(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁巻線と電気的に接続される一対のスリップリングを有する回転軸を含む回転子と、前記スリップリングに摺接する一対のブラシとこれら一対のブラシを収納する収納部が形成されたブラシホルダとを有するブラシ装置とを備える車両用回転電機において、
前記ブラシ装置は、
一方端が前記一対のブラシのそれぞれに接続され、他方端が前記界磁巻線に流す励磁電流の通電の向きや大きさを制御する制御機器に接続された突出した一対の界磁用ターミナルと、
前記界磁用ターミナルと電気的に絶縁されており、ビスを用いてフレームに締結することにより前記ブラシホルダを固定する固定用ターミナルと、
前記ブラシホルダと一体形成され前記一対の界磁用ターミナルの間に配置された壁部と、
を備え、前記壁部は、先端に行くほど板厚が薄くなっていることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記壁部は、前記一対の界磁用ターミナルが突出する前記ブラシホルダの面に垂直に形成されていることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記壁部の横断面形状は、非直線形状であることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記壁部の高さは、前記界磁用ターミナルの高さよりも低いことを特徴とする車両用回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記壁部は、高さが一定でないことを特徴とする車両用回転電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記壁部は、前記界磁用ターミナルと少なくとも一部が接していることを特徴とする車両用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機や発電電動機等の車両用回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ブラシに接続された一対のターミナルが固定されたブラシホルダを有し、ブラシホルダから突出する負極側のターミナルをフレームに固定して電気的に接続するようにした車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この構成では、ブラシホルダのターミナルがフレームに直接固定されて電気的に接続されるため、ブラシホルダをフレームに対して確実に固定することができるとともに、負極側の確実な電気接続を確保することができる。
【特許文献１】特開２００１−２８８５７号公報（第４−５頁、図１−５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、界磁発生用に巻装される回転子の界磁巻線やブラシに接続されたターミナルに流れる励磁電流を正負方向に流すことにより起磁力を制御して、固定子巻線によって発生する発電出力や回転子にかかる出力トルクを制御するタイプの車両用交流発電機では、ブラシホルダのターミナルを介して界磁巻線に供給される励磁電流は、電流の向きを必要に応じて反対にする必要があるため、特許文献１に開示された構成を採用することができず、ブラシホルダの固定を確実に行うことができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、励磁電流の向きを必要に応じて反対に制御することができるとともに、ブラシホルダを確実に固定することができる車両用回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、界磁巻線と電気的に接続される一対のスリップリングを有する回転軸を含む回転子と、スリップリングに摺接する一対のブラシとこれら一対のブラシを収納する収納部が形成されたブラシホルダとを有するブラシ装置とを備えており、ブラシ装置は、一方端が一対のブラシのそれぞれに接続され、他方端が界磁巻線に流す励磁電流の通電の向きや大きさを制御する制御機器に接続された突出した一対の界磁用ターミナルと、界磁用ターミナルと電気的に絶縁されており、ビスを用いてフレームに締結することによりブラシホルダを固定する固定用ターミナルと、ブラシホルダと一体形成され一対の界磁用ターミナルの間に配置された壁部とを備え、壁部は、先端に行くほど板厚が薄くなっている。
【０００６】
界磁巻線に電気的に接続される界磁用ターミナルを固定用ターミナルとは別に備えているため、励磁電流の向きを必要に応じて反対に制御することが可能となる。また、界磁用ターミナルとは別に固定用ターミナルを備えることにより、ブラシホルダを確実に固定することが可能となる。さらに、一対の界磁用ターミナルの間に壁部が形成されているため、界磁用ターミナル間に導電性物質が介在して界磁用ターミナル間が短絡することを防止することができ、信頼性を向上させることができる。また、上述した壁部は、先端に行くほど板厚が薄くなっているため、壁部の先端に導電性物質が蓄積しにくくなり、確実に界磁用ターミナル間の絶縁を確保することができる。
【０００７】
また、上述した壁部は、一対の界磁用ターミナルが突出するブラシホルダの面に垂直に形成されていることが望ましい。これにより、壁部に沿って導電性物質が蓄積しにくくなり、確実に界磁用ターミナル間の絶縁を確保することができる。
【０００８】
また、上述した壁部の横断面形状は、非直線形状であることが望ましい。これにより、壁部の強度を増すことができる。
【０００９】
