JPH09149603A - 発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集電装置６と刷子装置８の構造を簡素化する
ことにより、車両用交流発電機１の小型、軽量化を図
る。 【解決手段】 シャフト５の後端面に形成されたセンタ
ー穴３７内に負極側スリップリング４２を圧入し、リヤ
ハウジング１２の軸受収納部１８を構成する底壁部２０
の底面にリベット５５を打ち込むことにより負極側刷子
５２をリヤハウジング１２に直接固定して、負極側刷子
５２が負極側スリップリング４２の軸方向端面を摺動す
るようにした。そして、負極側スリップリング４２を導
電性のある銅合金で製作し、負極側刷子５２を銅合金の
バネ鋼である燐青銅またはベリリウム銅によりプレス成
形した。これにより、負極側刷子５２の板厚を薄くで
き、且つシャフト５の軸長を大幅に短縮できる。また、
負極側刷子５１が従来のスプリングとピグテールを兼ね
ているので、負極側刷子５１を電流が流れ易く、電力損
失の少ない車両用交流発電機１となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロータコイルに
刷子装置から集電装置を介して給電することによりロー
タコイルを励磁してステータコイルに交流電圧を誘起さ
せる発電機に関するもので、特に車両に搭載された外部
電源の充電および電気装置への電力の供給を行う車両用
交流発電機に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１３に示したように、三相
整流装置１０１と、発電電圧を調整する電圧調整装置１
０２と、ハウジング１０３内に回転自在に支持されたシ
ャフト１０４と、ハウジング１０３の内面に固定された
ステータ１０５と、このステータ１０５と相対回転する
ロータ１０６と、シャフト１０４の端部外周に固定され
た集電装置１０７と、この集電装置１０７の外周を摺動
する刷子装置１０８とを備えた車両用交流発電機１００
が知られている。ここで、ステータ１０５は、ステータ
コア１１１および三相のステータコイル１１２等からな
る。ロータ１０６は、ランデル型のポールコア１１３お
よびロータコイル１１４等からなる。

【０００３】そして、集電装置１０７は、２個の集電環
１２０、および２個のコネクションバー１２１等から構
成されている。なお、２個の集電環１２０は、銅合金や
ステンレス鋼等の金属質部材で環状に作られており、シ
ャフト１０４と一体的に回転する。また、２個のコネク
ションバー１２１は、ロータコイル１１４の両端末線１
１５にそれぞれ電気的に接続され、且つ２個の集電環１
２０にそれぞれ電気的に接続されている。さらに、車両
振動や車両用交流発電機１００の回転変動により端末線
１１５の端部とコネクションバー１２１との結線部分
や、集電環１０２とコネクションバー１２１との結線部
分が共振することにより、それらの両結線部分の接続強
度が低下することを防止するために、絶縁チューブ１１
６の先端部および端末線１１５とコネクションバー１２
１との結線部分を含浸剤（エポキシ系樹脂）１２３によ
り覆っている。

【０００４】一方、刷子装置１０８は、２個の固定側刷
子１３１、これらの固定側刷子１３１を保持する刷子ホ
ルダー１３２、および２個の固定側刷子１３１を２個の
集電環１２０の外周に押圧して電気的に接続させるコイ
ルスプリング１３３等から構成されている。なお、２個
の固定側刷子１３１は、カーボン質部材により作られて
いる。また、２個の固定側刷子１３１は、電圧調整装置
１０２と刷子ターミナル（図示せず）を介して銅線より
なるピグテール１３４により結線されている。

【０００５】近年、車両のエンジンルームの小型化に伴
う補機類の取付スペースの狭小化と燃料消費の規制によ
る小型、軽量化、および車両寿命の保証期間の延長化に
よる長寿命化を図った車両用交流発電機が望まれてい
る。なお、車両用交流発電機の小型化の一手段として
は、一般に車両用交流発電機の体格の縮径および車両用
交流発電機の軸長の短縮が要求されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の車両
用交流発電機１００においては、２個の固定側刷子１３
１が摩耗部材であるために予め摩耗を予測した長さを設
定して長寿命化を図る必要があるが、ロータコイル１１
４に励磁電流を供給する励磁回路の電圧ドロップを小さ
くして発電出力の低下を防止するために、ロータコイル
１１４への励磁電流を制御する電圧調整装置１０２に近
接して刷子ホルダー１３２を設置している。このため、
電圧調整装置１０２と刷子ホルダー１３２とが近接して
配置されていることから、２個の固定側刷子１３１の長
さを大きくするために、刷子ホルダー１３２の軸方向に
直交する径方向寸法を大きく、長く設定できなかった。
したがって、刷子ホルダー１３２と２個の集電環１２０
の軸方向寸法が車両用交流発電機１００の軸長に対して
大きな割合を占めることになり、交流発電機の小型化、
特に交流発電機の軸長短縮を図ることができないという
問題点が生じている。

【０００７】また、２個の固定側刷子１３１がカーボン
質部材で作られていることから、２個の固定側刷子１３
１において２個の集電環１２０の外周に接触する接触部
分の電気抵抗を小さくするため、適度の面積（大きさ）
とコイルスプリング１３３の押圧力（バネ荷重）とが必
要である。したがって、車両用交流発電機１００を小型
化するために、２個の固定側刷子１３１の接触部分の表
面積を小さくすると、電流密度が大きくなり、２個の固
定側刷子１３１の温度が上昇することにより２個の固定
側刷子１３１の耐久寿命が短くなるので、車両用交流発
電機１００の長寿命化を図ることができないという問題
が生じている。

【０００８】ここで、米国特許第４４０６９６１号公報
においては、固定側刷子を炭素質部材で作り、集電環も
炭素質部材で作り、ロータコイルの端末線を被覆する絶
縁チューブをシャフトに形成された軸方向溝部内に通し
てロータコイルの端末線と集電環とを直接結線するよう
にした交流発電機が記載されている。そして、集電環と
ロータコイルの端末線とは、集電環に近接した半田層を
利用した半田付けにより結線されている。

【０００９】ところが、集電環と端末線との結線後の半
田層の収縮による集電環のガタの発生と柔らかい半田層
の耐振動性に不安があり、さらに半田付けのために端末
線と集電環との結線部分の接続強度が低下するという問
題点が生じている。また、集電環とロータコイルの端末
線との結線を半田付けにより行っているので、半田付け
作業のために半田ごてや治具を挿入するための大きな作
業スペースが必要となる。したがって、交流発電機の小
型化、特に交流発電機の軸長短縮を図ることができない
という問題点が生じている。

【００１０】また、実開昭５７−１６５０８１号公報に
おいては、回転軸の後端面に集電環を設け、この集電環
と摺動するように刷子とコイルバネを直列（軸方向）に
配した交流発電機が記載されている。したがって、この
交流発電機では、−側の電流がコイルバネを経てリヤハ
ウジングに流れるが、通常コイルバネの電気抵抗値は大
きいので、電流が流れ難いという問題点が生じている。
また、刷子とコイルバネとが別部品で構成されているの
で、交流発電機の軸長が長く、交流発電機の小型化、特
に交流発電機の軸長短縮を図ることができない。さら
に、刷子とコイルバネとが別部品で構成されているの
で、部品点数も増加することにより、刷子装置の在庫管
理がし難いという問題点が生じている。

【００１１】

【発明の目的】この発明の目的は、刷子装置および集電
装置の構造を簡素化して発電機の軸長を短縮することに
より、発電機の小型化を図ることにある。また、刷子装
置と集電装置の長寿命化を図ることにより、発電機の価
格を低減することにある。さらに、固定側刷子を電流が
流れ易く、電力損失の少ない発電機を提供することにあ
る。そして、部品点数を減少することにより、刷子装置
の在庫管理がし易い発電機を提供することにある。

【００１２】

【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、ロータコイルの一端を電気的、機械的に固定し
たシャフトの一端面に集電材を固定し、その集電材の表
面を摺動する固定側刷子をシャフトの軸方向に設けるこ
とにより、シャフトの軸長を短縮できると共に、固定側
刷子の軸方向寸法を短縮できる。それによって、発電機
の軸長短縮を達成できるという効果が得られる。

【００１３】また、固定側刷子が金属質板状部材で作ら
れているので、固定側刷子の重さが軽量となり、固定側
刷子のバネ荷重が低減することにより固定側刷子の摩耗
が大幅に低減され、且つ刷子の振動による不具合を抑え
ることにより、固定側刷子の寿命を長期化できる。それ
によって、発電機の長寿命化を達成できるという効果が
得られる。

