JP5752320B2

JP5752320B2 - 交流発電機

Info

Publication number: JP5752320B2
Application number: JP2014511022A
Authority: JP
Inventors: 譲小林; 和徳田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: EP2840685A4; EP2840685A1; US20140368094A1; US10411551B2; WO2013157096A1; CN104170218A; JPWO2013157096A1; CN104170218B; EP2840685B1

Description

この発明は、ケーシングに支持された整流装置及び電圧調整器が保護カバーで覆われた交流発電機に関するものである。

特許文献１には、ケーシング内に回転可能に支持された回転子と、ケーシングに嵌着支持された固定子と、ケーシングの軸線方向の一側の外側に配設され、固定子に発生する交流を整流する整流装置と、電圧の大きさを調整する電圧調整器と、前記整流装置及び前記電圧調整器を覆うように係止爪が前記ケーシングに係止した保護カバーと、を備えた車両用交流発電機が記載されている。

特許出願２０１０-２４０５９８号

上記車両用交流発電機の組立工程において、有底円筒形状の保護カバーをケーシングに組付けする際、準備した複数の保護カバー同士が干渉しあって収納性が悪く、組付け工程周辺のスペース効率が悪化することが考えられる。
そこで、複数の保護カバーが互いに干渉して保護カバーの周壁部が変形するのを防止するためには、複数の保護カバーを軸線方向に積載するのが望まれるが、その際に周壁部の開口側端面から軸線方向の外側に突出した係止爪が下側の保護カバーに係止することが生じる。
そして、この不要な係止の結果、係止爪や、保護カバーの底部に形成された吸気孔周辺が破損してしまうという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、複数の保護カバーが積載される際に、係止爪の不要な係止により保護カバー同士が互いに干渉して破損するのを低減することができるとともに、交流発電機の組立工程において、個々の保護カバーを円滑に製造ラインに供給でき、生産性が向上した交流発電機を得ることを目的とする。

この発明に係る交流発電機は、ケーシング内に回転可能に支持された回転子と、固定子鉄心、及び固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有し、前記回転子を囲むよう前記ケーシングに支持された固定子と、前記ケーシングの軸線方向一側の外側に配設され、前記固定子巻線に発生する交流を整流する整流装置と、前記ケーシングの軸線方向一側の外側に配設され、前記固定子で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、底部及び筒形の周壁部を有し、前記整流装置及び前記電圧調整器を覆うように前記ケーシングに係止され、かつ通気穴を有する保護カバーと、を備え、
前記保護カバーは、前記周壁部の開口側端面から軸線方向の外側に延設された、軸部と該軸部の端部から径方向に突設された爪部とからなり前記ケーシングに係止する複数の係止爪を有するとともに、前記底部の外側周縁部に複数の係止爪規制部が形成されている。

この発明に係る交流発電機によれば、保護カバーは、底部の外側周縁部に係止爪規制部が形成されているので、複数の保護カバーが積載される際に、係止爪の不要な係止による保護カバー同士の互いの干渉による破損を防止して確実な積載が可能であり、また交流発電機の組立工程において、個々の保護カバーを円滑に製造ラインに供給でき、生産性が向上する。

この発明の実施の形態１の車両用交流発電機を示す側断面図である。図１の車両用交流発電機において、保護カバーが未装着状態をリヤブラケット側から視たときの正面図である。図１の車両用交流発電機において、保護カバーがケーシングに装着される直前を示す斜視図である。図１の保護カバーを示す正面図である。図４の背面図である。図４のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。図７（ａ）は複数の保護カバーが積載された状態を示す断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の部分拡大図である。この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における保護カバーを示す部分正面図である。図９（ａ）は複数の図８の保護カバーが積載された状態を示す断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の部分拡大図である。この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における保護カバーを示す部分正面図である。

以下、この発明による各実施の形態の車両用交流発電機１について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．

図１はこの発明の実施の形態１の車両用交流発電機１を示す側断面図、図２は図１の車両用交流発電機１において、保護カバー２５が未装着状態をリヤブラケット３側から視たときの正面図、図３は図１の車両用交流発電機１において、保護カバー２５がケーシング４に装着される直前を示す斜視図である。

この実施の形態１の車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製フロントブラケット２、リヤブラケット３とからなるケーシング４と、このケーシング４に一対の軸受５を介して回転自在に支持されたシャフト６と、ケーシング４のフロント側に延出するシャフト６の端部に固着されたプーリ７と、シャフト６に固定されてケーシング４内に配設された回転子８と、この回転子８の軸線方向の両端面に固定されたファン１１と、回転子８を囲むようケーシング４に固定された固定子１２と、ケーシング４のリヤ側に延出したシャフト６の端部に固定され、回転子８に電流を供給する一対のスリップリング１５と、各スリップリング１５の表面に摺動する一対のブラシ１６と、これらのブラシ１６を収容するブラシホルダ１７と、を備えている。

