JP2008067508A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】整流装置の接続部の耐防水性を確保しつつ樹脂製端面カバー内への冷却空気流入を促進すること。
【解決手段】樹脂製端面カバー８は、ステータリード１１ｖと交流側導体片１３ｖの露出端部１３ａとの接続部１４a、及び、下アーム側整流素子７ｂのダイオードリード７fと交流側導体片１３ｖの露出端部１３ｃとの接続部１４cの両方の周囲を、樹脂製端面カバー８の周壁部８ｂとともにほぼ完全に囲むコ字状の隔壁部８ａを有する。これにより、これら接続部の耐水性を向上することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用交流発電機に関し、特にその保護カバー構造の改良に関する。

下記の特許文献１、２は、車両用交流発電機の特に反プーリー側の端面（以下、リア側端面とも称する）に配設された整流装置やブラシ装置などを保護するために、リアフレームに固定されてそのリア側端面を覆う樹脂製の保護カバーを記載している。

この車両用交流発電機の整流装置の配置について簡単に説明する。

車両用交流発電機の整流装置は、そのフレーム端面に対面した姿勢にて互いに軸方向に所定間隔を隔てて径方向へ延在する正負放熱板（以下、＋フィン及び−フィンとも言う）を装備している。＋フィンには上アーム側ダイオードが、−フィンには下アーム側ダイオードが互いに向き合う姿勢にて取り付けられている。フレームが接地電位であることから、−フィンが軸方向フレーム端面側に、＋フィンが整流装置を覆う樹脂製端面カバー側に配置されるのが通常であるがこれは必須ではない。−フィンは同電位のフレーム端面に固定されるのが通常であるが、下アーム側ダイオードを−フィン兼用のフレーム端面に直接固定することも行われている。

各ダイオードは、底付き円筒状電極端子と、この底付き円筒状電極端子の底部に底面側電極面が固定されたダイオード素子と、ダイオード素子の上面側電極面に固定されて底付き円筒電極の開口側の中心軸に沿いつつ突出するリード電極端子（ダイオードリードとも言う）とを有し、必要部分に樹脂を充填して絶縁保護及び一体化を行っている。

＋フィン及び−フィンは、回転軸心の周囲に延在する略馬蹄形状（略U字状板）良導電性金属板からなり、それらの開口部分にはブラシやレギュレータが配置される。つまり、＋フィン及び−フィンは、他の電気部品と軸方向に重なる位置にて、他の電機部品が存在しない空間（以下、電気部品室とも言う）をできるだけ広く占有するように設計されている。これは、パワー半導体素子であるダイオード素子の温度をできるだけ低下させるため、＋フィン及び−フィンの放熱面積を増大するためである。

この放熱面積増大の必要から、＋フィンは軸方向に見て−フィン固定の下アーム側ダイオードと重なって配置されるのが通常である。ただし、径方向における＋フィンと下アーム側ダイオードとの重なりをあまりに大きくすると、＋フィン側へ突出する下アーム側ダイオードのダイオードリードと＋フィンとの間にショートが発生する可能性が生じるため、＋フィンの周縁部と下アーム側ダイオードのダイオードリードとの間の径方向隙間は確保されねばならない。この問題を改善するべく、＋フィンの周縁部と下アーム側ダイオードのダイオードリードとの間に樹脂カバーから電気絶縁用の隔壁部を軸方向に突設することが公知となっている。

また、整流装置は、上記＋フィンと−フィンとの間に端子台をもつのが通常である。この端子台は各相の交流側導体片がインサート成形された樹脂板からなり、端子台から突出する各相の交流側導体片はダイオードリードとステータリードとを相ごとに接続する。
特開２０００−１３９０５８号公報 特開２０００−３２７２０号公報

近年の車両用交流発電機の出力増大は、整流装置のダイオード温度の上昇抑止の重要性を促進している。ダイオード温度の上昇抑止のためには、整流装置特にその＋フィン及び−フィンへ通風する冷却空気流量の増大が有効である。

