JP4497215B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

本発明は、乗用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、ブラシホルダと組み合わされるスリップリングカバーの周方向に沿った位置に吸排気口を形成することにより、スリップリング周辺への被水を防止するようにした車両用交流発電機のブラシ部防水構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３５９９５１号公報（第３−６頁、図１−１２）

ところで、特許文献１に開示された従来構造では、ブラシホルダとスリップリングカバーによって構成されるブラシ装置の形状を工夫することで被水防止を図っているが、リアカバーによる被水対策は特に行われていないため、リアカバーを通して大量に水等が浸入するとブラシ装置周辺が常に被水した状態になるおそれがある。この場合には、スリップリングカバーに設けられた吸排気口を介して周辺の水等がスリップリングカバー内に浸入したり、吸排気口を塞ぐことになってブラシ周辺の高温になった空気がこもることになりブラシ温度が上昇することにもなる。

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、ブラシ周辺への浸水を防止するとともに、ブラシ周辺の温度を低減することができる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、回転子の回転軸に設けられたスリップリングに摺動するブラシを収納するとともにスリップリングの外周部を覆うブラシ装置と、ブラシ装置を含む電気部品が取り付けられるフレームと、電気部品を覆うリアカバーとを有しており、リアカバーは、ブラシ装置の周囲を覆う壁部を有し、壁部は、回転軸の中心から所定の半径を有する円弧状であって外径が異なる複数の部分壁を有し、複数の部分壁は、周方向に並んで配置されており、外径が異なる複数の部分壁は、車両に組み付けたときに回転軸の中心より下側に配置されている。

ブラシ装置の周囲を壁部で覆うことにより、ブラシ装置に到達する水等の浸入を減らしてブラシ周辺への浸水を防止することができる。また、ブラシ装置に吸排気口が設けられている場合には、この吸排気口を塞ぐこともなくなり、ブラシ周辺の高温になった空気がこもることもなくなるため、ブラシ周辺の温度低減が可能になる。さらに、壁部を外径が異なる複数の部分壁で構成することにより、壁部の少なくとも一部をブラシ装置から離すことができるため、壁部とブラシ装置の間に浸入した水等の滞留を防止することが可能となる。

また、上述したリアカバーは、冷却風を取り入れる複数の吸気窓を有しており、複数の部分壁のそれぞれは、吸気窓より内径側に配置されていることが望ましい。これにより、リアカバーの吸気窓を通して浸入した水等が壁部の内周側に到達することを確実に防止することができる。

また、上述した回転軸の中心より下側に配置される複数の部分壁の一部に切り欠きが形成されていることが望ましい。これにより、車両組付時にブラシ装置の下方に水等が溜まることを防止し、ブラシ装置への逆流を抑制しつつ壁部よりも
下方への排水を促すことができる。

また、上述した複数の部分壁が互いに連続して周方向に切れ目のない壁部が形成されていることが望ましい。これにより、壁部の内周側への水等の浸入を壁部の全周に渡って有効に防止することができる。

また、上述した壁部は、少なくともブラシ装置を区画してブラシ装置への被水を防止する区画壁であり、区画壁をフレームの端面に当接させることによって、ブラシ装置を他の通風経路から区画している。フレームの端面とリアカバーと区画壁によってブラシ装置の周辺空間を区画することにより、ブラシ装置に到達する水等の浸入を減らしてブラシ周辺への浸水を防止することができる。

また、上述した区画壁のフレームとの当接部にシール部材を設けることが望ましい。これにより、ブラシ装置の周辺空間の気密性を高めることができ、ブラシ装置周辺に浸入する水等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の端面には、軸方向に突設され、区画壁で区画された空間に連通する二つの円筒部が形成されていることが望ましい。これにより、簡単な構造によって外部から直接的にブラシ装置の周辺空間の換気を行うことができ、ブラシ摩耗粉の排除やブラシの冷却が可能となる。

また、上述した二つの円筒部は、中間部材を介して車両側の吸排気装置に接続されていることが望ましい。これにより、吸排気装置の作動に伴って確実な通気およびブラシ粉排出が可能になり、例えば冠水状態の使用環境においても異物侵入防止と環境性向上の効果を得ることが可能になる。

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、電圧制御装置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、共に椀形状を有しており、これらの開口部同士を対向させて固定子４を挟み込んだ状態で、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、回転軸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。また、回転軸１４の前端にはプーリ１９がナット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の外側に位置する回転軸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に電気的に接続されている。

整流装置２４、電圧制御装置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。電圧制御装置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、車両用交流発電機１００の出力電圧を制御する。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の回転軸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、樹脂製の外殻部としての保護カバーであって、リア側フレーム２の外側に取り付けられる整流装置２４、電圧制御装置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。リアカバー２７の詳細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１００は、ベルト等を介してプーリ１９に車両エンジンからの回転力が伝えられると回転子１０が所定方向に回転する。この状態で回転子１０の界磁巻線１１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア１２、１３のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線６に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置２４に設けられた出力端子からは所定の直流電流が取り出される。

