JP5861536B2 - Rectifier for rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される車両用交流発電機の整流装置に関する。 The present invention relates to a rectifier for a vehicle AC generator mounted on a vehicle such as an automobile.
回転電機は、フレームに固定される整流装置を備え、整流装置は、整流素子が固定されるフィンを有する。
例えば、特許文献1に記載の回転電機の整流装置では、図11に示すように、整流素子101がフィン102に固定されており、フィン102とは別体の端子台103に保持されたターミナル104が、整流素子101のリード線105に接続している。
The rotating electrical machine includes a rectifier fixed to a frame, and the rectifier includes fins to which a rectifier element is fixed.
For example, in a rectifying device for a rotating electrical machine described in
従来、図11に示すように、リード線105がZ方向に延びており、端子台103からX方向に延びるターミナル104の先端部106をZ方向に曲げて、先端部106がリード線105に接合している。
Conventionally, as shown in FIG. 11, the
しかし、この接続態様では、振動等によって端子台103とフィン102とが微小に相対移動した場合、ターミナル104とリード線105が剥離する虞がある。
そこで、特許文献1では、図11に示すように、リード線105側に変位を吸収する円弧状の曲げ部109(ベント)を設けている。
なお、特許文献2にも、整流素子のリード線(接続リード)にベントを設ける技術が開示されている。
However, in this connection mode, when the
Therefore, in
しかし、特許文献1や2の技術では、リード線にベントを設けることが困難な場合には振動を吸収することができない。
また、従来の接続態様では、Z方向の振動が生じた場合に、ターミナルはたわみ変形によって変位吸収をする。しかし、たわみによる変位吸収を考慮してもターミナルには大きな応力が加わる。
However, the techniques of
Further, in the conventional connection mode, when vibration in the Z direction occurs, the terminal absorbs displacement by bending deformation. However, even if displacement absorption due to deflection is taken into consideration, a large stress is applied to the terminal.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、回転電機の整流素子のリード線とターミナルとの接続態様において、振動時にターミナルにかかる応力を低減することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce stress applied to a terminal during vibration in a connection mode between a lead wire of a rectifying element of a rotating electrical machine and a terminal.
本発明の回転電機の整流装置は、整流素子が固定された第1部材と、第1部材に締結される第1部材とは別体の第2部材と、第2部材に保持されて整流素子のリード線に接続するターミナルとを有する。 A rectifying device for a rotating electrical machine according to the present invention includes a first member to which a rectifying element is fixed, a second member that is separate from the first member fastened to the first member, and a rectifying element that is held by the second member. And a terminal connected to the lead wire.
互いに直交する3方向をX方向、Y方向、Z方向とすると、リード線はZ方向に延びており、ターミナルは、リード線に対して少なくともX方向及びY方向に離間した位置において第2部材から突出している。
また、ターミナルは、第2部材から突出する片持ちの棒状体であって、所定方向へ延びる根元部と、根元部から曲げ部を介して連結するとともに所定方向とは異なる方向へ延びる先端部と、先端部の先端側でリード線に接続する接続部とを有している。
そして、接続部は、根元部に沿って延長する仮想線に対して、Y方向及びZ方向にずれた位置もしくはY方向にずれた位置に位置する。
Assuming that three directions orthogonal to each other are an X direction, a Y direction, and a Z direction, the lead wire extends in the Z direction, and the terminal is separated from the second member at a position spaced at least in the X direction and the Y direction with respect to the lead wire. It protrudes.
The terminal is a cantilever rod projecting from the second member, and has a root portion extending in a predetermined direction and a tip portion connected from the root portion via a bent portion and extending in a direction different from the predetermined direction. And a connecting portion connected to the lead wire on the distal end side of the distal end portion.
And a connection part is located in the position shifted | deviated to the Y direction and the Z direction, or the position shifted | deviated to the Y direction with respect to the virtual line extended along a root part.
これによれば、振動等によって第1部材と第2部材の間に相対移動が生じた際に、ターミナルは捩じれ変形を生じる。すなわち、本発明では、ターミナルがたわみに加えて捩じれ変形によって変位を吸収するため、ターミナルのひずみを小さくすることができる。すなわち、振動時にターミナルにかかる応力を低減することができる。 According to this, when relative movement occurs between the first member and the second member due to vibration or the like, the terminal is twisted and deformed. That is, in the present invention, since the terminal absorbs the displacement by twisting deformation in addition to the deflection, the distortion of the terminal can be reduced. That is, the stress applied to the terminal during vibration can be reduced.
