JP5047262B2

JP5047262B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP5047262B2
Application number: JP2009289369A
Authority: JP
Inventors: 和幸岩本; 和徳田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2029-12-21
Also published as: JP2011130639A; US8415816B2; US20110148366A1

Description

この発明は、固定子コイルで生じた交流を直流に整流するレクチファイヤと、前記固定子コイルで生じた交流電圧を調整するレギュレータとを備えた車両用交流発電機に関するものである。

従来、電圧調整用のレギュレータ基板を収納するレギュレータケースと、レギュレータケースの開口部に平面的に重ね、コンデンサ素子を収納するコンデンサケースと、このコンデンサケースとともにレギュレータケースをボルトを用いてブラケットに固定した車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５-２１９７０４号公報

しかしながら、上記構成の車両用交流発電機では、レギュレータケースとコンデンサケースとを、それぞれのボルト貫通穴を一致させて重ね合わせし、その後複数のボルト貫通穴のそれぞれにボルトを貫通して螺着して一体化しており、組立作業が面倒であるという問題点があった。
また、レギュレータケース及びコンデンサケースの２部品が必要となり、それだけ部品点数が増えるという問題点もあった。
さらに、コンデンサケース内にエポキシ樹脂を充填して固化することで、コンデンサ素子はコンデンサケース内で強固に固定されているものの、レギュレータケース内のレギュレータ基板上で露出した各電子部品は、振動等により例えば電子部品端子の溶接部位が破損し易いという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、組立作業性が向上するとともに、部品点数を削減することができ、さらにはレギュレータ本体及びコンデンサは絶縁樹脂材で保護されて信頼性が向上したレギュレータを有する車両用交流発電機を得ることを目的とする。

この発明に係る車両用交流発電機は、固定子コイルで生じた交流を直流に整流するレクチファイヤと、前記固定子コイルで生じた交流電圧を調整するレギュレータとを備えた車両用交流発電機において、前記レギュレータは、モールドで一体成形されたＩＣチップ部と、このＩＣチップ部から一方向に突出した複数の端子とから構成され、前記交流電圧を調整するＩＣレギュレータ本体と、前記ＩＣレギュレータ本体を搭載する搭載面、及び前記ＩＣレギュレータ本体を囲む囲い部がそれぞれ形成されて、前記ＩＣレギュレータ本体が内部に設けられるレギュレータホルダと、前記レギュレータホルダの内部に設けられ前記レクチファイヤでの交流を直流に整流する際に生じるノイズを吸収するコンデンサと、前記レギュレータホルダ内に充填され前記ＩＣレギュレータ本体及び前記コンデンサを固定する絶縁樹脂材と、前記囲い部内で前記搭載面に搭載された前記ＩＣレギュレータ本体に面接触したヒートシンクと、を備え、前記囲い部は、前記ヒートシンクを載置する段差部を有しており、この段差部には、前記ヒートシンクの周縁部に沿って溝部が形成されている。

この発明に係る車両用交流発電機によれば、ＩＣレギュレータ本体及びコンデンサは、レギュレータホルダの内部に絶縁樹脂材で固定されて収納されているので、組立作業性が向上するとともに、部品点数を削減することができ、さらにはＩＣレギュレータ本体及びコンデンサの信頼性が向上する。
さらに、レギュレータホルダの囲い部は、ヒートシンクを載置する段差部を有しており、この段差部には、ヒートシンクの周縁部に沿って溝部が形成されているので、レギュレータホルダ内に充填された絶縁樹脂材は、外部に流出されにくい。

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の電気回路図である。図１のレギュレータを示す正面図である。但し、絶縁樹脂材は省略されている。図３のレギュレータのＩＶ-ＩＶ線に沿った矢視断面図である。図３のレギュレータのレギュレータホルダを示す正面図である。図５のレギュレータホルダのＶＩ-ＶＩ線に沿った矢視断面図である。図４のＩＣレギュレータ本体を示す平面図である。図７のＩＣレギュレータ本体を示す側面図である。図４のヒートシンクを示す平面図である。図９のヒートシンクを示す側面図である。図１の車両用交流発電機の組立途中を示す要部側断面図である。図１の車両用交流発電機の組立途中を示す要部側断面図である。図１の車両用交流発電機の組立途中を示す要部側断面図である。この発明の実施の形態２の車両用交流発電機のレギュレータを示す正面図である。但し、絶縁樹脂材は省略されている。図１４のレギュレータのＸＶ-ＸＶ線に沿った矢視断面図である。この発明の車両用交流発電機の変形例を示すレギュレータのレギュレータホルダの正面図である。

