JP4082196B2 - 車両用回転電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機は、エンジンルームに搭載されたバッテリを充電するとともに、ヘッドライトやその他の電気負荷に対して電力を供給している。この車両用交流発電機の出力電圧は、界磁巻線に流す界磁電流を断続することにより調整されるが、出力電圧波形を観察すると、界磁電流の断続によってサージが発生することが知られている。発生したサージが過大であると、オーディオ装置等の電気負荷に対しては耳障りなノイズの原因となり、それ以外の電気負荷に対しては誤動作や故障の原因になったりする。このようなサージを低減する従来技術として、サージ吸収用のコンデンサ素子が装備された車両用交流発電機が知られている(例えば、特許文献１参照。)。この車両用交流発電機では、レギュレータケースに設けられた収容部にコンデンサ素子が収容されており、このコンデンサ素子によってサージが吸収される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０９８２４号公報(第３−５頁、図１−５)
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１に開示された車両用交流発電機に含まれるコンデンサ素子は高電位側端子および低電位側端子を有しており、コンデンサ封止樹脂の外部で、コンデンサ収納部にインサートされた接続端子に接続される。また、コンデンサ封止樹脂は、一般的にはエポキシ等の熱硬化樹脂が使用され、熱硬化時の熱収縮により、コンデンサ収納部端面（開口部）に対して凹んだ位置に充填される。したがって、コンデンサ素子が搭載された車両用交流発電機の取付方向によっては、コンデンサ封止樹脂の凹みに塩水や泥水等の異物が溜まり、高電位側端子と低電位側端子間がリーク（漏電）して、信頼性が低下するという問題があった。高電位側端子および低電位側端子を樹脂等で封止または保護する構造も考えられるが、製造コストの上昇や端子接続部の放熱性悪化による接続部信頼性低下等の問題があり実現性が低い。
【０００５】
特に最近では、車両走行抵抗の低減のためのスラントノーズ化や車両室内居住空間の確保のニーズからエンジンルームがますます狭小化する中で、車両用交流発電機の搭載スペースに余裕がなくなってきている。また、ＰＬ法が施行されるなど製品の品質面に対しても高い信頼性が求められている。しかし、その一方で、各メーカ間のコスト競争の激化から、車両用交流発電機においても安価な製品を提供することが求められている。すなわち、小型で高信頼性の車両用交流発電機を安価に提供することが求められている。
【０００６】
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、コンデンサ素子の端子間のリークを防止することにより信頼性を向上させることができる車両用回転電機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、電圧を調整する制御回路が収容されるレギュレータケースと、高電位側端子と低電位側端子を有し制御回路による電圧調整動作によって発生するサージを吸収するコンデンサ素子と、レギュレータケースに形成されてコンデンサ素子を収納する収納部と、収納部に充填されるコンデンサ素子の封止用樹脂とを有し、高電位側端子および低電位側端子は、封止用樹脂から露出しており、高電位側端子と低電位側端子の間に仕切板を設けている。これにより、仕切板を追加するだけの簡単な構成でコンデンサ素子の端子間のリークを防止することが可能になり、信頼性を向上させることができる。
【０００８】
また、上述した収納部は、内壁面に溝部が形成されており、仕切板は、収納部の内壁面に形成された溝部に挿入固定されることが望ましい。これにより、仕切板の位置決めおよび固定が容易となる。
また、上述した収納部は、コンデンサ素子が挿入される位置に開口部を有しており、高電位側端子および低電位側端子のそれぞれは、開口部よりもコンデンサ素子が挿入される向きに延伸しており、この延伸方向に沿った仕切板の高さを、高電位側端子および低電位側端子の高さよりも高く設定することが望ましい。これにより、塩水や泥水等の異物が仕切板の高さ以上に蓄積することを防止することができ、より確実にコンデンサ素子の端子間のリークを防止してさらなる信頼性の向上が可能になる。
【０００９】
また、上述した仕切板は、高電位側端子と低電位側端子とが並ぶ向きに沿って、所定間隔で複数形成されることが望ましい。これにより、仕切板が単数の場合と比較し、より確実にコンデンサ素子の端子間のリークを防止することができる。
【００１０】
また、上述した封止用樹脂は、開口部より低い位置に充填されている。特に、このような形状を有する樹脂を用いた場合に、コンデンサ素子の端子間のリークの防止による信頼性向上の効果が顕著となる。
【００１１】
また、上述した仕切板は、封止用樹脂に埋没する部位が、埋没位置が封止用樹脂の表面から深くなるにしたがって幅広になる広がり部を形成していることが望ましい。これにより、封止用樹脂から仕切板が抜けることを防止することができ、仕切板の固定をより確実にすることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用回転電機は、例えばエンジンに搭載されて、エンジンによって回転駆動される車両用交流発電機に適用することができる。
