JP5586793B2

JP5586793B2 - 車両用回転電機

Info

Publication number: JP5586793B2
Application number: JP2013542786A
Authority: JP
Inventors: 篤志大橋; 和徳田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: JPWO2013069152A1; WO2013069152A1; US20140167542A1; EP2779370A1; EP2779370B1; CN103918165B; US9525317B2; EP2779370A4; CN103918165A

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、特に車両に搭載された車両用回転電機の周囲に配線されている電気配線の支持構造に関するものである。

車両に搭載された車両用交流発電機の周囲には、多くの電気配線が配線されている。これらの電気配線は、あまり長いと、エンジンなどの振動により振動して、断線などが発生しやすくなるため、車両ボディや車両用交流発電機などに部分的に固定されている。

従来の車両用交流発電機では、樹脂製のリヤカバーが、リヤ側フレームの外側に取り付けられた整流装置、電圧制御装置、ブラシ装置等を覆うようにリヤ側フレームに取り付けられ、電気配線が、リヤカバーから一体に突設された突出部に取り付けられたハーネスクランプに固定されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１５１３４８号明細書

従来の車両用交流発電機では、電気配線を固定するハーネスクランプが樹脂製のリヤカバーに一体に形成された突出部に取り付けられているので、電気配線の支持強度を十分に大きくできない。そこで、車両の振動に起因する電気配線の振動を抑制できず、電気配線が断線し、さらにはリヤカバーが損傷するという不具合が発生する恐れがあった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電気配線を固定するハーネスクランプをケーシングに固着された取付ボルトに取り付けられた取付金具に取り付けるようにして、ハーネスクランプの支持強度を十分に大きくし、車両の振動に起因する電気配線の振動を抑制して、電気配線の断線の発生を抑えることができるとともに、保護カバーが電気配線の支持部材を構成せず、電気配線の振動に起因する保護カバーの損傷の発生を防止す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。

この発明に係る車両用回転電機は、ケーシングに回転可能に支持されたシャフトに固着されて該ケーシング内に配設された回転子と、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て該ケーシングに固着され、上記固定子巻線に発生する交流電力を整流する整流器と、上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設されて該ケーシングに固着され、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、上記整流器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、電気配線を固定する樹脂製のハーネスクランプと、を備えている。さらに、車両用回転電機は、上記保護カバーの上記底部に形成された貫通穴を挿通して上記ケーシングの軸方向一側の部位に固着された取付ボルトと、上記取付ボルトの上記貫通穴からの延出部に固着された取付金具と、を備え、上記ハーネスクランプが上記取付金具に保持されている。

この発明によれば、取付ボルトが保護カバーの底部に形成された貫通穴を挿通してケーシングの軸方向一側の部位に固着され、取付金具が取付ボルトの貫通穴からの延出部に固着されている。そして、ハーネスクランプが取付金具に保持されているので、ハーネスクランプの支持強度が大きくなる、そこで、車両の振動に起因するハーネスクランプに固定された電気配線の振動が抑制され、電気配線の断線の発生を抑えることができる。さらに、保護カバーが電気配線の支持部材を構成しないので、電気配線の振動に起因する保護カバーの損傷の発生を防止することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示すリヤ側端面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における取付金具装着前の状態を示す要部断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における電気配線固定状態を示す要部断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における取付金具の構成を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機におけるハーネスクランプを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機におけるスタッドボルトを示す側面図である。この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における取付金具の構成を説明する図である。この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機を示すリヤ側端面図である。

以下、本発明の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。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示すリヤ側端面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における取付金具装着前の状態を示す要部断面図、図５はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における電気配線固定状態を示す要部断面図である。図６はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における取付金具の構成を説明する図であり、図６の（ａ）は上面図、図６の（ｂ）は側面図である。図７はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機におけるハーネスクランプを示す斜視図、図８はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機におけるスタッドボルトを示す側面図である。

図１乃至図３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、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１８と、電圧調整器１８に装着された雑音防止用のコンデンサ１９と、電圧調整器１８に一体に形成されて、電圧調整器１８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器２１と、後述するように、ブラシホルダ１７、電圧調整器１８、整流器２１など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、後述するハーネスクランプ４０が取り付けられる取付金具３３と、を備えている。

吸気孔２ａ，３ａがフロントブラケット２およびリヤブラケット３の略椀形状の底部に複数形成され、排気孔２ｂ，３ｂがフロントブラケット２およびリヤブラケット３の外周両肩部に複数形成されている。
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界磁鉄心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。

整流器２１は、複数個の正極側整流素子２２ａ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（図示せず）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。
サーキットボード２４は、略Ｃ字状に成形された樹脂成型体２４ａと、樹脂成型体２４ａにインサート成形され、整流器２１と固定子巻線１４とを電気的に接続する複数本の導体２４ｂと、を備えている。複数本の導体２４ｂは、正極側整流素子２２ａと負極側整流素子とが所定のブリッジ回路を構成するように形成されている。取付ボルトとしてのスタッドボルト４５は、図８に示されるように、雄ねじ部を有する第１および第２軸部４６，４７がナット部４８を挟んで同軸に配列されて一体に構成されている。

