JP3785964B2

JP3785964B2 - AC generator for vehicles

Info

Publication number: JP3785964B2
Application number: JP2001244371A
Authority: JP
Inventors: 延広塩谷; 均入江
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2002125343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両用交流発電機では、回転子の回転軸の一方端近傍に形成されたスリップリングへの水や油などの浸入を防止するとともに、スリップリングにブラシを摺動させることにより発生するブラシの摩耗粉を排出するために、シール部材を介して組み付けられたブラシホルダとスリップリングカバーが用いられている。例えば、特開平９−１８２３５３号公報には、リヤフレームのフランジ部に摩耗粉排出穴を形成した車両用交流発電機が開示されている。この車両用交流発電機では、ブラシホルダとリヤカバーの間にラビリンスパッキンを挟んでブラシ装置を組み付けることによりスリップリング周辺の気密性を高めて異物侵入を防止するとともに、スリップリングにブラシを摺動させることにより発生するブラシ摩耗粉をこの摩耗粉排出穴から排出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した公報に開示された従来の車両用交流発電機では、１箇所に摩耗粉排出穴が形成されているだけであるため、粘性の高い泥等が付着するとこの摩耗粉排出穴が塞がれて、ブラシの摩耗粉が排出されなくなってしまうおそれがあった。摩耗粉排出穴が塞がれると、スリップリング周辺の空気の流れが遮断されるため、スリップリングやブラシの温度が上昇する。このため、回転子の励磁電流が少なくなって、車両用交流発電機の発電能力の低下に至るため、何らかの対策が必要となる。
【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、スリップリング周辺に生じるブラシの摩耗粉を確実に排出することができる車両用交流発電機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、スリップリングに摺動するブラシを収納するとともにスリップリングの外周部をスリップリングカバーによって覆うブラシ装置を有しており、回転軸の軸方向に開口する第１の開口部を有する第１の摩耗粉排出通路と回転軸の径方向に開口する第２の開口部を有する第２の摩耗粉排出通路とがそれぞれ形成されている。開口部の向きが異なる２種類の摩耗粉排出通路を備えることにより、これら２つの開口部が同時に塞がれる確率を大幅に低減することが可能になる。したがって、少なくとも一方の開口部を通して、スリップリング周辺に生じるブラシの摩耗粉を確実に排出することができる。
【０００６】
また、上述した第１の開口部の周辺に、この第１の開口部を通して内部空間に異物が侵入することを防止する異物侵入防止部をさらに備えることが望ましい。通常、車両用交流発電機は、回転軸が水平方向になるように車両に搭載されるため、回転軸に沿った第１の開口部には、その位置関係によっては、その周囲の壁面等を伝って水等の異物が侵入しやすくなる場合があるが、第１の開口部の周辺に異物侵入防止部を形成することにより、このような異物の侵入を有効に防止することができる。
【０００７】
また、上述した回転子は、スリップリングが形成された側に冷却用のファンを有しており、第２の開口部の面積を第１の開口部の面積よりも小さく設定するとともに、第２の開口部を第１の開口部よりもファンに近い位置に形成することが望ましい。ファンに近く、大きな負圧が発生する第２の開口部の面積を第１の開口部の面積よりも小さくすることにより、第１の摩耗粉排出通路によるブラシ摩耗分の排出能力と第２の摩耗粉排出通路によるブラシ摩耗粉の排出能力を近づけたり、ほぼ同じに設定することができるため、内部空間のブラシ摩耗粉を２つの摩耗粉排出通路を通してバランスよく排出することができる。これにより、それぞれの摩耗粉排出通路近傍において完全に排出されずに堆積するブラシ摩耗粉の量をほぼ同じにすることができ、一方の摩耗粉排出通路のみに未排出のブラシ摩耗粉が多量に堆積することを防止することができる。
【０００８】
また、上述した第２の開口部は、車両搭載時に天方向とほぼ反対側の位置に形成することが望ましい。径方向に形成された第２の開口部を天方向とほぼ反対側（ほぼ地側）に配置することにより、この第２の開口部を通して内部空間に異物が侵入することを防止することができる。また、粘性の高い泥等の異物がこの第２の開口部近傍に付着した場合であっても、車両用交流発電機自体の振動あるいはエンジンから伝わる振動によってこの異物が振り落とされることになるため、第２の開口部が塞がれることを防止することができる。
【０００９】
また、上述した回転子を保持するフレームに、第１および第２の摩耗粉排出通路を一体成形することが望ましい。一体成形により部品点数の増加がなく、製造コスト、組み付けコスト等を下げることができる。
また、上述した第２の摩耗粉排出通路は、第１の摩耗粉排出通路から回転軸の周方向にオフセットされた位置に形成されていることが望ましい。これにより、第１および第２の摩耗粉排出通路の各開口部が同時に塞がれる確率をさらに低くすることができるため、スリップリング周辺に生じるブラシの摩耗粉の排出をさらに確実に行うことが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明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。
図１は、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１は、固定子２、回転子３、フレーム４、ブラシ装置５、リヤカバー６等を含んで構成されている。
