JPH1056762A - 車両用交流発電機 - Google Patents

車両用交流発電機

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JPH1056762A
JPH1056762A JP21077896A JP21077896A JPH1056762A JP H1056762 A JPH1056762 A JP H1056762A JP 21077896 A JP21077896 A JP 21077896A JP 21077896 A JP21077896 A JP 21077896A JP H1056762 A JPH1056762 A JP H1056762A
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cooling
rectifier
rectifying element
alternator
plate
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Hiroyuki Ogi
博行 小木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 板材を用いた整流素子にも適用が可能であっ
て、冷却効率が高く、整流素子と放熱板との間の充分な
接触面積を確保することができる整流装置を有する車両
用交流発電機を提供すること。 【解決手段】 整流装置であるレクチファイヤの各放熱
板に設けられたエンボス部57は、円錐台形状を有して
おり、側面である傾斜面の一部に4つの冷却フィン59
が形成されている。このエンボス部57の裏側の凹部平
坦面には銅プレート61を挟んで整流素子55が取り付
けられている。4つの冷却フィン59のそれぞれはエン
ボス部57の傾斜面に放射状に形成されており、リヤカ
バーの吸入窓を介してエンボス部58近傍に導入された
冷却風Wは、これら各冷却フィン59に沿って流れる。
冷却フィン59によって放熱板53の表面積、特にエン
ボス部57近傍の表面積が増し、整流素子55が効率よ
く冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れた車両用交流発電機に関し、特に内蔵される整流装置
の冷却効率を高めた車両用交流発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】車両用交流発電機は、車両走行中にバッ
テリの補充電を行うとともに、エンジンの点火、照明、
その他の各種電装品の電力を賄うものであり、市場競争
力を維持あるいは向上させるために、小型軽量化、高出
力化およびコストダウンは重要な課題である。これらの
課題の中で、小型軽量化およびコストダウンを達成する
手段の一つとして、車両用交流発電機に内蔵される整流
装置の放熱板の材質を銅からアルミニウムに変更する手
法が知られている。ところが、アルミニウムは銅よりも
電気抵抗が大きいとともに熱伝達係数が小さいため、放
熱板を従来の形状を維持しながら銅からアルミニウムに
変更すると温度上昇を伴うおそれがあり、何らかの方法
で放熱板の温度を低減する必要がある。
【0003】また、近年、車両の高級化等に伴って車両
の電気負荷動向は年々増加の傾向にあり、車両用交流発
電機の高出力化が要求されているが、出力電流の増大は
そのまま整流装置の温度上昇につながるため、放熱板を
アルミニウムで形成した場合のみならず、銅で形成した
場合であっても放熱板の温度を低減する必要がある。
【0004】このような整流装置の放熱板の温度を低減
する従来技術として、特開平4−26346号公報に記
載された整流装置がある。この整流装置は、アルミダイ
カストで形成された放熱板の表面であって、整流素子に
対向する位置に、平行した複数の冷却フィンを設けるこ
とにより、熱源である整流素子近傍の温度が高い部分を
効率よく冷却しようとするものである。また、従来技術
として、特開昭60−35944号公報に記載された整
流装置がある。この整流装置は、放熱板に設けた整流素
子半田付け用の凹部の裏側に突起状打出し部を有してお
り、この打出し部を冷却することにより効率よい冷却を
行うことができるというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