また、上述した壁部の高さは、界磁用ターミナルの高さよりも低いことが望ましい。これにより、界磁用ターミナルの端部の電気的接続が容易となる。
【００１１】
また、上述した壁部は、高さが一定でないことが望ましい。これにより、壁部先端の高さが低い部分を通して冷却風を流すことができ、冷却性を確保することができる。
【００１２】
また、上述した壁部は、界磁用ターミナルと少なくとも一部が接していることが望ましい。これにより、界磁用ターミナルの変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の車両用回転電機を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図１に示す車両用交流発電機１００は、フロント側フレーム１、リア側フレーム２、固定子３、回転子４、制御機器５、ブラシ装置６、リアカバー７、プーリ９等を含んで構成されている。
【００１５】
フロント側フレーム１およびリア側フレーム２は、共に椀形状を有しており、これらの開口部同士を対向させて固定子３を挟み込んだ状態で、複数本のボルトによって相互に固定されている。フロント側フレーム１には円筒状のベアリングボックス１１が一体に形成されており、リア側フレーム２には鉄製のベアリングボックス２１が取り付けられている。固定子３は、固定子鉄心３１および固定子巻線３２を備えている。
【００１６】
回転子４は、界磁巻線４１、ポールコア４２、４３、回転軸４４等を備えており、ベアリングボックス１１、２１に収納される一対のベアリング１３、１４により回転自在に保持されている。ポールコア４２、４３の軸方向端面には冷却ファン４５、４６が取り付けられている。また、回転軸４４の前端にはプーリ９がナット１０により結合されており、図示しない車両エンジンにより回転駆動される。さらに、リア側フレーム２の外側に位置する回転軸４４の後端には、界磁巻線４１の両端のそれぞれに接続された一対のスリップリング４７、４８が設けられている。
【００１７】
制御機器５やブラシ装置６等のいわゆる電気部品は、リア側フレーム２の外側の軸方向端面にボルト等の固定手段によって固定されている。制御機器５は、固定子巻線３２の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電圧に変換するとともに、界磁巻線４１に流れる励磁電流の通電の向きや大きさを制御することにより車両用交流発電機１００の出力電圧を制御する。ブラシ装置６は、制御機器５から回転子４の界磁巻線４１に励磁電流を流すためのものであり、回転子４の回転軸４４に形成されたスリップリング４７、４８のそれぞれに押圧するブラシ６１、６２が備わっている。これらの電気部品は、リアカバー７によって覆われている。
【００１８】
図２は、車両用交流発電機１００をリア側から見た図であり、リアカバー７と制御機器５を取り除いてブラシ装置６が露出した状態が示されている。固定子巻線３２は、２組の三相巻線３２Ａ、３２Ｂからなり、一方の三相巻線３２Ａの各相コイルＸ、Ｙ、Ｚと他方の三相巻線３２Ｂの各相コイルＵ、Ｖ、Ｗのそれぞれの端部がリア側フレーム２に設けられた貫通孔を通してリア側に延びている。これらの端部は、制御機器５に接続されている。
【００１９】
次に、ブラシ装置６の詳細構造について説明する。図１に示すように、ブラシ装置６は、ブラシホルダ２００、ブラシ６１、６２、スリップリングカバー２５０、カバー部材２６０を含んで構成されている。これらブラシホルダ２００、スリップリングカバー２５０、カバー部材２６０によって、回転軸４４に備わったスリップリング４７、４８の周囲空間が覆われて気密性が確保される。
【００２０】
図３は、ブラシホルダ２００の断面図である。また、図４はブラシホルダ２００の平面図である。ブラシホルダ２００は、箱型形状を有し、内部に正極側と負極側の２本のブラシ６１、６２を収納する直方体形状の収納部２１１、２１２と、これらの収納部２１１、２１２から組付時にスリップリング４７、４８を囲むように広がりながら延びだすスカート部２１３と、ブラシ６１、６２のそれぞれから延びた柔軟性を有するリード部としてのピグテール６３と電気的に接続されて外部に突出する一対の界磁用ターミナル２２１、２２２と、界磁用ターミナル２２１、２２２と電気的に絶縁されて外部に突出する一対の固定用ターミナル２２３、２２４とを備えている。界磁用ターミナル２２１、２２２および固定用ターミナル２２３、２２４は、絶縁樹脂製のブラシホルダ２００にインサート成形されている。
【００２１】
ブラシ６１、６２は、天然黒鉛に銅粉を含有し、フェノール樹脂などを結合材とした金属黒鉛である。例えば、図５に示す製造工程により製造される。すなわち、原料（天然黒鉛）と結合材（フェノール樹脂）を混合する粉体処理（ステップ１００）、銅粉の混合（ステップ１０１）、ピグテール６３の配置（ステップ１０２）、成形（ステップ１０３）、焼成（ステップ１０４）の各工程を経てブラシ６１、６２が製造される。なお、ブラシ６１、６２は同一形状であり、同じ形状のものを互いにピグテール６３側が向かい合うように配置し、スプリング６４を介在させた状態で収納部２１１、２１２に収納される。これらのブラシ６１、６２は、スプリング６４によってスリップリング４７、４８に向けて押圧されて収納部２１１、２１２内で摺動接触している。
【００２２】
固定用ターミナル２２３、２２４は、図４に示すように、ブラシホルダ２００の対向する側面のそれぞれから耳状に突出しており、それらの露出部の中央に孔２２３ａ、２２４ａが設けられている。孔２２３ａ、２２４ａのぞれぞれに、締結手段としてのビス２２３ｂ、２２４ｂ（図２参照）を通して、リア側フレーム２の軸方向端面に設けられた台座（図示せず）に締結することにより、ブラシホルダ２００がリア側フレーム２に固定される。