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
〔実施例1〕
〔実施例1の構成〕
本実施例の回転電機1の構成を、図1〜5を用いて説明する。
回転電機1は、車両用交流発電機であって、回転子2、固定子3、フレーム4、ブラシ5、レギュレータ6、整流装置7、及び保護カバー8等により構成されている。
[Example 1]
[Configuration of Example 1]
The structure of the rotary
The rotating
回転子2は、ベルト(図示せず)及びプーリ11を介してエンジン(図示せず)から回転力が伝達される回転軸2aと、回転軸2aに固定されるポールコア2bと、ポールコア2bに巻かれる界磁巻線2cを有する。
The
固定子3は、円環状の固定子コア3aと、固定子コア3aに巻かれた固定子巻線3bを有する。
そして、回転子2の回転に伴って、固定子巻線3bに交流電圧が誘起される。
The
As the
フレーム4は、固定子3及び回転子2の周囲を囲うものであり、回転軸2aの一端側を支持するフロントフレーム4aと、回転軸2aの他端側を支持するリヤフレーム4bとを有する。
The frame 4 surrounds the periphery of the
ブラシ5は、回転軸2aの他端側に設けられたスリップリング12に摺接して、界磁巻線2cに界磁電流を供給する。
レギュレータ6は、ブラシ5が配置された位置に対して回転軸2aの径方向外側に配されている。
The
The
整流装置7は、リヤフレーム4bの軸方向他端側に固定されており、固定子巻線3bから出力される交流電圧を整流する装置であって、複数の整流素子15からなる整流回路を有している。
整流装置7は、軸方向に重ねられた正極放熱フィン16及び負極放熱フィン17と、軸方向において正極放熱フィン16と負極放熱フィン17との間に配される端子台18とを有する。
正極放熱フィン16、負極放熱フィン17、及び端子台18は、軸方向に螺子締結などによって締結されている。
The
The
The positive electrode
正極放熱フィン16及び負極放熱フィン17は、それぞれ、軸方向を板厚方向とする板状を呈しており、正極放熱フィン16には正極側の整流素子15が固定されており、負極放熱フィン17には負極側の整流素子15が固定されている。
整流素子15のリード線15aは、軸方向において端子台18側に突出している。
The positive-
The
端子台18は絶縁材料によって形成されており、リード線15aの位置を回避するように設けられ、端子台18の側面がリード線15aに所定距離だけ離れて対向するようになっている。
また、端子台18は、複数の整流素子15同士を電気的に接続するためのターミナル20を保持している。ターミナル20は、円形の断面を有する金属製の棒状部材により形成されている。
The
The
保護カバー8は、例えば樹脂成形品であって、ブラシ5、レギュレータ6、整流装置7を覆うようにリヤフレーム4bに固定されている。
The protective cover 8 is a resin molded product, for example, and is fixed to the
〔本実施例の特徴〕
本実施例の特徴であるターミナル20と整流素子15の接続態様について、図3を用いて説明する。
なお、以下では、正極側の整流素子15を例にとって説明するが、負極側の整流素子15とターミナル20の接続態様も同様である。
[Features of this embodiment]
A connection mode between the
In the following description, the positive-side rectifying
互いに直交する3方向をX方向、Y方向、Z方向とすると、リード線15aはZ方向に延びており、ターミナル20は、リード線15aの中心軸に対して少なくともX方向及びY方向に離間した位置において端子台18から突出する片持ちの棒状体となっている。
なお、本実施例では、Z方向は回転軸2aの軸方向である。
Assuming that three directions orthogonal to each other are an X direction, a Y direction, and a Z direction, the
In the present embodiment, the Z direction is the axial direction of the
すなわち、整流素子15は、端子台18のX方向端面18aに対向する位置にリード線15aが配されるように正極放熱フィン16に固定されて、リード線15aはZ方向に延びており、端子台18のX方向端面18aに対して所定距離だけ離れている。そして、ターミナル20は、リード線15aのY方向位置とは異なるY方向位置において、X方向端面18aから突出している。
That is, the rectifying
ターミナル20は、端子台18から突出してX方向へ延びる根元部20aと、根元部20aから曲げ部20bを介して連結するとともにX方向とは異なる方向へ延びる先端部20cと、先端部20cの先端側でリード線15aに接続する接続部20dとを有する。
The terminal 20 protrudes from the
整流素子15は、端子台18のX方向端面18aに対向する位置にリード線15aが配されるように正極放熱フィン16に固定されている。リード線15aは、Y方向に延びており、端子台18のX方向端面18aに対して所定距離だけ離れている。
The rectifying
ターミナル20は、丸棒を曲げ加工することにより形成されており、曲げ部20bの一方側が根元部20a、曲げ部20bの他方側が先端部20cとなっている。