また、車両用交流発電機１は、リヤブラケット３の軸線方向の外側であってブラシホルダ１７の外径側に配されるヒートシンク１８に取り付けられて、固定子１２で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１９と、ヒートシンク１８の取付部と一体に成形されて、電圧調整器１９などと外部装置(図示せず)との信号の入出力を行うコネクタ２０と、リヤブラケット３の軸線方向の外側に配置されて、固定子１２で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置２１と、ブラシホルダ１７、電圧調整器１９、整流装置２１を覆うようにリヤブラケット３に装着された保護カバー２５と、を備えている。

回転子８は、ランデル型回転子で、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁巻線９と、界磁巻線９を覆うよう設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１０と、を備えている。
また、固定子１２は、円筒状の固定子鉄心１３と、固定子鉄心１３に巻装され、回転子８の回転に伴い、界磁巻線９からの磁束の変化で交流が生じる固定子巻線１４と、を備えている。固定子１２は、固定子鉄心１３がフロントブラケット２及びリヤブラケット３のそれぞれの開口端面２ａ，３ａで軸線方向の両側から挟持されて構成されている。

整流装置２１は、複数個の正極側整流素子（図示せず）が実装された正極側ヒートシンク２２と、複数個の負極側整流素子（図示せず）が実装された負極側ヒートシンク２３と、サーキットボード２４、とを備え、サーキットボード２４が、正極側ヒートシンク２２と負極側ヒートシンク２３との間に挟み込まれて軸線方向から視て略Ｃ字状に構成されている。そして、正極側整流素子と負極側整流素子とは、サーキットボード２４を介して所定のブリッジ回路を構成するように接続されている。

このように構成された整流装置２１は、スリップリング１５の外周側に、シャフト６の軸線と直交する平面上にシャフト６を中心とする扇状に配置されて、リヤブラケット３の外側端部に締着固定されている。
そして、固定子巻線１４のリード線１４ａがリヤブラケット３から引き出されてサーキットボード２４の端子に結線され、整流装置２１と固定子巻線１４とが電気的に接続されている。
また、ブラシホルダ１７は、整流装置２１の略Ｃ字状の先端間に配置されて、リヤブラケット３の外側端部に締着固定されている。

次に、保護カバー２５の構成について図４〜図７を参照しつつ説明する。
有底円筒形状の保護カバー２５は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン６６などの絶縁性熱可塑性樹脂で構成され、底部２６及び円筒状の周壁部２７を有している。底部２６には、複数の通気穴である吸気穴２８が形成されている。

また、保護カバー２５は、その底部２６と周壁部２７の一部を切り欠いてコネクタ引き出し穴２９が形成され、このコネクタ引き出し穴２９の周方向一側に出力端子取り出し穴３０が形成されている。さらに、周壁部２７の一部において、３つの凹部３１が、それぞれ周壁部２７の開口端面２７ａから底部２６に至るまで内径側に連続的に窪ませて形成されている。３つの凹部３１のうち一つは、保護カバー２５のコネクタ引き出し穴２９の周方向他側に形成されている。残る二つの凹部３１は、コネクタ引き出し穴２９と対向した側に、かつ周方向に互いに離間して形成されている。

また、保護カバー２５は、周壁部２７の開口端面２７ａから軸線方向の外側に突出し、リヤブラケット３の係止穴３５と係止する係止爪３２を有している。各係止穴３５は、リヤブラケット３の外周縁部に、各係止爪３２に対向して形成されている。
この係止爪３２は、各凹部３１の周方向中央位置で、周壁部２７の開口端面２７ａから軸線方向の外側に突出した軸部３３と、軸部３３の端部から、周壁部２７の径方向の外側に先端部に向かって先細に突設された爪部３４と、から構成されている。軸部３３の周壁部２７の開口端面２７ａからの突出方向は、保護カバー２５がリヤブラケット３に装着された際に、シャフト６の軸線方向と略一致している。

また、保護カバー２５は、軸部３３の反対側であって保護カバー２５の底部２６の外側の周縁部に、係止爪規制部である窪み部３６が形成されている。この窪み部３６は、凹部３１において部分的にさらに内径側に窪んでいる。

保護カバー２５は、回転子８の支持や車両用交流発電機１のエンジンへの取付支持を担うケーシング４とは異なり、ケーシング４の外部に配置された電圧調整器１９や整流装置２１などの部品に対する被水や異物付着を保護する機能を担うので、高剛性を必要とせず、弾性変形可能な肉厚に作製されている。

