JP5897214B2 - 交流発電機、交流発電機用電圧調整装置、及びそれらの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両等に搭載される交流発電機、交流発電機に用いられる電圧調整装置、及びそれらの製造方法に関する。

従来の交流発電機の部品として構成される電圧調整装置（レギュレータ）は、インサート導体である複数の端子をモールディングしたモールド体、そのモールド体の一面側に配置され端子に電気的に接続された電圧調整装置本体、コンデンサ体、抵抗などを備える。
モールド体にインサートされた端子は、一体に設けられるコネクタ内で露出するコネクタ端子やアース部以外で、溶接に無関係な箇所は基本的にモールディングされ、溶接箇所において露出するよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。

上記と同様に、ワンチップ形のレギュレータを使用し、ワンチップ内部に実装することが適切でないと考えられる半導体部品である、ＥＭＩ対策用の静電容量又はインダクタ又はマイナスサージ吸収用ダイオード及び正サージ吸収用ツェナーダイオード等を、中間ターミナルに後付けする例がある（例えば、特許文献２参照）。
このような構成によれば、顧客の信頼性に逐一適合した多種バリエーションに対応でき、かつ、ワンチップ形のＩＣレギュレータのパッケージが１種類で済むことで量産効果によるコスト低減を得やすく、安価で高信頼性を確保した制御装置が構成可能である。

一方、電力モータに設けられる給電手段において、樹脂製のベース部およびコネクタ部にそれぞれ後工程で組み付ける第１端子、第２端子のいずれかに、接続片を延出形成し、第１端子と第２端子とを接続していた別付けのジャンパーを廃止するものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特願2012-177336号明細書・図面 特開2010-259209号公報 特開2012-191792号公報

近年のグローバル化の波は、車両用交流発電機の販売だけでなく製造にも及んでおり、部品に関するコスト低減だけでなく、その製造方法コスト、製造装置コストも低減することが求められている。
その一部品である電圧調整装置においては、搭載する車両によって仕様が異なるが、電圧調整装置アセンブリとして共用が無理な場合でも、構成する部分部分に分けてでも共用箇所を設けて、出来る限りのコスト低減を行うこともある。
例えば、特許文献１に示される電圧調整装置のように、モールド成形体に、後からコンデンサ体、抵抗などの小部品を電気的接続するものにおいて、特にはその小部品が回路に直列に接続される部分の有無の場合を共用するには、広く公知のジャンパーを小部品の置き換え部品として後から供給して実現することが考えられる。
それは例えば、特許文献２の図１３、図１４に示される直列に実装するノイズ除去用インダクタの有無を、共通の中間ターミナルのモールド空間にインダクタを後付けするかジャンパーを後付けするかで対応することが考えられる。

上述の場合、中間ターミナルは共用可能となるが、回路を構成するための別部品を、保持して固定する治具や工程の共用までも考えるとすると、実際は製造方法が追加され、製造設備や製造時間の削減が進まない課題があった。
また、ジャンパーを使わざるを得ないことも部品点数削減や、工作性改善、生産性改善が進まない要因である。
ジャンパーを廃止する案として特許文献３のものが挙げられるが、延出する接続片、ジャンパー接続部だけでなく、それぞれをつなぐ這い回しも含めて、ジャンパーはモールドから露出しており、樹脂製ベース部に一体成形された係止爪にスナップフィットされただけの構成である。
特許文献３の図１１に示されるように、コネクタユニットは、一端同士を重ね合わせるよう、端子を順序立てて取り付けていく製造工程となっており、その作業コスト削減はできそうにない。

この発明は、上記の点に鑑み、製造面、装置面の双方においてコスト低減が可能な電圧調整装置を備えた交流発電機、交流発電機用電圧調整装置、及びそれらの製造方法を提供することを目的とするものである。

この発明による交流発電機は、固定子、回転駆動されることにより前記固定子に交流起電力を誘起する回転子、前記交流起電力を直流の出力電圧に変換する整流装置、及び前記出力電圧の大きさを調整する電圧調整装置を備えた交流発電機において、前記電圧調整装置は、複数のインサート導体を有するモールド体と、前記モールド体に装着され、前記インサート導体と電気的に接続される回路構成体で構成され、前記インサート導体の一部に、ジャンパー用延出部が一体的に設けられていると共に、前記ジャンパー用延出部は、前記インサート導体の一部分で、その少なくとも一端が他のインサート導体に対向する位置まで延在する片持ち構造を有している。