根元部20aは、X方向端面18aからX方向に延びている。根元部20aから先端側は、曲げ部20bによってXY平面状で2次元的に折り曲げられてX方向とは異なる方向に延びる先端部20cが形成され、先端部20cの先端の接続部20dがリード線15aに当接する。そして、接続部20dとリード線15aとは、Tig溶接等により接合される。
The terminal 20 is formed by bending a round bar, and one side of the
The
これによれば、接続部20dは、根元部20aからX方向へ延長する仮想線Qに対して、Y方向にずれた位置に位置することになる。
According to this, the connecting
〔本実施例の作用効果〕
本実施例の整流装置7は、整流素子15が固定された正極放熱フィン16及び負極放熱フィン17(第1部材)と、正極放熱フィン16及び負極放熱フィン17に締結される端子台18(第2部材)とを備える。
端子台18に保持されたターミナル20は、端子台18から突出してX方向へ延びる根元部20aと、根元部20aから曲げ部20bを介して連結するとともにX方向とは異なる方向へ延びる先端部20cと、先端部20cの先端側でリード線15aに接続する接続部20dとを有する。
そして、接続部20dは、根元部20aからX方向へ延長する仮想線Qに対して、Y方向にずれた位置に位置する。
[Effects of this embodiment]
The rectifying
The terminal 20 held by the
And the
これによれば、図3において、例えば、正極放熱フィン16と端子台18との間にZ方向に相対移動が生じた場合、ターミナル20はたわむとともに、捩じれる。すなわち、たわみ変形に加えて捩じれ変形によって、相対変位を吸収する。
このため、ターミナル20のひずみを小さくすることができる。つまり、振動時にターミナル20にかかる応力を低減することができる。
According to this, in FIG. 3, for example, when relative movement occurs in the Z direction between the positive electrode
For this reason, the distortion of the terminal 20 can be reduced. That is, the stress applied to the terminal 20 during vibration can be reduced.
ここで、従来例のターミナル104と本実施例のターミナル20のバネ定数を比較する。図4は従来例の接続態様を、図5は本実施例の接続態様を模式的に示したものである。
Here, the spring constants of the
従来は、図4に示すように、ターミナル104が端子台103から延びた延長線上にリード線との接続部が存在している。
ここで、端子台103から突出するターミナル104の長さをLとし、ターミナル104の外径をDとし、ターミナル104のたわみによるバネ定数K0を計算すると、
K0=3πD4E/L3
となる(Eは縦弾性係数)。
ここで、バネ定数の逆数を柔らかさ(変形しやすさ)の指標Sとすると、
S=1/K0=L3/3πD4E
となる。
Conventionally, as shown in FIG. 4, a connection portion with a lead wire exists on an extension line where the terminal 104 extends from the
Here, when the length of the terminal 104 protruding from the
K 0 = 3πD 4 E / L 3
(E is the longitudinal elastic modulus).
Here, when the reciprocal of the spring constant is an index S of softness (ease of deformation),
S = 1 / K 0 = L 3 / 3πD 4 E
It becomes.
同様に、本実施例のターミナル20のバネ定数についても計算する。
本実施例では、根元部20aと先端部20cに分けて計算し、各部での剛性を合計する。
根元部20aの長さをαL(0<α<1)とし、先端部20cの長さをL(1−α)とする。すなわち、根元部20aと先端部20cの長さの合計がLであり、ターミナル20は、図4の長さLのターミナル20を曲げたものとなっている。
まず、先端部20cでのたわみによるバネ定数は、
K1=(3πD4E/L3)・(1/(1−α))3
となる。
Similarly, the spring constant of the terminal 20 of this embodiment is also calculated.
In this embodiment, the calculation is performed separately for the
The length of the
First, the spring constant due to deflection at the
K 1 = (3πD 4 E / L 3 ) · (1 / (1-α)) 3
It becomes.
次に、根元部20aでのたわみと捩じれによるバネ定数は、
K2=(3πD4E/L3)・〔1/{128(1−α)(1+(sinθ)2)0.5}〕
となる。
このため、柔らかさの指標Sは、
S=1/K1+1/K2=L3/3πD4E・〔(1−α)3+128(1−α){1+(sinθ)2}0.5〕
となる。なお、θは曲げ部20bにおける曲げ角度(0°≦θ≦90°)である。
Next, the spring constant due to deflection and twisting at the
K 2 = (3πD 4 E / L 3 ) · [1 / {128 (1-α) (1+ (sin θ) 2 ) 0.5 }]
It becomes.