以下、この発明の各実施の形態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を示す側断面図、図２は図１の車両用交流発電機の電気回路図、図３は図１のレギュレータ１３を示す正面図、図４は図３のレギュレータ１３のＩＶ-ＩＶ線に沿った矢視断面図である。但し、図３，４では絶縁樹脂材は省略されている。
この車両用交流発電機（以下、発電機と略称する。）は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２と、それらの内側に設けられ、一端にプーリ３が取り付けられたシャフト４と、このシャフト４に取り付けられたクローポール型の回転子５と、この回転子５のフロントブラケット１側に取り付けられたフロントファン６及びリヤブラケット２側に取り付けられたリヤファン７と、シャフト４に取り付けられた、回転子５に電流を供給するためのスリップリング８と、スリップリング８に摺動する一対のブラシ９と、フロントブラケット１及びリヤブラケット２に固定された固定子鉄心１０と、固定子鉄心１０に導線が巻回された固定子コイル１１と、固定子コイル１１に電気的に接続され、固定子コイル１１で生じた交流電流を直流電流に整流するレクチファイヤ１２と、固定子コイル１１で生じた交流電圧を調整するレギュレータ１３と、レギュレータ１３に取り付けられた、レギュレータ冷却用のヒートシンク１４とを有している。

レギュレータ１３は、図５及び図６に示すレギュレータホルダ１５と、図７及び図８に示すＩＣレギュレータ本体１６と、レクチファイヤ１２で直流に整流される際に生じる、ラジオ電波に悪影響を与える高周波のノイズを吸収する雑音防止用のコンデンサ５０と、レギュレータホルダ１５内に充填されＩＣレギュレータ本体１６及びコンデンサ５０を固定する絶縁樹脂材（図示せず）とを備えている。
レギュレータ本体であるＩＣレギュレータ本体１６は、モールドで一体成形されたＩＣチップ部３１と、このＩＣチップ部３１から一方向に突出した複数本の端子２５とから構成されている。

インサート成形によりインサートターミナル１７が一体化されたレギュレータホルダ１５は、ブラシ９が挿入される一対のブラシ孔１８、ＩＣレギュレータ本体１６が搭載される搭載面１９、ＩＣレギュレータ本体１６の凹部（図示せず）に嵌合する突起部２０、車両用コネクタ（図示せず）と接続されるコネクタ部２１がそれぞれ形成されている。
また、レギュレータホルダ１５は、搭載面１９の全周を囲い、段差部２３を有する囲い部２２が形成されている。この段差部２３は、全周にわたって延びた溝部２４が形成されているとともに、図９及び図１０に示すヒートシンク１４が載置される。

インサートターミナル１７は、搭載面１９上で露出し、ＩＣレギュレータ本体１６の端子２５と電気的に接続される本体接続部１７ａと、コネクタ部２１の内部で露出したコネクタ接続部（図示せず）と、レクチファイヤ１２と電気的に接続されたレクチファイヤ接続部１７ｂと、リヤブラケット２と電気的に接続されたリヤブラケット接続部１７ｃと、コンデンサ５０の両端子５１と電気的に接続されるコンデンサ接続部１７ｄ（図４参照）とを有している。

なお、図２において、符号６０は固定子鉄心１０及び固定子コイル１１から構成された固定子、６１は巻線部であり、３個の巻線部６１を３相Ｙ形結線した２つの３相交流巻線により固定子コイル１１を構成している。符号６２はバッテリ、６３は電気負荷を示す。
また、図２では、省略されているものの、この実施の形態では、ＩＣレギュレータ本体１６は、端子２５を通じて外部車載器等とも電気的に接続されている。

上記構成の発電機では、バッテリ２６からブラシ９、スリップリング８を通じて回転子５の回転子コイル２７に電流が供給されて、磁束が発生し、回転子５の爪状磁極２８，２９には、それぞれＮ極、Ｓ極が生じる。
一方、エンジンによってプーリ３は駆動され、シャフト４によって回転子５が回転するため、固定子鉄心１０には回転磁界が与えられ、固定子コイル１１には起電力が生じる。
この交流の起電力は、回転子５に流れる電流を調整するレギュレータ１３によりその大きさが調整される。
また、この交流の起電力により生じる交流は、レクチファイヤ１２を通って直流に整流されてバッテリ２６に充電される。
なお、直流に整流された整流電流は、コンデンサ５０に流れが、このコンデンサ５０で整流時の急峻な転流サージ電圧が抑制され、ラジオ電波に悪影響を与える高周波のノイズを吸収する。

