JP4851591B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

この発明は、自動車等の車両に搭載される車両用交流発電機に関するものである。

自動車等の車両に搭載され内燃機関により駆動される車両用交流発電機は、その固定子巻線に誘起された交流電圧を直流に変換する整流器と、固定子巻線に誘起される電圧を調整するレギュレータとを備える。通常、レギュレータは、固定子巻線に誘起される電圧を調整する回路を有する回路部とこの回路部の表面に接触して回路部から発生する熱を放散させるヒートシンクとを備え、レギュレータ保持部に装着される。レギュレータ保持部は、ブラシを保持するブラシ保持部とレギュレータを外部装置に接続する外部端子を保持する外部端子保持部と共にレギュレータアッセンブリに一体に組み込まれる。レギュレータアッセンブリは、交流発電機のブラケットの軸方向端部に装着される。

従来の車両用交流発電機に於いて、レギュレータアッセンブリに設けられたレギュレータ保持部は、レギュレータの回路部を収容する収容部を備え、この収容部の側部は三辺が壁体により囲まれ他の一辺が開放されている。レギュレータの回路部は、そのレギュレータ保持部の収容部に収容され、回路部に固着されたヒートシンクは、その周縁部の三辺が収容部を囲む壁体に固着される。レギュレータ保持部の収容部は、その開放されている側部から収容部の内部に充填される硬化性樹脂により、収容した回路部の保護及び保持を行なうよう構成されている（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照）。

特開２００１−１６８２９号公報 特開２００２−１４２４２３号公報

従来の車両用交流発電機に於いて、レギュレータ保持部は、レギュレータのヒートシンクの周縁部の四辺のうちの三辺のみを壁体に固着しているので、ヒートシンクの保持強度が充分でなく、又、レギュレータの回路部を収容した収容部は、レギュレータを装着した後も側部の一辺が開口しているので、収容部内に充填された樹脂が露出しており経年変化により樹脂の劣化を招きやすく、又、回路部の保持強度が低下するという課題があった。

この発明は、従来の車両用交流発電機に於ける上記のような課題を解決するために成されたもので、レギュレータを強固に保持し、且つレギュレータの回路部を収容する収容部内に充填された樹脂の劣化を少なくすることのできるレギュレータ保持部を備えた車両用交流発電機を得ることを目的とする。

この発明による車両用交流発電機は、ブラケットに固定された固定子、前記固定子に設けられた固定子巻線、前記ブラケットに回転自在に支持された回転子軸、前記回転子軸に固定され前記固定子の内部空間に配置された回転子、前記回転子に設けられた界磁巻線、前記回転子軸に固定され前記界磁巻線に電気的に接続されたスリップリング、前記スリップリングに接触して前記界磁巻線に界磁電流を供給するブラシ、前記固定子巻線に発生した電圧の値を調整する回路を備えた回路部と前記回路部の表面に固着され前記回路部に発生する熱を放散させるヒートシンクとを有するレギュレータ、前記ブラシを摺動自在に保持するブラシ保持部と前記レギュレータを保持するレギュレータ保持部と前記レギュレータを外部端子に接続するコネクタを保持するコネクタ保持部とを有するレギュレータアッセンブリを備えた車両用交流発電機であって、前記レギュレータ保持部は、少なくとも開口部の周縁全体が壁体により包囲された収容部を備え、前記回路部は、前記開口部を介して前記収容部の内部に収容され、前記ヒートシンクは、前記開口部の周縁全体を包囲する壁体の内側壁面に全周縁部が固着されて前記収容部に保持される共に前記開口部を閉塞し、前記収容部は、前記収容した回路部の周辺に封入された樹脂を備えるものである。

