JP2001028857A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシホルダを確実に固定する。 【解決手段】 フレーム４には、ブラシホルダ３０の負
極側ターミナル３２がビス３２ａによって直接に固定さ
れ、しかも電気的に接続されている。このブラシホルダ
３０は、正極側ターミナルを有しており、この正極側タ
ーミナルと電源との間にはハイサイドスイッチ構成のス
イッチング手段が配置されている。これにより、ブラシ
ホルダ３０を強固に固定することができるとともに、そ
のターミナル３２の電気的な接続を確実に得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンによって駆
動される車両用交流発電機に関し、例えば乗用車、船舶
等に搭載される。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用交流発電機では、ブラシ装
置によって回転子の界磁コイルに給電し、回転界磁を生
成させて発電を行うものが多く実用化されている。

【０００３】これらの従来技術では、ブラシ装置より接
地電位側、すなわちバッテリの負極（−）側にスイッチ
ング素子としてのパワートランジスタを配置するとい
う、いわゆるローサイドスイッチ構成が広くとられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のローサイドスイ
ッチ構成では、ブラシ装置のターミナルは、一方のター
ミナルが電源側、すなわちバッテリの正極（＋）側に接
続され、他方のターミナルがスイッチング素子に接続さ
れる。例えばスイッチング素子は、レギュレータ内に収
容されるため、ブラシホルダの他方のターミナルは、レ
ギュレータのターミナルと接続されることとなる。

【０００５】ところが、車両用交流発電機のフレーム
は、一般に車両の接地電位、すなわちバッテリの負極側
と接続されるため、ブラシホルダの一方のターミナル
は、フレームとの絶縁を図りながら電源側に接続しなけ
ればならない。このため、フレームに対して強固な固定
を図ることが困難であった。例えば、整流器の正極側放
熱フィン、あるいは車両用交流発電機の出力ターミナル
は、フレームに絶縁状態で支持されるため、ブラシホル
ダのターミナルは、フレームに対して間接的に位置決め
され、支持されるだけである。

【０００６】また、ブラシホルダの他方のターミナル
は、レギュレータに接続されるため、このターミナルも
フレームから絶縁して支持される必要があり、フレーム
に対して間接的に位置決めされ、支持されるだけであっ
た。

【０００７】このように、ブラシホルダに設けられたタ
ーミナルは、車両用交流発電機のフレームに対して間接
的に位置決めされ、支持されるにすぎない。

【０００８】このため、ブラシホルダのフレームに対す
る位置決め精度が悪い、あるいはブラシホルダをフレー
ムに対して強固に固定できないといった問題点があっ
た。

【０００９】そこで本発明は、ブラシホルダのフレーム
に対する位置決め精度を向上させることを目的とする。

【００１０】本発明は、ブラシホルダをフレームに対し
て強固に固定することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、接地されたフレームに、界磁コイルを有
する界磁回転子と、前記界磁コイルに給電するブラシ装
置とを搭載してなる車両用交流発電機において、前記ブ
ラシ装置は、正極側ブラシと負極側ブラシとを収容する
絶縁材料により形成されたブラシホルダであって、それ
ぞれの前記ブラシに接続された一対のターミナルが固定
されたブラシホルダを有し、前記ブラシホルダに設けら
れた負極側の前記ターミナルを、前記フレームに直接に
固定し、電気的に接続したことを特徴とする車両用交流
発電機という技術的手段を採用する。

【００１２】かかる構成では、ブラシホルダのターミナ
ルがフレームに直接に固定されて、電気的に接続される
ため、ブラシホルダをフレームに対して確実に固定する
ことができるとともに、確実な電機接続が得られる。

【００１３】そして、このブラシホルダのターミナルに
よって、ブラシホルダをフレームに対して位置決めした
り、あるいはターミナルによってブラシホルダをフレー
ムに強固に固定したりすることができる。

【００１４】なお、ブラシホルダの一方のターミナルが
フレームに直接に電気的に接続されるため、ブラシホル
ダへの通電を制御するスイッチング素子は、ブラシ装置
よりも電源側に配置される。スイッチング素子を電源側
に配置したいわゆるハイサイドスイッチ構成をとること
で、ブラシホルダのターミナルをフレームに直接に固定
することができるようになり、その固定に起因する問題
点を解決することができる。

