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公開番号2020171179
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201015
出願番号2019072877
出願日20190405
発明の名称回転電機
出願人株式会社デンソー
代理人個人
主分類H02K 5/10 20060101AFI20200918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】正極ヒートシンクと締結部材との間に水滴が付着することによる漏電を防止することが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機101が備えるレクチファイヤ31の正極ヒートシンク3は、正極ダイオードが固定される本体部41、本体部41よりも負極ヒートシンク5に近い位置となるように本体部41の外周壁44に段差を有して形成される締結部42、を含む。ねじ6は、正極ヒートシンク3の締結部42にリアカバー25側から負極ヒートシンク5まで到達するように挿入される。ねじ頭部51の高さH3は、本体部42の外周壁44の高さH1よりも低い。絶縁部材61の絶縁壁部57は、本体部42の外周壁44に対向する側の高さH2が最も高くかつねじ頭部51の高さよりも高く形成されている。レクチファイヤ31とリアカバー25との間にはリアカバー25内に浸入した液体を排出可能とする隙間59が形成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
シャフト(11)と、前記シャフトに固定されたロータ(12)と、前記ロータの径方向外側に設けられ、前記ロータの回転に伴い交流電流を生じさせるステータ(13)と、前記ロータ及び前記ステータを外周側で保持するフレーム(14,15)と、前記フレームの外側に固定され、前記ステータで生じた交流電流を整流するレクチファイヤ(31,32,33,35,36,37)と、前記レクチファイヤを覆うように設けられるリアカバー(25)と、を備え、
前記レクチファイヤは、
グランド側に接続される負極整流素子(4)と、
前記負極整流素子が固定される負極ヒートシンク(5)と、
電源側に接続される正極整流素子(2)と、
前記負極ヒートシンクと前記リアカバーとの間に前記負極ヒートシンクと離間した状態で対向配置され、前記正極整流素子が固定される本体部(41)、前記本体部よりも前記負極ヒートシンクに近い位置となるように前記本体部の外周壁(44)に前記本体部と段差を有して形成される締結部(42)、を含む正極ヒートシンク(3)と、
前記正極ヒートシンクの前記締結部に前記リアカバー側から前記締結部を挿通して前記負極ヒートシンクまで到達するように挿入され、前記正極ヒートシンクと前記負極ヒートシンクとの離間部分に設けられるシンク間絶縁部(7,74)を介して前記正極ヒートシンクと前記負極ヒートシンクとを締結する部材であって、前記締結部から前記リアカバー側へ突出する突出部(51)の高さ(H3)が前記本体部の前記外周壁の高さ(H1)よりも低い締結部材(6)と、
前記締結部材の前記突出部を覆う容器状の部材であって、前記締結部材が挿入される穴(58)が形成され、前記締結部材の前記突出部と前記締結部との間に位置する絶縁底部(56,72,86)、前記絶縁底部の外縁に連続し前記締結部材の前記突出部の外周を覆う絶縁壁部(57,73,75,82,84,87)、を有し、前記絶縁壁部は、前記本体部の前記外周壁に対向する側の高さ(H2)が最も高くかつ前記締結部材の前記突出部の高さよりも高く形成されている絶縁部材(61,62,63,64,65,66,67)と、
を有し、前記レクチファイヤと前記リアカバーとの間には前記リアカバー内に浸入した液体を排出可能とする隙間(59)が形成されている回転電機。
続きを表示(約 790 文字)【請求項2】
前記絶縁壁部の最も高い部位の高さは、前記本体部の前記外周壁よりも低い請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記絶縁壁部は円筒状をなし、前記本体部の前記外周壁に対向する側から離れていくほど徐々に低くなっている請求項1または請求項2に記載の回転電機。