開平4−26346号公報に記載された整流装置は、ア
ルミダイカストによって放熱板を形成しているため、放
熱板の形状を任意に設計することができる。ところが、
コストダウン等を図るためにこの放熱板をアルミニウム
の板材で形成しようとすると、上述した公報に開示され
たような高さを有する数多くの冷却フィンを整流素子に
対向する位置に形成することは困難であった。
【0006】また、上述した特開昭60−35944号
公報に記載された整流装置は、放熱板に設けられたエン
ボス部表面に突起状打出し部を形成したものであるが、
その断面形状からわかるように、整流素子が半田付けさ
れる面が部分的に窪むことになり、整流素子と放熱板と
の間の電気的接続が不十分になるおそれがあった。
【0007】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は板材を用いた整流素子にも適
用が可能であって、冷却効率が高く、整流素子と放熱板
との間の充分な接触面積を確保することができる整流装
置を有する車両用交流発電機を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、整流装置の放
熱板に整流素子を取り付ける円錐台形状の凸部を有し、
その側面である傾斜面に冷却フィンを形成しているた
め、発熱源である整流素子の近傍の放熱板の表面積を増
して効率よい冷却を行うことができる。
【0009】特に、上述した凸部平坦面に対応する放熱
板の裏側に凹部を形成して整流素子の取付け部とする場
合には、各冷却フィンを凸部側面の傾斜位置に形成する
ことにより、板材を用いて各放熱板を形成するような場
合であっても、この取付け部である凹部の平坦面を維持
することができ、凹部に整流素子を取り付ける場合の接
触面積を確保することができる。
【0010】また、上述した凸部平坦面に対応させて貫
通孔を形成して整流素子の取付け部とし、この貫通孔に
圧入や半田付け等によって整流素子を取り付ける場合も
同様であり、凸部側面の傾斜位置に冷却フィンを形成す
ることにより、発熱源である整流素子の近傍の放熱板の
表面積を増して効率よい冷却を行うことができる。
【0011】上述した冷却フィンの形成方向を、円錐台
形状の凸部平坦面の中心からほぼ放射方向に形成した場
合には冷却風の流れを遮ることがないため、風量が低下
せずに冷却性能を向上させることができる。あるいは、
冷却フィンの向きを所定方向とすることにより、冷却風
の一部を任意の方向に流すことができるため、温度分布
等を考慮して効率よい冷却を行うことができる。特に、
冷却フィンの先に放熱板と一体化した突起を形成して表
面積をさらに増すことにより、冷却フィンの冷却効率を
さらに高めることができる。
【0012】また、展性および延性が良好なアルミニウ
ムの板材を用いた場合には、板材を押し出すことにより
凸部およびその側面傾斜位置の冷却フィンを有する放熱
板を形成することができ、アルミダイカスト等によって
放熱板を形成する場合に比べて加工が容易となって製造
コストを下げることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の車両用交流発電機(以
後、「オルタネータ」と称する)は、整流装置であるレ
クチファイヤの形状を工夫することにより冷却性能を向
上させたことに特徴がある。以下、本発明を適用した一
の実施形態のオルタネータについて、図面を参照しなが
ら具体的に説明する。
【0014】図1は、本実施形態のオルタネータの全体
構造を示す部分断面図であり、一例として冷却ファンを
内蔵するオルタネータの構造が示されている。同図に示
すオルタネータ1は、ロータ2、ステータ3、ブラシ装
置4、レクチファイヤ5、ICレギュレータ6、ドライ
ブフレーム7、リヤフレーム8、プーリ9等を含んで構
成されている。
【0015】ロータ2は、同期発電機であるオルタネー
タ1の回転子であって、絶縁処理された銅線を円筒状か
つ同心状に巻き回したロータコイル21を、それぞれが
6個の爪を有するポールコア22、23によって、回転
軸であるシャフト24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(プーリ9側)のポー
ルコア22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に軸流式の冷却