このように構成された整流器２１は、図３に示されるように、正極側ヒートシンク２２と負極側ヒートシンク２３とがサーキットボード２４を挟んで重ねられ、スタッドボルト４５の第１軸部４６を正極側ヒートシンク２２、サーキットボード２４および負極側ヒートシンク２３を挿通させてリヤブラケット３の外側端面に締着して、固定されている。これにより、整流器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る。そして、固定子巻線１４の口出し線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の導体２４ｂに接続され、整流器２１と固定子巻線１４とが電気的に接続される。

ブラシホルダ１７は、整流器２１の略Ｃ字状の周方向の両端部間に配置されて、リヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。コンデンサ１９およびコネクタ２０が一体に装着された電圧調整器１８が、整流器２１の略Ｃ字状の周方向の両端部間のブラシホルダ１７の径方向外側に配置され、リヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。

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形されている。コネクタ引き出し穴２８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。複数の吸気穴２９が底部２６に形成されている。水抜き穴３０が、図４に示されるように、周壁部２７の底部２６側に形成され、スタッドボルト４５の第２軸部４７を通す貫通穴３１が水抜き穴３０に近接して底部２６に形成されている。なお、水抜き穴３０は、車両用交流発電機１の車両搭載時に、周壁部２７の地側、すなわち鉛直下方を向く位置に形成されている。

このように構成された保護カバー２５は、開口側をリヤブラケット３に向けて、整流器２１、ブラシホルダ１７、電圧調整器１８を覆うようにリヤブラケット３に取り付けられる。このとき、コネクタ２０がコネクタ引き出し穴２８から延出し、スタッドボルト４５のナット部４８および第２軸部４７が貫通穴３１から延出している。

取付金具３３は、図６に示されるように、例えば、ステンレスなどの金属平板をプレス成形して作製され、取付部３４と、取付部３４の一端から一体に延設された保持部３５と、取付部３４の他端から直角に曲げられて形成された回り止め部３６と、を有する。そして、スタッドボルト挿通穴３７が取付部３４に穿設され、ハーネスクランプ保持用穴３８が保持部３５に穿設されている。
そして、取付金具３３は、図３に示されるように、貫通穴３１から延出する第２軸部４７をスタッドボルト挿通穴３７に入れるように装着され、第２軸部４７に螺着したナット４９の締着力により取付部３４がナット４９とナット部４８との間に挟持されてスタッドボルト４５に固定される。このとき、周り止め部３６が水抜き穴３０に嵌め込まれ、ナット４９による締着時の取付金具３３の供回りが阻止される。

ハーネスクランプ４０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た樹脂成型体であり、図７に示されるように、電気配線５０を保持する保持部４１と、保持部４１の一端に形成された座部４２と、座部４２から延設された一対のスナップフィット爪４３と、を備えている。
そして、ハーネスクランプ４０を取り付けるには、一対のスナップフィット爪４３を保持部３５のハーネスクランプ保持用穴３８に差し込んでスナップフィット結合させる。これにより、図５に示されるように、座部４２が保持部３５の外周面に着座し、スナップフィット爪４３の先端突起部が保持部３５の内周面に着座して、ハーネスクランプ４０が保持部３５に保持される。さらに、電気配線５０が保持部４１に固定される。

このように構成された車両用交流発電機１は、車両に搭載され、バッテリ（図示せず）からブラシ１６、スリップリング１５を介して界磁巻線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、界磁鉄心１０の爪状磁極が周方向に交互にＮ極とＳ極とに磁化される。
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、整流器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１８により調整され、バッテリヤ車載電気負荷に供給される。

回転子８の回転によりファン１１が回転駆動され、冷却風通風路が下記の通り車両用交流発電機１内に形成され、固定子巻線１４、整流器２１、電圧調整器１８などの発熱部品が効果的に冷却される。

フロント側では、空気が吸気孔２ａからフロントブラケット２内に吸入され、軸方向に流れて回転子８に到達し、ファン１１により遠心方向に曲げられる。遠心方向に曲げられた空気は、固定子巻線１４のコイルエンドを冷却して、排気孔２ｂからフロントブラケット２の外部に排出される。
リヤ側では、空気が吸気穴２９から保護カバー２５内に吸入され、整流器２１、電圧調整器１８などを冷却してリヤブラケット３側に流れる。そして、吸気孔３ａからリヤブラケット３内に吸入され、軸方向に流れて回転子８に到達し、ファン１１により遠心方向に曲げられる。遠心方向に曲げられた空気は、固定子巻線１４のコイルエンドを冷却して、排気孔３ｂからリヤブラケット３の外部に排出される。