【００１５】なお、さらに、電源から前記ブラシ装置へ
の給電経路に配置されて前記ブラシ装置への電力供給を
制御するスイッチング素子を含むレギュレータを備え、
前記ブラシホルダに設けられた正極側の前記ターミナル
を、前記レギュレータのターミナルに接続してなること
を特徴とする車両用交流発電機という技術的手段を採用
してもよい。

【００１６】ハイサイドスイッチ構成をとるスイッチン
グ素子を含むレギュレータを車両用交流発電機として一
体に設けることが望ましい。

【００１７】また、前記ブラシホルダの一対の前記ター
ミナルは、前記ブラシホルダにインサート成形されてい
ることが望ましい。

【００１８】かかる構成はブラシホルダとターミナルと
の結合を強固にして、フレームに対するブラシホルダの
固定強度を高める。

【００１９】また、前記ブラシホルダの負極側の前記タ
ーミナルは、前記フレームにビスによって締着されてい
るという構成を採用することが望ましい。

【００２０】また、前記ブラシホルダの正極側の前記タ
ーミナルは、前記レギュレータの前記ターミナルにビス
によって締着されているという構成を採用することが望
ましい。

【００２１】これらの構成では、各ターミナルを確実に
固定できる。

【００２２】また、前記レギュレータは接地される接地
ターミナルを備え、当該接地ターミナルは、前記ブラシ
ホルダの負極側の前記ターミナルとは別の位置で接地さ
れているという技術的手段を採用することができる。

【００２３】上記目的を達成するために、界磁回転子
と、前記回転子の界磁コイルに接続されたスリップリン
グと、前記スリップリングに摺動接触して前記界磁コイ
ルに外部から電力供給する一対のブラシと、前記ブラシ
を保持する絶縁部材よりなる収納部および前記ブラシを
外部と電気接続する一対のターミナルを有するブラシホ
ルダとを備え、前記ターミナルの一方が直接にフレーム
に固定されており、前記ブラシは、天然黒鉛と銅粉と結
合材とから成る金属黒鉛部材であるブラシ本体と、複数
の導体細線を撚り合わせてなり前記ブラシ本体と一体に
成形焼成されて固定されたピグテールとを備えることを
特徴とする車両用交流発電機という技術的手段を採用す
る。

【００２４】これにより、ブラシホルダの固定を強固に
することができるので、ブラシホルダの振動を低減し、
ひいてはブラシの振動を低減し、モールドブラシの使用
が可能となる。

【００２５】焼成後のブラシ本体にピグテールを固定す
るために銅粉によるかしめを行う銅粉かしめ型ブラシ
と、ピグテールをブラシ本体内に埋設して焼成するモー
ルド型ブラシとがある。このモールド型ブラシは、銅粉
かしめ型ブラシに比べて、低コストであるが、ピグテ−
ルに機械的圧力を付加してブラシ本体内に埋設していな
いので、ピグテ−ルの引き抜き強度が銅粉かしめ型ブラ
シよりも低いという問題点があった。また、ピグテール
自体が焼成による熱劣化を受けるため、振動による断線
に対する耐久性が銅粉かしめ型ブラシよりも劣るという
問題点があった。本発明によると、ブラシおよびブラシ
周辺の振動を低下させる構造とすることにより、モール
ドブラシの採用を可能とし、低コスト化を図ることがで
きる。

【００２６】なお、円環の一部に切り欠き部を持つ略Ｃ
字形状の冷却フィンを有する整流器を備え、前記切り欠
き部には、出力電圧調整用のレギュレ−タおよび前記ブ
ラシホルダが配置され、前記レギュレ−タは両側に前記
冷却フィンと接続される一対の第一ターミナルを備える
とともに、前記ブラシホルダの他方のターミナルと接続
される第二ターミナルを備え、前記ブラシホルダの一対
の前記ターミナルの接続位置は、前記レギュレータの前
記第一ターミナルより径方向内側に配置され、しかも前
記ブラシホルダの一対の前記ターミナルの接続位置の幅
は、前記レギュレータの前記第一ターミナルの接続位置
の幅よりも狭い幅であるという技術的手段を採用しても
よい。

【００２７】これにより、さらにブラシホルダの固定を
確実にできる。

【００２８】また、前記冷却フィンは、複数箇所で前記
フレームに締結固定されており、前記ブラシホルダの一
対の前記ターミナルの接続位置が、前記締結固定位置よ
りも径方向内側に配置されているという技術的手段を採
用してもよい。

