JP2007028832A

JP2007028832A - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP2007028832A
Application number: JP2005209344A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ito; 裕二伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-01
Also published as: US20070021255A1

Abstract

【課題】樹脂製プーリ表面の耐摩耗性を向上させ、ベルト寿命の低下を防止することができる車両用交流発電機を提供すること。
【解決手段】車両用交流発電機１００は、回転子１０と、回転子１０の外周側に対向配置された固定子４と、回転子１０と固定子４とを支持するフレーム１、２と、エンジンの回転力をベルトを介して回転子１０に伝達するプーリ１９とを有しており、プーリ１９は、ガラス強化された樹脂製であり、少なくともベルト接触面に形成されためっき皮膜を有し、このめっき皮膜が熱処理されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車やトラック等の乗り物に搭載される車両用交流発電機に関する。

従来から、車両用交流発電機には金属製のプーリが使用されていた。しかしながら、近年、低コスト化、軽量化を達成するために、金属よりも安価で軽量な樹脂製のプーリも採用され始めてきた。信頼性、安全性、耐久性が求められる車両用交流発電機のプーリとして使用するためには、機械的強度が高く、耐摩耗性が良好であるという特性を有することが必要である。また、車両用交流発電機は、自己発熱する機械装置であることより、高温下でも機械的強度が低下しないこと、すなわち耐熱性が良好であることが必要となる。これらの特性を確保するために、ガラス強化された樹脂製プーリを使用し、ガラス繊維による攻撃性を低下するために表面にめっき皮膜を形成する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−５２６８号公報（第３−８頁、図１−６）

ところで、特許文献１に開示された樹脂製プーリは、主に車両に搭載されるコンプレッサを対象とした技術であり、特に樹脂プーリの耐摩耗性においては、コンプレッサの使用回転数が最大で約９０００ｒｐｍを考慮すればよいのに対し、車両用交流発電機の使用回転数は低速からの出力を確保するためにエンジンのクランクプーリに対するプーリ比を高く設定している。その結果、最大の回転数は約２００００ｒｐｍにもなるため、特に耐摩耗性についての特性の改良を実現しないと、プーリ表面に形成されためっき皮膜の摩耗により、プーリ表面にガラス繊維が表出し、表出したガラス繊維がベルトを傷つけ、ベルト寿命が低下するという問題があった。また、プーリ比を高くするためには、プーリの直径をコンプレッサの場合よりも半分以下に小さく設定しなけらばならないので、ベルトの巻きつく径も小さくなり、ベルトの接触内周面のひずみも大きくなるため、プーリ表面にガラス繊維が表出するとベルト寿命の低下が顕著にな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、樹脂製プーリ表面の耐摩耗性を向上させ、ベルト寿命の低下を防止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、回転子と、回転子の外周側に対向配置された固定子と、回転子と固定子とを支持するフレームと、エンジンの回転力をベルトを介して回転子に伝達するプーリとを有しており、プーリは、ガラス強化された樹脂製であり、少なくともベルト接触面に形成されためっき皮膜を有し、このめっき皮膜が熱処理されている。ガラス強化された樹脂製のプーリの表面にはめっき皮膜が形成されており、このめっき皮膜に熱処理が行われているため、めっき皮膜の硬度を上げることができ、樹脂製プーリ表面の耐摩耗性を向上させることが可能となる。これにより、車両用交流発電機の使用回転数においても樹脂製プーリ表面に形成されためっき皮膜の摩耗を防止することができ、プーリ材料に含まれるガラス繊維の表出およびそれに伴うベルト寿命の低下を防止することが可能となる。

また、上述したプーリは、回転子の回転軸が貫通する貫通穴を有しており、貫通穴の軸方向両端面であって、プーリの取付面を含む部位に金属製のインサート部材が一体形成されていることが望ましい。これにより、ナット等による軸方向応力が加わる箇所を金属製のインサート部材で強化することができるため、長期的な使用に際して押圧面が変形してナット等がゆるむことを防止することができる。

また、上述したインサート部材は、貫通穴の軸方向両端面間に貫通穴に沿って連続して設けられていることが望ましい。これにより、樹脂製のプーリに軸方向の締め付け力が加わった際に生じる取付面の変形を確実に防止することができる。

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。図１は、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１に示す車両用交流発電機１００は、フロントフレーム１、リヤフレーム２、固定子４、回転子１０、整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６、カバー２７等を含んで構成されている。

フロントフレーム１およびリヤフレーム２は、共に椀形状を有しており、これらの開口部同士を直接当接させた状態で、複数本のボルト３によって相互に固定されている。フロントフレーム１の内周には固定子４が固定されている。また、フロントフレーム１には円筒状のベアリングボックス７が一体に形成されており、リヤフレーム２には鉄製のベアリングボックス８がローレットを有するボルト９によって取り付けられている。

固定子４は、回転子１０の外周側に対向配置されており、固定子鉄心５および固定子巻線６を備えている。回転子１０は、界磁巻線１１、ポールコア１２、１３、回転軸１４等を備えており、ベアリングボックス７、８に固定される一対のベアリング１５、１６により回転自在に保持されている。ポールコア１２、１３の軸方向端面には、遠心型の冷却ファン１７、１８が取り付けられている。フロント側の冷却ファン１７は、界磁巻線１１への冷却風を生成するために、ブレードが回転子１０の回転方向に対して前傾させた斜流式になっている。また、回転軸１４の前端にはプーリ１９がナット２０により結合されており、図示しない車両エンジンにより回転駆動される。さらに、リヤフレーム２の外側に位置する回転軸１４の後端には、一対のスリップリング２１、２２が設けられており、界磁巻線１１に導体２３を介して電気的に接続されている。

