JP5742921B2

JP5742921B2 - 車両用ブラシレス交流発電機

Info

Publication number: JP5742921B2
Application number: JP2013260762A
Authority: JP
Inventors: 高橋　智紀; 智紀高橋; 林　秀行; 秀行林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: JP2015119539A; US10432054B2; US20150171688A1

Description

この発明は、自動車、バス、トラック等の車両に搭載される車両用ブラシレス交流発電機に関する。

従来の車両用ブラシレス交流発電機において、界磁コイルをフロントブラケットに、電圧調整器や整流装置などの制御回路部をリヤブラケットに各々装着して、制御回路部を発熱が大きいフロント側軸受けの熱影響を回避する構造のものである。（例えば特許文献１）
また、別の従来のものでは、界磁コイルの引出し部であるリード線を静止継鉄部に形成された導電線通路からフロントフレームの外周側内壁面に形成された第１切欠き溝を経由して、ステータコアの外周面に形成されたスルーボルト用切欠き溝よりリヤフレームの外周側内壁面に形成された第２切欠き溝を通して電圧調整器に結線されていた。（例えば特許文献２）

特開平３−１９５３４８号公報特許第４４５０１３４号公報

従来の特許文献１に係る車両用ブラシレス交流発電機では、界磁コイルと電圧調整器とを接続する接続金具が固定子鉄心のスロット内を貫通して装着されているので、固定子コイルにおける固定子鉄心のスロット占積率が低下し出力が低減してしまう、また、接続金具を狭いスロット内に装着する作業が煩雑になるという、問題点があった。
また、従来の特許文献２に係る車両用ブラシレス交流発電機では、界磁コイルの引出しリード線は、直接各フレーム及びステータコアの切欠き溝に設けられているため、振動もしくは水、塵埃の影響を受けて引出しリード線の被覆が損傷し、絶縁性が不充分となり信頼性が低下するという問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、固定子コイルにおけるスロット内占積率を低下することなく、作業性を良好にすると共に、絶縁性を向上し信頼性を高めることができる車両用ブラシレス交流発電機を得ることを目的とする。

この発明による車両用ブラシレス交流発電機は、回転軸と、この回転軸に固着され磁極を有する磁極鉄心と、この磁極鉄心の内周部に装着された固定の界磁コイルと、この界磁コイルを固着し上記界磁コイルの付勢による磁気回路を構成する継鉄部と、この継鉄部を固着してなり上記回転軸にフロント軸受を介して支承された椀状のフロントブラケットと、上記磁極鉄心と微小空隙を介して対向配置された固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻装された固定子コイルと、上記固定子鉄心を上記フロントブラケットと共に固着し上記回転軸にリヤ軸受を介して支承された椀状のリヤブラケットと、このリヤブラケットに取付けられ上記界磁コイルの通電電流を制御する電圧調整器と、一端は上記界磁コイルに、他端は上記電圧調整器に各々接続され、上記各ブラケットの内周部に配設された口出しリード線と、上記フロントブラケットの内壁に設けられた溝と、この溝内に装着され上記口出しリード線を絶縁保護するモールド体とを備え、
上記モールド体の反界磁コイル側は、上記両ブラケット間に挟着されていることを特徴とする。

この発明によれば、口出しリード線は、ブラケットの内周部に配設されているので、従来のようなスロット内コイル占積率の低下がないので、出力の向上が得られ、また、口出しリード線はブラケットの内壁の溝に設けられたモールド体に装着できるので、装着作業性が良好となり、また、口出しリード線はモールド体を介して溝に装着されているため、振動、水、塵埃等による耐環境性が良好で、絶縁性が充分となり信頼性が向上する。
また、モールド体の反界磁コイル側は、両ブラケット間に挟着されているので、更に確実にモールド体を固定保持できる。

この発明の実施の形態１に係る車両用ブラシレス交流発電機を示す縦断面図である。図１に示す要部を拡大して示す断面図である。図１に示す車両用ブラシレス交流発電機のフロントブラケットを示す正面図である。図１に示す車両用ブラシレス交流発電機の要部であるモールド体を示す正面図である。図１に示す車両用ブラシレス交流発電機の要部であるモールド体を示す背面図である。図４のＡ−Ａ線断面図である。図６に示すＱ部拡大図である。図４に示すＰ部拡大図である。図５のＢ−Ｂ線断面図である。図５のＣ−Ｃ線断面図である。