【００１１】
固定子２は、固定子鉄心２２と、３相の固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３のリヤ側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置５から界磁巻線３１に対して給電が行われる。
【００１２】
フレーム４は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。また、フレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓４２を有し、軸方向端面に吸入窓４１を有している。
【００１３】
ブラシ装置５は、２つのスリップリング３７、３８のそれぞれに摺接する２つのブラシ５１、５２を収納するブラシホルダ５３と、ブラシホルダ５３とともにスリップリング３７、３８の外周を覆うスリップリングカバー５４と、組み付け時にブラシホルダ５３およびスリップリングカバー５４の軸方向端部に配置されてスリップリング３７、３８の周辺に形成される空間の気密性を高める２つのシール部材５５、５６とを含んで構成されている。これらシール部材５５、５６は、板状のゴム材料によって形成されている。
【００１４】
リヤカバー６は、リヤ側のフレーム４の外側に取り付けられるブラシ装置５や整流装置およびＩＣレギュレータを覆うように取り付けられ、これらを異物から保護する。このリヤカバー６は、樹脂材料によって形成されており、同心円に沿って形成された複数の吸入窓と、フレーム４に取り付けられた３本のボルト４３が貫通する３個の取付孔と、これら３つの取付孔を含む領域に埋設されたインサート金具とを有している。ブラシ装置５およびその近傍のフレーム４とリヤカバー６の詳細構造については後述する。
【００１５】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に３相交流電圧を発生させることができ、出力端子１０からは所定の直流電流が取り出される。
【００１６】
次に、ブラシ装置５およびリヤカバー６の詳細構造について説明する。図２は、ブラシホルダ５３とスリップリングカバー５４との組み付け状態を示すブラシ装置５の斜視図である。また、図３はブラシ５１、５２を組み付ける前のブラシホルダ５３の斜視図、図４はスリップリングカバー５４の斜視図である。
【００１７】
熱硬化性樹脂よりなるブラシホルダ５３は、ブラシ５１、５２を収納するための第１収納部１５０とピグテールを収納するための第２収納部１５１とが形成された箱部１５２を備え、箱部１５２のスリップリング３７、３８側が、その表面積を拡大させるために、スリップリング３７、３８の外周面に沿った凹曲面状に形成された肉厚部１５３になっている。ブラシホルダ５３は、箱部１５２の径方向に沿った両側の端面１５４に、金属板よりなる正極側および負極側の端子１５５を突出させて一体にモールド成形されている。また、肉厚部１５３の凹曲面状に形成された面の径方向における両端部には、軸方向の全長にわたって断面が長方形形状を有する凹部１５６が形成されており、肉厚部１５３の径方向に沿った両端面には、それぞれ２個ずつの凸部１５７が形成されている。
【００１８】
スリップリングカバー５４は、回転軸３３の一方端側に形成されたスリップリング３７、３８を覆って保護するためのものであり、筒体の周の約１／４を取り除いた形状を有し、径方向の断面形状が円周の約３／４となる。したがって、スリップリングカバー５４は、周方向に約３／４円を有する樹脂材料（例えばナイロン製）からなるほぼ円筒状の周壁１６０によって構成されている。この周壁１６０の周方向における両端部には、ブラシホルダ５３の凹部１５６と嵌め合わされるための、軸方向に伸びる比較的薄肉のＶ字状凸部１６１が形成されている。また、Ｖ字状凸部１６１の外側には、ブラシホルダ５３の凸部１５７と係合するかぎ状の突起部１６２が形成されている。
【００１９】
ブラシ装置５は、スリップリングカバー５４を固定しておいて、ブラシホルダ５３の凹部１５６をスライドさせながらスリップリングカバー５４のＶ字状凸部１６１に嵌め合わせることにより組み付けられる。ブラシ装置５は、このようにして組み付けられた状態で軸方向の両端面において段差が生じないように、ブラシホルダ５３とスリップリングカバー５４のそれぞれの軸方向長さが設定されている。例えば、図２および図３に示すように、ブラシホルダ５３の箱部１５２と肉厚部１５３のリヤカバー６側の端面とスリップリングカバー５４のリヤカバー６側端面のそれぞれが段差のない同一平面上に形成されている。また、少なくともブラシホルダ５３の肉厚部１５３のフレーム４側の端面とスリップリングカバー５４のフレーム４側端面とが段差のない同一平面上に形成されている。
【００２０】
次に、リヤカバー６の詳細構造について説明する。図５は、リヤカバー６の平面図であり、ブラシ装置５等が収納されているフレーム４側からみた形状が示されている。
リヤカバー６は、ほぼ円形に形成された平面部６４と、この平面部６４の周囲を軸方向に延長した円筒部６５とを有しており、円筒部６５の一方端に形成される開口側にブラシ装置５等を収容してこれらを保護するようになっている。平面部６４には、シール部材５６を挟んでブラシ装置５と対向する領域に、１ヶ所以上の屈曲した形状を有する溝部６６によって迷路構造が形成されている。
【００２１】
図６は、迷路構造が形成された領域近傍の拡大図である。また、図７はこの迷路構造近傍の部分的な斜視図であり、ブラシ装置５等との対応関係が示されている。図６においてハッチングが付された領域６９が、シール部材５６によって覆われる領域であり、リヤカバー６に形成された溝部６６とこの溝部６６の開口を閉塞するように配置されるシール部材５６とによって囲まれた迷路構造の空間によって換気通路６７が形成される。換気通路６７は、ブラシホルダ５３、スリップリングカバー５４とスリップリング３７、３８とによって挟まれた内部空間とブラシ装置５の外部のリヤカバー６内の空間とをつないでいる。この内部空間は、ブラシ装置５とその軸方向の両端面側に配置される２つのシール部材５５、５６とによって気密性が保たれており、回転子３を回転させてこの内部空間が負圧になると、換気通路６７の一方端に形成された開口部６８から吸入された空気が換気通路６７を通ってこの内部空間に導かれて内部空間の換気が行われる。
