JP4710810B2 - 車両用交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載されて出力電圧を制御する車両用交流発電機の電圧制御装置に関する。

従来から、リアフレームの端面に整流装置、電圧制御装置、ブラシ装置からなる電気部品が組み付けら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。）。図７は、このような車両用交流発電機に備わった電圧制御装置の平面図である。図７に示す電圧制御装置２００は、ネジを通して整流装置に締め付けるために用いられるターミナル２１０、２１２と、ブラシ装置のターミナルをネジで締め付けるために用いられるターミナル２１４とを含んでいる。図８は、整流装置に締め付けるために用いられる一方のターミナル２１０の正面図である。また、図９はターミナル２１０の左側面図である。電圧制御装置２００の樹脂ケース２０２は、ターミナル２１０やその他のターミナル２１２、２１４等の一部が露出するようにインサート成形により形成されている。
特開平１０−５６７６０号公報（第３−５頁、図１−９）

ところで、特許文献１に開示された電圧制御装置の構造では、ターミナル２１０、２１２を用いて電圧制御装置２００を整流装置に組み付けた後にブラシ装置をターミナル２１４に組み付ける際に、ターミナル２１４に一方向に加わる荷重によって、樹脂ケース２０２のターミナル２１４とターミナル２１０の間の部分に過大な応力が発生し、変形や破損のおそれがあるという問題があった。図１０は、図７のＸ−Ｘ線断面図である。図１０に示すように、ターミナル２１４とリアフレーム２２０との間には幅Ｗ（例えばＷ＝１ｍｍ）の隙間が形成されており、ターミナル２１４にブラシ装置を締め付け固定する際に矢印Ｙ方向に荷重が加わると、ターミナル２１４に連なる樹脂ケース２０２（符号Ａ）の特に根元部分（符号Ｂ）に過大な応力が発生する。

このような過大な応力の発生によって変形や破損が生じると、電圧制御装置２００の交換による歩留まり悪化により部品コストが上昇してしまう。また、過大な応力の発生を防止しようとすると、樹脂ケース２０２を部分的に太くしたり、材質を変更したりして強度を上げることが考えられるが、スペースやコストの制約があり、この対策を実施することは容易ではない。また、ターミナル２１４に対するネジの締め付け荷重を低くすることで応力を低減することも考えられるが、ブラシ装置とターミナル２１４との間の接触抵抗の増加や組付後の固定力不足等による信頼性低下が懸念される。

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、変形や破損を防止することができる車両用交流発電機の電圧制御装置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の電圧制御装置は、制御回路部が内蔵された樹脂ケースと、前記制御回路部によって発生した熱を放熱する放熱フィンとを備えており、樹脂ケースは、第１のターミナルの一部が埋設され残りが外部に露出するケース本体と、ケース本体から延びるとともに第２のターミナルの一部が外部に露出する脚部とを備え、第１のターミナルは、締結用の第１の貫通孔が形成された平面部と、平面部の端部が折り曲げられて形成されたＬ字部とを有している。第１のターミナルをＬ字形状とすることにより、この第１のターミナルが埋設された樹脂ケースの強度を向上させることができ、第２のターミナルにブラシ装置等の他の部品を締結するときに発生する樹脂ケースの変形や破損を防止することが可能となる。

また、上述した脚部は、ケース本体から突出しており、Ｌ字部は、一部が脚部に埋設されていることが望ましい。特に、上述したＬ字部は、脚部の長さのほぼ１／２あるいは１／２以上に埋設されていることが望ましい。これにより、脚部の先端に露出する第２のターミナルに一方向の荷重が加わった際に脚部の根元部分に発生する応力を大幅に低減することができる。

また、上述した第１のターミナルは、樹脂ケースに埋設された領域に第２の貫通孔を有することが望ましい。これにより、第１のターミナルをインサート成形して樹脂ケースを形成した際に樹脂ケースと第１のターミナルとの間の密着性を向上させることが可能となる。

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、共に椀状の形状を有しており、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。フロント側フレーム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、シャフト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、シャフト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の外側に位置するシャフト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のシャフト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（あるいは鋼板製）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。

