JP5247787B2

JP5247787B2 - 車両用回転電機

Info

Publication number: JP5247787B2
Application number: JP2010240598A
Authority: JP
Inventors: 和徳田中; 俊之大西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: US8937416B2; FR2966990B1; CN102457124A; US20120104887A1; CN102457124B; JP2012095451A; DE102011085079A1; FR2966990A1

Description

この発明は、車両用交流発電機などの車両用回転電機に関し、特にケーシングに支持された整流装置および電圧調整器を保護する保護カバーの取付構造に関するものである。

従来の車両用交流発電機では、整流装置および電圧調整器がリヤブラケットの外側端面に取り付けられ、有底円筒状の保護カバーが軸方向外側から整流装置および電圧調整器を覆うようにリヤブラケットに取り付けられている。そして、保護カバーは、有底円筒状の周壁部から軸方向に延設された係止爪を、リヤブラケットの外周縁部に凹設された係止穴に差し込み、係止爪の爪部と係止穴との係合により、リヤブラケットに支持されている（例えば、特許文献１参照）。

韓国特許出願公開第２００３−７２６５９号明細書

従来の車両用交流発電機における保護カバーでは、爪部が係止爪の軸部の先端に内向きに突設されている。そこで爪部は、軸部を外径側に弾性変形させながら係止穴の内壁面を摺動して係止穴に差し込まれる。そして、爪部が係止穴を抜けると軸部が復元し、爪部がリヤブラケットに係止され、保護カバーがリヤブラケットに保持される。
そこで、何らかの工具を用いて軸部を外径側に弾性変形させて、爪部のリヤブラケットとの係止を解除する必要があるので、従来の車両用交流発電機では、保護カバーをリヤブラケットから取り外す作業が煩雑となり、着脱作業性が悪化するという課題があった。
また、保護カバーの着脱時、爪部は、係止穴の内壁面のリヤブラケット外径側を向く部位を摺動するので、係止穴を保護カバーの円筒部より外径側にはみ出す穴形状に形成する必要があり、リヤブラケットの大径化をもたらすという課題もあった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ケーシングに対する保護カバーの着脱作業性を向上できるとともに、ケーシングの大径化を抑えることができる車両用回転電機を得ることを目的とする。

この発明による車両用回転電機は、ケーシング内に回転可能に支持された回転子と、固定子鉄心、および固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有し、上記回転子を囲繞するように上記ケーシングに支持された固定子と、上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子巻線に発生する交流電力を整流する整流装置と、上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、底部および筒形の周壁部からなる有底筒状に作製され、上記整流装置および上記電圧調整器を覆うように上記ケーシングに装着される樹脂製の保護カバーと、を備えている。そして、上記保護カバーは、上記周壁部の開口端から延設された軸部と該軸部の先端から径方向外側に突設された爪部とからなり、該爪部の根元側の径方向外側を向く部位が先端側に向かって急激に径方向外側に変位する斜面に形成された係止爪を有し、係止穴が、上記ケーシングに上記係止爪に対応するように形成され、上記係止穴は、内壁面の径方向内側を向く部位が上記ケーシングの外側端面から上記回転子側に向かって漸次径方向内側に変位する傾斜面と、該傾斜面の上記回転子側にステップ状に径方向外側に変位する段部と、を有し、該係止爪が上記爪部を上記傾斜面上を摺動させて上記係止穴に差し込まれ、上記軸部の復元力により上記爪部の根元側の上記斜面を上記段部の上記傾斜面側の角部に押し当てて、該ケーシングに弾性的に、かつ係止状態に保持され、凹部が、上記係止爪が形成されている上記周壁部の部位に、径方向内側に窪んで、該周壁部の開口端から上記底部に至るように連続して凹設されている。

この発明によれば、保護カバーの係止爪の爪部が周壁部の開口端から延設された軸部の先端から径方向外側に突設されている。そこで、係止爪とケーシングに形成された係止穴との係止状態は、軸部が延設されている周壁部の部位を径方向内側に弾性変形させることで、解除することができる。したがって、特殊な工具を用いることなく係止爪と係止穴との係止状態を解除することができるので、ケーシングに装着されている保護カバーの着脱作業性が向上する。また、軸部を弾性変形させて爪部を径方向内側に変位させて、保護カバーの着脱が行われるので、係止穴を保護カバーの周壁部より径方向外側にはみ出す穴形状に形成する必要がなく、リヤブラケットの大径化を抑えることができる。

