JP2009303299A

JP2009303299A - 車両用回転電機

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Publication number: JP2009303299A
Application number: JP2008151730A
Authority: JP
Inventors: Yuji Shirakata; 雄二白形; Masao Kikuchi; 正雄菊池; Naohide Maeda; 直秀前田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2028-06-10
Also published as: US20090302706A1; JP4526579B2; FR2932326A1; US7635938B1; FR2932326B1

Abstract

【課題】界磁回路部とブラシホルダ間の接続部の耐振性を向上させた車両用回転を得る。
【解決手段】ブラケット1と、ブラケット1に支持された固定子２ａおよび回転子３を有し、回転子３には起磁力を発生させるための界磁巻線４を有し、界磁巻線に電流を供給するための界磁回路部３０と、ブラシ７を有するブラシホルダ８とがブラケット１に別々に取付けられた車両用回転電機において、界磁回路部３０とブラシホルダ８の接続手段を、応力緩衝機構を有する中間配線部材３４で構成したもの。
【選択図】図２

Description

この発明は、回転子の界磁巻線に界磁電流を供給する界磁回路部が搭載された界磁巻線型の回転電機に関し、特に自動車に搭載される車両用回転電機に関するものである。

特許文献１には、界磁巻線型の車両用回転電機の従来構造が示されている。この特許文献１に示される界磁巻線型の車両用回転電機では、ロータに設けられた界磁巻線に電流を給電して起磁力を発生し、発電を行うもので、界磁回路部で調整した電流がブラシホルダに収納されたブラシからロータに設けられたスリップリングを経て界磁巻線に給電される。界磁回路部とブラシホルダはブラケットにそれぞれ別々に搭載され、界磁回路部に一体となった接続端子をブラシホルダに接続する構成が記載されている。

特開２００８−５６７６号公報

界磁回路部は、電流を制御するためのスイッチング素子を冷却する必要があるため、回転電機の外側の外気に接するところに取付けられる。一方、ブラシは、ロータに接触させるため、回転電機の中央部付近に取付けられる。このため、界磁回路部とブラシホルダは別々の部品として回転電機に取付けられる。
ところで、特に自動車に搭載される車両用回転電機などは、走行中の振動が大きいため、回転電機の耐振性が求められており、一般的に車両用回転電機では、耐振性への配慮が盛り込まれている。
一方で、車両用回転電機の耐久性に対する要求はますます厳しくなってきており、これまで以上に振動耐久性能が必要となってくる。特に車両用回転電機に搭載される界磁回路部とブラシホルダには電気的に接続するための端子が設けられており、界磁回路部、ブラシホルダは各々別々に振動するため端子接続部への負荷が大きくなる。

この発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、界磁回路部とブラシホルダとの接続部を、界磁回路部から接続端子を別体とした中間配線部材で構成し、この中間配線部材に応力緩衝機構を設けることで、接続部へかかる振動を吸収し、耐振性を向上させるようにした車両用回転電機を提供することを目的とする。

この発明に係わる車両用回転電機は、ブラケットと、前記ブラケットに支持された固定子および回転子を有し、前方に動力伝達部を有し、前記回転子には起磁力を発生させるための界磁巻線を有し、前記界磁巻線に電流を供給するための界磁回路部と、ブラシを有するブラシホルダとが前記ブラケットに別々に取付けられた車両用回転電機において、前記界磁回路部と前記ブラシホルダの接続手段を、応力緩衝機構を有する中間配線部材で構成したものである。

この発明の車両用回転電機によれば、ブラケットに別々に取付けられた界磁回路部とブラシホルダとを接続する中間配線部材が、界磁回路部とブラシホルダ各々の位置ずれによる残留応力を吸収し、耐震性を向上させることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

