JPH09233787A - 交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリップリング４１、４２を摺動するブラシ
５１、５２に適度の接触面積と接触圧を与えることによ
り、ブラシ５１、５２の振動による異常磨耗を抑える。 【解決手段】 スリップリング４１、４２を炭素質部材
で製作し、ブラシ５１、５２を金属質部材で製作した。
そして、刷子保持器５３のボックス６７ａ、６７ｂ内に
格納されたコイルスプリング５４、５５によってブラシ
５１、５２をスリップリング４１、４２の外周面に押圧
することにより、ブラシ５１、５２の小型、軽量化を図
りながらも、スリップリング４１、４２を摺動するブラ
シ５１、５２に適度の接触面積と接触圧を与えることに
より、スリップリング４１、４２とブラシ５１、５２と
の摺動部分の長寿命化を達成すると共に、ロータコイル
への安定した給電状態を確保して三相のステータコイル
の出力効率の低下を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロータコアに巻
装されたロータコイル、このロータコイルを給電する２
個の集電環、およびこれらの集電環の外周を摺動する２
個の固定側刷子を備えた発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両用交流発電機１００は、図
９に示したように、三相整流装置１０１と、発電電圧を
調整する電圧調整装置１０２と、ハウジング１０３内に
回転自在に支持されたシャフト１０４と、ハウジング１
０３の内面に固定されたステータ１０５と、このステー
タ１０５と相対回転するロータ１０６と、シャフト１０
４の端部外周に固定された集電装置１０７と、この集電
装置１０７の外周を摺動する刷子装置１０８とを備えて
いる。

【０００３】ここで、三相整流装置１０１は、発電した
交流電流を正極側ダイオード１１１および負極側ダイオ
ード１１２で整流し、直流に変える三相整流回路を備え
ている。シャフト１０４は、その先端外周にポリＶベル
ト用プーリ１１３が組み付けられている。ステータ１０
５は、ステータコア１１４および三相のステータコイル
１１５等からなる。ロータ１０６は、ランデル型のポー
ルコア１１６およびロータコイル１１７等からなる。

【０００４】そして、集電装置１０７は、２個のスリッ
プリング１２１および２個のコネクションバー１２２等
から構成されている。なお、これらのスリップリング１
２１は、銅合金やステンレス鋼等の金属質部材で環状に
作られており、樹脂により成形固定されてロータ１０６
のシャフト１０４の端部外周に圧入または直接成形さ
れ、シャフト１０４と一体的に回転する構造を持つ。

【０００５】一方、刷子装置１０８は、２個のブラシ１
２３、これらのブラシ１２３を収容するブラシホルダ１
２４、および２個のブラシ１２３を２個のスリップリン
グ１２１の外周に押圧して電気的に接続させるコイルス
プリング１２５等から構成されている。なお、２個のブ
ラシ１２３は、炭素質部材により作られている。また、
２個のブラシ１２３は、外部接続端子（図示せず）と銅
線よりなるピグテール１２６により結線されている。ま
た、ブラシホルダ１２４は、外部接続端子を電気絶縁性
樹脂質部材によりインサート成形し、ゴムパッキン１２
７と共に２個のスリップリング１２１を保護するスリッ
プリングカバー１２８を一体成形した構造を持つ。

【０００６】近年、車両のエンジンルームの小型化に伴
う補機類の取付スペースの狭小化と燃料消費の規制によ
る小型、軽量化、および車両寿命の保証期間の延長化に
よる長寿命化を図った車両用交流発電機が望まれてい
る。なお、車両用交流発電機の小型、軽量化の一手段と
しては、一般に車両用交流発電機の体格の縮径および車
両用交流発電機の軸方向寸法の短縮が要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の車両
用交流発電機１００においては、ロータコイル１１７に
励磁電流を供給する励磁回路の電圧ドロップを小さくし
て発電出力の低下を防止するために、図９に示したよう
に、ロータコイル１１７への励磁電流を制御する電圧調
整装置１０２に近接してブラシホルダ１２４を設置して
いる。このため、２個のブラシ１２３の長寿命化のため
に、ブラシホルダ１２４の軸方向に直交する径方向寸法
を大きく、長く設定できなかった。したがって、ブラシ
ホルダ１２４と２個のスリップリング１２１の軸方向寸
法が車両用交流発電機１００の全軸長に対して大きな割
合を占めることになり、車両用交流発電機１００の小型
化の大きな妨げになっているという問題が生じている。

【０００８】また、ブラシ１２３が炭素質部材で作られ
ていることから、ブラシ１２３においてスリップリング
１２１の外周に接触する接触部分の電気抵抗を小さくす
るため、適度の接触面積（大きさ）とコイルスプリング
１２５の押圧力（バネ荷重、接触圧）とが必要であり、
小型化のために、ブラシ１２３の接触面積を小さくする
と、電流密度が大きくなり、ブラシ１２３の温度が上昇
して耐久寿命が短くなるという問題が生じてしまう。

【０００９】さらに、ブラシ１２３の材質として炭素質
部材を使用した場合には、接触電気抵抗を小さくするた
めに、カーボン粉末中に銅粉等の金属粉末を混合して接
触電気抵抗とブラシ１２３の摩耗寿命によりその配合比
を決めていた。そして、銅粉等の金属粉末をカーボン粉
末に配合することにより、ブラシ１２３の重量が重たく
なるため、スリップリング１２１とブラシ１２３とが片
磨耗等の異常磨耗を発生する等の振動による不具合を考
慮しなければならなかった。

【００１０】ここで、小型直流回転電機（例えばモータ
ー類）においては、ブラシを金属質部材（薄い金属板を
重ねたものまたは銅線）で作り、回転側コンミテータを
銅合金で作った例があるが、回転側コンミテータの段差
によりブラシがジャンピングするので、ブラシとコンミ
テータとの接触面積が少なくなって接触部分に電流の集
中が発生したり、ブラシとコンミテータとが離れてその
間にアークが発生したりする。これにより、コンミテー
タの表面が荒れたり、ブラシが片磨耗したりするので、
このような振動による不具合を生じないようにすると、
低電圧で定速回転の場合しか使用できず、車両用交流発
電機のような低速回転から高速回転までの幅広い範囲で
使用されるものには上記の構造は採用されなかった。

【００１１】

【発明の目的】この発明の目的は、小型、軽量化を図り
ながらも、集電環に摺動するブラシに適度の接触面積と
接触圧を与えることによりブラシの振動による異常磨耗
を抑えてブラシと集電環との摺動部分の長寿命化を達成
することのできる交流発電機を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、ブラシを金属で作ることにより、磨耗し難くな
るので、従来技術のように磨耗部材で作ったブラシのよ
うに予め磨耗を予測した大きさと長さに設定する必要は
ない。それによって、ブラシを薄くすることができるの
で、刷子装置を大幅に軽量化することができ、且つ刷子
装置の径方向寸法および軸方向寸法を短縮できる。そし
て、刷子装置の軸方向寸法を短縮できるので、集電環の
軸方向寸法を短縮できる。したがって、交流発電機の径
方向寸法を縮径化でき、且つ交流発電機の全軸長を短縮
化できるので、交流発電機を軽量、小型化することがで
きるという効果が得られる。

【００１３】また、ブラシの少なくとも先端部をコイル
スプリングによって集電環の外周面に押圧することによ
り、集電環の外周面を摺動するブラシに適度の接触面積
と接触圧を与えることができる。このため、保持部材に
保持されたブラシとロータと一体的に回転する集電環と
が摺動する際に、ブラシの振動による異常磨耗を抑える
ことができるので、ブラシと集電環との摺動部分の長寿
命化を達成することができる。また、ロータコイルに安
定した電力を供給できるので、ロータの回転に伴ってス
テータコイルに安定した交流出力を得ることができ、ス
テータコイルの出力効率の低下を防止することができる
という効果が得られる。

