JP4400010B2

JP4400010B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP4400010B2
Application number: JP2001214315A
Authority: JP
Inventors: 博雄海津
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP2003032980A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗り物の回転電機に関し、例えば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。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行抵抗の低減のためのスラントノーズ化や車室内居住空間の確保のニーズから、近年エンジンルームがますます狭小化する中で、車両用交流発電機の搭載スペースに余裕がなくなってきている。また、燃費向上のためエンジン回転数が下げられ、車両用交流発電機の回転数もこれに伴って下がっている。しかし、その一方で、安全制御機器等の電気負荷の増加が求められ、ますます発電能力の向上が求められている。すなわち、小型で高出力の車両用交流発電機を安価に提供することが求められている。また、近年の車両用エンジンの中には、高性能化に伴って振動レベルが大きくなっているものもある。そこで、車両用交流発電機には、このような厳しい搭載環境下においても、発電不良等の不具合が発生しないような性能が要求されている。
【０００３】
図５は、従来の車両用交流発電機の整流装置周辺部の断面図である。整流装置１００は、フレーム９０とリアカバー９２との間の部品収容室Ｓに収容されている。パイプリベット１０２には、端子台１０４、正極側放熱フィン１０６、ブッシュ１０８、負極側放熱フィン１１０が順番に重ねられ、その後パイプリベット１０２の端部がかしめ固定されて整流装置１００が組み付けられる。なお、正極側放熱フィン１０６には正極側整流素子（図示せず）が、負極側放熱フィン１１０には負極側整流素子（図示せず）が、半田付けや打ち込みなどによって固定されて電気的に接続されている。また、端子台１０４には、整流回路を形成する金属ターミナル１１２が一体形成されており、その一方端は固定子巻線から延びるリード線９４に電気的に接続され、他方端は整流素子のリード部に電気的に接続されている。
【０００４】
フレーム９０に打ち込まれたボルト９６をパイプリベット１０２に挿通して整流装置１００を装着した後、リアカバー９２の取り付け穴をボルト９６にはめ込み、さらにその上からナット９８によって締め付けることにより、整流装置１００とリアカバー９２をフレーム９０に軸方向から固定する。これにより、負極側放熱フィン１１０、フレーム９０、ボルト９６、リアカバー９２のそれぞれから離間した状態で正極側放熱フィン１０６が取り付け保持される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の車両用交流発電機に含まれる整流装置は、放熱性向上のために正極側放熱フィン１０６や負極側放熱フィン１１０が広い面積を有するように設定されており、端子台１０４やブッシュ１０８による固定部位からオーバーハングした状態で取り付けられている。したがって、車両用交流発電機の高性能化にともなって振動レベルが大きくなり、しかもこの振動周波数が正極側放熱フィン１０６や負極側放熱フィン１１０の固有振動数に一致すると、共振による過大ストレスが発生する場合があり、整流素子のリード部や固定子巻線から延びるリード線９４が破損し、信頼性が低下するという問題があった。
【０００６】
放熱フィンの共振を抑えるために、振動が大きな部分にゴム類を追加して、過大な振動を減衰させる方法が考えられるが、高温の周囲環境に耐えるには、フッ素・シリコン等の非常に高価なゴム材料を使用する必要がある。また、端子台１０４に放熱フィンを接着して振動を減衰させる方法も考えられるが、高温の周囲温度・高振動環境での接着剤の接着強度は低いため、信頼性を向上させるためにあまり有効な対策とはいえない。
【０００７】
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、整流装置の放熱フィンに生じる振動を低減することにより信頼性の向上を図ることが可能であり、しかもコストの上昇を抑えることができる回転電機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の回転電機は、複数の整流素子が固定される放熱フィンと、複数の整流素子を電気的に接続して整流回路を構成する金属ターミナルがインサートされる端子台とを有する整流装置を備えている。また、この整流装置は、放熱フィンの径方向端部を軸方向に押圧支持する耐熱性に優れた熱可塑性樹脂により形成された支持部材を備えている。さらに、支持部材は、端子台と一体成形された突起部であって、放熱フィンの外周側の径方向端部に軸方向から当接する爪形状を有しており、支持部材は、一方端が整流素子と接続された金属ターミナルの一部であって固定子巻線から延びるリード線が電気的に接続される部位に対して径方向内側の相対した位置に設けられている。放熱フィンに振動が加わったときに大きな振幅が生じやすい径方向端部を軸方向に支持部材によって支持することにより、放熱フィンに生じる振動を低減して整流素子のリード部や固定子巻線から延びるリード線等の破損を防止することができ、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【０００９】