この発明による車両用交流発電機によれば、レギュレータ保持部は、少なくとも開口部の周縁全体が壁体により包囲された収容部を備え、レギュレータの回路部は、前記開口部を介して前記収容部の内部に収容され、レギュレータのヒートシンクは、前記開口部の周縁全体を包囲する壁体の内側壁面に全周縁部が固着されて前記収容部に保持される共に前記開口部を閉塞し、前記収容部は、前記収容した回路部の周辺に封入された樹脂を備えるにしたので、ヒートシンクが強固に壁体に固着され、従ってレギュレータが強固にレギュレータ保持部に保持される。又、収容部内に充填された樹脂が全面的に外部に露出することがなく樹脂の劣化を少なくすることができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機のリヤブラケット側の側面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機のレギュレータアッセンブリの平面図である。 図３の矢印Ｄ方向から視たレギュレータアッセンブリの側面図である。 図３の矢印Ｅ方向から視たレギュレータアッセンブリの側面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う矢印方向から視たレギュレータアッセンブリの断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う矢印方向から視たそのレギュレータアッセンブリの断面図である。 この発明の実施の形態１に係るレギュレータアッセンブリの底面図である。 この発明の実施の形態１に係るレギュレータのヒートシンクの斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るレギュレータアッセンブリの斜視図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の断面図、図２は、そのリヤブラケット側の側面図である。図１及び図２に於いて、自動車等に搭載される車両用交流発電機１００は、環状の固定子鉄心１とこの固定子鉄心１のスロットに挿入された固定子巻線２とから構成された固定子１０を備える。固定子１０は、フロントブラケット３とリヤブラケット４との間に配置されている。フロントブラケット３とリヤブラケット４とは、複数のボルト５により互いに接近する方向に締付けら、その間に配置された固定子１０を挟持している。

クローポール型の回転子２０は、固定子鉄心１の内側空間部に配置され、界磁巻線６を備えている。回転子２０の軸方向両端部には、夫々冷却用のファン７、８が固定されている。回転子軸９は、回転子２０の中央貫通孔に圧入され、両端部がフロントブラケット３とリヤブラケット４により軸受１１、１２を介して回転自在に支持されている。プーリ１３は、回転子軸９のフロントブラケット側の端部に固定されており、図示していない内燃機関（図示せず）によりベルト（図示せず）を介して連結されている。

一対のスリップリング１４、１５は、回転子軸９のリヤブラケット側に固定されており、回転子２０の界磁巻線６に界磁リード線１６を介して接続されている。図２によく示されているように、整流器アッセンブリ３０は、Ｃ字状に形成され、固定子巻線２に誘起された交流電圧を整流する６個のプラス側ダイオード１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６と、図示されていない６個のマイナス側ダイオードとを保持している。これらのプラス側ダイオード１６１〜１６６とマイナス側ダイオードは、２組の三相ブリッジ整流回路を構成し、その入力側が固定子リード線１７を介して固定子巻線２の三相出力端子に接続され、出力側が車両用交流発電機１００の外部に導出されて車両用バッテリー（図示せず）の正負両端子に接続される。この整流器アッセンブリ３０は、回転子軸９を包囲するように配置され、リヤブラケット４にネジ１８、１９、２１により固定されている。

レギュレータ５２は、界磁コイル６に流れる電流を制御して固定子巻線２に誘起される交流電圧を調整する回路を備えた回路部５２１と、この回路部５２１が発生する熱を放散させるヒートシンク５２２を備える。回路部５２１は、矩形に形成された樹脂モールドの内部に、基板上に実装されたハイブリッドＩＣを備えている。ヒートシンク５２２は、一方の面は回路部５２１の表面５２１１に固着され、他方の面は多数の平板状の放熱フィン５２３を備えている。レギュレータ５２は、後述するレギュレータアッセンブリ５０のレギュレータ保持部５３に保持されている。

一対のブラシ５４、５５は、回転子軸９のリヤブラケット４側に設けられた一対のスリップリング１４、１５に接触し、界磁コイル６に界磁リード線１６を介して界磁電流を供給する。一対のブラシ５４、５５は、後述するレギュレータアッセンブリ５０に設けられたブラシ保持部５６に摺動自在に保持されている。レギュレータアッセンブリ５０は、図２によく示されているように、整流器アッセンブリ３０のＣ字状の開いた部分に配置され、リヤブラケット４にネジ２２、２３により固定されている。