実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用ブラシレス交流発電機を示す縦断面図、図２は、図１に示す要部を拡大して示す断面図、図３は、図１のフロントブラケットを示す平面図、図４は、図１に示す車両用ブラシレス交流発電機の要部であるモールド体を示す正面図、図５は、図１に示す車両用ブラシレス交流発電機の要部であるモールド体を示す背面図、図６は、図４のＡ−Ａ線断面図、図７は、図６に示すＱ部拡大図、図８は、図４に示すＰ部拡大図、図９は、図５のＢ−Ｂ線断面図、図１０は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。

図１〜図３において、回転子２は回転軸１７に設けられており、更にこの回転子２は磁束を伝える磁極鉄心３を有し、この磁極鉄心３は第一磁極鉄心４及び第二磁極鉄心８から形成されている。この第一磁極鉄心４を構成する回転体の第一ボス部５は、軸心位置に回転軸１７を挿通するための貫通穴が設けられている。また上記第一ボス部５と径方向外側に微小空隙を介して、椀状のフロントブラケット２０に固着され、かつリング形状を成す固定の継鉄部６が配設されている。この継鉄部６の軸方向端部にプレート３１及びボビン３２を介して界磁コイル１３が固定されている。更に、上記継鉄部６の径方向外側に微小空隙を介して第一爪状磁極部７が配設されている。この第一爪状磁極部７は、非磁性体のリング１２を介して第二爪状磁極１１に固着され、第二爪状磁極１１と噛み合うように配設されている。なお、回転軸１７は、第一磁極鉄心４の軸心に設けられている貫通穴に圧入されており、相対回転不能に取り付けられている。一方、第二磁極鉄心８を構成する第二ボス部９は、第一磁極鉄心４と同様に軸心位置に回転軸１７を挿通するための挿通穴が設けられている。この第二ボス部９の一端から径方向外方にリング状の回転体の継鉄部１０が延設され、更にこの継鉄部１０の外周から軸方向他端側に第二爪状磁極部１１が延設されている。
なお、回転軸１７は、第二磁極鉄心８の軸心に設けられた挿通穴に圧入され相対回転不能に取り付けられており、上記第二ボス部９の軸方向端面を第一ボス部５の軸方向他端面に突き合わせた状態で、相対回転不能に取り付けられている。

更に、固定子１４は、固定子コイル１６が巻回された固定子鉄心１５を有し、回転子２の外周を囲繞するように配設されている。フロントブラケット２０はリヤブラケット２１と共に、固定子鉄心１５の軸方向両端の肩部を挟んで通しボルト２３により、固定子鉄心１５を挟持している。そして、フロントブラケット２０がフロント軸受１８を介して回転軸１７の一端側を回転自在に支持し、リヤブラケット２１がリヤ軸受１９を介して回転軸１７の他端側を回転自在に支持している。これにより、回転子２が、フロントブラケット２０及びリヤブラケット２１内に回転自在に配設されている。回転軸１７には、フロントブラケット２０の外側で冷却ファン３３が固着されている。更に、プーリ２４は、フロントブラケット２０から外部に延出する回転軸１７の一端に固着されており、エンジン（図示せず）により駆動されるようになっている。

リヤブラケット２１の外側に、上記界磁コイル１３の通電電流を制御する電圧調整器２２が取り付けられている。この電圧調整器２２及び整流装置３０を囲繞するように樹脂カバー２９がリヤブラケット２１に固着されている。この樹脂カバー２９には冷却風導入のため複数の吸入穴２９ａが設けられている。上記電圧調整器２２と界磁コイル１３とを接続するための口出しリード線２５が、上記両ブラケット２０、２１内周部に配設されている。この口出しリード線２５は、一端は界磁コイル１３に接続され、他端は電圧調整器２２に接続されており、その外周には略全長に亘って含浸樹脂で形成された第一の絶縁チューブ２８が装着されている。フロントブラケット２０の側面内壁には四角凹部である収納溝２０ａが設けられている。また、フロントブラケット２０における固定鉄心１５装着側内壁には断面円弧状の凹部である収納溝２０ｂが形成されている。そして、これらの収納溝２０ａ、２０ｂにおのおの嵌着され、口出しリード線２５を絶縁保護するモールド体２６が設けられている。モールド体２６における収納溝２０ａに嵌合される部分は四角形に、収納溝２０ｂに嵌合される部分は円筒状に形成され、各々、各溝２０ａ、２０ｂ内に位置決め収納される。
フロントブラケット２０の外側とプーリ２４との間に、回転軸１７に固着された外扇タイプの遠心ファンである冷却ファン３３が設けられている。フロントブラケット２０、リヤブラケット２１には各々複数の通風穴２０ｃ、２１ｃが設けられており、冷却ファン３３の回転により冷却風がカバー２９の吸入穴２９ａからリヤブラケット２１の通風穴２１ｃを介して爪状磁極部７、１１間、固定子コイル１６内周面を通して、フロントブラケット２０の通風穴２０ｃを通過して径方向外側へ流通する。