実施の形態１．
以下に添付図面を参照して、この発明に係る車両用回転電機の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１〜図３はこの発明に関わる車両用回転電機の実施の形態１を示す図であり、図1は、
車両用回転電機の背面からの上面図、図２は側面の断面図、図３は界磁回路部とブラシホルダ部を示す斜視図である。図１〜図３において、実施の形態１の車両用回転電機は、ブラケット１に支持された固定子２ａ、回転子３を有し、回転子３は起磁力を発生させるための界磁巻線４と、スリップリング５と、冷却ファン６を有している。ブラケット１の前方に動力伝達部を有し、後方側にはスリップリング５に接触するブラシ７を有するブラシホルダ８、固定子巻線２ｂに交流電力を供給するためのパワー回路部２０、界磁巻線４に電流を供給するための界磁回路部３０が別々に搭載されており、パワー回路部２０と界磁回路部３０の回転軸方向後方側にケース４０が配置されている。車両用回転電機では、界磁回路部３０とブラシホルダ８を各々別々にブラケット１に搭載する必要がある。

パワー回路部２０は、電機子巻線２ｂに電流を供給するためのパワー回路用半導体スイッチング素子２１がパワー回路冷却用ヒートシンク２２に搭載されて構成されている。
界磁回路部３０は、界磁巻線４に電流を供給するための界磁用半導体スイッチング素子３１及び制御ＩＣ（図示しない）が搭載された金属基板３８が、界磁冷却用ヒートシンク３２および樹脂ケース３３に接合されて構成されている。

界磁冷却用ヒートシンク３２のフィンは回転軸のある方向対して逆方向に延びており、
また、界磁用半導体スイッチング素子３１からブラシ７へ電流を通電するための接続手段として、後述のような、振動を吸収するための応力緩衝機構が設けられ、界磁回路部３０の１つの面から回転軸方向に向かって突出し、延設方向が突出面の法線方向であり、界磁回路部３０の回転軸側にある長辺側に配置されて、界磁用半導体スイッチング素子３１とブラシ７を電気的に接続する中間配線部材３４が設けられている。

中間配線部材３４は、界磁回路部３０とブラシホルダ８の端子をつなぐものであって、
金属配線材３４ａと直角方向の平面部３４ｂで構成され、平面部３４ｂは、弾性体である樹脂を用いて形成され、図４に示すように、平面部３４ｂ内に金属配線材３４ａをインサート成形し一体化して構成されている。なお、図４においては、２本の金属配線材３４ａを１つの樹脂製平面部３４ｂで一体化した中間配線部材３４を示しているが、２本の金属配線材３４ａを１つの平面部３４ｂでは一体化せず、別々に平面部３４ｂと一体化した中間配線部材３４としてもよい。

図１のように、界磁回路部３０及びブラシホルダ８の少なくともいずれか一方が、中間配線部材３４の平面部３４ｂに対して平行に配置される２箇所を、樹脂ケース３３およびブラシホルダ８に設けられた固定部３５およびブラシホルダ固定部９で、ブラケット１にねじにより取付けられている。

応力緩衝機構は、界磁回路部３０とブラシホルダ８間を接続する中間配線部材３４により応力を吸収する機構である。車両用回転電機に振動が加わった場合、界磁回路部３０とブラシホルダ８は別々に振動することになり、界磁回路部３０とブラシホルダ８の接続部３７には大きな負荷がかかる。そこで、この実施の形態１においては、中間配線部材３４に用いる金属配線材３４ａ及び弾性材である樹脂を用いた平面部３４ｂに応力が加わった場合、平面部３４ｂは面で応力を受けるため応力を分散することができ、さらに弾性体であるため応力が加わると積極的に撓むことで応力を吸収し、接続部３７へかかる応力を吸収することができる。また、振動が発生した場合に限らず、車両用回転電機の組み立て時に部品の位置ずれにより界磁回路部３０とブラシホルダ８と中間配線部材３４間に発生する残留応力も吸収することができる。

中間配線部材３４は、図５に示すように界磁回路部３０の接続部３７にねじ止めされ、また、接続部３７とは別に中間配線部材固定部３６により、金属配線材３４ａと平面部３４ｂが樹脂ケース３３に固定される。

アイドリングストップ車やハイブリッド自動車等に搭載された車両用回転電機で始動時や走行等により車両用回転電機全体に振動が加わった場合に、ブラケット１に別々に取付けられた界磁回路部３０及びブラシホルダ８がそれぞれ個別に振動するため両者の接続部３７には大きな負荷がかかるが、この実施の形態１に関わる車両用回転電機では、これを中間配線部材３４に設けられた応力緩衝機構が吸収する、すなわち、金属配線材３４ａと直角方向の平面部３４ｂが積極的に撓んで変位を吸収するため、接続部３７にかかる応力を軽減することができ、耐振性を向上させることができる。

