JPH0965620A

JPH0965620A - 回転電機

Info

Publication number: JPH0965620A
Application number: JP7219908A
Authority: JP
Inventors: Akira Mase; 章間瀬; Seiji Hayashi; 誠司林; Hiroaki Kajiura; 裕章梶浦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-07
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: JP2924729B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シールリングを廃止しながらも、一対のスリ
ップリング７、８および一対のブラシ５１、５２の保護
と摩耗粉の飛散を防止できるようにして、部品点数を軽
減することにより製造コストを低減させるようにする。【解決手段】発電電動機１をエンジンを始動する車両
用電動機として利用する際に必要なロータ位置検出装置
１０のセンサ磁極６１および位置センサ６２と、リヤハ
ウジング１２に一体成形されたスリップリングカバー部
１８と、一対のブラシ５１、５２を収容するブラシホル
ダ５３とによって、一対のスリップリング７、８と一対
のブラシ５１、５２との摺動部分を取り囲むようにし
た。これにより、一対のスリップリング７、８と一対の
ブラシ５１、５２との摺動により生ずる摩耗粉の飛散
や、外部からの摺動部分の被水を防止するためのシール
リングを廃止した。

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、スリップリング
やコンミテータ等の被接触子とブラシとが摺接する回転
電機に関するもので、特に車両用交流発電機、車両用電
動機、車両用発電電動機等の回転電機に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば車両用交流発電機１０
０は、図４に示したように、略椀形状のハウジング１０
１と、このハウジング１０１の内面に保持されたステー
タ１０２と、このステータ１０２内を回転するポールコ
ア１０３にロータコイル１０４を巻装したロータ１０５
と、このロータ１０５の中心部を貫通するシャフト１０
６と、このシャフト１０６の端部外周に配置された一対
のスリップリング１０７と、これらのスリップリング１
０７の外周に設けられたブラシ装置１０８とを備えてい
る。

【０００３】そして、ブラシ装置１０８は、一対のスリ
ップリング１０７の外周に摺接する一対のブラシ１１
１、およびこれらのブラシ１１１を収納するブラシホル
ダ１１２を備えている。また、ハウジング１０１の後端
部には、ブラシホルダ１１２と共にスリップリング１０
７を覆うスリップリングカバー部１１３が一体成形され
ている。さらに、ブラシホルダ１１２およびスリップリ
ングカバー部１１３とリヤカバー１１４との間には、略
方形状部１１５および略環状部１１６を有するゴム製の
シールリング１１７が挟み込まれている。

【０００４】そして、スリップリング１０７およびブラ
シ１１１は、ブラシホルダ１１２、スリップリングカバ
ー部１１３とシールリング１１７にて覆われて被水およ
び異物から保護されていると同時に、スリップリング１
０７とブラシ１１１との摺動により発生する摩耗粉が車
両用交流発電機１００内に飛散するのを防止されてい
る。

【０００５】

【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、スリップリング１０７
およびブラシ１１１を覆うために複雑な形状のシールリ
ング１１７なる部品を必要とするので、組付工数が増加
することによって、製造コストをかなり上昇させている
という問題が生じている。

【０００６】〔請求項１および請求項２の目的〕請求項
１に記載の発明の目的は、シールリングを廃止しながら
も、被接触子および接触子の保護と摩耗粉の飛散を防止
することができるようにして、部品点数を軽減すること
により製造コストを低減させることのできる回転電機を
提供することにある。

【０００７】〔請求項３の目的〕請求項３に記載の発明
の目的は、永久磁石にて一定の磁束を発生し続けること
により、ロータの回転位置を測定可能とする回転電機を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

