(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の界磁巻線の一端に接続された正極スリップリングに導通可能に摺接する正極ブラシと、
該界磁巻線の他端に接続された負極スリップリングに導通可能に摺接する負極ブラシと、
該正極ブラシと該負極ブラシとを収納する絶縁材により形成された収納ケースと、
該収納ケースから延在する第１のターミナルと第２のターミナルと第３のターミナルとを有し、
前記ターミナルのうち少なくとも一つのターミナルを他の電気部品がハウジングフレームへ固定される固定位置に共締めにより固定したことを特徴とするブラシホルダ。
【請求項２】
回転子の界磁巻線の一端に接続された正極スリップリングに導通可能に摺接する正極ブラシと、
該界磁巻線の他端に接続された負極スリップリングに導通可能に摺接する負極ブラシと、
該正極ブラシと該負極ブラシとを収納する絶縁材により形成された収納ケースと、
該収納ケースから延在し一端が該正極ブラシに接続された正極ターミナルと、
該収納ケースから延在し一端が該負極ブラシに接続された負極ターミナルとを有する車両用交流発電機に用いられるブラシホルダにおいて、
さらに、前記正極ターミナルおよび前記負極ターミナルとは別個に前記収納ケースから延在するダミーターミナルを有し、
前記ターミナルのうち少なくとも一つのターミナルを他の電気部品がハウジングフレームへ固定される固定位置に共締めにより固定したことを特徴とするブラシホルダ。
【請求項３】
前記ターミナルのうち一つは、前記収納ケースにおける前記回転子の回転軸中心より最も離れた位置からさらに離れた側に延伸していることを特徴とする請求項１または２記載のブラシホルダ。
【請求項４】
前記ターミナルの固定位置は、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３記載のブラシホルダ。
【請求項５】
前記ターミナルが前記収納ケースから延在する位置は、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置であることを特徴とする請求項１乃至４記載のブラシホルダ。
【請求項６】
ブラシホルダとレギュレータを有する車両用交流発電機であって、
該ブラシホルダは、
回転子の界磁巻線の一端に接続された正極スリップリングに導通可能に摺接する正極ブラシと、
該界磁巻線の他端に接続された負極スリップリングに導通可能に摺接する負極ブラシと、
該正極ブラシと該負極ブラシとを収納する絶縁材により形成された収納ケースと、
該収納ケースから延在し一端が該正極ブラシに接続された正極ターミナルと、
該収納ケースから延在し一端が該負極ブラシに接続された負極ターミナルと、
該正極ターミナルおよび該負極ターミナルとは別個に該収納ケースから延在し電源の正極側へ接続されるダミーターミナルとを有し、
該レギュレータは、
該回転子の界磁巻線へ供給する励磁電流を制御するために電圧を制御する電圧制御回路と、
該電圧制御回路により制御された励磁電流の供給をＯＮ・ＯＦＦ制御するスイッチング素子と、
該スイッチング素子に接続される制御端子とを有し、
前記ブラシホルダの前記ターミナルのうち少なくとも一つを前記レギュレータがハウジングフレームへ固定される固定位置に共締めにより固定したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項７】
前記ハウジングフレームはアースされており、前記負極ターミナルは前記固定位置に金属製のビスで共締めすることによりアースに接続されていることを特徴とする請求項６記載の車両用交流発電機。
【請求項８】
前記車両用交流発電機は、
さらに、前記負極ターミナルと前記ハウジングフレームとの間に介在して導通可能にする金属製パイプを有していることを特徴とする請求項６または７記載の車両用交流発電機。
【請求項９】
前記レギュレータは、さらに、前記電圧制御回路と前記スイッチング素子と前記制御端子とを収納するレギュレータケースを有し、
前記金属製パイプは、前記レギュレータケースにインサート成形されることを特徴とする請求項８記載の車両用交流発電機。
【請求項１０】
前記ターミナルのうち一つは、前記収納ケースにおける前記回転子の回転軸中心より最も離れた位置からさらに離れた側に延伸していることを特徴とする請求項６乃至９記載の車両用交流発電機。
【請求項１１】
前記ターミナルの固定位置は、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置に固定されていることを特徴とする請求項６乃至１０記載の車両用交流発電機。
【請求項１２】