【００２２】
ところで、本実施形態の車両用交流発電機１は、上述したスリップリング３７、３８近傍の内部空間内に導かれた空気を排出するために、回転軸３３に沿った向きに形成された第１の開口部と、径方向に沿った向きに形成された第２の開口部を有している。次に、これら２種類の開口部について詳細に説明する。
【００２３】
図８は、リヤ側のフレーム４の外側形状を示す正面図である。また、図９は図８に示したフレーム４の中央近傍の部分的な拡大図である。図１０は、リヤ側のフレーム４の内側形状を示す正面図である。
リヤ側のフレーム４には、回転子３に固定されたリヤ側の冷却ファン３６の回転により、フレーム４の内部に冷却風を吸い込むための複数の吸入窓４１がほぼ同一円周上で開口している。また、リヤ側のフレーム４の後側端部には、ブラシホルダ５３の箱部１５２と肉厚部１５３のフレーム４側端面とスリップリングカバー５４のフレーム４側端面とがシール部材５５を挟んで接する領域にフランジ８０が形成されている。また、このフランジ８０に隣接し、ブラシ装置５を組み付ける際に、ブラシホルダ５３の側面から突出した負極側の端子１５５が配置される位置に、ビス締めすることによりこの負極側の端子１５５等をフレーム４に電気的に接続して固定するための台座８２が形成されている。
【００２４】
また、リヤ側のフレーム４には、回転軸３３に沿った向きであって車両用交流発電機１を車両に組み付けた際の天方向に対してほぼ９０°となる位置でリヤカバー６側に開口した開口部８４を有する第１の摩耗粉排出通路８５と、天方向とほぼ反対向き（ほぼ地方向であって、正確には地方向に対して１５°ずれた向き）に開口した開口部８６を有する第２の摩耗粉排出通路８７が形成されている。このように、本実施形態では、第２の摩耗粉排出通路８７が、第１の摩耗粉排出通路８５の位置から回転軸３３の周方向にオフセットされた位置に形成されている。
【００２５】
図１１は、回転軸３３に沿った向きに開口部８４を有する一方の摩耗粉排出通路８５を含む拡大断面図であり、図９に示すＯ−ＸＩ線を含む断面であってブラシ装置５やリヤカバー６等が組み付けられた状態が示されている。図１１において、点線の矢印は、スリップリング３７、３８近傍の内部空間内に吸い込まれて摩耗粉排出通路８５を通して排出される空気の流れを示している。
【００２６】
摩耗粉排出通路８５の開口部８４は、ほぼ同じ大きさに３分割されており、それらを囲むように凸形状の異物侵入防止部としての外壁部８８が形成されている。この外壁部８８は、少なくとも天方向からリヤ側のフレーム４の後側端面およびスリップリングカバー５４に沿った異物の侵入を防止するためのものであり、開口部８４の周囲であって、天方向とスリップリングカバー５４に対向する範囲を含むように形成されている。
【００２７】
図１２は、径方向に沿った向きに開口部８６を有する他方の摩耗粉排出通路８７を含む拡大断面図であり、図９に示すＯ−ＸＩＩ線を含む断面であってブラシ装置５やリヤカバー６等が組み付けられた状態が示されている。図１２において、点線の矢印は、スリップリング３７、３８近傍の内部空間内に吸い込まれて摩耗粉排出通路８７を通して排出される空気の流れを示している。
【００２８】
摩耗粉排出通路８７は、リヤ側のフレーム４の内側端部の一部に径方向に沿って形成された溝部（凹部）を、その開口側に軸受け８９を配置して塞ぐことにより構成されている。この摩耗粉排出通路８７の開口部８６は、上述した摩耗粉排出通路８５の開口部８４に比べて面積が約１／３に設定されている。また、この摩耗粉排出通路８７の開口部８６は、上述した摩耗粉排出通路８５の開口部８４よりもリヤ側の冷却ファン３６に近い位置に形成されており、冷却ファン３６を回転させたときに生じる負圧は、面積が大きな開口部８４近傍よりも面積が小さな開口部８６近傍の方が大きくなるように設定されている。
【００２９】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、開口部の向きが異なる２種類の摩耗粉排出通路８５、８７が形成されているため、泥水等の異物がリヤカバー６内部に侵入した場合にこれらの２つの開口部８４、８６が同時に塞がれる確率を大幅に低減することができる。したがって、少なくとも一方の開口部を通して、スリップリング３７、３８の周辺で発生するブラシ摩耗粉を確実に排出することができる。特に、回転軸３３に沿った一方の開口部８４の周辺に異物侵入防止部としての外壁部８８が形成されているため、リヤ側のフレーム４の後側端面やスリップリングカバー５４の外周面に沿って異物がこの開口部８４に侵入することを有効に防止することができる。
【００３０】
また、リヤ側の冷却ファン３６に近く、大きな負圧が発生する径方向に沿った開口部８６の面積を回転軸３３に沿った開口部８４の面積よりも小さくすることにより、開口部８６につながった摩耗粉排出通路８７によるブラシ摩耗分の排出能力と開口部８４につながった摩耗粉排出通路８５によるブラシ摩耗粉の排出能力を近づけたり、ほぼ同じに設定することができるため、内部空間のブラシ摩耗粉を２つの摩耗粉排出通路８５、８７を通してバランスよく排出することができる。これにより、それぞれの摩耗粉排出通路８５、８７近傍において完全に排出されずに堆積するブラシ摩耗粉の量をほぼ同じにすることができ、一方の摩耗粉排出通路のみに未排出のブラシ摩耗粉が集中して堆積することを防止することができる。
【００３１】
また、径方向の開口部８６を天方向とほぼ反対側（ほぼ地方向）に配置することにより、この開口部８６を通して内部空間に異物が侵入することを防止することができる。しかも、粘性の高い泥等の異物がこの開口部８６近傍に付着した場合であっても、車両用交流発電機１自体の振動あるいはエンジンから伝わる振動によってこの異物が振り落とされやすくなり、開口部８６が塞がれることを防止することができる。