この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機を示す縦断面図である。この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバー未装着状態を示すリヤ側端面図である。この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーを示す正面図である。この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーを示す背面図である。この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーの装着方法を説明する斜視図である。この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーの取付状態を説明する要部断面図である。

以下、本発明による車両用回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

図１はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバー未装着状態を示すリヤ側端面図、図３はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーを示す正面図、図４はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーを示す背面図、図５はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーの装着方法を説明する斜視図、図６はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における保護カバーの取付状態を説明する要部断面図である。

図１および図２において、車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフロントブラケット２とリヤブラケット３とからなるケーシング４と、このケーシング４に一対の軸受５を介して回転自在に支持されたシャフト６と、ケーシング４のフロント側に延出するシャフト６の端部に固着されたプーリ７と、シャフト６に固定されてケーシング４内に配設された回転子８と、この回転子８の軸方向の両端面に固定されたファン１１と、回転子８を囲繞するようにケーシング４に固定された固定子１２と、ケーシング４のリヤ側に延出するシャフト６の延出部に固定され、回転子８に電流を供給する一対のスリップリング１５と、各スリップリング１５の表面に摺動する一対のブラシ１６と、これらのブラシ１６を収容するブラシホルダ１７と、ブラシホルダ１７の外径側に配されるヒートシンク１８に取り付けられて、固定子１２で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１９と、ヒートシンク１８の取付部と一体に成形されて、電圧調整器１９などと外部装置(図示せず）との信号の入出力を行うコネクタ２０と、リヤブラケット３のリヤ側に配置されて、固定子１２で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置２１と、ブラシホルダ１７、電圧調整器１９、整流装置２１を覆うようにリヤブラケット３に装着された保護カバー２５と、を備えている。

回転子８は、ランデル型回転子であり、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁巻線９と、界磁巻線９を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１０と、を備えている。また、固定子１２は、円筒状の固定子鉄心１３と、固定子鉄心１３に巻装され、回転子８の回転に伴い、界磁巻線９からの磁束の変化で交流が生じる固定子巻線１４と、を備えている。固定子１２は、固定子鉄心１３をフロントブラケット２およびリヤブラケット３の開口端に軸方向両側から挟持されて回転子８を取り囲むように配設されている。

整流装置２１は、複数個の正極側整流素子が実装された正極側ヒートシンク２２と、複数個の負極側整流素子が実装された負極側ヒートシンク２３と、サーキットボード２４、とを備え、正極側ヒートシンク２２と負極側ヒートシンク２３との間にサーキットボード２４を挟み込んで略Ｃ字状に構成されている。そして、正極側整流素子と負極側整流素子とがサーキットボード２４を介して所定のブリッジ回路を構成するように接続される。

このように構成された整流装置２１は、スリップリング１５の外周側に、シャフト６の軸心と直交する平面上にシャフト６を中心とする扇状に配置されて、リヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。そして、固定子巻線１４のリード線１４ａがリヤブラケット３から引き出されてサーキットボード２４の端子に結線され、整流装置２１と固定子巻線１４とが電気的に接続される。また、ブラシホルダ１７は、整流装置２１の略Ｃ字状の先端間に配置されて、リヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。

つぎに、保護カバー２５の構成について図３乃至図６を参照しつつ説明する。
保護カバー２５は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン６６などの絶縁性樹脂を用いて、底部２６と円筒形の周壁部２７とからなる有底円筒状に成型されている。底部２６には、複数の吸気穴２８が形成されている。

コネクタ引き出し穴２９が保護カバー２５の底部２６と周壁部２７の一部を切り欠いて形成されている。出力端子取り出し穴３０が保護カバー２５のコネクタ引き出し穴２９の周方向一側に形成されている。さらに、３つの凹部３１が、それぞれ、周壁部２７の一部を内径側に窪ませて、周壁部２７の開口端から底部２６に至るように連続して凹設されている。そして、１つの凹部３１は、保護カバー２５のコネクタ引き出し穴２９の周方向他側に形成されている。残る２つの凹部３１は、コネクタ引き出し穴２９と逆側に、かつ周方向に互いに離間して形成されている。