この発明による交流発電機の製造方法は、固定子、回転駆動されることにより前記固定子に交流起電力を誘起する回転子、前記交流起電力を直流の出力電圧に変換する整流装置、及び前記出力電圧の大きさを調整する電圧調整装置を備え、前記電圧調整装置は、複数のインサート導体を有するモールド体と、前記モールド体に装着され、前記インサート導体と電気的に接続される回路構成体で構成され、前記インサート導体の一部に、ジャンパー用延出部が一体的に設けられている交流発電機の製造方法において、前記ジャンパー用延出部は、前記電圧調整装置と互換性のある電圧調整装置に後付けする回路部品が接続される箇所と対応する箇所に設けられ、前記ジャンパー用延出部の電気的接続は、前記電圧調整装置と前記互換性のある電圧調整装置の回路部品が後付け接続される場合の溶接設備と同一の溶接設備を用いて行われる。

この発明の交流発電機によれば、製造面、装置面の双方においてコスト低減が可能な電圧調整装置を備えた交流発電機を実現できると共に、電圧調整装置に直列配置される後付け抵抗など小部品の有無だけ異なる複数の回路への対応が、インサート導体の差替えでほぼ可能であり、直列配置の小部品がない場合の回路構成のための追加の別部品が不要である。

この発明の交流発電機の製造方法によれば、電圧調整装置に直列配置される後付け抵抗など小部品の有無だけ異なる複数の回路への対応が、同一の溶接設備を用いて可能となる。

この発明の実施の形態１による車両用交流発電機を示す側断面図である。 図１の車両用交流発電機において保護カバーを除いた状態の背面図である。 図１の車両用交流発電機の電気回路図である。 図１の電圧調整装置の外観を示す斜視図である。 図４の電圧調整装置の要部を示す斜視図である。 図５の電圧調整装置のVI-VI断面図である。 後付け抵抗及びジャンパー線を接続した電圧調整装置の例を示す要部電気回路図である。 図７の電圧調整装置の要部を示す斜視図である。 図５及び図８の電圧調整装置の溶接方法を示す説明図である。

実施の形態１．
図にもとづき、この発明の実施の形態１による車両用交流発電機について説明する。
図１〜３において、車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状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を囲むようケーシング４に固定された固定子９と、ケーシング４のリヤ側に延出するシャフト６の延出部に嵌着される一対のスリップリング１０と、スリップリング１０に摺動するよう配されて回転子８に外部から電流を供給する一対のブラシ１１と、を備えている。
この構成において回転子８が回転駆動されることにより固定子９に交流起電力が誘起される。

また、車両用交流発電機１は、これらブラシ１１を収容するブラシホルダ１２と、ブラシホルダ１２の外径側に配されて回路内で生じるノイズを吸収するコンデンサ素子を内蔵したコンデンサ体１３、ターミナルや汎用パッケージで設けられる回路構成体１４、及びモールド体１５を有し、固定子９で生じる交流電圧の大きさを調整する電圧調整装置１６と、略Ｃ字状に構成されてスリップリング１０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、固定子９で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置１７と、ブラシホルダ１２、電圧調整装置１６、整流装置１７を覆うようにリヤブラケット３に装着されたカバー１８と、を備えている。

ここで、電圧調整装置１６は、図４〜６に示すように、ブラシホルダ１２の外径側に配されて回路内で生じるノイズを吸収するコンデンサ素子を内蔵したコンデンサ体１３、ターミナルや汎用パッケージで設けられる回路構成体１４、及びモールド体１５を有している。
電圧調整装置１６のモールド体１５は、複数のインサート導体（図では２個のインサート導体１９ａ，１９ｂのみ示す）が、電気的接続箇所のみ露出するようモールディングされ、所定露出部に、その後の組立工程において回路構成体１４やコンデンサ体１３が溶接等で接続されると共に、外部回路と接続するためのコネクタ１５ａが形成されている。
図５は、本発明の要部であるインサート導体１９ａ，１９ｂが見えるようコネクタ１５ａを省略した状態のモールド体１５を示している。

図５，６に示すように、２個のインサート導体１９ａ，１９ｂのうち特定箇所のインサート導体１９ａには、ジャンパー用延出部１９ａｅが一体的に設けられている。
このジャンパー用延出部１９ａｅは、インサート導体１９ａの一部分で、その一端が他のインサート導体１９ｂに対向する位置まで延在する片持ち構造を有している。
すなわち、インサート導体１９ａは、一方に片持ち構造のジャンパー用延出部１９ａｅを形成すると共に、他方にコネクタ１５ａ内でモールド体１５より露出するコネクタ端１９ａｃを有している。