【００３２】
また、上述した摩耗粉排出通路８５、８７をフレーム４の一部として一体成形することにより、部品点数を減らすことができるため、製造コスト、組み付けコスト等を下げることができる。
また、２つの開口部８４、８６が形成されているため開口部全体の面積を従来よりも大きくすることが容易であり、空気やブラシ摩耗粉の排出能力を高めることにより、ブラシ温度を低減することができる。
【００３３】
また、第２の摩耗粉排出通路８７の形成位置を、第１の摩耗粉排出通路８５の形成位置から回転軸３３の周方向にオフセットすることにより、すなわち径方向に沿ってずらすことにより、これら２種類の摩耗粉排出通路８５、８７の各開口部が同時に塞がれる確率をさらに低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】ブラシホルダとスリップリングカバーとの組み付け状態を示すブラシ装置の斜視図である。
【図３】ブラシを組み付ける前のブラシホルダの斜視図である。
【図４】スリップリングカバーの斜視図である。
【図５】リヤカバーの内側から見た平面図である。
【図６】迷路構造が形成された領域近傍のリヤカバーの部分的な拡大図である。
【図７】迷路構造近傍の部分的な斜視図である。
【図８】リヤ側のフレームの外側形状を示す正面図である。
【図９】図８に示したフレームの中央近傍の部分的な拡大図である。
【図１０】リヤ側のフレームの内側形状を示す正面図である。
【図１１】回転軸に沿った向きに開口部を有する一方の摩耗粉排出通路を含む拡大断面図である。
【図１２】径方向に沿った向きに開口部を有する他方の摩耗粉排出通路を含む拡大断面図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
４フレーム
５ブラシ装置
６リヤカバー
３７、３８スリップリング
５１、５２ブラシ
５３ブラシホルダ
５４スリップリングカバー
５５、５６シール部材
８０フランジ
８４開口部（軸方向）
８５摩耗粉排出通路（軸方向）
８６開口部（径方向）
８７摩耗粉排出通路（径方向）
８８外壁部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle AC generator mounted on a passenger car, a truck, or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an AC generator for a vehicle, it is generated by preventing water and oil from entering a slip ring formed near one end of a rotating shaft of a rotor and sliding a brush on the slip ring. In order to discharge the abrasion powder of the brush, a brush holder and a slip ring cover assembled through a seal member are used. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-182353 discloses a vehicle AC generator in which a wear powder discharge hole is formed in a flange portion of a rear frame. In this vehicular AC generator, the brush device is assembled with the labyrinth packing sandwiched between the brush holder and the rear cover, thereby improving the airtightness around the slip ring to prevent foreign matter from entering and sliding the brush on the slip ring. The brush wear powder generated by this is discharged from the wear powder discharge hole.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional vehicle alternator disclosed in the above-mentioned publication, the wear powder discharge hole is only formed in one place. There is a risk that the abrasion powder of the brush may not be discharged. When the wear powder discharge hole is closed, the air flow around the slip ring is blocked, and the temperature of the slip ring and the brush rises. For this reason, since the exciting current of the rotor is reduced and the power generation capacity of the vehicle alternator is reduced, some countermeasure is required.