係止爪３２は、各凹部３１の周方向中央位置で、周壁部２７の開口端から、凹部３１の溝方向に延設された軸部３３と、軸部３３の先端から、周壁部２７の径方向外側に突設された爪部３４と、から構成されている。ここで、爪部３４の根元部の径方向外側を向く部位は、先端側に向って急激に径方向外側に変位する斜面に形成されている。また、爪部３４の先端部の径方向外側を向く部位が、先端に向って漸次径方向内側に変位する斜面に形成されている。軸部３３の周壁部２７の開口端からの延出方向は、保護カバー２５がリヤブラケット３に装着された際に、シャフト６の軸方向と略一致している。

なお、図５および図６に示されるように、係止穴３５が、リヤブラケット３の外周縁部に、係止爪３２のそれぞれに対応するように形成されている。係止穴３５のそれぞれは、内壁面のリヤブラケット３の径方向内側を向く部位が、リヤブラケット３の外側端面からブラケット３の開口側に向って漸次径方向内側に変位する斜面部３５ａと、斜面部３５ａのブラケット３の開口側にステップ状に径方向外側に変位する段部３５ｂと、を有する穴形状に形成されている。

このように構成された樹脂製の保護カバー２５は、回転子８の支持や車両用交流発電機１のエンジンへの取付支持を担うケーシング４とは異なり、ケーシング４の外部に配置された電圧調整器１９や整流装置２１などの部品に対する被水や異物付着を保護する機能を担うので、高剛性を必要とせず、弾性変形可能な肉厚に作製されている。

つぎに、保護カバー２５をリヤブラケット３に装着するには、図５に示されるように、開口側をリヤブラケット３に向けて、係止爪３２を係止穴３５に合わせる。ついで、図６に示されるように、保護カバー２５をリヤブラケット３に近づけ、係止爪３２を係止穴３５に挿入する。係止爪３２の爪部３４は、係止穴３５の斜面部３５ａに当たり、軸部３３を径方向内側に弾性変形させながら係止穴３５の斜面部３５ａを摺動して係止穴３５に差し込まれる。そして、爪部３４が斜面部３５ａを過ぎると軸部３３が復元し、爪部３４が段部３５ｂ内に延出する。これにより、係止爪３２と係止穴３５とがスナップフィット結合し、保護カバー２５がリヤブラケット３に保持される。

ここで、爪部３４の根元部の斜面が軸部３３の復元力により段部３５ｂの斜面部３５ａ側の角部に押し当てられ、保護カバー２５をリヤブラケット３に引き寄せる力が発生する。これにより、保護カバー２５の開口端がリヤブラケット３の外周縁部に押し当てられる。そこで、保護カバー２５がリヤブラケット３に弾性的に、かつ係止状態に保持され、保護カバー２５のガタツキが抑えられる。また、吸気穴２８が電圧調整器１９のヒートシンク１８や整流装置２１の整流素子に相対している。

ついで、保護カバー２５をリヤブラケット３から取り外すには、まず、作業者が、親指をコネクタ引き出し穴２９の周方向他側に位置する凹部３１にあてがい、人差し指と中指をコネクタ引き出し穴２９と逆側に位置する２つの凹部３１にあてがう。そして、親指、人差し指、中指に力を入れて、凹部３１を径方向内側に弾性変形させる。これにより、爪部３４が径方向内側に変位し、爪部３４と係止穴３５とのスナップフィット結合が解除される。そこで、保護カバー２５をシャフト６の軸方向外方に移動させ、係止爪３２を係止穴３５から引き出して、保護カバー２５をリヤブラケット３から取り外す。

このように構成された車両用交流発電機１は、バッテリ（図示せず）からブラシ１６、スリップリング１５を介して界磁コイル９に界磁電流が供給されて磁束が発生する。この磁束により、Ｎ極とＳ極とがポールコア１０の外周に周方向に交互に形成される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ７を介してシャフト６に伝達され、回転子８が回転される。そこで、回転磁界が固定子１２の固定子巻線１４に与えられ、起電力が固定子巻線１４に発生する。そして、固定子巻線１４に発生した交流の起電力が、それぞれ整流装置２１により直流に整流されるとともに、その出力電圧の大きさが電圧調整器１９により調整され、バッテリや車載電気負荷に供給される。

ファン１１が回転子８の回転に連動して回転し、外気が吸気穴２８から保護カバー２５内に吸気され、ヒートシンク１８および整流素子を冷却した後、リヤブラケット３内に流入する。そして、ファン１１の近傍まで流れてきた外気はファン１１により遠心方向に曲げられ、固定子巻線１４のコイルエンドを冷却して外部に排出される。

