JP4483842B2 - 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。

一般に、車両用交流発電機の整流装置は、車両用交流発電機の回転軸方向の長さを短くするとともに放熱フィン面積を広くするために、回転軸に対して垂直な向きに放熱フィンが配置される（例えば、特許文献１参照。）。このような整流装置では、正極側および負極側の放熱フィンがプレスで打ち抜かれ、曲げ加工されて製作されるが、径方向に引き出された出力端子は、曲げ加工された正極側の放熱フィンの一部に打ち込んで嵌合されている。この出力端子の打ち込み側の頭部端は、四角形などの多角形形状を有し、車両側のハーネスをナットで締め付け・緩めを行う際に回動しないようになっている。
特開２００２−３００７５６号公報（第３−５頁、図１−７）

ところで、上述した特許文献１に開示された車両用交流発電機の整流装置では、出力端子の打ち込み側の頭部端の形状を多角形形状とすることにより回動を防止しているため、多角形の角部が正極側の放熱フィンの表面に対して微小な間隔を確保できるように出力端子を精度よく位置決めして打ち込む必要があり、そのため工数が増加するという問題があった。具体的には、Ｌ字状に折り曲げられた一方の面に設けられた貫通孔に出力端子を打ち込む際に、出力端子の多角形の頭部端の角部がＬ字状の他方の面の表面に対して微小な隙間を確保できるように、貫通孔の位置や出力端子の頭部端の形状を精度よく加工するとともに、頭部端の多角形形状の向きを出力端子打ち込み時に調整する必要があった。また、多角形形状の頭部端の角部をＬ字状に折り曲げられた放熱フィンの表面に接触させることで出力端子の回動を防止しているため、車両側の出力線を締め付け固定する際に、出力端子の頭部端の一部に応力が集中して放熱フィンが変形するおそれがあるとともに、この変形が進行すると出力端子が回動す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、整流装置の放熱フィンの変形や出力端子の回動を防止することができ、さらに発電機出力端子と車両側のハーネスとの締め付け固定を確実に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、回転子を回転させることにより固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、整流装置を固定するフレームとを有しており、整流装置は、正極側整流素子が取り付けられた正極側放熱フィンと、負極側整流素子が取り付けられた負極側放熱フィンと、正極側整流素子と負極側整流素子とを結線する接続ターミナルが埋設された端子台と、正極側放熱フィンに設けられた貫通孔に打ち込み固定された出力端子とを備え、正極側放熱フィンは、出力端子が打ち込まれる貫通孔を挟んだ２箇所に、平行な対向面を有する２つの凸部を有し、出力端子の打ち込み部側の頭部端形状を、２つの凸部の対向面の間隔よりも長い対角線を持ち、かつ対向面の間隔よりも短い距離を持つ平行な２辺を有する形状としている。具体的には、上述した正極側放熱フィンは、正極側整流素子が取り付けられた第１の面と、貫通孔が形成された第２の面を有し、第１の面に対して第２の面は垂直な向きを有し、２つの凸部は、第１および第２の面の両方と垂直な向きに形成されたリブであることが望ましい。これにより、出力端子に車両側ハーネスのターミナルを固定しているナットを繰り返し緩めたり、締めたりする際に嵌合部に緩みが生じる場合でも出力端子の頭部端の角部が放熱フィンの２つの凸部に当たるので回動を防止することができる。しかも、２つの凸部に当たることにより出力端子の頭部端の一部に加わる応力を分散させ、整流装置の放熱フィンの変形も防止することができる。また、正極側整流素子が取り付けられた第１の面に対して垂直な第２の面を備えるとともに、これらの間にリブを形成することにより、正極側放熱フィンの剛性を高めることができるため、正極側放熱フィンの変形をさらに防止することができる。

また、上述したリブは、複数の曲線によって構成された端部形状を有することが望ましい。これにより、リブに作用する応力を分散させることができ、正極側放熱フィンの変形をさらに防止することができる。

また、上述した出力端子の頭部端形状は四角形であることが望ましい。これにより、凸部に対向する頭部端の対角線を長くすることが容易となり、出力端子の回動を確実に防止することができる。

また、上述した正極側放熱フィンは、鋳造によって形成されていることが望ましい。具体的には、上述した正極側放熱フィンは、アルミダイカストによって形成されていることが望ましい。これにより、任意形状の凸部を形成することが容易となる。

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造を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、回転子２、固定子３、フレーム４、整流装置５等を含んで構成されている。