【００１４】さらに、固定側刷子を金属質板状部材で作
ることにより、摩耗し難くなるので、従来の摩耗部材で
作った刷子のように予め摩耗を予測した大きさと長さに
設定する必要はない。これにより、固定側刷子を薄くす
ることができるので、刷子装置を大幅に小型、軽量化す
ることができる。それによって、発電機の軸長短縮を達
成できるので、発電機を小型、軽量化できるという効果
が得られる。そして、固定側刷子を金属質板状部材で作
ることにより、電気抵抗値が比較的に小さく、電流が流
れ易く、電力損失が少ないという効果が得られる。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、金属質部
材として導電性の銅合金が使用された集電材を、シャフ
トの一端面に形成されたセンター穴、あるいはシャフト
の外周に固定するだけで集電材をシャフトに組み付ける
ことができる。それによって、シャフトに集電材を組み
付ける際の組付作業性を向上でき、且つ部品点数を軽減
できるので、発電機の価格を低減できるという効果が得
られる。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、金属質板
状部材として銅合金のバネ鋼である燐青銅またはベリリ
ウム銅が使用された固定側刷子を、曲げ、絞りによるプ
レス加工により所定の形状に形成することにより、摩耗
寿命に影響する固定側刷子の硬さを十分に高くできる。
また、固定側刷子を従来のスプリングとピグテールおよ
び黒鉛質刷子を兼ねたバネ鋼とすることにより、固定側
刷子を大幅に軽量できるので、バネ荷重を大幅に低減す
ることができ、固定側刷子の振動による不具合を回避で
きる。このため、固定側刷子の寿命を長期化できる。そ
れによって、発電機の長寿命化を達成できるという効果
が得られる。

【００１７】そして、固定側刷子を銅合金のバネ鋼で作
ることにより、スプリングがなくても固定側刷子が集電
材側に付勢することにより、集電材に対する固定側刷子
の接触圧を十分に確保できるので、安定した給電状態を
確保することができるという効果が得られる。さらに、
固定側刷子を従来のスプリングとピグテールを兼ねた銅
合金のバネ鋼とすることにより、集電装置の集電材の軸
方向に固定側刷子を配しても発電機の軸長が長くならな
い。その上、従来のスプリングとピグテールを廃止しな
がらも、集電装置の集電材を摺動するように固定側刷子
自身の弾性を付与できるので、刷子装置の部品点数を減
少できる。それによって、刷子装置の在庫管理がし易く
なるという効果が得られる。

【００１８】請求項４に記載の発明によれば、正極側刷
子を金属質部材で作ることにより、カーボン質部材等の
摩耗部材で作られた正極側刷子と比較して摩耗し難くな
るので、従来のように摩耗部材で作った正極側刷子のよ
うに予め摩耗を予測した大きさと長さに設定する必要は
ない。これにより、従来の正極側刷子と比較して正極側
刷子を薄くすることができるので、刷子装置を大幅に軽
量化することができ、且つ刷子装置の径方向寸法および
軸方向寸法を短縮できる。また、このように刷子装置の
軸方向寸法を短縮できるので、集電環の軸方向寸法を短
縮できる。したがって、発電機の径方向寸法を縮径化で
き、且つ発電機の軸長を短縮化できるので、発電機を小
型、軽量化することができる。

【００１９】そして、集電環がカーボン質部材で作られ
ているので、正極側刷子を金属質部材で作って、その正
極側刷子を集電環の外周に高速で摺動させても安定した
摩耗とロータコイルへの給電を確保することができる。
また、正極側刷子を銅合金のバネ鋼で作ることにより、
スプリングが無くても正極側刷子が集電環側に付勢する
ため、集電環に対する正極側刷子の接触圧を十分に確保
できるので、安定したロータコイルへの給電状態を確保
することができる。

【００２０】請求項５に記載の発明によれば、軸受を保
持する筒状の側壁部、およびこの側壁部の一端側を閉塞
する環状の底壁部が形成された軸受収納部に固定側刷子
を電気的、且つ機械的に固定することにより、固定側刷
子とハウジングとの電気的な導通を確実にとることがで
きる。また、集電材と固定側刷子との摺動部分が軸受収
納部に囲まれることになるので、集電材と固定側刷子と
の摺動部分に水や埃等の異物が侵入することを抑制でき
るという効果が得られる。

【００２１】請求項６に記載の発明によれば、潤滑剤を
用いて集電材と固定側刷子との摺動部分を潤滑すること
により、集電材と固定側刷子との摺動部分が高い潤滑性
を保って潤滑されることになり、集電材と固定側刷子と
の摩耗量を減少できるという効果が得られる。

【００２２】請求項７に記載の発明によれば、筒状の絶
縁部材によって軸受と軸受収納部とを電気的に絶縁する
ことにより、軸受に微小電流が流れることを防止できる
ので、軸受の酸化腐食や潤滑剤の劣化等の不具合を解消
できるという効果が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】

〔第１実施例の構成〕図１ないし図５はこの発明の発電
機を車両用交流発電機に適用した第１実施例を示したも
ので、図１は車両用交流発電機の集電装置と刷子装置の
周辺構造を示した図で、図２は車両用交流発電機の全体
構造を示した図で、図３はリヤハウジングに三相整流装
置、電圧調整装置および刷子装置を組み付けた状態を示
した図である。

【００２４】車両用交流発電機１は、ハイサイド・レギ
ュレータ型の交流発電機であって、ポリＶベルト（図示
せず）を介してエンジンで駆動され、発電した交流電流
を三相整流装置９で整流し、直流に変換して、車両に搭
載されたバッテリ（図示せず）の充電と電気負荷へ必要
な電力の供給とを行う車両用オルタネータである。この
車両用交流発電機１は、ハウジング２、ステータ３、ロ
ータ４、シャフト５、集電装置６、送風装置７、刷子装
置８、三相整流装置９および電圧調整装置１０等から構
成されている。

【００２５】〔ハウジングの説明〕次に、ハウジング２
について図１ないし図３に基づいて説明する。このハウ
ジング２は、導電性に優れた２個のアルミニウムダイカ
スト製のフロントハウジング（ドライブフレームとも言
う）１１およびリヤハウジング（リヤフレームとも言
う）１２からなり、複数のスタッドボルト１３およびナ
ット１４によって締結されている。また、ハウジング２
は、エンジンにブラケット（図示せず）を介して取り付
けられることによりボディアースされ、後記する刷子装
置８の負極側接続ターミナルを構成すると共に、後記す
る三相整流装置９の直流出力ターミナルを構成する。

【００２６】そして、フロントハウジング１１には、シ
ャフト５のフロント側（先端側）を回転自在に支持する
フロントベアリング１５が円筒形状の軸受収納部１６に
圧入およびかしめによって固定されている。また、リヤ
ハウジング１２にはシャフト５のリヤ側（後端側）を回
転自在に支持するリヤベアリング１７が後記する刷子保
持装置５３を介して円筒形状の軸受収納部１８に圧入に
よって固定されている。なお、リヤベアリング１７は、
インナーレース（内輪）１７ａとアウタレース（外輪）
１７ｂとの間に転動体としての多数の玉１７ｃを設けた
両シールド玉軸受（ダブルシールドボールベアリング）
である。

【００２７】リヤハウジング１２の軸受収納部１８は、
前側端が開口した円筒形状の側壁部１９、およびこの側
壁部１９の後側端を閉塞する円環板形状の底壁部２０よ
りなるベアリングホルダーである。なお、底壁部２０に
は、円形状の貫通穴２０ａが形成されている。また、軸
受収納部１８内には、リヤベアリング１７を潤滑するた
めの潤滑剤としてのグリースＧが塗布されている（図１
参照）。そして、ハウジング２内に冷却風を吸い込むべ
く、フロントハウジング１１には多数の通風口２１が略
円環状に周設され、リヤハウジング１２には多数の通風
口２２が略円環状に周設されている。

【００２８】さらに、フロントハウジング１１の上部に
はエンジンのブラケット（図示せず）に締結固定される
ステー部２３が、下部にはエンジンのブラケットに締結
固定されるステー部２４が一体成形されている。また、
リヤハウジング１２には、エンジンのブラケットに締結
固定されるステー部２５が一体成形されている。これら
のステー部２３〜２５には、ボルト（図示せず）が挿通
するボルト穴２３ａ〜２５ａが貫通している。