〔請求項１の構成〕請求項１に記載の発明は、ハウジン
グに回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトの
外周に固定されたロータコア、およびこのロータコアに
巻装されたロータコイルを有するロータと、前記シャフ
トの端部外周に設けられ、前記ロータコイルに電気的に
接続された被接触子と、この被接触子の外周に接触する
接触子と、前記被接触子を覆うように前記シャフトの前
記被接触子側に固定され、磁束を作る略円環板形状のセ
ンサ磁極と、このセンサ磁極と共に前記被接触子を覆う
ように設けられ、前記センサ磁極からの磁束を検出して
前記ロータの回転位置を測定する円弧形状の位置センサ
とを備えた技術手段を採用した。

【０００９】〔請求項１の作用〕請求項１に記載の発明
によれば、シャフトおよびロータが回転すると、シャフ
トの被接触子側に固定されたセンサ磁極が回転する。こ
のとき、センサ磁極にて磁束が作られているので、その
磁束を位置センサにより検出することによりロータの回
転位置が測定される。また、シャフトの回転により被接
触子の外周を接触子が摺動することにより摩耗粉が発生
するがその摩耗粉は略円環板形状のセンサ磁極と円弧形
状の位置センサとで被接触子が囲まれているので、回転
電機内に飛散することはない。さらに、センサ磁極と位
置センサとで被接触子が囲まれているので、外部から被
水や異物が被接触子と接触子との間に侵入することはな
い。

【００１０】〔請求項１の効果〕請求項１に記載の発明
は、シールリングを廃止しながらも、被接触子および接
触子の保護と摩耗粉の飛散を防止することができるの
で、部品点数が軽減することにより製造コストを低減さ
せることができる。

【００１１】〔請求項２の構成〕請求項２に記載の発明
は、請求項１に記載の回転電機に加えて、前記ハウジン
グは、前記シャフトの位置決めを行う軸受、この軸受を
保持する軸受保持部、およびこの軸受保持部に一体成形
され、前記被接触子の外周を覆う被接触子被覆部を有す
る技術手段を採用した。

【００１２】〔請求項２の作用および効果〕請求項２に
記載の発明によれば、ハウジングの軸受保持部に被接触
子被覆部を一体成形しているので、被接触子および接触
子の保護と摩耗粉の飛散を防止することができる。

【００１３】〔請求項３の構成〕請求項３に記載の発明
は、請求項１または請求項２に記載の回転電機に加え
て、前記センサ磁極は、磁性材料よりなる円環板、およ
びこの円環板の前記被接触子側面に固定され、周方向に
等ピッチ間隔で、軸方向に着磁した円環状の永久磁石を
有する技術手段を採用した。

【００１４】〔請求項３の作用および効果〕請求項３に
記載の発明によれば、永久磁石にて一定の磁束を発生し
続けることにより、位置センサがセンサ磁極からの磁束
を確実に検出できるので、ロータの回転位置の測定が可
能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

〔実施例の構成〕図１ないし図３はこの発明の回転電機
を車両用交流発電機としての発電電動機に適用した実施
例を示したもので、図１はその発電電動機を示した図で
ある。

【００１６】発電電動機１は、車両用電動機としてエン
ジンの始動および補機の駆動補助を行うと共に、車両用
交流発電機（所謂オルタネータ）としてバッテリの充電
および電気負荷への電力の供給を行うものである。この
発電電動機１は、外殻を形成するハウジング２と、ハウ
ジング２の内面に胴軸上に保持されたステータ３と、こ
のステータ３内を回転するロータ４、このロータ４の中
心部を貫通するシャフト５と、このシャフト５の一端部
（先端部）に配置されたＶリブドプーリ６と、シャフト
５の他端部（後端部）に配置された一対のスリップリン
グ７、８と、これらのスリップリング７、８の外周に摺
動するように配置されたブラシ装置９と、ステータ３に
対するロータ４の相対位置を検出するロータ位置検出装
置１０とを備えている。