ここで、保護カバー２５が電圧調整器１９および整流装置２１を覆うようにリヤブラケット３に取り付けられている。そこで、飛来物が電圧調整器１９および整流装置２１に直接ぶつかるようなことがなく、電圧調整器１９および整流装置２１の損傷発生が抑制される。また、電圧調整器１９および整流装置２１が被水すること、および異物が電圧調整器１９および整流装置２１に付着するようなことが抑制される。
また、吸気穴２８が電圧調整器１９のヒートシンク１８や整流装置２１の整流素子に相対している。そこで、吸気穴２８から保護カバー２５内に吸気された外気が、ヒートシンク１９および整流素子に直接供給され、電圧調整器１９および整流装置２１が効果的に冷却される。

このように、この実施の形態では、係止爪３２の爪部３４が軸部３３の先端に外向きに突設されているので、係止爪３２が形成されている周壁部２７の部位を径方向内側に弾性変形させ、爪部３４を径方向内側に変位させることで、爪部３４とリヤブラケット３との係止状態を解除することができる。したがって、保護カバー２５をリヤブラケット３から簡易に取り外すことができ、保護カバー２５の着脱作業性を向上できる。

また、保護カバー２５の着脱時、爪部３４は、係止穴３５のリヤブラケット３の径方向内側を向く斜面部３５ａを摺動するので、係止穴３５を保護カバー２５の周壁部２７より径方向内側にはみ出す穴形状に形成することになり、リヤブラケット３の大径化を抑えることができる。

また、凹部３１が、係止爪３２が形成されている周壁部２７の部位に、径方向内側に窪んで、周壁部２７の開口端から底部２６に至るように連続して凹設されているので、係止爪３２が形成されている周壁部２７の部位が径方向内側に弾性変形し易くなり、保護カバー２５の着脱作業性がさらに向上される。さらに、爪部３４が周壁部２７の最外周から突出しないので、保護カバー２５のハンドリング時に、爪部３４が何かにぶつかって損傷することがなくなる。

なお、上記実施の形態では、車両用交流発電機について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機、車両用発電電動機などの車両用回転電機に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記実施の形態では、３本の係止爪が周方向に互いに離間して周壁部に形成されているが、係止爪の本数は３本に限定されるものではなく、少なくとも２本であればよい。この場合、２本の係止爪は、保護カバーの中心に対して略点対称な位置に形成することが望ましい。
また、上記実施の形態では、保護カバーの周壁部が円筒形に形成されているが、保護カバーの周壁部の形状は円筒形に限定されるものではなく、リヤブラケットの外側端面に取り付けられた整流装置および電圧調整器の外周側を囲む筒形であればよい。

４ケーシング、８回転子、１２固定子、１９電圧調整器、２１整流装置、２５保護カバー、２６底部、２７周壁部、３１凹部、３２係止爪、３３軸部、３４爪部、３５係止穴。

Claims

ケーシング内に回転可能に支持された回転子と、
固定子鉄心、および固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有し、上記回転子を囲繞するように上記ケーシングに支持された固定子と、
上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子巻線に発生する交流電力を整流する整流装置と、
上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、
底部および筒形の周壁部からなる有底筒状に作製され、上記整流装置および上記電圧調整器を覆うように上記ケーシングに装着される樹脂製の保護カバーと、を備え、
上記保護カバーは、上記周壁部の開口端から延設された軸部と該軸部の先端から径方向外側に突設された爪部とからなり、該爪部の根元側の径方向外側を向く部位が先端側に向かって急激に径方向外側に変位する斜面に形成された係止爪を有し、
係止穴が、上記ケーシングに上記係止爪に対応するように形成され、
上記係止穴は、内壁面の径方向内側を向く部位が上記ケーシングの外側端面から上記回転子側に向かって漸次径方向内側に変位する傾斜面と、該傾斜面の上記回転子側にステップ状に径方向外側に変位する段部と、を有し、
該係止爪が、上記爪部を上記傾斜面上を摺動させて上記係止穴に差し込まれ、上記軸部の復元力により上記爪部の根元側の上記斜面を上記段部の上記傾斜面側の角部に押し当てて、該ケーシングに弾性的に、かつ係止状態に保持され、
凹部が、上記係止爪が形成されている上記周壁部の部位に、径方向内側に窪んで、該周壁部の開口端から上記底部に至るように連続して凹設されていることを特徴とする車両用回転電機。