前記ターミナルが前記収納ケースから延在する位置は、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置であることを特徴とする請求項６乃至１１記載の車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用駆動エンジン等に搭載された交流発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用交流発電機において、回転子の界磁巻線に供給する励磁電流をＯＮ・ＯＦＦするスイッチング制御方法として、いわゆるローサイドスイッチ構成が採用されていた。ローサイドスイッチ構成とは、回転子の界磁巻線の電流出口側にてスイッチング制御を行う構成、すなわち電源であるバッテリの正極側とレギュレータのスイッチング素子の間に回転子の界磁巻線が配置するように接続する構成である。
【０００３】
ここで、図４乃至図６を参照してローサイドスイッチ構成を採用した車両用交流発電機について説明する。
【０００４】
まず、図６のローサイドスイッチ構成の回路図を参照して説明する。
【０００５】
回転子の界磁巻線３３は、一端がバッテリ３４に接続され、他端がレギュレータ３２のトランジスタ３８に接続される。そして、回転子の界磁巻線３３へ供給される励磁電流は、レギュレータ３２の電圧制御回路３７およびトランジスタ３８により制御される。また、レギュレータ３２と回転子の界磁巻線３３の一端、バッテリ３４の正極側と回転子の界磁巻線３３の他端とはブラシホルダ３１のターミナル３５、３６を介して接続される。なお、ブラシホルダ３１は、バッテリ３４の正極側に接続する正極側ターミナル３５と、レギュレータ３２のトランジスタ３８側に接続する負極側ターミナル３６を有する。
【０００６】
次に、ローサイドスイッチ構成の車両用交流発電機のレギュレータ３２およびブラシホルダ３１の組付け配置について、図４および図５を参照して説明する。
【０００７】
ハウジングフレーム４４にレギュレータ３２が固定され、このレギュレータ３２にブラシホルダ３１が固定される。具体的には、レギュレータケース４１およびレギュレータ冷却フィン４４を２箇所の取付け穴４２にて取付けねじ４３によりハウジングフレーム４４に固定される。ブラシホルダ３１の正極側ターミナル３５はレギュレータ３２の電源端子４０に固定され、負極側ターミナル３６はトランジスタ３８に接続されるレギュレータ３２の制御端子３９に固定される。
【０００８】
従って、ローサイドスイッチ構成では、交流発電機停止状態の場合でも、正極側ターミナル３５を介して回転子の界磁巻線３２に常にバッテリの電圧がかかっている状態となる。
【０００９】
そのため、近年では、交流発電機の発電時にのみ回転子の界磁巻線に電流が流れるハイサイドスイッチ構成が採用され始めて来ている。ハイサイドスイッチ構成とは、回転子の界磁巻線の電流入口側にてスイッチング制御を行う構成、すなわちレギュレータのスイッチング素子とアースの間に回転子の界磁巻線が配置するように接続する構成である。
【００１０】
従って、今後の車両用交流発電機においては、従来一般的であったローサイドスイッチ構成に比べて信頼性向上につながるハイサイドスイッチ構成が採用されると思われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ローサイドスイッチ構成を採用している車両用交流発電機をハイサイドスイッチ構成へ変更する場合には、回転子の界磁巻線の電気的な接続上の位置が変更されるため、接続に関連する部品のデザインを変更する必要がある。単純に変更することを考えると、ブラシホルダの変更、場合によってはレギュレータの変更はやむを得ないとしても、その他周辺部品のデザイン変更の検討も必要となり、さらに、固定箇所増加により部品点数が増加する。例えば、回転子の界磁巻線の一方をアースに接続するため、ハウジングフレーム等へ新たなアース用の接地箇所を設けるなど検討が必要となる。デザイン変更した場合には、組付け工数の増加のみならず、それらを製作するための新たな金型や組付け設備が必要となりコストアップにつながる。
【００１２】
また、周辺部品のデザイン変更がされた場合、ハイサイドスイッチ構成用の部品とローサイドスイッチ構成用の部品とは組付け互換性を有しないことになる。そのため、ハイサイドスイッチ構成を採用した車両用交流発電機が今後の主流となった場合、既に市場へ出ているローサイドスイッチ構成のものに対し、ハイサイドスイッチ構成用の部品を代用することができず、サービス性が落ちることになる。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、周辺部品の変更に影響がなく、部品点数が増加せず、さらに組付け互換性を有するレギュレータやブラシホルダのデザインを実現することで、ローサイドスイッチ構成からハイサイドスイッチ構成への変更を容易にすると共に、ローサイドスイッチ構成のものに対するサービス性を損なうことのないハイサイドスイッチ構成の車両用交流発電機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、第１のターミナルと第２のターミナルと第３のターミナルを有し、これらのターミナルのうち少なくとも一つのターミナルを他の電気部品がハウジングフレームへ固定される固定位置に共締めにより固定したことを特徴とするブラシホルダを思いつき、本発明を完成するに至った。