【００１４】そして、ブラシが金属で作られていること
により、ブラシにおいて集電環の外周面に接触する先端
部の電気抵抗を小さくするために、ブラシの先端部の表
面積を小さくしても電流密度が変化しないので、ブラシ
の温度上昇が抑えられてブラシの耐久寿命が延びるとい
う効果が得られる。さらに、ブラシを集電環の外周面に
押圧する押圧部材としてコイルスプリングを利用するこ
とにより、バネ荷重を最適なものに設定した圧縮コイル
スプリングを利用することができる。したがって、集電
環の外周面を摺動するブラシに適度の接触面積と適度の
接触圧を与えることができるので、ロータコイルへの安
定した給電状態を確保することができるという効果が得
られる。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、保持部材
によりブラシおよびコイルスプリングを保持し、且つブ
ラシと電圧調整装置の外部接続端子とを溶接等の接合手
段を用いて電気的に接続することにより、ブラシと電圧
調整装置の外部接続端子との接続強度を向上できるとい
う効果が得られる。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、ブラシの
先端部をコの字状の断面形状となるように形成すること
により、先端部材の先端部の強度を向上できる。それに
よって、集電環より振動を受けるブラシの先端部の耐久
寿命を長期化することができるという効果が得られる。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、ブラシと
して従来のスプリングとピグテールおよび黒鉛質刷子を
兼ねたバネ鋼よりなる金属質ブラシを利用することによ
り、ブラシを大幅に軽量化できるので、ブラシのバネ荷
重を軽減することができる。これにより、集電環および
ブラシの磨耗量が大幅に少なくなり、且つブラシの振動
による異常磨耗を抑えてブラシと集電環との摺動部分の
長寿命化を達成することができるという効果が得られ
る。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、集電環と
して炭素粉末を円環状の型に入れて焼成した炭素質部材
を使用した炭素質集電環を利用することにより、集電環
自身が自己潤滑性を備えるため、集電環自身の摩擦係数
を軽減できる。そして、集電環が炭素質部材で作られて
いるので、金属により作られたブラシを集電環の外周に
高速で摺動させても安定した磨耗とロータコイルへの安
定した給電状態を確保することができるという効果が得
られる。

【００１９】請求項６に記載の発明によれば、ブラシの
先端部に面取り形状の飛び出し部を設けることにより、
ブラシの先端部が集電環の外周面をシャフトの軸方向に
滑らかに移動させることができるので、交流発電機の分
解作業時または組付作業時の引っ掛かりを防止でき、分
解作業または組付作業をスムーズに行うことができる。
したがって、分解作業性および組付作業性（生産性）を
向上できるので、作業コストを低減できるという効果が
得られる。

【００２０】請求項７に記載の発明によれば、保持部材
によりブラシおよびコイルスプリングを保持し、且つブ
ラシと電圧調整装置の外部接続端子を刷子固定部によっ
て、バネ特性を利用した方法で電気的、且つ機械的に固
定することにより、ブラシと電圧調整装置の外部接続端
子との接続強度を向上できるという効果が得られる。

【００２１】請求項８に記載の発明によれば、ブラシを
保持する保持部材、電圧調整装置の外部接続端子を保持
するケーシング、および軸受部材を保持する軸受保持部
を電気絶縁性の樹脂質部材により一体成形することによ
り、成形型の型数を低減できるので、交流発電機の製品
コストを低減することができるという効果が得られる。

【００２２】また、保持部材と軸受保持部とを一体化す
ることにより、ハウジングと軸受保持部との隙間をなく
して、ハウジング内に侵入する水や埃等の異物をシール
することができ、且つ軸受部材と軸受保持部との組付誤
差、および保持部材と軸受保持部との組付誤差によるシ
ャフトの軸芯ずれをなくすことができるという効果が得
られる。さらに、刷子装置と電圧調整装置の小型化を図
ることができるので、交流発電機の径方向寸法を縮径化
でき、交流発電機を軽量、小型化することができるとい
う効果が得られる。

【００２３】請求項９に記載の発明によれば、送風装置
と分割された第１、第２保持部材との間にラビリンスシ
ールを形成することにより、ブラシと集電環との摺動部
分への水や埃等の異物の侵入を防止することができると
いう効果が得られる。また、ゴム製のパッキンを廃止す
ることにより、シール不良を防止することができるとい
う効果が得られる。さらに、第１保持部材と第２保持部
材との接合面がラビリンスシール内に設けられているの
で、第１保持部材と第２保持部材との接合面をシールす
るために新たにシール部材を設ける必要はなく、部品点
数を軽減できるので、交流発電機の製品コストを低減す
ることができるという効果が得られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】

〔第１実施例の構成〕図１ないし図３はこの発明の交流
発電機を車両用交流発電機に適用した第１実施例を示し
たもので、図１は車両用交流発電機の主要部構造を示し
た図であり、図２は車両用交流発電機の全体構造を示し
た図で、図３はリヤハウジングに三相整流装置、電圧調
整装置および刷子装置を組み付けた状態を示した図であ
る。

【００２５】車両用交流発電機１は、ポリＶベルト（図
示せず）を介してエンジンで駆動され、発電した交流電
流を三相整流装置９で整流し、直流に変換して、車両に
搭載されたバッテリ（図示せず）の充電と電気負荷へ必
要な電力の供給とを行うオルタネータである。この車両
用交流発電機１は、ハウジング２、ステータ３、ロータ
４、シャフト５、集電装置６、送風装置７、刷子装置
８、三相整流装置９および電圧調整装置１０等から構成
されている。

【００２６】〔ハウジングの説明〕次に、ハウジング２
について図１ないし図３に基づいて説明する。このハウ
ジング２は、２個のアルミニウムダイカスト製のフロン
トハウジング（ドライブフレーム）１１およびリヤハウ
ジング（リヤフレーム）１２からなり、複数のスタッド
ボルト１３およびナット１４によって締結されている。

【００２７】そして、フロントハウジング１１には、シ
ャフト５のフロント側（先端側）を回転自在に支持する
フロントベアリング（前側軸受部材）１５が円筒形状の
軸受保持部１６に圧入およびかしめによって固定されて
いる。また、リヤハウジング１２にはシャフト５のリヤ
側（後端側）を回転自在に支持する軸受部材としてのリ
ヤベアリング（後側軸受部材）１７が円筒形状の軸受保
持部１８に圧入によって固定されている。

【００２８】そして、ハウジング２内に冷却風を吸い込
むべく、フロントハウジング１１には多数の通風口１９
が、リヤハウジング１２には多数の通風口２０および多
数の排気口２１が、略円環状に周設されている。さら
に、フロントハウジング１１の上部にはエンジンの上側
ブラケット（図示せず）に締結固定されるステー部２２
が、下部にはエンジンの下側ブラケット（図示せず）に
締結固定されるステー部２３が一体成形されている。ま
た、リヤハウジング１２には、エンジンの下側ブラケッ
トに締結固定されるステー部２４が一体成形されてい
る。これらのステー部２２〜２４には、ボルトが挿通す
るボルト穴２５〜２７が貫通している。

【００２９】〔ステータの説明〕次に、ステータ３につ
いて図２に基づいて説明する。このステータ３は、ハウ
ジング２の内面に固定されたステータコア３１、および
このステータコア３１に巻装された三相のステータコイ
ル３２により構成された固定子である。

【００３０】ステータコア３１は、電機子鉄心を構成す
るもので、磁性材料製の薄鋼板を複数積層してなる積層
コアよりなり、フロントハウジング１１の内周面に圧入
固定されて一体化されている。ステータコア３１の内周
側には、多数のスロット（図示せず）が等間隔で形成さ
れている。

【００３１】三相のステータコイル３２は、Ｙ結線また
はΔ結線により接続され、ロータ４の回転に伴って三相
交流出力が誘起する三相の電機子巻線である。これらの
ステータコイル３２の巻線端は、三相整流装置９の三相
整流回路に半田付け等を用いて電気的に接続されてい
る。

【００３２】〔ロータの説明〕次に、ロータ４について
図１および図２に基づいて説明する。このロータ４は、
界磁として働く部分で、シャフト５と一体的に回転する
回転子である。ロータ４は、シャフト５、このシャフト
５に固定されたランデル型のポールコア３３、このポー
ルコア３３に巻装された界磁コイル３４、この界磁コイ
ル３４に励磁電流を供給するための集電装置６、および
冷却風を発生させる送風装置７等から構成されている。

【００３３】ポールコア３３は、本発明のロータコア
（界磁極、界磁鉄心または回転子鉄心）であって、中央
に界磁コイル３４が巻かれ、強磁性材料により作られて
いる。このポールコア３３は、界磁コイル３４に励磁電
流が流れると一方の爪状磁極部が全てＮ極になり、他方
の爪状磁極部が全てＳ極になる。そして、他方の爪状磁
極部のリヤ側壁面には、ハウジング２内に冷却風を吸い
込む送風装置７が溶接等の手段を用いて取り付けられて
いる。

