CN101090218B - 车辆用交流发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明得到一种车辆用交流发电机，该车辆用交流发电机能够抑制因整流器冷却性能的提高而引起的电压调整器的冷却性能的恶化，抑制整流器及电压调整器的温度上升，提高性能。冷却风导入引导部(32)在与连接器(20)的电压调整器用散热器(19)的散热片(19b)相对的部位，相对于散热片(19b)确保规定的间隙，而沿着散热片(19b)的排列方向延伸。然后，在与电压调整器用散热器(19)相对的后端盖(2)的部位贯穿设置吸气孔(2c)。

Description

车辆用交流发电机
技术领域
本发明涉及一种安装在车辆上的车辆用交流发电机，特别涉及一种冷却电压调整器的结构。
背景技术
在过去的车辆用交流发电机中，大致C字形地构成整流器组件，将电压调整器、刷握和连接器构成一体，形成调整器组件。而且，配置电压调整器和握刷，使其在旋转轴的轴向重合，连接器配置在包含电压调整器和握刷的两者、而且与旋转轴垂直的平面内在圆周方向从两者旋转规定角度后的位置，使开口部面向径向外侧的方向。然后，在整流器组件的C字形的开口部分空间中配置调整器组件。因此，整流器的散热器的大小受到调整器组件的限制，不能够扩大。另外，电压调整器的通风阻力和连接器的通风阻力不同，包含整流器组件的吸气侧的通风阻力有较大的差异。
鉴于这种情况，提出一种具有调整器组件的改良型的过去的车辆用交流发电机，该调整器组件配置电压调整器和握刷，使其在旋转轴的轴向上重合，在电压调整器的径向外侧使连接器和电压调整器紧密接触，而且面向径向外侧配置开口部(例如，参照专利文献1)。在该改良型的过去的车辆用交流发电机中，因为在整流器组件的C字形开口部的空间中配置调整器组件，所以能够扩大整流器的散热器，能够提高整流器的冷却性能。而且，能够降低包含整流器组件的吸气侧的通风阻力的差异。
[专利文献1]特开2002—142423号公报
在改良型的过去的车辆用交流发电机中，为了提高整流器的冷却性能，在电压调整器的径向外侧配置连接器。然后，在和旋转轴垂直的平面上配置电压调整器的散热器，使散热片间的通风路径方向面向径向，。因此，连接器与电压调整器的散热器的径向外侧的侧面紧密接触，变为堵塞散热片间的通风路径径向外侧的开口的状态。因为这样，冷却空气不能充分地流入电压调整器的散热器的散热片间的通风路径中，使散热器的冷却性能恶化，导致电压调整器的温度上升。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到一种车辆用交流发电机，该车辆用交流发电机能够抑制因整流器的冷却性能提高而引起的电压调整器的冷却性能的恶化，能够抑制整流器和电压调整器的温度上升，能够提高性能。
发明内容
根据本发明的车辆用交流发电机具有：机壳；由上述机壳支持并可自由旋转的旋转轴；放置在上述机壳内、并且具有固定在上述旋转轴上的磁极铁心、安装在该磁极铁心上的励磁绕组和固定在该磁极铁心的轴向的至少一端上的离心式风扇的转子；围绕上述转子并固定在上述机壳上的定子；调整上述定子上产生的交流电压的大小的电压调整器；设置在上述电压调整器的与上述离心式风扇相反侧上的电压调整器用散热器；以及配置在上述电压调整器的外周侧、且安装了外部插头的连接器。然后，在上述机壳的与上述离心式风扇相对的一侧形成多个吸气孔，并且在上述电压调整器用散热器的与上述机壳相对的一侧沿着圆周方向排列多个散热片。而且，在上述连接器的与上述电压调整器用散热器相对的部位设置导入冷却风的引导部。
如果采用本发明，则因为连接器位于电压调整器的外周侧，所以能够扩大整流器和整流器用散热器的设置区域，能够抑制整流器的温度上升。另外，从吸气孔流入的冷却风进入电压调整器用散热器的散热片间的通风路径内。然后，冷却风的一部分沿着通风路径内流向径向内侧。另外，冷却风的剩余部分沿着通风路径内流向径向外侧，然后沿着圆周方向在散热片和导入冷却风的引导部之间流动。因此，冷却风遍及径向的全长流过散热片间的通风路径，因为有效地吸收了电压调整器中的发热，所以能够抑制电压调整器的温度上升。
