CN101675574B - 车用交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于得到一种车用交流发电机，所述车用交流发电机可减小在后支架内的调节器组件的周向的专有空间，并且使冷却调节器组件与整流器的空气的流动互不干涉，以提高冷却调节器组件与整流器的性能。近似C字形的整流器配设在转轴周围，调节器组件配设在整流器的近似C字形的两端部间。构成调节器组件的电刷架部、调节器电路收纳部及连接器部的各中心线位于包含转轴的轴心的同一平面上。在后支架的内壁面突出设置阻止从吸入孔吸入的分别冷却整流器及调节器电路的空气的周向的流动、将冷却整流器的整流器侧冷却风通路和冷却调节器电路的调节器电路侧冷却风通路分离的隔壁。

Description

车用交流发电机

技术领域

本发明涉及车用交流发电机，特别涉及提高调节器组件与整流器的冷却性能的车用交流发电机，其中调节器组件是将保持供电用电刷的电刷架部、连接外部连接器的连接器部、以及收纳调节器电路的调节器电路收纳部一体构成的。 

背景技术

在以往的车用交流发电机中，将调节器组件配设在后支架内并位于整流器的近似C字形的端部间，该调节器组件是将保持供电用电刷的电刷架部、连接外部连接器的连接器部、以及收纳调节器电路的调节器电路收纳部一体构成的(例如参照专利文献1)。 

专利文献1：日本专利第3098223号公报 

发明内容

在以往的车用交流发电机中，连接器部位于调节器电路收纳部与电刷架部的一侧。因此，若将调节器组件与转轴的轴心垂直地配置在后支架内，则调节器组件会沿着周向的大范围延伸。因此，在后支架内与调节器组件配设在同一平面的整流器的设置空间会缩小，构成整流器的散热器的面积减小，散热性下降，冷却效率变差。 

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于得到一种车用交流发电机，该车用交流发电机可减小在后支架内的调节器组件的周向的专有空间，并且使冷却调节器组件与整流器的空气的流动互不干涉，以提高冷却调节器组件与整流器的性能。 

本发明所涉及的车用交流发电机包括：转子，该转子固定于转轴；冷却风扇，该冷却风扇固定在上述转子的轴向端面；定子，该定子配设在上述转子的 外周侧使得包围该转子；前支架及后支架，该前支架及后支架支承上述转轴使其旋转自如，且固定上述定子，形成有利用上述冷却风扇的作用吸入空气的吸入孔及排出吸入的该空气的排出孔；具有整流器用散热器和树脂制电路板的整流器，该整流器用散热器安装有多个二极管且为近似C字形，该树脂制电路板将该多个二极管利用插入导体连接而构成整流电路，该整流器在上述转轴周围配置为近似C字形且安装在上述后支架上，将由上述定子产生的交流输出整流为直流；调节器电路，该调节器电路固定在调节器用散热器上，调整由上述定子产生的交流电压的大小；以及具有底座的调节器组件，该底座将使电刷插入孔的孔方向与径向一致且与上述转子相对配置并将电刷保持在上述电刷插入孔内的电刷架部、在上述电刷架部的后支架侧将树脂注入口朝向径向外侧配置并将上述调节器用散热器的翅片朝向后支架侧且收纳保持上述调节器电路的调节器电路收纳部、以及配置在电刷架部的后支架侧的连接器部一体铸模成形，该调节器组件的该底座配置在上述整流器的近似C字形的两端部间且安装在上述后支架上。而且，上述电刷架部、上述调节器电路收纳部及上述连接器部形成为各中心线位于包含上述转轴的轴心在内的同一平面上，在上述后支架的内壁面突出设置阻止从上述吸入孔吸入的分别冷却上述整流器及上述调节器电路的上述空气的周向的流动、将冷却上述整流器的整流器侧冷却风通路和冷却上述调节器电路的调节器电路侧冷却风通路分离的隔壁。 

根据本发明，由于电刷架部、调节器电路收纳部及连接器部形成为各中心线位于包含转轴的轴心在内的同一平面上，因此可以减小底座的周向的专有空间，相应地增大整流器的周向的专有面积。据此，整流器侧散热器的散热面积增大，散热性提高，冷却效率提高。 

另外，由于冷却整流器的整流器侧冷却风通路和冷却调节器电路的调节器电路侧冷却风通路被隔壁分离，因此冷却整流器及调节器电路的空气的流动互不干涉沿轴向整流，冷却的空气的倒流消失，并且压力损耗减小，冷却性能提高。 

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整体结构的 剖视图。 

图2是表示从正面、上面及右侧面观察适用于本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的调节器组件的形态的图。 

图3是适用于本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的调节器组件的立体图。 

图4是构成适用于本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的调节器组件的底座的立体图。 

图5是构成适用于本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机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是表示适用于本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整流器的立体图。 

