JP4609445B2 - 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、ブラシ摩耗粉をブラシホルダ外に排出する目的でブラシホルダに吸入穴とブラシ粉排出穴とを設けるようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。吸入穴から導入された空気をブラシ粉排出穴から排出することにより、スリップリングとの摺動によって発生したブラシ摩耗粉がこの空気とともに排出される。
特開２０００−１３９０５８号公報（第３−５頁、図１−１０）

ところで、特許文献１に開示された従来構造では、ブラシホルダ周辺が被水すると吸入窓を通って水がブラシホルダ内に浸入し、ブラシに付着することで、ブラシが早期摩耗するおそれがあるとともに、泥水や塩水が浸入するとブラシがブラシホルダに固着してスリップリングに接触せずに発電不良とな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、ブラシホルダ内への水の浸入を防止することによりブラシの異常摩耗や発電不良の発生を防止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と、スリップリングの外周面に摺接するブラシと、スリップリングとブラシの周囲空間を覆う被覆部材と、ブラシを含む電気部品を覆うとともにスリップリングとブラシの摺動によって生じたブラシ粉を収納するブラシ粉収納部を有する保護カバーと、被覆部材と保護カバーとの間に挿入されて周囲空間の気密性を確保するシール部材とを備え、ブラシ粉収納部は回転軸を中心に回転可能に形成されている。被覆部材と保護カバーとの間にシール部材を設けることにより、スリップリングの周囲空間への水の浸入を防止することができ、しかも、周囲空間の気密性を高めたことによって排出されなくなったブラシ粉をブラシ粉収納部に収納することでこのブラシ粉がスリップリングとブラシの摺動面に付着することがなくなるため、ブラシの異常摩耗や発電不良の発生を防止することができる。
また、ブラシ粉収納部を回転軸を中心に回転可能に形成することにより、車両への組付状態が異なった場合であっても保護カバーのブラシ粉収納部の角度を調整するだけで対処することができるため、組付状態毎にブラシ粉収納部の向きが異なる保護カバーを用意する必要がなく、部品点数の増加によるコスト上昇を抑えることができる。

上述したブラシ粉収納部は、周囲空間と連通しており、車両組付時にスリップリングよりも地面側に少なくとも一部が配置されていることが望ましい。特に、車両組付時にスリップリングよりも地面側に配置されるブラシ粉収納部の一部は、ブラシが使用限界まで使用されたときに生じるブラシ粉を収納可能な容量を有することが望ましい。これにより、発電時に生じたブラシ粉をブラシ粉収納部に確実に収納することが可能となる。

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。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、回転軸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のそれぞれの外周面に摺接するブラシが備わっている。

リアカバー２７は、樹脂製（例えばナイロン製）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。

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。

次に、ブラシ装置２６とその周辺のリアカバー２７について説明する。図２は、ブラシ装置２６周辺の部分的な拡大断面図である。ブラシ装置２６は、ブラシホルダ４０とスリップリングカバー５０とを組み合わせることによって構成されている。

ブラシホルダ４０は、ブラシ４１、４２と、これらのブラシ４１、４２をスリップリング２１、２２のそれぞれに押圧するスプリング４３、４４と、スプリング４３、４４に一方の端部が押圧された状態でブラシ４１、４２を収納するブラシ収納部を有する箱形形状のホルダ本体４５とを含んで構成されている。また、スリップリングカバー５０は、回転軸１４の端部近傍に形成されたスリップリング２１、２２を覆って保護するためのものであり、ブラシホルダ４０の回転軸１４側端面に係合する筒形状を有している。本実施形態のブラシ装置２６では、ブラシホルダ４０とスリップリングカバー５０とを組み合わせることにより、スリップリング２１、２２とブラシ４１、４２の周囲空間を覆う被覆部材が形成されている。

ブラシホルダ４０およびスリップリングカバー５０とリアカバー２７の間には、柔軟性を有するゴム等のシール部材６０が隙間を塞ぐように配置されている。同様に、ブラシホルダ４０およびスリップリングカバー５０とリア側フレーム２の間には、柔軟性を有するゴム等のシール部材６１が隙間を塞ぐように配置されている。これらのシール部材６０、６１をブラシホルダ４０およびスリップリングカバー５０の周囲に配置することにより、スリップリング２１、２２とブラシ４１、４２の周囲空間の気密性が確保されている。