次に、上記構成の発電機のレギュレータ１３の製造手順について説明する。
先ず、レギュレータホルダ１５の搭載面１９の突起部２０に、ＩＣレギュレータ本体１６の凹部を嵌着して、搭載面１９にＩＣレギュレータ本体１６を載置し、本体接続部１７ａにＩＣレギュレータ本体１６の端子２５を重ね（図１１参照）、溶接により固定する。
次に、ＩＣレギュレータ本体１６のＩＣチップ部３１の発熱部３０に熱電導材を塗布し、ヒートシンク１４をレギュレータホルダ１５の囲い部２２の段差部２３に載置し（図１２参照）、囲い部２２の先端部Ａを内側に屈曲変形して、ヒートシンク１４をレギュレータホルダ１５に固定する。
その後、レギュレータホルダ１５を反転し（図１３参照）、コンデンサ５０の端子５１をインサートターミナル１７のコンデンサ接続部１７ｄに溶接により接合する（図４参照）。
最後に、レギュレータホルダ１５の内部空間にエポキシ系の絶縁樹脂材を充填し、ＩＣレギュレータ本体１６及びコンデンサ５０を固定する。
なお、レギュレータホルダ１５の内部空間は、ＩＣレギュレータ本体１６側とコンデンサ５０側とが内部で連通しており、レギュレータホルダ１５の開口部の１箇所から絶縁樹脂材を注入することで、レギュレータホルダ１５の内部空間の全体に絶縁樹脂材は行き渡る。

この実施の形態の発電機によれば、ＩＣレギュレータ本体１６及びコンデンサ５０は、同じレギュレータホルダ１５内に収納されており、部品点数が削減される。
また、ＩＣレギュレータ本体１６及びコンデンサ５０は、レギュレータホルダ１５の開口部から内部に充填された絶縁樹脂材により同時に固定化されており、製造時間が短縮されるとともに、絶縁樹脂材により保護され、信頼性が向上する。

また、レギュレータホルダ１５は、ＩＣレギュレータ本体１６を搭載する搭載面１９、及びＩＣレギュレータ本体１６を囲む囲い部２２がそれぞれ形成されており、囲い部２２内で搭載面１９に搭載されたＩＣレギュレータ本体１６に面接触したヒートシンク１４は、内側に屈曲変形した囲い部２２の先端部Ａにより固定されている。
従って、ＩＣレギュレータ本体１６の発熱部３０とヒートシンク１４との介在する熱電導材の硬化によるＩＣレギュレータ本体１６とヒートシンク１４との結合を待たずに、ＩＣレギュレータ本体１６を反転することができ、引き続きレギュレータホルダ１５内に絶縁樹脂材を充填することで、熱電導材及び絶縁樹脂材を同時に硬化することができ、製造時間がさらに短縮される。
また、ヒートシンク１４は、放熱機能とともに、絶縁樹脂材をレギュレータホルダ１５内に流し込んだときの底蓋としての機能も兼用している。

また、ＩＣレギュレータ本体１６の端子２５とインサートターミナル１７の本体接続部１７ａとの溶接部位は、図１３に示すようにヒートシンク１４のＩＣレギュレータ本体１６との当接面から離間しており、溶接部位の全周が絶縁樹脂材で覆われているので、溶接部位の破損はより防止される。

また、レギュレータホルダ１５の囲い部２２は、ヒートシンク１４を載置する段差部２３を有しており、この段差部２３には、ヒートシンク１４の周縁部に沿って溝部２４が形成されているので、レギュレータホルダ１５内に充填された絶縁樹脂材は、外部に流出されにくい。