【００２９】〔ステータの説明〕次に、ステータ３につ
いて図２に基づいて説明する。このステータ３は、ハウ
ジング２の内面に固定され、磁性材料製の薄鋼板を複数
積層してなる積層コアよりなるステータコア３１、およ
びこのステータコア３１の内周側に形成された多数のス
ロット（図示せず）に巻装された三相のステータコイル
３２により構成された固定子である。

【００３０】ステータコア３１は、電機子鉄心、固定子
鉄心を構成するもので、フロントハウジング１１の内周
面に圧入固定されて一体化されている。多数のスロット
は、ステータコア３１の内周側に等間隔で形成されてい
る。三相のステータコイル３２は、三相の電機子巻線、
三相の固定子巻線を構成するもので、Ｙ結線またはΔ結
線により接続され、ロータ４の回転に伴って三相交流出
力が誘起する巻線である。これらのステータコイル３２
の巻線端は、三相整流装置９の三相全波整流ブリッジ回
路に半田付け等を用いて電気的に接続されている。

【００３１】〔ロータの説明〕次に、ロータ４について
図１および図２に基づいて説明する。このロータ４は、
界磁として働く部分で、シャフト５と一体的に回転する
回転子である。ロータ４は、シャフト５、このシャフト
５に固定されたランデル型のポールコア３３、このポー
ルコア３３に巻装された界磁コイル３４、この界磁コイ
ル３４に励磁電流を供給するための集電装置６、および
冷却風を発生させる送風装置７等から構成されている。

【００３２】ポールコア３３は、ランデル型のロータコ
ア（界磁極、界磁鉄心または回転子鉄心とも言う）であ
って、中央に界磁コイル３４が巻かれ、導電性で且つ強
磁性材料により作られている。このポールコア３３は、
界磁コイル３４に励磁電流が流れると前端側の爪状磁極
部３３ａが全てＮ極になり、後端側の爪状磁極部３３ｂ
が全てＳ極になる。そして、後端側の爪状磁極部３３ｂ
のリヤ側壁面には、ハウジング２内に冷却風を吸い込む
送風装置７が溶接等の手段を用いて取り付けられてい
る。

【００３３】界磁コイル３４は、本発明のロータコイル
であって、ポールコア３３の中央部にコイルボビン３５
を介して巻回され、励磁電流が流れるとポールコア３３
を磁化する励磁巻線（回転子巻線とも言う）である。こ
の界磁コイル３４は、両端の端末線がコネクションバー
（図示せず）に半田付け等を用いて電気的に接続されて
いる。なお、コイルボビン３５は、界磁コイル３４とポ
ールコア３３とを電気的に絶縁する電気絶縁性の樹脂質
部材で作られている。

【００３４】〔シャフトの説明〕次に、シャフト５につ
いて図１および図２に基づいて説明する。このシャフト
５は、導電性の金属質部材により製作され、ハウジング
２の軸受収納部１６、１８にフロント、リヤベアリング
１５、１７を介して回転自在に支持されている。このシ
ャフト５の先端部（フロント側端部）には、エンジンの
回転動力をシャフト５に伝達するためのＶリブドプーリ
（ポリＶベルト用プーリ）３６が座付きナット３６ａと
フロントベアリング１５との間に締結固定されている。
このＶリブドプーリ３６は、ポリＶベルト等の伝動手段
（図示せず）を介してエンジンの出力軸（クランク軸）
に装着されたポリＶベルト用プーリ（図示せず）に駆動
連結されている。なお、シャフト５とＶリブドプーリ３
６との間に電磁クラッチ等のクラッチ手段を配しても良
い。

【００３５】〔集電装置の説明〕次に、集電装置６につ
いて図１および図２に基づいて説明する。集電装置６
は、バッテリおよび電圧調整装置１０と界磁コイル３４
とを刷子装置８を通して接続するために使われる正極
側、負極側スリップリング４１、４２、およびこれらの
正極側、負極側スリップリング４１、４２の各々に電気
的に接続される２個の正極側、負極側コネクションバー
４３、４４等から構成されている。

【００３６】正極側スリップリング４１は、本発明の集
電環であって、シャフト５の後端部（リヤ側端部）の外
周に設けられた円環形状の炭素質集電環、負極側集電環
である。この正極側スリップリング４１の材質として
は、炭素（カーボン）質部材（例えば銅合金の発泡骨格
金属を金属母体とした炭素粉末、天然黒鉛、電気黒鉛ま
たは金属黒鉛等）が使用されている。正極側スリップリ
ング４１は、正極側コネクションバー４３をインサート
した状態で焼成されることにより所定の円環形状に成形
されている。

【００３７】負極側スリップリング４２は、本発明の集
電材であって、シャフト５の後端面に係止される円環板
形状の摺接部４２ａ、およびこの摺接部４２ａよりもシ
ャフト５側に突出した円柱状の突起部４２ｂ等から構成
された円環板形状の金属質集電材、負極側集電環であ
る。なお、突起部４２ｂは、先端が略球面形状とされ、
シャフト５の後端面（リヤ側端面）に形成されたセンタ
ー穴３７内に圧入されている。また、負極側スリップリ
ング４２の材質としては、金属質部材（例えば導電性に
優れる銅合金）が使用されている。負極側スリップリン
グ４２は、円環板形状に形成され、シャフト５に電気的
に接続されている。

【００３８】２個の正極側、負極側コネクションバー４
３、４４は、プレス加工により平板形状に形成されてい
る。これらの正極側、負極側コネクションバー４３、４
４の一端部には、図２に示したように、界磁コイル３４
の両端末線（コイル端）３４ａ、３４ｂが半田付け、ろ
う付け、フュージング溶接（抵抗溶接）等の溶接手段に
より電気的に接合されている。また、正極側コネクショ
ンバー４３の他端部は、図１および図２に示したよう
に、正極側スリップリング４１内にインサート成形され
ることにより正極側スリップリング４１に機械的、且つ
電気的に固定されている。

【００３９】なお、インサート成形される部分の外周面
および内周面に、例えばショットブラスト法、ショット
ピーニング法またはプレス加工法等の加工方法により凸
凹を形成することにより、正極側スリップリング４１と
正極側コネクションバー４３との接触面積を増加させ
て、正極側スリップリング４１と正極側コネクションバ
ー４３との接触抵抗を減少させても良い。

【００４０】負極側コネクションバー４４の他端部は、
図１および図２に示したように、ポールコア３３の後端
面（リヤ側端面）に半田付け、ろう付け、フュージング
溶接（抵抗溶接）等の溶接手段により電気的、且つ機械
的に固定されている。なお、負極側コネクションバー４
４の溶接箇所は、凹形状に凹んだ窪み部４４ａとされて
いる。また、窪み部４４ａをリベット等によりかしめ固
定したり、あるいはボルトやネジ等の締結具により締付
け固定した方が電気的な導通状態の信頼性が高い。

【００４１】〔送風装置の説明〕次に、送風装置７につ
いて図１および図２に基づいて説明する。この送風装置
７は、電気絶縁性の樹脂質部材で一体成形され、正極側
スリップリング４１と２個の正極側、負極側コネクショ
ンバー４３、４４を樹脂質部材にてインサート成形して
いる。この送風装置７は、正極側スリップリング４１と
正極側コネクションバー４３との結合部分を保護する端
子保護部材でもある。

【００４２】送風装置７は、遠心式ファンを構成する複
数の翼部（送風機本体）４５、および正極側スリップリ
ング４１をインサート成形した円筒状の集電環固定部４
６等から構成されている。送風装置７は、正極側、負極
側コネクションバー４３、４４をインサート成形してポ
ールコア３３の後端側の側面に固定され、刷子装置８と
対向する対向面（後端面）に嵌合部としての凸部４７を
設けている。また、送風装置７は、負極側コネクション
バー４４の窪み部４４ａに溶接用の工具を挿入するため
の窓部４８を開口している。

【００４３】集電環固定部４６は、正極側スリップリン
グ４１および正極側コネクションバー４３をインサート
成形してシャフト５の後端部外周に圧入固定または形成
されている。なお、樹脂質部材としては、例えば電気絶
縁性および耐熱性に優れ、高強度で寸法安定性に優れ
る、例えばポリフェニレンサルフィド樹脂（ＰＰＳ樹
脂）等のフェノール樹脂を使用することが望ましい。

