CN101312317A - 车辆用交流发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用交流发电机，该车辆用交流发电机在不使调节器电路基板用散热器的风路截面积变得过小的情况下增大散热面积，可实现良好的冷却性能。调节器电路基板的冷却用散热器(60)具有平板状的基部(61)。15片散热片(62)分别从基部(61)的一面起垂直突出设置，彼此平行地排列。调节器电路基板固接在散热器(60)的基部(61)的另一面上，以散热片(62)朝着后托架的形态被收纳保持在调节器组件的调节器电路基板收纳部内。

Description

车辆用交流发电机
技术领域
本发明涉及一种车辆用交流发电机，尤其涉及安装在调节器电路基板上的散热器的散热片构造。
背景技术
在以往的车辆用交流发电机中，调节器电路基板被固接在散热器基部的背面，从而被调节器组件的调节器电路基板收纳部收纳保持(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2002-142423号公报
在以往的车辆用交流发电机的散热器中，由于在基部表面形成的散热片的片数为10片，因此散热面积小，散热无法充分地进行，冷却效率低。此外，由于散热片排列方向的中央部的散热片间隔大，因此散热面积相应地减小，冷却性能差。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种车辆用交流发电机，该车辆用交流发电机将散热片的片数做成14～16片，从而在不使风路截面积变得过小的情况下增大散热面积，可实现良好的冷却性能。
本发明的车辆用交流发电机包括：转子，固接在转轴上；前托架及后托架，将所述转轴可自由旋转地支撑并包围所述转子；定子，被所述前托架及后托架保持，并围绕所述转子；整流器，大致C字状地配置在所述转轴周围并安装在所述后托架上，将所述定子产生的交流输出整流成直流；调节器组件，具有将刷握部和调节器电路基板收纳部一体模制成形而成的基座，所述刷握部使电刷插入孔的孔方向与径向一致地与所述转子相对配置并将电刷保持在该电刷插入孔内，所述调节器电路基板收纳部在所述刷握部的后托架侧将树脂注入口朝着径向外侧配置，所述基座配置在所述整流器的大致C字状的两端部之间并安装在所述后托架上；散热器，具有平板状的基部、以及分别从该基部的一面起垂直突出设置、彼此平行排列的多个散热片；以及调节器电路基板，固接在所述散热器的基部的另一面上，以所述散热片朝着所述后托架的形态被收纳保持在所述调节器电路基板收纳部内，对所述定子产生的交流电压的大小进行调整，在所述基部的一面上形成的所述散热片的片数为14～16片中的任一种。
采用本发明，由于散热片片数为14～16片，因此可在不使风路截面积变得过小的情况下增大散热面积，可实现良好的冷却性能。
附图说明
图1是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的整体结构的剖视图。
图2是表示从前面、上面和右侧面看到的应用于本发明一实施形态的车辆用交流发电机中的调节器组件的情况的图。
图3是表示应用于本发明一实施形态的车辆用交流发电机中的调节器组件的立体图。
图4是表示构成应用于本发明一实施形态的车辆用交流发电机中的刷握组件的基座的立体图。
图5是表示构成应用于本发明一实施形态的车辆用交流发电机中的调节器组件的板的后视图。
图6是图5的VI-VI向视剖视图。
图7是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的整流器和调节器组件的安装状态的图。
图8是本发明一实施形态的车辆用交流发电机的后侧端面图。
图9是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的引出用开口周围的俯视图。
图10是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的整流器的安装状态的主视图。
图11是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的调节器电路基板用散热器的主视图。
图12是图11的XII-XII向视剖视图。
