WO2013105212A1 - 車両用交流発電機 - Google Patents

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generator
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裕敬 木俣
和徳 田中
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/08—Insulating casings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle alternator.
  • the vehicular AC generator is mainly provided with a rectifier, a regulator, a brush holder, a resin cover, etc. (for example, Patent Document 1).
  • the brush holder has a brush for supplying a field current to the rotor.
  • the resin cover is a bowl-shaped cover for protecting electrical parts such as a rectifier and a regulator.
  • the resin cover is mainly used for the spatial protection of electrical parts, so it does not have the strength to withstand collisions.
  • changing the material of the resin cover to an impact resistant material or increasing the thickness of the resin cover may cause a new problem that leads to an increase in cost.
  • the present invention has been made in view of the above, and does not rely on changing the material or changing the overall thickness, and can further enhance the safety in the event of a vehicle collision.
  • the purpose is to provide.
  • an automotive alternator includes a rotor provided on a shaft, a stator disposed so as to face the rotor, and a rectifier that rectifies a current generated in the stator.
  • the vehicle alternator includes a regulator that adjusts a voltage generated in the stator and a resin cover that covers the rectifier, and a partition portion is integrally formed inside the resin cover. The partition portion extends in the circumferential direction and rises in the axial direction of the shaft.
  • the vehicle alternator according to the present invention can further improve safety in the event of a vehicle collision without relying on changing the material or changing the overall thickness.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion where a resin cover partition is interposed between a heat sink (+) and a heat sink ( ⁇ ). It is a perspective view which shows a resin cover from the outer side. It is a perspective view which shows the shape of the resin cover with which the partition part extended in an axial direction and the circumferential direction was integrated from the inner side.
  • FIG. 1 is a sectional view of an automotive alternator according to the present embodiment.
  • the vehicle alternator 50 includes a front bracket 1 and a rear bracket 2. Inside the front bracket 1 and the rear bracket 2 (back side), a shaft 4 is rotatably arranged.
  • a pulley 3 is attached to one end 4 a of the shaft 4 protruding from the front bracket 1.
  • a claw pole type rotor 5 is attached to the shaft 4 inside the front bracket 1.
  • a fan 6 is attached to the front bracket 1 side of the rotor 5 in the direction in which the rotation axis of the shaft 4 extends.
  • a fan 7 is attached to the rear bracket 2 side of the rotor 5 in the direction in which the rotation axis of the shaft 4 extends.
  • a slip ring 8 for supplying current to the rotor 5 is provided at the other end 4 b of the shaft 4.
  • the brush 9 is disposed so as to slide with the slip ring 8.
  • a stator 10 is provided on the outer side (front side) in the rotational radius direction of the rotor 5 so as to face the rotor 5.
  • the stator 10 has a stator core 10a and a stator coil 11 wound around the stator core 10a.
  • the stator core 10a and the stator coil 11 are fixed to the front bracket 1 and the rear bracket 2.
  • a rectifier 12 and a regulator 13 are arranged in a region on the other end 4b side of the shaft 4 with respect to the stator coil 11.
  • the rectifier 12 is electrically connected to the stator coil 11 and rectifies an alternating current generated in the stator coil 11 into a direct current.
  • the regulator 13 adjusts the AC voltage generated in the stator coil 11.
  • the regulator connector 13a is exposed to the outside at the edge of the resin cover described later.
  • FIG. 2 is a perspective view of the rectifier
  • FIG. 3 is a side view of the diode
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion where a partition portion of a resin cover described later is interposed between the heat sink (+) and the heat sink ( ⁇ ).
  • the rectifier 12 includes a heat sink (+) 100, a diode (+) 110, a heat sink ( ⁇ ) 120, a diode ( ⁇ ) 130, and a circuit board 140.
  • Reference numeral 145 denotes a battery terminal connection portion.
  • the diode (+) 110 has a shape as shown in FIG.
  • the diode ( ⁇ ) 130 is also configured in the same shape as the diode (+) 110.
  • the heat generating portion of the diode (+) 110 is electrically connected to the cathode side, and the heat generating portion of the diode ( ⁇ ) 130 is electrically connected to the anode side, and the cathode of the diode (+) 110 and the anode of the diode ( ⁇ ) 130 are Each is electrically connected to a conductive base 150.