【００２９】よって、ブラシホルダの固定ターミナル位
置をより軸中心領域に近づけて配置するので、固定をさ
らに確実にできる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、この発明を適用した車両用
交流発電機を図１〜図５に基づいて説明する。 （第一実施形態）図１は車両用交流発電機の断面図、図
２はブラシ装置周辺の各部品の組み付け状態を示す平面
図、図３はブラシ装置周辺の部分断面図、図４は回路
図、図５はブラシの製造工程を示すフローチャートであ
る。

【００３１】図１に示すように、車両用交流発電機１は
フレーム４に回転可能に支持された界磁回転子２を備
え、プーリ９を介してエンジンにより回転駆動される。
界磁回転子２のシャフト２２に２個のスリップリング２
０ａ、２０ｂが設けられている。これらスリップリング
２０ａ、２０ｂは界磁コイル２１の両端に接続されてい
る。

【００３２】これらスリップリング２０ａ、２０ｂに給
電するブラシ装置３は、スリップリング２０ａに接触す
るブラシ３１０と、スリップリング２０ｂに接触するブ
ラシ３２０とを有する。これらブラシ３１０、３２０
は、ブラシホルダ３０に収容されている。ブラシ３１
０、３２０は、ブラシ本体３３と、ピグテール３４とを
有する。ブラシ本体３３は、天然黒鉛に銅粉を含有し、
フェノ−ル樹脂などを結合材とした金属黒鉛である。ピ
グテール３４は、複数の導体細線を撚り合わせて形成さ
れる。これらブラシ３１０、３２０は、図５に図示され
る製造工程により製造されるいわゆるモールド型ブラシ
である。

【００３３】ブラシホルダ３０は、箱型であり、内部に
正極側と負極側との２本のブラシ３１０、３２０を収容
する収納部と、それぞれのブラシのピグテール３４に電
気的に接続され、ブラシホルダ３０の外部に一対のター
ミナルとして露出する外部ターミナル３１、３２を持
つ。外部ターミナル３１、３２は、絶縁樹脂製のブラシ
ホルダ３０内にインサート成形されている。外部ターミ
ナル３１、３２は、図２に図示されるように、車両用交
流発電機の軸方向から見て、ブラシホルダ３０の左右両
側に耳状に突出しており、それら露出部の中央に締結手
段としてのビスが貫通して配置される孔を有している。
ブラシホルダ３０は、ブラシ３１０、３２０を収納する
直方体状の収納部と、この収納部からスリップリング２
０ａ、２０ｂを囲むように広がりながら延びだすスカー
ト部とを有している。外部ターミナル３１、３２は、こ
れらの収納部の側壁からスカート部の肩部の周壁にかけ
て耳状に露出している。

【００３４】ブラシ本体３３は、スプリングによって界
磁回転子のスリップリング２０ａ、２０ｂに向けて押圧
されて摺動接触しており、ピグテ−ル３４は外部タ−ミ
ナル３１、３２に半田付けなどにより電気的に接続され
て、外部から界磁コイル２１への電流を取り込んでい
る。

【００３５】ブラシ装置３は軸方向両側をシール材に挟
まれている。これにより、内部への浸水が防止されてい
る。

【００３６】図４に示すように、レギュレータ６は、ハ
イサイドスイッチ構成をとるスイッチング素子としての
トランジスタ６４を有している。トランジスタ６４は、
電源であるバッテリの正極（＋）側端子とブラシ装置３
との間に介装されている。このトランジスタ６４は、Ｍ
ＯＳＦＥＴとすることができる。この実施形態では、車
両用交流発電機に一体に搭載されるレギュレータ６にハ
イサイドスイッチ構成のスイッチング素子を搭載してい
る。このレギュレータ６は、車両用交流発電機と別体に
配置してもよい。また、レギュレータ６の接地端子であ
るアースターミナル６２は、ブラシホルダ３０の負極側
ターミナル３２とは別の位置でフレーム４に接続されて
いる。

【００３７】図４に示すように、固定子８には、２組の
３相の固定子巻線８１Ａ、８１Ｂが配置されている。２
組の３相巻線の各相コイルＸ１、Ｙ１、Ｚ１、Ｕ１、Ｖ
１、Ｗ１の端部は、整流器５に接続されている。