Therefore, the softness index S is
S = 1 / K 1 + 1 / K 2 = L 3 / 3πD 4 E · [(1-α) 3 +128 (1-α) {1+ (sin θ) 2 } 0.5 ]
It becomes. Note that θ is a bending angle (0 ° ≦ θ ≦ 90 °) at the bending
〔(1−α)3+128(1−α){1+(sinθ)2}0.5〕は1より大きい値となるため、本実施例のターミナル20は、従来のターミナル104よりも柔らかいことがわかる。すなわち、ターミナル20は変形しやすく、正極放熱フィン16と端子台18との相対移動による変位を吸収しやすいことがわかる。
Since [(1-α) 3 +128 (1-α) {1+ (sin θ) 2 } 0.5 ] is a value greater than 1, the
なお、本実施例では、根元部20a及び先端部20cの一実施態様として、それぞれが直線的に延びていたが、蛇行しながら所定の方向に延びていてもよい。
In this embodiment, each of the
〔実施例2〕
実施例2の整流装置7を実施例1とは異なる点を中心に図6を用いて説明する。なお、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、ターミナル20が、曲げ部20bで、先端部20cをリード線15aの上端側へ近づけるように、XY平面上だけでなくXZ平面上でも折り曲げられている。つまり、2次元的ではなく3次元的に折り曲げられている。
[Example 2]
A
In this embodiment, the terminal 20 is bent at the
これによれば、接続部20dは、根元部20aからX方向へ延長する仮想線Qに対して、Y方向及びZ方向にずれた位置に位置することになる。
そして、曲げ部20bと、接続部20dと、根元部20aの端子台18側の端部とは、同一平面状に存在しない3次元的な位置関係となる。
これによっても、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。
According to this, the connecting
And the bending
Also by this, the same effect as Example 1 can be produced.
〔実施例3〕
実施例3の整流装置7を実施例2とは異なる点を中心に図7を用いて説明する。なお、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、ターミナル20が断面矩形の帯状部材23によって形成されている。
図7(a)の帯状部材23を長さ方向及び幅方向に対して傾斜した線(破線部)で折り曲げることにより、図7(b)、(c)に示すように、根元部20aの端子台18側の端部と曲げ部20bと接続部20dとを3次元的な位置関係にすることができる。
これにより、実施例1及び2と同様の作用効果を奏することができる。
Example 3
A
In this embodiment, the terminal 20 is formed by a band-shaped
By bending the belt-
Thereby, there can exist the same effect as Example 1 and 2. FIG.
また、本実施例では、リード線15aが、リード線15aに加わる力を吸収する曲げ部24を有する。曲げ部20bは、円弧状に曲げられたベント形状構造となっている。
これによれば、振動伝達が緩和できるとともに、ターミナル20とリード線15aの両方で、変位を吸収することができるため、振動によりターミナル20とリード線15aに生じるひずみをより小さくすることができる。
In the present embodiment, the
According to this, vibration transmission can be mitigated, and displacement can be absorbed by both the terminal 20 and the
〔実施例4〕
実施例4の整流装置7を実施例2とは異なる点を中心に図8を用いて説明する。なお、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、L字状に打ち抜かれた断面矩形のL字部材25(図8(a)参照)を折り曲げることで形成されている。
Example 4
A
In this embodiment, it is formed by bending an L-shaped member 25 (see FIG. 8A) having a rectangular cross section punched into an L shape.
L字部材25は、直線的に延びる第1片25aと、第1片25aの先端から垂直に延びる第2片25bとを有している。そして、第1片25aと第2片25bとの境界線で折り曲げることによって、第1片25aが根元部20aをなし、第2片25bが先端部20cをなし、図8(b)、(c)に示すように、根元部20aの端子台18側の端部と曲げ部20bと接続部20dとを3次元的な位置関係にすることができる。
The L-shaped
なお、接続部20dは、先端部20cの先端の一部をZ方向に延びるように第2片25bの先端を折り曲げて形成されている。接続部20dはY方向の一端側からリード線15aに当接する。
これにより、実施例1及び2と同様の作用効果を奏することができる。
The connecting
Thereby, there can exist the same effect as Example 1 and 2. FIG.