ファン25が溶接等によって取付け固定されている。同
様に、リヤ側のポールコア23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に遠心式の冷
却ファン26が溶接等によって取付け固定されている。
また、シャフト24のリヤ側にはロータコイル21の両
端に電気的に接続されたスリップリング27、28が形
成されており、ブラシ装置4内のブラシ41、42をス
リップリング27、28のそれぞれに押し当てた状態で
組み付けることにより、レクチファイヤ5からロータコ
イル21に対して励磁電流が流れるようになっている。
【0016】ステータ3は、オルタネータ1の固定子で
あって、ステータコア31に形成された複数個(例えば
36個)のスロットに3相のステータコイル32が所定
の間隔で巻き回されている。
【0017】レクチファイヤ5は、3相のステータコイ
ル32の出力電圧である3相交流を整流して直流出力を
得るためのものであり、配線用電極を内部に含む端子台
51と、所定の間隔で固定される正極側放熱板52およ
び負極側放熱板53と、それぞれの放熱板に半田付け等
によって取り付けられた複数個の整流素子54、55と
を含んで構成されている。レクチファイヤ5の詳細につ
いては後述する。
【0018】ICレギュレータ6は、ロータコイル21
に流す励磁電流を制御するものであり、負荷が軽くて出
力電圧が高くなる場合には、ロータコイル21に対する
電圧の印加を断続することにより、オルタネータ1の出
力電圧を一定に保っている。プーリ9は、エンジン(図
示せず)の回転をオルタネータ1内のロータ2に伝える
ためのものであり、シャフト24の一方端(スリップリ
ング27等と反対側)にナット91によって締め付け固
定されている。また、ブラシ装置4、レクチファイヤ5
およびICレギュレータ6を覆うようにリヤカバー92
が取り付けられている。
【0019】上述した構造を有するオルタネータ1は、
ベルト等を介してプーリ9にエンジンからの回転が伝え
られるとロータ2が所定方向に回転する。ロータコイル
21に外部から励磁電圧を印加することによりポールコ
ア22、23のそれぞれの爪部が励磁され、ステータコ
イル32に3相交流電圧を発生させることができ、レク
チファイヤ5の出力端子からは所定の出力電流が取り出
される。以後、オルタネータ1自身の出力電圧がICレ
ギュレータ6を介してロータコイル21に印加されるた
め、外部から印加する励磁電圧が不要となる。
【0020】また、上述したロータ2の回転に伴って、
ポールコア22の端面に取り付けられた冷却ファン25
が回転するため、ドライブフレーム7のプーリ9近傍の
吸入窓を介して冷却風がオルタネータ1内部に吸入さ
れ、この冷却風の軸方向成分によってロータコイル21
が冷却されるとともに、径方向成分によってステータコ
イル32のプーリ側半分が冷却される。同様に、ポール
コア23の端面に取り付けられた冷却ファン26も回転
するため、リヤカバー92の吸入窓を介して吸入された
冷却風が、レクチファイヤ5あるいはICレギュレータ
6を冷却した後、冷却ファン26近傍まで導かれ、この
冷却風が径方向に排出されるため、ステータコイル32
のリヤ側半分が冷却される。
【0021】図2は、上述したレクチファイヤ5の詳細
形状を示す平面図である。また、図3はレクチファイヤ
5を含むオルタネータ1の部分的拡大断面図であり、図
1に示したリヤカバー92とレクチファイヤ5近傍の断
面構造が示されている。これらの図に示すように、レク
チファイヤ5は、回転軸方向に所定の間隔を有するとと
もに互いに径方向に部分的に重なった円弧形状を有する
正極側放熱板52と負極側放熱板53を有している。正
極側放熱板52の外径は、負極側放熱板53の外径より
も大きく設定されており、リヤカバー92の吸入窓を通
して導入された空気の一部が負極側放熱板53を通った
後に正極側放熱板52に導かれるとともに、負極側放熱
板53を介さずに直接正極側放熱板52に導かれるよう
になっている。また、正極側放熱板52の一部にはオル
タネータ1の出力を外部に取り出す出力端子69が圧入
等によって取付け固定されている。
【0022】正極側放熱板52は、裏側の凹部を取付け
部として整流素子54が半田付けされた4個のエンボス
部56を有している。同様に、負極側放熱板53は、裏
側の凹部を取付け部として整流素子55が半田付けされ