しかし、整流装置への冷却空気流量の増大は、樹脂製端面カバーの冷却空気流入窓の大型化による樹脂製端面カバー内への水分侵入の可能性を増大させる。また、冷却空気流量の増大は、この冷却空気流に随伴する水分が樹脂製端面カバー内へ侵入することを意味する。

上記説明したように、樹脂製端面カバー内すなわち電気部品室に収容された整流装置の端子台から突出する各相の交流側導体片とダイオードリード及びステータリードとの接続部やその周辺に水が付着すると、沿面放電や塩害腐食の問題が生じる。この問題を改善するには、交流側導体片と各リードとの接続後に接続部に樹脂被覆するのが有効であるが、製造工程の増大によるコスト増大が問題となる。

また、近年の樹脂材料価格の高騰により、必要強度を確保しつつ樹脂製端面カバーの使用樹脂量の低減も要求されていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、整流装置の接続部の耐水性能を向上するとともに必要強度を確保しつつ樹脂製端面カバーの使用樹脂量の低減も可能な車両用交流発電機を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する本発明は、ステータ及びロータを囲むフレームと、前記フレームの一端面を囲覆して前記フレームの一端面とともに電気部品室を区画形成する椀状の樹脂製端面カバーと、
前記フレームの一端面に固定されて前記電気部品室に収容される整流装置と、前記ステータのステータコイルから前記フレームの一端面を貫通して前記電気部品室に突出するステータリードとを備え、前記整流装置が、上アーム側整流素子のカソード電極端子及び出力ターミナルが固定された＋フィンと、下アーム側整流素子のアノード電極端子が固定された−フィンと、前記上アーム側整流素子のアノード電極をなすダイオードリード及び前記下アーム側整流素子のカソード電極をなすダイオードリードに接続される各相の交流側導体片を有する端子台とを有する車両用交流発電機において、前記樹脂製端面カバーが、前記樹脂製端面カバーの内端面から軸方向内側に突出するとともに両端が前記樹脂製端面カバーの内周面に連なって前記樹脂製端面カバーと一体に形成される隔壁部を有し、前記隔壁部が、前記交流側導体片の露出端部と前記ダイオードリードとの接続部、及び、前記交流側導体片の露出端部と前記ステータリードとの接続部の少なくとも一方の周囲を、前記樹脂製端面カバーの前記周壁部とともに囲覆し、前記隔壁部は、各相ごとにそれぞれ別々に配設されることを特徴としている。

すなわち、本発明の樹脂製端面カバーは、交流側導体片の露出端部とダイオードリード又はステータリードとの接続部の周囲を、樹脂製端面カバーの周壁部とともに囲む隔壁部を有する。なお、ここで言う上記接続部の周囲とは、車両用交流発電機の径方向断面における接続部の周囲を言う。このようにすれば、樹脂製端面カバーの冷却空気流入窓から樹脂製端面カバー内すなわち本発明で言う電気部品室内に水分特に汚水や塩水が飛び込んでも、それらが接続部の周囲からこの接続部やその周辺に付着するのを良好に防止することができるので、たとえ整流装置の冷却性向上などのために樹脂製端面カバーの冷却空気流入窓の拡大を図ってもこの接続部における沿面放電や塩害腐食の問題を良好に防止することができる。更に、径方向断面におけるこの隔壁部の両端が樹脂製端面カバーの周壁部に連なって一体化されているため、樹脂製端面カバーの機械的強度、特に上記接続部近傍における樹脂製端面カバーの機械的強度及び剛性を格段に改善することができ、その分だけ樹脂製端面カバーの厚さを薄くすることができる。樹脂製端面カバー内の各電気部品に較べて上記接続部の機械的剛性は劣るが、それに対して上記接続部の周囲を囲む隔壁部は、接続部近傍における樹脂製端面カバーの機械的強度を局所的に向上するため、樹脂使用量の増大を抑止しつつ接続部近傍における樹脂製端面カバーが外部衝撃などにより破損するのを抑止することができ、上記接続部に外力が作用したり、破損個所から侵入した水分により障害が生じたりするのを確実に防止することもできる。なお、好適には、隔壁部は、径方向断面においてC 形に形成される。