图13是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的调节器电路基板用散热器的温度上升与散热片片数的关系的图。
图14是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的调节器电路基板用散热器的风路截面积及散热面积与散热片片数的关系的图。
(符号说明)
1前托架
2后托架
4转轴
6转子
8定子
10刷握部
12整流器
13调节器电路基板
14连接器部
15调节器电路基板收纳部
40调节器组件
41基座
41a通风孔
60散热器
61基部
62、62a、62b散热片
具体实施方式
图1是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的整体结构的剖视图。
在图1中，车辆用交流发电机包括：由分别呈大致碗形状的铝制的前托架1和后托架2构成的外壳3；可自由旋转地被支撑在该外壳3的轴心位置上的转轴4；固接在朝着外壳3的前侧伸出的转轴4的一端上的带轮5；固接在该转轴4上、可自由旋转地配设在外壳3内的凸极式转子6；以围绕该转子6的形态保持在外壳3的内壁面上的定子8；固定在转轴4的另一端部、对转子6的转子线圈16供给电流的一对集电环9；配设在集电环9外周的刷握部10；以与各集电环9滑动接触的形态配设在刷握部10内的电刷11；与定子8的定子线圈19电气性相连、将定子线圈19产生的交流整流成直流的整流器12；对定子线圈19产生的交流电压的大小进行调整的调节器电路基板13；以及安装外部连接器的连接器部14。
转子6包括：流过电流而产生磁通的转子线圈16；以及覆盖转子线圈16地进行设置、利用所述磁通来形成磁极的磁极铁芯17。转轴4插通、固接在磁极铁芯17的轴心位置上。冷却风扇7a、7b固接在磁极铁芯17的轴向两端面上。
定子8包括：被夹持在前托架1与后托架2间、以围绕转子6的形态进行配置的定子铁芯18；以及安装在该定子铁芯18上的定子线圈19。定子线圈19通过将导线卷绕在定子铁芯18的槽中进行制作。导线从定子铁芯18的槽朝着定子铁芯18的轴向两端侧伸出，从而构成线圈末端20。导线的被收纳在定子铁芯18的槽中的部位形成为矩形截面。在此，在转子6的旋转下，对定子线圈19施加旋转磁场，从而在定子线圈19中产生电动势。
下面参照图2至图6对调节器组件40的结构进行说明。图2是表示从前面、上面和右侧面看到的应用于本发明一实施形态的车辆用交流发电机中的调节器组件的情况的图，图3是调节器组件的立体图，图4是构成刷握组件的基座的立体图。图5是构成调节器组件的板的后视图，图6是图5的VI-VI向视剖视图。
调节器组件40包括基座41以及可自由装拆地安装在刷握部10上的板42，所述基座41将刷握部10、连接器部14、调节器电路基板收纳部15以及圆筒状的吊环部21用聚苯硫醚(PPS)树脂一体模制成形。在此，由于吊环21的轴心与转轴4的轴心一致，因此将与吊环部21的轴心正交的方向作为径向。
刷握部10从吊环部21的外周面沿着径向延伸设置。电刷插入孔10a在吊环部21的轴心方向上分离，并以面向吊环部21内的形态形成在刷握部10上。调节器电路基板收纳部15在刷握部10的吊环部21的轴心方向一侧与刷握部10重叠并相邻地配置。连接器部14以开口部14a朝着径向外侧的形态在调节器电路基板收纳部15的径向外侧与调节器电路基板收纳部15相邻地配置。刷握部10、连接器部14和调节器电路基板收纳部15各自的中心线位于穿过吊环部21的轴心、即转轴4的轴心的同一平面上。基座41在调节器电路基板收纳部15的内径侧且刷握部10的周向一侧穿设有通风孔41a。
散热器60例如由铝等优良热传导材料进行制作，包括：矩形平板状的基部61；以及从基部的表面垂直突出设置、彼此平行排列的多个散热片62。另外，调节器电路基板13利用粘结剂等固接在散热器60的基部61的背面上，以散热片62朝着后托架2的形态从调节器电路基板收纳部15的吊环部21的轴心方向一侧的开口被收纳、保持在调节器电路基板收纳部15内。此时，在相邻的散热片62间形成的通风路沿着基部61的一面径向地延伸。另外，绝缘树脂被从在调节器电路基板收纳部15的径向外侧开口的树脂注入口15a填充到调节器电路基板收纳部15内。电刷11被插入刷握部10的各电刷插入孔10a内，并利用弹簧25的施力而被推压在吊环部21侧。