[0004]
The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an automotive alternator capable of reliably discharging brush abrasion powder generated around a slip ring. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an AC generator for a vehicle according to the present invention has a brush device that houses a brush that slides on a slip ring and covers an outer peripheral portion of the slip ring with a slip ring cover. A first wear powder discharge passage having a first opening that opens in the axial direction of the shaft and a second wear powder discharge passage having a second opening that opens in the radial direction of the rotary shaft are formed. Yes. Providing two types of wear powder discharge passages with different orientations of the openings makes it possible to greatly reduce the probability that these two openings are simultaneously closed. Therefore, the abrasion powder of the brush generated around the slip ring can be reliably discharged through at least one of the openings.
[0006]
In addition, it is desirable to further include a foreign matter intrusion prevention unit that prevents foreign matter from entering the internal space through the first opening around the first opening. Usually, an AC generator for a vehicle is mounted on a vehicle so that the rotation axis is in a horizontal direction, so that the first opening along the rotation axis has a wall surface or the like around it depending on the positional relationship. In some cases, foreign matter such as water may easily enter, but by forming the foreign matter intrusion prevention portion around the first opening, it is possible to effectively prevent such foreign matter from entering.
[0007]
Further, the rotor described above has a cooling fan on the side where the slip ring is formed, and sets the area of the second opening to be smaller than the area of the first opening. It is desirable to form the opening at a position closer to the fan than the first opening. By making the area of the second opening close to the fan and generating a large negative pressure smaller than the area of the first opening, the discharge capacity of the brush wear by the first wear powder discharge passage and the second Since the discharge ability of the brush wear powder by the wear powder discharge passage can be made close or substantially the same, the brush wear powder in the internal space can be discharged in a balanced manner through the two wear powder discharge passages. As a result, the amount of brush wear powder that accumulates in the vicinity of each wear powder discharge passage without being completely discharged can be made substantially the same, and a large amount of undischarged brush wear powder can be found only in one wear powder discharge passage. Accumulation can be prevented.
[0008]
Further, it is desirable that the second opening described above is formed at a position substantially opposite to the top direction when the vehicle is mounted. By disposing the second opening formed in the radial direction on the substantially opposite side (substantially on the ground side) from the top direction, foreign matter can be prevented from entering the internal space through the second opening. . Further, even when foreign matter such as highly viscous mud adheres to the vicinity of the second opening, the foreign matter is shaken off by vibrations of the vehicle alternator itself or vibrations transmitted from the engine. The second opening can be prevented from being blocked.
[0009]
In addition, it is desirable to integrally form the first and second wear powder discharge passages in the frame that holds the rotor described above. The integral molding does not increase the number of parts, and the manufacturing cost, assembly cost, and the like can be reduced.
The second wear powder discharge passage described above is preferably formed at a position offset from the first wear powder discharge passage in the circumferential direction of the rotation shaft. As a result, the probability that the openings of the first and second wear powder discharge passages are simultaneously closed can be further reduced, so that the brush wear powder generated around the slip ring can be more reliably discharged. It becomes possible.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an AC generator for a vehicle according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an automotive alternator. A vehicle alternator 1 shown in FIG. 1 includes a stator 2, a rotor 3, a frame 4, a brush device 5, a rear cover 6, and the like.
[0011]
The stator 2 includes a stator core 22, a three-phase stator winding 23, and an insulator 24 that electrically insulates between the stator core 22 and the stator winding 23.
The rotor 3 has a structure in which a field winding 31 in which an insulated copper wire is wound in a cylindrical and concentric manner is sandwiched from both sides through a rotating shaft 33 by a pole core 32 having six claws. have. A cooling fan 35 for discharging the cooling air sucked from the front side in the axial direction and the radial direction is attached to the end face of the pole core 32 on the front side by welding or the like. Similarly, a cooling fan 36 for discharging the cooling air sucked from the rear side in the radial direction is attached to the end surface of the pole core 32 on the rear side by welding or the like. In addition, two slip rings 37 and 38 that are electrically connected to both ends of the field winding 31 are formed in the vicinity of the rear side end portion of the rotating shaft 33, and the slip rings 37 and 38 are interposed through these slip rings 37 and 38. Then, power is supplied from the brush device 5 to the field winding 31.
[0012]
The frame 4 accommodates the stator 2 and the rotor 3, and is supported in a state where the rotor 3 can rotate around the rotation shaft 33, and a predetermined value is provided on the outer peripheral side of the pole core 32 of the rotor 3. A stator 2 arranged via a gap is fixed. Further, the frame 4 has a cooling air discharge window 42 at a portion facing the stator winding 23 protruding from the axial end surface of the stator core 22, and a suction window 41 at the axial end surface.