附图说明
图1是从背面看与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的视图。
图2是表示与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的主要部分的截面图。
图3是表示适用于与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的调整器组件的主视图。
图4是图3的IV—IV箭头的纵向截面图。
图5是从连接器开口部侧看适用于与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的调整器组件的视图。
图6是用于说明与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机中的冷却风的流动的主要部分的立体图。
图7是用于说明与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机中的冷却风的流动的主要部分的立体图。
图8是表示与本发明的一个实施形态相关的车辆用交流发电机中的吸气孔周围的主要部分的立体图。
图9是说明与本发明的一个实施形态相关的车辆用交流发电机中的冷却风的流动的主要部分的立体图。
图10是表示作为比较例的车辆用交流发电机中的吸气孔周围的主要部分的立体图。
图11是说明作为比较例的车辆用交流发电机中的冷却风的流动的主要部分的立体图。
标号说明
1机壳
2后端盖
2c吸气孔
3旋转轴
4转子
7离心式风扇
8定子
18电压调整器
19电压调整器用散热器
19a底部
19b散热片
20连接器
30树脂体
31电压调整器放置部
32导入冷却风的引导部
36外部插头
具体实施方式
图1是从背面看与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的视图，图2是表示与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的主要部分的截面图，图3是表示适用于与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的调整器组件的主视图，图4是图3的IV—IV箭头的纵向截面图，图5是从连接器开口部侧看适用于与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机的调整器组件的视图，图6和图7是分别用于说明与本发明的实施形态相关的车辆用交流发电机中的冷却风的流动的主要部分的立体图。
在图1和图2中，车辆用交流发电机具有：分别由大致碗形的铝制的前端盖(没有图示)和后端盖2组成的机壳1、由该机壳1支持并可自由旋转的旋转轴3、固定在旋转轴3上并配置在机壳1内可自由旋转的转子4、固定在该转子4的轴向两端面上的离心式风扇7、保持在机壳1上并围绕转子4的定子8、固定在旋转轴3的背面侧端部且向转子4提供励磁电流的一对集电环11、与定子8电连接且对在定子8上产生的电流进行整流为直流的整流器(没有图示)、以及调整器组件13。
转子4具有：流过励磁电流且产生磁通的作为励磁绕组的转子线圈5、以及覆盖转子线圈5那样设置的且由该磁通形成磁极的磁极铁心6。另外，定子8具有：定子铁心9、以及卷绕在定子铁心9上且随着转子4的旋转而来自转子线圈5的磁通变化因而产生交流电的定子线圈10。这样安装该定子8，使其围绕转子4配置，对由连接螺栓12连接的前端盖和后端盖2加压，夹住定子铁心9的轴向两端面的外周边缘部分。
接着，参照图3至图5来说明调整器组件13的结构。