好適な態様において、前記隔壁部は、前記交流側導体片の露出端部と前記ダイオードリードとの接続部、及び、前記交流側導体片の露出端部と前記ステータリードとの接続部の両方の周囲を、前記樹脂製端面カバーの前記周壁部とともに囲覆する。このようにすれば、一相分の隔壁部により、この相の上記二つの接続部の周囲を両方とも囲むことができるため、材料使用量の増加を抑止しつつ上記効果を増大することができる。

好適な態様において、前記隔壁部は、前記フレームの一端面を軸方向に貫通して前記電機部品室内に突出する前記ステータリードの先端部の周囲を前記樹脂製端面カバーの周壁部とともに囲んで配置されている。このようにすれば、ステータリードが隔壁部を貫通して前記隔壁部内に到達する必要がないため、構造が簡素となり、隔壁部の防水性を向上することができる。

好適な態様において、前記各相の隔壁部は、前記樹脂製端面カバーの内周面に略等間隔で配置される。これにより、各隔壁部は、樹脂製端面カバーの外周縁部の機械的強度をまんべんなく向上することができる。なお、ここで言う略等間隔とは、２０％の寸法差を許容するものとする。

以下、本発明の車両用交流発電機の整流装置の好適な実施形態を図面を参照して説明する。ただし、本発明は、下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、本発明の技術思想を他の技術を組み合わせて実施してもよいことはもちろんである。

（全体構成）
この実施形態の車両用交流発電機を図１に示すその軸方向模式断面図を参照して簡単に説明する。

１は車両用交流発電機、２はステータ、３はロータ、４はブラシ、５は椀状のフロントフレーム、６は椀状のリアフレーム、７は整流装置、８は樹脂製端面カバー、９はレギュレータ、１０は出力ターミナル、１１はステータリードである。

フロントフレーム５とリアフレーム６とは、スルーボルトによりステータ２を軸方向に挟持して締結されている。フロントフレーム５及びリアフレーム６は、それぞれ軸受けを介してランデル型回転子であるロータ３の回転軸を支承している。リアフレーム６には樹脂製端面カバー８が固定され、樹脂製端面カバー８は、リアフレーム６の後端面を囲覆して内部に電気部品室を形成している。

図１に示すステータリード１１は、ステータ２のステータコイル２aから軸方向に突出する引き出し線であるが実際には３本存在する。すなわち、ステータリード１１は、星形接続された３相のステータコイル２aからそれぞれ突出するU相のステータリード１１u、Ｖ相のステータリード１１v、Ｗ相のステータリード１１wにより構成されている。図１のステータリード１１は、実際にはＶ相のステータリード１１vを示す。

電気部品室には、整流装置７、ブラシ４、レギュレータ９が配置されている。ブラシ４は、回転軸の直上に位置してリアフレーム６に固定されるとともに回転軸に固定されたスリップリングに摺接し、レギュレータ９はブラシ４の上方に位置してリアフレーム６に固定されている。

整流装置７は、ブラシ４及びレギュレータ９と軸方向において重なる位置にてリアフレーム６の後端面に固定されており、電気部品室内のうちブラシ４及びレギュレータ９により占有されていない馬蹄形空間に延在している。整流装置７は、馬蹄形の−フィン７a、−フィン７ａに固定された負極側（下アーム側）の整流素子７b、馬蹄形の＋フィン７c、＋フィン７ｃに固定された正極側（上アーム側）の整流素子７d、及び、端子台１２を有している。この実施形態では、−フィン７ａは樹脂製端面カバー８側に、＋フィン７ｃはリアフレーム６側に配置され、両者は電気絶縁材により軸方向に所定間隔を確保されている。

上記説明した車両用交流発電機のその他の構造及び動作自体は通常のものと同じであり、もはや周知となっているためこれ以上の説明は省略される。

（整流装置７）
整流装置７を図２に示す回路図を参照して更に詳しく説明する。

端子台１２は、３つの交流側導体片を有する１３u、１３v、１３wがインサート樹脂成形により樹脂板１２aに埋設されてなり、軸方向において−フィン７ａと＋フィン７ｃとの間に介設されている。

