JP5449493B1 - 車両用回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】経年変化等により不具合を生じることのない構成部品を備えた車両用回転電機を提供する。
【解決手段】この発明による車両用回転電機は、整流装置と電圧調整器とブラシホルダのうちの少なくとも一つは、樹脂にインサートされたインサートターミナル２６と、樹脂にインサートされインサートターミナルに重ねて配置されたインサートナット２７とを備えた外部端子接続部２４４を備え、インサートターミナル２６は、インサートナット２７に対向する側の面に接触部２６ａを備え、インサートターミナル２６とインサートナット２７は、接触部２６ａを介して重ね合わされて樹脂にインサートされている。
【選択図】図４

Description

この発明は、車両等に搭載される車両用交流発電機等の車両用回転電機に関し、特にその構成部品の構造に関するものである。

自動車部品を構成する樹脂成形品に於いて、ネジ取り付け部に金属性のナットを埋設するインサートナットが用いられることがある。従来、インサートナットを用いた部品構成の例として、外部接続電極板の露出部の下面側にナットを配置し、このナットを外部接続電極板と共にトランスファーモールド成形により樹脂（例えばＰＰＳ）ケース内に埋め込むようにした構成が開示されている（例えば、特許文献1参照）。

前述の従来の樹脂成型品の製作は、例えば特許文献1に開示されているように行なわれる。即ち、下金型の凸部の先端に、直径がナットのネジ孔の直径よりも若干小さい円筒状のピンを配設し、このピンにインサート用のナットを挿入する。前述のピンの長さは、ナットが挿入された状態でナットの端面から若干突出する長さに設定されている。前述の下金型の凸部はナットを搭載する部分となり、その直径がナットのネジ孔の直径よりも大きく、ナットの外径よりも小さい円筒状の基部を有している。そして上金型と下金型を閉じることにより、ナットは円筒状の基部と外部接続電極板とにより挟まれて固定され、この状態で、溶融した樹脂を金型内に流し込んで樹脂封止が完了し、インサートナットを備えた樹脂成型品が製作される。

このように製作された樹脂成型品は、ボルト締め付けに際しては、ナットが樹脂にインサートされているので器具によりナットを固定する必要がなく、ボルトの締め付けを容易に行うことができる。

特許登録第４５４０８８４号公報

特許文献１に開示された従来の樹脂成型品の製作に於いて、ナットは下金型の基部と外部接続電極板とにより挟み込まれているので、ナットの内側にモールド樹脂が侵入することは防止されるとされている。しかしながら、ナットはその内側にねじ部を有する部品であり、ナットの軸心の方向に対して直交するナットの表面は、高い寸法精度を追及して構成されてはいないのが通常である。従って、下金型の基部と外部接続電極板とによりナットを強固に挟み込みんだとしても、寸法精度の高くない比較的荒いナットの表面と外部接続電極板とを重ね合わせだけで溶融した樹脂を高圧で金型内に流し込んだ場合、カシメ等固定手段によりナットと外部接続電極板とが強固に固定されているわけではないので、一体成型時の高い樹脂圧によって、少なからずナットの表面と外部接続電極板との重ね合わせ面に樹脂が浸入することがある。

周知のように、車両に搭載される交流発電機等の回転電機は、交流電流を直流電流に整流する整流装置を備えているが、車両用回転電機は、高温、多湿、乾燥等の様々な厳しい環境下に長期間さらされて用いられるので、その構成部品に用いられている樹脂は、経年により劣化する。従って、前述のように形成された樹脂成型品を用いた構成部品を備えた従来の車両用回転電機にあっては、インサートナットと外部接続電極板との重ね合わせ部
に不要な樹脂が介在していることがあり、その樹脂が劣化することによりインサートナットと外部接続電極板との重ね合わせ部の寸法が変化してナットの緩みが生じてしまい、外部接続電極板の電気的接続が確保できない不具合が生じる。更に、車両用交流発電機の振動により、前述のような従来の樹脂成型品の場合、ナットの緩み等で部品組立状態を維持できなくなり、車両用回転発電機の故障を引き起こすこともある。