界磁回路部３０にかかる振動は、中間配線部材３４の平面部３４ｂの法線方向となるため、ブラケット１への固定部３５と垂直な方向の振動は中間配線部材３４の応力緩衝機構で吸収し、固定部３５と平行な方向にかかる振動はブラケット１への固定部３５で受けることで耐振性向上につながり、固定箇所が界磁回路部３０、ブラシホルダ８と各々２箇所で十分な耐振性を有するので、固定部品の削減、固定面積の縮小化が図られる。
また、図５のように界磁回路部３０と中間配線部材３４は、接続部３７だけでなく中間配線部材固定部３６でも樹脂ケース３３とねじで固定することで、中間配線部材固定部３６で応力を受けることができ、接続部３７に加わる応力を吸収でき耐振性を向上することができる。

以上のようにこの発明の実施の形態１によれば、界磁回路部３０とブラシホルダ８の接続を中間配線部材３４を用いて行い、中間配線部材３４に応力緩衝機構を設けることで、始動時や走行等により車両用回転電機に振動が加わった場合に発生する界磁回路部３０とブラシホルダ８との接続部３７にかかる応力を応力緩衝機構で吸収し、界磁回路部３０とブラシホルダ８間の接続部の耐振性を向上することができる。さらに、界磁回路部３０及びブラシホルダ８のブラケット１への取付け位置を、中間配線部材３４の平面部３４ｂに対して平行なブラケット１への固定部３５、ブラシホルダ固定部９の各々２箇所で固定することで、振動が加わった場合に取付け位置と平行な方向の応力を軽減でき、耐振性の向上と固定部品の削減、固定面積の縮小化を図ることが出来る。

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の界磁回路部を示す上面図である。なお、図中、実施の形態１との同一符号は、同一または相当部分を示す。
実施の形態１の中間配線部材３４は、界磁回路部３０との取付け面全体の一部を覆う形状であるが、この実施の形態２においては、平面部３４ｂの形状を変えて、図６のように界磁回路部全体を覆うような中間配線部材３４としたものである。
界磁回路部３０は、界磁巻線４に電流を供給するための界磁用半導体スイッチング素子３１および制御ＩＣ（図示しない）が搭載された金属基板３８が、界磁冷却用ヒートシンク３２に接合され、中間配線部材３４、樹脂ケース３３と界磁冷却用ヒートシンク３２に界磁用半導体スイッチング素子３１が内包されて構成されている。

自動車に搭載された車両用回転電機の場合、エンジンルーム内に配置され走行中の振動以外に粉塵や異物が車両用回転電機内に入るため、界磁回路部内にも粉塵や異物が入る可能性がある。そこで、中間配線部材３４に用いる金属配線材３４ａを樹脂性の平面部３４ｂで一体化し、平面部３４ｂの形状を図６のように界磁回路部３０に合わせることで界磁回路部３０の蓋となり、外部からの異物混入を防ぎ、内部に配置されるスイッチング素子３１及び制御ICの故障やパターンの短絡を防ぐことができる。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、中間配線部材３４の平面部３４ｂの形状を変更し、界磁回路部３０の蓋の役割を果たすことで、車両用回転電機内に粉塵や異物が入り込んだ場合でも界磁回路部３０内への異物混入を防ぎ、故障やパターンの短絡を防ぐことができる。

実施の形態３．
図７、図８はこの発明の実施の形態３による車両用回転電機の中間配線部材を示す図である。なお、図中、実施の形態１、２との同一符号は、同一または相当部分を示す。
実施の形態１、２の中間配線部材３４に用いる金属配線材３４ａの幅を広げた場合、平面部３４ｂ内にインサートされた金属配線材３４ａの割合が増えることで中間配線部材３４が撓みにくくなるが、この実施の形態３においては、金属配線材３４ａに弾性部位を設けることで応力緩衝機構としたものである。