  • the base 150 of the diode (+) 110 is mechanically fixed to the heat sink (+) 100, and the base 150 of the diode ( ⁇ ) 130 is mechanically fixed to the heat sink ( ⁇ ) 120, respectively.
  • the heat sink (+) 100 has the same potential as the cathode of the diode (+) 110 and the heat sink ( ⁇ ) 120 has the same potential as the anode of the diode ( ⁇ ) 130.
  • a cup-shaped or bowl-shaped resin cover 14 is provided outside the other end 4b of the shaft 4.
  • the resin cover 14 covers and protects the brush 9, the rectifier 12, and the like.
  • the resin cover 14 is made of a flame retardant grade material (UL standard V-0) or a flame retardant material corresponding thereto.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the resin cover from the outside.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a resin cover integrated with a partition portion extending in the axial direction and the circumferential direction from the inside.
  • a partition 15 is formed inside the resin cover 14.
  • the partition 15 is integrally formed with the other part of the resin cover 14.
  • the partition portion 15 extends in parallel with the direction in which the shaft 4 extends, that is, the rotation axis direction of the shaft 4. In other words, the partition portion 15 rises in the direction from the other end 4b of the shaft 4 toward the one end 4a inside the end surface of the resin cover 14.
  • the partition 15 extends in the axial direction and also in the circumferential direction.
  • the partition 15 extends so as to separate metal parts having a potential difference.
  • the heat sink (+) 100 and the heat sink ( ⁇ ) 120 are connected to each other. It extends to be separated.
  • the partition 15 extends in the circumferential direction (the circumferential direction related to the rotation of the shaft 4) so as to sew between the heat sink (+) 100 and the heat sink ( ⁇ ) 120.
  • the circumferential direction is not strictly limited to the circumference of the same radius, and follows the shape of the mutually facing portions of the heat sink (+) 100 and the heat sink ( ⁇ ) 120 from the rotation axis of the shaft 4.
  • the partition 15 illustrated in FIG. 6 is an example of an aspect that extends while changing the position in the radial direction. As shown in FIG. 6, the partition portion 15 has a curved shape when projected in the front and back direction of the resin cover 14.
  • the outer side of the resin cover 14 has a concave shape or a convex shape, and in the example shown in FIG. 5 as the present embodiment, has a plurality of concave portions 14a. That is, the concave-shaped portion 14a is a portion that is recessed in a relative relationship with respect to the uniform surface (rear end surface) 14b that is a main reference surface of the resin cover 14. Further, the peripheral part of the battery terminal covering part 14c and the peripheral part of the regulator connector covering part 14d outside the resin cover are lower than the uniform surface 14b of the resin cover 14, that is, as shown in FIG.
  • the aforementioned concave-shaped part 14a is located at least in the peripheral part of the battery terminal covering part 14c and the peripheral part of the regulator connector covering part 14d. In other words, in the battery terminal covering portion 14c and the regulator connector covering portion 14d, the space inside the resin cover 14 is enlarged.
  • the partition is integrally formed inside the resin cover, and the partition extends in the circumferential direction and rises in the axial direction of the shaft.
  • the rigidity and strength of the entire resin cover can be increased.
  • the impact of the impact can be reduced without increasing the cost of changing the resin cover material to an impact resistant material or increasing the thickness of the resin cover.
  • the impact resistance can be improved regardless of the direction.
  • the resin cover of the present embodiment can be realized only by changing the mold shape, and can be realized only by a slight change in the amount of material.
  • the partition portion has a curved shape when viewed in a front-and-back direction of the resin cover, the strength of the partition portion itself can be improved, thereby improving the rigidity of the resin cover. be able to.
  • the partition part is extended so that metal components with a potential difference may be separated, a short circuit can be prevented regardless of the direction of impact.
  • the outer side of the resin cover has a concave shape or a convex shape, the rigidity of the resin cover can also be improved.
  • the peripheral part of the battery terminal cover part and the peripheral part of the regulator connector cover part into a concave shape, the battery terminal cover part and the regulator connector cover part itself can expand the space and improve the wearability of the harness. Can do.
  • the resin cover is made of a flame retardant grade material, even if a spark occurs in the event of a short circuit due to a collision, it can be more reliably suppressed from developing into a fire.