なお、図9に示すように、曲げ加工前の第1片25aと第2片25bとが鈍角に交わっていてもよい。この場合も、同様に、第1片25aと第2片25bとの境界線で折り曲げることによって、第1片25aが根元部20aをなし、第2片25bが先端部20cをなし、図9(b)、(c)に示すように、根元部20aの端子台18側の端部と曲げ部20bと接続部20dとを3次元的な位置関係にすることができる。
また、本実施例では、実施例3の場合と比較して、先端部20cの長さを長く確保することが可能となり、ひずみをより小さくすることができる。
As shown in FIG. 9, the
Further, in this embodiment, compared to the case of the third embodiment, it is possible to ensure a long length of the
また、図9に示すL字部材25において、第2片25bの先端部分にL字の内側へ突出する突出片25cを設けて、突出片25cを接続部20dとしてもよい(図10(a)参照)。
この場合、図9(b)、(c)に示すように、Y方向の他端側から接続部20dをリード線15aに当接させることが可能となる。
Further, in the L-shaped
In this case, as shown in FIGS. 9B and 9C, the connecting
〔変形例〕
実施例1〜4では、整流素子15が固定される第1部材が正極放熱フィン16及び負極放熱フィン17であったが、第1部材をフレーム4としてもよい。
また、実施例1〜4では、根元部20aがX方向に延びていたが、X方向に限らずどんな方向に延びていてもよい。すなわち、Z方向に対して水平でなくてもよく、傾いていてもよい。
[Modification]
In the first to fourth embodiments, the first member to which the rectifying
In the first to fourth embodiments, the
1 回転電機、7 整流装置、15 整流素子、15a リード線、
16 正極放熱フィン(第1部材)、17 負極放熱フィン(第1部材)、
18 端子台(第2部材)、20 ターミナル、20a 根元部、20b 曲げ部、
20c 先端部、20d 接続部、Q 仮想線
1 rotating electric machine, 7 rectifier, 15 rectifier, 15a lead wire,
16 positive electrode heat radiation fin (first member), 17 negative electrode heat radiation fin (first member),
18 terminal block (second member), 20 terminal, 20a root part, 20b bent part,
20c tip part, 20d connection part, Q virtual line
Claims (3)
前記第1部材(16、17)に締結される前記第1部材(16、17)とは別体の第2部材(18)と、
前記第2部材(18)に保持されて前記整流素子(15)のリード線(15a)に接続するターミナル(20)とを有する回転電機の整流装置であって、
互いに直交する3方向をX方向、Y方向、Z方向とすると、
前記リード線(15a)は、Z方向に延びており、
前記ターミナル(20)は、前記リード線(15a)に対して少なくともX方向及びY方向に離間した位置において前記第2部材(18)から突出する片持ちの棒状体であって、前記第2部材(18)から突出して所定方向へ延びる根元部(20a)と、前記根元部(20a)から曲げ部(20b)を介して連結するとともに前記所定方向とは異なる方向へ延びる先端部(20c)と、前記先端部(20c)の先端側で前記リード線(15a)に接続する接続部(20d)とを有し、
前記接続部(20d)は、前記根元部(20a)に沿って延長する仮想線に対して、Y方向及びZ方向にずれた位置もしくはY方向にずれた位置に位置することを特徴とする回転電機の整流装置。
A first member (16, 17) to which the rectifying element (15) is fixed;
A second member (18) separate from the first member (16, 17) fastened to the first member (16, 17);
A rectifier for a rotating electrical machine having a terminal (20) connected to a lead wire (15a) of the rectifier element (15) held by the second member (18),
If three directions orthogonal to each other are defined as an X direction, a Y direction, and a Z direction,
The lead wire (15a) extends in the Z direction,
The terminal (20) is a cantilevered bar-like member protruding from the second member (18) at a position spaced at least in the X direction and the Y direction with respect to the lead wire (15a), and the second member A root portion (20a) that protrudes from (18) and extends in a predetermined direction, and a tip portion (20c) that connects from the root portion (20a) via a bent portion (20b) and extends in a direction different from the predetermined direction. A connecting portion (20d) connected to the lead wire (15a) on the tip side of the tip portion (20c),
The connection part (20d) is located at a position shifted in the Y direction and the Z direction or a position shifted in the Y direction with respect to a virtual line extending along the root part (20a). Electric rectifier.
前記先端部(20c)及び前記根元部(20a)は、それぞれ直線的に延びていることを特徴とする回転電機の整流装置。 In the rectifier of the rotating electrical machine according to claim 1,
The tip portion (20c) and the root portion (20a) each extend linearly, and the rectifier of a rotating electrical machine.
前記リード線(15a)は、前記リード線(15a)に加わる力を吸収する曲げ部(24)を有することを特徴とする回転電機の整流装置。
In the rectifier for a rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
The said lead wire (15a) has the bending part (24) which absorbs the force added to the said lead wire (15a), The rectifier of the rotary electric machine characterized by the above-mentioned.
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