调整器组件13具有：插通旋转轴3的环状的吊环14；从吊环14的外周壁面向径向外侧延伸、以孔方向作为径向的电刷插入孔15a在吊环14的内周壁面上开口而形成的刷握15；并排在吊环14的轴向上、且在径向上能够移动地插入电刷插入孔15a中的一对电刷16；配置在电刷插入孔15a内、将一对电刷16向吊环14的方向靠紧的弹簧17；配置在刷握15的吊环14的轴向一侧上、调整在定子8上产生的交流电压大小的电压调整器18；以及安装外部插头36、并通过电刷16和集电环11从外部输入提供给转子线圈5的励磁电流的连接器20。
这里，吊环14、刷握15和连接器20是由采用例如聚苯撑硫化物(PPS)树脂等绝缘性树脂一体浇铸型成形的树脂体30构成的。该树脂体30中，在刷握15的吊环14的轴向一侧形成电压调整器放置部31，在电压调整器放置部31的径向外侧且在刷握15的吊环14的轴向一侧形成连接器20。另外，在连接器20的电压调整器放置部31侧的壁面上，沿着电压调整器放置部31且保持规定的间隔来形成导入冷却风的引导部32。而且，在刷握15的与吊环14的连结部的圆周方向两侧上形成通风孔33，使其沿吊环14的轴向穿过树脂体30。再与树脂体30一体形成多个安装部34。另外，对树脂体30嵌入形成嵌入导体35，使得结构零部件之间电导通。
电压调整器用散热器19具有：矩形平板状的底部19a、以及在底部19a的一面上以一定间隔来排列并竖直配置的多个散热片19b。然后，在电压调整器用散热器19的底部19a的另一面上固定电压调整器18。该电压调整器用散热器19嵌入电压调整器放置部31中，且在电压调整放置部31内放置电压调整器18。这时，散热片19b间的通风路径沿吊环14的径向延伸。另外，与全部散热片19b的径向外侧的侧面相对，保持一定间隔来形成平面状的导入冷却风的引导部32。另外，如图4所示，导入冷却风的引导部32虽然是相对于散热片19b间的通风路径的深度方向的约一半的区域来形成的，但是也可以相对于散热片19b间的通风路径的深度方向的全部区域来形成。另外，导入冷却风的引导部32和散热片19b之间的间隙比散热片19b之间的间隙要大。
这样构成的调整器组件13的结构是：将刷握15朝向转子4一侧，将旋转轴3的背面端部插入吊环14内，用安装螺钉(没有图示)将安装部34旋紧固定并安装在后端盖2的内壁面上。这时，集电环11位于吊环14内，通过弹簧17将放置在电刷插入孔15a内的一对电刷16压紧各集电环11。然后，连接器20从贯穿设置在后端盖2上的连接器插入孔2a延伸出去。
另外，用安装螺钉将整流器旋紧固定并安装在后端盖2的内壁面上，调整器组件13放置在整流器的C字形开口部分的空间内。因此，在与旋转轴3的轴心垂直的平面上将调整器组件13和整流器配置成圆环状。
整流器用散热器21具有：具有C字形的外径形状的平板状的底部21a、以及在底部21a的一面上以规定的间距呈放射状设置的散热片21b。该整流器用散热器21的结构是：将散热片21b朝向后端盖2，在与旋转轴3的轴心垂直的平面上将底部21a配置成C字形。然后，如图1所示，将多个圆弧形的吸气孔2b排列成C字形，并贯穿设置在后端盖2的端面上，从而使其与整流器用散热器21的底部21a及散热片21b相对向，并且使得整流器用散热器21的径向中央区域露出。另外，将矩形的吸气孔2c贯穿设置在后端盖2的端面上，从而使其与电压调整器用散热器19的底部19a及散热片19b相对，并且使得电压调整器用散热器19的径向中央区域露出。另外，多个排气孔2d贯穿设置在后端盖2的侧面上。
在这样构成的车辆用交流发电机中，首先从蓄电池(没有图示)通过电刷16及集电环11向转子4的转子线圈5提供电流，从而产生磁通。利用该磁通，将一个磁极铁心6的爪状磁极磁化成N极，将另一个磁极铁心6的爪状磁极磁化成S极。另一方面，从发动机的输出轴通过皮带及带轮将发动机的旋转转矩传送给旋转轴3，从而使转子4旋转。因此，旋转励磁作用于定子8的定子线圈10，从而在定子线圈10中产生电动势。用整流器将该交流电动势整流成直流电流，并向蓄电池充电，或提供给电负载。另外，在该定子8上产生的交流电压的大小用电压调整器18来调整。