また、リアカバー２７は、回転子１０の回転軸１４に沿ってその一部を外側に突出するように形成したカバー突出部２７Ａを有する。このカバー突出部２７Ａは、スリップリング２１、２２とブラシ４１、４２の摺動によって生じたブラシ粉を収納するブラシ粉収納部であり、スリップリング２１、２２とブラシ４１、４２の周囲空間と連通している。また、このカバー突出部２７Ａは、車両用交流発電機１００を車両に組み付けた際にスリップリング２１、２２よりも地面側に少なくとも一部が配置される形状を有する。さらに具体的には、ブラシ４１、４２が使用限界まで使用されたときに生じるブラシ粉を収納可能な容量以上となるようにこの地面側の一部の領域の大きさ（形状および容量）が設定されている。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、ブラシホルダ４０およびスリップリングカバー５０とリアカバー２７やリア側フレーム２との間にシール部材６０、６１を設けることにより、スリップリング２１、２２の周囲空間の気密性を確保して水の浸入を防止することができ、しかも、周囲空間の気密性を高めたことによって排出されなくなったブラシ粉をブラシ粉収納部としてのカバー突出部２７Ａに収納することでこのブラシ粉がスリップリング２１、２２とブラシ４１、４２の摺動面に付着することがなくなるため、ブラシ４１、４２の異常摩耗やこの異常摩耗に伴う発電不良の発生を防止することができる。

また、カバー突出部２７Ａは、車両組付時にスリップリング２１、２２よりも地面側に少なくとも一部が配置されている。具体的には、車両組付時にスリップリング２１、２２よりも地面側に配置されるカバー突出部２７Ａの一部の領域は、ブラシ４１、４２が使用限界まで使用されたときに生じるブラシ粉を収納可能な容量を有するようにその形状が設定されている。このため、発電時に生じたブラシ粉をカバー突出部２７Ａに確実に収納することが可能となる。

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、リアカバー２７の一部を突出させてカバー突出部２７Ａを形成しているため、回転軸１４を中心とした周方向（回転方向）の位置が固定されているが、これを周方向に回転可能な構造にしていもよい。

図３は、カバー突出部の変形例を示す車両用交流発電機の部分的な断面図である。図４は、カバー突出部の変形例を示す車両用交流発電機の背面図である。図３および図４に示すリアカバー２７には、回転軸１４を中心に回転可能なカバー突出部２７Ｂが備わっている。このカバー突出部２７Ｂは、一の径方向に内部空間が拡大された形状を有しており、この内部空間が拡大された箇所を、車両組付時における地面方向に一致させるように回転させることができる。

このようなカバー突出部２７Ｂを用いることにより、車両への組付状態が異なった場合であっても、リアカバー２７のカバー突出部２７Ｂの角度を調整するだけで、このカバー突出部２７Ｂ内部にブラシ粉を収納することができるため、組付状態毎にカバー突出部の向きが異なるリアカバー２７を用意する必要がなく、部品点数の増加によるコスト上昇を抑えることができる。

また、上述した実施形態では、ブラシホルダ４０とスリップリングカバー５０とを組み合わせてブラシ装置２６を構成したが、ブラシ４１、４２とスリップリング２１、２２の周囲空間の気密性を確保できれば他の構成を用いるようにしてもよい。例えば、リア側フレーム２の軸方向端面に筒状部材を一体形成し、これをスリップリングカバー５０の代わりに用いるようにしてもよい（但し、この場合にはこの筒状部材とブラシホルダ４０の間の気密性を確保するために別のシール部材を追加する必要がある）。

また、上述した実施形態では、一の径方向（図１では下方向）に突出したカバー突出部２７Ａを用いたが、このカバー突出部の径を拡大して円形形状にしてもよい。これにより、車両用交流発電機の取り付け状態にかかわらず、カバー突出部にブラシ粉を充分に収納可能な内部空間を確保することができる。

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。 ブラシ装置周辺の部分的な拡大断面図である。 カバー突出部の変形例を示す車両用交流発電機の部分的な断面図である。 カバー突出部の変形例を示す車両用交流発電機の背面図である。

符号の説明

１ フロント側フレーム
２ リア側フレーム
４ 固定子
１０ 回転子
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 リアカバー
２７Ａ カバー突出部
４０ ブラシホルダ
４１、４２ ブラシ
５０ スリップリングカバー

Claims (3)

1. 回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、
   前記スリップリングの外周面に摺接するブラシと、
   前記スリップリングと前記ブラシの周囲空間を覆う被覆部材と、
   前記ブラシを含む電気部品を覆うとともに前記スリップリングと前記ブラシの摺動によって生じたブラシ粉を収納するブラシ粉収納部を有する保護カバーと、
   前記被覆部材と前記保護カバーとの間に挿入されて前記周囲空間の気密性を確保するシール部材と、
   を備え、前記ブラシ粉収納部は前記回転軸を中心に回転可能に形成されている車両用交流発電機。
2. 請求項１において、
   前記ブラシ粉収納部は、前記周囲空間と連通しており、車両組付時に前記スリップリングよりも地面側に少なくとも一部が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２において、
   車両組付時に前記スリップリングよりも地面側に配置される前記ブラシ粉収納部の一部は、前記ブラシが使用限界まで使用されたときに生じるブラシ粉を収納可能な容量を有することを特徴とする車両用交流発電機。

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