[0013]
The brush device 5 includes a brush holder 53 that houses two brushes 51 and 52 that are in sliding contact with the two slip rings 37 and 38, a slip ring cover 54 that covers the outer periphery of the slip rings 37 and 38 together with the brush holder 53, It includes two seal members 55 and 56 which are arranged at the axial ends of the brush holder 53 and the slip ring cover 54 and improve the airtightness of the space formed around the slip rings 37 and 38 when assembled. Yes. These sealing members 55 and 56 are formed of a plate-like rubber material.
[0014]
The rear cover 6 is attached so as to cover the brush device 5, the rectifying device, and the IC regulator that are attached to the outside of the frame 4 on the rear side, and protects these from foreign matters. The rear cover 6 is made of a resin material, and includes a plurality of suction windows formed along concentric circles, three attachment holes through which three bolts 43 attached to the frame 4 pass, and the three And an insert fitting embedded in a region including the mounting hole. The detailed structure of the brush device 5 and the frame 4 and the rear cover 6 in the vicinity thereof will be described later.
[0015]
In the vehicle alternator 1 having the above-described structure, the rotor 3 rotates in a predetermined direction when a rotational force from an engine (not shown) is transmitted to the pulley 20 via a belt or the like. In this state, by applying an excitation voltage from the outside to the field winding 31 of the rotor 3, each claw portion of the pole core 32 is excited, and a three-phase AC voltage can be generated in the stator winding 23. A predetermined direct current is taken out from the output terminal 10.
[0016]
Next, the detailed structure of the brush device 5 and the rear cover 6 will be described. FIG. 2 is a perspective view of the brush device 5 showing the assembled state of the brush holder 53 and the slip ring cover 54. FIG. 3 is a perspective view of the brush holder 53 before the brushes 51 and 52 are assembled, and FIG. 4 is a perspective view of the slip ring cover 54.
[0017]
The brush holder 53 made of a thermosetting resin includes a box portion 152 in which a first storage portion 150 for storing the brushes 51 and 52 and a second storage portion 151 for storing a pigtail are formed. The slip ring 37, 38 side of 152 is a thick portion 153 formed in a concave curved surface shape along the outer peripheral surface of the slip ring 37, 38 in order to increase the surface area. The brush holder 53 is integrally molded by projecting positive and negative terminals 155 made of a metal plate on both end faces 154 along the radial direction of the box portion 152. Further, at both ends in the radial direction of the surface of the thick portion 153 formed in the concave curved surface, a concave portion 156 having a rectangular cross section is formed over the entire length in the axial direction, and the radial direction of the thick portion 153 Two convex portions 157 are formed on both end surfaces along the line.
[0018]
The slip ring cover 54 is for covering and protecting the slip rings 37 and 38 formed on one end side of the rotary shaft 33, and has a shape in which about 1/4 of the circumference of the cylindrical body is removed, The cross-sectional shape in the radial direction is about 3/4 of the circumference. Therefore, the slip ring cover 54 is constituted by a substantially cylindrical peripheral wall 160 made of a resin material (for example, made of nylon) having about 3/4 circle in the circumferential direction. At both ends in the circumferential direction of the peripheral wall 160, relatively thin V-shaped convex portions 161 extending in the axial direction are formed so as to be fitted with the concave portions 156 of the brush holder 53. In addition, a hook-like protrusion 162 that engages with the protrusion 157 of the brush holder 53 is formed outside the V-shaped protrusion 161.
[0019]
The brush device 5 is assembled by fixing the slip ring cover 54 and fitting it into the V-shaped convex portion 161 of the slip ring cover 54 while sliding the concave portion 156 of the brush holder 53. In the brush device 5, the axial lengths of the brush holder 53 and the slip ring cover 54 are set so that no step is generated on both end surfaces in the axial direction in the assembled state. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the end surface on the rear cover 6 side of the box portion 152 and the thick portion 153 of the brush holder 53 and the end surface on the rear cover 6 side of the slip ring cover 54 are on the same plane without steps. Is formed. Further, at least the end surface on the frame 4 side of the thick portion 153 of the brush holder 53 and the end surface on the frame 4 side of the slip ring cover 54 are formed on the same plane without a step.
[0020]
Next, the detailed structure of the rear cover 6 will be described. FIG. 5 is a plan view of the rear cover 6 and shows a shape viewed from the side of the frame 4 in which the brush device 5 and the like are accommodated.
The rear cover 6 has a flat portion 64 formed in a substantially circular shape, and a cylindrical portion 65 extending in the axial direction around the flat portion 64, and on the opening side formed at one end of the cylindrical portion 65. The brush device 5 and the like are accommodated to protect them. A labyrinth structure is formed in the flat surface portion 64 by a groove portion 66 having one or more bent shapes in a region facing the brush device 5 with the seal member 56 interposed therebetween.