高剛性が求められない保護カバー２５であって、肉薄椀状形状は開口側（開放側）が特に変形に弱い構成となるので、組立工程中の扱いは注意が必要で、より安定した保管状態として軸線方向積載が採用されている。
組立先であるリヤブラケット３に対し略軸線方向に移動して組付けるので、そのためにも都合がよい。

図７（ａ）、（ｂ）は、複数の保護カバー２５が軸線方向に沿って積載された様子を示す図であり、複数の保護カバー２５を積載される際に、一の保護カバー２５の窪み部３６内に上隣りの保護カバー２５の係止爪３２は、係止することなく収納される、
この図７（ａ），（ｂ）では、係止爪３２の軸部３３の先端部が窪み部３６の底面３６ａに当接している。

なお、複数の保護カバー２５が積載される際に、周壁部２７の開口端面２７ａが下側に積載した保護カバー２６の底部２６と面接触させた状態で位置決めすることで安定した積載状態を得るようにしてもよい。
この場合には、係止爪３２の軸部３３の先端部が窪み部３６底面３６ａから離間しており、保護カバー２５を積載する際に、細い軸部３３が窪み部３６の底面３６ａに衝突し、破損するようなことはない。

上記構成の車両用交流発電機１は、バッテリ（図示せず）からブラシ１６、スリップリング１５を介して界磁コイル９に界磁電流が供給されて磁束が発生する。この磁束により、Ｎ極とＳ極とがポールコア１０の外周に周方向に交互に形成される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）及びプーリ７を介してシャフト６に伝達され、回転子８が回転される。そこで、回転磁界が固定子１２の固定子巻線１４に与えられ、起電力が固定子巻線１４に発生する。そして、固定子巻線１４に発生した交流の起電力が、それぞれ整流装置２１により直流に整流されるとともに、その出力電圧の大きさが電圧調整器１９により調整され、バッテリや車載電気負荷に供給される。

ファン１１が回転子８の回転に連動して回転し、外気が吸気穴２８から保護カバー２５内に吸気され、ヒートシンク１８及び整流素子を冷却した後、リヤブラケット３内に流入する。そして、ファン１１の近傍まで流れてきた外気はファン１１により遠心方向に曲げられ、固定子巻線１４のコイルエンドを冷却して外部に排出される。

ここで、保護カバー２５が電圧調整器１９及び整流装置２１を覆うようにリヤブラケット３に取り付けられている。そこで、飛来物が電圧調整器１９及び整流装置２１に直接ぶつかるようなことがなく、電圧調整器１９及び整流装置２１の損傷発生が抑制される。
また、電圧調整器１９及び整流装置２１が被水すること、及び異物が電圧調整器１９及び整流装置２１に付着するようなことが抑制される。
また、吸気穴２８が電圧調整器１９のヒートシンク１８や整流装置２１の整流素子に相対している。そこで、吸気穴２８から保護カバー２５内に吸気された外気が、ヒートシンク１９及び整流素子に直接供給され、電圧調整器１９及び整流装置２１が効果的に冷却される。

この実施の形態による交流発電機１によれば、保護カバー２５は、底部の外側周縁部に、保護カバー２５同士が積載された際に、積載した保護カバー２５の係止爪３２を収納した係止爪規制部である窪み部３６が形成されている。
従って、複数の保護カバー２５は、積載される際に、係止爪３２が保護カバー２５の底部に形成された吸気孔２８の周辺に係止して吸気孔２８の周辺を破損するような不要な係止が防止される。
また、交流発電機１の組立工程において、確実に積載された複数の保護カバー２５から個々の保護カバー２５を円滑に製造ラインに供給でき、生産性が向上する。

また、保護カバー２５は、高価な材質でなく熱可塑性樹脂を用いて一体成形で製作されており、コスト的にも有利である。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機１における保護カバー２５を示す部分正面図、図９（ａ）は複数の図８の保護カバー２５が積載された状態を示す断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の部分拡大図である。
実施の形態１では、保護カバー２５の底部２６がフラットの場合についての保護カバー２５の係止爪規制部について説明したが、この実施の形態では、保護カバー２５で覆われる電圧調整器１９、整流装置２１等の軸線方向の高さに高低差があり、この高低差に対応して保護カバー２５に高低差Ｈがある場合の例である。

この実施の形態では、保護カバー２５の底部２６のうち、低い側の周縁部に突起部３７が形成されている。この軸線方向に突出した突起部３７は、積載された上段の保護カバー２５の係止爪３２と対面する、係止爪規制部である。保護カバー２５が積載された際には、突起部３７の平面状の外壁面と、係止爪３２の内壁面との間には空隙があるものの、積載された保護カバー２５は、周方向の移動に対しては、円軌道を描く係止爪３２が突起部３７の平面状の外壁面に当接し、周方向の移動が規制される。
突起部３７は、周方向に間隔をあけて３箇所に形成されている。
他の構成は、実施の形態１の車両用交流発電機１と同じである。