図２は、リアカバー２７の平面図であり、内側（電気部品側）から見た形状が示されている。リアカバー２７には、回転軸１４に沿ってブラシ装置２６側に延びた壁部５０が一体形成されている。図２では、形状を明確にするために、壁部５０にハッチングが付されている。この壁部５０は、外径が異なる複数の部分壁５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄとこれらの部分壁を径方向に連結する部分壁５０Ｅとからなっている。部分壁５０Ａの一部と部分壁５０Ｃは、回転軸１４の中心から所定の半径を有する円弧形状を有しており、部分壁５０Ｂ、５０Ｄはさらに大きな半径を有する円弧形状を有している。外径が異なる３つの部分壁５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄは、車両に組み付けたときに回転軸１４の中心より下側に配置されている。なお、図２では、紙面の上側が車両組付時の天方向（地面と反対方向）に対応している。複数の部分壁５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄが互いに連続して周方向に切れ目のない壁部５０が形成されている。また、リアカバー２７は、冷却風を内部に取り込むための複数の吸気窓５４を有しており、壁部５０を構成する部分壁５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄはこれらの吸気窓５４よりも内側（回転軸１４やブラシ装置２６が配置されている側）に設けられている。

次に、上述したリアカバー２７と組み合わされるブラシ装置２６の詳細構造について説明する。図３は、ブラシ装置２６の拡大断面図であり、車両用交流発電機１００に組み付けられた状態が示されている。図４は、ブラシ装置２６に含まれるブラシホルダを径方向から見た平面図である。ブラシ装置２６は、接続端子６１、６２が埋設される樹脂製のブラシホルダ６０と、一対のブラシ５１、５２と接続端子６１、６２を電気的につなぐブラシ銅線としてのピグテール６３と、樹脂製のスリップリングカバー７０と、スプリング６４、６５とを含んで構成されている。

ブラシホルダ６０は、ほぼ箱形形状を有しており、スリップリング２１、２２に対向する側面には、ブラシ５１、５２を収納するブラシ収納部６６、６７と、ピグテール６３を収納するピグテール収納部６８、６９と、スリップリングカバー７０の蓋部７２の延伸部７３が挿入される径方向溝８０とが開口している。また、ブラシホルダ６０には、回転軸１４の後端（反プーリ側端部）に位置する軸方向端部を塞ぐ蓋部８１が形成されている。

ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０は、ブラシホルダ６０の軸方向端部を塞ぐ蓋部８１に設けられた穴と、スリップリングカバー７０の軸方向端部の蓋部７２に設けられた凸部とを嵌合させることにより、互いが結合されている。これらの穴と凸部によって係合部が形成されており、このような係合部を用いることにより、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０の組み付けと固定が容易になるため、作業性と気密性の向上が可能になる。本実施形態では、スリップリングカバー７０には、車両用交流発電機１００が車両に組み付けられたときに下側（地面の向き）となる位置に吸排気口９０が設けられている。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、ブラシ装置２６の周囲を壁部５０で覆うことにより、ブラシ装置２６に到達する水等の浸入を減らしてブラシ周辺への浸水を防止することができる。また、ブラシ装置２６に吸排気口９０が設けられている場合には、この吸排気口９０を塞ぐこともなくなり、ブラシ周辺の高温になった空気がこもることもなくなるため、ブラシ周辺の温度低減が可能になる。さらに、壁部５０を外径が異なる複数の部分壁５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄで構成することにより、壁部５０の少なくとも一部（径が大きい部分壁５０Ｂ、５０Ｄ）をブラシ装置２６から離すことができるため、壁部５０とブラシ装置２６の間に浸入した水等の滞留を防止することが可能となる。

また、リアカバー２７は、冷却風を取り入れる複数の吸気窓５４を有しており、複数の部分壁５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄのそれぞれを吸気窓５４より内径側に配置することにより、リアカバー２７の吸気窓５４を通して浸入した水等が壁部５０の内周側に到達することを確実に防止することができる。

また、上述した複数の部分壁５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄが互いに連続して周方向に切れ目のない壁部５０が形成することにより、壁部５０の内周側への水等の浸入を壁部５０の全周に渡って有効に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、複数の部分壁５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄが連続するようにしたが、図５にリアカバーの変形例を示すように、複数の部分壁を不連続に形成することで、切り欠き５１を形成するようにしてもよい。図５に示すリアカバー２７Ａでは、図２に示したリアカバー２７に対して、部分壁５０Ｃが３つの部分壁５０Ｃ−１、５０Ｃ−２、５０Ｃ−３に置き換わっている。これらの部分壁５０Ｃ−１、５０Ｃ−２、５０Ｃ−３は、隣接する部分壁と異なる半径を有しており、隣接する部分壁と径方向に連続しておらず、この不連続部分によって切り欠き５１が形成されている。この切り欠き５１は、回転軸１４の中心より下側に配置されており、ブラシ装置２６への逆流を抑制しつつ壁部５０よりも下方への排水を促す効果がある。

