JP3775235B2

JP3775235B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP3775235B2
Application number: JP2001096915A
Authority: JP
Inventors: 彰哉七條
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: EP1246347A2; US6958557B2; JP2002300756A; EP1246347B1; DE60231673D1; EP1246347A3; US20020140300A1

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】
車両用交流発電機に用いられる従来の整流装置には、正極側放熱フィンと負極側放熱フィンを積層するタイプと同一平面上に並べるタイプがある。例えば、特開２０００−２５３６２５号公報に開示された車両用交流発電機の整流装置は、正極側整流素子が配置固定される正極側放熱フィンと負極側整流素子が配置固定される負極側放熱フィンとを、接続ターミナルが埋設された端子台を挟んで軸方向に積層し、さらに負極側放熱フィンをハウジングの外側端面に直接ビス固定してアースに接続した構造を有している。また、この公報では、各放熱フィンに形成された軸方向貫通穴に各整流素子を圧入する整流装置の構造についても開示している。
【０００３】
また、特開昭５６−４５０６２号公報に開示された整流装置は、正極側放熱フィンと負極側放熱フィンを同一平面上に所定の隙間を隔てて配置する構造を有している。負極側放熱フィンが、車両用交流発電機の外殻を構成するハウジングの内側に直接固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特開２０００−２５３６２５号公報に開示された整流装置では、円弧状の負極側放熱フィンの固定部の取付面に直接ビス固定する構造であるため、負極側放熱フィンの固定部の取付面の段差が大きい場合に、負極側放熱フィンが歪むおそれがあるという問題があった。この歪みは、負極側放熱フィンに負極側整流素子を接合するための半田等の接合材のクラックの原因となる。また、負極側放熱フィンに形成された軸方向貫通穴に負極側整流素子を圧入する構造においては、上述した歪みによってこの貫通穴が変形するため、充分な打ち込み強度や電気的接続が確立できないおそれがある。これらの問題は、負極側放熱フィンおよびハウジングの当接面を精度よく加工して、充分な平面度を確保することにより対策することができるが、このような加工のみによって負極側放熱フィンに生じる歪みをなくそうとすると、加工工数が増加してコストの上昇を引き起こすことになり、最近のコスト低減の要求とは相反するものとなる。また、仮に低コストで充分な平面度を確保する加工方法が存在したとしても、車両用交流発電機の高温条件下においては、ハウジングおよび負極側放熱フィンの形状的な熱膨張差に起因する負極側放熱フィンの歪みを完全に排除することは困難である。
【０００５】
また、特開昭５６−４５０６２号公報に開示された整流装置では、負極側放熱フィンがハウジングの内側に直接固定されるため、負極側放熱フィンとハウジングとの間に隙間を設けることが困難であり、その結果、車両用交流発電機内部に浸入した水等が滞留しやすくなるという問題があった。水等が長時間滞留すると、腐食等による不具合が発生するおそれがあるため、水等が滞留しにくい構造が望まれている。
【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、負極側放熱フィンの歪みの発生を防止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。
また、本発明の他の目的は、負極側放熱フィンの近傍に水等が滞留しにくい車両用交流発電機を提供することにある。
【０００７】
【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、回転子を回転させることによって固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、この整流装置を固定するフレームとを有している。また、この整流装置は、正極側整流素子が取り付けられる正極側放熱フィンと、負極側整流素子が取り付けられる負極側放熱フィンと、正極側整流素子と負極側整流素子とを結線する接続ターミナルが埋設された端子台とを有しており、負極側放熱フィンには、固定手段によってフレームに固定するための複数の固定部と、これら複数の固定部の間に形成された薄肉部とが形成されている。負極側放熱フィンの複数の固定部の間に薄肉部が形成されているため、これらの固定部を固定手段でフレームに固定する際に、フレームの段差等に起因して発生する過大な応力をこの薄肉部で緩和することができるため、負極側放熱フィンの歪みの発生を防止することができる。
【０００８】
また、上述した負極側放熱フィンは、複数の部分放熱フィンによって構成されており、これら複数の部分放熱フィンの間を分離することによって薄肉部を構成することが望ましい。各部分放熱フィンの間を分離した隙間部分を薄肉部として用いることにより、負極側放熱フィンの近傍に浸入した水等をこの隙間部分を通して排出することが可能になるため、水等が滞留しにくい構造を実現することができる。このため、水等の滞留に起因する腐食の発生を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、上述した複数の部分放熱フィンのそれぞれは、同じ形状を有していることが望ましい。これにより、部品の歩留まりを向上させることができるとともに、同一の品番を用いた一部品として管理することができるため、コストの低減が可能になる。
【００１０】