【００３８】整流器５は、正極と負極の整流素子５０、
５１によって構成されたブリッジ回路５Ａ、５Ｂを有す
る。整流器５は、正極側放熱フィン５２と、フレーム４
に直接に接触して設けられた負極側放熱フィン５３と、
正極側放熱フィン５２に必要な電気的絶縁を提供すると
ともに、整流器５としての整流回路を構成する接続部材
をインサート成形してなる端子台５４とを有する。正極
と負極の整流素子５０、５１は、半田付けや圧入などの
機械的かつ電気的な固定手法によって正極冷却フィン５
２および負極冷却フィン５３に対応して搭載されてい
る。正極側放熱フィン５２と、負極側放熱フィン５３と
は、複数の取り付け穴５５を有し、そこに貫通して配置
されたスタッドボルト４１と、ナット４２とによってフ
レーム４に固定される。

【００３９】正極側冷却フィン５２および負極側冷却フ
ィン５３は、車両用交流発電機の回転軸を同軸の中心と
して配置されている。それらのフィン５２、５３を含む
整流器５は、円環に切り欠き部を持つ略Ｃ字形状をなし
ており、当該切り欠き部には、径方向外側にレギュレー
タ６が配置され、径方向内側にブラシ装置３が配置され
ている。

【００４０】ブラシ装置３の正極側ターミナル３１はレ
ギュレータ６から径方向内側に向けて延びだす腕状のタ
ーミナル６３とビス３１ａによって締結されている。こ
れにより、ターミナル３１は、ターミナル６３に、機械
的に固定され、かつ電気的に接続されている。負極側タ
ーミナル３２は図３に示すように、フレーム４の軸方向
端面から軸方向に延びだす突出部４１にビス３２ａによ
って締着されている。これにより、ターミナル３２は、
フレーム４に機械的に固定され、電気的に接続されてい
る。

【００４１】レギュレ−タ６は冷却フィンの切り欠き部
を架橋するように配置される。レギュレータ６は、正極
タ−ミナル６１とア−スターミナル６２を持つ。正極タ
ーミナル６１は、正極側冷却フィン５２にビス６１ａで
締結され、アースターミナル６２は、負極側冷却フィン
５３およびフレーム４にビス６２ａで締結されている。
さらに、レギュレ−タ６はブラシ装置３の正極側ターミ
ナル３１と接続されるターミナル６３を装備している。

【００４２】ブラシ装置３の正極側ターミナル３１と負
極側ターミナル３２の接続固定位置の幅は、レギュレー
タ６のア−スターミナル６１と正極タ−ミナル６２との
接続固定位置の幅よりも狭い。しかも、ターミナル３
１、３２は、ターミナル６１、６２よりも径方向内側に
配置されている。さらに、ターミナル３１、３２の接続
固定位置は、整流装置５のフレーム４への複数の取り付
け穴５５よりも径方向内側に配置されている。

【００４３】なお、フレーム４は、車両の接地電位に電
気的に接続されている。すなわち、車載バッテリの負極
（−）端子と電気的に接続されている。このフレーム４
には、整流器５が固定されている。

【００４４】車両用交流発電機は、回転子２が回転駆動
され、ブラシ装置３を通して界磁コイル２１に通電され
ると界磁回転子２が回転磁界を発生し、固定子８に装備
された固定子巻線８１に交流電力が誘起される。この交
流出力は整流器５によって直流に整流され、直流出力と
して車両用の電気負荷に供給される。レギュレータ６に
よって界磁コイル２１に流れる電流が調節されて出力が
制御される。レギュレータ６は、トランジスタ６４を断
続制御することで、ブラシ装置３を介した界磁コイル２
１への給電を制御する。

【００４５】この実施形態によると、ブラシ装置の固定
を強固にしてブラシの振動を低減することができるの
で、図５に示す製造工程のモールドブラシを使用して
も、ピグテールのブラシ本体からの抜けやピグテールの
断線を防止することができる。よって、低コスト化を達
成できる。 （他の実施形態）第一実施形態では、各ターミナルの接
続固定方法はビスによる締結としたが、かしめや溶接な
どによる接合手段を適宜、採用してもよい。

【００４６】また、固定子巻線は、２組ではなく、１組
の３相巻線でもよい。

【００４７】また、同様の界磁回転子とブラシ装置のタ
ーミナル構成をもつ車両用の回転電機であれば、本発明
の交流発電機と同様の効果を得ることができ、低コスト
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用交流発電機の断面図である。