【００３４】界磁コイル３４は、本発明のロータコイル
であって、ポールコア３３の中央部にコイルボビン３５
を介して巻回され、励磁電流が流れるとポールコア３３
を磁化する励磁巻線（回転子巻線）である。この界磁コ
イル３４は、両端の端末線がコネクションバー（図示せ
ず）に半田付け等を用いて電気的に接続されている。な
お、コイルボビン３５は、界磁コイル３４とポールコア
３３とを電気的に絶縁する電気絶縁性の樹脂質部材で作
られている。

【００３５】〔シャフトの説明〕次に、シャフト５につ
いて図１および図２に基づいて説明する。このシャフト
５は、ハウジング２の軸受保持部１６、１８にフロン
ト、リヤベアリング１５、１７を介して回転自在に支持
されている。このシャフト５の一端部（先端部、フロン
ト側端部）には、エンジンの回転動力をシャフト５に伝
達するためのＶリブドプーリ（ポリＶベルト用プーリ）
３６が座付きナット３７とフロントベアリング１５との
間に締結固定されている。

【００３６】このＶリブドプーリ３６は、ポリＶベルト
等の伝動手段（図示せず）を介してエンジンの出力軸
（クランク軸）に装着されたポリＶベルト用プーリ（図
示せず）に駆動連結されている。なお、シャフト５とＶ
リブドプーリ３６との間に電磁クラッチ等のクラッチ手
段を配しても良い。

【００３７】〔集電装置の説明〕次に、集電装置６につ
いて図１、図２および図４に基づいて説明する。この集
電装置６は、バッテリおよび電圧調整装置１０と界磁コ
イル３４とを刷子装置８を通して接続するために使われ
る２個の炭素質集電環（以下スリップリングと呼ぶ）４
１、４２、およびこれらのスリップリング４１、４２の
各々に接続される２個のコネクションバー（スリップリ
ング端子）４３、４４等から構成されている。

【００３８】２個のスリップリング４１、４２は、シャ
フト５の他端部（後端部、リヤ側端部）の外周に設けら
れている。これらのスリップリング４１、４２の材質と
して、銅とカーボンとを混合した炭素粉末を円環状の型
に入れて焼成した炭素（カーボン）質部材が使用されて
いる。

【００３９】なお、スリップリング４１は正極側炭素質
集電環であり、スリップリング４２は負極側炭素質集電
環である。また、２個のコネクションバー４３、４４の
他端部には、図２に示したように、界磁コイル３４の端
末線３８、３９が半田付け等の手段により電気的に接合
されている。そして、２個のスリップリング４１、４２
の材質として、例えば銅合金の発泡骨格金属を金属母体
とした炭素粉末、天然黒鉛、電気黒鉛または金属黒鉛等
を用いても良い。

【００４０】〔送風装置の説明〕次に、送風装置７につ
いて図１および図２に基づいて説明する。この送風装置
７は、電気絶縁性の樹脂質部材で一体成形され、２個の
スリップリング４１、４２と２個のコネクションバー４
３、４４を樹脂質部材にてインサート成形している。こ
の送風装置７は、２個のスリップリング４１、４２の配
線部と２個のコネクションバー４３、４４との接続箇所
を保護する端子保護部材でもある。

【００４１】送風装置７は、遠心式ファンを構成する複
数の翼部（ブレード）４５、これらの翼部４５を支持す
る円環板状の翼固定部４６、およびスリップリング４
１、４２をインサート成形した円筒状の集電環固定部４
７等から構成されている。翼固定部４６は、ポールコア
３３の後端側の側面に固定され、刷子装置８と対向する
対向面（後端面）に嵌合部としての凹状部４８を設けて
いる。

【００４２】集電環固定部４７は、２個のスリップリン
グ４１、４２および２個のコネクションバー４３、４４
と一体化されてシャフト５の他端部外周に圧入固定され
ている。なお、樹脂質部材としては、例えば電気絶縁性
および耐熱性に優れ、高強度で寸法安定性に優れる、例
えばポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ樹脂）を使
用することが望ましい。

【００４３】〔刷子装置の説明〕次に、刷子装置８につ
いて図１ないし図３に基づいて説明する。この刷子装置
８は、２個のスリップリング４１、４２の各々の外周を
摺動して各々と電気的に接続する２個の金属質刷子（以
下ブラシと呼ぶ）５１、５２、これらのブラシ５１、５
２を支持固定する刷子保持器５３、２個のブラシ５１、
５２に所定の接触圧を与えるコイルスプリング５４、５
５、および刷子保持器５３にインサート成形された２個
の接続ターミナル５６、５７等から構成されている。

【００４４】２個のブラシ５１、５２は、板厚が例えば
０．５〜２．０ｍｍの金属板をプレス加工のみにより折
り曲げることにより一体成形され、２個のスリップリン
グ４１、４２を介して界磁コイル３４に励磁電流を供給
する固定側刷子である。これらのブラシ５１、５２の材
質としては、金属質部材（例えば銅合金等の薄板導電
材、あるいは銅合金等の導電性の薄板弾性材）が使用さ
れている。なお、ブラシ５１は正極側固定刷子であり、
ブラシ５２は負極側固定刷子である。

【００４５】２個のブラシ５１、５２の先端部は、２個
のスリップリング４１、４２の外周面を接触する接点部
（刷子本体）であって、コの字状の断面を有するように
プレス成形されている。また、２個のブラシ５１、５２
の後端部は、接続ターミナル５６、５７に２個のピグテ
ール（正極側ピグテールは図示せず）５８を介して電気
的に接続される接続部（突出片）であって、一文字状の
断面を有するようにプレス成形されている。

【００４６】２個のピグテール５８は、銅線等の導電性
金属線の搓り線であり、外側を電気絶縁性部材により覆
われている。これらのピグテール５８は、一端部が２個
のブラシ５１、５２の後端部にろう付け等の接合手段を
用いて接合され、他端部が２個の接続ターミナル５６、
５７の先端部にろう付け等の接合手段を用いて接合され
ている。

【００４７】刷子保持器５３は、本発明の保持部材であ
って、２個のブラシ５１、５２を保持固定する刷子（ブ
ラシ）ホルダーのことで、電気絶縁性の樹脂質部材（例
えばＰＰＳ樹脂等）よりなる。この刷子保持器５３は、
第１刷子保持部材６１と第２刷子保持部材６２に２分割
されている。第１刷子保持部材６１は、本発明の第１保
持部材であって、刷子保持部（ブラシホルダー部、ブラ
シホルダー本体）６３、刷子保持部６３の前端側より軸
方向へ延長された円筒状の集電環被覆部（スリップリン
グカバー部）６５、および後記する電圧調整装置１０の
ケーシング６６を一体成形している。

【００４８】刷子保持部６３は、接続ターミナル５６、
５７をインサート成形しており、接続ターミナル５６、
５７の各々の先端部を突出した状態で接続ターミナル５
６、５７を保持している。刷子保持部６３の内周面の一
部には、ブラシ５１、５２、コイルスプリング５４、５
５およびピグテール５８を格納するための角筒形状のボ
ックス（刷子収納部）６７ａ、６７ｂが一体成形されて
いる。集電環被覆部６５は、送風装置７と共に、２個の
スリップリング４１、４２と２個のブラシ５１、５２と
の摺動部分の周囲を略Ｌ字状に覆っている。

【００４９】第２刷子保持部材６２は、本発明の第２保
持部材であって、第１刷子保持部材６１と同一の樹脂質
部材により略円筒形状に一体成形され、第１刷子保持部
材６１の外周面に溶着等の接合手段を用いて接合されて
いる。第２刷子保持部材６２は、送風装置７の翼固定部
４６と対向する先端部（前端部）に、翼固定部４６の凹
状部４８に嵌め合わされる被嵌合部としての凸状部６８
を有している。この凸状部６８は、第１刷子保持部材６
１の集電環被覆部６５の前端部よりも前方側に突出して
いる部分である。

【００５０】このため、第１刷子保持部材６１の集電環
被覆部６５および第２刷子保持部材６２の凸状部６８
は、翼固定部４６の凹状部４８との間に断面形状が略Ｕ
字形状のラビリンスシール６０が形成される。このラビ
リンスシール６０は、全周切れ目なく円環状に形成され
ている。また、第２刷子保持部材６２は、第１刷子保持
部材６１の集電環被覆部６５との接合部がラビリンスシ
ール６０内に設けられている。