また、上述した薄肉部は、負極側放熱フィンの表面に溝部を形成することにより構成されていることが望ましい。溝部を形成するだけで薄肉部を形成することが可能になるため、製造が容易となる。また、この溝部を負極側放熱フィンの表面に形成することにより、溝部を水等の排水溝として機能させることが可能となり、水等が滞留しにくい構造を実現することができる。
【００１１】
また、上述した負極側放熱フィンは、複数の取付孔を有しており、負極側整流素子を取付孔に圧入固定することにより、負極側放熱フィンに対する負極側整流素子の取り付けを行うことが望ましい。負極側放熱フィンの歪みの発生防止に伴って、圧入固定された負極側整流素子の固定力が車両用交流発電機の使用環境によって変化することを防止することができ、しかも、半田付け等の複雑な製造工程管理を簡単な接合方法に変更することによるコストの低減が可能になる。
【００１２】
また、上述した負極側放熱フィンは円弧角度１８０度以上のほぼ円弧状に形成されており、薄肉部を負極側放熱フィンの周方向に沿ったほぼ中間位置に形成することが望ましい。各部分放熱フィンの面積をほぼ同一にすることができるため、負極側整流素子の冷却性をほぼ均等にすることが可能になり、負極側整流素子の寿命設計や冷却設計が容易となる。
【００１３】
【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、本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１は、固定子２、回転子３、フレーム４、ブラシ装置５、整流装置６、リヤカバー７等を含んで構成されている。
【００１４】
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。
【００１５】
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４１を有し、軸方向端面に吸入窓４２を有している。
【００１６】
ブラシ装置５は、整流装置６から回転子３の界磁巻線３１に励磁電流を流すためのものであり、回転子３の回転軸３３に形成されたスリップリング３７、３８のそれぞれに押圧するブラシ５１、５２を有する。
整流装置６は、三相の固定子巻線２３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力を得るためのものである。整流装置６の詳細については後述する。
【００１７】
リヤカバー７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、整流装置６、ＩＣレギュレータ９等の電気部品を覆って、これらを保護するためのものである。このリヤカバー７は、金属ナット７１によってリヤ側のフレーム４から延びるボルト４３に、整流装置６を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。また、リヤカバー７は、主に整流装置６の対向面に複数の吸入窓を有しており、この吸入窓を通してリヤカバー７内部に冷却風が吸入される。
【００１８】
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８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に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置６に設けられた出力端子からは所定の直流電流が取り出される。
【００１９】
次に、整流装置６の詳細について説明する。図２は、整流装置６の正面図であり、リヤ側から見た状態が示されている。また、図３は整流装置６の裏面図であり、フレーム４側から見た状態が示されている。図４は、図３に示すＩＸ−ＩＸ線拡大断面図である。
【００２０】
整流装置６は、端子台６１を挟んで軸方向に離間して対向配置された正極側放熱フィン６７と負極側放熱フィン６８を備えている。正極側放熱フィン６７には、６個の正極側整流素子６３がリード６３ａをフレーム側に向けて取付孔としての貫通孔に圧入固定されており、それぞれのリード６３ａが端子台６１から突出した接続ターミナル６２に接合端６２１にてＴＩＧ溶接により接合されている。また、負極側放熱フィン６８には、６個の負極側整流素子６５がリード６５ａをリヤ側に向けて取付孔としての貫通孔に圧入固定されており、それぞれのリード６５ａが端子台６１から突出した接続ターミナル６２に接合端６２２にてＴＩＧ溶接により接合されている。
【００２１】
負極側放熱フィン６８は、全体が円弧角度１８０度以上のほぼ円弧状であり、そのほぼ中間位置に分離溝６８Ｃによる薄肉部が形成されている。負極側放熱フィン６８は、この分離溝６８Ｃによって、２つの部分放熱フィン６８Ａ、６８Ｂに分離されている。これら２つの部分放熱フィン６８Ａ、６８Ｂのそれぞれには、外形近傍に２箇所の固定部６９が形成されている。この固定部６９は貫通穴であり、図１に示すように、固定手段としてのビス７２をこの固定部６９に挿通した状態で、フレーム４に形成されたねじ孔に締め付けることにより、整流装置６のフレーム４への組付けが行われる。
【００２２】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、負極側放熱フィン６８の複数の固定部６９の間に分離溝６８Ｃによる薄肉部が形成されているため、これらの固定部６９をビス７２でフレーム４に固定する際に、フレーム４の段差等に起因して発生する過大な応力をこの薄肉部で緩和することができるため、負極側放熱フィン６８の歪みの発生を防止することができる。また、負極側放熱フィン６８を構成する２つの部分放熱フィン６８Ａ、６８Ｂの間を分離した隙間部分としての分離溝６８Ｃを薄肉部として用いることにより、負極側放熱フィン６８の近傍に浸入した水等をこの分離溝６８Ｃを通して排出することが可能になるため、水等が滞留しにくい構造を実現することができる。このため、水等の滞留に起因する腐食の発生を抑制することが可能となる。
【００２３】