【図２】図１のブラシ装置周辺の各部品の組み付け状態
を示す図である。

【図３】図１のブラシ装置周辺の部分断面図であって、
図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す。

【図４】第一実施形態の回路図である。

【図５】第一実施形態のブラシの製造工程を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 界磁回転子 ２１ 界磁コイル ３ ブラシ装置 ３０ ブラシホルダ ３１、３２ ターミナル ３３ ブラシ本体 ３４ ピグテール ４ フレーム ５ 整流装置 ６ レギュレータ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接地されたフレームに、界磁コイルを有
   する界磁回転子と、前記界磁コイルに給電するブラシ装
   置とを搭載してなる車両用交流発電機において、 前記ブラシ装置は、正極側ブラシと負極側ブラシとを収
   容する絶縁材料により形成されたブラシホルダであっ
   て、それぞれの前記ブラシに接続された一対のターミナ
   ルが固定されたブラシホルダを有し、 前記ブラシホルダに設けられた負極側の前記ターミナル
   を、前記フレームに直接に固定し、電気的に接続したこ
   とを特徴とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用交流発電機におい
   て、 さらに、電源から前記ブラシ装置への給電経路に配置さ
   れて前記ブラシ装置への電力供給を制御するスイッチン
   グ素子を含むレギュレータを備え、前記ブラシホルダに
   設けられた正極側の前記ターミナルを、前記レギュレー
   タのターミナルに接続してなることを特徴とする車両用
   交流発電機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の車両用交流発電
   機において、 前記ブラシホルダの一対の前記ターミナルは、前記ブラ
   シホルダにインサート成形されていることを特徴とする
   車両用交流発電機。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の車両用交流発電
   機において、 前記ブラシホルダの負極側の前記ターミナルは、前記フ
   レームにビスによって締着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５】 請求項４記載の車両用交流発電機におい
   て、 前記ブラシホルダの正極側の前記ターミナルは、前記レ
   ギュレータの前記ターミナルにビスによって締着されて
   いることを特徴とする車両用交流発電機。
6. 【請求項６】 請求項２から５のいずれかに記載の車両
   用交流発電機において、 前記レギュレータは接地される接地ターミナルを備え、
   当該接地ターミナルは、前記ブラシホルダの負極側の前
   記ターミナルとは別の位置で接地されていることを特徴
   とする車両用交流発電機。
7. 【請求項７】 界磁回転子と、前記回転子の界磁コイル
   に接続されたスリップリングと、前記スリップリングに
   摺動接触して前記界磁コイルに外部から電力供給する一
   対のブラシと、前記ブラシを保持する絶縁部材よりなる
   収納部および前記ブラシを外部と電気接続する一対のタ
   ーミナルを有するブラシホルダとを備え、 前記ターミナルの一方が直接にフレームに固定されてお
   り、 前記ブラシは、天然黒鉛と銅粉と結合材とから成る金属
   黒鉛部材であるブラシ本体と、複数の導体細線を撚り合
   わせてなり前記ブラシ本体と一体に成形焼成されて固定
   されたピグテールとを備えることを特徴とする車両用交
   流発電機。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の車両用交流発電機にお
   いて、 円環の一部に切り欠き部を持つ略Ｃ字形状の冷却フィン
   を有する整流器を備え、 前記切り欠き部には、出力電圧調整用のレギュレ−タお
   よび前記ブラシホルダが配置され、 前記レギュレ−タは両側に前記冷却フィンと接続される
   一対の第一ターミナルを備えるとともに、前記ブラシホ
   ルダの他方のターミナルと接続される第二ターミナルを
   備え、 前記ブラシホルダの一対の前記ターミナルの接続位置
   は、前記レギュレータの前記第一ターミナルより径方向
   内側に配置され、しかも前記ブラシホルダの一対の前記
   ターミナルの接続位置の幅は、前記レギュレータの前記
   第一ターミナルの接続位置の幅よりも狭い幅であること
   を特徴とする車両用交流発電機。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の車両用交流発電機にお
   いて、 前記冷却フィンは、複数箇所で前記フレームに締結固定
   されており、 前記ブラシホルダの一対の前記ターミナルの接続位置
   が、前記締結固定位置よりも径方向内側に配置されてい
   ることを特徴とする車両用交流発電機。