【００４４】〔刷子装置の説明〕次に、刷子装置８につ
いて図１ないし図５に基づいて説明する。この刷子装置
８は、正極側スリップリング４１の外周面を摺動する正
極側刷子５１、負極側スリップリング４２の表面（円環
板状の端面）を摺動する負極側刷子５２、正極側刷子５
１を支持固定する刷子保持装置５３、およびこの刷子保
持装置５３にインサート成形された正極側接続ターミナ
ル５４等から構成されている。

【００４５】正極側刷子５１は、図１ないし図４に示し
たように、曲げ、絞りによるプレス加工のみにより一体
成形され、正極側スリップリング４１を介して界磁コイ
ル３４に励磁電流を供給する金属質のブラシ（金属質板
状刷子）である。この正極側刷子５１の材質としては、
金属質板状部材（例えば銅合金のバネ鋼である燐青銅ま
たはベリリウム銅等の導電性の薄板弾性材）が使用され
ている。

【００４６】そして、正極側刷子５１には、図４に示し
たように、天井部５１０から正極側スリップリング４１
を囲むように設けられた２個のアーム部５１１、および
天井部５１０から刷子保持装置５３側に対して逆側に突
出した刷子固定部５１２が一体成形されている。

【００４７】２個のアーム部５１１は、正極側スリップ
リング４１の外周面と接触するように半円弧形状（馬蹄
形状）に形成されている。２個のアーム部５１１の先端
部には、正極側スリップリング４１の外周面と接触する
２個の接触部５１３がそれぞれ形成されている。なお、
２個の接触部５１３は、２個のアーム部５１１間寸法Ａ
と正極側スリップリング４１の外径寸法Ｂとの寸法差
（Ｂ−Ａ）の締め代により正極側スリップリング４１の
外周面に押圧されている。

【００４８】なお、２個の接触部５１３は、正極側スリ
ップリング４１の外周面を摺動する摺動部分で、自己の
バネ特性により正極側スリップリング４１との接触圧を
確保している。これらの接触部５１３の軸方向の両側か
らは、２個の飛び出し部５１４がそれぞれ突き出してい
る。これらの飛び出し部５１４は、接触部５１３の延長
方向（軸方向と平行な方向）に対して外側に所定の傾斜
角度だけ反った形状（面取り形状）に形成されている。
これにより、正極側刷子５１を正極側スリップリング４
１に着脱する際に、２個のアーム部５１１が正極側スリ
ップリング４１の軸方向に滑らかに移動可能となるの
で、正極側刷子５１の着脱が容易となる。このため、車
両用交流発電機１の分解作業や組付作業が容易となり、
車両用交流発電機１の生産性が高くなる。

【００４９】刷子固定部５１２は、金属質板状部材とし
て銅合金のバネ鋼を使用していることから、つまりバネ
鋼の特徴であるバネ特性を利用した方法で正極側接続タ
ーミナル５４と電気的、機械的に固定されている。この
ため、この実施例の刷子固定部５１２は、性能上および
製造上の最小スペースとなるファストン形状としてい
る。すなわち、刷子固定部５１２は、天井部５１０から
軸方向に突出した突出片５１５、およびこの突出片５１
５の両側を断面形状が略長円形状の円周を描くように折
り曲げた弾性変形可能な２個の係止片５１６を有してい
る。そして、刷子固定部５１２は、正極側接続ターミナ
ル５４の先端部が突出片５１５と２個の係止片５１６と
の間に挿入されることにより、正極側接続ターミナル５
４の先端部を挟持して電気的な導通をとる。

【００５０】負極側刷子５２は、本発明の固定側刷子で
あって、図１、図２および図５に示したように、曲げ、
絞りによるプレス加工のみにより一体成形され、負極側
スリップリング４２を介して界磁コイル３４に励磁電流
を供給する金属質のブラシ（金属質板状刷子）である。
この負極側刷子５２の材質としては、金属質板状部材
（例えば銅合金のバネ鋼である燐青銅またはベリリウム
銅等の導電性の薄板弾性材）が使用されている。この実
施例では、負極側刷子５２と負極側スリップリング４２
とが共に金属質部材で製作されているので、両者の摩耗
を軽減するためにリヤベアリング１７を潤滑するグリー
スＧを両者の摩擦部分に塗布している（図１参照）。

【００５１】そして、負極側刷子５２は、負極側スリッ
プリング４２よりも軸方向外方に配され、その摺接部４
２ａの表面（軸方向端面）、特に摺接部４２ａのセンタ
ー付近で接触するように皿形状に形成されている。この
負極側刷子５２は、貫通穴２０ａを貫通する回転方向規
制手段（係止手段）としてのリベット５５を打ち込んで
底壁部２０の底面とリベット５５の鍔状部分との間に挟
み込むことにより底壁部２０に電気的、且つ機械的に直
接固定されている。これにより、シャフト５の回転時の
負極側刷子５２の回転方向の移動が規制される。

【００５２】なお、負極側刷子５２は、図５に示したよ
うに、中心部にベルマウス形状の穴部５２ａ、この穴部
５２ａより放射状に延びる複数のスリット５２ｂ、およ
びリベット５５（図１および図２参照）が貫通する円形
状の貫通穴５２ｃを有している。複数のスリット５２ｂ
は、シャフト５の後端面と軸受収納部１８の底壁部２０
の底面との隙間の誤差を吸収するために、負極側刷子５
２の各分割片５６のバネ圧の範囲を複数とるためのもの
である。

【００５３】刷子保持装置５３は、正極側刷子５１を保
持固定する刷子（ブラシ）ホルダーのことで、電気絶縁
性の樹脂質部材（例えばＰＰＳ樹脂等）よりなる。この
刷子保持装置５３は、刷子保持部（ブラシホルダー部と
も言う）を構成するもので、正極側接続ターミナル５４
をインサート成形しており、正極側接続ターミナル５４
の先端部を突出した状態で正極側接続ターミナル５４を
保持している。

【００５４】そして、刷子保持装置５３は、内周側に設
けられた円筒状の軸受保持部（ベアリングホルダー部と
も言う）６０、軸方向前方側へ延長された円筒状の延長
部（集電環筒状被覆部、スリップリングカバー部とも言
う）６１、および後記する電圧調整装置１０のケーシン
グ６２を一体成形している。軸受保持部６０は、本発明
の絶縁部材であって、リヤハウジング１２の軸受収納部
１８の側壁部１９内に圧入され、内周側にリヤベアリン
グ１７が圧入によって固定されている。軸受保持部６０
は、軸受収納部１８の側壁部１９とリヤベアリング１７
とを電気的に絶縁する軸受絶縁部を構成する。

【００５５】延長部６１は、送風装置７と共に、２個の
正極側スリップリング４１と正極側刷子５１との摺動部
分の周囲を覆っている。この延長部６１は、送風装置７
と対向する対向面（前端面）に、送風装置７の凸部４７
に嵌め合わされる被嵌合部としての凹部６３を形成して
いる。このため、刷子保持装置５３の凹部６３は、送風
装置７の凸部４７との間に断面形状が略Ｕ字形状のラビ
リンスシール６４を形成する。このラビリンスシール６
４は、全周切れ目なく円環状に形成されている。したが
って、正極側スリップリング４１と正極側刷子５１との
摺動部分が存する円筒状空隙は、送風装置７および刷子
保持装置５３により気密的にシールされることになる。

【００５６】正極側接続ターミナル５４は、刷子装置８
の外部接続端子であって、断面形状が略逆Ｌ字状に形成
され、三相整流装置９の直流出力ターミナル７１に固定
ねじ７２により締結固定されて電気的に接続された給電
端子である。また、正極側接続ターミナル５４は、アル
ミニウム合金や銅合金等の金属質板状部材により製作さ
れている。

【００５７】〔三相整流装置の説明〕次に、三相整流装
置９について図２および図３に基づいて説明する。この
三相整流装置９は、所謂レクティファイヤであって、直
流出力ターミナル７１、正極側冷却フィン７３、負極側
冷却フィン７４、３個の正極側ダイオード７５、３個の
負極側ダイオード７６および端子台７７等から構成され
ている。

【００５８】直流出力ターミナル７１は、三相整流装置
９の外部接続端子であって、一端部に図示しない導電線
を介してバッテリの正極に電気的に接続され、他端部が
刷子装置８の正極側接続ターミナル５４および正極側冷
却フィン７３に図示しない固定ねじを締め付けることに
より電気的に接続されている。この直流出力ターミナル
７１は、バッテリに充電電流を供給するターミナル（直
流出力正極側ターミナルとも言う）で、車両用交流発電
機１のＢ端子を構成する。