[0021]
FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the region where the maze structure is formed. FIG. 7 is a partial perspective view of the vicinity of the maze structure, and shows the correspondence with the brush device 5 and the like. In FIG. 6, a hatched region 69 is a region covered with the seal member 56, and is surrounded by the groove portion 66 formed in the rear cover 6 and the seal member 56 disposed so as to close the opening of the groove portion 66. A ventilation passage 67 is formed by the space of the maze structure. The ventilation passage 67 connects an internal space sandwiched between the brush holder 53, the slip ring cover 54 and the slip rings 37, 38 and a space inside the rear cover 6 outside the brush device 5. The internal space is kept airtight by the brush device 5 and the two sealing members 55 and 56 disposed on both end surfaces in the axial direction. The rotor 3 is rotated so that the internal space is negatively pressurized. Then, the air sucked from the opening 68 formed at one end of the ventilation passage 67 is guided to the internal space through the ventilation passage 67 and the internal space is ventilated.
[0022]
By the way, the vehicle alternator 1 of the present embodiment is a first formed in a direction along the rotation shaft 33 in order to discharge the air guided into the internal space near the slip rings 37 and 38 described above. And a second opening formed in a direction along the radial direction. Next, these two types of openings will be described in detail.
[0023]
FIG. 8 is a front view showing the outer shape of the frame 4 on the rear side. FIG. 9 is a partially enlarged view of the vicinity of the center of the frame 4 shown in FIG. FIG. 10 is a front view showing the inner shape of the frame 4 on the rear side.
In the rear frame 4, a plurality of suction windows 41 for sucking cooling air into the frame 4 are opened on substantially the same circumference by the rotation of the rear cooling fan 36 fixed to the rotor 3. ing. Further, the box portion 152 of the brush holder 53, the frame 4 side end surface of the thick portion 153, and the frame 4 side end surface of the slip ring cover 54 sandwich the seal member 55 at the rear side end portion of the rear side frame 4. A flange 80 is formed in the contact area. Further, when assembling the brush device 5 adjacent to the flange 80, the negative terminal 155 or the like is secured by screwing it at a position where the negative terminal 155 protruding from the side surface of the brush holder 53 is disposed. A pedestal 82 for electrically connecting and fixing to the frame 4 is formed.
[0024]
In addition, the rear frame 4 has an opening on the rear cover 6 side at a position that is oriented along the rotary shaft 33 and is approximately 90 ° with respect to the sky when the vehicle alternator 1 is assembled to the vehicle. The first wear powder discharge passage 85 having the opened opening 84, and the opening 86 opened in a direction almost opposite to the top direction (substantially the ground direction and accurately deviated by 15 ° with respect to the ground direction). A second wear powder discharge passage 87 is formed. Thus, in the present embodiment, the second wear powder discharge passage 87 is formed at a position offset in the circumferential direction of the rotary shaft 33 from the position of the first wear powder discharge passage 85.
[0025]
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view including one wear powder discharge passage 85 having an opening 84 in the direction along the rotation axis 33, which is a cross-section including the O-XI line shown in FIG. A state in which the rear cover 6 and the like are assembled is shown. In FIG. 11, dotted arrows indicate the flow of air that is sucked into the internal space near the slip rings 37 and 38 and discharged through the wear powder discharge passage 85.
[0026]
The opening portion 84 of the wear powder discharge passage 85 is divided into three substantially the same size, and an outer wall portion 88 as a convex foreign matter intrusion prevention portion is formed so as to surround them. The outer wall portion 88 is for preventing foreign matter from entering along the rear end face of the rear frame 4 and the slip ring cover 54 from at least the top direction, and is provided around the opening 84 and in the top direction. And a range facing the slip ring cover 54.
[0027]
12 is an enlarged cross-sectional view including the other wear powder discharge passage 87 having an opening 86 in the radial direction, and is a cross-section including the O-XII line shown in FIG. A state in which 6 etc. are assembled is shown. In FIG. 12, dotted arrows indicate the flow of air that is sucked into the internal space near the slip rings 37 and 38 and discharged through the wear powder discharge passage 87.
[0028]
The wear powder discharge passage 87 is configured by closing a groove portion (concave portion) formed along a radial direction in a part of the inner end portion of the frame 4 on the rear side by disposing a bearing 89 on the opening side thereof. Yes. The opening 86 of the wear powder discharge passage 87 has an area set to about 1/3 of the opening 84 of the wear powder discharge passage 85 described above. Further, the opening 86 of the wear powder discharge passage 87 is formed at a position closer to the cooling fan 36 on the rear side than the opening 84 of the wear powder discharge passage 85 described above, and when the cooling fan 36 is rotated. The negative pressure generated in is set so as to be larger in the vicinity of the opening 86 having a smaller area than in the vicinity of the opening 84 having a larger area.
[0029]
As described above, in the vehicle alternator 1 according to the present embodiment, the two kinds of wear powder discharge passages 85 and 87 having different opening directions are formed, and therefore foreign matter such as muddy water has entered the rear cover 6. In some cases, the probability of these two openings 84, 86 being simultaneously closed can be greatly reduced. Therefore, the brush wear powder generated around the slip rings 37 and 38 can be reliably discharged through at least one of the openings. In particular, since an outer wall portion 88 as a foreign matter intrusion prevention portion is formed around one opening portion 84 along the rotation shaft 33, the outer side surface of the rear frame 4 and the outer peripheral surface of the slip ring cover 54 are formed. It is possible to effectively prevent foreign matter from entering the opening 84 along the line.