【請求項4】
前記絶縁壁部(75)は、
前記締結部材の前記突出部の高さよりも高い高さで一定に形成される壁高一定部(76)と、
前記本体部の前記外周壁に対向する側から離れた位置に、前記絶縁底部とは反対側の端部から前記絶縁底部側へ前記絶縁壁部の一部を切り欠いて形成される段差部(77)と、
を含んでいる請求項1または請求項2に記載の回転電機。
【請求項5】
前記絶縁部材(62)は、前記正極ヒートシンクの前記締結部の外周の少なくとも一部を覆うように、前記絶縁底部から前記シャフトの軸方向に延びて形成される延設部(71)を有する請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項6】
前記絶縁部材(63)は、前記シンク間絶縁部(74)と一体に形成されている請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項7】
前記絶縁壁部(82,84)の少なくとも一部は、前記リアカバーの一部として形成されている請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項8】
前記絶縁部材(65,66)は、前記絶縁壁部を構成するとともに前記リアカバーの一部として形成されるカバー側絶縁部(79,83)と、前記カバー側絶縁部の前記締結部材側に設けられ前記絶縁壁部と前記絶縁底部のうち少なくとも前記絶縁底部を構成する締結部材側絶縁部(81)と、を含んでいる請求項7に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機に関する。
続きを表示(約 6,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来、例えば特許文献1に記載されるように、電力を供給すると回転トルクを発生し、回転トルクが作用すると電力を発生する回転電機が知られている。この回転電機には、発電された交流を直流に変換するためのレクチファイヤが設けられている。レクチファイヤは、マイナス側ダイオードが固定されるフレームまたはマイナスフィンと、プラス側ダイオードが固定されるプラスフィンとを有し、リアカバーにより覆われている。
【0003】
プラス電位を持つプラスフィンは、グランド電位であるマイナスフィンまたはフレームと絶縁体を介してねじにより固定されている。フレーム固定用のねじは、グランド電位を持つフレームと締結されることでグランド電位となるため、ねじ頭部がプラスフィンに接触しないように、樹脂製の絶縁壁を供えた絶縁ワッシャを介して両フレームがねじ止めされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
DE102013217821号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、ねじ頭部を覆う絶縁壁の高さが、ねじ頭部高さより低い、または同じ程度であると、被液してリアカバー内に通風孔から雨水などが浸入した際に、プラスフィンとねじ頭部の間に付着した液体が溜まってしまい、漏電する虞れが生じていた。
【0006】
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、正極ヒートシンクと締結部材との間に水滴が付着することによる漏電を防止することが可能な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】
【0007】
本発明の回転電機は、シャフト(11)と、シャフトに固定されたロータ(12)と、ロータの径方向外側に設けられ、ロータの回転に伴い交流電流を生じさせるステータ(13)と、ロータ及びステータを外周側で保持するフレーム(14,15)と、フレームの外側に固定され、ステータで生じた交流電流を整流するレクチファイヤ(31,32,33,35,36,37)と、レクチファイヤを覆うように設けられるリアカバー(25)と、を備える。
【0008】