离心式风扇7与转子4的旋转联动，进行旋转。通过这样，例如在背面侧，从吸气孔2b将冷却风吸入后端盖2内。该冷却风经过整流器用散热器21的散热片21b之间的通风路径流向径向内侧，一直流到旋转轴3的周围，然后经过旋转轴3的周围，流到转子4一侧。然后，一直流到转子4的冷却风由于离心式风扇7的作用，而转向离心方向，再从排气孔2d排出。通过这样，在整流器上产生的热量被流过散热片21b间的通风路径的冷却风吸热，能够抑制整流器的温度上升。
同样地，利用离心式风扇7的旋转，从吸气孔2c将冷却风A吸入后端盖2内。如图2、图6及图7中的箭头所示，该冷却风A沿电压调整器用散热器19的散热片19b间的通风路径流向径向内侧。然后，冷却风A从散热片19b间的通风路径向径向内侧流出，沿着电压调整器放置部31的径向内侧的外壁面一直流到通风孔33。另外，如图2、图6及图7中的箭头所示，冷却风B沿电压调整器用散热器19的散热片19b间的通风路径流向径向外侧，并从通风路径向径向外侧流出。该流出的冷却风B对准冷却风导入引导部32，沿圆周方向流过电压调整器用散热器19和冷却风导入引导部32之间，接着沿着电压调整器放置部31的圆周方向的外壁面一直流到通风孔33。然后，冷却风A、B合流，并经过通风孔33流向转子4一侧。一直流到转子4的冷却风A、B由于离心式风扇7的作用，而转向离心方向，并从排气孔2d排出。通过这样，在电压调整器18上产生的热量被流过散热片19b间的通风路径中的冷却风A、B吸热，能够抑制电压调整器18的温度上升。
接着，参照图8及图9来说明吸气孔2c与电压调整器用散热器19之间的位置关系。另外，图8是表示与本发明的一个实施形态相关的车辆用交流发电机中的吸气孔周围的主要部分的立体图，图9是说明与本发明的一个实施形态相关的车辆用交流发电机中的冷却风的流动的主要部分的立体图。
在图8所示的车辆用交流发电机中，从背面侧看，矩形吸气孔2c贯穿设置在后端盖2上，从而使得电压调整器用散热器19的散热片19b的径向最外端露出。即，吸气孔2c的外径侧端部位于比电压调整器用散热器19的散热片19b的外径侧端部更靠近外径侧。另外，散热片19b间的通风路径的通风阻力大于电压调整器用散热器19(散热片19b)和冷却风导入引导部32之间的通风阻力。因此，从吸气孔2c流入的冷却风变得容易流过电压调整器用散热器19和冷却风导入引导部32之间，主要流过图9中箭头所示的流通路径。即大部分的冷却风不流入散热片19b之间，而沿圆周方向流过电压调整器用散热器19和冷却风导入引导部21之间，然后沿着电压调整器放置部31的圆周方向的外壁面而一直流到通风孔33。通过这样，不有效地充分利用电压调整器用散热器19，降低了电压调整器18的冷却性能。
因此所希望的是：使吸气孔2c的外径侧端部位于比散热片19b的外径侧端部(电压调整器用散热器19的最外径位置)更靠近内径侧，从背面看，将吸气孔2c形成为露出电压调整器用散热器19的散热片19b的径向中央区域的孔形状，强制地使从吸气孔2c流入的冷却风流入散热片19b间的通风路径内。另外，散热器19从吸气孔2c露出的露出区域的中心不限定是散热器19的径向的中央，也可以是偏离径向的一侧。
另外，从背面看，如果是将吸气孔2c形成为露出到电压调整器用散热器19的圆周方向两端的散热片19b的孔形状，则因为冷却风流过圆周方向两端的散热片19b的外侧，在该散热片19b之间进行热交换，所以能够得到更高的冷却性能。另外，即使使圆周方向一端的散热片19b位于吸气孔2c的内侧，也能够提高冷却性能。
接着，来说明冷却风导入引导部32的效果。另外，图10是表示作为比较例的车辆用交流发电机中的吸气孔周围的主要部分的立体图，图11是说明作为比较例的车辆用交流发电机中的冷却风的流动的主要部分的立体图。
