JP2008054428A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】落下時に保護カバー内の電気部品に衝撃が加わること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】固定子巻線６が巻装される固定子４と、固定子４の内周側に対向配置される回転子１０と、固定子巻線６に誘起する交流電圧を直流に変換する整流装置２４と、整流装置２４を含む電気部品を覆うリアカバー２７とが備わっている。リアカバー２７は、回転子１０の回転軸１４に沿って外側に突出したカバー突出部２７Ａを有し、カバー突出部２７Ａの内部に電気部品が配置されない空間が確保されている。
【選択図】図１

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。

従来の車両用交流発電機では、レギュレータや整流装置等の電気部品が、プーリから最も離れた後方に配置されている（例えば、特許文献１参照。）。これらの電気部品は保護カバー（リアカバー）によって覆われており、保護カバー内への異物の侵入等を防止する構造となっている。また、保護カバーとブラシホルダの間にブラシ被水を防止するシール部を挟み込む構造を有する車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この車両用交流発電機では、シール部を保護カバーによってブラシホルダ側に押圧している。
特開２００２−３５９９５１号公報（第３−６頁、図１−１２） 特公平７−３２５７１号公報（第３−５頁、図１−１１）

ところで、車両の組立工場内等において特許文献1に開示された車両用交流発電機を車両に組み付けする際に、作業車はプーリを持って車両用交流発電機を取り扱うことが多く、誤って落とすと、車両用交流発電機は反プーリ側を下方にして落下することになる。このため、後方に配置されたレギュレータや整流装置等の電気部品に直接衝撃が加わり、破損や亀裂等が発生して機能不良を生じるおそれがあるという問題があった。また、保護カバーとブラシホルダの間にシール部を挟み込む車両用交流発電機では、落下による衝撃で保護カバーが変形すると、シール部の周囲に隙間が生じてブラシ部の被水防止の機能が失われ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、落下時に保護カバー内の電気部品に衝撃が加わること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。また、本発明の他の目的は、落下時にブラシ部の被水防止の機能を維持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、固定子巻線が巻装される固定子と、固定子の内周側に対向配置される回転子と、固定子巻線に誘起する交流電圧を直流に変換する整流装置と、整流装置を含む電気部品を覆う保護カバーとを備えており、保護カバーは、回転子の回転軸に沿って外側に突出したカバー突出部を有し、カバー突出部の内部に電気部品が配置されない空間を確保している。これにより、保護カバーを下にした状態で落下した場合であっても保護カバーのカバー突出部が先に床等に衝突して変形するため、保護カバー内の電気部品に衝撃が加わることを防止することができる。

また、上述した電気部品には、回転子を励磁する磁界を発生する界磁巻線に励磁電流を供給するブラシ装置が含まれており、カバー突出部は、ブラシ装置に対向する領域に形成されることが望ましい。回転軸周辺に配置されるブラシ装置に対向するように、すなわち保護カバーの中心近傍にカバー突出部が設けられるため、保護カバーを下にした状態で落下したときに、確実にカバー突出部を床等に先に衝突させることができる。

また、ブラシ装置周辺は風の流れがあまりないため、ブラシやスリップリングの発熱がこもり易いが、上述した保護カバーには、ブラシ装置に対向して突出部を設けているため放熱スペースとして作用しブラシの温度低減の効果が得られる。これにより、ブラシ装置周辺を効率よく温度低減しつつ、電気部品に衝撃が加わることを防止することができる。

また、上述したブラシ装置は、回転子に設けられたスリップリングに押圧されるブラシ本体と、ブラシ本体を収容するブラシホルダとを備え、ブラシホルダは、保護カバーに対向する蓋部を有することが望ましい。これにより、ブラシ装置と保護カバーとの間の距離に関係なくブラシ装置本来の機能を維持することできる。したがって、被水防止の機能を有するブラシ装置の場合には、保護カバーを下にした状態で落下してカバー突出部が変形してもこの被水防止の機能を維持することができる。

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、フロント側フレーム１、リア側フレーム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、リアカバー２７等を含んで構成されている。

フロント側フレーム１およびリア側フレーム２は、共に椀形状を有しており、これらの開口部同士を対向させて固定子４を挟み込んだ状態で、複数本のボルト３によって相互に固定されている。フロント側フレーム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、リア側フレーム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、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、リア側フレーム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に電気的に接続されている。

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は、リア側フレーム２の外側の軸方向端面に、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。

リアカバー２７は、樹脂製（例えばナイロン製）の外殻部としての保護カバーであって、リア側フレーム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。このリアカバー２７は、ナット２８によってリア側フレーム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。リアカバー２７の詳細については後述する。

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からは所定の直流電流が取り出される。

図２は本実施形態の車両用交流発電機をリア側から見た図である。図１および図２に示す本実施形態のリアカバー２７は、回転子１０の回転軸１４に沿って外側に突出したカバー突出部２７Ａを有する（図２では、カバー突出部２７Ａにハッチングが付されている）。このカバー突出部２７Ａの内部には、整流装置２４やブラシ装置２６等の電気部品が配置されない衝撃吸収用の空間２７Ｂが確保されている。特に、本実施形態では、図１および図２に示すように、カバー突出部２７Ａは、電気部品の中でブラシ装置２６に対向する領域に形成されている。

また、リアカバー２７には、整流装置２４に対向する位置に冷却風吸入用の複数の吸気窓２７Ｃが形成されている。これらの吸気窓２７Ｃが形成されたリアカバー２７と整流装置２４との間の間隔（間隔Ａとする）を、カバー突出部２７Ａが形成されたリアカバー２７とブラシ装置２４との間の間隔（間隔Ｂとする）よりも接近させている。例えば、間隔Ａが１０ｍｍ程度に設定され、間隔Ｂが２〜３ｍｍ程度に設定される。