【００２３】
界磁用ターミナル２２１、２２２は、図３および図４に示すように、ブラシホルダ２００の軸方向端面からリア側（組付時にプーリ９と反対側）に、回転軸４４に沿って並走するように突出しており、これらの間にはブラシホルダ２００と一体形成された壁部２３０が配置されている。この壁部２３０は、一対の界磁用ターミナル２２１、２２２が突出するブラシホルダ２００の端面に垂直に形成されている。また、壁部２３０の高さは、界磁用ターミナル２２１、２２２の高さよりも低く設定されている。
【００２４】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、界磁巻線４１に電気的に接続される界磁用ターミナル２２１、２２２を固定用ターミナル２２３、２２４とは別に備えているため、制御機器５によって励磁電流の向きを必要に応じて反対に制御することが可能となる。また、界磁用ターミナル２２１、２２２とは別に固定用ターミナル２２３、２２４を備えることにより、ブラシホルダ２００を確実にリア側フレーム２に固定することが可能となる。さらに、一対の界磁用ターミナル２２１、２２２の間に壁部２３０が形成されているため、界磁用ターミナル２２１、２２２間に導電性物質が介在して界磁用ターミナル２２１、２２２間が短絡することを防止することができ、信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また、壁部２３０を界磁用ターミナル２２１、２２２が突出するブラシホルダ２００の端面に垂直に形成することにより、壁部２３０に沿って導電性物質が蓄積しにくくなり、確実に界磁用ターミナル２２１、２２２間の絶縁を確保することができる。また、壁部２３０の高さを界磁用ターミナル２２１、２２２の高さよりも低く設定することにより、界磁用ターミナル２２１、２２２の端部の電気的接続が容易となる。
【００２６】
なお、本発明は、固定子に回転磁界を発生させて回転子を駆動する発電電動機においても適用されることはいうまでもない。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。図６、図７、図８はブラシホルダ２００と一体形成された壁部の変形例を示す図である。これらの図には、以下に示す変形例が示されている。
（１）一方の界磁用ターミナル２２２を円形の壁部２３０で包囲する（図６（Ａ））
（２）２つの界磁用ターミナル２２１、２２２を個別に矩形の壁部２３０で包囲する（図６（Ｂ））
（３）２つの界磁用ターミナル２２１、２２２の間に斜めに壁部２３０を形成し、その両端をさらに界磁用ターミナル２２１、２２２に沿って延長した非直線形状とする（図６（Ｃ））
（４）２つの界磁用ターミナル２２１、２２２の間にＴ字型の壁部２３０を設ける（図７（Ａ）、（Ｃ））
（５）一方の界磁用ターミナル２２１の周囲に円弧型の壁部２３０を設ける（図７（Ｂ））
（６）２つの界磁用ターミナル２２１、２２２の間に斜めに壁部２３０を形成する（図８（Ａ））
（７）一方の界磁用ターミナル２２１の周囲にＬ字型の壁部２３０を設ける（図７（Ｂ））
（８）一方の界磁用ターミナル２２１の周囲にコの字型の壁部２３０を設ける（図７（Ｃ））
壁部２３０の横断面形状を非直線形状（図８（Ａ）以外の形状）とすることにより、壁部２３０の強度を増すことができる。
【００２８】
また、上記以外の変形例としては、（Ａ）壁部２３０の板厚を先端に行くほど薄くする、（Ｂ）壁部２３０の高さを一定とせずに高低差をつける、（Ｃ）壁部２３０と界磁用ターミナル２２１、２２２との間に空間を設けずに、壁部２３０の少なくとも一部が界磁用ターミナル２２１、２２２のいずれか一方あるいは両方と接するようにする、などが考えられる。（Ａ）の変形例では、壁部２３０の導電性物質が蓄積しにくくなり、確実に界磁用ターミナル２２１、２２２間の絶縁を確保することができる。（Ｂ）の変形例では、壁部２３０先端の高さが低い部分を通して冷却風を流すことができ、冷却性を確保することができる。（Ｃ）の変形例では、壁部２３０と接している界磁用ターミナル２２１、２２２の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】車両用交流発電機をリア側から見た図である。
【図３】ブラシホルダの断面図である。
【図４】ブラシホルダの平面図である。
【図５】ブラシの製造工程を示す図である。
【図６】ブラシホルダと一体形成された壁部の変形例を示す図である。
【図７】ブラシホルダと一体形成された壁部の変形例を示す図である。
【図８】ブラシホルダと一体形成された壁部の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  フロント側フレーム
２  リア側フレーム
３  固定子
４  回転子
５  制御機器
６  ブラシ装置
７  リアカバー
９  プーリ
４４  回転軸
４７、４８  スリップリング
６１、６２  ブラシ
６３  ピグテール
６４  スプリング
１００  車両用交流発電機
２００  ブラシホルダ
２１１、２１２  収納部
２１３  スカート部
２２１、２２２  界磁用ターミナル
２２３、２２４  固定用ターミナル
２３０  壁部
【図１】
0004483978.tif 000002
【図２】
0004483978.tif 000003
【図３】
0004483978.tif 000004
【図４】
0004483978.tif 000005
【図５】
0004483978.tif 000006
【図６】
0004483978.tif 000007
【図７】
0004483978.tif 000008
【図８】
0004483978.tif 000009