次に、電圧制御装置２５の詳細について説明する。図２は、電圧制御装置２５の組付状態を示す図である。図３は、電圧制御装置２５の平面図である。本実施形態の電圧制御装置２５は、制御回路部としてのＩＣチップ（図示せず）が内蔵された樹脂ケース２５０と、ＩＣチップに高熱伝導接着剤を用いて装着されてＩＣチップにより発生した熱を放熱する放熱フィン２７０とを備えている。樹脂ケース２５０には、一体形成された雄型コネクタ２５１と、内蔵されたＩＣチップと内部配線によって接続された複数のターミナル２５２、２５３、２５４を備えている。これらのターミナル２５２、２５３、２５４のそれぞれは、樹脂ケース２５０にインサート成形されており、一部が樹脂ケース２５０の内部に埋設され、残りが樹脂ケース２５０の外部に露出している。具体的には、樹脂ケース２５０は、雄型コネクタ２５１が一体形成されるとともにＩＣチップが内蔵されたケース本体２５０Ａと、このケース本体２５０Ａから一方向に突出する脚部２５０Ｂとを有しており、ケース本体２５０Ａの側面にターミナル２５２、２５３が取り付けられ、脚部２５０Ｂの先端部にターミナル２５４が取り付けられている。

図４は、電圧制御装置２５に備わったターミナル２５２の正面図である。図５は、図４に示すターミナル２５２の左側面図である。図６は、図４に示すターミナル２５２の斜視図である。これらの図に示すように、ターミナル２５２は、ネジを通す貫通孔２５２Ｃが設けられた平面部２５２Ａと、この平面部２５２Ａの端部を垂直に折り曲げて形成されるとともに一部が平面部２５２Ａに対応する位置よりも突出した形状（例えば、ほぼ長方形形状）を有するＬ字部２５２Ｂとを有している。平面部２５２Ａは、一部が樹脂ケース２５０のケース本体２５０Ａに埋没しており、この埋設する領域に複数（例えば２つ）の貫通孔２５２Ｄを有する。また、Ｌ字部２５２Ｂは、全体が樹脂ケース２５０のケース本体２５０Ａから脚部２５０Ｂに渡って埋没しており、複数（例えば３つ）の貫通孔２５２Ｅを有する。これらの貫通孔２５２Ｄ、２５２Ｅは、インサート成形された樹脂ケース２５０とターミナル２５２の密着性を良好にする目的で形成されている。なお、ケース本体２５０Ａから突出する脚部２５０Ｂのほぼ１／２、好ましくは１／２以上の長さに対応するように、Ｌ字部２５２Ｂの長さが設定されている。

次に、電圧制御装置２５等の電気部品を組み付ける工程の概略を図２等を参照しながら説明する。まず、電圧制御装置２５の樹脂ケース２５０をネジ３００、３０２を用いて整流装置２４に締結後、ブラシ装置２６を電圧制御装置２５と整流装置２４に締結する。電圧制御装置２５へのブラシ装置２６の締結は、ブラシ装置２６の一方のターミナル２６０の位置をケース本体２５０Ａの脚部２５０Ｂ先端に露出するターミナル２５４の位置に合わせた後にネジ３０４を用いて行われる。なお、同様にして、ブラシ装置２６の他方のターミナル２６２がネジ３０６を用いて整流装置２４に締結される。このようにして、整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６からなる電気部品が相互に組み付けられ、その後、これらの電気部品がリア側フレーム２に組み付けられる。

このように、本実施形態の電圧制御装置２５では、ターミナル２５２をＬ字形状とすることにより、このターミナル２５２が埋設された樹脂ケース２５０の強度を向上させることができ、ターミナル２５４にブラシ装置２６を締結するときに発生する樹脂ケース２５０の変形や破損を防止することが可能となる。

