JP4886815B2 - 回転電機の整流装置及び整流素子の固定方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に発生した交流を直流に変換する整流装置並びに整流装置における整流素子の固定方法に関するものである。

従来の車両用交流発電機の整流装置は、円弧状のフィンベース（冷却部材）の側面に整流素子を半田付けにより固定している（例えば特許文献１）。
また、半円弧状のフィンベースを二重リング状に配置し、それぞれ内側リング内周面と外側リング外周面とに径方向に延びる冷却フィンが多数設けられ、フィンベースの冷却フィン背面側にダイオードが取り付けられるものが開示されている（例えば、特許文献２）。
このような構成にすることで、車両用発電機の外形形状を増大することなく、円形断面を持つ車両用発電機内でフィン面積の増大が可能になり、結果、増大する電流出力に対応できる旨記載されている。

特開２００６−２６２６４４号公報（第５頁、図４） 特許２６６９５３４号公報（第３頁、図２）

特許文献２に記載のものではフィン面積の増大が可能になる構成が示されているが、半円弧状フィンベースの円周側面に備えるとされる整流素子（ダイオード）の詳細についての説明が無く、その固定方法についても記載されていない。
例えば特許文献２の構成に特許文献１でも周知の半田付けを適用し実際の製品を得ようとすると、下記の問題が生じることが明らかである。
特許文献２ 第２図構成：
装着作業時にはフィン先端面あるいは固定端面が安定して下支え可能な構成であることが必要であるだけでなく、溶融した半田を保持する為に作業時にフィンベース面(ダイオード支持面)を水平状態とすることが必要である。装着するダイオード毎に、フィンベースのダイオード固定面を水平状態にする作業を繰り返さなければならない。
他の装着方法として、ダイオードをフィンベースに圧入することを考えた場合も同様で、荷重をかけて圧入することからも、フィンベースのダイオード固定面を水平状態に下支えする作業が各々必要となる。
つまりは、半円弧状のフィンベース（特許文献２）で構成する場合、実際にはダイオード装着時の該部背面の冷却フィン先端加工、削除、等の工夫や、個々に行う配置作業工程など、製造作業性は極端に悪く、量産化が困難とされていた。

上記の課題を解決するために、この発明では、弾性変形可能に構成された冷却部材の円弧状本体部から複数のフィンを延出させるとともに、前記円弧状本体部に整流素子を固定する固定溝部を設け、前記固定溝部を拡張する方向に変形させて該固定溝部に素子を配置後、変形を解く構成により、整流素子と前記冷却部材とを一体化するようにした。

この発明によれば、困難であった複数の整流素子を円周側面に配置する事が出来るようになり、主に円筒形状の回転電気機器内に合わせて、余剰空間無く効率良く整流装置を配置出来るようになるだけでなく、複数の整流素子を同時に円弧状周側面に配置することができる。これにより回転電機の小型がはかられ、材料コスト、製造コストが低減出来る。
且つ、整流素子固定部直下に配した冷却フィンを、円筒状の回転電気機器の軸線に向くように、冷却流体がフィン間を通って軸端へ抜けるように、配置することができる為、回転電気機器内の軸方向の冷却流体による冷却効果が向上し、整流装置の信頼性が上がるとともに整流装置の寿命が延びるという効果がある。

この発明を適用した車両用交流発電機の要部断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の整流装置における放熱フィンの組立状態を説明する平面図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の整流装置における放熱フィンの組立状態を説明する平面図である。

以下、この発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明を適用した車両用交流発電機の要部断面図、図２はその冷却部材への整流素子の固定方法の一例を模式的に示す平面図である。

先ず、車両用交流発電機の全体構造を図１に基づいて説明する。構成部品をその内側に取り囲んで支承するケーシング２の中には、回転子３が配置されている。この回転子３の外周には、一対のポールコア３１、３２の爪状磁極と僅かな間隔を介して固定子４が配置され、さらに上記回転子３が備えるシャフト３３にはプーリが設けられ、ベルト(図示せず)により回転駆動できるように構成されている。また、ポールコア３１、３２の内部には、両ポールコアを異なる磁極に励磁するための界磁巻線３４が装着され、ポールコア３１、３２の外部には、冷却手段としての冷却ファン３５が取り付けられている。