【００５１】また、第１刷子保持部材６１の刷子保持部
６３の後端部および第２刷子保持部材６２の後端部と
は、リヤベアリング１７を保持する軸受保持部１８の前
端部に圧入固定され、刷子保持器５３とリヤハウジング
１２の軸受保持部１８との間に形成される隙間をシール
している。したがって、２個のスリップリング４１、４
２と２個のブラシ５１、５２との摺動部分が存する円筒
状空隙Ｓは、送風装置７および刷子保持器５３により気
密的にシールされることになる。

【００５２】２個のコイルスプリング５４、５５は、２
個のブラシ５１、５２を２個のスリップリング４１、４
２の外周面にそれぞれ押圧させる圧縮コイルスプリング
である。２個のコイルスプリング５４、５５は、先端部
が２個のブラシ５１、５２の先端部の背面に保持され、
他端部が第１刷子保持部材６１のボックス６７ａ、６７
ｂの底面に保持されている。

【００５３】接続ターミナル５６、５７は、アルミニウ
ム合金や銅合金等の金属質部材により製作されている。
接続ターミナル５６は、断面形状が略逆Ｌ字状に形成さ
れ、三相整流装置９の直流出力ターミナル７１に固定ね
じ７２により締結固定されて電気的に接続された正極側
給電端子である。接続ターミナル５７は、刷子装置８の
外部接続端子であって、本発明の電圧調整装置の外部接
続端子であって、接続ターミナル５６に対して逆側に延
びるように断面形状が略Ｌ字状に形成され、電圧調整装
置１０の励磁電流出力端子（図示せず）と一体的に設け
られた負極側給電端子である。

【００５４】〔三相整流装置の説明〕次に、三相整流装
置９について図２および図３に基づいて説明する。この
三相整流装置９は、所謂レクティファイヤであって、直
流出力ターミナル７１、正極側冷却フィン７３、負極側
冷却フィン７４、３個の正極側ダイオード７５、３個の
負極側ダイオード７６および端子台７７等から構成され
ている。

【００５５】直流出力ターミナル７１は、三相整流装置
９の外部接続端子であって、一端部に図示しない導電線
を介してバッテリの正極に電気的に接続され、他端部が
刷子装置８の接続ターミナル５６および正極側冷却フィ
ン７３に固定ねじ７２を締め付けることにより電気的に
接続されている。この直流出力ターミナル７１は、バッ
テリに充電電流を供給するターミナル（直流出力正極側
ターミナル）で、車両用交流発電機１のＢ端子を構成す
る。

【００５６】正極側冷却フィン７３は、負極側冷却フィ
ン７４と共に刷子保持器５３を囲むように所定の形状に
一体成形され、リヤハウジング１２の側面に沿うように
配されている。正極側冷却フィン７３は、図示しない絶
縁部材を介してリヤハウジング１２の内側面に固定され
ている。負極側冷却フィン７４は、リヤハウジング１２
を介してボディアース（接地）されている。すなわち、
正極側冷却フィン７３はバッテリの正極（＋）側に電気
的に接続され、負極側冷却フィン７４はバッテリの負極
（−）側に電気的に接続されている。そして、正極側、
負極側冷却フィン７３、７４は、それぞれ熱伝導性に優
れる導電性金属板（例えばアルミニウム板）で作られて
おり、３個の正極側、負極側ダイオード７５、７６の発
熱を放熱する放熱フィンであると共に、３個の正極側、
負極側ダイオード７５、７６を保持固定する整流素子保
持手段でもある。

【００５７】３個の正極側、負極側ダイオード７５、７
６は、三相のステータコイル３２の交流出力を整流して
直流出力に変換（整流）する正極側、負極側整流素子で
ある。３個の正極側、負極側ダイオード７５、７６は、
一端側（リード線）がそれぞれ３個の交流入力端子７８
に半田付けにより電気的に接続され、他端側がそれぞれ
正極側、負極側冷却フィン７３、７４に半田付けにより
電気的に接続されている。なお、直流出力ターミナル７
１、正極側、負極側冷却フィン７３、７４、３個の正極
側、３個の負極側ダイオード７５、７６および３個の交
流入力端子７８等から三相整流回路が構成される。

【００５８】端子台７７は、電気絶縁性の樹脂質部材
（例えばＰＰＳ樹脂等）で所定の形状に作られ、３個の
交流入力端子７８をインサート成形して保持すると共
に、正極側冷却フィン７３と負極側冷却フィン７４とを
電気的に絶縁する。この端子台７７は、固定ねじ７９に
より正極側、負極側冷却フィン７３、７４を固定してい
る。

【００５９】〔電圧調整装置の説明〕次に、電圧調整装
置１０について図２および図３に基づいて説明する。こ
の電圧調整装置１０は、本発明の通電制御回路であっ
て、励磁電流出力端子等の各種外部接続端子（図示せ
ず）、集積回路（図示せず）およびケーシング６６等か
ら構成されたＩＣレギュレータである。励磁電流出力端
子は、電圧調整装置１０の外部接続端子であって、前述
したように銅合金等の金属質部材により接続ターミナル
５７と一体成形され、リヤハウジング１２に固定される
ケーシング６６に保持され、且つ２個のブラシ５１、５
２に機械的に接続されている。

【００６０】集積回路は、界磁コイル３４に供給する励
磁電流を制御して三相のステータコイル３２の発電電圧
を調整する電圧調整手段である。この集積回路には、界
磁コイル３４の通電および通電停止を制御するスイッチ
ング素子としてのパワートランジスタや、界磁コイル３
４に流れる励磁電流を減衰させる逆起電力吸収用ダイオ
ード等が組み込まれている。

【００６１】ケーシング６６は、電気絶縁性の樹脂質部
材（例えばＰＰＳ樹脂等）により刷子保持器５３と一体
成形され、リヤハウジング１２に固定ねじ８０により締
結固定される複数のブラケット８１を有している。これ
により、ケーシング６６は、刷子保持器５３および２個
のブラシ５１、５２をリヤハウジング１２に固定する刷
子固定手段として働く。また、ケーシング６６の内部に
は、集積回路等の電子部品がエポキシ樹脂系の樹脂質部
材によりモールド成形されている。

【００６２】〔第１実施例の作用〕次に、この実施例の
車両用交流発電機１の作用を図１ないし図４に基づいて
簡単に説明する。

【００６３】車両に搭載されたエンジンが始動すると、
エンジンの回転動力がポリＶベルト等の伝動手段を介し
てＶリブドプーリ３６に伝達され、ハウジング２にフロ
ント、リヤベアリング１５、１７を介して回転自在に支
持されているシャフト５が回転することによりロータ４
が回転する。このとき、シャフト５と一体的にポールコ
ア３３、界磁コイル３４および２個のスリップリング４
１、４２が回転する。

【００６４】そして、電圧調整装置１０が界磁コイル３
４の給電を開始すると、バッテリ→直流出力ターミナル
７１→接続ターミナル５６→ピグテール（図示せず）→
スリップリング４１→コネクションバー４３→界磁コイ
ル３４→コネクションバー４４→スリップリング４２→
ブラシ５２→ピグテール５８→接続ターミナル５７（励
磁電流出力端子）→電圧調整装置１０→リヤハウジング
１２→ボディのように励磁電流が流れる。

【００６５】したがって、界磁コイル３４にバッテリよ
り電圧が印加されて界磁コイル３４に励磁電流が流れる
ことによりポールコア３３の２個の爪状磁極部が磁化す
る。これにより、一方の爪状磁極部が全てＮ極になり、
他方の爪状磁極部が全てＳ極になる。

【００６６】そして、ロータ４と相対回転するステータ
３のステータコア３１に巻装された三相のステータコイ
ル３２に順次交流電流が誘起し、発電電圧が急速に立ち
上がる。この三相の交流電流は、３個の交流入力端子７
８を経て三相整流回路に入力される。すなわち、３個の
正極側ダイオード７５および３個の負極側ダイオード７
６に入力されることにより、三相の交流電流が整流され
直流電流に変換される。