封住电刷插入孔10a的盖子构成为由树脂盖23和橡胶盖24构成的双层构造。树脂盖23将其两端凹部23a与从刷握部10的径向上端部朝着周向两侧突出设置的檐部10b嵌合来进行安装。橡胶盖24固接在树脂盖23的内表面上，封住各电刷插入孔10a。在基座41的刷握部10的两侧部位穿设有贯穿孔26、27，此外，在基座41的吊环部21的外径侧露出形成有电极端子部28、29。
板42包括：例如用PPS树脂模制成形、表面做成平坦面的整流板部43；以及从整流板部43呈直角地延伸设置、将调节器电路基板收纳部15的树脂注入口15a基本覆盖的盖部44。
镶嵌成形在板42上的嵌入导体的一端从整流板部43露出而构成电极端子部46、47，另一端伸出到凹陷设置在整流板部43背面的电容器收纳部49内。防噪声用的电容器48与伸出到电容器收纳部49内的嵌入导体的端部相连，被收纳在电容器收纳部49内。填充树脂50以掩埋电容器48的形态被填充到电容器收纳部49内。在整流板部43的与贯穿孔26、27对应的位置上穿设有贯穿孔30、31。
与刷握部10间的嵌合部51在整流板部43的盖部44的根部附近形成为与刷握部10径向上端部的外形形状匹配的一部分台阶状的内部形状。板42通过将嵌合部51与刷握部10嵌合而安装在基座41上。由此，盖部44推压树脂盖23的上端面，防止树脂盖23脱落。此外，刷握部10和整流板部43成为大致同一面位置，整体构成平坦面。
下面对整流器12和调节器组件40的安装状态进行说明。图7是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的整流器和调节器组件的安装状态的图，图7(a)表示的是其主视图，图7(b)表示的是其剖视图。图8是本发明一实施形态的车辆用交流发电机的后侧端面图，图9是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的引出用开口周围的俯视图，图10是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的整流器的安装状态的主视图。
如图7所示，整流器12将安装有多个二极管32的大致C字状的散热器33、34同心状地配设在同一平面上，并将大致C字状的电路板35重叠在散热器34上进行装配。安装在散热器33、34上的二极管32以利用电路板35构成整流电路的形态相连。作为整流器12的输出端子的B端子螺栓36被滚花压入散热器33中而得以保持。此外，嵌入导体从电路板35伸出，构成电极端子部37、38。在散热器33的背面呈放射状地竖立设置有多个散热片33a。
如图10所示，整流器12呈大致C字状(圆弧状)地配置在后托架2的轴心周围，并利用安装螺钉52、53、54紧固固定在后托架2的内壁面上。在大致C字状的整流器12的两端部间的后托架2的内壁面上设置有用于对连接器部14进行定位的定位部2f，并以调节器电路基板13的散热器60相对的形态穿设有较大的长方形吸入孔2g。
如图7(a)所示，调节器组件40将吊环部21的轴心与后托架2的轴心对齐，从而配置在整流器12的大致C字状的两端部间，并利用安装螺钉55、56紧固固定在后托架2的内壁面上。由此，整流板部43的表面和整流器12的与冷却风扇7b的叶片相对的面成为同一面位置，构成平坦的环状的叶片相对面。
如图8所示，在后托架2的端面上以与散热器33的散热片33a相对的形态设置有许多吸入孔2a，在后托架2的侧面上设置有许多排出孔2b。此外，在后托架2的一部分上分别穿设有用于将外部连接器与连接器部14相连的引出用开口2c和B端子引出用开口2d。如图9所示，引出用开口2c的除连接器部14的引出部之外的大部分被板42的盖部44封住。
在这样构成的车辆用交流发电机中，在与转子6的旋转连动的冷却风扇7b的旋转下，将空气从吸入孔2a、2g吸入后托架2内。
从吸入孔2a吸入的空气沿着散热器33的放射状的散热片33a朝着径向内侧流动，并从散热器33的内周端沿着轴心向转子6侧流动。向转子6侧流来的空气被冷却风扇7b折向离心方向，并在冷却了线圈末端20后从排出孔2b排出到外部。
此外，从吸入孔2g吸入的空气沿着散热器60的在径向上延伸的散热片62朝径向内侧流动，并从散热器60的内周端经由通风孔41a而沿轴心向转子6侧流动。向转子6侧流来的空气被冷却风扇7b折向离心方向，并在冷却了线圈末端20后从排出孔2b排出到外部。