各交流側導体片１３u、１３v、１３wはそれぞれ、樹脂板１２aから突出する露出端部１３a、１３b、１３cをもつ。露出端部１３ａはステータリード１１ｗとの接続のための露出端部であり、露出端部１３ｂは上アーム側整流素子７ｄのアノード電極をなすダイオードリード７eとの接続のための露出端部であり、露出端部１３cは、下アーム側整流素子７bのカソードをなすダイオードリード７fとの接続のための露出端部である。各ダイオードリード７e、７fは整流素子本体からほぼ軸方向に突出している。

この実施形態では、露出端部１３ａはステータリード１１ｗと接続部１４aにてはんだにて接続され、露出端部１３ｂはダイオードリード７eと接続部１４bにてはんだにて接続され、露出端部１３cはダイオードリード７fと接続部１４cにてはんだにて接続されている。なお、上アーム側整流素子７ｄの筒状カソード電極は＋フィン７ｃの孔に圧入され、下アーム側整流素子７ｂの筒状アノード電極は−フィン７ａの孔に圧入されているため、これらの部位でははんだ接続は不要となっている。

接続部１４a、１４cの配置を図３を参照して更に詳しく説明する。

整流装置７を後方からみた正面図である。図３からわかるように、−フィン７ａは、＋フィン７ｃよりも径大に形成されており、−フィン７ａの孔に圧入された下アーム側整流素子７ｂのダイオードリード７fは、ステータリード１１とともに軸方向に延在して＋フィン７ｃの径方向外側まで達している。端子台１２から突出する露出端部１３ａはステータリード１１に隣接しつつ軸方向に曲げられており、この部分にてはんだ付けされて接続部１４aを構成している。同じく、端子台１２から突出する露出端部１３cはダイオードリード７fに隣接しつつ軸方向に曲げられており、この部分にてはんだ付けされて接続部１４cを構成している。

なお、図３では、上アーム側整流素子７ｄ及び下アーム側整流素子７ｂはそれぞれ２個配置されているため、一つの相において、ダイオードリード７fはステータリード１１ｕの両側に一本づつ軸方向に延在しており、接続部１４cは接続部１４aの周方向両側にそれぞれ１カ所づつ形成されている。また、ステータリード１１も相ごとに２本形成されており、同相の２本のステータリード１１は近接しつつ軸方向に延在して交流側導体片の露出端部１３ａにはんだ付けされている。従って、正確には、ステータリード１１ｖと露出端部１３ａとの接続部１４aと、ダイオードリード７fと露出端部１３ｃとの接続部１４cは各相ごとに２カ所づつ形成されている。ただし、図３からわかるように、これら同一相の各２カ所の接続部１４a、１４cは、互いに近接して配置されている。出力ターミナル１０は−フィン７ａの上端部に固定されて樹脂製端面カバー８から上方へ突出している。

（樹脂製端面カバー８）
樹脂製端面カバー８を整流装置７を図４に示す回路図を参照して更に詳しく説明する。図４は、樹脂製端面カバー８を内側から軸方向に表示する正面図である。樹脂製端面カバー８は、椀状に形成されており、隔壁部８a、周壁部８b、端壁部８cをもつ。８dは端壁部８cに開口された冷却空気流入窓であり、８eは周壁部８bの内周面である。

この実施例の特徴をなす隔壁部８ａは、図４に示すように径方向断面においてコ字状あるいはc字状に形成されて樹脂製端面カバー８と一体に形成されている。隔壁部８ａは、樹脂製端面カバー８の端壁部８ｃの内端面から軸方向内側に突出するとともに両端が周壁部８ｂの内周面８eに連なっている。これにより、隔壁部８ａは、周壁部８ｂとともに、同一相の交流側導体片（たとえば１３ｖ）の露出端部１３ａ、１３ｃの周囲をまとめて囲んでいる。隔壁部８ａの軸方向先端は、端子台１２の後端面又はリアフレーム６の後端面に小間隔を隔てて対面している。各相の隔壁部８ａは、図４から明らかなように樹脂製端面カバー８の内周面８eに略等間隔で配置されている。ただし、樹脂製端面カバー８の内周面の上方はブラシ４が存在するため、この限りではない。