【００６７】そして、三相のステータコイル３２の発電
電圧（直流出力ターミナル７１の電圧、Ｂ端子電圧）が
バッテリ電圧を越えると、整流された直流電流、すなわ
ち、充電電流は、３個の正極側ダイオード７５→正極側
冷却フィン７３→直流出力ターミナル７１→導電線を経
てバッテリに供給される。これにより、バッテリに充電
電流が流れることによってバッテリが充電されると共
に、車両に搭載された電気負荷に電力が供給される。

【００６８】ここで、車両用交流発電機１の三相のステ
ータコイル３２、界磁コイル３４、三相整流装置９およ
び電圧調整装置１０の各電気部品が通電されることによ
り発熱する。この熱は、ロータ４が回転することによ
り、ポールコア３３に固定された複数の翼部４５が回転
することにより、ハウジング２内に冷却風が吸い込まれ
ることにより冷却される。

【００６９】具体的には、ステータ３の三相のステータ
コイル３２およびロータ４の界磁コイル３４は、図２に
示したように、フロントハウジング１１およびリヤハウ
ジング１２に形成された多数の通風口１９および多数の
通風口２０を通って送り込まれる複数の翼部４５の冷却
風によって直接冷却される。

【００７０】また、３個の正極側、負極側ダイオード７
５、７６で発生した熱は、正極側、負極側冷却フィン７
３、７４にリヤハウジング１２の通風口２０を通って送
り込まれた冷却風が当たることで正極側、負極側冷却フ
ィン７３、７４が冷やされることにより、正極側、負極
側冷却フィン７３、７４を介して放熱する。

【００７１】なお、ハウジング２内に冷却風が吸い込ま
れる際に、水や埃等の異物もハウジング２内に侵入す
る。特に、リヤハウジング１２の通風口２０を通って異
物が侵入すると、スリップリング４１、４２とブラシ５
１、５２との摺動部分に入り込む可能性がある。しか
し、この実施例では、刷子保持器５３の軸受保持部６４
によってスリップリング４１、４２とブラシ５１、５２
との摺動部分が存する円筒状空隙Ｓのリヤハウジング１
２側がシールされている。

【００７２】さらに、刷子保持部６３および集電環被覆
部６５によって円筒状空隙Ｓの外周側がシールされ、翼
固定部４６の凹状部４８と刷子保持器５３の凸状部６８
との間のラビリンスシール６０によって円筒状空隙Ｓの
ポールコア３３側がシールされている。これによって、
スリップリング４１、４２とブラシ５１、５２との摺動
部分で発生する磨耗粉がハウジング２内に飛散すること
を防止できる。

【００７３】また、水や埃等の異物がハウジング２内に
侵入しても、送風装置７と刷子保持器５３とで囲まれた
空間内、すなわち、スリップリング４１、４２とブラシ
５１、５２との摺動部分が存する円筒状空隙Ｓ内に水や
埃等の異物が侵入することを防ぐこともできる。

【００７４】そして、車両用交流発電機１を長期間運転
することにより、シャフト５の外周に一体的に設けられ
た２個のスリップリング４１、４２と刷子保持器５３に
保持された接続ターミナル５６、５７に機械的に固定さ
れた２個のブラシ５１、５２とが高速回転で摺動して摩
耗する。

【００７５】しかるに、２個のスリップリング４１、４
２が炭素質部材で作られているので、自己潤滑性を備え
ている。すなわち、スリップリング４１、４２自身の摩
擦係数を軽減することにより、従来の銅合金製のスリッ
プリング１２１と比較してスリップリング４１、４２の
摩耗量が大幅に軽減される。

【００７６】また、２個のブラシ５１、５２が金属質部
材で作られているので、軽量化されバネ荷重が軽減する
ことにより２個のブラシ５１、５２の摩耗量が大幅に軽
減される。したがって、２個のスリップリング４１、４
２および２個のブラシ５１、５２の耐久寿命を長期化す
ることができる。

【００７７】〔第１実施例の効果〕以上により、この実
施例の車両用交流発電機１は、ブラシ５１、５２の先端
部をコイルスプリング５４、５５によってスリップリン
グ４１、４２の外周面に押圧することにより、スリップ
リング４１、４２の外周面を摺動するブラシ５１、５２
に適度の接触面積と接触圧を与えることができる。この
ため、保持部材に保持されたブラシ５１、５２とシャフ
ト５と一体的に回転するスリップリング４１、４２とが
摺動する際に、ブラシ５１、５２の振動による異常磨耗
を抑えることができるので、ブラシ５１、５２とスリッ
プリング４１、４２との摺動部分の長寿命化を達成する
ことができる。

【００７８】また、界磁コイル３４に安定した電力を供
給できるので、ロータ４のポールコア３３の回転に伴っ
て三相のステータコイル３２に安定した交流出力を発生
させることができることにより、車両用交流発電機１の
出力効率の低下を防止することができる。なお、この実
施例では、金属製のブラシ５１、５２をコイルスプリン
グ５４、５５の付勢力を利用してスリップリング４１、
４２に押圧している。コイルスプリング５４、５５を利
用した理由は、板バネ単体と比較してバネ荷重に対する
バネ変形量を大きくとれる点、バネ定数の異なるコイル
スプリングに変更することにより接触圧の変更がし易い
という点などが挙げられる。

【００７９】次に、スリップリング４１、４２を炭素質
部材により製作し、ブラシ５１、５２を金属質部材によ
り製作した場合の効果について説明する。従来の構造の
場合は、ブラシの材質が摩耗部材（炭素質部材）である
ために予め摩耗を予測した大きさと長さを設定する必要
があり、さらに電圧調整装置の励磁回路のドロップ電圧
を小さくするために電圧調整装置を刷子装置の近傍に配
置している。このため、図９に示したように、車両用交
流発電機１００の体格の縮小化ができず車両用交流発電
機１００のコンパクト化の妨げとなっている。

【００８０】しかし、この実施例のようにブラシ５１、
５２を金属質部材で製作することにより、ブラシ５１、
５２が摩耗し難くなるので、従来の摩耗部材で製作した
ブラシのように予め摩耗を予測した大きさと長さに設定
する必要はない。これにより、ブラシ５１、５２を極め
て薄くすることができる。すなわち、ブラシ５１、５２
を薄板導電材または薄板弾性材により製作できるので、
ブラシ５１、５２および刷子保持器５３等から構成され
る刷子装置８を大幅に軽量、小型化することができる。
したがって、ブラシ５１、５２の近傍に電圧調整装置１
０を設置した場合でも、車両用交流発電機１の体格を縮
径でき、且つ軸方向寸法も縮小化できるので、車両用交
流発電機１を軽量、小型化することができる。

【００８１】また、本発明のように、スリップリング４
１、４２を炭素質部材で製作して、スリップリング４
１、４２自身の自己潤滑性（摩擦係数の軽減）、および
ブラシ５１、５２との接触確率が大幅に少なくなること
により、従来の金属質集電環（図９のスリップリング１
２１）と比較して摩耗量を大幅に低減することができ
る。また、ブラシ５１、５２の軽量化のためにブラシ５
１、５２のバネ荷重が低減することによりスリップリン
グ４１、４２の摩耗量を更に低減することができるの
で、スリップリング４１、４２の長寿命化を達成でき
る。したがって、車両用交流発電機１の長寿命化を達成
することができる。

【００８２】そして、ブラシ５１、５２が金属質部材で
製作されていることにより、ブラシ５１、５２において
スリップリング４１、４２の外周に接触する接触部分の
電気抵抗を小さくするために、ブラシ５１、５２の接触
部分の表面積を小さくしても電流密度が変化しないの
で、ブラシ５１、５２の温度上昇が抑えられてブラシ５
１、５２の耐久寿命が延びる。一方、スリップリング４
１、４２を炭素質部材で製作しているが、円環状のスリ
ップリング４１、４２のうちブラシ５１、５２に接触す
る部分は円周方向寸法の一部であるため、スリップリン
グ４１、４２の温度上昇も抑えられてスリップリング４
１、４２の耐久寿命が延びる。したがって、車両用交流
発電機１の長寿命化を達成することができる。

【００８３】そして、スリップリング４１、４２が炭素
質部材で製作されていることにより、ブラシ５１、５２
を金属質部材で製作して、そのブラシ５１、５２をスリ
ップリング４１、４２の外周に高速運転（例えば１００
００ｒｐｍ以上）で摺動させても安定した摩耗と界磁コ
イル３４への通電を確保することができるので、ロータ
４のポールコア３３の回転に伴って三相のステータコイ
ル３２に安定した交流出力を発生させることができるこ
とにより、車両用交流発電機１の出力効率の低下を防止
することができる。