回転子２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コイル８を、それぞれが複数個の爪部を有するポールコア７によって、回転軸６を通して両側から挟み込んだ構成を有している。また、フロント側のポールコア７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に冷却ファン１１が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア７の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心式の冷却ファン１２が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸６のリヤ側端部近傍には、界磁コイル８の両端に電気的に接続された２つのスリップリング６１、６２が形成されており、これらのスリップリング６１、６２を介してブラシ装置７０から界磁コイル８に対して給電が行われる。固定子３は、固定子鉄心３２と固定子巻線３１とを備えている。

フレーム４は、回転子２および固定子３を収容しており、回転子２が回転軸６を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子２のポールコア７の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子３が固定されている。また、フレーム４は、固定子３のコイルエンドに対向した部分に冷却風の吐出孔４２が、軸方向端面に吸入孔４１がそれぞれ設けられている。

整流装置５は、三相の固定子巻線３１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。この整流装置５は、正極側整流素子が取り付けられた正極側放熱フィン５１と、負極側整流素子が取り付けられた負極側放熱フィン５３と、正極側整流素子と負極側整流素子とを結線する接続ターミナルが埋設された端子台５５と、正極側放熱フィン５１に設けられた貫通孔に打ち込み固定された出力端子５７とを備えている。出力端子５７周辺の正極側放熱フィン５１の詳細については後述する。

ブラシ装置７０は、整流装置５から回転子２の界磁コイル８に励磁電流を流すためのものであり、回転子２の回転軸６に形成されたスリップリング６１、６２のそれぞれに押圧するブラシ７１、７２を有する。リヤカバー８０は、リヤ側のフレーム４の外側に取り付けられるブラシ装置７０、整流装置５、ＩＣレギュレータ７４等の電気部品を覆って、これらを保護するためのものである。

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２０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２が所定方向に回転する。この状態で回転子２の界磁コイル８に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア７のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線３１に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置５の出力端子５７からは所定の直流電流が取り出される。

次に、整流装置５の詳細構造、特に正極側放熱フィン５１とこれに取り付けられる出力端子５７について詳細に説明する。図２は、整流装置５の正極側放熱フィン５１の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、出力端子５７を取り除いた状態が示されている。図４は、図２のＰ方向から見た正極側放熱フィン５１の部分形状を示す図である。

図２〜図４に示すように、正極側放熱フィン５１は、６個の正極側整流素子５２が打ち込まれる６箇所の貫通孔５００が形成された第１の面５１０と、出力端子５７が打ち込まれる貫通孔５２０が形成された第２の面５３０を有する。第１の面５１０は、整流装置５を車両用交流発電機１に組み付けた際に回転軸６と垂直な向きに配置され、第２の面５３０は、この第１の面５１０に対して垂直な向きを有している。

また、正極側放熱フィン５１は、出力端子５７が打ち込まれる貫通孔５２０を挟んだ２箇所に、平行な対向面を有する２つの凸部でありリブ５３２、５３４を有する。これら２箇所のリブ５３２、５３４は、第１および第２の面５１０、５３０のそれぞれに対して垂直な向きを有し、これら第１および第２の面５１０、５３０と一体に形成されている。これら２つのリブ５３２、５３４は、一方のリブ５３２の方が大きな面積を有しており、その端部形状は複数（図３では２つ）の曲線によって構成されている。なお、一方のリブ５３２の方が面積が大きいのは第１の面５１０と第２の面５３０の位置関係等の都合によるものであるため、これらの位置関係や形状が変更された場合には２つのリブ５３２、５３４を同じ面積、形状に形成したり、リブ５３４の方が面積が大きくなるように形成するようにしてもよい。また、本実施形態では、正極側放熱フィン５１と負極側放熱フィン５３の両方、あるいは正極側放熱フィン５１のみが鋳造、具体的にはアルミダイカストによって形成されている。

出力端子５７は、打ち込み部側の頭部端５７Ａと、この頭部端５７Ａから垂直方向に延びるねじ部５７Ｂとを有する。ねじ部５７Ｂの先端側（頭部端５７Ａと反対側）を、リブ５３２、５３４側から第２の面５３０の貫通孔５２０に挿入する。ねじ部５７Ｂは、頭部端５７Ａに接する根元部分のみがねじ溝が形成されていない円筒部（外周にローレット加工が施されていてもよい）になっており、この円筒部の外径が貫通孔５２０の内径よりも若干大きくなっている。したがって、ねじ部５７Ｂを頭部端５７Ａが第２の面５３０の表面に接するまで貫通孔５２０に挿入することで、ねじ部５７Ｂの根元部分が貫通孔５２０に圧入された状態で打ち込まれる。その後、反挿入側から円筒形状の台座付きのナット５９で出力端子５７が締め付け固定される。