すなわち、図７に示すように、金属配線材３４ａの平面部３４ｂで覆われていない接続部３７近辺の形状を変更して、弾性部位すなわち折曲部を設けたものである。また、金属配線材３４ａに弾性部位を設ける場所が平面部３４ｂで覆われていない部分としたが、弾性部位を設けた後、平面部３４ｂで一体化してもよい。
また、図８に示すように、金属配線材３４ａの平面部３４ｂで覆われていない部分に切り欠きを設けて弾性部位を形成したものである。

図７のように金属配線材３４ａの形状を変更し、金属配線材３４ａに弾性部位のバネ部を設けることで、界磁回路部３０とブラケット８との固定部３５に対して垂直な方向の振動を吸収する役割を果たす。また、図８のように金属配線材３４ａの樹脂ケース３３との接続部に切りかきを設けることで、細くなった金属配線材３４ｂが撓みやすくなり応力を吸収する役割を果たす。
これらにより組み付け時の部品ごとのばらつきによる位置ずれから接続部３７へ発生する残留応力を吸収できる。また、振動が加わった場合にも発生する応力を吸収でき、界磁回路部３０、ブラシホルダ８との接続部３７にかかる応力を軽減できる。
また、平面部３４ｂの形状を変えることで、実施の形態２と同様に界磁回路部３０の蓋とすることも可能である。

以上のようにこの発明の実施の形態３によれば、中間配線部材３４に用いる金属配線材３４ａの幅が増え平面部が撓みにくくなっても、平面部３４ｂに覆われていない金属配線材３４ａの形状を変え弾性部位を形成することで、応力緩衝機構の役割を果たすことができる。

この発明の実施の形態１の車両用回転電機を示す背面からの上面図である。この発明の実施の形態１の車両用回転電機を示す側面からの断面図である。この発明の実施の形態１における車両用回転電機の界磁回路部とブラシホルダ部を示す斜視図である。この発明の実施の形態１における車両用回転電機の中間配線部材を示す図である。この発明の実施の形態１における車両用回転電機の界磁回路部を示す上面図である。この発明の実施の形態２における車両用回転電機の界磁回路部を示す上面図である。この発明の実施の形態３における車両用回転電機の中間配線部材を示す図である。この発明の実施の形態３における車両用回転電機の中間配線部材を示す図である。

符号の説明

１：ブラケット、２ａ：固定子、２ｂ:固定子巻線、３：回転子、４：界磁巻線、
５：スリップリング、６：ファン、７：ブラシ、８：ブラシホルダ、９：ブラシホルダ固定部、２０：パワー回路部、２１：パワー回路用半導体スイッチング素子、
２２：冷却用ヒートシンク、２３：パワー回路サブアセンブリのブラケットへの固定支持部、３０：界磁回路部、３１：界磁用半導体スイッチング素子、
３２：界磁冷却用ヒートシンク、３３：樹脂ケース、３４：中間配線部材、
３４ａ：中間配線部材の平面部、３４ｂ：中間配線部材の金属配線材、
３５：ブラケットへの固定部、３６：中間配線部材固定部、３７：接続部、
３８：金属基板、４０：ケース。

Claims

ブラケットと、前記ブラケットに支持された固定子および回転子を有し、前方に動力伝達部を有し、前記回転子には起磁力を発生させるための界磁巻線を有し、前記界磁巻線に電流を供給するための界磁回路部と、ブラシを有するブラシホルダとが前記ブラケットに別々に取付けられた車両用回転電機において、前記界磁回路部と前記ブラシホルダの接続手段を応力緩衝機構を有する中間配線部材で構成したことを特徴とする車両用回転電機。
前記中間配線部材は、前記界磁回路部を形成する１つの面に平行な樹脂性の平面部と金属配線材からなり、前記金属配線材は前記平面部の法線方向に前記ブラシホルダの方向に向かって突出して、前記ブラシホルダの端子に接続され、前記中間配線部材が前記界磁回路部の前記ブラシホルダ側にある長辺側の面に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
前記界磁回路部および前記ブラシホルダの少なくともいずれか一方が、前記中間配線部材の平面部に対して平行に配置される少なくとも２箇所以上の固定部で、前記ブラケットに取付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用回転電機。
前記中間配線部材の前記平面部に弾性部位を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用回転電機。
前記中間配線部材の前記平面部は、前記界磁回路部の取付け面の蓋になることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用回転電機。