【００１７】次に、ハウジング２を図１に基づいて説明
する。このハウジング２は、概略椀状のフロントハウジ
ング１１、このフロントハウジング１１のリヤ側に結合
された概略椀状のリヤハウジング１２、およびこのリヤ
ハウジング１２のリヤ側に結合されたリヤカバー１３等
から構成されている。フロントハウジング１１は、アル
ミニウムダイカストにて一体成形され、シャフト５の一
端側をベアリング（軸受）１４を介して回転自在に支持
する軸受保持部１５を有し、冷却風の通気用穴（図示せ
ず）が多数開口している。この軸受保持部１５は、ベア
リング１４を保持する側壁である。

【００１８】リヤハウジング１２は、アルミニウムダイ
カストにて一体成形され、シャフト５の一端側をベアリ
ング（軸受）１６を介して回転自在に支持する軸受保持
部１７、およびこの軸受保持部１７より後端側に延長さ
れたスリップリングカバー部１８を有し、冷却風の通気
用穴（図示せず）が多数開口している。この軸受保持部
１７は、ベアリング１６を保持する側壁である。また、
スリップリングカバー部１８は、本発明の被接触子被覆
部であって、ブラシ装置９と共に一対のスリップリング
７、８を覆うように略馬蹄形状に形成されている。リヤ
ハウジング１２は、スタッドボルトおよびナット等の複
数個の締結具１９により、フロントハウジング１１に締
付け固定されている。

【００１９】リヤカバー１３は、アルミニウム等の金属
板をプレス成形することにより一体成形され、リヤハウ
ジング１２との間に、一対のスリップリング７、８、ブ
ラシ装置９およびロータ位置検出装置１０を収容してい
る。リヤカバー１３は、冷却風の通気用穴２０が多数開
口しており、ボルトやねじ等の複数個の締結具２１によ
りリヤハウジング１２に締付け固定されている。

【００２０】次に、ステータ３を図１に基づいて説明す
る。このステータ３は、フロントハウジング１１の内周
に圧入されて一体化されたステータコア（固定子鉄心、
電機子鉄心とも言う）２２、およびこのステータコア２
２に巻かれた三相のステータコイル（固定子巻線、電機
子巻線とも言う）２３等から構成された固定子である。
ステータコア２２は、シート状の鉄板を積み重ねた積層
コアで、ロータ４の外周面に対向して配され、内周側に
多数のスロット（図示せず）が等間隔で形成されてい
る。

【００２１】三相のステータコイル２３は、ステータコ
ア２２の多数のスロットに巻装され、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。三相のステータコイル２３の端末線は、
コネクタ２４の外部接続端子２５に締結ボルト２６を介
して機械的に接続されている。コネクタ２４は、リヤカ
バー１３に形成された開口部に保持され、リヤハウジン
グ１２に図示しない締結具により固定されている。外部
接続端子２５は、三相のステータコイル２３で発生した
三相交流電流を整流して直流電流に変換する三相整流回
路（図示せず）、および三相のステータコイル２３に三
相交流電流を供給する三相駆動回路（図示せず）に接続
する。

【００２２】次に、ロータ４を図１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。そして、ロータ４は、高出力
で、小型化を図り、耐振動性を高めて耐久性を向上させ
る目的で、２個のランデル型ポールコア（以下ポールコ
アと略す。ロータコア、回転子鉄心、界磁鉄心とも言
う）３１、３２およびこれらのポールコア３１、３２に
巻装された２個のロータコイル（回転子巻線、界磁巻線
とも言う）３３、３４等を有している。

【００２３】２個のポールコア３１、３２は、一体成形
された爪状磁極部を備え、両側壁面にハウジング２内に
冷却風を吸い込むための冷却ファン３５、３６を溶接等
の手段を用いて取り付けている。２個のロータコイル３
３、３４は、２個のポールコア３１、３２の各中央部に
コイルボビンを介して巻回され、各端末線が絶縁チュー
ブ３７に被覆され、且つ２個のシャフトコネクションバ
ー（スリップリング端子）３８に電気的に接続されてい
る。なお、２個のロータコイル３３、３４の端末線とシ
ャフトコネクションバー３８との接続部分は、エポキシ
系等の電気絶縁性樹脂３９により覆われている。