また、上述した負極側放熱フィン６８は複数の取付孔を有しており、負極側整流素子６５をこれらの取付孔に圧入固定することにより、負極側放熱フィン６８に対する負極側整流素子６５の取り付けが行われている。負極側放熱フィン６８の歪みの発生防止に伴って、圧入固定された負極側整流素子６５の固定力が車両用交流発電機１の使用環境によって変化することを防止することができ、しかも、半田付け等の複雑な製造工程管理を簡単な接合方法に変更することによるコストの低減が可能になる。
【００２４】
また、上述した負極側放熱フィン６８は円弧角度１８０度以上のほぼ円弧状に形成されており、分離溝６８Ｃによる薄肉部が負極側放熱フィン６８の周方向に沿ったほぼ中間位置に形成されているため、各部分放熱フィン６８Ａ、６８Ｂの面積をほぼ同一にすることができる。このため、負極側整流素子６５の冷却性をほぼ均等にすることが可能になり、負極側整流素子６５の寿命設計や冷却設計が容易となる。
【００２５】
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。例えば、上述した実施形態では、整流装置６の負極側放熱フィン６８に分離溝６８Ｃによる薄肉部を形成することにより、負極側放熱フィン６８を２つの部分放熱フィン６８Ａ、６８Ｂに分離するようにしたが、分離溝６８Ｃの代わりに表面の一部に溝部を形成してこれを薄肉部としてもよい。
【００２６】
図５は、整流装置６の変形例を示す図である。また、図６は図５に示したＸＩ−ＸＩ線拡大断面図である。これらの図に示すように、負極側放熱フィン６８の周方向に沿ったほぼ中間位置であってフレーム４側の表面に溝部６８Ｄを形成するようにしてもよい。この場合には、溝部６８Ｄを形成することにより肉厚が薄くなった部分が薄肉部６８Ｅとなる。溝部６８Ｄを形成するだけで薄肉部６８Ｅを形成することが可能になるため、製造が容易となる。また、この溝部６８Ｄを負極側放熱フィン６８の表面に形成することにより、溝部６８Ｄを水等の排水溝として機能させることが可能となり、水等が滞留しにくい構造を実現することができる。
【００２７】
図７は、整流装置６の他の変形例を示す図である。また、図８は、図７のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線拡大断面図である。これらの図に示すように、負極側放熱フィン６８の周方向に沿ったほぼ中間位置であって反フレーム４側の表面に溝部６８Ｆを形成するようにしてもよい。この場合にも、溝部６８Ｆを形成することにより肉厚が薄くなった部分が薄肉部６８Ｇとなる。
【００２８】
また、上述した実施形態では、負極側放熱フィン６８の周方向に沿ったほぼ中間位置に１箇所の薄肉部を設けたが、固定部６９は４箇所あるため、隣接した固定部６９間に個別に薄肉部を設けるようにしてもよい。また、上述した実施形態では、フレーム４の外側に整流装置６を取り付ける場合を説明したが、フレームによって整流装置の全体を覆う構造を有する場合にはフレームの内側に整流装置を取り付けるようにしてよい。
【００２９】
また、上述した実施形態では、負極側放熱フィン６８を構成する２つの部分放熱フィン６８Ａ、６８Ｂの形状を若干異ならせたが、これらの形状を全く同じにしてもよい。この場合には、部品の歩留まりを向上させることができるとともに、同一の品番を用いた一部品として管理することができるため、コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【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】整流装置の正面図である。
【図３】整流装置の裏面図である。
【図４】図３に示すＩＸ−ＩＸ線拡大断面図である。
【図５】変形例の整流装置の裏面図である。
【図６】図５に示すＸＩ−ＸＩ線拡大断面図である。
【図７】他の変形例の整流装置の裏面図である。
【図８】図７に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線拡大断面図である。
【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整流装置
７リヤカバー
６１端子台
６２接続ターミナル
６３正極側整流素子
６５負極側整流素子
６７正極側放熱フィン
６８負極側放熱フィン
６８Ａ、６８Ｂ部分放熱フィン
６９固定部
７２ビス

Claims

回転子を回転させることによって固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、前記整流装置を固定するフレームとを有する車両用交流発電機において、
前記整流装置は、
正極側整流素子が取り付けられる正極側放熱フィンと、
負極側整流素子が取り付けられるとともに、固定手段によって前記フレームに固定するための複数の固定部と、これら複数の固定部の間に形成された薄肉部とを有する負極側放熱フィンと、
前記正極側整流素子と前記負極側整流素子とを結線する接続ターミナルが埋設された端子台と、
を備え、前記負極側放熱フィンは、複数の部分放熱フィンによって構成されており、前記複数の部分放熱フィンの間を分離することによって前記薄肉部を形成することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記複数の部分放熱フィンのそれぞれは、同じ形状を有していることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１または２において、
前記負極側放熱フィンは、複数の取付孔を有しており、
前記負極側整流素子を前記取付孔に圧入固定することにより、前記負極側放熱フィンに対する前記負極側整流素子の取り付けを行うことを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１または２において、
前記負極側放熱フィンは、円弧角度１８０度以上のほぼ円弧状に形成されており、
前記薄肉部を前記負極側放熱フィンの周方向に沿ったほぼ中間位置に形成することを特徴とする車両用交流発電機。