【００１５】
（ブラシホルダ）
すなわち、本発明のブラシホルダは、回転子の界磁巻線の一端に接続された正極スリップリングに導通可能に摺接する正極ブラシと、該界磁巻線の他端に接続された負極スリップリングに導通可能に摺接する負極ブラシと、該正極ブラシと該負極ブラシとを収納する絶縁材により形成された収納ケースと、該収納ケースから延在する第１のターミナルと第２のターミナルと第３のターミナルとを有し、前記ターミナルのうち少なくとも一つのターミナルを他の電気部品がハウジングフレームへ固定される固定位置に共締めにより固定したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のブラシホルダは、回転子の界磁巻線の一端に接続された正極スリップリングに導通可能に摺接する正極ブラシと、該界磁巻線の他端に接続された負極スリップリングに導通可能に摺接する負極ブラシと、該正極ブラシと該負極ブラシとを収納する絶縁材により形成された収納ケースと、該収納ケースから延在し一端が該正極ブラシに接続された正極ターミナルと、該収納ケースから延在し一端が該負極ブラシに接続された負極ターミナルとを有する車両用交流発電機に用いられるブラシホルダにおいて、さらに、前記正極ターミナルおよび前記負極ターミナルとは別個に前記収納ケースから延在するダミーターミナルを有し、前記ターミナルのうち少なくとも一つのターミナルを他の電気部品がハウジングフレームへ固定される固定位置に共締めにより固定したことを特徴とする。
【００１７】
（車両用交流発電機）
また、本発明の車両用交流発電機は、ブラシホルダとレギュレータを有する車両用交流発電機であって、該ブラシホルダは、回転子の界磁巻線の一端に接続された正極スリップリングに導通可能に摺接する正極ブラシと、該界磁巻線の他端に接続された負極スリップリングに導通可能に摺接する負極ブラシと、該正極ブラシと該負極ブラシとを収納する絶縁材により形成された収納ケースと、該収納ケースから延在し一端が該正極ブラシに接続された正極ターミナルと、該収納ケースから延在し一端が該負極ブラシに接続された負極ターミナルと、該正極ターミナルおよび該負極ターミナルとは別個に該収納ケースから延在し電源の正極側へ接続されるダミーターミナルとを有し、該レギュレータは、該回転子の界磁巻線へ供給する励磁電流を制御するために電圧を制御する電圧制御回路と、該電圧制御回路により制御された励磁電流の供給をＯＮ・ＯＦＦ制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続される制御端子とを有し、前記ブラシホルダの前記ターミナルのうち少なくとも一つを前記レギュレータがハウジングフレームへ固定される固定位置に共締めにより固定したことを特徴とする。
【００１８】
これにより、本発明のブラシホルダの３つのターミナルのうち２つがローサイドスイッチ構成のターミナルと同一位置で接続される構成としていることから、ハイサイドスイッチ構成とローサイドスイッチ構成のブラシホルダの組付け互換性を有する。このため、ローサイドスイッチ構成からハイサイドスイッチ構成へ変更する際に、レギュレータやブラシホルダ以外の周辺部品のデザイン変更および他の締結部品を不要としつつ容易に行うことができる。また、ローサイドスイッチ構成のサービスの際に、ハイサイドスイッチ構成用のブラシホルダやレギュレータを用いることができるため、サービス性を損なうことがなくなる。
【００１９】
また、本発明の車両用交流発電機は、さらに、ハウジングフレームがアースされており、前記負極ターミナルは前記固定位置に金属製のビスで共締めすることによりアースに接続されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、アースに接続する負極ターミナルの接地箇所を新たに設ける必要がなく、ハウジングフレーム等のデザイン変更が不要となる。
【００２１】
また、本発明の車両用交流発電機は、さらに、前記負極ターミナルと前記ハウジングフレームとの間に介在して導通可能にする金属製パイプを有していることを特徴とする。
【００２２】
これにより、負極ターミナルとハウジングフレームとの間に絶縁材である樹脂製のレギュレータケースがある場合であっても、金属性パイプを用いることにより負極ターミナルを確実にアースに接続することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の車両用交流発電機は、前記レギュレータが、さらに前記電圧制御回路と前記スイッチング素子と前記制御端子とを収納するレギュレータケースを有し、前記金属製パイプは、前記レギュレータケースにインサート成形されることを特徴とする。
【００２４】
これにより、レギュレータやブラシホルダの組付けが容易となる。
【００２５】