レクチファイヤは、グランド側に接続される負極整流素子(4)と、負極整流素子が固定される負極ヒートシンク(5)と、電源側に接続される正極整流素子(2)と、正極ヒートシンク(3)と、締結部材(6)と、絶縁部材(61,62,63,64,65,66,67)と、を有する。正極ヒートシンクは、負極ヒートシンクとリアカバーとの間に負極ヒートシンクと離間した状態で対向配置され、正極整流素子が固定される本体部(41)、本体部よりも負極ヒートシンクに近い位置となるように本体部の外周壁(44)に本体部と段差を有して形成される締結部(42)、を含む。
【0009】
締結部材(6)は、正極ヒートシンクの締結部にリアカバー側から締結部を挿通して負極ヒートシンクまで到達するように挿入され、正極ヒートシンクと負極ヒートシンクとの離間部分に設けられるシンク間絶縁部(7,74)を介して正極ヒートシンクと負極ヒートシンクとを締結する部材であって、締結部からリアカバー側へ突出する突出部(51)の高さ(H3)が本体部の外周壁の高さ(H1)よりも低い。
【0010】
絶縁部材は、締結部材の突出部を覆う容器状の部材であって、締結部材が挿入される穴(58)が形成され、締結部材の突出部と締結部との間に位置する絶縁底部(56,72,86)、絶縁底部の外縁に連続し締結部材の突出部の外周を覆う絶縁壁部(57,73,75,82,84,87)、を有し、絶縁壁部は、本体部の外周壁に対向する側の高さ(H2)が最も高くかつ締結部材の突出部の高さよりも高く形成されている。レクチファイヤとリアカバーとの間にはリアカバー内に浸入した液体を排出可能とする隙間(59)が形成されている。
【0011】
本発明の構成によれば、回転電機が被液してリアカバー内に雨水などが浸入し、締結部材の突出部に水滴が付着しても、正極ヒートシンクの本体部側の絶縁壁部の高さが最も高く、かつ、突出部の高さよりも高く形成されているため、突出部と本体部との間で水滴による漏電経路が形成されにくい。
【0012】
また、締結部材の突出部に付着した水滴が徐々に溜まった場合でも、絶縁壁部において本体部の外周壁に対向する部位以外の高さが低い部位から、水滴は、隙間を経由してリアカバーの外へ排水される。よって、締結部材の突出部と正極ヒートシンクの外周壁との間で漏電経路が形成されることが効果的に抑制され、漏電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
第1実施形態による回転電機の軸方向断面図である。
図1のII部分の拡大図であり、レクチファイヤを示す断面図である。
回転電機の主に正極ヒートシンクを示す斜視図であって、さらにねじ、絶縁部材、シンク間絶縁部の配置を示す図である。
絶縁部材の斜視図である。
第2実施形態による回転電機が備えるレクチファイヤの一部を示す軸方向断面図である。
第2実施形態による絶縁部材の斜視図である。
第3実施形態による回転電機が備えるレクチファイヤの一部を示す軸方向断面図である。
第4実施形態による絶縁部材を示す斜視図である。
第5実施形態による回転電機が備えるレクチファイヤの一部を示す軸方向断面図である。
第6実施形態による回転電機が備えるレクチファイヤの一部を示す軸方向断面図である。
図10のXI−XI線断面図であり、リアカバーと絶縁部材とを示す図である。
第7実施形態による回転電機が備えるレクチファイヤの一部を示す軸方向断面図である。
その他の実施形態による絶縁部材を示す斜視図である。
その他の実施形態による絶縁部材を示す斜視図である。
その他の実施形態による絶縁部材を示す部分断面図である。
その他の実施形態による絶縁部材を示す部分断面図である。
その他の実施形態による絶縁部材を示す部分断面図である。
その他の実施形態による絶縁部材を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の複数の実施形態において、実質的に同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
〈第1実施形態〉
[構成]
第1実施形態の構成について、図1〜図4を参照しつつ説明する。第1実施形態の回転電機101は、図示しない車両用エンジンの出力軸にベルト等の連結部材を介して連結された、いわゆるオルタネータである。図1に示すように、回転電機101は、シャフト11に固定されたランデル型のロータ12と、ロータ12を包囲する位置に設けられるステータ13と、これらロータ12及びステータ13を保持する金属製のフレーム14,15とを備えている。