この実施の形態では、保護カバー２５の底部２６に高低差がある場合においても、保護カバー２５に係止爪規制部である突起部３７を形成することで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機１における保護カバー２５を示す部分正面図である。
この実施の形態では、保護カバー２５の底部２６の外側周縁部に軸線方向に突出した突起部３８が周方向に間隔をあけて３箇所に形成されている。
係止爪規制部である各突起部３８は、その周方向の両側に凸部３８ａが形成されている。
この両凸部３８ａ間には、複数の保護カバー２５が積載される際には、係止爪３２が収まり、保護カバー２５の周方向の回転は、凸部３８ａで阻止される。
他の構成は、実施の形態１の車両用交流発電機１と同じである。
なお、突起部３８の凸部３８ａはどちらか一方だけでもよい。
この実施の形態では、保護カバー２５に係止爪規制部である突起部３８を形成することで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各実施の形態では、係止爪３２は３本であり、それに対応して係止爪３２を収納する係止爪規制部を３箇所に形成したが、場合によっては複数でなくてもよい。また、２本の場合は、それぞれの係止爪３２は、保護カバー２５の中心に対して略点対称な位置に形成されるのが望ましく、それに対応して係止爪規制部も形成される。
また、各実施の形態では、係止爪規制部は、係止爪３２の直上に形成したが、必ずしも直上に形成する必要はなく、係止爪規制部間の周方向の距離と、係止爪３２間の周方向の距離とが一致していればよい。
また、上記各実施の形態では、保護カバー２５の周壁部２７が円筒形に形成されているが、保護カバー２５の周壁部２７の形状は円筒形に限定されるものではなく、リヤブラケット３の外側端部に取り付けられた整流装置２１及び電圧調整器１９の外周側を囲む略筒形であればよい。

さらに、上記各実施の形態では、熱可塑性樹脂で保護カバー２５を作製したが、有底円筒状の形状によっては金属板に非導電性樹脂をコーティングして保護カバーを作製してもよい。この場合、深絞りによる構成が可能で、さらにコストを削減することができる。
また、この発明は、一例として車両に搭載される交流発電機について説明したが、車両以外のものであってもよいのは勿論である。

１車両用交流発電機、２フロントブラケット、３リヤブラケット、４ケーシング、５軸受、６シャフト、７プーリ、８回転子、９界磁巻線、１０ポールコア、１１ファン、１２固定子、１３固定子鉄心、１４ａリード線、１４固定子巻線、１５スリップリング、１６ブラシ、１７ブラシホルダ、１８ヒートシンク、１９電圧調整器、２０コネクタ、２１整流装置、２２正極側ヒートシンク、２３負極側ヒートシンク、２４サーキットボード、２５保護カバー、２６底部、２７周壁部、２７ａ開口端面、２８吸気穴（通気穴）、２９穴、３０穴、３１凹部、３２係止爪、３３軸部、３４爪部、３５係止穴、３６窪み部（係止爪規制部）、３７，３８突起部（係止爪規制部）、３８ａ凸部。

Claims

ケーシング内に回転可能に支持された回転子と、
固定子鉄心、及び固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有し、前記回転子を囲むよう前記ケーシングに支持された固定子と、
前記ケーシングの軸線方向一側の外側に配設され、前記固定子巻線に発生する交流を整流する整流装置と、
前記ケーシングの軸線方向一側の外側に配設され、前記固定子で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、
底部及び筒形の周壁部を有し、前記整流装置及び前記電圧調整器を覆うように前記ケーシングに係止され、かつ通気穴を有する保護カバーと、を備え、
前記保護カバーは、前記周壁部の開口側端面から軸線方向の外側に延設された、軸部と該軸部の端部から径方向に突設された爪部とからなり前記ケーシングに係止する複数の係止爪を有するとともに、前記底部の外側周縁部に複数の係止爪規制部が形成されている
ことを特徴とする交流発電機。
前記係止爪規制部は、前記係止爪の軸線上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の交流発電機。
前記係止爪規制部は、径方向の内側に窪んだ窪み部であることを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電機。
前記係止爪規制部は、軸線方向に突出した突起部であることを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電機。
前記突起部は、周方向の両側のうち少なくとも一方に径方向の外側に突出した凸部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の交流発電機。
前記保護カバーは、熱可塑性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の交流発電機。
前記保護カバーは、非導電性樹脂でコーティングされた金属で構成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の交流発電機。
交流発電機は、車両用交流発電機であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の交流発電機。