（効果）
この実施形態の隔壁部８ａは、既述の効果を奏する。なお、この効果は隔壁部８ａはわずかに孔や溝や切り欠きがあってもよい。ただし、このような隔壁部８ａに孔や溝や切り欠きを設けることは隔壁部８ａ内部への水の侵入を助長するため、上記接続部１４a、１４cの径方向断面における周囲の少なくとも９０％以上がこの隔壁部８ａに囲まれることが好適である。

（変形態様）
上記実施形態では、接続部１４aと接続部１４cの両方との周囲をまとめて隔壁部８ａにより囲んだが、隔壁部８ａがその一方だけを囲んでも良い。

実施形態１の車両用交流発電機の軸方向断面図である。 図１の整流装置の回路図である。 図１の整流装置を後方からみた正面図である。 図１の樹脂製端面カバーを前方からみた正面図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２a ステータコイル
２ ステータ
３ ロータ
４ ブラシ
５ フロントフレーム
６ リアフレーム
７a −フィン
７b 下アーム側整流素子（整流素子）
７c ＋フィン
７d 上アーム側整流素子（整流素子）
７e ダイオードリード
７f ダイオードリード
７ 整流装置
８a 隔壁部
８b 周壁部
８c 端壁部
８e 内周面
８ 樹脂製端面カバー
９ レギュレータ
１０ 出力ターミナル
１１u ステータリード
１１v ステータリード
１１w ステータリード
１１ ステータリード
１２a 樹脂板
１２ 端子台
１３a 露出端部
１３c 露出端部
１３u 交流側導体片
１３ｖ 交流側導体片
１３w 交流側導体片
１４a 接続部
１４b 接続部
１４c 接続部

Claims (4)

1. ステータ及びロータを囲むフレームと、
   前記フレームの一端面を囲覆して前記フレームの一端面とともに電気部品室を区画形成する椀状の樹脂製端面カバーと、
   前記フレームの一端面に固定されて前記電気部品室に収容される整流装置と、
   前記ステータのステータコイルから前記フレームの一端面を貫通して前記電気部品室に突出するステータリードと、
   を備え、
   前記整流装置は、
   上アーム側整流素子のカソード電極端子及び出力ターミナルが固定された＋フィンと、
   下アーム側整流素子のアノード電極端子が固定された−フィンと、
   前記上アーム側整流素子のアノード電極をなすダイオードリード及び前記下アーム側整流素子のカソード電極をなすダイオードリードに接続される各相の交流側導体片を有する端子台と、
   を有する車両用交流発電機において、
   前記樹脂製端面カバーは、
   前記樹脂製端面カバーの内端面から軸方向内側に突出するとともに両端が前記樹脂製端面カバーの内周面に連なって前記樹脂製端面カバーと一体に形成される隔壁部を有し、
   前記隔壁部は、
   前記交流側導体片の露出端部と前記ダイオードリードとの接続部、及び、前記交流側導体片の露出端部と前記ステータリードとの接続部の少なくとも一方の周囲を、前記樹脂製端面カバーの前記周壁部とともに囲覆し、
   前記隔壁部は、各相ごとにそれぞれ別々に配設されることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記隔壁部は、
   前記交流側導体片の露出端部と前記ダイオードリードとの接続部、及び、前記交流側導体片の露出端部と前記ステータリードとの接続部の両方の周囲を、前記樹脂製端面カバーの前記周壁部とともに囲覆する車両用交流発電機。
3. 請求項２記載の車両用回転電機において、
   前記隔壁部は、前記フレームの一端面を軸方向に貫通して前記電機部品室内に突出する前記ステータリードの先端部の周囲を前記樹脂製端面カバーの周壁部とともに囲んで配置されている車両用交流発電機。
4. 請求項３記載の車両用回転電機において、
   前記各相の隔壁部は、
   前記樹脂製端面カバーの内周面に略等間隔で配置される車両用交流発電機。

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