次にモールド体２６の詳細を更に図４〜図１０を参照して説明する。
モールド体２６は、図６に示す如く断面略逆Ｌ字状に形成されており、口出しリード線２５が装着されるように樹脂にて一体成形されている。
継鉄部６に固定される一端部には、継鉄部６の貫通穴に嵌入される突出部２６ｅが設けられ、この中には口出しリード線２５が挿通される貫通穴２６ｇが設けられている。
また、突出部２６ｅの外周部には、円周上均等に３か所、突起２６ｆが形成されており、この突起２６ｆにより継鉄部６への固定位置決めが確実になされる。
更にまた、フロントブラケット２０の溝２０ａに嵌合されるように断面四角で一側が開口した装着部２６ａと、口出しリード線２５を挟着して飛び出しを阻止する挟着部２６ｂとが設けられている。
更に、フロントブラケット２０の固定子鉄心装着部側の溝２０ｂに嵌合し得る円筒部２６ｃが軸方向に延出され、その端部にはフランジ部２６ｄが設けられている。
２６hは、上記円筒部２６ｃ内に設けられ口出しリード線２５を挿通し得る貫通穴である。
上記フランジ部２６ｄは、両ブラケット２０、２１間に嵌着されて確実に固定される。

また、リヤブラケット２１の内周部には、口出しリード線２５を挿入保持する貫通穴２１ａが形成されている。この貫通穴２１ａは断面円形で、その内径は口出しリード線２５が挿通可能にリード線径より大に設定されている。また、口出しリード線２５における収納溝２０ａ、２０ｂと貫通穴２１ａの装着部の大部分には第一チューブ２８の外周にシリコンチューブからなる第二のチューブ２７が装着されている。更にまた、口出しリード線２５における界磁コイル１３側は、継鉄部６の内周部に設けられた貫通穴を通じて界磁コイル１３に接続されている。

このように構成された車両用ブラシレス交流発電機では、電流が図示しないバッテリから界磁コイル１３に供給されることにより、界磁コイル１３の周りに磁束Φが発生する。この磁束Φは、継鉄部６から径方向内側に保持された微小空隙を通って第一ボス部５に伝わり、続いて第一ボス部５に端面が付き合わされている第二ボス部９から継鉄部１０及び第二爪状磁極部１１を通って、回転子２の径方向外側に配設されている固定子１４を横切り、続いて磁束Φは第一爪状磁極部７及びその径方向内側の微小空隙を通って最後に継鉄部６に戻るという経路を流れる。このため、第二爪状磁極部１１がＮ極に着磁され、第一爪状磁極部７がＳ極に着磁される。
一方、プーリ２４がエンジンによって駆動されてこのプーリ２４に直結する回転軸１７が回転し、それにより回転子２が回転する。その回転により、界磁コイル１３によって作られた磁界も回転し、その回転磁界をなす磁束Φは上記した経路を通って固定子鉄心１５に与えられ、交流起電力が固定子コイル１６に発生する。この交流起電力によって固定子コイル１６に発生した交流電流が整流装置３０によって直流に整流され、バッテリ（図示せず）が充電される。この時界磁コイル１３は、フロントブラケット２０に固着された継鉄部６に装着されているので回転せず、第一磁極鉄心４の第一ボス部５及び第一爪状磁極部７と第二ボス部９、継鉄部１０、第二爪状磁極部１１が一体に形成された第二磁極鉄心８とが回転することとなる。

この実施形態１のものでは、口出しリード線２５は、モールド体２６の中を通すことで口出しリード線２５を固定保持することができ、かつ、回転子２から電気的にも機械的にも保護している。また、各ブラケット２０、２１に設けた収納溝２０ａ、２０ｂ、貫通穴２１ａによりモールド体２６を各ブラケット２０、２１に装着することができるので、振動が生じても脱落することがなくまた水、塵埃からも保護が充分でき、しかも、位置決めが容易であるため、口出しリード線２５を確実にかつ容易に各ブラケット２０，２１に固定できる。
また、モールド体２６のフランジ部２６ｄを両ブラケット２０、２１間で挟んで固定することで、更に確実にモールド体２６を固定保持できる。更に、口出しリード線２５を接着剤等で固定する作業がなくなり、作業性が良好となる。
また、接着剤等の固定方法では、途中で剥がれ、回転子２とリード線２５が接触する恐れがあるが、本固定手段ではその問題点も解消できる。
更にまた、口出しリード線２５をモールド体２６、２重のチューブ２７、２８内を通すことで、露出を少なくでき、水、塵埃等の影響を更に低減できる。
しかも、口出しリード線２５をリヤブラケット２１の外側に装着された電圧調整器２２と接続するために、リヤブラケット２１の貫通穴２１ａを挿通しているので、極めて短い寸法で電圧調整器２２と接続でき、しかも、保護ができて確実に導出できる。

