JPH06178517A

JPH06178517A - 交流発電機放熱子への電気絶縁および熱伝導樹脂コーティング

Info

Publication number: JPH06178517A
Application number: JP5229204A
Authority: JP
Inventors: Eric A Schmidt; エイ．シュミットエリック; Jeffrey W Riedel; ダブリュ．リーデルジェフレイ
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1992-09-15
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1994-06-24
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: US5712517A; JP3044155B2

Abstract

(57)【要約】【目的】機械的に駆動される交流発電機において、交
流発電機のハウジングの放熱子部分に特に施された樹脂
コーティングにより、前記放熱子部分と、その他の電気
的構成部分との間に適正な電気絶縁と熱伝導とをもたら
し得る交流発電機を提供すること。【構成】整流器組立体を保持する平たん部分（９）
と、前記交流発電機の内外方への通風空気の循環を可能
にさせる複数の通風窓（１６），（１８），（２０），
（２２），（２４），（２６）を備える円筒状部分（１
２）とを含む交流発電機放熱子要素（１０）において、
前記放熱子要素（１０）が、電気絶縁ならびに熱伝導の
両特性を備えるべく、エポキシ樹脂材料を用いてコーテ
ィングされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的に駆動される交
流発電機の分野、特に、電気的構成部分と交流発電機放
熱子との間に適正な電気絶縁および熱伝導をもたらす分
野に指向されている。

【０００２】

【従来の技術】自動車用に用いられる交流発電機は、ア
ルミニウム鋳物のような、熱伝導性ハウジング内に組み
立てられている。更に最近では、自動化された組立て工
程を容易にすべく一緒に積み重ねられた幾つかのアルミ
ニウム鋳物要素でハウジングが形成された交流発電機が
入手可能である。例えば、同様に譲渡された出願第０７
／６４５，９２４（ここに同時係属）には、第一要素が
ハウジングの一端を画定して回転子軸受の支持材を提供
し、冷却ファンと固定子積層とを囲うようにした三要素
ハウジングの用法が例示されている。第二要素はハウジ
ングの中間部分を画定し、整流器組立体を支持する放熱
子として役立つ。第二要素は第一要素の円形エッジに適
合し、固定子積層に対して当接し、第二ファンを囲う複
数の通風窓を包有する。第三要素はハウジングの他端を
画定して第二回転子軸受の支持材を提供し、第二要素に
取り付けられた整流器組立体を防護すべく形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の交流発電機
においては、交流発電機ハウジング内に取り付けられた
整流器諸要素へ固定子巻線からの導線を導くことが必要
である。固定子巻線自体は絶縁ワニスで被覆されている
が、そこから延びるワイヤ・リードは、整流器組立体に
はんだ付けされるべく部分的にはがされ且つ無垢とされ
る。更に、ワイヤリードは交流発電機内で、振動、曲げ
およびあり得べき金属面との接触を受ける。従って従来
技術の交流発電機においては、導線とハウジングとの間
に絶縁隔壁を備えるため、通常、密に近接し且つ共通に
接続された固定子巻線の各対に編織絶縁スリーブが配置
されている。言うまでもなく、この種の絶縁スリーブは
大きな容積を占め、それが冷却空気の流れをある程度妨
げる。

【０００４】同様に譲渡された米国特許第４，７９９，
３０９号には、整流器回路を形成する方法が記載されて
おり、それにより、回路の相互接続導線がアルミニウム
放熱プレート上に形成される。酸化アルミニウムの電気
的に絶縁性の層がプレート上に積層され、次の導電層が
積層される領域を露出させるべく、酸化アルミニウム層
の一部分上に不活性マスクが配置される。この導電層
は、酸化アルミニウム絶縁層のマスクで露出された部分
の予め定められたパターン上に銅を沈積させるフレーム
またはプラズマ溶射技法の利用により形成される。作動
中は効率的であっても、上記製造プロセスに用いられる
諸段階の数および複雑性は低減されることが望ましい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流発電機の
組立ておよび作動の双方における効率を改善すべく意図
するものである。これらの改善は、有利な電気絶縁およ
び熱伝導特性を有する樹脂材料で放熱子ハウジング要素
を被覆することにより達成される。組立ての改善におい
ては、固定子巻線上の絶縁スリーブを手動で交換すると
いう労働強化的な仕事が省略される。また、整流器回路
を形成すべく幾つかの精確に整合されたコーティングを
沈積させるための高価なプラズマ溶射設備やマスクの使
用も省略される。作動の改善には、編織スリーブが最早
使用されず増大された空気流により更に低温で作動し、
放熱子を通過する冷却空気が流過する鋭角、コーナを丸
める効果を持たらすコーティングにより、騒音レベルが
低減される。また本発明によれば、放熱子構成部分の表
面の酸化が防止される。これは、道路上に腐食性の塩が
使用される地方において有利である。