る4個のエンボス部57を有している。例えば、これら
各放熱板52、53は、所定の板厚を有するアルミニウ
ム板をプレスすることにより、所定の外形形状に形成さ
れるとともに、その一部を押し出すことにより各エンボ
ス部56、57が形成される。なお、放熱板52、53
のそれぞれに形成したエンボス部56、57の数を4個
としたが、ステータコイル32で発生した3相交流を整
流する場合にはそれぞれ3個の整流素子54、55があ
れば充分であるため、エンボス部56、57の数をそれ
ぞれ3個に設定してもよい。
【0023】図4は、エンボス部57のいずれか一つを
抜き出してその詳細形状を示す図である。同図(A)は
エンボス部57の断面図であり、同図(B)はエンボス
部57を凸部側からみた斜視図である。なお、エンボス
部56も同様の詳細形状を有しており、代表してエンボ
ス部57について説明するものとする。
【0024】エンボス部57は、円錐台形状の凸部とし
て形成されており、その側面である傾斜位置から台座に
相当する放熱板53に向けて放射状に延びた4本の冷却
フィン59が形成されている。各冷却フィン59は、例
えばエンボス部57を押し出す際に、放熱板53に部分
的に肉厚変化を生じさせることにより形成される。特
に、放熱板53の材質であるアルミニウムは、展性およ
び延性が良好であり、肉厚変化を生じさせて部分的な凸
形状をつくることが容易であることから、上述した冷却
フィン59の形成が可能となる。
【0025】また、エンボス部57の裏側凹部の平坦面
には銅プレート61を挟んで整流素子55が取り付けら
れている。一般に、アルミニウム板である放熱板53
に、材質が銅である整流素子55のケース55aを半田
付けすることは容易ではないため、本実施形態では、放
熱板53表面に銅プレート61を超音波溶着等により取
り付け、さらにその表面に整流素子55のケース55a
を半田付けしている。このように、エンボス部57の裏
側凹部平坦面に銅プレート61を挟んで整流素子55を
半田付けすることにより、整流素子55と放熱板53と
が電気的に良好に接触するとともに、整流素子55で発
生した熱が銅プレート61を介して放熱板53に効率よ
く伝わるようになる。
【0026】また、上述したように4本の冷却フィン5
9は、熱源である整流素子55に比較的近いエンボス部
57の側面である傾斜位置に形成されており、放熱板5
3の表面積が増加するため、放熱板53の冷却に大きく
寄与することができる。また、これらの冷却フィン59
は、エンボス部57の側面傾斜位置から台座となる放熱
板53に向けて放射状に形成されており、図4(B)に
示すように、リヤカバー92の吸入窓を介して導入され
た冷却風Wの流れを妨げず、冷却風Wの風量が低下する
こともない。
【0027】また、上述した冷却フィン59は、放熱板
53に対してほぼ垂直に形成されており、放熱板53の
剛性を高める効果もある。したがって、レクチファイヤ
5の各放熱板52、53の板厚を薄くした場合であって
も、冷却性能と高剛性を維持することができ、材料コス
トの低減が可能となる。
【0028】特に、上述したレクチファイヤ5は、図2
に示す3個の取付け孔62に、リヤフレーム8に取り付
けられた3本のスタッドボルト(図示せず)を通し、さ
らにその外側にリヤカバー92を取り付けて、ナットで
締めつけることにより固定される。したがって、オルタ
ネータ1自身の振動およびエンジンからの振動がレクチ
ファイヤ5に伝わると、これら3個の取付け孔62を拘
束した状態で放熱板52、53が振動するため、各放熱
板52、53の剛性が低いと取付け孔62以外の部分の
振動が過大になって好ましくない。ところが、剛性を維
持しながら各放熱板52、53の板厚を薄くすることが
できれば、上述した振動の増加を抑えるばかりでなく、
放熱板52と53の間の間隔を拡大することができるた
め通風抵抗が低減され、リヤカバー92を介して吸入さ
れる冷却風の風量増加を実現することもできる。
【0029】また、上述した冷却フィン59は、エンボ
ス部57の傾斜面に形成されるため、プレス加工を行う
際にエンボス部57の凹部平坦面の一部を押し出す等の
加工が不要であってこの平坦面を維持することができ、
凹部平坦面と整流素子55のケース55aとの充分な接
触面積を確保することができる。
【0030】図5は、上述した実施形態の変形例を示す