なお、上述の実施形態では、口出しリード線２５に２重のチューブ２７、２８を装着するものを例示したが、一方のチューブ２８のみでも良い。
また。口出しリード線２５の界磁コイル１３側を継鉄部６の内周部から導出するものを例示したが、継鉄部６の外周部から導出しても良い。

なお、上記の実施形態では、電圧調整器２２をリヤブラケット２１の外側に装着するものを例示したが、これのみならず、電圧調整器２２をリヤブラケット２１に内側に装着しても良い。その場合は、貫通穴２１ａの代わりに、リヤブラケット２１の内壁に収納溝を形成し、この溝に口出しリード線２５を直設収納してもよいし、また、上記モールド体２６と同様にモールド体を介して溝に収納すれば、より保護が確実となる。
更に、上述では、回転磁極として爪状磁極を例示したが、これに限定されるものではない。

２回転子
３磁極鉄心
４第一磁極鉄心
６継鉄部
８第二磁極鉄心
１０継鉄部
１３界磁コイル
１４固定子
１５固定子鉄心
１６固定子コイル
１７回転軸
１８フロント軸受
１９リヤ軸受
２０フロントブラケット
２０ａ収納溝
２０ｂ収納溝
２０ｃ通風穴
２１リヤブラケット
２１ｃ通風穴
２２電圧調整器
２３通しボルト
２５口出しリード線
２６モールド体
２６ａ装着部
２６ｂ挟着部
２６ｃ円筒部
２６ｄフランジ部
２６ｅ突出部
２６ｆ突起
２６ｇ貫通穴
２６ｈ貫通穴
２７第二のチューブ
２８第一のチューブ
２９カバー
３０整流装置
３３冷却ファン

Claims

回転軸と、この回転軸に固着され磁極を有する磁極鉄心と、この磁極鉄心の内周部に装着された固定の界磁コイルと、この界磁コイルを固着し上記界磁コイルの付勢による磁気回路を構成する継鉄部と、この継鉄部を固着してなり上記回転軸にフロント軸受を介して支承された椀状のフロントブラケットと、上記磁極鉄心と微小空隙を介して対向配置された固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻装された固定子コイルと、上記固定子鉄心を上記フロントブラケットと共に固着し上記回転軸にリヤ軸受を介して支承された椀状のリヤブラケットと、このリヤブラケットに取付けられ上記界磁コイルの通電電流を制御する電圧調整器と、一端は上記界磁コイルに、他端は上記電圧調整器に各々接続され、上記各ブラケットの内周部に配設された口出しリード線と、上記フロントブラケットの内壁に設けられた溝と、この溝内に装着され上記口出しリード線を絶縁保護するモールド体とを備え、
上記モールド体の反界磁コイル側は、上記両ブラケット間に挟着されていることを特徴とする車両用ブラシレス交流発電機。
上記モールド体の一端は上記継鉄部の内周部に嵌着され、他端は上記ブラケット間に挟着され、これら一端と他端を連接する連接部は上記フロントブラケットの内壁に設けられた溝に嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ブラシレス交流発電機。
上記リヤブラケットの内周部には、上記口出しリード線を挿入保持する貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ブラシレス交流発電機。
上記口出しリード線は、絶縁チューブが装着されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用ブラシレス交流発電機。
上記口出しリード線における界磁コイル側は、上記継鉄部の内周部から上記モールド体に導出されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両用ブラシレス交流発電機。
上記フロントブラケットの外側には、上記回転軸に固着された冷却ファンが設けられ、上記リヤブラケットの通風穴から上記フロントブラケットの通風穴へ冷却風を流通させることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の車両用ブラシレス交流発電機。
上記リヤブラケットには、上記電圧調整器を囲繞するカバーが設けられ、このカバーには上記冷却ファンの回転により冷却風が吸入される吸入穴が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の車両用ブラシレス交流発電機。