【００８４】次に、送風装置７および刷子保持器５３に
よるシール性能について説明する。上記のように、ロー
タ４がステータ３内を回転すると、２個のスリップリン
グ４１、４２および２個のブラシ５１、５２からは、両
者の摺動による摩耗粉が発生して、ハウジング２内の電
気部品（例えば三相整流装置９の電気部品、電圧調整装
置１０の電子部品、三相のステータコイル３２および界
磁コイル３４等）に付着して、絶縁劣化やアース不良等
の不具合をもたらす可能性がある。一方、車両の走行時
に車両用交流発電機１が被水した時、ハウジング２内に
浸入した水が、２個のスリップリング４１、４２および
２個のブラシ５１、５２に触れると、これらのスリップ
リング４１、４２およびブラシ５１、５２を異常摩耗さ
せて、車両用交流発電機１の寿命を縮める可能性があ
る。

【００８５】しかるに、この実施例の車両用交流発電機
１は、ロータ４のスリップリング４１、４２を送風装置
７に樹脂質部材によりインサート成形し、送風装置７の
翼固定部４６と刷子保持器５３の集電環被覆部６５との
互いの対向面に形成した凹状部４８と凸状部６８との間
に円環状のラビリンスシール６０を設けている。

【００８６】したがって、２個のスリップリング４１、
４２と２個のブラシ５１、５２との摺動部分が存する円
筒状空隙Ｓは、前端側（ポールコア３３の後端壁側）が
ラビリンスシール６０により気密化（シール）され、外
周側が刷子保持器５３の集電環被覆部６５により気密化
（シール）され、後端側（リヤハウジング１２の側壁
側）が刷子保持器５３の刷子保持部６３および軸受保持
部１８により気密化（シール）されることになる。この
結果、２個のスリップリング４１、４２と２個のブラシ
５１、５２との摺動により発生する摩耗粉が円筒状空隙
Ｓより外部に飛散しないため、ハウジング２内の電気部
品（例えば三相整流装置９の電気部品、電圧調整装置１
０の電子部品、三相のステータコイル３２および界磁コ
イル３４等）に付着して絶縁劣化やアース不良等の不具
合を回避することができる。

【００８７】また、ハウジング２内に侵入した水や埃等
の異物が、２個のスリップリング４１、４２と２個のブ
ラシ５１、５２との摺動部分が存する円筒状空隙Ｓ内に
侵入することを妨げることができるため、２個のスリッ
プリング４１、４２および２個のブラシ５１、５２の異
常摩耗を抑えることができる。すなわち、２個のスリッ
プリング４１、４２および２個のブラシ５１、５２を外
部から侵入する水や埃等の異物から保護することができ
るので、２個のスリップリング４１、４２および２個の
ブラシ５１、５２を長寿命化できる。これにより、車両
用交流発電機１を長寿命化できる。

【００８８】次に、刷子保持器５３の刷子保持部６３と
電圧調整装置１０のケーシング６６とを一体化した場合
の効果について説明する。刷子保持部６３とケーシング
６６とは、従来より樹脂質部材よりなる樹脂成形品であ
り、両者を一体成形することにより、成形型の型数を低
減することができる。

【００８９】また、刷子保持部６３とケーシング６６と
を別体で製作すると、刷子装置８の接続ターミナル５６
と電圧調整装置１０の励磁電流出力端子とを電気的に結
合するためにねじ締めや溶接等のスペースが必要とな
り、刷子装置８および電圧調整装置１０が大型化してし
まう。しかし、この実施例の車両用交流発電機１では、
ねじ締めや溶接等のスペースが必要がないので、刷子装
置８および電圧調整装置１０の小型化を図ることができ
る。したがって、車両用交流発電機１の小型化を図るこ
とができる。

【００９０】次に、送風装置７の複数の翼部４５および
翼固定部４６と集電環固定部４７とを一体化した場合の
効果について説明する。送風装置７の複数の翼部４５お
よび翼固定部４６と集電環固定部４７とを電気絶縁性の
樹脂質部材により一体成形することにより、１個の成形
型で送風装置７と集電環固定部４７とを作り出すことが
できるので、成形型の型数を低減できる。また、送風装
置７および集電環固定部４７をポールコア３３の後端面
およびシャフト５の後端部外周に圧入固定する際に、同
時にスリップリング４１、４２とコネクションバー４
３、４４のシャフト５への組付作業も行うことができ
る。したがって、これらをロータ４およびシャフト５に
組み付ける際の作業工数を減少できるので、作業時間が
短縮する。これにより、車両用交流発電機１の生産性を
向上できるので、車両用交流発電機１の製品コストを低
減することができる。

【００９１】〔第２実施例の構成〕図４ないし図８はこ
の発明の交流発電機を車両用交流発電機に適用した第２
実施例を示したもので、図４はその車両用交流発電機の
全体構造を示した図で、図５は刷子装置、三相整流装置
および電圧調整装置を示した図である。

【００９２】この実施例の刷子装置８は、２個のスリッ
プリング４１、４２の各々の外周を摺動して各々と電気
的に接続する２個のブラシ５１、５２、これらのブラシ
５１、５２を支持固定する刷子保持器５３、２個のブラ
シ５１、５２に所定の接触圧を与えるコイルスプリング
５４、５５、および刷子保持器５３にインサート成形さ
れた２個の接続ターミナル５６、５７等から構成されて
いる。

【００９３】２個のブラシ５１、５２は、材質として金
属質部材（例えば銅合金のバネ鋼である燐青銅またはベ
リリウム銅等の導電性の薄板弾性材）が使用されてお
り、板厚が例えば０．５〜２．０ｍｍの金属板をプレス
加工のみにより折り曲げることにより一体成形されてい
る。これらのブラシ５１、５２は、図６および図７に示
したように、２個のスリップリング４１、４２の各々を
１／４円弧状に囲むように設けられた略円弧形状の刷子
本体（アーム部、腕状部）９０、およびこの刷子本体９
０より刷子保持器５３側に突出した刷子固定部９１がそ
れぞれ形成されている。この刷子本体９０の先端部に
は、スリップリング４１、４２の外周面とそれぞれ接触
する接点部９２が一体成形されている。

【００９４】接点部９２は、各スリップリング４１、４
２の外周面を摺動する摺動部分で、刷子本体９０自身の
バネ特性により各スリップリング４１、４２との接触圧
を確保している。これらの接点部９２の３辺からは、３
個の延長片（飛び出し部）９３が突き出している。３個
の延長片９３は、各スリップリング４１、４２の軸方向
両端よりそれぞれ軸方向の両側に向けて延長され、ある
いは各スリップリング４１、４２の周方向先端よりそれ
ぞれ周方向の外側に向けて延長され、且つ各接点部９２
の軸方向または周方向に対して外側に反った形状（面取
り形状）に形成されている。

【００９５】刷子固定部９１は、ブラシ５１、５２の材
質として銅合金のバネ鋼を使用していることから、つま
りバネ鋼の特徴であるバネ特性を利用した方法で接続タ
ーミナル５６、５７と電気的、機械的に固定されてい
る。このため、この実施例の刷子固定部９１は、性能上
および製造上の最小スペースとなるファストン形状に形
成されている。すなわち、刷子固定部９１は、図６に示
したように、刷子本体９０の後端部（頂端部）より軸方
向に突出した突出片９４、およびこの突出片９４の両側
を断面形状が略長円形状の円周を描くように折り曲げた
弾性変形可能な２個の係止片９５を有している。そし
て、刷子固定部９１は、接続ターミナル５６、５７の先
端部が突出片９４と２個の係止片９５との間に挿入され
ることにより、突出片９４と係止片９５との弾性力で接
続ターミナル５６、５７の先端部を挟持する。

【００９６】刷子保持器５３は、本発明の保持部材であ
って、図６および図８に示したように、第１刷子保持部
材６１と第２刷子保持部材６２に２分割されている。第
１刷子保持部材６１は、刷子保持部６３、この刷子保持
部６３の内周側に設けられた円筒形状の軸受保持部（ベ
アリングホルダー部）６４、刷子保持部６３の前端側よ
り軸方向へ延長された円筒状の集電環被覆部６５、およ
び電圧調整装置１０のケーシング６６を一体成形してい
る。軸受保持部６４は、リヤハウジング１２の軸受保持
部１８内に圧入され、内周側にリヤベアリング１７が圧
入によって固定されている。