また、上述した支持部材を端子台と一体成形することにより、高価なゴム類等の追加部品を用いて振動低減を行う場合に比べてコストの上昇を抑えることができる。
また、上述した支持部材を弾性変形させて放熱フィンを組み付けることが望ましい。これにより、爪形状を有する支持部材によって放熱フィンの径方向端部を軸方向に弾性力を伴って係止することが可能になり、放熱フィンに生じる振動を確実に低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の回転電機は、例えば、エンジンに搭載されてエンジンによって回転駆動される車両用交流発電機に利用することができる。
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。
【００１１】
図１は、本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１は、固定子２、回転子３、リアフレーム４、フロントフレーム５、整流装置６、リアカバー７等を含んで構成されている。
固定子２は、電機子として働くものであり、固定子鉄心２２と３相の固定子巻線２３とを備えている。
【００１２】
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リア側のポールコア３２の端面には、リア側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３のリア側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置（図示せず）から界磁巻線３１に対して給電が行われる。
【００１３】
リアフレーム４およびフロントフレーム５は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されている。また、フロントフレーム５には、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。
【００１４】
整流装置６は、三相の固定子巻線２３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力を得るためのものである。整流装置６の詳細については後述する。
リアカバー７は、リアフレーム４の外側に取り付けられる整流装置６やその他の電気部品（ブラシ装置やＩＣレギュレータ等）を覆って、これらを保護するためのものである。このリアカバー７は、金属ナット７１によってリア側のフレーム４から延びるボルト４１に、整流装置６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７は、主に整流装置６の対向面に複数の吸入窓を有しており、この吸入窓を通してリアカバー７内部に冷却風が吸入される。
【００１５】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ８にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置６に設けられた出力端子１０からは所定の直流電流が取り出される。
【００１６】
次に、整流装置６の詳細について説明する。図２は、本実施形態の車両用交流発電機１の整流装置６周辺部の拡大断面図である。
図２に示すように、本実施形態の整流装置６は、正極側放熱フィン６１、負極側放熱フィン６２、端子台６３、ブッシュ６４、パイプリベット６５を含んで構成されている。この整流装置６は、リアフレーム４と金属板よりなるリアカバー７との間に形成された部品収容室Ｓに収容される。パイプリベット６５に端子台６３、正極側放熱フィン６１、ブッシュ６４、負極側放熱フィン６２が重ねられた状態でパイプリベット６５の端部がかしめ固定されて、整流装置６の組み付けが行われる。
【００１７】
正極側放熱フィン６１は、複数個（例えば３個）の正極側整流素子（図示せず）が半田付けや打ち込みによって固定されており、これらの正極側整流素子が発生した熱を放熱する。また、負極側放熱フィン６２は、複数個の（例えば３個）の負極側整流素子（図示せず）が半田付けや打ち込みによって固定されており、これらの負極側整流素子が発生した熱を放熱する。
【００１８】
端子台６３は、ブッシュ６４とともに正極側放熱フィン６１および負極側放熱フィン６２を所定間隔で離間した状態で保持する。この端子台６３には、正極側整流素子と負極側整流素子とを配線することにより三相全波整流回路を形成する金属ターミナル６６がインサートされて一体成形されている。この金属ターミナル６６は、一方端が固定子巻線２３から延びるリード線２４と電気的に接続されており、他方端が正極側放熱フィン６１あるいは負極側放熱フィン６２に固定された各整流素子のリード部と電気的に接続されている。例えば、端子台６３の成形樹脂材料として、ポリフェニレンサルファイドによって代表されるような成形性、寸法安定性、耐熱性、電気絶縁強度などに優れた熱可塑性樹脂が用いられる。これに対し、正極側放熱フィン６１と負極側放熱フィン６２の間に介在するブッシュ６４は、端子台６３のような金属との一体成形が不要であって、これらの放熱フィンを互いに離間させるために用いられる単純円筒形状を有しており、例えば、フェノールに代表される比較的安価な熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１９】