【００２４】次に、シャフト５を図１に基づいて説明す
る。このシャフト５は、軸受保持部１５、１７にベアリ
ング１４、１６を介して回転自在に支持されている。そ
して、シャフト５の中央部外周には、２個のポールコア
３１、３２が圧入により嵌め合わされた状態で固着して
いる。

【００２５】次に、Ｖリブドプーリ６を図１に基づいて
説明する。このＶリブドプーリ６は、ポリＶベルト等の
動力伝達手段を介してエンジンの出力軸に装着されたポ
リＶベルト用プーリ（例えばクランクシャフトプーリ）
に連結されている。そして、Ｖリブドプーリ６は、座付
きナット４０によりベアリング１４に押圧された状態
で、シャフト５の先端外周に固定されている。なお、Ｖ
リブドプーリ６には、シャフト５と相対回転することを
防止するためにシャフト５のキー溝に嵌め合わされるキ
ー４１が設けられている。

【００２６】次に、一対のスリップリング７、８を図１
に基づいて説明する。一対のスリップリング７、８は、
本発明の被接触子であって、銅またはステンレス等の金
属製円環材よりなり、一方がバッテリの正極側に接続さ
れ、他方が負極側に接続されている。これらの一対のス
リップリング７、８は、２個のシャフトコネクションバ
ー３８に２本の導電線（図示せず）を介して接続されて
いる。これらの導電線は、シャフト５に一体的に設けら
れた電気絶縁性樹脂（図示せず）内にモールド成形され
ている。

【００２７】次に、ブラシ装置９を図１に基づいて説明
する。このブラシ装置９は、一対のブラシ５１、５２、
およびこれらのブラシ５１、５２を収容するブラシホル
ダ５３等から構成されている。一対のブラシ５１、５２
は、本発明の接触子であって、電気黒鉛または金属黒鉛
等よりなり、一対のスリップリング７、８の外周面に摺
接するように設けられている。これらのブラシ５１、５
２は、ブラシホルダ５３内に収容されたブラシスプリン
グ５４、５５によって一対のスリップリング７、８の外
周面に押圧され、一対のスリップリング７、８の回転に
伴って一対のスリップリング７、８の表面を摺動する。

【００２８】ブラシホルダ５３は、一対のブラシ５１、
５２と同一成形されたピグテール５６を保持すると共
に、リヤハウジング１２のスリップリングカバー部１８
と共に一対のスリップリング７、８の周囲を円筒形状に
覆うように配されている。このブラシホルダ５３は、外
部接続端子（図示せず）を保持するカプラ５７と共に、
締結具１９によりリヤハウジング１２の軸受保持部１７
とリヤカバー１３との間に挟み込まれている。

【００２９】次に、ロータ位置検出装置１０を図１ない
し図３に基づいて説明する。ここで、図２はセンサ磁極
を示した図で、図３は位置センサを示した図である。こ
のロータ位置検出装置１０は、磁極保持板６１、センサ
磁極６２、および位置センサ６３等から構成されてい
る。

【００３０】磁極保持板６１は、本発明の円環板であっ
て、強磁性材料よりなり、内周側にねじ等の締結具６４
が貫通する４個の丸穴６５を有し、締結具６４を用いて
シャフト５の他端面に締付け固定され、シャフト５と共
に回転する。センサ磁極６２は、概略円環状の永久磁石
よりなり、前もって円周方向にＳ極、Ｎ極が交互に等ピ
ッチで、軸方向に着磁されており、円環形状の磁極保持
板６１に接着剤等で固定されている。このセンサ磁極６
２は、シャフト５の後端部を円環状に覆うように設置さ
れている。したがって、センサ磁極６２は、スリップリ
ングカバー部１８およびブラシホルダ５３と共に一対の
スリップリング７、８の周囲を覆っている。