【００９７】第２刷子保持部材６２は、第１刷子保持部
材６１の刷子保持部６３および集電環被覆部６５との接
合部分と共に、ブラシ５１、５２およびコイルスプリン
グ５４、５５を格納するための角筒形状のボックス（刷
子収納部）６７ａ、６７ｂを形成している。また、第２
刷子保持部材６２の後端側の環状部分には、接続ターミ
ナル５６、５７が貫通する貫通孔６２ｂが形成されてい
る。第１、第２刷子保持部材６１、６２は、送風装置７
の翼固定部４６と対向する先端部（前端部）に、翼固定
部４６の凸状部４９に嵌め合わされる被嵌合部としての
凹状部６９を有している。

【００９８】このため、第１、第２刷子保持部材６１、
６２の凹状部６９は、翼固定部４６の凸状部４９との間
に断面形状が略Ｕ字形状のラビリンスシール６０が形成
される。このラビリンスシール６０は、全周切れ目なく
円環状に形成されている。また、第２刷子保持部材６２
は、第１刷子保持部材６１の刷子保持部６３および集電
環被覆部６５との接合部がラビリンスシール６０内に設
けられている。

【００９９】また、第１刷子保持部材６１の軸受保持部
６４は、リヤベアリング１７を保持する軸受保持部１８
の前端部の内周に圧入固定され、刷子保持器５３とリヤ
ハウジング１２の軸受保持部１８との間に形成される隙
間をシールしている。したがって、２個のスリップリン
グ４１、４２と２個のブラシ５１、５２との摺動部分が
存する円筒状空隙Ｓは、送風装置７および刷子保持器５
３により気密的にシールされることになる。

【０１００】２個のコイルスプリング５４、５５は、本
発明のコイルスプリングであって、２個のブラシ５１、
５２の接点部９２を２個のスリップリング４１、４２の
外周面にそれぞれ押圧させる圧縮コイルスプリングであ
る。２個のコイルスプリング５４、５５は、先端部が２
個のブラシ５１、５２の接点部９２の背面に保持され、
他端部が第１、第２刷子保持部材６１、６２のボックス
６７ａ、６７ｂの底面に保持されている。接続ターミナ
ル５６、５７の先端部は、各ブラシ５１、５２の刷子固
定部９１の突出片９４と係止片９５との間に挿入し易い
ようにテーパー形状に形成されている。

【０１０１】〔第２実施例の効果〕この実施例の車両用
交流発電機１は、第１実施例と同様の効果を備え、さら
に次の効果を備える。先ず、車両用交流発電機１のブラ
シ５１、５２の材質として銅合金のバネ鋼を使用した場
合の効果について説明する。従来のようにブラシとして
炭素質刷子を使用した場合には、接触電気抵抗を小さく
するために、カーボン粉末中に銅粉等の金属粉末を混合
して接触電気抵抗とブラシの摩耗寿命によりその配合比
を決めていた。そして、銅粉等の金属粉末をカーボン粉
末に配合することにより、ブラシの重量が重たくなるた
め振動による不具合（例えばブラシとスリップリングと
の過剰な磨耗等）を考慮しなければならなかった。な
お、ブラシの耐振動は、一般に機械設計書の文献による
と下記の数１の式で表される。

【０１０２】

【数１】耐振動∝｛（ｋ×バネ荷重）／（刷子重さ）｝
＋｛スプリング重さ｝ 上記の数１の式から、ブラシの重量を軽量化すると、ブ
ラシのバネ荷重を小さくできることが分かる。

【０１０３】この発明では、ブラシとしてスプリングお
よびピグテールを兼ねたブラシ５１、５２を使用し、こ
のブラシ５１、５２の材質として銅合金のバネ鋼（実施
例では燐青銅またはベリリウム銅）を使用することによ
り、ブラシ５１、５２の重量、特に刷子本体９０の重量
を大幅に軽量化している。

【０１０４】これにより、ブラシ５１、５２のバネ荷重
を従来の炭素質刷子（図９のブラシ１２３）と比較して
大幅に低減できるので、ブラシ５１、５２の摩耗量が大
幅に低減でき、且つブラシ５１、５２の振動による不具
合を抑制できることによりブラシ５１、５２の寿命を長
期化できる。したがって、車両用交流発電機１の長寿命
化を達成することができる。

【０１０５】次に、刷子保持器５３の刷子保持部６３と
軸受保持部６４とを一体化した場合の効果について説明
する。上記のように、シール性の効果以外に、リヤベア
リング１７（シャフト５の後端部）を保持する軸受保持
部６４とブラシ５１、５２を接続ターミナル５６、５７
を介して保持する刷子保持部６３とを樹脂質部材により
一体成形することにより、刷子保持部６３と軸受保持部
６４との位置関係が一定となり、リヤベアリング１７と
軸受保持部６４との組付け誤差および刷子保持部６３と
軸受保持部６４との組付け誤差によるシャフト５の軸芯
ずれをなくすことができる。

【０１０６】したがって、２個のスリップリング４１、
４２と２個のブラシ５１、５２との摺動部分が存する円
筒状空隙Ｓは、前端側（ポールコア３３の後端壁側）が
ラビリンスシール６０により気密化（シール）され、外
周側が刷子保持器５３の集電環被覆部６５により気密化
（シール）され、後端側（リヤハウジング１２の側壁
側）が刷子保持器５３の刷子保持部６３および軸受保持
部６４により気密化（シール）されることになる。この
結果、２個のスリップリング４１、４２と２個のブラシ
５１、５２との摺動により発生する摩耗粉が円筒状空隙
Ｓより外部に飛散しないため、ハウジング２内の電気部
品（例えば三相整流装置９の電気部品、電圧調整装置１
０の電子部品、三相のステータコイル３２および界磁コ
イル３４等）に付着して絶縁劣化やアース不良等の不具
合を回避することができる。

【０１０７】また、図６に示したように、ブラシ５１、
５２の刷子本体９０の形状を１／４円弧形状に形成する
ことにより、ブラシ５１、５２がスリップリング４１、
４２の外周に接触する時の接触圧の合成ベクトルが小さ
くなるので、接続ターミナル５６、５７に機械的に固定
される刷子固定部９１にその接触圧の力が加わらない構
造となる。

【０１０８】そして、図６に示したように、ブラシ５
１、５２の接点部９２の軸方向の両側に面取り形状の延
長片９３を設けることにより、接点部９２が軸方向に滑
らかに移動することができるので、ブラシ５１、５２を
スリップリング４１、４２の外周に組付けたり、ブラシ
５１、５２をスリップリング４１、４２の外周から取り
外して分解したりすることが非常に容易となる。これに
より、車両用交流発電機１の生産性が向上するので、車
両用交流発電機１の製品コストを低減できる。

【０１０９】また、本発明のブラシ５１、５２は導電性
の薄板弾性材（板金）でありプレス加工だけで図６の形
状に成形加工できるので、ブラシ５１、５２の材料であ
る金属質部材の摩耗寿命に影響する素材の硬さを十分に
高くできる。これにより、ブラシ５１、５２の長寿命化
を達成できる。

【０１１０】次に、ブラシ５１、５２の固定方法（支持
構造）による効果について説明する。ブラシ５１、５２
の刷子固定部９１と接続ターミナル５６、５７は、コス
ト的に異種金属を設定することにより、車両用交流発電
機１の製造コストを低減できる。また、接続ターミナル
５６、５７と一体で電気絶縁性の樹脂質部材にて刷子保
持器５３を一体成形する場合には、接続ターミナル５
６、５７のインサート成形時の樹脂温度により金属特性
が変質し、ブラシ５１、５２の耐摩耗性が低下する可能
性があるので、インサート成形後に接続ターミナル５
６、５７と刷子固定部９１とを機械的に固定して両者の
電気的な接続を行う必要がある。接続ターミナル５６、
５７と刷子固定部９１の固定方法としては、溶接、かし
め等のような固定方法を用いることができるが、ブラシ
５１、５２の材質が銅合金のバネ鋼であることから性能
上および製造上の最小スペースとなるファストン形状
（図６参照）による固定方法が最適である。