また、出力端子５７の頭部端５７Ａは、図２のＰ方向から見た座面形状が四角形に形成されている。この四角形の対角線の長さはリブ５３２、５３４の対向面の間隔よりも長い対角線を持ち、かつ対向面の間隔よりも短い距離を持つ平行な２辺を有する形状に形成されている。これにより、リブ５３２、５３４が出力端子５７を貫通孔５２０に挿入する際の案内部として機能する。

なお、リブ５３２、５３４、および出力端子５７の頭部端５７Ａの上記説明で述べた平行とは、製造公差により、真の平行に対して最大で２°３０′の相対角度を持つものまでを含む。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１に用いられる整流装置５では、出力端子５７が回動する際に出力端子５７の頭部端５７Ａを対向する２つのリブ５３２、５３４で受けることができるため、出力端子５７の頭部端５７Ａの一部に応力が集中することを防止することができ、整流装置５の正極側放熱フィン５１の変形や出力端子５７の回動を防止することができる。また、正極側整流素子５２が取り付けられた第１の面５１０に対して垂直な第２の面５３０を備えるとともに、これらの間にリブ５３２、５３４を形成することにより、正極側放熱フィン５１の剛性を高めることができるため、正極側放熱フィン５１の変形をさらに防止することができる。

また、リブ５３２は、複数の曲線によって構成された端部形状を有しており、これにより、リブ５３２に作用する応力を分散させることができるため、正極側放熱フィン５１の変形をさらに防止することができる。また、出力端子５７の頭部端形状を四角形とすることにより、リブ５３２、５３４に対向する頭部端５７Ａの各辺を長くすることが容易となり、出力端子５７の回動を確実に防止することができる。また、正極側放熱フィン５１を鋳造、具体的にはアルミダイカストによって形成することにより、任意形状のリブ５３２、５３４を形成することが容易となる。

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で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、出力端子５７の頭部端５７Ａの形状を四角形（長方形）形状としたが、リブ５３２、５３４の対向面の間隔よりも長い対角線を持ち、かつ対向面の間隔よりも短い距離を持つ平行な２辺を有する形状であれば、四角形以外の多角形形状あるいは対向する２辺以外の少なくとも一辺が曲線で形成された形状であってもよい。

また、上述した実施形態では、正極側放熱フィン５１の第２の面５３０に打ち込まれた出力端子５７が回転軸６の径方向（回転軸６に対して垂直な向き）を有する場合について説明したが、出力端子５７が回転軸６と同じ向きを有する場合にも本発明を適用することができる。この場合には正極側放熱フィン５１の第２の面５３０を第１の面５１０と平行に形成すればよい（第１の面５１０が第２の面５３０を兼ねるようにしてもよい）。

一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。 整流装置の正極側放熱フィンの平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２のＰ方向から見た正極側放熱フィンの部分形状を示す図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２ 回転子
３ 固定子
４ フレーム
５ 整流装置
６ 回転軸
５１ 正極側放熱フィン
５３ 負極側放熱フィン
５５ 端子台
５７ 出力端子
５１０ 第１の面
５２０ 貫通孔
５３０ 第２の面
５３２、５３４ リブ

Claims (5)

1. 回転子を回転させることにより固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、前記整流装置を固定するフレームとを有する車両用交流発電機において、
   前記整流装置は、正極側整流素子が取り付けられた正極側放熱フィンと、負極側整流素子が取り付けられた負極側放熱フィンと、前記正極側整流素子と前記負極側整流素子とを結線する接続ターミナルが埋設された端子台と、前記正極側放熱フィンに設けられた貫通孔に打ち込み固定された出力端子とを備え、
   前記正極側放熱フィンは、前記正極側整流素子が取り付けられた第１の面と、前記貫通孔が形成された第２の面とを有するとともに、前記出力端子が打ち込まれる前記貫通孔を挟んだ２箇所に、平行な対向面を有する２つの凸部を有し、
   前記出力端子の打ち込み部側の頭部端形状を、前記２つの凸部の対向面の間隔よりも長い対角線を持ち、かつ前記対向面の間隔よりも短い距離を持つ平行な２辺を有する形状とし、
   前記第１の面に対して前記第２の面は垂直な向きを有し、
   前記２つの凸部は、前記第１および第２の面の両方と垂直な向きに形成されたリブであ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、
   前記リブは、複数の曲線によって構成された端部形状を有す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、
   前記出力端子の頭部端形状は四角形であることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記正極側放熱フィンは、鋳造によって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４において、
   前記正極側放熱フィンは、アルミダイカストによって形成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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