この発明は、従来の車両用回転電機に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、経年変化等により不具合を生じることのない構成部品を備えた車両用回転電機を提供することを目的とする。

この発明による車両用回転電機は、固定子巻線を備えた固定子と、前記固定子巻線に鎖交する磁束を発生する界磁巻線を備え、回転駆動されることにより前記固定子巻線に交流起電力を誘起する回転子と、前記交流起電力を直流電力に変換する整流装置と、前記誘起される交流電力の大きさを調整する電圧調整器と、前記回転子の回転子巻線に電流を供給するブラシを保持するブラシホルダと、を備える車両用交流発電機であって、前記整流装置と前記電圧調整器と前記ブラシホルダのうちの少なくとも一つは、樹脂にインサートされたインサートターミナルと、前記樹脂にインサートされ前記インサートターミナルに重ねて配置されたインサートナットとを備えた外部端子接続部を備え、前記インサートターミナルは、前記インサートナットに対向する側の面に接触部を備え、前記インサートターミナルと前記インサートナットは、前記接触部を介して重ね合わされて前記樹脂にインサートされていることを特徴とする。

この発明による車両用回転電機は、整流装置と電圧調整器とブラシホルダのうちの少なくとも一つは、樹脂にインサートされたインサートターミナルと、前記樹脂にインサートされ前記インサートターミナルに重ねて配置されたインサートナットとを備えた外部端子接続部を備え、前記インサートターミナルは、前記インサートナットに対向する側の面に接触部を備え、前記インサートターミナルと前記インサートナットは、前記接触部を介して重ね合わされて前記樹脂にインサートされているので、樹脂が劣化しても、インサートターミナルとインサートナットの接触状態を維持することができ、インサートターミナルとインサートナットとの重ね合わせ寸法が変化せず、インサートナットの緩み等の不具合を引き起こすことがない。

この発明の実施の形態１による車両用回転電機を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１による車両用回転電機の軸方向の一方の端部を示す平面図で、背面カバーを取り外した状態で示している。 この発明の実施の形態１による車両用回転電機に於ける、整流装置のサーキットボードを示す平面図である。 この発明の実施の形態１による車両用回転電機に於ける、サーキットボードの外部端子接続部を断面で示す説明図である。 この発明の実施の形態１による車両用回転電機に於ける、サーキットボードの外部端子接続部を分解して示す説明図である。 この発明の実施の形態２による車両用回転電機に於ける、サーキットボードの外部端子接続部を分解して示す説明図である。 この発明による車両用回転電機に適用され得る電圧調整器の平面図である。 この発明による車両用回転電機に適用され得るブラシホルダの平面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による車両用回転電機について説明する。以下述べるこの発明の実施の形態１による車両用回転電機は、車両用三相交流発電機として構成されている。図１は、この発明の実施の形態１による車両用回転電機を示す側断面図、図２は、この発明の実施の形態１による車両用回転電機の軸方向の一方の端部を示す平面図で、背面カバーを取り外した状態で示している。

図１及び図２に於いて、車両用交流発電機１は、略椀形状に夫々形成されたアルミニウム製のフロントブラケット２とリヤブラケット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の軸方向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の軸方向の両端面に夫々固定された一対のファン１１と、回転子８を囲むようにケーシング４に固定された固定子１２とを備えている。

更に、この発明の実施の形態１による車両用回転電機は、ケーシング４のリヤ側に延出するシャフト６の延出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、ブラシホルダ１７に対してリヤブラケット３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に設けられた後述する固定子巻線１４に発生し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等とバッテリ等の外部装置(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のリヤ側に配置されて、固定子１２に発生した交流起電力を直流の出力電圧に変換する整流装置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あり、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。又、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からの磁束の変化により交流起電力が誘起される固定子巻線１４とを備えている。固定子巻線１４は、３０［ｄｅｇ］位相をずらせて配置した２組の独立した第１及び第２の三相固定子巻線により構成されている。回転子８を取り囲むよう配設された固定子１２の固定子鉄心１３は、フロントブラケット２及びリヤブラケット３の開口端間に挟まれ、複数のボルトにより軸方向両端からフロントブラケット２及びリヤブラケット３を介して締め付けられることにより、フロントブラケット２及びリヤブラケット３に挟持されている。