次に、この発明の特徴とするレギュレータアッセンブリ５０について詳細に説明する。図３〜図１０は、レギュレータアッセンブリ５０を示す。図３〜図１０に於いて、レギュレータアッセンブリ５０は、回転子軸９が貫通する環状の回転子軸貫通部５１と、レギュレータ５２を保持するレギュレータ保持部５３と、一対のブラシ５４、５５を摺動自在に保持するブラシ保持部５６と、レギュレータ５２を外部端子に接続するためのコネクタ５８を保持するコネクタ保持部５７とを備えている。これらの回転子軸貫通部５１と、レギュレータ保持部５３と、ブラシ保持部５６と、コネクタ保持部５７とは、絶縁物により形成され、一体に固定されている。

レギュレータアッセンブリ５０は、レギュレータ保持部５３の短辺側の両側に夫々取付用孔５０１、５０２を備えており、レギュレータアッセンブリ５０は、取付用孔５０１、５０２を貫通してリヤブラケット４に螺合されるネジ２２、２３により、リヤブラケット４に固定される。レギュレータアッセンブリ５０は、レギュレータ保持部５３の両側で、且つ回転子軸に近い内径側でリヤブラケット４に固定されるので、レギュレータ５２の回路部５２１やヒートシンク５２２への加振力を最小限に抑えることができる。

レギュレータ保持部５３は、側部の四辺が壁体５３１により構成された矩形の収容部５３２を備え、回転子軸の軸心の方向、即ち回転子軸貫通部５１の軸心Ｘの方向に対して直交する方向に開口する開口部５３３を備えている。開口部５３３の周縁全体が壁体５３１により包囲されている。レギュレータ５２の回路部５２１は、レギュレータ保持部５３の収容部５３２内に開口部５３３を介して挿入され収容されている。矩形に形成されたレギュレータ５２のヒートシンク５２２は、その全周縁部、つまり矩形の周縁部５２２１の四辺が、収容部５３２の四辺の側部を構成する壁部５３１の内側に接着剤を介して固着され、収容部５３２の開口部５３３を閉塞している。レギュレータ５２の回路部５２１は、ヒートシンク５２２を固着している基板の表面５２１１が回転子軸貫通部５１の軸心Ｘに対して直交して配置され、収容部５３内に収容されている。回路部５２１とこの回路部５２１に固着されたヒートシンク５２２とを有するレギュレータ５２は、レギュレータアッセンブリ５０の反回転子２０側からレギュレータ保持部５３に装着される。

レギュレータ５２のヒートシンク５２２は、実施の形態１では、その矩形の長辺と短辺の寸法が回路部５２１の長辺及び短辺の寸法より夫々大きく設定されており、ヒートシンク５２２の周縁部５２２１のみが壁部５３１に接着剤により固着されているが、ヒートシンク５２２と回路部５２１の長辺及び短辺の寸法を同一とし、それらの周縁部５２２１を共に壁部５３１に接着剤により固着するようにしてもよい。この場合、レギュレータ５２は、より強固にレギュレータ保持部５３に保持される。又、ヒートシンク５２２の長辺か短辺の一方のみの寸法を、回路部５２１の長辺若しくは短辺の一方と同一寸法とし他方の寸法を大きくしておき、両者の同一寸法の周縁部５２２１を壁部５３１に接着剤により固着するようにしてもよい。又、ヒートシンク５２２と回路部５２１の何れも矩形でなくてもよく、或いは、一方のみを矩形とし他方を矩形以外の形状としてもよい。

ブラシ保持部５６は、回転子軸貫通部５１の側面から軸心Ｘに直交する方向に延びるよう配置され、ブラシ５４、５５を摺動自在に保持する一対の貫通孔５６１、５６２を備える。ブラシ保持部５６に保持された一対のブラシ５４、５５は、図１に示すように夫々貫通孔５６１、５６２内でバネ５４１、５５１により常時スリップリング１４、１５の方向に押圧され、夫々のスリップリング１４、１５の表面に接触する。ブラシ保持部５６には夫々のブラシ５４、５５に接続されるターミナル（図示せず）が設けられており、このターミナルが、レギュレータ５２の回路部５２１にリードピンを介してレギュレータアッセンブリ５０の反回転子２０側で半田接合されている。