また、端子台６３は、正極側放熱フィン６１の径方向端部を押圧支持する支持部材としての複数の突起部６７を有している。この突起部６７は、正極側放熱フィン６１の径方向端部の係止に適した爪形状を有しており、端子台６３と一体成形されている。
【００２０】
図３は、端子台６３に形成された突起部６７の形状を示す斜視図である。図３に示すように、端子台６３の一部を利用して突起部６７が形成されており、正極側放熱フィン６１の径方向端部にこの突起部６７を係止することにより、正極側放熱フィン６１の径方向端部を拘束している。
【００２１】
図４は、端子台６３に形成された突起部６７の取り付け状態を示す図である。本実施形態の整流装置６は、正極側放熱フィン６１の径方向端部と突起部６７との間に締め代を持たせて一体化しているが、軸方向に締め代を持たせる場合と径方向に締め代を持たせる場合が考えられる。
【００２２】
軸方向に締め代を持たせる場合には、端子台６３に正極側放熱フィン６１を押しつけた状態で、図４（Ｂ）において矢印で示すように、機械的に締め代を持つ位置まで突起部６７の先端を移動させる。なお、正極側放熱フィン６１の突起部６７が当接する部分は、突起部６７の移動が容易なように、干渉部位が少ない平坦に近い形状に形成されている。
【００２３】
また、径方向に締め代を持たせる場合には、図４（Ａ）に示すように、突起部６７を径方向に弾性変形させながら正極側放熱フィン６１を端子台６３側に押しつける。図４（Ｂ）において矢印で示すように、突起部６７が元の位置に復帰する際に、正極側放熱フィン６１の径方向端部が突起部６７のバネ力によって押圧され、これら正極側放熱フィン６１と突起部６７とが一体化する。
【００２４】
上述した整流装置６は、リアフレーム４に打ち込まれたボルト４１に、パイプリベット６５が嵌着するように装着され、その後、リアカバー７の取付孔をこのボルト４１にはめ込み、その上からナット７１で整流装置６とリアカバー７を軸方向に締め付け固定する。これにより、正極側放熱フィン６１は、負極側放熱フィン６２、リアフレーム４、ボルト４１、リアカバー７のそれぞれから離間した状態で固定される。
【００２５】
このように、整流装置６に含まれる端子台６３に正極側放熱フィン６１の径方向端部を径方向および軸方向に押圧支持する突起部６７を一体形成しており、正極側放熱フィン６１に振動が加わったときに大きな振幅が生じやすい径方向端部を軸方向または径方向に拘束することにより、正極側放熱フィン６１に生じる振動を低減することができる。これにより、正極側放熱フィン６１に固定された正極側整流素子のリード部や固定子巻線２３から延びたリード線などが振動によって破損することを防止することができ、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２６】
特に、端子台６３に一体成形された突起部６７を用いることにより、高価なゴム類等を追加して振動低減を行う場合に比べて、部品コストや組み付けコスト等を低減することが可能になる。
また、突起部６７を爪形状に形成することにより、正極側放熱フィン６１の径方向端部を径方向と軸方向の両側から拘束することが可能になり、正極側放熱フィン６１に生じる振動を確実に低減することができる。
【００２７】
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、端子台６３に設けられた突起部６７によって正極側放熱フィン６１の径方向端部を係止する場合を説明したが、正極側放熱フィン６１の代わりにあるいは正極側放熱フィン６１とともに負極側放熱フィン６２の径方向端部を拘束するようにしてもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態では、端子台６３と一体形成された突起部６７を用いたが、端子部６３と別部品として用意された支持部材を用いて、正極側放熱フィン６１や負極側放熱フィン６２の径方向端部を端子台６３等に固定するようにしてもよい。
【００２９】
また、上述した実施形態では車両用交流発電機について説明したが、車両以外の乗り物や乗り物の外部において使用される回転電機に本発明を適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】図１に示した車両用交流発電機の整流装置周辺部の拡大断面図である。
【図３】端子台に形成された突起部の形状を示す斜視図である。
【図４】端子台に形成された突起部の取り付け状態を示す図である。
【図５】従来の車両用交流発電機の整流装置周辺部の断面図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
４リアフレーム
５フロントフレーム
６整流装置
７リアカバー
６１正極側放熱フィン
６２負極側放熱フィン
６３端子台
６６金属ターミナル
６７突起部

Claims

複数の整流素子が固定される放熱フィンと、前記複数の整流素子を電気的に接続して整流回路を形成する金属ターミナルがインサートされる端子台とを有する整流装置を備えた回転電機において、
前記整流装置は、前記放熱フィンの径方向端部を軸方向に押圧支持する耐熱性に優れた熱可塑性樹脂により形成された支持部材を備え、
前記支持部材は、前記端子台と一体成形された突起部であって、前記放熱フィンの外周側の径方向端部に軸方向から当接する爪形状を有しており、
前記支持部材は、一方端が前記整流素子と接続された金属ターミナルの一部であって固定子巻線から延びるリード線が電気的に接続される部位に対して径方向内側の相対した位置に設けられていることを特徴とする回転電機。
請求項１において、
前記放熱フィンは、前記支持部材を弾性変形させて組み付けることを特徴とする回転電機。