【００５９】正極側冷却フィン７３は、負極側冷却フィ
ン７４と共に刷子保持装置５３を囲むように所定の形状
に一体成形され、リヤハウジング１２の側面に沿うよう
に配されている。正極側冷却フィン７３は、図示しない
絶縁部材を介してリヤハウジング１２の内側面に固定さ
れている。負極側冷却フィン７４は、直流出力負極側タ
ーミナルを構成するリヤハウジング１２を介してボディ
アース（接地）されている。すなわち、正極側冷却フィ
ン７３はバッテリの正極（＋）側に電気的に接続され、
負極側冷却フィン７４はリヤハウジング１２を介してバ
ッテリの負極（−）側に電気的に接続されている。そし
て、正極側、負極側冷却フィン７３、７４は、それぞれ
熱伝導性に優れる導電性金属板（例えばアルミニウム
板）で作られており、３個の正極側、負極側ダイオード
７５、７６の発熱を放熱する放熱フィンであると共に、
３個の正極側、負極側ダイオード７５、７６を保持固定
する整流素子保持手段でもある。

【００６０】３個の正極側、負極側ダイオード７５、７
６は、三相のステータコイル３２の交流出力を整流して
直流出力に変換（整流）する正極側、負極側整流素子で
ある。３個の正極側、負極側ダイオード７５、７６は、
一端側（リード線）がそれぞれ３個の交流入力端子７８
に半田付けにより電気的に接続され、他端側がそれぞれ
正極側、負極側冷却フィン７３、７４に半田付けにより
電気的に接続されている。なお、直流出力ターミナル７
１、正極側、負極側冷却フィン７３、７４、３個の正極
側、３個の負極側ダイオード７５、７６および３個の交
流入力端子７８等から三相全波整流ブリッジ回路が構成
される。

【００６１】端子台７７は、電気絶縁性の樹脂質部材
（例えばＰＰＳ樹脂等）で所定の形状に作られ、３個の
交流入力端子７８をインサート成形して保持すると共
に、正極側冷却フィン７３と負極側冷却フィン７４とを
電気的に絶縁する。この端子台７７は、固定ねじ７９に
より正極側、負極側冷却フィン７３、７４を固定してい
る。

【００６２】〔電圧調整装置の説明〕次に、電圧調整装
置１０について図２および図３に基づいて説明する。こ
の電圧調整装置１０は、励磁電流出力端子等の各種外部
接続端子（図示せず）、集積回路（図示せず）およびケ
ーシング６２等から構成されたＩＣレギュレータ（通電
制御回路）である。励磁電流出力端子は、電圧調整装置
１０の外部接続端子であって、前述したように銅合金等
の金属質板状部材により正極側接続ターミナル５４と一
体成形され、リヤハウジング１２に固定されるケーシン
グ６２に保持され、且つ正極側刷子５１に機械的に接続
されている。

【００６３】集積回路は、界磁コイル３４に供給する励
磁電流を制御して三相のステータコイル３２の発電電圧
を調整する電圧調整手段である。この集積回路には、界
磁コイル３４の通電および通電停止を制御するスイッチ
ング素子としてのパワートランジスタや、界磁コイル３
４に流れる励磁電流を減衰させる逆起電力吸収用ダイオ
ード等が組み込まれている。

【００６４】ケーシング６２は、電気絶縁性の樹脂質部
材（例えばＰＰＳ樹脂等）により刷子保持装置５３と一
体成形され、リヤハウジング１２に固定ねじ６５により
締結固定される複数のブラケット６６を有している。こ
れにより、ケーシング６２は、刷子保持装置５３および
正極側刷子５１をリヤハウジング１２に固定する刷子固
定手段として働く。また、ケーシング６２の内部には、
集積回路等の電子部品がエポキシ樹脂系の樹脂質部材に
よりモールド成形されている。

【００６５】〔実施例の作用〕次に、この実施例の車両
用交流発電機１の作用を図１ないし図５に基づいて簡単
に説明する。

【００６６】車両に搭載されたエンジンが始動すると、
エンジンの回転動力がポリＶベルト等の伝動手段を介し
てＶリブドプーリ３６に伝達され、ハウジング２にフロ
ント、リヤベアリング１５、１７を介して回転自在に支
持されているシャフト５が回転することによりロータ４
が回転する。このとき、シャフト５の一体的にポールコ
ア３３、界磁コイル３４および２個の正極側スリップリ
ング４１が回転する。

【００６７】そして、電圧調整装置１０が界磁コイル３
４の給電を開始すると、バッテリ→直流出力ターミナル
７１→正極側接続ターミナル５４→正極側刷子５１→正
極側スリップリング４１→正極側コネクションバー４３
→界磁コイル３４→負極側コネクションバー４４→ポー
ルコア３３→シャフト５→負極側スリップリング４２→
負極側刷子５２→リヤハウジング１２→ボディのように
励磁電流が流れる。したがって、界磁コイル３４にバッ
テリより電圧が印加されて界磁コイル３４に励磁電流が
流れることによりポールコア３３の一対の爪状磁極部３
３ａ、３３ｂが磁化する。これにより、前端側の爪状磁
極部３３ａが全てＮ極になり、後端側の爪状磁極部３３
ｂが全てＳ極になる。

【００６８】そして、ロータ４と相対回転するステータ
３のステータコア３１に巻装された三相のステータコイ
ル３２に順次交流電流が誘起し、発電電圧が急速に立ち
上がる。この三相の交流電流は、３個の交流入力端子７
８を経て三相全波整流ブリッジ回路に入力される。すな
わち、３個の正極側ダイオード７５および３個の負極側
ダイオード７６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、三相のス
テータコイル３２の発電電圧（直流出力ターミナル７１
の電圧、Ｂ端子電圧）がバッテリ電圧を越えると、整流
された直流電流、すなわち、充電電流は、３個の正極側
ダイオード７５→正極側冷却フィン７３→直流出力ター
ミナル７１→導電線を経てバッテリに供給される。これ
により、バッテリに充電電流が流れることによってバッ
テリが充電されると共に、車両に搭載された電気負荷に
電力が供給される。

【００６９】ここで、車両用交流発電機１の三相のステ
ータコイル３２、界磁コイル３４、三相整流装置９およ
び電圧調整装置１０の各電気部品が通電されることによ
り発熱する。この熱は、ロータ４が回転することによ
り、ポールコア３３に固定された複数の翼部４５が回転
することにより、ハウジング２内に冷却風が吸い込まれ
ることにより冷却される。具体的には、ステータ３の三
相のステータコイル３２およびロータ４の界磁コイル３
４は、図２に示したように、フロントハウジング１１お
よびリヤハウジング１２に形成された多数の通風口２１
および多数の通風口２２を通って送り込まれる複数の翼
部４５の冷却風によって直接冷却される。

【００７０】また、３個の正極側、負極側ダイオード７
５、７６で発生した熱は、正極側、負極側冷却フィン７
３、７４にリヤハウジング１２の通風口２２を通って送
り込まれた冷却風が当たることで正極側、負極側冷却フ
ィン７３、７４が冷やされることにより、正極側、負極
側冷却フィン７３、７４を介して放熱する。なお、ハウ
ジング２内に冷却風が吸い込まれる際に、水や埃等の異
物もハウジング２内に侵入する。特に、リヤハウジング
１２の通風口２２を通って異物が侵入すると、正極側ス
リップリング４１と正極側刷子５１との摺動部分に入り
込む可能性がある。

【００７１】しかし、この実施例では、刷子保持装置５
３およびその延長部６１によって円筒状空隙の外周側が
シールされ、送風装置７の凸部４７と刷子保持装置５３
の凹部６３との間のラビリンスシール６４によって円筒
状空隙のポールコア３３側がシールされている。これに
よって、水や埃等の異物がハウジング２内に侵入して
も、送風装置７と刷子保持装置５３とで囲まれた空間
内、すなわち、正極側スリップリング４１と正極側刷子
５１との摺動部分が存する円筒状空隙内に水や埃等の異
物が侵入することを防ぐこともできる。また、正極側ス
リップリング４１と正極側刷子５１との摺動部分で発生
する磨耗粉がハウジング２内に飛散して内部部品に悪影
響を与えることも防止できる。