次に、上述したリアカバー２７と組み合わされるブラシ装置２４の詳細構造について説明する。図３は、ブラシ装置２４の拡大断面図であり、車両用交流発電機１００に組み付けられた状態が示されている。図４は、ブラシ装置２４に含まれるブラシホルダを径方向から見た平面図である。

ブラシ装置２４は、接続端子６１、６２が埋設される樹脂製のブラシホルダ６０と、一対のブラシ本体５１、５２と接続端子６１、６２を電気的につなぐブラシ銅線としてのピグテール６３と、樹脂製のスリップリングカバー７０と、スプリング６４、６５とを含んで構成されている。

ブラシホルダ６０は、ほぼ箱形形状を有しており、スリップリング２１、２２に対向する側面には、ブラシ本体５１、５２を収納するブラシ収納部６６、６７と、ピグテール６３を収納するピグテール収納部６８、６９と、スリップリングカバー７０の蓋部７２の延伸部７３が挿入される径方向溝８０とが開口している。また、ブラシホルダ６０には、回転軸１４の後端（反プーリ側端部）に位置する軸方向端部を塞ぐ蓋部８１が形成されている。

ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０は、ブラシホルダ６０の軸方向端部を塞ぐ蓋部８１に設けられた穴と、スリップリングカバー７０の軸方向端部の蓋部７２に設けられた凸部とを嵌合させることにより、互いが結合されている。これらの穴と凸部によって係合部が形成されており、このような係合部を用いることにより、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０の組み付けと固定が容易になるため、作業性と気密性の向上が可能になる。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、回転子１０の回転軸１４に沿って外側に突出したカバー突出部２７Ａを有し、このカバー突出部２７Ａの内部に電気部品が配置されない空間が確保されているため、リアカバー２７を下にした状態で落下した場合であってもリアカバー２７のカバー突出部２７Ａが先に床等に衝突して変形するため、リアカバー２７内の電気部品に衝撃が加わることを防止することができる。特に、回転軸１４周辺に配置されるブラシ装置２６に対向するように、すなわちリアカバー２７の中心近傍にカバー突出部２７Ａが設けられるため、リアカバー２７を下にした状態で落下したときに、確実にカバー突出部２７Ａを床等に先に衝突させることができる。

また、ブラシ装置２６周辺は風の流れがあまりないため、ブラシ５１、５２やスリップリング２１、２２の発熱がこもり易いが、上述したリアカバー２７には、ブラシ装置２６に対向してカバー突出部２７Ａを設けているため放熱スペースとして作用しブラシの温度低減の効果が得られる。これにより、ブラシ装置２６周辺を効率よく温度低減しつつ、電気部品に衝撃が加わることを防止することができる。

また、ブラシ装置２６のブラシホルダ６０はリアカバー２７に対向する蓋部８１を有しており、ブラシ装置２６とリアカバー２７との間の距離に関係なくブラシ装置２６本来の機能を維持することできる。したがって、スリップリング２１、２２やブラシ本体５１、５２の周囲をブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０とで覆って気密性を高めて被水防止の機能を持たせた本実施形態のブラシ装置２６については、リアカバー２７を下にした状態で落下してカバー突出部２７Ａが変形しても、この被水防止の機能を維持することができる。

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、樹脂製のリアカバー２７を用いたが、アルミニウムや鉄等の金属材料を用いてリアカバーを形成するようにしてもよい。また、リアカバー２７においてカバー突出部２７Ａを形成する位置は適宜変更可能であり、複数箇所にカバー突出部を設け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成を示す図である。 本実施形態の車両用交流発電機をリア側から見た図である。 ブラシ装置の拡大断面図である。 ブラシ装置に含まれるブラシホルダを径方向から見た平面図である。

符号の説明

１ フロント側フレーム
２ リア側フレーム
４ 固定子
１０ 回転子
２４ 整流装置
２５ 電圧制御装置
２６ ブラシ装置
２７ リアカバー
２７Ａ カバー突出部
２７Ｂ 空間
２７Ｃ 吸気窓

Claims (4)

1. 固定子巻線が巻装される固定子と、前記固定子の内周側に対向配置される回転子と、前記固定子巻線に誘起する交流電圧を直流に変換する整流装置と、前記整流装置を含む電気部品を覆う保護カバーとを備える車両用交流発電機において、
   前記保護カバーは、前記回転子の回転軸に沿って外側に突出したカバー突出部を有し、前記カバー突出部の内部に前記電気部品が配置されない空間を確保す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、
   前記電気部品には、前記回転子を励磁する磁界を発生する界磁巻線に励磁電流を供給するブラシ装置が含まれており、
   前記カバー突出部は、前記ブラシ装置に対向する領域に形成されることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項２において、
   前記保護カバーには、前記整流装置に対向する位置に冷却風吸入用の吸気窓が形成されており、
   前記吸入窓が形成された前記保護カバーと前記整流装置との間の間隔を、前記カバー突出部が形成された前記保護カバーと前記ブラシ装置との間の間隔よりも接近させることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項２または３において、
   前記ブラシ装置は、前記回転子に設けられたスリップリングに押圧されるブラシ本体と、ブラシ本体を収容するブラシホルダとを備え、
   前記ブラシホルダは、前記保護カバーに対向する蓋部を有することを特徴とする車両用交流発電機。
   

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