整流装置２１は、後述するように６個の正極側整流素子２２ａが実装された略Ｃ字形状の正極側ヒートシンク２２と、６個の負極側整流素子２３ａが実装された略Ｃ字形状の負極側ヒートシンク２３と、略Ｃ字形状のサーキットボード２４とを備えている。正極側ヒートシンク２２と負極側ヒートシンク２３は、サーキットボード２４を挟んで重ねられ、図２に示されているように、Ｃ字形状の開放された両端部が図２の上方に位置するように、シャフト６の周りに配置されてリヤブラケット３に固定されている。

正極側整流素子２２ａは、正極側ヒートシンク２２のＣ字形状の図２に於ける右側部位と左側部位に夫々３個ずつ配置されている。同様に、負極側整流素子２３ａは、負極側ヒートシンク２３のＣ字形状の図２に於ける右側部位と左側部位に夫々３個ずつ配置されている。正極側ヒートシンク２２の右側部位に配置された３個の正極側整流素子２２ａと、
負極側ヒートシンク２３の右側部位に配置された３個の負極側整流素子２３ａは、サーキットボード２４を介して第１の三相ブリッジ回路を構成するように接続されており、その交流側端子は前述の第１の三相固定子巻線のリード線１４ａに接続されている。

正極側ヒートシンク２２の図２に於ける左側部位に配置された３個の正極側整流素子２２ａと、負極側ヒートシンク２３の左側部位に配置された３個の負極側整流素子２３ａは、サーキットボード２４を介して第２の三相ブリッジ回路を構成するように接続されており、その交流側端子は前述の第２の三相固定子巻線のリード線（図示せず）に接続されている。第１及び第２の三相ブリッジ回路の正極側直流端子は、正極側ヒートシンク２２を介して共通接続され、車載バッテリ（図示せず）の正極側端子に接続される。

以上のように構成された整流装置２１は、スリップリング１５の外周側で、シャフト６の軸心と直交する平面上にシャフト６を中心として配置される。そして、整流装置２１を構成する正極側ヒートシンク２２とサーキットボード２４と負極側ヒートシンク２３は一体に重ねられて、３個のネジ４０によりリヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。固定子巻線１４を構成する第１の三相固定子巻線のリード線１４ａは、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の図２に於ける右側部位の外周部に設けられた後述する３個の巻線リード線接続端子２４０に結線される。

又、固定子巻線１４を構成する第２の三相固定子巻線のリード線（図示せず）は、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の図２に於ける左側部位の外周部に設けられた後述する３個の巻線リード線接続端子２４０に結線されている。第１及び第２の三相固定子巻線のリード線は、サーキットボード２４にインサートされた導体を介して、前述の第１及び第２の三相ブリッジ回路の所定位置に接続されている。

ブラシホルダ１７は、整流装置２１の略Ｃ字形状の開放された先端間に配置されており、ネジ４１によりリヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。ブラシホルダ１７に設けられた一対のブラシ接続導体１７ａ、１７ｂは、一対のブラシ１６に電気的に接続されている。電圧調整器１９は、整流装置２１の略Ｃ字形状の開放された先端間で、ブラシホルダ１７に対してリヤブラケット３の外径側に配置され、２個のネジ４２によりリヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。電圧調整器１９の正極側端子は、後述するようにサーキットボード２４の外部端子接続部２４４に接続されている。