図６は、他の変形例の車両用交流発電機の部分的な断面図である。この変形例の車両用発電機１００Ａでは、少なくともブラシ装置２６を区画してブラシ装置２６への被水を防止する区画壁がリアカバー２７Ｂに形成されており、この区画壁をリア側フレーム２Ａの軸方向端面に当接させることによって、ブラシ装置２６を他の通風経路（区画壁の外側に配置された整流装置２４等の冷却用の通風経路）から区画している。なお、図６に示す変形例の車両用交流発電機１００Ａは、図１等に示した車両用交流発電機１００と基本構造は同じであり、以下では主に相違点について説明を行う。

具体的には、リアカバー２７Ｂには、回転軸１４に沿ってブラシ装置２６側に延びた区画壁としての壁部１５０が一体形成されている。この壁部１５０は、回転子１０が回転することによって発生する冷却風の通風経路からブラシ装置２６を区画するようにリア側フレーム２Ａの端面まで延びており、リア側フレーム２Ａの端面に配置されたシール部材としてのシールプレート１６０に当接している。また、リアカバー２７Ｂの軸方向端面には、ブラシ装置２６の周辺に外部から連通する円筒部２０１と、この円筒部２０１と連通している円筒部２０２とが形成されており、車両側に設置された吸排気装置（図示せず）とこれら２つの円筒部２０１、２０２とを中間部材を介して接続することにより、これら２つの円筒部２０１、２０２を通してブラシ装置２６の周辺空間に対する吸排気を行っている。これにより、ブラシ装置２６周辺への異物侵入を完全に防止することができ、ブラシ温度低減によるブラシ寿命向上およびブラシ粉排除性向上を図ることができる。

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。 リアカバーの平面図である。 ブラシ装置の拡大断面図である。 ブラシ装置に含まれるブラシホルダを径方向から見た平面図である。 リアカバーの変形例を示す図である。 変形例の車両用交流発電機の部分的な断面図である。

符号の説明

１ フロント側フレーム
２、２Ａ リア側フレーム
４ 固定子
１０ 回転子
１９ プーリ
２１、２２ スリップリング
２４ 整流装置
２５ 電圧制御装置
２６ ブラシ装置
２７、２７Ａ、２７Ｂ リアカバー
５０、１５０ 壁部
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ 部分壁
５１ 切り欠き
９０ 吸排気口
１００、１００Ａ 車両用交流発電機
１６０ シールプレート
２０１、２０２ 円筒部

Claims (8)

1. 回転子の回転軸に設けられたスリップリングに摺動するブラシを収納するとともに前記スリップリングの外周部を覆うブラシ装置と、前記ブラシ装置を含む電気部品が取り付けられるフレームと、前記電気部品を覆うリアカバーとを有する車両用交流発電機において、
   前記リアカバーは、前記ブラシ装置の周囲を覆う壁部を有し、
   前記壁部は、前記回転軸の中心から所定の半径を有する円弧状であって外径が異なる複数の部分壁を有し、
   前記複数の部分壁は、周方向に並んで配置されており、
   外径が異なる前記複数の部分壁は、車両に組み付けたときに前記回転軸の中心より下側に配置されることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１において、
   前記リアカバーは、冷却風を取り入れる複数の吸気窓を有しており、
   前記複数の部分壁のそれぞれは、前記吸気窓より内径側に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項１または２において、
   前記回転軸の中心より下側に配置される前記複数の部分壁の一部に切り欠きが形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項１または２において、
   前記複数の部分壁が互いに連続して周方向に切れ目のない前記壁部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項１において、
   前記壁部は、少なくとも前記ブラシ装置を区画して前記ブラシ装置への被水を防止する区画壁であり、
   前記区画壁を前記フレームの端面に当接させることによって、前記ブラシ装置を他の通風経路から区画することを特徴とする車両用交流発電機。
6. 請求項５において、
   前記区画壁の前記フレームとの当接部にシール部材を設けることを特徴とする車両用交流発電機。
7. 請求項５または６において、
   前記リアカバーの端面には、軸方向に突設され、前記区画壁で区画された空間に連通する二つの円筒部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
8. 請求項７において、
   前記二つの円筒部は、中間部材を介して車両側の吸排気装置に接続されていることを特徴とする車両用交流発電機。

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