更に、シャフト３３の一端にはスリップリング５が設けられ、界磁巻線３４と電気的に接続されており、このスリップリング５及びブラシ（図示せず）を介して外部から電流が供給されるようになっている。またケーシング２が支承する構成部品として、前記界磁巻線３４に電流が供給され回転駆動されて生じる回転磁界により固定子４の巻線４１に発生する交流の起電力を、直流に整流する整流装置６と、その発生した電力を規定値に制限する電圧調整器（図示せず）とが配置される。

次いで、整流装置６について説明する。正極側冷却部材６１は、フィン６３を内周方向に突出させて配置し、負極側冷却部材７１はフィン７３を外周方向に突出させて配置され、そのフィンの反対側の対向面には、それぞれ正極側整流素子６５、負極側整流素子７５が配置される。フィン６３、７３は、冷却効率を上げるよう冷却ファン３５によって生じる冷却風の流れに沿って、複数隣接して設けられている。上記複数の正極側整流素子６５、負極側整流素子７５の引出端子と、固定子巻線４１のリード４２とを電気的に接続する端子台８が整流装置６と固定子４との間に配置されている。

上記整流素子、放熱フィンを備えた冷却部材の構成を、組立の順を追って図２により説明する。
正極側冷却部材６１はベース部６２が略円弧形状にされ、その中心軸側に面する側面に、中心軸に向かって延びる複数のフィン６３が設けられ、ベース部のフィン６３が設けられた反対側には複数の固定溝部６４が形成されている。

図２は冷却部材への整流素子の固定方法を説明する図である。
正極側冷却部材６１は、フィン面積を確保する為、ベース部６２を半円弧形状にし、軸方向の風の流れを妨げないように径方向に多数の冷却フィン６３を形成している。冷却部材ベース部６２のフィン６３に対向する背面には正極側整流素子６５を取り付ける為、奥に行くに従い広くなるテーパを設けた固定溝部６４を設けている（図２（ａ））。
なお、この固定溝部６４の開口幅は整流素子６５のベース６６幅より小さく決められている。

まず、固定溝部６４に整流素子６５のベースを挿入する為、冷却部材６１先端に図２（ｂ）のように内径方向に荷重を作用させ、冷却部材６１を弾性変形させてやることで固定溝部６４の開口幅を整流素子６５ベース幅より広げて、整流素子ベース６６を固定溝部６４に配置する（図２（ｃ））。このときの挿入方向は径方向・軸方向のどちらでも可能である。

次いで、整流素子ベース６６を固定溝部６４に配置した状態で、冷却部材６１に作用させている荷重を除荷してやることで、固定溝部６４の開口幅は初期の状態（図２（ａ））近くまで戻り、整流素子ベース６６は固定溝部６４で固定され、冷却フィン６３を備えた冷却部材６１と整流素子６５は一体化される。

なお、整流素子ベース６６の冷却部材６１への固定がされれば良いので、整流素子６５取り付け前の状態（図２(ａ)）の内寸法Ａと、整流素子６５取り付け後の状態（図２（ｄ））の内寸法Ｂが厳密にまったく同一寸法である必要は無く、整流装置として車両用交流発電機に組み込む際に支障がない範囲で寸法の大小は可能である。実際では寸法Ａを寸法Ｂよりわずかに大きく設けることで、整流素子ベース６６を挿入後の冷却部材ベース部６２の変形を考慮した構成が得られる。

なお、図２の説明では、冷却部材ベース部への荷重例として先端部周辺に円弧状矢印６７や直線状矢印６８を示したが、これに限定するもので無く、その所望変形度合いや冷却部材ベース形状を加味した荷重例が適宜選択可能である。また、場合によっては、図示しない冶具で整流素子６５の固定溝部６４以外の箇所を保持しながら荷重を作用させても良い。このようにすれば、作業時間は増大するが、個々の整流素子ごとに確実に取付けが行える。

また、上述の説明では固定用の固定溝部６４を奥が広くなるテーパ状とし、整流素子ベース６６をこれに合うよう同様にテーパ状に構成したが、双方が固定できるようであればそれぞれが非テーパ状に構成されるものであっても適用可能である。
実施の形態２．

図３は負極側冷却部材７１への負極側整流素子７５の固定方法を説明する図である。図２と異なるのは、フィン７３が外径側、固定溝部７４が内径側に配してあり、冷却部材ベース部７２先端に図３（ｂ）のように外径方向に荷重（円弧状矢印７７や直線状矢印７８）を作用させ、弾性変形させてやることで固定溝部７４開口幅を整流素子ベース幅７６より広げている。その他は図２の場合と同様である。固定溝部７４への整流素子ベース７６挿入前後の冷却部材の寸法については、挿入前（図３（ａ））の内寸法Ｃは、挿入後(図３（ｄ）)の内寸法Ｄよりわずかに小さくするとよい。