次に、サーキットボード２４について説明する。図３は、この発明の実施の形態１による車両用回転電機に於ける、整流装置のサーキットボードを示す平面図である。図３に示すように、サーキットボード２４は、正極側ヒートシンク２２と負極側ヒートシンク２３と同様に略Ｃ字形状に構成され、前述したように正極側ヒートシンク２２と負極側ヒートシンク２３との間に介挿される。サーキットボード２４は、樹脂を成型して形成された絶縁ボード２４１にインサートされたインサートターミナル２６と、絶縁ボード２４１にインサートされたインサートナット２５とを有する外部端子接続部２４４を備えている。外部端子接続部２４４には、電圧調整器１９の正極側端子に接続される。

又、サーキットボード２４は、外周部に設けられた６個の巻線リード線接続端子２４０と、前述の６個の正極側整流素子２２ａに接続される６個の正極側整流素子接続端子２４５と、前述の６個の負極側整流素子２３ａに接続される６個の負極側整流素子接続端子２４６と、前述の３個のネジ４０を貫通させる３個のネジ貫通穴２４７を備えている。インサートターミナル２６は、絶縁ボード２４１にインサートされた導体に接続されており、この導体を介して各正極側整流素子接続端子２４５に接続されている。

次に、サーキットボード２４の外部端子接続部２４４について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による車両用回転電機に於ける、サーキットボードの外部端子接続部を断面で示す説明図であって、（ａ）はサーキットボード２４の外部端子接続部を断面で示す説明図、（ｂ）はサーキットボードの外部端子接続部に外部電極を接続した状態を断面で示す説明図である。図4の（ａ）に示すように、サーキットボード２４の外部端子接続部２４４は、絶縁ボード２４１内にインサートされたインサートターミナル２６と、このインサートターミナル２６の下部で絶縁ボード２４１にインサートされたインサートナット２７を備えている。

図４の（ｂ）に示すように、電圧調整器１９の正極側端子１９１は、サーキットボード２４の外部端子接続部２４４に於けるインサートターミナル２６に重ね合わされ、インサートナット２７に螺合されるネジ４３により、インサートターミナル２６に電気的及び機械的に接続される。

図５は、この発明の実施の形態１による車両用回転電機に於ける、サーキットボードの外部端子接続部を分解して示す説明図であって、（ａ）はインサートターミナルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿うインサートターミナルの断面図、（ｃ）はインサートナットの断面図である。図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、インサートターミナル２６は、ネジ４３を貫通させる貫通穴２６ｃと、この貫通穴２６ｃの周囲に互いに間隔を介して設けられた３個の球面状の接触部２６ａが設けられている。

接触部２６ａは、インサートナット２５の表面に対向する側のインサートターミナル２６の表面から突出するように、例えばプレス加工により形成されている。プレス加工によりインサートターミナル２６に接触部２６ａを形成した場合は、接触部２６ａをプレスにより打出した結果としての凹部２６ｂがインサートターミナル２６に形成される。突起状の接触部２６ａは、インサートターミナル２６を平板上の導体から打ち抜いて形成する工程で同時にプレス成型して形成することが可能であり、余分なコストアップなしに形成することができる。

尚、接触部２６ａは、前述の図５の示す構成に限定されるものではなく、凹部２６ｂを有せず突起状の接触部のみとしても良く、又、球面状以外の凸形状、若しくはドーナツ形状等、適宜その構成を選択することが可能である。勿論、接触部２６aの数や配置は、前述に限られるものではない。

インサートターミナル２４２に設けられている接触部２６ａは、サーキットボード２４の樹脂成型時に、図示していない成型用の上型と下型との間にインサートターミナル２６とインサートナット２７を重ねて挟み込み、インサートターミナル２６に設けられた接触部２６ａを積極的にインサートナット２７の表面に押し当てて樹脂と一体に成形することで、接触部２６ａがインサートターミナル２６とインサートナット２７との間の接触を確保し、インサートターミナル２６とインサートナット２７の重畳寸法を確定する。