【0015】
ロータ12は、ロータコア16と、ロータ巻線17とを有している。ロータ巻線17は、絶縁処理された銅線であって、ロータコア16に巻回されている。ロータ12は、ロータ巻線17に電流が流れることで磁極を形成する。ステータ13は、ロータ12の径方向外側に設けられ、ステータコア18、及び、ステータコア18に形成された複数個のスロットに所定の間隔で巻回されているステータ巻線19を有している。ステータ13は、ロータ12が発生する磁束と鎖交することで交流を発生可能である。
【0016】
フレームは、シャフト11の軸方向に並ぶフロントフレーム14とリアフレーム15とで構成され、これら各フレーム14,15はスルーボルトの締結により一体化されている。なお、以降の説明において、単に「軸方向」と言う場合には、シャフト11の軸方向を意味するものとする。ステータ13は、フロントフレーム14及びリアフレーム15に挟持された状態で固定されている。フレーム14,15には軸受け21,22が設けられ、この軸受け21,22によりシャフト11及びロータ12が回転自在に支持されている。シャフト11の一端側(フロントフレーム14側)にはプーリ23が取り付けられている。
【0017】
軸方向においてリアフレーム15の外側には、絶縁カバーとして合成樹脂製のリアカバー25が固定して取り付けられている。リアフレーム15とリアカバー25との間に形成された空間部Sには、回転電機101で生じた交流電流を整流する整流器としてレクチファイヤ31が収容されている。なお、空間部Sには、レクチファイヤ31以外に、図示しないレギュレータや界磁コイル通電機構が収容されている。
【0018】
リアカバー25は、レクチファイヤ31を覆うようにしてリアフレーム15の軸方向外側に設けられる部材であり、天板部26と、その外周部から延びる周壁部27とを有している。リアカバー25は、ナイロンとエラストマとの混合材等、耐衝撃材により形成されているとよい。リアカバー25は、天板部26において複数の図示しない固定具の締結によりリアフレーム15に対して固定されている。周壁部27は、以下詳述する正極ヒートシンク3と負極ヒートシンク5とが並ぶ方向(すなわちシャフト11の軸方向)に延びるように設けられている。
【0019】
次に、レクチファイヤ31の構成について詳しく説明する。レクチファイヤ31は、正極ダイオード2、正極ヒートシンク3、負極ダイオード4、負極ヒートシンク5、ねじ6、絶縁部材61、シンク間絶縁部7などを主に有している。正極ヒートシンク3は、リアフレーム15の軸方向外側に設けられる。負極ヒートシンク5は、リアフレーム15の一部を用いて構成される。正極ヒートシンク3及び負極ヒートシンク5は互いに離間している。
【0020】
正極ヒートシンク3には、整流回路において電源(バッテリ)側に接続される複数の正極ダイオード2が固定されている。正極ダイオード2は正極整流素子に相当し、例えばツェナダイオードにより構成されている。正極ヒートシンク3は、金属材料よりなり、各正極ダイオード2と電源部との間に電気接続されることで正極に帯電される。
【0021】
図2,図3に示すように、正極ヒートシンク3は、本体部41と、締結部42とを有している。本体部41は、略円環状をなす板状部材であり、複数の正極ダイオード2が固定される。正極ダイオード2のリード線43(図1参照)は、負極ヒートシンク5側を向いている。締結部42は、本体部41よりも負極ヒートシンク5に近い位置となるように本体部41の外周壁44に段差を有して形成されている。
【0022】
以下、締結部42のリアカバー25側の端面45からリアカバー25側への軸方向における突出量を、単に「高さ」と言う。なお、「リアカバー25側」とは、詳細にはリアカバー25の天板部26側を意味する。締結部42のカバー側端面45は、外周壁44のカバー側端面46よりも、負極ヒートシンク5に近い位置となっている。締結部42には、ねじ挿入用の穴47(図2参照)が貫通して形成されている。締結部42は、本体部41の外周壁44に略等間隔に複数箇所(本実施形態では3箇所)形成されている。
【0023】