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Abstract

　材料を変更したり全体の厚みを変更したりすることに頼らず、車両衝突時の安全性をより高めることができる車両用交流発電機を提供する。車両用交流発電機５０は、シャフト４に設けられたロータ５と、ロータに向き合うように配置されたステータ１０と、ステータで生じた電流を整流するレクチファイヤ１２と、ステータで生じた電圧を調整するレギュレータ１３と、レクチファイヤを覆う樹脂カバー１４とを備える。樹脂カバーの内側には、衝立部１５が一体的に形成されており、衝立部は、周方向に延び且つシャフトの軸線方向に立ち上がっている。

Description

車両用交流発電機
　本発明は、車両用交流発電機に関するものである。
　車両用交流発電機は、レクチファイヤ、レギュレータ、ブラシホルダ、樹脂カバー等を備えたものが主流となっている（例えば特許文献１）。ブラシホルダは、ロータに界磁電流を供給する為のブラシを有している。また、樹脂カバーは、レクチファイヤ、レギュレータ等の電気部品を保護する為の椀状のカバーである。
実開平５－１５６５３号公報
　車両の衝突事故等によって車両用交流発電機が外部から衝撃を受けた時、樹脂カバーが破損して内部部品まで直接衝撃が加わることが想定される。特に電位差を持つ金属部品同士が変形・接触した場合には、短絡時にスパークが発生することも皆無ではない。近年、エンジンルームのコンパクト化に伴い内部部品間の空間はより狭くなってきている為、車両衝突時の安全性をより高めておきたいというニーズがある。また、ハーネス装着性の点から、車両用交流発電機自身のコンパクト化のニーズもある。
　樹脂カバーは、電気部品の空間的な保護を主な目的としている為、衝突に耐え得るような強度を有していないのが現状である。しかし、樹脂カバーの材料を耐衝撃材に変更したり、樹脂カバーの厚みを厚くしたりすることは、コストアップに繋がってしまう問題が新たに生じうる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、材料を変更したり全体の厚みを変更したりすることに頼らず、車両衝突時の安全性をより高めることができる、車両用交流発電機を提供することを目的とする。
　上述した目的を達成するため、本発明の車両用交流発電機は、シャフトに設けられたロータと、該ロータに向き合うように配置されたステータと、該ステータで生じた電流を整流するレクチファイヤと、前記ステータで生じた電圧を調整するレギュレータと、前記レクチファイヤを覆う樹脂カバーとを備えた車両用交流発電機であって、前記樹脂カバーの内側には、衝立部が一体的に形成されており、前記衝立部は、周方向に延び且つ前記シャフトの軸線方向に立ち上がっている。
　本発明の車両用交流発電機によれば、材料を変更したり全体の厚みを変更したりすることに頼らず、車両衝突時の安全性をより高めることができる。
本発明の実施の形態に係る車両用交流発電機の断面図である。 レクチファイヤの斜視図である。 ダイオードの側面視図である。 ヒートシンク（＋）とヒートシンク（－）との間に樹脂カバーの衝立部を介在させた部位の断面図である。 樹脂カバーを外側から示す斜視図である。 軸方向及び周方向に延びる衝立部が一体化された樹脂カバーの形状を内側から示す斜視図である。
　以下、本発明に係る車両用交流発電機の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
　図１は、本実施の形態に係る車両用交流発電機の断面図である。車両用交流発電機５０は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２を有している。これらフロントブラケット１及びリヤブラケット２の内側（裏側）には、シャフト４が回転可能に配置されている。
　フロントブラケット１から突出したシャフト４の一端４ａには、プーリ３が取り付けられている。フロントブラケット１の内側において、シャフト４には、クローポール型のロータ５が取り付けられている。シャフト４の回転軸線の延びる方向でみて、ロータ５におけるフロントブラケット１側には、ファン６が取り付けられている。同様に、シャフト４の回転軸線の延びる方向でみて、ロータ５におけるリヤブラケット２側にはファン７が取り付けられている。
　シャフト４の他端４ｂには、ロータ５に電流を供給するためのスリップリング８が設けられている。スリップリング８の近傍には、ブラシ９が当該スリップリング８と摺動するように配置されている。