图8A是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整流器和调节器组件的安装状态的主视图。 

图8B是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整流器和调节器组件的安装状态的剖视图。 

图9A是本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的后侧端面图。 

图9B是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的引出用开口周围的俯视图。 

图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整流器的安装状态的主视图。 

图11是从内侧观察本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的后支架的图。 

具体实施方式

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整体结构的剖视图。 

图1中，车用交流发电机包括：壳体3，该壳体3由分别近似碗形的铝制的前支架1与后支架2构成；转轴4，该转轴4被支承在该壳体3的轴心位置，能旋转自如；滑轮5，该滑轮5与向壳体3的前侧延伸的转轴4的一端固定；凸极型转子6，该凸极型转子6固定在该转轴4上并旋转自如地配设在壳体3内；定子8，该定子8包围该转子6并保持在壳体3的内壁面；一对滑环9，该一对滑环9固定在转轴4的另一端部，并向转子6的转子线圈16提供电流；电刷架部10，该电刷架部10配设在滑环9的外周；电刷11，该电刷11与各滑环9滑动接触那样配设在电刷架部10内；整流器12，该整流器12与定子8的定子线圈19电连接，并将定子线圈19产生的交流电整流为直流电；调节器电路13，该调节器电路13调整定子线圈19产生的交流电压的大小；以及连接器部14，该连接器部14安装有外部连接器。

转子6具有：流过电流并产生磁通的转子线圈16；以及覆盖转子线圈16而设置的、由其磁通形成磁极的磁极铁心17。转轴4插通、固定在磁极铁心17的轴心位置。冷却风扇7a、7b固定在磁极铁心17的轴向两端面。 

定子8包括：被前支架1与后支架2夹持、包围转子6而配置的定子铁心18；以及安装在该定子铁心18中的定子线圈19。定子线圈19是将导体线卷绕在定子铁心18的槽中而制造的。导体线从定子铁心18的槽向定子铁心18的轴向两端侧延伸，构成线圈端部20。导体线的收纳在定子铁心18的槽内的部位形成为矩形截面。此处，利用转子6的旋转，对定子线圈19施加旋转磁场，在定子线圈19中产生电动势。 

接下来，参照图2至图6说明调节器组件40的结构。图2是表示从正面、上面及右侧面观察适用于本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的调节器组件的形态的图；图3是调节器组件的立体图；图4是构成调节器组件的底座的立体图。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包括底座41、和装拆自如地安装在电刷架部10的板42，其中底座41是例如使用聚苯硫醚(PPS)树脂将电刷架部10、连接器部14、调节器电路收纳部15及圆筒状的吊环部21一体铸模成形的。此处，由于吊环部21的轴心与转轴4的轴心一致，因此将与吊环部21的轴心垂直的方向作为径向。 

电刷架部10从吊环部21的外周面沿径向延伸设置。电刷插入孔10a在吊环部21的轴心方向离开，且面对吊环部21内那样形成于电刷架部10。调节器电路收纳部15在电刷架部10的吊环部21的轴心方向一侧与电刷架部10重叠，且相邻配置。连接器部14将开口部14a朝向径向外侧，在调节器电路收纳部15的径向外侧，与调节器电路收纳部15相邻配置。电刷架部10、连接器部14及调节器电路收纳部15的各中心线位于通过吊环部21的轴心、即转轴4的轴心的同一平面上。在底座41的调节器电路收纳部15的内径侧、且电刷架部10的周向一侧，贯穿设置有通风孔41a。 

调节器电路13与散热器22固定，从调节器电路收纳部15的吊环部21的轴心方向一侧的开口收纳、保持在调节器电路收纳部15内。而且，在散热器22的后侧，竖直设置沿径向延伸的多个翅片22a。然后，绝缘树脂从调节器电路收纳部15的向径向外侧开口的树脂注入口15a填充至调节器电路收纳部15内。电刷11插入电刷架部10的各电刷插入孔10a，被弹簧25的作用力向吊环部21一侧按压。 

将电刷插入孔10a封住的帽为由树脂帽23与橡胶帽24构成的双层结构。将树脂帽23的两端凹部23a与从电刷架部10的径向上端部向周向两侧突出设置的凸缘部10b嵌合来进行安装。橡胶帽24与树脂帽23的内表面固定，将各电刷插入孔10a封住。 

连接用的贯穿孔26、27贯穿设置在底座41，在一个贯穿孔26的周围，与底座41一体形成有定位用的凸部26a。并且，电极端子部28、29露出在底座41的吊环部21的外径侧而形成。 

板42具有：例如使用PPS树脂铸模成形、将表面作为平坦面的整流板部43；以及从整流板部43成直角延伸设置、几乎覆盖调节器电路收纳部15的树脂注入口15a的盖板部44。 