在图10所示的比较例中，连接器20A的径向内侧的壁面紧靠电压调整器用散热器19的全部散热片19b的径向外侧的侧面。因此，从吸气孔2c流入的冷却风进入散热片19b间的通风路径内，从而使其沿着通风路径流向径向内侧和外侧。这时，沿着通风路径内流向径向外侧的冷却风被连接器20A的壁面挡住，不能从通风路径流出。即，如图11箭头所示，冷却风不沿着通风路径内流向径向外侧，而是沿着通风路径内流向径向内侧。
在本实施形态中，因为形成冷却风导入引导部32，使得在电压调整器用散热器19的全部散热片19b的径向外侧的侧面上确保规定的间隙相对，而且沿着该侧面，所以散热片19b间的通风路径的径向外侧是开口的。因此，除了构建从吸气孔2c流入再进入散热片19b间的通风路径内、并沿着通风路径内流向径向内侧的冷却风的流通路径，还构建沿着通风路径内流向径向外侧的冷却风的流通路径。通过这样，与上述比较例相比，能够使电压调整器用散热器19的散热性能提高3％。
这样，如果采用本发明，则因为在刷握15的吊环14的轴向一侧形成电压调整器放置部31，在电压调整器放置部31的径向外侧、且刷握15的吊环14的轴向一侧形成连接器20，所以调整器组件13的圆周方向宽度变小，整流器的圆周方向宽度变大相应程度。因此，能够将整流器用散热器21构成散热面积大的结构，能够提高整流器的冷却性能。
另外，在与树脂体30、即连接器20的电压调整器用散热器19相对的部位形成冷却风导入引导部32，使得在电压调整器用散热器19的全部散热片19b的径向外侧的侧面确保规定的间隙相对，而且沿着该侧面。因此，从吸气孔2c流入的冷却风A沿着散热片19b间的通风路径流向径向内侧，冷却风B沿着散热片19b的通风路径流向径向外侧。通过这样，在散热片19b间的通风路径的径向全部区域中进行与冷却风的热交换，能够提高电压调整器18的冷却性能。
另外，在上述实施形态中，散热片19b是在底部19a的一面上相互平行地排列而形成的，但是散热片19b也可以在底部19a的一面上呈放射状地排列而形成。这时，配置电压调整器用散热器19，使得放射状的散热片19b朝向径向。
另外，在上述实施形态中，是用树脂体30来一体地形成吊环14、刷握15、连接器20及电压调整器放置部31的，但是也可以用与刷握15不同的树脂成型品来一体地形成连接器20和电压调整器放置部31。

Claims (2)

1.一种车辆用交流发电机，其特征在于，具有：
机壳；
由所述机壳支持并可自由旋转的旋转轴；
放置在所述机壳内、并且具有固定在所述旋转轴上的磁极铁心、安装在该磁极铁心上的励磁绕组和固定在该磁极铁心的轴向的至少一端上的离心式风扇的转子；
围绕所述转子并固定在所述机壳上的定子；
调整所述定子上产生的交流电压的大小的电压调整器；
设置在所述电压调整器的与所述离心式风扇相反侧上的电压调整器用散热器；
以及配置在所述电压调整器的外周侧、且安装了外部插头的连接器，
在所述机壳的与所述离心式风扇相对的一侧形成多个吸气孔，并且在所述电压调整器用散热器的与所述机壳相对的一侧沿着圆周方向排列多个散热片，在该车辆用交流发电机中，
在所述连接器的与所述电压调整器用散热器相对的部位设置导入冷却风的引导部，所述引导部与所述多个散热片的全部散热片的径向外侧的侧面相对而确保比所述散热片之间的间隔更大的间隙，且沿着该侧面设置，
所述电压调整器用散热器设置成其最外径位置比与该电压调整器用散热器相对的所述吸气孔更靠近外径侧。
2.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于，
设置所述电压调整器用散热器的圆周方向的一端或两端的所述散热片，使其位于与所述电压调整器用散热器相对的所述吸气孔的内侧。
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