　ロータ５の回転半径方向でいう外側（表側）には、ロータ５と向き合うようにステータ１０が設けられている。ステータ１０は、ステータコア１０ａと、ステータコア１０ａに巻かれたステータコイル１１とを有している。これらステータコア１０ａ及びステータコイル１１は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２に固定されている。
　ステータコイル１１に対して、シャフト４の他端４ｂ側の領域には、レクチファイヤ１２及びレギュレータ１３が配置されている。レクチファイヤ１２は、ステータコイル１１に電気的に接続され、ステータコイル１１で生じた交流電流を直流電流に整流する。レギュレータ１３は、ステータコイル１１で生じた交流電圧を調整する。レギュレータコネクタ１３ａは、後述する樹脂カバーの縁において外に露出している。
　ここで、図２～図４に基づいて、レクチファイヤについて説明する。図２は、レクチファイヤの斜視図であり、図３は、ダイオードの側面視図である。また、図４は、ヒートシンク（＋）とヒートシンク（－）との間に、後述する樹脂カバーの衝立部を介在させた部位の断面図である。レクチファイヤ１２は、ヒートシンク（＋）１００と、ダイオード（＋）１１０と、ヒートシンク（－）１２０と、ダイオード（－）１３０と、サーキットボード１４０とを備えている。また、符号１４５は、バッテリー端子接続部である。
　ダイオード（＋）１１０は、図３に示されるような形状を有している。なお、ダイオード（－）１３０も、ダイオード（＋）１１０と同形状に構成されている。
　ダイオード（＋）１１０の発熱部はカソード側に、ダイオード（－）１３０の発熱部はアノード側にそれぞれ電気的に接続され、また、ダイオード（＋）１１０のカソード及びダイオード（－）１３０のアノードはそれぞれ、導電性のベース１５０に電気的に接続されている。
　ダイオード（＋）１１０のベース１５０はヒートシンク（＋）１００に、ダイオード（－）１３０のベース１５０はヒートシンク（－）１２０に、それぞれ機械的に固定されている。ヒートシンク（＋）１００はダイオード（＋）１１０のカソードと、ヒートシンク（－）１２０はダイオード（－）１３０のアノードと、それぞれ同電位である。
　図１に戻り、シャフト４の他端４ｂの外側には、カップ状またはボウル状の樹脂カバー１４が設けられている。樹脂カバー１４は、ブラシ９、レクチファイヤ１２等を覆い保護している。樹脂カバー１４は、難燃グレード材（ＵＬ規格Ｖ－０）もしくはそれに相当する難燃性の材料で構成されている。
　図４～図６に基づき、本実施の形態における樹脂カバー１４について説明する。図５は、樹脂カバーを外側から示す斜視図である。図６は、軸方向及び周方向に延びる衝立部が一体化された樹脂カバーを内側から示す斜視図である。
　まず、図４及び図６に示されるように、樹脂カバー１４の内側には、衝立部１５が形成されている。かかる衝立部１５は、樹脂カバー１４の他の部分に対して、一体的に形成されている。衝立部１５は、シャフト４の延びる方向すなわちシャフト４の回転軸線方向と平行に延びている。換言すると、衝立部１５は、樹脂カバー１４の端面内側において、シャフト４における他端４ｂから一端４ａへ向かう向きで立ち上がっている。
　また、衝立部１５は、軸方向に延びると共に周方向にも延びている。衝立部１５は、電位差を持つ金属部品間を隔てるように延びており、具体的には、図４及び図６に示されているように、ヒートシンク（＋）１００とヒートシンク（－）１２０とを隔てるように延びている。つまり、衝立部１５は、ヒートシンク（＋）１００とヒートシンク（－）１２０との間を縫うように周方向（シャフト４の回転に関する周方向）に延びている。なお、周方向とは、厳密に同一半径の周に限定する意味ではなく、ヒートシンク（＋）１００及びヒートシンク（－）１２０の相互に対面する部分の形状に倣って、シャフト４の回転軸線からの距離（径に相当）を変化させながら延びる態様も含む意味である。図６に図示した衝立部１５は、そのように径方向の位置を変化させながら延びる態様の一例である。衝立部１５は、図６に示されるように、樹脂カバー１４の表裏方向で投影的にみて、曲線形状を有している。