他のインサート導体１９ｂは、その一部が少なくとも露出して露出面（＝溶接部）１９ｂｅを構成する。
この露出面１９ｂｅには、溶接用の凸部１９ｂｐが平面上に略長楕円で構成される。
この略長楕円の長手方向と直交する方向に、インサート導体１９ａのジャンパー用延出部１９ａｅが延びて凸部１９ｂｐと重畳された状態で露出部以外がモールドされている（図６）。
この場合の重畳状態としては、凸部１９ｂｐの上面と、ジャンパー用延出部１９ａｅの下面とがゼロタッチ（圧縮変形を生じない接触状態）若しくはほんの僅かな隙間を持った状態で重なり合っているのが好ましい。
ジャンパー用延出部１９ａｅは、溶接に必要な範囲がモールドより露出し、その根元部位はモールドで覆われて片持ちとなっている。
インサート導体１９ａのジャンパー用延出部１９ａｅは、電圧調整装置１６と同一形状で互換性がある電圧調整装置の回路部品が後付け接続される箇所と対応する箇所に設けられている。

そして、上記インサート導体１９ｂの凸部１９ｂｐと、インサート導体１９ａのジャンパー用延出部１９ａｅとが重畳された箇所において、図９（ａ）に示すように上面から(＋)電極を所定加圧力でもって配し、露出面１９ｂｅを含むインサート導体１９ｂに構成されるいずれかの露出面に(−)電極を同様に配し、電極間に所定電流を流すことでインダイレクトスポット溶接を行う。

溶接工程の後、モールド体１５の裏面側に装着、溶接した回路構成体１４に取り付ける冷却板２０を底面として利用し、インサートターミナル溶接箇所を覆うよう樹脂２１を充填し、電圧調整装置１６が完成する（図６）。
完成した電圧調整装置１６は、図１,２に示すように交流発電機に組み込まれて図３に示すように回路接続され、整流装置１７の出力電圧の大きさを調整する。

そして、上記のような電圧調整装置１６において、互換性のある電圧調整装置に後付けする回路部品が接続される箇所と対応する箇所のインサート導体にジャンパー用延出部を設けることにより、互換性のある電圧調整装置の製造における場合と同様の溶接工程及び溶接設備を利用することが可能となる。

図７（ａ）及び図８（ａ）は、互換性のある電圧調整装置の一例として後付け抵抗を接続した電圧調整装置を示す要部電気回路図及び要部斜視図で、図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、ジャンパー対応の従来の電圧調整装置を示す要部電気回路図及び要部斜視図ある。
例えば、電圧調整装置１６と同一形状で互換性があり、回路部品が後付される電圧調整装置において、図７（ａ）に示すような回路接続とするために、図８（ａ）に示すようにモールド体３０のインサート導体３１ａ，３１ｂに直列抵抗３２を接続する場合、両端部の抵抗リード３２ａにおいて、図９（ｂ）によるインダイレクトスポット溶接が同時に（あるいは連続で）行われる。

この際、溶接設備に(＋)(−)一対の電極を２対設けて、１対のみ動作あるいは２対同時に動作させることで、回路仕様が異なるものに対し、単一の溶接設備で対応が可能となる。
この溶接設備自体の共用化は、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示されるように別部品のジャンパー３３が後付けされる従来の電圧調整装置の場合であっても同様とも言える。
しかし、この場合には、ジャンパー単体のコストが付加され、また、ジャンパーの供給、チャッキング治具、保持機能等の調整が必要であり、煩雑な作業は無くせなく、コストが高いままで、安価な量産品生産の障害となっていた。
この発明の電圧調整装置１６を用いれば、直列配置される後付け抵抗など小部品の有無だけ異なる複数の回路への対応が、ジャンパー用延出部１９ａｅを一体的に設けられたインサート導体１９ａの差替えでほぼ可能であり、直列配置の小部品がない場合の回路構成のための追加の別部品が不要である。