前述したように、電圧調整器１９の正極側端子１９１は、図４の（ｂ）に示すように、サーキットボード２４の外部端子接続部２４４に露出しているインサートターミナル２６の上に重ねられ、ネジ４３をインサートナット２７に螺合することにより、インサートターミナル２４２と一体に電気的及び機械的に接続される。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による車両用回転電機に於ける、サーキットボードの外部端子接続部を分解して示す説明図であって、（ａ）はインサートターミナルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿うインサートターミナルの断面図、（ｃ）はインサートナットの断面図である。図６に示す実施の形態２では、インサートターミナル２６にネジ４３を貫通させる貫通孔２６ｃの周縁部に、接触部２６ｄを設けるものである。この接触部２６ｄは、インサートターミナル２６に貫通孔２６ｃを打ち抜いたときに形成されるバリ部により構成されている。そのため、接触部２６ｄを形成する余分な工程は不要となる。

尚、図６では、拡大して表示しているが、接触部２６ｄはバリ状に突出していればよく、円環状に整形されていなくても良い。樹脂成型時に、前述したように樹脂成型時に成型用の上型と下型との間にインサートターミナル２６とインサートナット２５とを重ねて挟み込み、接触部２６ａを積極的にインサートナット２７の表面に押し当てて樹脂と一体に成形することで、接触部２６ｄがインサートターミナル２６とインサートナット２７との間の接触を確保し、インサートターミナル２６とインサートナット２７の重畳寸法を確定する。

尚、以上述べたこの発明の実施の形態１及び２による車両用回転電機は、特にその整流装置に於ける外部端子接続部に適用した場合について説明したが、図７に示す車両用交流発電機の構成部品としての電圧調整器１９に於ける外部端子接続部１９１、１９２、或いは図８に示す車両用交流発電機の構成部品としてのブラシホルダ１７の外部端子接続部１７１に適用しても良いことは勿論である。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

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 １４ 固定子巻線
１４ａ 固定子巻線のリード線 １５ スリップリング
１６ ブラシ １７ ブラシホルダ
１７ａ、１７ｂ ブラシ接続導体 １８ 電圧調整器のヒートシンク
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
２２ａ 正極側整流素子 ２３ 負極側ヒートシンク
２３ａ 負極側整流素子 ２４ サーキットボード
２５ 保護カバー ２６ インサートターミナル
２６ａ、２６ｄ 接触部 ２６ｂ 凹部
２７ インサートナット ４０、４２、４３ ネジ
２４０ 巻線リード線接続端子 ２４４、１９１、１９２ 外部端子接続部
２４１ 絶縁ボード ２４７、２６ｃ 貫通穴

Claims (5)

1. 固定子巻線を備えた固定子と、
   前記固定子巻線に鎖交する磁束を発生する界磁巻線を備え、回転駆動されることにより前記固定子巻線に交流起電力を誘起する回転子と、
   前記交流起電力を直流電力に変換する整流装置と、
   前記誘起される交流電力の大きさを調整する電圧調整器と、
   前記回転子の回転子巻線に電流を供給するブラシを保持するブラシホルダと、を備える車両用回転電機であって、
   前記整流装置と前記電圧調整器と前記ブラシホルダのうちの少なくとも一つは、樹脂にインサートされたインサートターミナルと、前記樹脂にインサートされ前記インサートターミナルに重ねて配置されたインサートナットとを備えた外部端子接続部を備え、
   前記インサートターミナルは、前記インサートナットに対向する側の面に接触部を備え、
   前記インサートターミナルと前記インサートナットは、前記接触部を介して重ね合わされて前記樹脂にインサートされている、
   ことを特徴とする車両用回転電機。
2. 前記外部端子接続部に接続される外部端子は、前記インサートターミナルと前記インサートナットとの重ね合わせ部に於いて前記インサートターミナルに重ね合わされ、前記インサートナットにネジを螺合することにより前記インサートターミナルに電気的及び機械的に接続される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
3. 前記インサートターミナルに設けられた接触部は、前記インサートナット側に突出する突起により構成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用回転電機。
4. 前記接触部は、前記インサートターミナルのネジ貫通用の貫通孔の周りに間隔を介して複数個設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の車両用回転電機。
5. 前記接触部は、前記インサートターミナルの前記貫通孔の周縁部に形成されたバリ部により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の車両用回転電機。