【００７２】一方、リヤハウジング１２の通風口２２を
通って異物が侵入した際に、負極側スリップリング４２
と負極側刷子５２との摺動部分に入り込む可能性もあ
る。しかし、この実施例では、リヤハウジング１２の軸
受収納部１８および刷子保持装置５３の軸受保持部６０
によって負極側スリップリング４２と負極側刷子５２と
の摺動部分が存する円環状空隙側がシールされている。
これによって、水や埃等の異物がハウジング２内に侵入
しても、刷子保持装置５３とリヤハウジング１２とで囲
まれた空間内、すなわち、負極側スリップリング４２と
負極側刷子５２との摺動部分が存する円環状空隙内に水
や埃等の異物が侵入することを防ぐこともできる。ま
た、負極側スリップリング４２と負極側刷子５２との摺
動部分で発生する磨耗粉がハウジング２内に飛散して内
部部品に悪影響を与えることも防止できる。

【００７３】そして、車両用交流発電機１を長期間高速
運転することにより、正極側スリップリング４１と正極
側刷子５１とが摺動して摩耗する。しかし、この実施例
では、正極側スリップリング４１がカーボン質部材で製
作されているので、自己潤滑性を備えている。すなわ
ち、正極側スリップリング４１自身の摩擦係数を軽減す
ることにより、従来の金属質部材により作られた集電環
１２０と比較して正極側スリップリング４１の摩耗量が
大幅に軽減される。また、正極側刷子５１が金属質板状
部材で製作されているので、軽量化されバネ荷重が軽減
することにより正極側刷子５１の摩耗量が大幅に軽減さ
れる。したがって、正極側スリップリング４１および正
極側刷子５１の耐久寿命を長期化することができる。

【００７４】一方、車両用交流発電機１を長期間高速運
転することにより、負極側スリップリング４２と負極側
刷子５２とが摺動して摩耗する。しかし、この実施例で
は、リヤベアリング１７を潤滑するためのグリースＧに
より負極側スリップリング４２と負極側刷子５２との摺
動部分を潤滑しているので、負極側スリップリング４２
と負極側刷子５２との摩耗量が大幅に軽減される。した
がって、負極側スリップリング４２および負極側刷子５
２の耐久寿命を長期化することができる。

【００７５】〔実施例の効果〕以上のように、この実施
例の車両用交流発電機１は、界磁コイル３４に電気的に
接続されたシャフト５の後端面に負極側スリップリング
４２を固定し、その負極側スリップリング４２の表面を
摺動する負極側刷子５２をシャフト５の軸方向に配設す
ることにより、シャフト５の後端部外周に２個のスリッ
プリングを設けていた従来のものと比較してシャフト５
の軸長を大幅に短縮できると共に、負極側刷子５２の軸
方向寸法を短縮できるので、車両用交流発電機１の軸長
短縮を図れる。これによって、車両用交流発電機１の小
型、軽量化を達成できる。

【００７６】次に、負極側スリップリング４２を金属質
部材で製作した場合の効果について説明する。金属質部
材として導電性の銅合金が使用された負極側スリップリ
ング４２を、シャフト５の後端面に形成されたセンター
穴３７内に圧入するだけで負極側スリップリング４２を
シャフト５に組み付けることができる。すなわち、シャ
フト５と負極側スリップリング４２とを半田付けする場
合に必要な半田材、シャフト５と負極側スリップリング
４２とをリベットによりかしめ固定する場合に必要なリ
ベット、あるいはシャフト５と負極側スリップリング４
２とをボルトやネジ等の締結具により締付け固定する場
合に必要な締結具が不要となる。それによって、シャフ
ト５に負極側スリップリング４２を組み付ける際の組付
作業性を向上でき、且つ部品点数を軽減できるので、車
両用交流発電機１の製品コストを低減できる。

【００７７】そして、リヤベアリング１７を保持する軸
受収納部１８を構成する底壁部２０の底面に負極側刷子
５２をリベット５５を打ち込んで固定することにより、
リヤハウジング１２と負極側刷子５２との電気的な導通
を確実にとることができる。また、負極側スリップリン
グ４２と負極側刷子５２との摺動部分が刷子保持装置５
３の軸受保持部６０と軸受収納部１８を構成する側壁部
１９および底壁部２０に囲まれることになる。すなわ
ち、軸受保持部６０と軸受収納部１８がスリップリング
カバーの働きをするため、負極側スリップリング４２と
負極側刷子５２との摺動部分に水や埃等の異物の侵入を
防止できる。

【００７８】次に、刷子保持装置５３に軸受保持部６０
を一体化した場合の効果について説明する。上述の作用
の欄で説明したように、シール性の効果以外に、リヤベ
アリング１７（シャフト５の後端部）を保持する軸受保
持部６０に、正極側刷子５１を正極側接続ターミナル５
４を介して保持する刷子保持装置５３を樹脂質部材によ
り一体成形することにより、刷子保持装置５３と軸受保
持部６０との位置関係が一定となり、リヤベアリング１
７と軸受保持部６０との組付け誤差および刷子保持装置
５３と軸受保持部６０との組付け誤差によるシャフト５
の軸芯ずれをなくすことができる。

【００７９】そして、軸受収納部１８内のリヤベアリン
グ１７のグリースＧを用いて負極側スリップリング４２
と負極側刷子５２との摺動部分を潤滑することにより、
リヤベアリング１７の潤滑と負極側スリップリング４２
と負極側刷子５２との摺動部分の潤滑とに異なるグリー
スＧを用いたものと比較して、異なる潤滑剤を混合する
ことによる潤滑性の低下を防止できる。それによって、
負極側スリップリング４２と負極側刷子５２との摺動部
分が高い潤滑性を保ったグリースＧにより潤滑されるこ
とにより、負極側スリップリング４２と負極側刷子５２
との摩耗量を減少できる。また、１種類のグリースＧを
用いてリヤベアリング１７の潤滑と負極側スリップリン
グ４２と負極側刷子５２との摺動部分の潤滑とを行うこ
とによりグリースＧの種類を減少できるので、グリース
Ｇの在庫管理が非常にし易くなり、車両用交流発電機１
の製品コストを低減できる。

【００８０】そして、負極側刷子５２を軸受収納部１８
の底壁部２０の底面にリベット５５を打ち込んで電気
的、且つ機械的に固定することにより、ロータコイルの
励磁回路としてシャフト５、負極側スリップリング４
２、負極側刷子５２および軸受収納部１８を通る主励磁
回路とこの励磁回路に並列して接続され、シャフト５、
リヤベアリング１７および軸受収納部１８を通る副励磁
回路とが形成される。このうち、副励磁回路には、負極
側刷子５２とリヤベアリング１７との電気抵抗値の違い
により微小電流が流れる。

【００８１】このように、リヤベアリング１７に微小電
流が流れると、リヤベアリング１７の微小間隙（例えば
インナレース１７ａと玉１７ｃとの間、玉１７ｃとアウ
タレース１７ｂとの間）に火花が生じ、リヤベアリング
１７が酸化消耗したり、リヤベアリング１７のグリース
Ｇが炭化して潤滑性が劣化したりする恐れがある。この
ため、刷子保持装置５３に一体成形された軸受保持部６
０をリヤハウジング１２の側壁部１９とリヤベアリング
１７のアウタレース１７ｂとの間に介在させて、リヤベ
アリング１７と軸受収納部１８とを電気的に絶縁する。
これにより、リヤベアリング１７に微小電流が流れるこ
とを防止できるので、リヤベアリング１７の酸化腐食や
グリースＧの劣化等の不具合を解消できる。

【００８２】次に、車両用交流発電機１の正極側刷子５
１および負極側刷子５２の材質として金属質板状部材を
使用した場合の効果について説明する。従来のように固
定側刷子１３１の材質として炭素質部材を使用した場合
には、接触電気抵抗を小さくするために、炭素の中に銅
粉を混合して接触電気抵抗と固定側刷子１３１の摩耗寿
命によりその配合比を決めていた。そして、銅粉等を炭
素質部材に配合することにより、固定側刷子１３１の重
量が重たくなるため振動による影響（例えば固定側刷子
１３１と集電環１２０との過剰な摩耗）を考慮しなけれ
ばならなかった。なお、固定側刷子の耐振動は、一般に
機械設計書の文献によると下記の数１の式で表される。