図である。図4に示した冷却フィン59は、その上端が
エンボス部57の凸部平坦面と同一高さになるようにし
たが、実際にプレス加工によって冷却フィン59を押し
出す場合にはその高さまで正確に規定することは型設定
上難しい。したがって、図5(A)に示すように冷却フ
ィン59の上端部がエンボス部57の凸部平坦面より低
くなったり、反対に同図(B)に示すように高くなった
りしてもよい。また、冷却フィン59の形状はほぼ三角
形とする場合の他、図5(B)や(C)に示すように四
角形にしたり、同図(D)に示す円弧形状としてもよ
い。上述したいずれの形状で冷却フィン59を形成した
場合であっても、エンボス部57近傍の放熱板53の表
面積を増大させて冷却効率を上げることができ、しかも
冷却風Wの流れを妨げることがないため風量が低下する
こともない。
【0031】図6は、エンボス部の傾斜面に形成した冷
却フィンの他の例を示す斜視図であり、放熱板53に設
けられたいずれかのエンボス部57近傍の形状が示され
ている。同図に示す放熱板53は、エンボス部57の傾
斜面から所定方向を向いてほぼ平行に形成された3本の
冷却フィン63と、3本の冷却フィン63の延長線上で
あって放熱板53と一体化した4個の突起64とを有し
ている。リヤカバー92の吸入窓からエンボス部57に
向けて吸入された冷却風Wの一部は、ほぼ平行に形成さ
れた3本の冷却フィン63に沿って流れる。また、この
冷却フィン63に沿って流れる冷却風Wを遮るように4
個の突起64が形成されており、放熱板53が効率よく
冷却される。
【0032】このように、冷却フィン63を放熱板5
3、特に熱源である整流素子55に近いエンボス部57
の表面積を増大させるために用いると同時に、冷却風W
の風向きを部分的に変えてその下流に形成された突起6
4を冷却するために用いることにより、冷却効率をさら
に上げることができる。
【0033】ところで、上述したレクチファイヤ5は、
正極側放熱板52および負極側放熱板53のそれぞれに
エンボス部56、57を形成し、その裏側である凹部平
坦面に整流素子54、55を半田付け等により取り付け
た場合を説明したが、エンボス部56等を有しないレク
チファイヤに適用することもできる。
【0034】図7は、放熱板の一部に形成された貫通孔
に整流素子のケースを圧入したレクチファイヤの部分的
構造を示す図であり、同図(A)には整流素子近傍の断
面図が、同図(B)にはその斜視図がそれぞれ示されて
いる。
【0035】同図に示す放熱板65は、凸形状の整流素
子マウント部67を有している。この整流素子マウント
部67は、図4に示したエンボス部57の凸部平坦面に
整流素子66の取付け部となる貫通孔を形成したもので
ある。この凸部としてのマウント部の貫通孔の内径より
も整流素子66のケース66aの外径のほうが若干大き
く設定されている。ケース66aをこの貫通孔に圧入す
ることにより放熱板65に整流素子66が固定されて、
整流素子66と放熱板65との電気的な接続が行われる
とともに、整流素子66によって発生した熱が放熱板6
5に伝わるようになっている。
【0036】また、上述した整流素子マウント部67の
側面の傾斜位置には、放射状に4本の冷却フィン68が
形成されている。この放射状に形成された各冷却フィン
68は、冷却風の流れを遮ることなく放熱板65の表面
積を増大させることができ、しかも熱源である整流素子
66に非常に近い位置に形成されているため、放熱板6
5の冷却効率を上げることができる。
【0037】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で種々の変形実施
が可能である。
【0038】例えば、上述したレクチファイヤ5は、材
質がアルミニウムの放熱板52、53を用いたが、材質
が銅の放熱板を用いるようにしてもよい。但し、銅はア
ルミニウムに比べて固く、肉厚変化が生じにくいため、
図5(A)に示すように冷却フィン59等の高さを低く
する等形状を工夫する必要がある。また、放熱板52等
を銅で形成した場合には、図4等に示した銅プレート6
1は不要であり、エンボス部裏側の凹部平坦面に整流素
子を直接半田付けすることができる。
【0039】また、一例として各エンボス部57の傾斜
面等に4本あるいは3本の冷却フィンを形成する場合を
説明したが、冷却フィンの本数や形状は、整流素子の温