コネクタ保持部５７は、その一端部５７１が、収容部５３の側部の一辺を構成する壁部５３１１に固定され、その一端部５７１から他端部５７２にかけて回転子軸貫通部５１の軸心Ｘの方向と直交する方向に延びるように配置されている。コネクタ保持部５７により保持されたコネクタ５８は、レギュレータ５２の回路部５２１を車両の制御装置（図示せず）に接続された外部端子（図示せず）に接続される。これにより、レギュレータ５０の回路部５２１は、コネクタ５８を介して制御装置から制御信号を受け、界磁電流を制御して固定子巻線２に誘起される交流電圧を制御する。

図３、及び図４に示すように、コネクタ保持部５７の一端部５７１を固定している収容部５３２の壁部５３１１には、一対の樹脂封入孔５９１、５９２が設けられている。これらの樹脂封入孔５９１、５９２は、それらの断面積を収容部５３２の外側から内部に向って漸次縮小させるためのテーパ面５９１１、５９２１を備えている。

レギュレータアッセンブリ５０の回転子２０側の側面、即ちレギュレータ５２のヒートシンク５２２が露出している側面に対して反対側となる側面には、図１０に示すように、樹脂製ケースを構成するリヤプレート６０１が装着されており、このリヤプレート６０１には雑音防止用コンデンサ６０が固定されている。この雑音防止用コンデンサ６０は、巻回されたフィルム状のコンデンサ素子の両端に半田接合された端子を備え、これらが樹脂製ケースを構成するリヤプレート６０１内に収容されてエポキシ樹脂により薄板状にモールド成形されている。

以上のように構成されたレギュレータアッセンブリ５０は、レギュレータ保持部５３の収容部５３２の内部に、その開口部５３３からレギュレータ５２の回路部５２１を収容し、ヒートシンク５２２の周縁部５２２１の四辺を接着剤により壁部５３１の内側に固着することで、レギュレータ５２をレギュレータ保持部５３に保持する。次に、一対の樹脂封入孔５９１、５９２から収容部５３２の内部に液状の熱硬化性樹脂６１を注入しこれを熱硬化させる。収容部５３２内に封入されて硬化した樹脂６１は、回路部５２１を強固に収容部５３２内に固定する。熱硬化性樹脂６１の注入は、樹脂封入孔５９１、５９２が一対設けられているので、粘性の高い熱硬化性樹脂であっても、収容部５３２の内部から空気が抜けやすく、封入された熱硬化性樹脂６１内の残留エアを消滅させることができる。

又、一対のブラシ５４、５５は、ブラシ保持部５６の一対の貫通孔５６１、５６２内に夫々挿入され、更に、レギュレータアッセンブリ５０の反レギュレータ５２側面には、リヤプレート６０１が図１０に示すように固定される。

このようにして組み立てられたレギュレータアッセンブリ５０は、図１及び図２に示すように、Ｃ字形の整流器アッセンブリ３０の開いた部分に配置され、回転子軸貫通部５１に回転子軸９を貫通させてリヤブラケット４にネジ２１、２２により固定される。このとき、レギュレータアッセンブリ５０のコネクタ保持部５７の他端部５７２は、リヤブラケット４の面部４１に当接しリヤブラケット４により保持される。尚、図２は、ブラシ５４、５５がスリップリング１４、１５の表面に接触する前の状態を示している。

この発明の実施の形態１による車両用交流発電機によれば、ヒートシンク５２２の周縁部５２２１の四辺全てが収容部５３の壁部５３１に接着剤を介して固定されているので、レギュレータ５２を強固にレギュレータ保持部５３に固定することができる。又、レギュレータ保持部５３の収容部５３２は、その側部の四辺が壁部５３１により構成されているので、従来の装置のように収容部５３２の内部に封入された樹脂６１が収容部５３２の壁部を有しない側部の一辺から外部に大きく露出することがなく、経年変化による劣化を少なくすることができ、回路部５２１の保護及び保持を強固に行うことができる。