ねじ6は、各ヒートシンク3,5を軸方向において締結する部材であり、締結部42に対してリアカバー25側から挿入される。ねじ6は、頭部51と、軸部52とを有している。締結状態において、頭部51は、締結部42からリアカバー25側へ突出している。頭部51は、「突出部」に相当する。頭部51の突出先端は、本体部41の外周壁44におけるリアカバー25側の端面46よりも軸方向において負極ヒートシンク5寄りに位置している。すなわち、頭部51の高さH3は、正極ヒートシンク3の外周壁44の高さH1より低くなっている。ねじ6は、「締結部材」に相当する。
【0024】
再び図1を参照する。負極ヒートシンク5には、整流回路においてグランド側に接続される複数の負極ダイオード4が固定されている。負極ダイオード4のリード線53は、正極ヒートシンク3側を向いている。負極ダイオード4は負極整流素子に相当し、例えばツェナダイオードにより構成されている。負極ヒートシンク5は、リアフレーム15の一部であり、かつ正極ヒートシンク3に対向する。負極ヒートシンク5、すなわちリアフレーム15は、グランド電位となっており、正極ヒートシンク3に対して電位差を有している。なお、図2に示すように、ねじ軸部52の挿入側先端は、負極ヒートシンク5に到達しており、ねじ6も同様にグランド電位となっている。
【0025】
シンク間絶縁部7は、例えば樹脂等の絶縁材料で形成され、ねじ軸部52の外周に接してねじ6毎に設けられている。図2に示すように、シンク間絶縁部7は、大径部54と、大径部54と同軸に設けられる小径部55と、を有している。大径部54は、各ヒートシンク3,5が軸方向に離間している離間部分を埋めるように、また、小径部55は、締結部42の穴47とねじ軸部52との隙間を埋めるように設けられている。
【0026】
絶縁部材61は、ねじ頭部51を覆う容器状の部材であり、例えば樹脂等の絶縁材料で形成されている。図4に示すように、絶縁部材61は、その全体形状が、有底円筒部材を軸方向に斜めに交差する平面で切った形状をなしている。絶縁部材61は、絶縁底部56と、絶縁壁部57と、を有している。絶縁底部56の中央には、ねじ6が挿通する穴58が形成されている。絶縁壁部57は、絶縁底部56の外縁から垂直方向に連続して形成されている。穴58の径はねじ軸部52の外径より大きく、締結時、穴58とねじ軸部52との間には僅かな隙間が形成される。
【0027】
図2に示すように、組み付け時の状態において、絶縁底部56は、ねじ頭部51と締結部42との間に位置している。絶縁壁部57は、ねじ頭部51の外周を覆っている。絶縁壁部57は、本体部41の外周壁44に対向する側が最も高く、外周壁44から外側へ離れていくほど徐々に低くなっている。また、絶縁部材61は、ねじ頭部51を覆うことが可能であって、かつ、締結部42からはみ出さない程度の大きさに形成されている。
【0028】
締結状態において、外周壁44の高さH1、絶縁壁部57において最も高い部位である外周壁44に対向する側の高さH2、ねじ頭部51の高さH3が、この順で高くなっている。また、絶縁部材61、正極ヒートシンク3、及び負極ヒートシンク5の外周と、リアカバー25の周壁部27との間には、リアカバー25内に浸入した液体を排出可能とする隙間59が形成されている。この隙間59は、図2において破線の矢印A1で示す排水経路を形成する。
【0029】
[効果]
(1)本実施形態では、回転電機101が被液してリアカバー25内に通風孔から雨水などが浸入し、ねじ頭部51に水滴が付着しても、正極ヒートシンク3の本体部41側の絶縁壁部57の高さH2が、ねじ頭部51の高さH3よりも高いため、ねじ頭部51と本体部41との間で水滴による漏電経路が形成されにくい。
【0030】
また、ねじ頭部51に付着した水滴が徐々に溜まった場合でも、絶縁壁部57の低くなっている側から、つまり正極ヒートシンク3の外周から隙間59等の排水経路を通って、水滴はリアカバー25の外へ排水される。よって、ねじ頭部51と正極ヒートシンク3の外周壁44との間で漏電経路が形成されることが効果的に抑制され、漏電を防止することができる。
(【0031】以降は省略されています)

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