また、本発明のブラシホルダは、前記ターミナルのうち一つが、前記収納ケースにおける前記回転子の回転軸中心より最も離れた位置からさらに離れた側に延伸していることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の車両用交流発電機は、前記ターミナルのうち一つが、前記収納ケースにおける前記回転子の回転軸中心より最も離れた位置からさらに離れた側に延伸していることを特徴とする。
【００２７】
これにより、高振動化の条件によるブラシホルダの回転軸方向の振れを抑制することができ、ブラシの摩耗を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明のブラシホルダは、前記ターミナルの固定位置が、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置に固定されていることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のブラシホルダは、前記ターミナルが前記収納ケースから延在する位置は、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置であることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の車両用交流発電機は、前記ターミナルの固定位置が、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置に固定されていることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の車両用交流発電機は、前記ターミナルが前記収納ケースから延在する位置は、前記回転子の回転軸方向に対して異なる位置であることを特徴とする。
【００３２】
これにより、ブラシホルダの回転軸方向の振れをさらに抑制することが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明のハイサイドスイッチ構成を採用した車両用交流発電機をより詳しく説明する。
【００３４】
図１に示すように、車両用交流発電機に用いられるブラシホルダ１は、正極ブラシ５ａと、負極ブラシ５ｂと、収納ケース６と、正極ターミナル７と、負極ターミナル８と、ダミーターミナル９とからなる。正極ブラシ５ａは正極スリップリング（図示せず）に摺動接触し、負極ブラシ５ｂは負極スリップリング（図示せず）に摺動接触している。２つのスリップリングは回転子の界磁巻線３（図３に示す）の両端にそれぞれ接続されている。正極ブラシ５ａ、負極ブラシ５ｂは絶縁材により形成された収納ケース６に収納されている。この収納ケース６には、正極ターミナル７、負極ターミナル８、ダミーターミナル９が取付けられている。そして、正極ターミナル７は一端が正極ブラシ５ａに接続され、負極ターミナル８は一端が負極ブラシ５ｂに接続されている。ダミーターミナル９は後述するレギュレータ２と共に電源側となる他の電気部品へ共締め固定されている。
【００３５】
また、レギュレータ２は、電圧制御回路１０（図３に示す）と、スイッチング素子であるＦＥＴ１１（図３に示す）と、制御端子１２と、電源端子１３と、レギュレータケース１４と、レギュレータ冷却フィン１８と、車両側接続コネクタ１９とからなる。制御端子１２や電源端子１３に関する電気的な接続は後述する。レギュレータケース１４は、樹脂で形成されており、電圧制御回路１０やＦＥＴ１１を収納する。そして車両用コネクタ１９を介して電源であるバッテリ等と電気的に接続されている。
【００３６】
そして、図１または図２に示すように、レギュレータ２はハウジングフレーム２０に固定されている。また、ブラシホルダ１は、３つのターミナルを用いて、レギュレータ２またはハウジングフレーム２０に電気的に接続、機械的に固定されている。具体的には、２箇所の取付け穴１６にて取付けねじ１７によりレギュレータケース１４がハウジングフレーム２０に固定されている。ブラシホルダ１の正極ターミナル７は、レギュレータ２の制御端子１２に接続、固定されている。ダミーターミナル９は、電源端子１３に接続され、電源側となる他の電気部品へ共締め固定されている。負極ターミナル８は、取付け穴１６の一方を利用してハウジングフレーム２０に固定されている。さらに、負極ターミナル８の固定に際し、金属製パイプ１５がこの取付け穴１６に挿入され、この金属製パイプ１５と負極ターミナル８が共締め固定されている。これにより、負極ターミナル８はアースされたハウジングフレーム２０に確実に接続されることになる。なお、金属製パイプ１５は、レギュレータケース１８にインサート成形または圧入している。
【００３７】