【０００６】本発明は、固定子の巻きリード線が各固定
子巻線から整流器組立体へと通る通風窓を包含する放熱
子ハウジング要素の露出された表面へ樹脂材料をコーテ
ィングすることを主旨とするものである。この樹脂材料
は、ハウジング要素上に連続絶縁コーティングを形成す
べく熱処理された熱硬化性エポキシ樹脂を基材とする粉
末である。このコーティングは、矢張り、放熱子ハウジ
ング要素からハウジングを囲う隣接空気表面へ熱を伝導
するに極めて効率的な熱伝達特性をも有する媒質とし
て、信頼性の高い、電気絶縁を提供する。

【０００７】

【実施例】図１、図３、図４および図５には、本発明の
樹脂コーティング９０が施されたハウジング要素の役割
をなす交流発電機用鋳造アルミニウム制御板／放熱子１
０の一部が示されている。この制御板／放熱子１０には
中央開口部１１が包含され、交流発電機全体が組み立て
られる際、この開口部１１には軸受を備えた回転子軸お
よび一連のスリップ・リング（図示せず）が貫通する。
制御板／放熱子１０にはまた、中央開口部１１が設けら
れた、複数の貫通開口部内に取り付けられた後述する複
数の整流器ダイオードの接地を提供する概ね平たんな面
９も包含されている。制御板／放熱子１０は、平たん面
９から突出する一体の円筒状壁１２で画成されるカップ
形状を有する。電気絶縁および熱伝導の両特性を有する
エポキシ樹脂材料９０により、この鋳物全体が被覆され
ている。これについては後で詳細に説明する。

【０００８】制御板／放熱子１０の円筒状壁１２内に形
成された通風窓１６，１８，２０，２２，２４を、複数
の固定子コイルリード線対３６，３８／４０，４２，３
２，３４がそれぞれ通過する。回転子（図示せず）に取
り付けられたファンおよび開口部１１の下からの付加的
な通風および空気循環をもたらすべく、別の通風窓２６
が包含されている。制御板／放熱子１０は、複数の固定
子巻線３０を囲う積層スタック６上に取り付けられてい
る。

【０００９】市販されている熱伝達グリースが、エポキ
シ樹脂コーティング９０の面の領域７２にわたり塗布さ
れている。制御板／放熱子１０の表面のエポキシ・コー
ティングの領域７２に相互接続板７０が取り付けられて
いる。熱伝達グリースは、対向面間に生じ得る何れの空
所をも満たし且つ、相互接続板７０から制御板／放熱子
１０への熱伝達を容易にすべく作用する。相互接続板７
０はアルミニウムのような導電性の部材であり、それに
より、そこに形成された開口部へプレスばめされた整流
器組立体の正ダイオード７４の陰極と電気的相互連結が
得られる。相互接続板７０内に形成された開口部内にＢ
＋出力端子柱８０が固定され、従って板７０へ電気的に
接続される。リベット絶縁体７６を備えるリベット７５
が、制御板／放熱子１０の上面に相互接続板７０を固定
するために用いられる。エポキシ樹脂コーティング９０
および絶縁されたリベット７５により、制御板／放熱子
１０から相互接続板７０が電気的に絶縁されることが保
証される。