又、レギュレータアッセンブリ５０は、整流器アッセンブリ３０のＣ字形の開いた部分に配置されるので、コンパクトにリヤブラケット４に固定することができ、更に、ネジ２２、２３により強固にリヤブラケット4に固定されるので、回路部５２１やヒートシンク５２２に加わる振動による脱落等を防止することができる。又、収容部５３２の内部に熱硬化性樹脂６１が封入されているので、熱硬化性樹脂６１と壁部５３１とが密着し回路部５２１をより強固に保持することができる。

この発明の車両用交流発電機は、主として自動車に搭載される交流発電機に適用されるが、自動車以外の車両用交流発電機としても適用可能である。

Claims (11)

1. ブラケットに固定された固定子、 前記固定子に設けられた固定子巻線、前記ブラケットに回転自在に支持された回転子軸、前記回転子軸に固定され前記固定子の内部空間に配置された回転子、前記回転子に設けられた界磁巻線、前記回転子軸に固定され前記界磁巻線に電気的に接続されたスリップリング、前記スリップリングに接触して前記界磁巻線に界磁電流を供給するブラシ、前記固定子巻線に発生した電圧の値を調整する回路を備えた回路部と前記回路部の表面に固着され前記回路部に発生する熱を放散させるヒートシンクとを有するレギュレータ、前記ブラシを摺動自在に保持するブラシ保持部と前記レギュレータを保持するレギュレータ保持部と前記レギュレータを外部端子に接続するコネクタを保持するコネクタ保持部とを有するレギュレータアッセンブリを備えた車両用交流発電機であって、
   前記レギュレータ保持部は、少なくとも開口部の周縁全体が壁体により包囲された収容部を備え、
   前記回路部は、前記開口部を介して前記収容部の内部に収容され、
   前記ヒートシンクは、前記開口部の周縁全体を包囲する壁体の内側壁面に全周縁部が固着されて前記収容部に保持される共に前記開口部を閉塞し、
   前記収容部は、前記収容した回路部の周辺に封入された樹脂を備える、
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 前記収容部の開口部は矩形に形成されており、前記開口部は前記矩形の四辺が前記壁体により包囲され、前記ヒートシンクは矩形に形成されており、その矩形の周縁部の四辺が前記四辺の壁体に接着剤により固着されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
3. 前記ヒートシンクは、その周縁部の寸法が前記回路部の周縁部の寸法より大きく形成され、前記ヒートシンクの周縁部が前記壁体に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用交流発電機。
4. 前記ヒートシンクは、その周縁部の寸法が前記回路部の周縁部の寸法と少なくとも一部に於いて同一となるように形成され、前記ヒートシンクは、前記開口部の周縁全体を包囲する壁体に周縁部が固着されて前記収容部に保持される共に前記開口部を閉塞し、前記回路部は、前記ヒートシンクの周縁部と同一寸法の周縁部に於いて前記壁体に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用交流発電機。
5. 前記レギュレータアッセンブリは、前記回転子軸を貫通させるほぼ環状の回転子軸貫通部を備え、前記ブラシ保持部は、前記回転子軸貫通部の側面から前記軸心の方向に対して直交する方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
6. 前記コネクタ保持部は、その一端部が前記収容部の側部に固定され、且つ前記一端部から他端部にかけて前記軸心と直交する方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
7. 前記コネクタ保持部の前記他端部は、前記ブラケットにより支持されることを特徴とする請求項６に記載の車両用交流発電機。
8. 前記収容部の側部は、前記コネクタ保持部の一端部を固定した位置の近傍に於いて前記収容部の内部に連通する一対の樹脂封入孔を備えていることを特徴とする請求項６に記載の車両用交流発電機。
9. 前記樹脂封入孔は、前記収容部の内部方向に断面が漸次小さくなるよう形成されていることを特徴とする請求項８に記載の車載用交流発電機。
10. 前記レギュレータは、前記レギュレータアッセンブリの反回転子側から前記レギュレータ保持部に装着されることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
11. 前記レギュレータアッセンブリは、前記レギュレータ保持部の両側の位置で且つ前記レギュレータ保持部の外端縁より回転子軸側で前記ブラケットに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用交流発電機。

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