また、負極ターミナル８は、収納ケース６の後端から後方に延伸した位置で固定されている。収納ケース６の後端とは、前記回転子の回転軸中心より最も離れた位置、すなわち図１における収納ケース６のうち車両用コネクタ１９に近い側である。収納ケース６の後端から後方とは、回転軸中心から見ると収納ケース６の後端よりもさらに離れた側である。すなわち、回転軸中心から見て、収納ケース６の後端よりも負極ターミナル８が遠方に存在することになる。さらに、図示しないが、全てのターミナルの固定位置は回転子の回転軸方向に対して異なる位置に固定されている。すなわち、回転子の回転軸方向に垂直な同一平面上に３つのターミナルの固定位置が存在しないことになる。これにより回転子の回転による回転軸方向の振れを防止する構成としている。
【００３８】
また、負極ターミナル８はハウジングフレーム２０に金属製ビス等により電気的に接続、固定することもできる。この場合は、金属製パイプ１５を使用しないでも負極ターミナル８をアースに接続することができる。なお、金属性パイプ１５と金属製ビスの両方を用いて固定することで、より確実に負極ターミナル８をアース接続することができる。
【００３９】
次に、図３の回路図を用いて、電気的な接続について詳細に説明する。車両用交流発電機のレギュレータ２により、回転子の界磁巻線３に供給する励磁電流を制御している。具体的には、電圧制御回路１０により電圧が制御され、これにより回転子の界磁巻線３へ供給する励磁電流が制御される。また、スイッチング素子であるＦＥＴ１１により回転子の界磁巻線３への励磁電流の供給がＯＮ・ＯＦＦ制御される。そして、この励磁電流は、ＦＥＴ１１に接続されている制御端子１２を介して、さらにブラシホルダ１の正極ターミナル７を介して回転子の界磁巻線３へ供給される。回転子の界磁巻線３の他端は、負極ターミナル８を介してアースに接続される。また、レギュレータ２の電源端子１３と電源であるバッテリ４の正極側との接続は、他の電気部品（図示せず）を介して行われる。
【００４０】
次に、本発明のハイサイドスイッチ構成と従来のローサイドスイッチ構成との関係について図１乃至図６を参照して説明する。
【００４１】
図３および図６からも明らかなように、ハイサイドスイッチ構成とローサイドスイッチ構成では、回転子の界磁巻線３、３３の電気的な接続上の位置が異なるのは上述のとおりである。また、本実施形態ではレギュレータの回路も変更している。
【００４２】
このように電気的な接続は異なっているが、図１および図４から明らかなように、外観上は非常に類似している。大きく相違する点は、本発明の負極ターミナル８が追加された点である。
【００４３】
以下に詳細な対応関係について述べる。まず、ブラシホルダ１、３１については、収納ケース６は共通である。本発明の正極ターミナル７は従来の負極側ターミナル３６に相当する。本発明のダミーターミナル９は従来の正極側ターミナル３５に相当する。レギュレータ２については、取付け穴１６の一方以外はほぼ同様の形状から構成されている。また、新たに接続が必要となるハウジングフレーム２０への接地箇所については、レギュレータ２の固定箇所を利用しているため、同一形状である。
【００４４】
このように、本発明の負極ターミナル８以外の箇所については、従来と同一形状であり、負極ターミナル８に関する部分についても、レギュレータの一部変更のみである。従って、ブラシホルダ１とレギュレータ２以外の部品のデザイン変更は不要となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のハイサイドスイッチ構成の車両用交流発電機によれば、部品点数を増加することなく、また周辺部品の変更に影響がなく組付け互換性を有するレギュレータやブラシホルダのデザインを実現することができる。そのため、ローサイドスイッチ構成からハイサイドスイッチ構成への変更が容易となる。さらに、ローサイドスイッチ構成のものに対し、ハイサイドスイッチ構成用の部品を代用することができため、サービス性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイサイドスイッチ構成の車両用交流発電機のレギュレータおよびブラシホルダの組付け配置図である。
【図２】図１のレギュレータケースのハウジングフレームへの固定箇所の断面図である。
【図３】本発明のハイサイドスイッチ構成の回路図である。
【図４】従来のローサイドスイッチ構成の車両用交流発電機のレギュレータおよびブラシホルダの組付け配置図である。
【図５】図４のレギュレータケースのハウジングフレームへの固定箇所の断面図である。
【図６】従来のローサイドスイッチ構成の回路図である。
【符号の説明】
１    ブラシホルダ
２    レギュレータ
３    回転子の界磁巻線
７    正極ターミナル
８    負極ターミナル
９    ダミーターミナル
１０    電圧制御回路
１１    ＦＥＴ（スイッチング素子）
１２    制御端子
１３    電源端子
１４    レギュレータケース
１５    金属製パイプ
２０    ハウジングフレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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