由此，通过沿散热器33、60的散热片33a、62流动的空气与散热器33、60之间的换热，可抑制作为热源的整流器12的二极管32和调节器电路基板13的功率晶体管的温度上升。此外，安装在散热器34上的二极管32的发热从散热器34直接向后托架2传递，并从后托架2的表面散热，从而可抑制二极管32的温度上升。
下面对散热器60的散热片构造进行说明。图11是表示本发明一实施形态的车辆用交流发电机的调节器电路基板用散热器的主视图，图12是图11的XII-XII向视剖视图。
在图11及图12中，散热器60包括基部61和15片散热片62，基部61的宽度(W)为22mm，长度(L)为33mm，厚度(t)为2mm，15片散热片62从基部61的表面垂直突出设置，彼此平行地排列。各散热片62以从宽度方向的一端起延伸至另一端的形态设置在基部61的表面上，在长度方向上隔开规定间隙地排列。各散热片62形成为从根部侧朝着前端逐渐变细的前端细的形状。而且，位于两端的两片散热片62a的根部的厚度为0.90mm，前端的厚度为0.70mm，突出高度(h)为8.00mm，其余的13片散热片62b的根部的厚度为0.75mm，前端的厚度为0.50mm，突出高度(h)为8.00mm。相邻的散热片62a、62b的中心线间隔(p1)为2.55mm，散热片62b的排列间距(p2)为2.25mm。这样构成的散热器60通过对铝进行挤压成形加工来进行制作。
在此，图13表示的是在下述条件下使装入有散热器60的车辆用交流发电机运行30分钟后所测得的散热器60的温度(饱和温度)的结果，散热器60通过仅改变排列在竖立设于基部61的长度方向两端的散热片62a之间的散热片62b的片数制作而成。另外，横轴的散热片片数为散热片62a、62b的总数。
[运行条件]
·负载：满负载
·转速：调节器电路的温度成为最大时的转速
·环境温度：20℃
·调整电压：13.5V
由图13可得到如下结果：若将散热片片数从10片起增加，则散热器60的温度急剧下降，当散热片片数成为14片以上时，散热器60的温度缓慢下降。而且还可得到如下结果：在散热片片数为15片时，散热器60的温度最低，当散热片片数超过16片时，散热器60的温度上升程度变大。
如图14的虚线所示，可知散热器的散热面积与散热片片数成比例地增大。另一方面，如图14的实线所示，可知散热器的风路截面积与散热片片数成比例地减小。
另外，可以认为若将散热片片数从10片起增加，则散热片62的散热性能会因散热面积的增大而显著提高，使散热器60的温度急剧下降。当散热片片数为14片时，因风路截面积的减少而引起的涡流损失变大，风量下降。因此，可以认为由散热面积的增大而带来的散热片62的散热性能的提高小于因涡流损失而引起的风量下降，散热器60的温度下降程度变小。当散热片片数超过15片时，可以认为由涡流损失引起的风量下降而导致的散热片62的散热性能变差胜过由散热面积的增大而带来的散热器62的散热性能的提高，使散热器60的温度上升。
由此可知，将散热片片数设定为14～16片，可获得良好的冷却性能，尤其是将散热片片数设定为15片，可获得更好的冷却性能。
采用本发明，由于将散热片62的片数做成15片，因此调节器电路基板13的功率晶体管的发热会向散热器60传递而从散热片62有效地散热，可抑制功率晶体管的温度上升。
此外，由于在后托架2上以与散热器60相对的形态穿设有较大的吸入孔2g，因此会有大量的外部气体向散热器60直接供给，可进一步抑制功率晶体管的温度上升。
此外，由于将配设在散热器60的长度方向两端位置上的散热片62a制作成比配设在散热片62a之间的散热片62b的厚度大，因此位于散热器60端部的散热片62a的强度变大，可防止在散热器60的清洗时产生散热片倒下等。
此外，由于将散热片62制作成前端细的形状，因此可实现散热器60的轻量化。
此外，由于将散热片62a、62b制作成同一高度，因此可提高散热器60在挤压成形加工中的成品率。
此外，由于将散热片62b以等间距排列在散热片62a之间，因此可提高散热器60在挤压成形加工中的成品率。
此外，由于将刷握部10、调节器电路基板收纳部15和连接器部14各自的中心线形成在包含转轴4的轴心的同一平面上，因此可缩小调节器组件40在周向上的占有空间。因此，对与调节器组件40一起配置在垂直于转轴4的轴心的同一平面上的整流器12来说可增大在周向上的配置空间，可扩大散热器33、34的散热面积，可有效地对来自二极管32的发热进行散热。此外，由于散热器60的散热面积并不缩小，因此不会导致调节器电路基板13的功率晶体管的冷却性能变差。