【００３１】位置センサ６３は、３個のホール素子６０
を含む電子回路（図示せず）がエッチング等によりプリ
ントされた概略扇形のプリント板６６、および電子回路
をポッティングして周囲の電気部品より電気的に絶縁す
るエポキシ系の電気絶縁性樹脂６７等から構成されてい
る。

【００３２】３個のホール素子６０は、磁束を検知する
ことによりステータ３に対するロータ４のポールコアの
各爪状磁極部の相対位置を検出する磁束検知手段で、リ
ード線６８を介して制御装置（図示せず）にセンサ信号
を出力する。プリント板６６は、リヤハウジング１２の
スリップリングカバー部１８に、センサ磁極６２と微小
間隙を介して対向するように配置され、スリップリング
カバー部１８にねじ等の締結具６９を用いて締付け固定
されている。また、プリント板６６は、スリップリング
カバー部１８およびブラシホルダ５３と共に一対のスリ
ップリング７、８の周囲を覆っている。７０は締結具６
９が挿通する挿通孔である。

【００３３】〔実施例の作用〕次に、発電電動機１の作
用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

【００３４】１）発電電動機１を車両用電動機として利
用する場合エンジンの始動時には、三相駆動回路により三相のステ
ータコイル２３に順次交流電流が供給される。また、２
個のロータコイル３３、３４には、一対のブラシ５１、
５２および一対のスリップリング７、８を介して直流電
流が供給される。すると、各ステータコイル２３および
各ロータコイル３３、３４が電磁石となり、ロータ４が
シャフト５と共にステータ３内で回転する。このシャフ
ト５の回転力がＶリブドプーリ６、ポリＶベルトおよび
ポリＶベルト用プーリに伝達されて、エンジンの出力軸
（クランク軸）に伝わることにより、エンジンが始動す
る。

【００３５】このとき、シャフト５の回転により、セン
サ磁極６２も回転し、その磁束の変化を位置センサ６３
にて検出して、ロータ位置信号を外部の制御装置に出力
する。このロータ位置信号は、ステータ３に対するロー
タ４のポールコア３１、３２の各爪状磁極部の相対位置
を検出するものである。このロータ位置信号を入力した
制御装置は、ロータ４の回転方向が一定方向で、且つ所
定の回転速度が得られるように、三相のステータコイル
２３へ順次供給する交流電流を制御する。

【００３６】２）発電電動機１を車両用発電機として利
用する場合エンジンが始動されると、エンジンの回転動力がポリＶ
ベルト用プーリ、ポリＶベルトおよびＶリブドプーリ６
に伝達され、シャフト５が回転する。一方、ロータ４
は、一対のブラシ５１、５２および一対のスリップリン
グ７、８を介して直流電流が供給されると、２個のロー
タコイル３３、３４が励磁されて電磁石となる。

【００３７】この状態でロータ４がステータ３内を回転
することにより、ステータコア２２の巻回された三相の
ステータコイル２３には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、コネク
タ２４を介して三相整流回路に入力されて整流され直流
電流に変化される。また、三相整流回路で整流された直
流電圧がバッテリを充電したり、電気負荷へ電力が供給
される。

【００３８】上記のように、ロータ４がステータ３内を
回転すると、一対のブラシ５１、５２および一対のスリ
ップリング７、８からは、両者の摺動による摩耗粉が排
出して、ハウジング２内の電気部品、例えば、接続端子
やダイオード、巻線等に付着して、絶縁劣化やアース等
の不具合をもたらす可能性がある。一方、発電電動機１
が被水した時、外部からハウジング２内に浸入した水等
は、一対のブラシ５１、５２および一対のスリップリン
グ７、８に触れてこれらを異常摩耗させて、発電電動機
１の寿命を縮める可能性がある。

【００３９】〔実施例の効果〕しかるに、この実施例の
発電電動機１は、一対のブラシ５１、５２および一対の
スリップリング７、８を保護するためのリヤハウジング
１２のスリップリングカバー部１８、およびブラシホル
ダ５３だけでなく、センサ磁極６２および位置センサ６
３を一対のスリップリング７、８の周囲を囲むように配
置している。