【数１】耐振動∝｛（ｋ×バネ荷重）／（固定側刷子重
さ）｝＋｛スプリング重さ｝

【００８３】上記の数１の式から、固定側刷子としての
正極側刷子５１および負極側刷子５２の重量を軽量化す
ると、正極側刷子５１および負極側刷子５２のバネ荷重
を小さくできることが分かる。この実施例では、正極側
刷子５１および負極側刷子５２の材質としてスプリング
とピグテールおよび黒鉛質刷子を兼ねたバネ鋼（本例で
は燐青銅またはベリリウム銅）を使用することにより、
正極側刷子５１および負極側刷子５２の重量を大幅に軽
量化している。これにより、正極側刷子５１および負極
側刷子５２のバネ荷重を従来の固定側刷子１３１と比較
して大幅に低減できるので、正極側刷子５１および負極
側刷子５２の摩耗量が大幅に低減でき、且つ正極側刷子
５１および負極側刷子５２の振動による影響を抑制でき
ることにより正極側刷子５１および負極側刷子５２の寿
命を長期化できる。したがって、車両用交流発電機１の
長寿命化を達成することができる。

【００８４】そして、正極側刷子５１および負極側刷子
５２が金属質板状部材で製作されていることにより、正
極側刷子５１および負極側刷子５２において正極側スリ
ップリング４１の外周および負極側スリップリング４２
の軸方向端面に接触する接触部分の電気抵抗を小さくす
るために、正極側刷子５１および負極側刷子５２の接触
部分の表面積を小さくしても電流密度が変化しないの
で、正極側刷子５１および負極側刷子５２の温度上昇が
抑えられて正極側刷子５１および負極側刷子５２の耐久
寿命が延びる。

【００８５】また、正極側刷子５１および負極側刷子５
２が金属質板状部材で製作され、従来のスプリングおよ
びピグテールを廃止しているので、刷子装置８の電気抵
抗値が比較的に小さくなる。これにより、電流が流れ易
く、電力損失が少ない刷子装置８を提供できる。さら
に、負極側刷子５２を従来のスプリングとピグテールを
兼ねた銅合金のバネ鋼とすることにより、負極側スリッ
プリング４２の軸方向に負極側刷子５２を配しても車両
用交流発電機１の軸長が長くならない。その上、従来の
スプリングとピグテールを廃止しながらも、正極側、負
極側スリップリング４１、４２を摺動するように正極
側、負極側刷子５１、５２自身の弾性を付与できるの
で、刷子装置８の部品点数を減少できる。それによっ
て、刷子装置８の在庫管理がし易くなる。

【００８６】次に、正極側スリップリング４１を炭素質
部材（例えば銅合金の発泡骨格金属を金属母体とし炭素
粉末より形成等）により製作した場合の効果について説
明する。従来の構造の場合は、固定側刷子１３１の材質
が炭素質部材（摩耗部材）であるために予め摩耗を予測
した大きさと長さを設定する必要があり、図１１に示し
たように、さらに励磁回路のドロップ電圧を小さくする
ために電圧調整装置１０２を刷子装置１０８の近傍に配
置している。このため、車両用交流発電機１００の体格
の縮小化ができず、車両用交流発電機１００のコンパク
ト化の妨げとなっている。

【００８７】しかるに、正極側刷子５１を金属質板状部
材で製作することにより、正極側刷子５１が摩耗し難く
なるので、従来の摩耗部材で作った固定側刷子１３１の
ように予め摩耗を予測した大きさと長さに設定する必要
はない。これにより、正極側刷子５１を極めて薄くする
ことができる。すなわち、正極側刷子５１を薄板弾性材
により製作できるので、正極側刷子５１および刷子保持
装置５３等から構成される刷子装置８を大幅に軽量、小
型化することができる。したがって、図２に示したよう
に、正極側刷子５１の近傍に電圧調整装置１０を設置し
た場合でも、車両用交流発電機１の体格を縮径化でき、
且つ車両用交流発電機１の軸長も縮小化できるので、車
両用交流発電機１を軽量、小型化することができる。

【００８８】また、この実施例のように、正極側スリッ
プリング４１を炭素質部材で製作して、正極側スリップ
リング４１自身の自己潤滑性（摩擦係数の軽減）、およ
び正極側刷子５１との接触確率が大幅に少なくなること
により、従来の集電環１２０と比較して摩耗量を大幅に
低減することができる。また、上記の数１の式のよう
に、正極側刷子５１の軽量化のために正極側刷子５１の
バネ荷重が低減することにより正極側スリップリング４
１の摩耗量を更に低減することができるので、正極側ス
リップリング４１の長寿命化を達成できる。したがっ
て、車両用交流発電機１の長寿命化を達成することがで
きる。

【００８９】一方、正極側スリップリング４１を炭素質
部材で製作しているが、円環状の正極側スリップリング
４１のうち正極側刷子５１に接触する部分は円周方向寸
法の一部であるため、正極側スリップリング４１の温度
上昇も抑えられて正極側スリップリング４１の耐久寿命
が延びる。したがって、車両用交流発電機１の長寿命化
を達成することができる。そして、正極側スリップリン
グ４１が炭素質部材で製作されていることにより、正極
側刷子５１を金属質板状部材で製作して、その正極側刷
子５１を正極側スリップリング４１の外周に高速運転
（例えば１００００ｒｐｍ以上）で摺動させても安定し
た摩耗と界磁コイル３４への通電を確保することができ
る。

【００９０】次に、負極側スリップリング４２のセンタ
ー付近で負極側刷子５２を摺動させている点についての
効果について説明する。負極側スリップリング４２のセ
ンター付近で負極側刷子５２を摺動させているので、負
極側スリップリング４２および負極側刷子５２の摩耗量
が大幅に低減でき、且つ負極側スリップリング４２およ
び負極側刷子５２の振動による不具合を抑制できること
により負極側スリップリング４２および負極側刷子５２
の寿命を長期化できる。したがって、車両用交流発電機
１の長寿命化を達成することができる。

【００９１】以上のことから、この実施例の車両用交流
発電機１においては、車両のエンジンルームの小型化に
伴う補機類の取付スペースの狭小化と燃料消費の規制に
よる小型、軽量化を達成することができると共に、車両
寿命の保証期間の延長化による長寿命化を図ることによ
り車両用交流発電機１の製品コストを低減することがで
きる。

【００９２】〔第２実施例〕図６はこの発明の第２実施
例を示したもので、車両用交流発電機の負極側スリップ
リングを示した図である。

【００９３】この実施例では、負極側集電材としてシャ
フト５の後端部外周に圧入される円環板形状の摺接部４
９ａ、およびこの摺接部４９ａの外周より前方側に延長
され、シャフト５の後端面に係止される円筒形状の被覆
部４９ｂを有する容器形状の負極側スリップリング４９
を用いている。この負極側スリップリング４９は、第１
実施例と同様に、導電性のある銅合金等の金属質部材を
プレス加工することにより形成されている。そして、負
極側スリップリング４９の摺接部４９ａの表面、とくに
センター付近を負極側刷子５２が摺動する。また、この
実施例においても、負極側刷子５２と負極側スリップリ
ング４９との摺動部分を、リヤベアリング１７を潤滑す
るグリースＧにより潤滑して摩耗量を減少している。

【００９４】〔第３実施例〕図７はこの発明の第３実施
例を示したもので、車両用交流発電機の負極側刷子を示
した図である。

【００９５】この実施例では、金属質板状部材として従
来のスプリングとピグテールおよび黒鉛質刷子を兼ねた
銅合金のバネ鋼である燐青銅またはベリリウム銅が使用
された負極側刷子５７を用いている。この負極側刷子５
７には、負極側スリップリングの表面を摺動する尖状の
接点部５７ａ、およびこの接点部５７ａより両側に延長
された平板状の延長部５７ｂがプレス加工により一体成
形されている。なお、片方の延長部５７ｂには、リベッ
トやボルト等の締付け具（図示せず）が貫通する円形状
の貫通穴５７ｃが形成されている。

【００９６】〔第４実施例〕図８はこの発明の第４実施
例を示したもので、車両用交流発電機の負極側刷子を示
した図である。

【００９７】この実施例では、固定側刷子として第３実
施例と同様な金属質板状部材で製作された負極側刷子５
８を用いている。この負極側刷子５８には、負極側スリ
ップリングの表面を摺動する２個の接触子５８ａ、およ
び２個の接触子５８ａを連結する連結部５８ｂがプレス
加工により一体成形されている。なお、連結部５８ｂの
中央部には、リベットやボルト等の締付け具（図示せ
ず）が貫通する円形状の貫通穴５８ｃが形成されてい
る。