度や放熱板の材質等を考慮に入れて適宜変更すればよ
く、例えば1本のみ設けてもよく、多くのしわ状に形成
してもよい。図6に示した3本の冷却フィン63はほぼ
平行に形成したが、それぞれの方向を放射方向に近づけ
るようにしてもよい。また、これら3本の冷却フィン6
3によって冷却風Wの部分的な流れを変えて、その延長
線上に形成された突起64を冷却するようにしたが、こ
のようにして部分的に流れを変えた冷却風によって放熱
板53自身を冷却するのではなく、所望の方向に冷却風
Wの流れを変える目的で冷却フィン63を用いることも
できる。例えば、このようにして流れを変えた冷却風W
によって他方の放熱板52の整流素子54近傍を冷却す
ることもできる。
【0040】また、上述した実施形態の説明では、板材
を用いて各放熱板を形成するようにしたが、当然ながら
同様の形状をアミルダイカストや切削による切り出し等
他の加工方法や材質等によって実現するようにしてもよ
い。
【0041】また、上述した実施形態では、図1に示す
ように冷却ファンがフレーム内に内蔵された内扇式のオ
ルタネータ1を例示して説明したが、プーリ端面に冷却
ファンを取り付けた外扇式のオルタネータについても本
発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したオルタネータの部分断面図で
ある。
【図2】整流装置であるレクチファイヤの詳細形状を示
す平面図である。
【図3】レクチファイヤ近傍のオルタネータの部分的な
拡大断面図である。
【図4】レクチファイヤに形成されたエンボス部の詳細
構造を示す図である。
【図5】レクチファイヤに形成されたエンボス部の変形
例を示す図である。
【図6】レクチファイヤに形成されたエンボス部の他の
変形例を示す図である。
【図7】エンボス部の代わりに整流素子マウント部の傾
斜面に冷却フィンを形成する変形例を示す図である。
【符号の説明】
1 オルタネータ 2 ロータ 3 ステータ 4 ブラシ装置 5 レクチファイヤ 51 端子台 52、53 放熱板 54、55 整流素子 56、57 エンボス部 58、59 冷却フィン 61 銅プレート

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸入窓を通して導入される冷却風の流れ
    に対してほぼ垂直に取り付けられた放熱板と、前記放熱
    板の一方の面であって前記吸入窓と反対側に取り付けら
    れた整流素子とを含む整流装置が内蔵された車両用交流
    発電機において、 前記放熱板の前記整流素子を取り付ける位置に前記吸入
    窓側に突出するように円錐台形状の凸部を形成するとと
    もに、この凸部側面の傾斜位置に冷却フィンを形成する
    ことを特徴とする車両用交流発電機。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記冷却フィンの裏面には、前記凸部の平坦部に対応し
    て、前記整流素子を取り付ける取付け部としての凹部ま
    たは貫通孔が形成されていることを特徴とする車両用交
    流発電機。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 前記冷却フィンは、前記凸部の中心からほぼ放射方向に
    複数形成されていることを特徴とする車両用交流発電
    機。
  4. 【請求項4】 請求項1または2において、 前記冷却フィンは、前記凸部側面の傾斜位置に所定方向
    に形成されており、前記冷却フィンによって前記冷却風
    の流れを部分的に所定方向に向けることを特徴とする車
    両用交流発電機。
  5. 【請求項5】 請求項4において、 前記凸部周辺であって前記冷却フィンの延長線上に前記
    放熱板と一体化した突起を形成することを特徴とする車
    両用交流発電機。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかにおいて、 前記放熱板は、アルミニウムの板材を用いており、前記
    板材を押し出すことにより前記凸部およびその側面傾斜
    位置の前記冷却フィンを形成することを特徴とする車両
    用交流発電機。
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