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。
【００１３】
図１は、本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１は、固定子２、回転子３、リアフレーム４、フロントフレーム５、整流装置６、リアカバー７、プーリ８、レギュレータ９等を含んで構成されている。
【００１４】
固定子２は、電機子として働くものであり、固定子鉄心２２と三相の固定子巻線２３とを備えている。
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リア側のポールコア３２の端面には、リア側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３のリア側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置３９から界磁巻線３１に対して給電が行われる。
【００１５】
リアフレーム４およびフロントフレーム５は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されている。また、フロントフレーム５には、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。
【００１６】
整流装置６は、三相の固定子巻線２３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力を得るためのものである。
リアカバー７は、リアフレーム４の外側に取り付けられる整流装置６やその他の電気部品(ブラシ装置３９やレギュレータ９等)を覆って、これらを保護するためのものである。このリアカバー７は、金属製ナット７１によってリア側のフレーム４から延びるボルト４１に、整流装置６を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。また、リアカバー７は、主に整流装置６の対向面に複数の吸入窓を有しており、この吸入窓を通してリアカバー７内部に冷却風が吸入される。
【００１７】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ８にエンジン(図示せず)からの回転力が伝えられると、回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置６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。
【００１８】
図２は、レギュレータ９の正面図である。また、図３はレギュレータ９の側面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。
レギュレータ９は、界磁巻線３１に流れる界磁電流を断続して発電電圧を調整する電圧調整器である。このレギュレータ９は、発電電圧を調整する制御回路９１が収容されるレギュレータケース９２と、高電位側端子１００と低電位側端子１０１を有し制御回路９１による電圧調整動作によって発生するサージを吸収するコンデンサ素子９３と、レギュレータケース９２に形成されてコンデンサ素子９３を収納する収納部９４と、この収納部９４に充填されるコンデンサ素子９３の封止用樹脂９５とを含んで構成されている。
【００１９】
また、コンデンサ素子９３の高電位側端子１００および低電位側端子１０１は封止用樹脂９５から露出しており、高電位側端子１００と低電位側端子１０１の間には仕切板９６が設けられている。
収納部９４は、内壁面に溝部１０２を有しており、仕切板９６は、この溝部１０２に挿入固定されている。また、収納部９４は、コンデンサ素子９３が挿入される位置に開口部１０３を有しており、この開口部１０３を２分割するように仕切板９６が取り付けられている。
【００２０】
また、コンデンサ素子９３の高電位側端子１００および低電位側端子１０１のそれぞれは、この開口部１０３よりもコンデンサ素子９３が挿入される向きに延伸している。収納部９４周辺の所定位置からは、コンデンサ素子９３の高電位側端子１００と低電位側端子１０１のそれぞれに沿うように一対の接続端子１０４、１０５が突出している。一方の接続端子１０４と高電位側端子１００を、他方の接続端子１０５と低電位側端子１０１をそれぞれ接合することにより、これらの間の電気的な接続が行われる。
【００２１】
コンデンサ素子９３の高電位側端子１００と低電位側端子１０１の延伸方向に沿った仕切板９６の高さは、これら高電位側端子１００および低電位側端子１０１の高さよりも高く設定されている。
コンデンサ素子９３は開口部１０３から挿入され、さらに、開口部１０３から封止用樹脂９５をコンデンサ素子９３の本体部９３ａと収納部９４の内壁面との間の隙間を埋め、しかも本体部９３ａが完全に封止用樹脂９５に埋没するように充填することにより、コンデンサ素子９３が固定される。封止用樹脂９５としては、熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられる。
【００２２】
このようにして封止用樹脂９５を充填した後、コンデンサ素子９３の高電位側端子１００と低電位側端子１０１の間に仕切板９６が収納部９４の内壁面に形成された溝部１０２に挿入固定され、その後封止用樹脂９５を熱硬化させる。この封止用樹脂９５は、硬化後に熱収縮するため、開口部１０３側の表面位置が開口部１０３の開口面よりも凹んで低くなり、収納部９４の開口部１０３より低い位置に充填されることになる。