【００４０】この結果、一対のブラシ５１、５２と一対
のスリップリング７、８との摺動により発生する摩耗粉
がスリップリングカバー部１８、ブラシホルダ５３で囲
まれた空間より外部に排出しないため、ハウジング２内
の電気部品、例えば、接続端子やダイオード、巻線等に
付着して、絶縁劣化やアース等の不具合を回避すること
ができる。また、ハウジング２の外部からリヤカバー１
３内に浸入する被水に対して一対のブラシ５１、５２と
一対のスリップリング７、８を確実に保護できるので、
発電電動機１を長寿命化することができる。

【００４１】したがって、発電電動機１を車両用電動機
として利用する際に必要なロータ位置検出装置１０で一
対のブラシ５１、５２と一対のスリップリング７、８を
取り囲むことにより、図４に示したようなシールリング
１１７が不要となり、部品点数の低減化を達成すること
ができる。これにより、発電電動機１の製品コストを低
減できるので、このような安価な発電電動機１を搭載し
た車両の価格を低減することができる。

【００４２】〔変形例〕この実施例では、本発明を発電
電動機１に適用したが、駆動のみを行う電動機に適用し
ても良い。この実施例では、センサ磁極６２を回転側、
位置センサ６３を固定側に設けたが、センサ磁極６２を
固定側、位置センサ６３を回転側に設けても良い。

【００４３】この実施例では、一対のブラシ５１、５２
が接触する被接触子として一対のスリップリング７、８
を用いたが、被接触子として整流子（コンミテータ）を
用いても良い。この実施例では、リヤハウジング１２に
位置センサを固定したが、ブラシホルダ等、スリップリ
ングの近傍に位置するその他の固定部材に位置センサを
固定しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】発電電動機の全体構造を示した断面図である
（実施例）。

【図２】（ａ）はセンサ磁極を示した正面図、（ｂ）は
センサ磁極を示した断面図である（実施例）。

【図３】位置センサを示した正面図である（実施例）。

【図４】車両用交流発電機の全体構造を示した断面図で
ある（従来の技術）。

【符号の説明】

１発電電動機（回転電機）２ハウジング３ステータ４ロータ５シャフト７スリップリング（被接触子）８スリップリング（被接触子）９ブラシ装置１０ロータ位置検出装置１６ベアリング（軸受）１７軸受保持部１８スリップリングカバー部（被接触子被覆部）５１ブラシ（接触子）５２ブラシ（接触子）６１磁極保持板（円環板）６２センサ磁極（永久磁石）６３位置センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ハウジングに回転自在に支持された
シャフトと、（ｂ）このシャフトの外周に固定されたロータコア、お
よびこのロータコアに巻装されたロータコイルを有する
ロータと、（ｃ）前記シャフトの端部外周に設けられ、前記ロータ
コイルに電気的に接続された被接触子と、（ｄ）この被接触子の外周に接触する接触子と、（ｅ）前記被接触子を覆うように前記シャフトの前記被
接触子側に固定され、磁束を作る略円環板形状のセンサ
磁極と、（ｆ）このセンサ磁極と共に前記被接触子を覆うように
設けられ、前記センサ磁極からの磁束を検出して前記ロ
ータの回転位置を測定する円弧形状の位置センサとを備
えた回転電機。
【請求項２】請求項１に記載の回転電機において、前記ハウジングは、前記シャフトの位置決めを行う軸
受、この軸受を保持する軸受保持部、およびこの軸受保
持部に一体成形され、前記被接触子の外周を覆う被接触
子被覆部を有することを特徴とする回転電機。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の回転電機
において、前記センサ磁極は、磁性材料よりなる円環板、およびこ
の円環板の前記被接触子側面に固定され、周方向に等ピ
ッチ間隔で、軸方向に着磁した円環状の永久磁石を有す
ることを特徴とする回転電機。