【００１０】相互接続板７０の上方には端子板５０が取
り付けられ、内部には、電気的に絶縁されたプラスチッ
クまたはセラミック材料の上層および下層間に積層され
た伝導回路が設けられる。負ダイオードの陰極から延び
るリード線５３，５５，５７，５９は、端子板５０上の
端子へそれぞれ接続される。負ダイオードはそれらの陽
極を、制御板／放熱子１０内に形成されたコーティング
されていない開口部（図示せず）内へプレスばめで取り
付けており、よって、完全に組み立てられた際、交流発
電機のハウジングへ接地される。相互接続板７０内へプ
レスばめで取り付けられた正ダイオード７４の陽極から
延びるリード線５４，５６，５８，６０は、端子板５０
上の端子へそれぞれ接続される。更に、固定子リード線
対３２，３４，３６，３８，４０，４２はそれぞれ端子
３３，３５，３７，３９，４１，４３へ接続（はんだ付
け）される。正相互接続板７０へ接続されたＢ＋出力端
子柱８０は端子板５０を貫いて延びる如く示されてい
る。

【００１１】発明の背景で説明したように、図２に示し
た従来技術のこの種の交流発電機には、３６′として表
示した固定子リード線上に編織アクリル絶縁スリーブ８
０が使用されている。固定子リード線３６′はワニスで
被覆された固定子巻線３０′から延び、且つまたある程
度ワニスで被覆されている。リード線３６′は、放熱子
１０′の円筒状壁１２′に存在する通風窓１６′を経て
導かれる。リード線の端部は、制御相互接続板５０′上
の端子３７′にはんだ付けされる前に、全ての絶縁材料
およびその他の汚染物質を除去される。この過程で又は
組立ての工程でリード線の曲げなどの取扱いによりワニ
スがひび割れを生じ、時にはリード線の銅を露出させる
可能性があり、接地された制御板ハウジング１０′を含
む交流発電機のその他の導線性諸要素と接触させられる
可能性がある。従って、相互接続板５０′でのはんだ付
け接続を行うに先立ち、固定子リード線対の各々の上に
編織アクリル絶縁体８０を置くことが必要であった。

【００１２】本発明においては、固定子窓１６，１８，
２０，２２，２４をエポキシ樹脂絶縁コーティング９０
で被覆することにより、固定子リード線上に絶縁スリー
ブ８０を備える必要性が省かれている。図１、図３、図
４および図５の点描された部分は、交流発電機における
本発明の適用領域を示している。

【００１３】コーティングを施し且つ構成部分を取り付
ける前に、アルカリをベースとする洗浄剤で鋳物が洗浄
され、その表面部分は、アルミニウム製品用に意図され
たアルカリをベースとするコンディショナーを用い、り
ん酸塩転化の状態とされる。次いで、微粒子状りん酸亜
鉛転化被覆が鋳物上に積層され、水で洗浄される。りん
酸塩は、六価クロームを包有する酸をベースとする溶液
の塗布によりシールされる。シール段階に続き、脱イオ
ン水中で鋳物が濯がれる。

【００１４】商標名ハイソル（ＨＹＳＯＬ）ＤＫ１５−
０２またはＤＫ−０９６４の下にデクスタ・コーポレー
ション（ＤｅｘｔｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のハ
イソル・ディヴィジョン（ＨｙｓｏｌＤｉｖｉｓｉｏ
ｎ）から入手可能な熱硬化性樹脂をベースとする粉末が
放熱子１０を被覆するために用いられる。コーティング
に先立ち、アルミニウム制御板／放熱子１０が推奨温度
に加熱され、微粒子状粉末エポキシ材料が、加熱された
アルミニウム制御板／放熱子１０の表面上に強制空気で
吹きつけられる。粉末は、加熱された部分との接触と同
時に融解し、アルミニウムに接着する。被覆された鋳物
は、次いで、架橋が生じて樹脂が硬化するまで、エポキ
シ樹脂製造業者の仕様温度まで更に加熱し、樹脂を固化
する。続く冷却により、電気的に絶縁性であると共に熱
的に伝導性であるエポキシ・コーティングが生成され
る。上記の如く、制御板／放熱子１０を形成するアルミ
ニウム鋳物の放熱特性は減少されず、むしろ強化され且
つその放熱特性は交流発電機の寿命と同程度に維持さ
れ、エポキシ・コーティングが存在する限り酸化が発生
を防止される。

【００１５】コーティングの塗布に続き、金属同士の接
触が必要とされる場合、円形バンド１７，１９でアルミ
ニウム面を露出させ且つまた負ダイオードおよび軸受を
取り付けるため、鋳物が機械加工される。バンド１７，
１９は、他のハウジング諸要素（図示せず）と整合され
る場合、共通の電気的接地を完結するために用いられ
る。