【００２３】
また、仕切板９６の封止用樹脂９５に埋没する部位が、埋没位置が封止用樹脂９５の表面から深くなるにしたがって幅広になる広がり部９６ａを形成している。これにより、硬化後の封止用樹脂９５から仕切板９６が抜けることを防止することができ、仕切板９６の固定をより確実にすることが可能となる。
【００２４】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１に備わったレギュレータ９では、封止用樹脂９５が熱硬化時の熱収縮により収納部９４の端面（開口面）に対して凹んだ位置に充填され、この凹みに塩水や泥水等の異物が堆積した場合であっても、コンデンサ素子９３の高電位側端子１００と低電位側端子１０１との間を仕切板９６によって電気的に隔離することが可能になる。したがって、仕切板９６を追加するだけの簡単な構成でコンデンサ素子９３の端子間のリークを防止することが可能になり、レギュレータ９およびこれを用いた車両用交流発電機１の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また、収納部９４の内壁面に形成された溝部１０２に仕切板９６を挿入固定することにより、仕切板９６の位置決めおよび固定が容易となる。
また、仕切板９６の高さを、コンデンサ素子９３の高電位側端子１００および低電位側端子１０１の高さよりも高く設定することにより、塩水や泥水等の異物が仕切板９６の高さ以上に蓄積することを防止することができ、より確実にコンデンサ素子９３の端子間のリークを防止してさらなる信頼性の向上が可能になる。
【００２６】
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。例えば、上述した実施形態では、仕切板９６を封止用樹脂９５を充填してから熱硬化前に取り付けたが、封止用樹脂９５を充填する前に取り付けたり、封止用樹脂９５が熱硬化した後に取り付けるようにしてもよい。
【００２７】
また、上述した実施形態では、コンデンサ素子９３の高電位側端子１００と低電位側端子１０１との間に１枚の仕切板９６を設けたが、これら高電位側端子１００と低電位側端子１０１とが並ぶ向きに沿って、所定間隔で複数の仕切板９６を配置するようにしてもよい。これにより、仕切板９６が単数の場合と比較し、より確実にコンデンサ素子９３の端子間のリークを防止することができる。
【００２８】
また、上述した実施形態では、硬化時に熱収縮するエポキシ樹脂を封止用樹脂９５として用いるようにしたが、その他の熱硬化性樹脂あるいは熱硬化しない他の封止用樹脂を用いるようにしてもよい。熱硬化しない封止用樹脂を用いた場合であっても、充填の仕方や量によっては表面に凹みが生じるため、コンデンサ素子９３の端子間のリークを防止するという同様の効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】レギュレータの正面図である。
【図３】レギュレータの側面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
１ 車両用交流発電機
２ 固定子
３ 回転子
４ リアフレーム
５ フロントフレーム
６ 整流装置
７ リアカバー
９ レギュレータ
９１ 制御回路
９２ レギュレータケース
９３ コンデンサ素子
９４ 収納部
９５ 封止用樹脂
９６ 仕切板
１００ 高電位側端子
１０１ 低電位側端子
１０２ 溝部
１０３ 開口部
１０４、１０５ 接続端子

Claims (4)

1. 電圧を調整する制御回路が収容されるレギュレータケースと、高電位側端子と低電位側端子を有し前記制御回路による電圧調整動作によって発生するサージを吸収するコンデンサ素子と、前記レギュレータケースに形成されて前記コンデンサ素子を収納する収納部と、前記収納部に充填される前記コンデンサ素子の封止用樹脂とを有する車両用回転電機において、
   前記高電位側端子および前記低電位側端子は前記封止用樹脂から露出しており、前記高電位側端子と前記低電位側端子の間に仕切板を設け、
   前記収納部は、内壁面に溝部が形成されており、
   前記内壁面に形成された前記溝部が、所定間隔で複数存在し、
   前記仕切板は、前記収納部の内壁面に形成された前記溝部に挿入固定され、前記封止用樹脂に埋没する部位が、埋没位置が前記封止用樹脂の表面から深くなるにしたがって幅広になる広がり部を形成していることを特徴とする車両用回転電機。
2. 請求項１において、
   前記収納部は、前記コンデンサ素子が挿入される位置に開口部を有しており、
   前記高電位側端子および前記低電位側端子のそれぞれは、前記開口部よりも前記コンデンサ素子が挿入される向きに延伸しており、この延伸方向に沿った前記仕切板の高さを、前記高電位側端子および前記低電位側端子の高さよりも高く設定することを特徴とする車両用回転電機。
3. 請求項１または２において、
   前記仕切板は、前記高電位側端子と前記低電位側端子とが並ぶ向きに沿って、所定間隔で複数形成されることを特徴とする車両用回転電機。
4. 請求項２において、
   前記封止用樹脂は、前記開口部より低い位置に充填されていることを特徴とする車両用回転電機。

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