　樹脂カバー１４の外側は、凹形状または凸形状を有しており、本実施の形態として図５に示した例では、複数の凹形状部１４ａを有している。すなわち、凹形状部１４ａは、樹脂カバー１４の主要な基準面である均一面（最後端面）１４ｂに対して相対的な関係において凹んでいる部分である。また、樹脂カバーの外側におけるバッテリー端子被覆部１４ｃの周辺部及びレギュレータコネクタ被覆部１４ｄの周辺部は、樹脂カバー１４の均一面１４ｂよりも低くなっており、すなわち、図５に示されるように、前述の凹形状部１４ａは、少なくとも、これらのバッテリー端子被覆部１４ｃの周辺部及びレギュレータコネクタ被覆部１４ｄの周辺部に位置している。換言すれば、バッテリー端子被覆部１４ｃ及びレギュレータコネクタ被覆部１４ｄにおいては、樹脂カバー１４の内側スペースの拡大が図られている。
　以上のように構成された車両用交流発電機によれば、樹脂カバーの内側に、衝立部が一体的に形成されており、その衝立部が、周方向に延び且つシャフトの軸線方向に立ち上がっているので、樹脂カバー全体の剛性・強度を上げることができ、特に、樹脂カバーの材料を耐衝撃材に変更したり樹脂カバーの厚みを厚くしたりする等のコスト増加を伴うことなく、衝撃の方向を問わず耐衝撃性を向上させることができる。既存の樹脂カバーを基準にみると、本実施の形態の樹脂カバーは、金型形状の変更のみで実現でき、且つ、材料量の僅かな変更だけで実現できる。
　加えて、衝立部は、樹脂カバーの表裏方向で投影的にみて、曲線形状を有しているので、衝立部自身の強度を向上させることができ、それによっても、樹脂カバーの剛性を向上させることができる。また、衝立部は、電位差を持つ金属部品間を隔てるように延びているので、衝撃の方向を問わず短絡を防止することができる。また、樹脂カバーの外側は、凹形状または凸形状を有しているので、それによっても、樹脂カバーの剛性を向上させることができる。また、バッテリー端子被覆部の周辺部及びレギュレータコネクタ被覆部の周辺部を凹形状とすることで、バッテリー端子被覆部やレギュレータコネクタ被覆部そのものは、スペースを拡大でき、ハーネスの装着性も向上させることができる。
さらに、樹脂カバーが難燃グレード材で構成されている場合、万が一、衝突に起因した短絡時にスパークが発生したとしても、火災に発展することをより確実に抑制することができる。
　以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
　４　シャフト、５　ロータ、１０　ステータ、１２　レクチファイヤ、１３　レギュレータ、１４　樹脂カバー、１５　衝立部、５０　車両用交流発電機、１００　ヒートシンク（＋）、１１０　ダイオード（＋）、１２０　ヒートシンク（－）、１３０　ダイオード（－）。

Claims (7)

  1. 　シャフトに設けられたロータと、
    　該ロータに向き合うように配置されたステータと、
    　該ステータで生じた電流を整流するレクチファイヤと、
    　前記ステータで生じた電圧を調整するレギュレータと、
    　前記レクチファイヤを覆う樹脂カバーとを備えた車両用交流発電機であって、
    　前記樹脂カバーの内側には、衝立部が一体的に形成されており、
    　前記衝立部は、周方向に延び且つ前記シャフトの軸線方向に立ち上がっている、
    車両用交流発電機。
  2. 　前記衝立部は、前記樹脂カバーの表裏方向で投影的にみて、曲線形状を有している、
    請求項１の車両用交流発電機。
  3. 　前記衝立部は、電位差を持つ金属部品間を隔てるように延びる、
    請求項１又は２の車両用交流発電機。
  4. 　前記レクチファイヤは、発熱部がカソードと電気的に接続された複数のダイオード（＋）と、発熱部がアノードと電気的に接続された複数のダイオード（－）とを有しており、
    　前記衝立部は、前記ダイオード（＋）のカソードが電気的に接続されたヒートシンク（＋）と前記ダイオード（－）のアノードが電気的に接続されたヒートシンク（－）との間を隔てるように延びる、
    請求項３の車両用交流発電機。
  5. 　前記樹脂カバーの外側は、凹形状または凸形状を有している、
    請求項１乃至４の何れか一項の車両用交流発電機。
  6. 　前記樹脂カバーの外側は、バッテリー端子被覆部の周辺部又はレギュレータコネクタ被覆部の周辺部において、該樹脂カバーの最後端面よりも低くなっている、
    請求項１乃至５の何れか一項の車両用交流発電機。
  7. 　前記樹脂カバーは、難燃グレード材で構成されている、
    請求項１乃至６の何れか一項の車両用交流発電機。
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