【００１６】本発明によれば、より少ない組立て段階
と、使用中の高められた信頼性とを以て作られた交流発
電機がもたらされる。エポキシ樹脂コーティングの利用
により、リード線とハウジングとの間に必要な電気絶縁
障壁が得られ、被覆された領域における放熱子酸化が防
止される。固定子リード線上の織られたスリーブを省略
することにより放熱子の通風窓の遮られることが少なく
なり、従って更に多くの空気が流れ且つ冷却が強化され
ることが可能になった。本発明によれば、固定子リード
線も流動空気に露出されるので、それ以上の冷却が達成
される。コーティングは放熱子窓の表面および縁を平滑
化し且つ丸めることにより空気の流動特性を変化させ、
それにより、交流発電機を通る冷却空気のより多い層流
と、より少ない乱流とが得られる。これもまた、交流発
電機騒音レベルの全体的な低減に責任を有するものと考
えられる。

【００１７】本発明の新規な概念から逸脱することな
く、数多くの修正および変更を実施し得ることは明らか
である。従って、添付クレイムは、本発明の真正の精神
と範囲とに属する全てのこの種修正および変更を包含す
べく意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を包有するハウジング要素を包含する交
流発電機の一部分の斜視図。

【図２】固定子巻線リード線上に取り付けられた従来技
術の編織絶縁体を示す図。

【図３】本発明により可能にされた、固定子巻線リード
線上に編織絶縁体を設けていない構成を示す図。

【図４】図３の線４−４についての断面図。

【図５】本発明を使用する交流発電機の放熱子整流器組
立体の分解図。

【符号の説明】

９平たん部分１０放熱子ハウジング要素（制御板／放熱子）１２円筒状壁１６通風窓１８通風窓２０通風窓２２通風窓２４通風窓２６通風窓３０固定子巻線３２固定子リード線３４固定子リード線３６固定子リード線３８固定子リード線４０固定子リード線４２固定子リード線７０相互接続板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の固定子巻線および整流器組立体を
包含する改良された交流発電機にて、固定子巻線のそれ
ぞれの固定子リード線が前記整流器組立体へ接続されて
ハウジング内に配設され、前記ハウジングは、中心軸線
と平行に延びて前記固定子巻線の一部分を囲う円筒状壁
を有するカップ部分と一体に中央に開口部を有するデッ
キプレートを形成した、電気的且つ熱的に伝導性の材料
で形成され、前記整流器組立体には、前記デッキプレートへ取り付け
られた相互接続板が包含され、前記相互接続板は、前記
固定子巻線から延びる前記固定子リード線の接続のため
のはんだ付け端子を備えており、前記ハウジングの前記円筒状壁部分が複数の通気窓を包
有し、固定子リード線がそれらのそれぞれの固定子巻線
から前記デッキプレートへ取り付けられた相互接続板へ
延びることを許容するに足りるだけの大きさを若干の窓
が有するようにした交流発電機において、改良として前
記固定子リード線がそれぞれの固定子巻線から前記相互
接続板へと通過する前記窓の露出したハウジング面への
樹脂材料のコーティングにして、前記リード線と前記ハ
ウジングとの間に電気絶縁が得られるコーティングを含
む交流発電機。
【請求項２】自動車用交流発電機の交流発電機放熱子
要素にて、電気整流器組立体を保持する平たん部分と、
交流発電機の内外へ通風空気が循環することを可能にさ
せる複数の開口部を備える円筒状部分とを含む交流発電
機放熱子要素において、前記放熱子要素が、電気絶縁お
よび熱伝導の諸特性を有するエポキシ樹脂材料でコーテ
ィングされている交流発電機放熱子要素。
【請求項３】整流器組立体と、放熱子ハウジング要素
と、一連の固定子巻線とを包含する交流発電機におい
て、前記整流器組立体が前記放熱子ハウジング要素に取
り付けられ、前記放熱子ハウジング要素が前記固定子巻
線の一部分を囲い且つ、前記整流器組立体への接続のた
め前記固定子巻線からの導線が通過する開口部を包有
し、少なくとも前記放熱子の前記開口部が、前記リード
線と前記放熱子との間に電気絶縁をもたらすべくエポキ
シ樹脂材料でコーティングされている交流発電機。