由于整流板部43与整流器12及刷握部10一起构成与冷却风扇7b的叶片相对的平坦的环状的叶片相对面，因此可抑制由冷却风扇7b的旋转而引起的风噪音的产生。
由于引出连接器部14的连接器部引出用开口2c被连接器部14和盖部44大致封住，因此可抑制水和尘埃从外部进入后托架2内。而且，由于树脂注入口15a利用盖部44而不从连接器部引出用开口2c露出在外部，因此可抑制水和尘埃经由树脂注入口15a进入调节器电路基板收纳部15内。
由于连接器部14朝着径向外侧突出，因此可容易地将调节器组件40安装在后托架2内。
由于通风孔41a以轴向贯穿调节器组件40的吊环部21的外径侧的形态形成，因此沿着散热器60的散热片62向内径侧流动的冷却风经由通风孔41a向转子6侧流动，从而压力损失变小。
另外，在上述实施形态中，连接器部14以开口部14a朝着径向外侧的形态从后托架2沿径向突出，但连接器部也可做成以开口部朝着轴向的形态从后托架沿轴向突出。此时，可减小调节器组件的径向尺寸。

Claims (10)

1.一种车辆用交流发电机，其特征在于，包括：
转子，该转子固接在转轴上；
前托架及后托架，该前托架及后托架将所述转轴可自由旋转地支撑并包围所述转子；
定子，该定子被所述前托架及后托架保持，并围绕所述转子；
整流器，该整流器大致C字状地配置在所述转轴周围并安装在所述后托架上，将所述定子产生的交流输出整流成直流；
调节器组件，该调节器组件具有将刷握部和调节器电路基板收纳部一体模制成形而成的基座，所述刷握部使电刷插入孔的孔方向与径向一致地与所述转子相对配置并将电刷保持在该电刷插入孔内，所述调节器电路基板收纳部在所述刷握部的后托架侧将树脂注入口朝着径向外侧配置，所述基座配置在所述整流器的大致C字状的两端部之间并安装在所述后托架上；
散热器，该散热器具有平板状的基部、以及分别从该基部的一面起垂直突出设置、彼此平行排列的多个散热片；以及
调节器电路基板，该调节器电路基板固接在所述散热器的基部的另一面上，以所述散热片朝着所述后托架的形态被收纳保持在所述调节器电路基板收纳部内，对所述定子产生的交流电压的大小进行调整，
在所述基部的一面上形成的所述散热片的片数为14～16片中的任一种。
2.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于，所述散热片的片数为15片。
3.如权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，位于散热片排列方向两端的两片散热片形成得比其它散热片厚。
4.如权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，所述各散热片形成为从根部侧起朝着前端侧逐渐变细的前端细的形状。
5.如权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，所述各散热片从所述基部的一面起的突出高度相等。
6.如权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，位于散热片排列方向两端的散热片之间的所述散热片等间隔地排列。
7.如权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，在相邻的所述散热片之间形成的通风路沿着所述基部的一面在径向上延伸，且通风孔形成为在所述调节器电路基板收纳部的内径侧轴向地贯穿所述基座。
8.如权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，
连接器部一体模制成形在所述基座上，
所述刷握部、所述调节器电路基板收纳部和所述连接器部各自的中心线位于包含所述转轴的轴心的同一平面上。
9.如权利要求8所述的车辆用交流发电机，其特征在于，所述连接器部在所述调节器电路基板收纳部的外径侧相邻地配置。
10.如权利要求9所述的车辆用交流发电机，其特征在于，所述连接器部朝着径向外侧突出。
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