【０１１１】〔変形例〕この実施例では、本発明を車両
用交流発電機（所謂オルタネータ）１に適用したが、本
発明を建物内の電力供給を行う定置式の交流発電機に適
用しても良い。また、本発明を発電電動機に適用しても
良い。そして、シャフト５をエンジンの出力軸に直接連
結しても良い。この場合には、プーリは不要となる。ま
た、シャフト５とエンジンの出力軸との間に一段以上の
歯車変速機やＶベルト式無断変速機等の伝動手段を連結
しても良い。さらに、シャフト５を、本発明を車両搭載
用エンジンを除く内燃機関、電動モータ、水車または風
車等の駆動源により回転駆動しても良い。

【０１１２】この実施例では、スリップリング４１、４
２の材質として炭素質部材を使用したが、スリップリン
グ４１、４２の材質としてカーボン単体よりも高強度で
且つ導電率（導電性）が高い金属粉末を使用しても良
い。なお、この場合でも、ブラシ５１、５２の材質とし
て金属質部材（例えば銅合金のバネ鋼である燐青銅また
はベリリウム銅等）を使用する。

【０１１３】この実施例では、集電環（スリップリン
グ）としてスリップリング４１、４２を利用したが、集
電環として銅合金やステンレス鋼等の金属質集電環を利
用しても良い。また、この実施例では、金属製のブラシ
として金属質部材よりなるブラシ５１、５２を利用した
が、２個のブラシのうち一方のブラシとして炭素粉末、
天然黒鉛、電気黒鉛または金属黒鉛等よりなる炭素質刷
子を利用しても良い。さらに、ブラシ５１、５２にピグ
テールをそれぞれ一体成形しても良い。

【０１１４】この実施例では、複数の翼部４５、これら
の支持する翼固定部４６およびスリップリング４１、４
２をインサート成形した集電環固定部４７を樹脂質部材
により一体成形したが、これらを別体で製作しても良
い。また、複数の翼部４５または翼固定部４６を金属質
部材で製作して集電環と共に樹脂質部材によりインサー
ト成形しても良い。

【０１１５】この実施例では、刷子保持器（ブラシホル
ダー）５３と電圧調整装置（レギュレータ）１０のケー
シング６６と軸受保持部６４を樹脂質部材により一体成
形したが、これらを別体で製作しても良い。また、刷子
保持器５３および電圧調整装置１０のみ一体成形しても
良い。

【０１１６】この実施例では、送風装置７の複数の翼部
４５および翼固定部４６で遠心式ファンを構成したが、
送風装置の複数の翼部および翼固定部で軸流式ファンを
構成しても良い。なお、フロントハウジング１１内、す
なわち、ハウジング２内のポールコア３３の前端側に集
電装置６、送風装置７および刷子装置８を設けても良
い。この実施例では、コイルスプリングとしてコイルス
プリング５４、５５を利用したが、コイルスプリングと
して板バネ、エアクッションまたはゴム等を利用しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用交流発電機の主要部構造を拡大
した断面図である（第１実施例）。

【図２】本発明の車両用交流発電機の全体構造を示した
断面図である（第１実施例）。

【図３】本発明の刷子装置、三相整流装置および電圧調
整装置を示した側面図である（第１実施例）。

【図４】本発明の車両用交流発電機の全体構造を示した
断面図である（第２実施例）。

【図５】本発明の刷子装置、三相整流装置および電圧調
整装置を示した側面図である（第２実施例）。

【図６】本発明の集電装置と刷子装置を示した斜視図で
ある（第２実施例）。

【図７】本発明の刷子装置を示した側面図である（第２
実施例）。

【図８】本発明の刷子保持器を示した断面図である（第
２実施例）。

【図９】従来の車両用交流発電機の全体構造を示した断
面図である（従来例）。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ ハウジング ３ ステータ ４ ロータ ５ シャフト ６ 集電装置 ７ 送風装置 ８ 刷子装置 １０ 電圧調整装置 １７ リヤベアリング（軸受部材） ３１ ステータコア ３２ ステータコイル ３３ ポールコア（ロータコア） ３４ 界磁コイル（ロータコイル） ４１ スリップリング（集電環） ４２ スリップリング（集電環） ５１ ブラシ ５２ ブラシ ５３ 刷子保持器（保持部材） ５４ コイルスプリング ５５ コイルスプリング ５６ 接続ターミナル（外部接続端子） ５８ ピグテール ６０ ラビリンスシール ６１ 第１刷子保持部材（第１保持部材） ６２ 第２刷子保持部材（第２保持部材） ６３ 刷子保持部 ６４ 軸受保持部 ６５ 集電環被覆部 ６６ ケーシング ９０ 刷子本体 ９１ 刷子固定部 ９２ 接点部 ９３ 延長片（飛び出し部）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）ハウジングの内面に固定されたステ
   ータコアと、 （ｂ）このステータコアに巻装されたステータコイル
   と、 （ｃ）前記ステータコアの内側において前記ステータコ
   アと相対回転するロータコアと、 （ｄ）前記ロータコアの中心部を貫通するシャフトと、 （ｅ）このシャフトの外周に設けられ、前記ロータコイ
   ルに電気的に接続する集電環と、 （ｆ）この集電環の外周面を摺動して、前記集電環を介
   して前記ロータコイルを給電する金属製のブラシ、この
   ブラシの少なくとも先端部を前記集電環の外周面に押圧
   するコイルスプリングを有する刷子装置とを備えた交流
   発電機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の交流発電機において、 前記交流発電機は、前記刷子装置の近傍に、前記ブラシ
   と接続する外部接続端子を有する電圧調整装置を備え、 前記刷子装置は、前記ブラシおよび前記コイルスプリン
   グを保持する保持部材、および前記ブラシと前記電圧調
   整装置の外部接続端子とを溶接等の接合手段を用いて電
   気的に接続されるピグテールを有することを特徴とする
   交流発電機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の交流発電
   機において、 前記ブラシは、先端部がコの字状の断面を有することを
   特徴とする交流発電機。
4. 【請求項４】請求項１に記載の交流発電機において、 前記ブラシは、燐青銅またはベリリウム銅等の銅合金を
   主体とするバネ鋼を材料とし、自己の弾性力によっても
   前記集電環の外周面に接触する金属質ブラシであること
   を特徴とする交流発電機。
5. 【請求項５】請求項１または請求項４に記載の交流発電
   機において、 前記集電環は、材質として銅とカーボンとを混合した炭
   素粉末を円環状の型に入れて焼成した炭素質部材を使用
   した炭素質集電環であることを特徴とする交流発電機。
6. 【請求項６】請求項１、請求項４または請求項５に記載
   の交流発電機において、 前記ブラシは、先端部に、前記集電環の軸方向に延長さ
   れた面取り形状の飛び出し部を有することを特徴とする
   交流発電機。
7. 【請求項７】請求項１、請求項４ないし請求項６のいず
   れかに記載の交流発電機において、 前記交流発電機は、前記刷子装置の近傍に、前記ブラシ
   と接続する外部接続端子を有する電圧調整装置を備え、 前記刷子装置は、前記ブラシおよび前記コイルスプリン
   グを保持する保持部材、および前記ブラシと前記電圧調
   整装置の外部接続端子とをバネ特性を利用した方法で電
   気的、且つ機械的に固定する刷子固定部を有することを
   特徴とする交流発電機。
8. 【請求項８】請求項７に記載の交流発電機において、 前記交流発電機は、前記シャフトの端部を回転自在に支
   持する軸受部材を備え、 前記保持部材は、材質として電気絶縁性の樹脂質部材が
   使用され、前記電圧調整装置の外部接続端子を保持する
   ケーシング、および前記軸受部材を保持する軸受保持部
   を一体成形したことを特徴とする交流発電機。
9. 【請求項９】請求項７または請求項８に記載の交流発電
   機において、 前記交流発電機は、前記ハウジング内に前記ステータコ
   イルや前記ロータコイルを冷却するための冷却風を発生
   させる送風装置を備え、 前記保持部材は、前記送風装置との間に、前記集電環と
   前記ブラシとの摺動部分への異物の侵入を防止するラビ
   リンスシールを形成する第１保持部材と第２保持部材と
   に分割され、 前記第１保持部材と前記第２保持部材との接合部は、前
   記ラビリンスシール内に設けられたことを特徴とする交
   流発電機。