なお、実施の形態１、実施の形態２いずれにおいても固定溝の形状を変えることで、円筒形状の整流素子及びその他の形状の素子にも対応可能である。
また、冷却部材ベース部から突出させるフィンが内径方向であるか外径方向であるかは、適宜選択する構成であり、正極側負極側がいずれであっても良いことは言うまでもない。

２ ケーシング、３ 回転子、４ 固定子、５ スリップリング、６ 整流装置、８ 端子台、３１、３２ ポールコア、３３ シャフト、３４ 界磁巻線、３５ 冷却ファン、４１ 固定子巻線 ４２ リード線、６１ 正極側冷却部材、６２ 冷却部材ベース部、６３ フィン、６４ 固定溝部、６５ 正極側整流素子、６６ 整流素子ベース、７１ 負極側冷却部材、７２ 冷却部材ベース部、７３ フィン、７４ 固定溝部、７５ 負極側整流素子、７６ 整流素子ベース。

Claims (4)

1. 構成部品を内蔵あるいは支承するケーシング、前記ケーシングに回転可能に支承される回転子、前記回転子に備えられる冷却手段、前記回転子の外周に位置し前記ケーシングに挟持される固定子、前記固定子に備えられる固定子巻線、前記固定子巻線に発生する交流起電力を直流に整流する整流装置とを備え、前記整流装置は複数の整流素子、該整流素子を冷却する冷却部材とを有する回転電機において、前記冷却部材は弾性変形可能に構成され、略円弧状本体部から略径方向に複数のフィンが延出するとともに、前記円弧状本体部に前記整流素子を固定する固定溝部を備え、前記固定溝部を拡張する方向に前記円弧状本体部を変形させて該固定溝部に素子を配置後、変形を解く構成によって、前記固定溝部に前記整流素子を固定することにより前記整流素子と前記冷却部材を一体化するようにしたことを特徴とする回転電機の整流装置。
2. 構成部品を内蔵あるいは支承するケーシング、前記ケーシングに回転可能に支承される回転子、前記回転子に備えられる冷却手段、前記回転子の外周に位置し前記ケーシングに挟持される固定子、前記固定子に備えられる固定子巻線、前記固定子巻線に発生する交流起電力を直流に整流する整流装置とを備え、前記整流装置は複数の整流素子、該整流素子を冷却する冷却部材とを有し、前記冷却部材は弾性変形可能に構成され、略円弧状本体部から略径方向に複数のフィンが延出するとともに、前記円弧状本体部に前記整流素子を固定する固定溝部を設けた回転電機において、前記円弧状本体部に荷重を作用させ前記固定溝部を拡張する方向に弾性変形させて該固定溝部に素子を配置後、変形を解いて、前記整流素子と前記冷却部材を一体化するようにしたことを特徴とする回転電機の整流装置における整流素子の固定方法。
3. 構成部品を内蔵あるいは支承するケーシング、前記ケーシングに回転可能に支承される回転子、前記回転子に備えられる冷却手段、前記回転子の外周に位置し前記ケーシングに挟持される固定子、前記固定子に備えられる固定子巻線、前記固定子巻線に発生する交流起電力を直流に整流する整流装置とを備え、前記整流装置は正極側整流素子、負極側整流素子、前記正極側整流素子を取り付け該整流素子を冷却する正極側冷却部材、前記負極側整流素子を取り付け該整流素子を冷却する負極側冷却部材を有する回転電機において、前記冷却部材の一方は弾性変形可能に構成され、略円弧状本体部から略径方向に複数のフィンが延出し内方に突出するとともに、前記円弧状本体部の外周に形成され前記整流素子を固定する固定溝部を備えたものであり、前記冷却部材の他方は弾性変形可能に構成され、略円弧状本体部から略径方向に複数のフィンが延出し外方に突出するとともに、前記円弧状本体部の内周に形成され前記整流素子を固定する固定溝部を備えたものであって、前記冷却部材の一方及び他方は、それぞれ前記固定溝部を拡張する方向に前記円弧状本体部を変形させて該固定溝部に素子を配置後、変形を解く構成によって、前記固定溝部に前記整流素子を固定することにより前記整流素子と前記冷却部材を一体化するようにしたことを特徴とする回転電機の整流装置。
4. 前記円弧状本体部に形成した複数の固定溝部は、溝の奥が広くなったテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の回転電機の整流装置。

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