミナル２５３は、端子台２５０内を引き回されており、一方端が外部端子２５２に接続され、他方端あるいは中間部位が凹部２５４に露出している。なお、ターミナル２５３の一方端は、必ずしも外部端子２５２に接続されている必要はなく、内部配線のために用いられてもよい。

図５は、図４のＶ−Ｖ線拡大断面図であり、端子台２５０の凹部２５４の側面から突出する複数のターミナル２５３の配置状態を示す図である。図５に示すように、複数のターミナル２５３のそれぞれは、全体の配列の向き（図５に示す例では上下方向）に対して一列にならないように、すなわち、隣接した２つのターミナル２５３の並ぶ向きが全体の配列の向きと平行にならないように配置されている。このような配置を採用することにより、全体の配列の向きに沿ったターミナル２５３間の距離Ｘに対して、実際のターミナル２５３間の沿面距離Ｙを長くすることが可能になる。

また、一部のターミナル２５３については、凹部２５４の同一の側面から突出させるのではなく、対向する他の側面から突出させるようにしてもよい。図４および図５に示す例では、凹部２５４に突出する８本のターミナル２５３の中で下から３番目のターミナル２５３が凹部２５４の左側面から突出している。これにより、凹部２５４の右側面から突出する下から２番目のターミナル２５３と４番目のターミナル２５３の間の沿面距離Ｙ’をさらに長くすることができる。

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。例えば、上述した実施形態では、複数のターミナル２５３の極性等については特に説明していないが、凹部２５４に露出する複数のターミナル２５３の中に同電位のものがある場合には、これら同電位のターミナル２５３は、凹部２５４の同一の側面から、しかも、隣接した位置から突出させることが望ましい。これにより、凹部２５４の側面に沿って同電位のターミナル２５３間が短絡した場合の不具合発生を防止することができる。

一実施形態の車両用発電機の全体構成を示す図である。 発電制御装置の上面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 端子台に含まれるターミナルの具体例を示す図である。 図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。

符号の説明

２５ 発電制御装置
２５０ 端子台
２５１ 雄型コネクタ
２５２ 外部端子
２５３ ターミナル
２５４ 凹部
２６０ 制御ＩＣ部
２６１ ＩＣチップ
２６２ 端子
２６３ ヒートシンク部
２６４ 樹脂部
２７０ 放熱フィン
２８０ 封止樹脂

Claims (2)

1. 車両用発電機の発電電圧を制御するＩＣチップが内蔵されるとともに前記ＩＣチップに電気的に接続された複数の端子が部分的に突出する制御ＩＣ部と、前記制御ＩＣ部から突出する前記複数の端子のそれぞれに電気的に接続された複数のターミナルが突出する端子台と、前記制御ＩＣ部に対向して配置される放熱フィンとを備える車両用発電機の発電制御装置において、
   前記複数のターミナルは、前記端子台から突出する位置が、前記放熱フィンが配置される側の前記端子台の端面と垂直な向きに沿って重ならないように互いに位置をずらして二列に配置されており、その中の少なくとも２つの前記ターミナルであって同電位のものを隣接配置することを特徴とする発電制御装置。
2. 請求項１において、
   前記端子台は、対向する２つの側面を有しており、
   前記複数のターミナルの一部を一方の側面から突出させ、前記複数のターミナルの残りを他方の側面から突出させることを特徴とする発電制御装置。

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