実施の形態２．
図１４はこの発明の実施の形態２の発電機のレギュレータを示す正面図、図１５は図１４のレギュレータのＸＶ-ＸＶ線に沿った矢視断面図である。但し図１４，１５は、絶縁樹脂材が省略されている。
実施の形態１のレギュレータ１３では、図４に示すように、ブラシ孔１８を挟んで、ＩＣレギュレータ本体１６の端子２５とインサートターミナル１７の本体接続部１７ａとの溶接部位と、コンデンサ５０の両端子５１とインサートターミナル１７のコンデンサ接続部１７ｄとの溶接部位が離れている。
これに対して、この実施の形態２のレギュレータ１３Ａでは、図１５に示すように、ＩＣレギュレータ本体１６の端子２５とインサートターミナル１７の本体接続部１７ａとの溶接部位と、コンデンサ５０の一対の端子５１とインサートターミナル１７のコンデンサ接続部１７ｄとの溶接部位とは、同じ側に偏って位置している。
他の構成は、実施の形態１の発電機と同じである。

この実施の形態では、実施の形態１のものと比較して、レギュレータホルダ１５Ａ内の内部空間は小さく、それだけレギュレータホルダ１５Ａ内に充填される絶縁樹脂材の量が少なくてよく、レギュレータホルダ１５Ａの開口部から内部に充填された絶縁樹脂材は、それだけ短時間で硬化され、製造時間がより短縮される。

なお、各実施の形態では、ブラシ９を備えた発電機のレギュレータ１３，１３Ａについて説明したが、この発明はブラシレスの発電機のレギュレータにも適用することができる。
図１６はそのレギュレータのレギュレータホルダ１５Ｂを示す正面図である。

１フロントブラケット、２リヤブラケット、３プーリ、４シャフト、５回転子、６フロントファン、７リヤファン、８スリップリング、９ブラシ、１０固定子鉄心、１１固定子コイル、１２レクチファイヤ、１３，１３Ａレギュレータ、１４ヒートシンク、１５，１５Ａ，１５Ｂレギュレータホルダ、１６ＩＣレギュレータ本体（レギュレータ本体）、１７インサートターミナル、１７ａ本体接続部、１７ｂレクチファイヤ接続部、１７ｃリヤブラケット接続部、１７ｄコンデンサ接続部、１８ブラシ孔、１９搭載面、２０突起部、２１コネクタ部、２２囲い部、２３段差部、２４溝部、２５端子、２６バッテリ、２７固定子コイル、２８，２９爪状磁極、３０発熱部、３１ＩＣチップ部、６０固定子、６１巻線部、６２電気負荷。

Claims

固定子コイルで生じた交流を直流に整流するレクチファイヤと、前記固定子コイルで生じた交流電圧を調整するレギュレータとを備えた車両用交流発電機において、
前記レギュレータは、
モールドで一体成形されたＩＣチップ部と、このＩＣチップ部から一方向に突出した複数の端子とから構成され、前記交流電圧を調整するＩＣレギュレータ本体と、
前記ＩＣレギュレータ本体を搭載する搭載面、及び前記ＩＣレギュレータ本体を囲む囲い部がそれぞれ形成されて、前記ＩＣレギュレータ本体が内部に設けられるレギュレータホルダと、
前記レギュレータホルダの内部に設けられ前記レクチファイヤでの交流を直流に整流する際に生じるノイズを吸収するコンデンサと、
前記レギュレータホルダ内に充填され前記ＩＣレギュレータ本体及び前記コンデンサを固定する絶縁樹脂材と、
前記囲い部内で前記搭載面に搭載された前記ＩＣレギュレータ本体に面接触したヒートシンクと、を備え、
前記囲い部は、前記ヒートシンクを載置する段差部を有しており、この段差部には、前記ヒートシンクの周縁部に沿って溝部が形成されている車両用交流発電機。
前記ヒートシンクは、内側に屈曲変形した前記囲い部の先端部により固定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
前記レギュレータホルダは、前記ＩＣレギュレータ本体の前記端子と電気的に接続される、外部に露出した本体接続部を含むインサートターミナルを有しており、前記ＩＣレギュレータ本体の前記端子と前記本体接続部との溶接部位は、前記ヒートシンクの前記ＩＣレギュレータ本体との当接面から離間していることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用交流発電機。
前記インサートターミナルは、前記コンデンサの端子と電気的に接続されるコンデンサ接続部をさらに有し、
前記ＩＣレギュレータ本体の前記端子と前記本体接続部との溶接部位、及び前記コンデンサの前記端子と前記コンデンサ接続部との溶接部位は、前記レギュレータホルダの同じ片側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用交流発電機。