リヤフレーム２の外側の軸方向端面には、整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６等のいわゆる電気部品が、ボルト９等の固定手段によって固定されている。整流装置２４は、例えば三相の固定子巻線６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圧に変換する。電圧制御装置２５は、界磁巻線１１に流れる励磁電流を調整することにより、車両用交流発電機１００の出力電圧を制御する。ブラシ装置２６は、整流装置２４から回転子１０の界磁巻線１１に励磁電流を流すためのものであり、回転子１０の回転軸１４に形成されたスリップリング２１、２２のそれぞれに押圧するブラシが備わっている。

カバー２７は、金属製であって、リヤフレーム２の外側に取り付けられる整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６等の電気部品を覆って、これらを保護する。このカバー２７は、ナット２８によってリヤフレーム２から延びるボルト９に、整流装置２４を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。また、カバー２７は、ブラシ装置２６の周辺に同心円状に形成されている冷却風導入窓を有している。

上述した構造を有する車両用交流発電機１００は、ベルト等を介してプーリ１９に車両エンジンからの回転力が伝えられると回転子１０が所定方向に回転する。この状態で回転子１０の界磁巻線１１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア１２、１３のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線６に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置２４に設けられた出力端子２９からは所定の直流電流が取り出される。

図２は、車両用交流発電機１００に装備されたプーリ１９の詳細を示す部分的断面図である。プーリ１９は、ガラス強化された樹脂製であり、ベルト対向面に複数の溝が形成されている。例えば、プーリを形成する樹脂として、フェノール樹脂、コプナ樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイロン、ポリフェニレンスルフィド等の熱可塑性樹脂が用いられ、これらの樹脂材料に強化剤としてのガラス繊維が配合、混練されて用いられる。また、プーリ１９には、少なくともベルト接触面にめっき皮膜１９Ａが形成されている。このめっき皮膜１９Ａは、電気めっきを用いて、あるいは無電解めっきを用いて形成することができる。例えば、無電解ニッケルめっき皮膜は、比較的安価であって、耐摩耗性、耐熱性に優れており、リンやボロン等の配合材を加えることでさらにこれらの特性を改善することができる。

また、本実施形態では、プーリ１９に形成されためっき皮膜１９Ａに対して、所定温度で所定時間保持する熱処理が施されている。これにより、めっき皮膜１９Ａの硬度を上げている。例えば、無電解ニッケルめっきによって形成されためっき皮膜１９Ａをプーリ１９の表面に形成し、このめっき被膜１９Ａを４００°Ｃで６０分高温保持することにより、めっき皮膜１９Ａのビッカース硬度を、熱処理実施前で５００程度であったものから、熱処理実施後に１０００程度に硬化させることが可能となる。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、ガラス強化された樹脂製のプーリ１９の表面にめっき皮膜１９Ａが形成されており、このめっき皮膜１９Ａに熱処理が施されているため、めっき皮膜１９Ａの硬度を上げることができ、樹脂製プーリ１９の表面の耐摩耗性を単にめっき皮膜１９Ａを形成した場合に比べて向上させることが可能となる。これにより、車両用交流発電機１００の使用回転数においても樹脂製プーリ表面に形成されためっき皮膜１９Ａの摩耗を防止することができ、プーリ材料に含まれるガラス繊維の表出およびそれに伴うベルト寿命の低下を防止することが可能となる。

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内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、プーリ１９の少なくともベルト接触面に形成されためっき皮膜１９Ａに着目して説明したが、プーリ１９は、回転軸１４が貫通する貫通穴の軸方向両端面であって、プーリ１９の取付面を含む部位に金属製のインサート部材が一体形成されていることが望ましい。

図３は、インサート部材が一体形成されたプーリ１９の変形例を示す車両用交流発電機の部分断面図である。図３に示すプーリ１９には、回転軸１４の貫通穴に沿って、ナット２０の当接面とベアリング１５の当接面（内輪の当接面）との間に連続した金属製のインサート部材１９Ｂがインサート成形によって一体化した状態で設けられている。これにより、ナット２０等による軸方向応力が加わる箇所を金属製のインサート部材１９Ｂで強化することができるため、長期的な使用に際して押圧面が変形してナット２０等がゆるむことを防止することができる。特に、ナット２０の当接面とベアリング１５の当接面との間に連続した金属製のインサート部材１９Ｂを用いることにより、樹脂製のプーリ１９に軸方向の締め付け力が加わった際に生じる取付面の変形を確実に防止することができる。

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。車両用交流発電機に装備されたプーリの詳細を示す部分的断面図である。インサート部材が一体形成されたプーリの変形例を示す車両用交流発電機の部分断面図である。

符号の説明

１フロントフレーム
２リヤフレーム
４固定子
１０回転子
１４回転軸
１５、１６ベアリング
１９プーリ
１９Ａめっき皮膜
１９Ｂインサート部材

Claims

回転子と、前記回転子の外周側に対向配置された固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームと、エンジンの回転力をベルトを介して前記回転子に伝達するプーリとを有する車両用交流発電機において、
前記プーリは、ガラス強化された樹脂製であり、少なくともベルト接触面に形成されためっき皮膜を有し、このめっき皮膜が熱処理されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記プーリは、前記回転子の回転軸が貫通する貫通穴を有しており、前記貫通穴の軸方向両端面であって、前記プーリの取付面を含む部位に金属製のインサート部材が一体形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項２において、
前記インサート部材は、前記貫通穴の軸方向両端面間に前記貫通穴に沿って連続して設けられていることを特徴とする車両用交流発電機。