[0030]
In addition, by making the area of the opening 86 close to the rear cooling fan 36 along the radial direction where a large negative pressure is generated smaller than the area of the opening 84 along the rotation shaft 33, The discharge capacity of the brush wear by the connected wear powder discharge passage 87 and the discharge capacity of the brush wear powder by the wear powder discharge passage 85 connected to the opening 84 can be set close to or substantially the same. The brush wear powder can be discharged in a balanced manner through the two wear powder discharge passages 85 and 87. As a result, the amount of brush wear powder deposited without being completely discharged in the vicinity of the respective wear powder discharge passages 85 and 87 can be made substantially the same, and the brush wear powder that has not been discharged only in one of the wear powder discharge passages. Can be prevented from being concentrated and deposited.
[0031]
Further, by disposing the radial opening 86 on the substantially opposite side (substantially the ground direction) from the top direction, it is possible to prevent foreign matter from entering the internal space through the opening 86. Moreover, even when a foreign matter such as highly viscous mud adheres to the vicinity of the opening 86, the foreign matter is easily shaken off by the vibration of the vehicle alternator 1 itself or the vibration transmitted from the engine. It is possible to prevent 86 from being blocked.
[0032]
Further, by integrally forming the above-described wear powder discharge passages 85 and 87 as a part of the frame 4, the number of parts can be reduced, so that the manufacturing cost, the assembling cost and the like can be reduced.
In addition, since the two openings 84 and 86 are formed, it is easy to increase the area of the entire opening compared to the conventional case, and the brush temperature is reduced by increasing the discharge capacity of air and brush wear powder. be able to.
[0033]
In addition, by offsetting the formation position of the second wear powder discharge passage 87 from the formation position of the first wear powder discharge passage 85 in the circumferential direction of the rotary shaft 33, that is, by shifting along the radial direction, The probability that the openings of the two types of wear powder discharge passages 85 and 87 are simultaneously closed can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an automotive alternator.
FIG. 2 is a perspective view of the brush device showing an assembled state of the brush holder and the slip ring cover.
FIG. 3 is a perspective view of a brush holder before a brush is assembled.
FIG. 4 is a perspective view of a slip ring cover.
FIG. 5 is a plan view seen from the inside of the rear cover.
FIG. 6 is a partially enlarged view of a rear cover in the vicinity of a region where a maze structure is formed.
FIG. 7 is a partial perspective view of the vicinity of the maze structure.
FIG. 8 is a front view showing an outer shape of a rear frame.
9 is a partial enlarged view of the vicinity of the center of the frame shown in FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is a front view showing the inner shape of the rear frame.
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view including one wear powder discharge passage having an opening in a direction along the rotation axis.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view including the other wear powder discharge passage having an opening in the radial direction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle AC generator 2 Stator 3 Rotor 4 Frame 5 Brush device 6 Rear cover 37, 38 Slip ring 51, 52 Brush 53 Brush holder 54 Slip ring cover 55, 56 Seal member 80 Flange 84 Opening (axial direction)
85 Wear powder discharge passage (axial direction)
86 Opening (radial direction)
87 Wear powder discharge passage (radial direction)
88 Exterior wall

Claims

In a vehicle AC generator having a brush device that houses a brush that slides on a slip ring provided on a rotating shaft of a rotor and covers an outer peripheral portion of the slip ring with a slip ring cover,
A ventilation passage that guides the sucked air to an internal space formed by the slip ring cover;
A first opening that opens in an axial direction of the rotating shaft, and discharges abrasion powder generated by sliding between the slip ring and the brush to the outside from an internal space formed by the slip ring cover. 1 wear powder discharge passage,
A second opening that opens in a radial direction of the rotating shaft, and discharges abrasion powder generated by sliding between the slip ring and the brush from an internal space formed by the slip ring cover to the outside. 2 wear powder discharge passages,
A vehicle alternator characterized by comprising:

In claim 1,
An AC generator for a vehicle, comprising a foreign matter intrusion prevention portion for preventing foreign matter from entering the internal space through the first opening portion around the first opening portion.

In claim 1 or 2,
The rotor has a cooling fan on the side where the slip ring is formed,
The area of the second opening is set smaller than the area of the first opening, and the second opening is formed at a position closer to the fan than the first opening. AC generator for vehicles.

In any one of Claims 1-3,
The vehicular AC generator is characterized in that the second opening is formed at a position substantially opposite to the sky when mounted on the vehicle.

In any one of Claims 1-4,
A frame for holding the rotor;
An AC generator for a vehicle, wherein the first wear powder discharge passage and the second wear powder discharge passage are integrally formed in the frame.

In any one of Claims 1-5,
The AC power generator for vehicles, wherein the second wear powder discharge passage is formed at a position offset from the first wear powder discharge passage in a circumferential direction of the rotary shaft.