また、脚部２５０Ｂは、ケース本体２５０Ａから突出しており、Ｌ字部２５２Ｂは、一部がこの脚部２５０Ｂに埋設されている。特に、Ｌ字部２５２Ｂは、脚部２５０Ｂの長さのほぼ１／２あるいは１／２以上に埋設されていることが望ましい。これにより、脚部２５０Ｂの先端に露出するターミナル２５４に一方向の荷重が加わった際に脚部２５０Ｂの根元部分に発生する応力を大幅に低減することができる。

また、ターミナル２５２は、ケース本体２５０Ａに埋設された領域に貫通孔２５２Ｄ、２５２Ｅを有しており、ターミナル２５２をインサート成形して樹脂ケース２５０を形成した際に樹脂ケース２５０とターミナル２５２との間の密着性を向上させ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。例えば、上述した実施形態では、ターミナル２５２をＬ字形状に形成したが、Ｌ字部２５２Ｂに相当する部位を平面部２５２Ａと同一平面上に形成し（要するに、平面部２５２Ａに対してＬ字部２５２Ｂを折り曲げずに）、この部位を部分的に脚部２５０Ｂの内部に突出した状態（突出した部位を突出部と称する）で埋設させてもよい。ターミナル２５２の一部を脚部２５０Ｂの内部に延在させることにより、このターミナル２５２が埋設された樹脂ケース２５０の強度を向上させることができ、ターミナル２５４にブラシ装置２６を締結するときに発生する樹脂ケース２５０の変形や破損を防止することが可能となる。

また、上述したＬ字部２５２Ｂや変形例で示された突出部を有しない単純形状の平面部２５２Ａにおいて貫通孔２５２Ｄのみを形成するようにしてもよい。ターミナル２５２のケース本体２５０Ａに埋設する領域に貫通孔２５２Ｄを形成することにより、樹脂ケース２５０とターミナル２５２との間の密着性を向上させることが可能となり、樹脂ケース２５０とターミナル２５２との剥離が進行することによって発生する樹脂ケース２５０の変形や破損を防止することが可能となる。

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。 電圧制御装置の組付状態を示す図である。 電圧制御装置の平面図である。 電圧制御装置に備わったターミナルの正面図である。 図４に示すターミナルの左側面図である。 図４に示すターミナルの斜視図である。 従来の車両用交流発電機に備わった電圧制御装置の平面図である。 整流装置に締め付けるために用いられる一方のターミナルの正面図である。 図８に示すターミナルの左側面図である。 図７のＸ−Ｘ線断面図である。

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
１００ 車両用交流発電機
２５０ 樹脂ケース
２５０Ａ ケース本体
２５０Ｂ 脚部
２５１ 雄型コネクタ
２５２、２５３、２５４、２６０、２６２ ターミナル
２５２Ａ 平面部
２５２Ｂ Ｌ字部
２５２Ｃ、２５２Ｄ、２５２Ｅ 貫通孔
２７０ 放熱フィン
３００、３０２、３０４、３０６ ネジ

Claims (4)

1. 制御回路部が内蔵された樹脂ケースと、前記制御回路部によって発生した熱を放熱する放熱フィンとを備える車両用交流発電機の電圧制御装置において、
   前記樹脂ケースは、第１のターミナルの一部が埋設され残りが外部に露出するケース本体と、前記ケース本体から延びるとともに第２のターミナルの一部が外部に露出する脚部とを備え、
   前記第１のターミナルは、締結用の第１の貫通孔が形成された平面部と、前記平面部の端部が折り曲げられて形成されたＬ字部とを有することを特徴とする車両用交流発電機の電圧制御装置。
2. 請求項１において、
   前記脚部は、前記ケース本体から突出しており、
   前記Ｌ字部は、一部が前記脚部に埋設されていることを特徴とする車両用交流発電機の電圧制御装置。
3. 請求項２において、
   前記Ｌ字部は、前記脚部の長さのほぼ１／２あるいは１／２以上に埋設されていることを特徴とする車両用交流発電機の電圧制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記第１のターミナルは、前記樹脂ケースに埋設された領域に第２の貫通孔を有することを特徴とする車両用交流発電機の電圧制御装置。

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