【００９８】〔第５実施例〕図９はこの発明の第５実施
例を示したもので、車両用交流発電機の負極側刷子を示
した図である。

【００９９】この実施例では、固定側刷子として第４実
施例の負極側刷子５８を２分割した負極側刷子５９を用
いている。２分割型の負極側刷子５９には、負極側スリ
ップリングの表面を摺動する接触子５９ａ、およびこの
接触子５９ａより延長された延長部５９ｂがプレス加工
により一体成形されている。なお、延長部５９ｂの中央
部には、リベットやボルト等の締付け具（図示せず）が
貫通する円形状の貫通穴５９ｃが形成されている。

【０１００】〔第６実施例〕図１０ないし図１２はこの
発明の第６実施例を示したもので、図１０は車両用交流
発電機の集電装置と刷子装置の周辺構造を示した図で、
図１１はリヤハウジングの主要部を示した図で、図１２
は負極側刷子を示した図である。

【０１０１】この実施例では、軸受収納部１８の底壁部
２０の底面に、負極側刷子５２の凹状の突起部（被係止
部）５２ｄを係止する凹み部（係止部）２０ｂを複数個
形成している。なお、凹み部２０ｂは、底壁部２０の底
面に複数個の円弧形状の突条部２０ｃを等間隔で一体成
形することにより、隣設する突条部２０ｃ間に設けられ
る。

【０１０２】〔変形例〕この実施例では、本発明をハイ
サイド・レギュレータ型の車両用交流発電機（所謂車両
用オルタネータ）１に適用したが、本発明をダイレクト
・アース型の交流発電機に適用しても良く、建物内の電
力供給を行う定置式の交流発電機に適用しても良い。ま
た、本発明を発電電動機に適用しても良い。そして、シ
ャフト５をエンジンの出力軸に直接連結しても良い。こ
の場合には、プーリは不要となる。また、シャフト５と
エンジンの出力軸との間に一段以上の歯車変速機やＶベ
ルト式無断変速機等の伝動手段を連結しても良い。さら
に、シャフト５を水車、風車あるいは電動モータにより
回転駆動しても良い。

【０１０３】この実施例では、正極側スリップリング４
１の材質としてカーボン質部材（例えば銅合金の発泡骨
格金属を金属母体として形成した炭素粉末、天然黒鉛、
電気黒鉛または金属黒鉛等）を使用したが、正極側スリ
ップリング４１の材質としてカーボン単体よりも高強度
で且つ導電率（導電性）が高い金属粉末を使用しても良
い。なお、この場合でも、正極側刷子５１の材質として
金属質部材（例えば銅合金のバネ鋼である燐青銅または
ベリリウム銅等）を使用する。

【０１０４】この実施例では、刷子保持装置（ブラシホ
ルダー）５３と電圧調整装置（レギュレータ）１０のケ
ーシング６２と軸受保持部（ベアリングホルダー部）６
０を樹脂質部材により一体成形したが、これらを別体で
製作しても良く、軸受保持部６０を設けなくても良い。
また、刷子保持装置５３および電圧調整装置１０のみ一
体成形しても良い。

【０１０５】この実施例では、負極側スリップリング４
２と負極側刷子５２との摺動部分を潤滑する潤滑剤とし
てリヤベアリング１７のグリースＧを用いたが、負極側
スリップリング４２と負極側刷子５２との摺動部分を潤
滑する潤滑剤としてその他の潤滑剤や潤滑油を用いても
良い。また、負極側スリップリング４２と負極側刷子５
２との摺動部分を潤滑する潤滑剤としてリヤベアリング
１７を潤滑する潤滑剤と異なる潤滑剤を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用交流発電機の集電装置と刷子装置の周辺
構造を示した断面図である（第１実施例）。

【図２】車両用交流発電機の全体構造を示した断面図で
ある（第１実施例）。

【図３】リヤハウジングに三相整流装置、電圧調整装置
および刷子装置を組み付けた平面図である（第１実施
例）。

【図４】車両用交流発電機の正極側刷子と正極側スリッ
プリングを示した斜視図である（第１実施例）。

【図５】車両用交流発電機の負極側刷子を示した斜視図
である（第１実施例）。

【図６】車両用交流発電機の負極側スリップリングを示
した斜視図である（第２実施例）。

【図７】車両用交流発電機の負極側刷子を示した斜視図
である（第３実施例）。

【図８】車両用交流発電機の負極側刷子を示した斜視図
である（第４実施例）。

【図９】車両用交流発電機の負極側刷子を示した斜視図
である（第５実施例）。

【図１０】車両用交流発電機の集電装置と刷子装置の周
辺構造を示した図である（第６実施例）。

【図１１】車両用交流発電機のリヤハウジングの主要部
を示した斜視図である（第６実施例）。

【図１２】車両用交流発電機の負極側刷子を示した斜視
図である（第６実施例）。

【図１３】従来の車両用交流発電機の全体構造を示した
断面図である（従来例）。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機（発電機） ２ ハウジング ３ ステータ ４ ロータ ５ シャフト ６ 集電装置 ８ 刷子装置 １０ 電圧調整装置 １７ リヤベアリング（軸受） １８ 軸受収納部 １９ 側壁部 ２０ 底壁部 ３７ センター穴 ４１ 正極側スリップリング（集電環） ４２ 負極側スリップリング（集電材） ４９ 負極側スリップリング（集電材） ５１ 正極側刷子 ５２ 負極側刷子（固定側刷子） ５３ 刷子保持装置 ５７ 負極側刷子（固定側刷子） ５８ 負極側刷子（固定側刷子） ５９ 負極側刷子（固定側刷子） ６０ 軸受保持部（絶縁部材）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）ハウジングの内面に固定されたステ
   ータと、 （ｂ）このステータの内側に回転可能に設けられ、ロー
   タコイルが巻装されたロータと、 （ｃ）前記ロータコイルの一端が電気的、且つ機械的に
   固定され、前記ロータの中心部を貫通するシャフトと、 （ｄ）このシャフトと電気的に接続され、前記シャフト
   の一端面に固定されると共に、金属質部材により作られ
   た集電材を有する集電装置と、 （ｅ）この集電装置の集電材に対して軸方向に配され、
   前記集電材の表面を摺動して前記ロータコイルに給電す
   ると共に、金属質板状部材により作られた固定側刷子を
   有する刷子装置とを備えた発電機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の発電機において、 前記集電材は、金属質部材として導電性の銅合金が使用
   され、前記シャフトの一端面に形成されたセンター穴、
   あるいは前記シャフトの外周に固定されたことを特徴と
   する発電機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の発電機に
   おいて、 前記固定側刷子は、金属質板状部材として銅合金のバネ
   鋼である燐青銅またはベリリウム銅が使用され、曲げ、
   絞りによるプレス加工により所定の形状に形成されてい
   ることを特徴とする発電機。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の発電機において、 前記集電装置は、前記集電材の他に、カーボン質部材で
   作られた集電環を有し、 前記刷子装置は、前記固定側刷子よりなる負極側刷子の
   他に、前記集電装置の集電環の表面を摺動して前記ロー
   タコイルに給電すると共に、金属質部材で作られた正極
   側刷子を有し、 前記正極側刷子は、金属質部材として銅合金のバネ鋼で
   ある燐青銅またはベリリウム銅が使用され、自己のバネ
   特性により前記集電環との接触圧を確保して通電するこ
   とを特徴とする発電機。
5. 【請求項５】請求項１に記載の発電機において、 前記ハウジングは、前記シャフトの一端部を回転自在に
   支持する軸受を保持する筒状の側壁部、およびこの側壁
   部の一端側を閉塞する環状の底壁部が形成された軸受収
   納部を有し、 前記固定側刷子は、前記軸受収納部に電気的、且つ機械
   的に固定されたことを特徴とする発電機。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のうちいずれかに
   記載の発電機において、 前記固定側刷子と前記集電材との摺動部分は、潤滑剤に
   より潤滑されていることを特徴とする発電機。
7. 【請求項７】請求項５に記載の発電機において、 前記発電機は、前記軸受と前記軸受収納部とを電気的に
   絶縁する筒状の絶縁部材を備えたことを特徴とする発電
   機。