なお、この発明においてモールド体１５は上記に示した構成に限るものでなく、そこに配する回路構成体１４やコンデンサ体１３の装着位置は一例であり、様々なもので適応可能である。
また、ジャンパー用延出部、抵抗の溶接部は、上述のいわゆるインダイレクトスポット溶接法でなくてよく、モールド体の構成によってはダイレクトスポット溶接法も適応可能である。
また、ジャンパー用延出部も、ジャンパー用導体として接続可能な構成であれば片持ち構造に限られるものではない。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 車両用交流発電機、２ フロントブラケット、３ リヤブラケット、
４ ケーシング、５ 軸受、６ シャフト、７ プーリ、８ 回転子、
９ 固定子、１０ スリップリング、１１ ブラシ、１２ ブラシホルダ、
１３ コンデンサ体、１４ 回路構成体、１５ モールド体、
１５ａ コネクタ、１６ 電圧調整装置、１７ 整流装置、１８ カバー、
１９ａ インサート導体、１９ａｅ ジャンパー用延出部、
１９ａｃ コネクタ端、１９ｂ インサート導体、１９ｂｅ 露出面、
１９ｂｐ 凸部、２０ 冷却板、２１ 樹脂、３０ モールド体、
３１ａ，３１ｂ インサート導体、３２ 直列抵抗、３２ａ 抵抗リード、
３３ ジャンパー

Claims (7)

1. 固定子、回転駆動されることにより前記固定子に交流起電力を誘起する回転子、前記交流起電力を直流の出力電圧に変換する整流装置、及び前記出力電圧の大きさを調整する電圧調整装置を備えた交流発電機において、
   前記電圧調整装置は、複数のインサート導体を有するモールド体と、前記モールド体に装着され、前記インサート導体と電気的に接続される回路構成体で構成され、
   前記インサート導体の一部に、ジャンパー用延出部が一体的に設けられていると共に、
   前記ジャンパー用延出部は、前記インサート導体の一部分で、その少なくとも一端が他のインサート導体に対向する位置まで延在する片持ち構造を有している
   ことを特徴とする交流発電機。
2. 前記ジャンパー用延出部の一端は、前記他のインサート導体の露出面に重畳するように延在していることを特徴とする請求項１記載の交流発電機。
3. 前記ジャンパー用延出部の一端は、前記他のインサート導体と面接触して重畳するように延在していることを特徴とする請求項１または２記載の交流発電機。
4. 前記ジャンパー用延出部は、前記電圧調整装置と互換性のある電圧調整装置に後付けする回路部品が接続される箇所と対応する箇所に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の交流発電機。
5. 交流発電機の固定子巻線に誘起した交流起電力を直流に変換した出力電圧の大きさを調整する電圧調整装置であって、
   複数のインサート導体を有するモールド体と、前記モールド体に装着され、前記インサート導体と電気的に接続される回路構成体で構成され、
   前記インサート導体の一部に、ジャンパー用延出部が一体的に設けられていると共に、
   前記ジャンパー用延出部は、前記インサート導体の一部分で、その少なくとも一端が他のインサート導体に対向する位置まで延在する片持ち構造を有している
   ことを特徴とする交流発電機用電圧調整装置。
6. 固定子、回転駆動されることにより前記固定子に交流起電力を誘起する回転子、前記交流起電力を直流の出力電圧に変換する整流装置、及び前記出力電圧の大きさを調整する電圧調整装置を備え、
   前記電圧調整装置は、複数のインサート導体を有するモールド体と、前記モールド体に装着され、前記インサート導体と電気的に接続される回路構成体で構成され、
   前記インサート導体の一部に、ジャンパー用延出部が一体的に設けられている交流発電機の製造方法において、
   前記ジャンパー用延出部は、前記電圧調整装置と互換性のある電圧調整装置に後付けする回路部品が接続される箇所と対応する箇所に設けられ、
   前記ジャンパー用延出部の電気的接続は、前記電圧調整装置と前記互換性のある電圧調整装置の回路部品が後付け接続される場合の溶接設備と同一の溶接設備を用いて行われることを特徴とする交流発電機の製造方法。
7. 交流発電機の固定子に誘起した交流起電力を直流に変換した出力電圧の大きさを調整する電圧調整装置であって、
   複数のインサート導体を有するモールド体と、前記モールド体に装着され、前記インサート導体と電気的に接続される回路構成体で構成され、
   前記インサート導体の一部に、ジャンパー用延出部が一体的に設けられている交流発電機用電圧調整装置の製造方法において、
   前記ジャンパー用延出部は、前記電圧調整装置と互換性のある電圧調整装置に後付けする回路部品が接続される箇所と対応する箇所に設けられ、
   前ジャンパー用延出部の電気的接続は、前記互換性のある電圧調整装置の回路部品が後付け接続される場合の溶接設備と同一の溶接設備を用いて行われることを特徴とする交流発電機用電圧調整装置の製造方法。

Images