この実施の形態１によれば、取付金具３３がリヤブラケット３に締着固定されたスタッドボルト４５に締着固定され、ハーネスクランプ４０が取付金具３３に保持されている。そこで、ハーネスクランプ４０の支持部材が金属材料で構成され、ハーネスクランプ４０の支持強度が、樹脂製の保護カバーに一体に突設された突出部に支持されている従来技術に比べて、著しく大きくなる。これにより、車両などの振動に起因する電気配線５０の振動が抑制され、電気配線５０の断線の発生が抑えられる。
取付金具３３がナット４９とナット部４８との締着力によりスタッドボルト４５に取り付けられているので、取付金具３３を簡易に、かつ強固にスタッドボルト４５に取り付けることができる。

取付金具３３が整流器２１をリヤブラケット３に締着固定するスタッドボルト４５に支持されているので、取付金具３３を支持する取付ボルトを新たに用意する必要がない。そこで、車両用交流発電機１の部品点数が削減されるとともに、組立性が向上される。
保護カバー２５がハーネスクランプ４０の支持構造に関与していないので、保護カバー２５の形状によらず、ハーネスクランプ４０をリヤブラケット３に支持することができ、保護カバー２５の設計自由度が増大する。

取付金具３３の装着時に、回り止め部３６を水抜き穴３０に嵌め込んでいる。そこで、ナット４９の締着時に、取付金具３３が共回りすることがなく、取付金具３３の取付作業性が向上される。また、第２軸部４７周りの回動力が電気配線５０およびハーネスクランプ４０を介して取付金具３３に作用しても、取付金具３３の第２軸部４７周りに回動が阻止されるので、ナット４９による締着力の低下が抑えられる。さらに、取付金具３３の回り止め部３６に対する専用の係合部を保護カバー２５に新たに設ける必要がなく、保護カバー２５の形状が簡素化される。

保護カバー２５がリヤブラケット３の軸方向外側に配設された整流器２１および電圧調整器１８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、保護カバー２５が飛来してきた異物の整流器２１および電圧調整器１８への衝突を阻止される。
水抜き穴３０が保護カバー２５の鉛直下方に位置するように周壁部２７に形成されているので、保護カバー２５が被水しても、水が水抜き穴３０から速やかに流出する。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における取付金具の構成を説明する図であり、図９の（ａ）は上面図、図９の（ｂ）は側面図である。図１０はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機を示すリヤ側端面図である。

図９において、取付金具３３Ａは、取付部３４の一側から直角に曲げられて形成された回り止め部３６Ａを備えている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２では、取付金具３３Ａは、上記実施の形態１と同様に、貫通穴３１から延出する第２軸部４７をスタッドボルト挿通穴３７に入れるように装着され、第２軸部４７に螺着したナット４９の締着力により取付部３４がナット４９とナット部４８との間に挟持されてスタッドボルト４５に固定される。このとき、周り止め部３６Ａは、図１０に示されるように、貫通穴３１に隣接する吸気穴２９に嵌め込まれ、ナット４９による締着時の取付金具３３の供回りが阻止される。

このように構成された車両用交流発電機１Ａにおいても、取付金具３３Ａがナット４９とナット部４８との締着力によりスタッドボルト４５の第２軸部４７に固着され、ハーネスクランプ４０が取付金具３３Ａに保持されている。さらに、取付金具３３Ａの回り止め部３６Ａが貫通穴３１に隣接する吸気穴２９に嵌め込まれている。
しがたって、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

なお、上記各実施の形態では、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、上記各実施の形態では、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器および電圧調整器を包み囲む筒形であればよい。

また、上記各実施の形態では、整流器をリヤブラケットに締着固定するスタッドボルトを用いて取付金具をリヤブラケットに取り付けるものとしているが、取付金具を専用の取付ボルトを用いてリヤブラケットに取り付けてもよい。

Claims

ケーシングに回転可能に支持されたシャフトに固着されて該ケーシング内に配設された回転子と、
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て該ケーシングに固着され、上記固定子巻線に発生する交流電力を整流する整流器と、
上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設されて該ケーシングに固着され、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、上記整流器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、
電気配線を固定する樹脂製のハーネスクランプと、を備えた車両用回転電機において、
上記保護カバーの上記底部に形成された貫通穴を挿通して上記ケーシングの軸方向一側の部位に固着された取付ボルトと、
上記取付ボルトの上記貫通穴からの延出部に固着された取付金具と、を備え、
上記ハーネスクランプが上記取付金具に保持されていることを特徴とする車両用回転電機。
上記取付金具は、上記取付ボルトの上記貫通穴からの延出部に一対のナットの締着力により固着されていることを特徴とする請求項１記載の車両用回転電機。
水抜き穴が上記保護カバーの上記周壁部に形成され、
上記取付金具は、上記水抜き穴に係合して該取付金具の回り止めを行う回り止め部を有することを特徴とする請求項２記載の車両用回転電機。
吸気穴が上記保護カバーの上記底部に形成され、
上記取付金具は、上記吸気穴に係合して該取付金具の回り止めを行う回り止め部を有することを特徴とする請求項２記載の車両用回転電機。
上記取付ボルトは、上記整流器を上記ケーシングに固着するボルトを兼用していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用回転電機。