与板42嵌入成形的插入导体的一端从整流板部43露出并构成电极端子部46、47，另一端延伸至凹下设在整流板部43的背面的电容器收纳部49内。防噪声用的电容器48与在电容器收纳部49内延伸的插入导体的端部连接，收纳在电容器收纳部49内。填充树脂50填充在电容器收纳部49内，将电容器48埋入其中。并且，连接用的贯穿孔30、31在与贯穿孔26、27对应的位置贯穿设置在整流板部43。 

与电刷架部10嵌合的嵌合部51形成为在整流板部43的盖板部44的根部附近与电刷架部10的径向上端部的外形形状配合的一部分为阶梯状的内形形状。板42将嵌合部51与电刷架部10嵌牢而安装在底座41上。据此，盖板部44按压树脂帽23的上端面，防止树脂帽23的脱离。另外，电刷架部10与整流板部43处于大致同一面的位置，整体上构成平坦面。 

接下来，说明整流器12和调节器组件40的安装状态。图7是表示适用于本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整流器的立体图。图8A及图8B是分别表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整流器和调节器组件的安装状态的主视图及剖视图；图9A是本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的后侧端面图；图9B是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的引出用开口周围的俯视图；图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的整流器的安装状态的主视图；图11是从内侧观察本发明的一个实施方式所涉及的车用交流发电机的后支架的图。 

整流器12包括：正极侧散热器33，该正极侧散热器33成形为近似C字形，正极侧二极管32安装在其表面；负极侧散热器35，该负极侧散热器35成形为近似C字形，同心状配设在正极侧散热器33的外径侧，与正极侧散热器33在同一平面上，负极侧二极管34安装在其表面；电路板36，该电路板36成形为近似C字形，与负极侧散热器35的前侧重叠配设；以及B端子螺栓37，该B端子螺栓37作为整流器12的输出端子，被滚花压入、保持在正极侧散热器33。 

正极侧及负极侧二极管32、34利用在电路板36嵌入成形的插入导体进行连接而构成整流电路。另外，插入导体从电路板36延伸，构成电极端子部38、39。在正极侧散热器33的背面，将多个翅片33a竖直设置为放射状。定位用的树脂制的凸部52、53、54突出设置在负极侧散热器35的背面的中央部及两端部的三个部位。负极侧散热器35的背面构成整流器12的安装面。 

在后支架2贯穿设置许多吸入孔2a与排出孔2b。另外，用于将外部连接器与连接器部14连接的连接器部引出用开口2c和B端子引出用开口2d分别贯穿设置在后支架的一部分。 

在后支架2的内壁面，设置用于将连接器部14定位的定位部2f，较大的吸入孔2g与调节器电路13的散热器22相对那样贯穿设置。另外，用于安装 调节器组件40的螺纹孔55、56刻入设置在后支架2的内壁面，卡合用凹部56a凹下设置在螺纹孔56的周围，形成为环状。并且，用于安装整流器12的螺纹孔57、58、59沿周向以近似相等的间隔刻入设置在后支架2的内壁面。环状的卡合用凹部57a、58a、59a凹下设置在后支架2的内壁面，以包围螺纹孔57、58、59。另外，整流器12的载放面60形成在后支架2的内壁面，该载放面60形成为适合负极侧散热器35的背面的圆弧形的平面。吸入孔2h贯穿设置在后支架2的载放面60的内径侧。 

轴承安装部61与轴心同轴地突出设置在后支架2的内壁面，形成为环状。具有轴向高度的第一及第二隔壁62、63，从与后支架2的内壁面形成为一体的轴承安装部61沿径向延伸设置，将整流器12的收纳空间73与调节器组件40的收纳空间74分离。并且，具有轴向高度的第三隔壁64与第二隔壁63一起突出设置在后支架2的内壁面，以将B端子螺栓37的收纳空间75与整流器12的收纳空间73和调节器组件40的收纳空间74分离。 

而且，在将形成于负极侧散热器35的背面的凸部52、53、54嵌入形成于后支架2的内壁面的卡合用凹部57a、58a、59a以进行定位的状态下，将整流器12容纳在后支架2内。此时，将负极侧散热器35的背面载放在载放面60上。然后，将安装螺栓65、66、67紧固在形成于后支架2的内壁面的螺纹孔57、58、59中，整流器12如图10所示，安装在后支架2上。 

接着，在将形成于底座41的定位用的凸部26a嵌入形成于后支架2的内壁面的卡合用凹部56a以进行定位的状态下，将调节器组件40容纳在整流器12的近似C字形的两端部间。然后，将安装螺栓68通过贯穿孔31、27紧固在螺纹孔55中，将安装螺栓69通过在贯穿孔30、26紧固在螺纹孔56中，调节器组件40如图8A所示，安装在后支架2上。进一步，调节器组件40的电极端子部29、46被螺钉70紧固在整流器12的电极端子38，调节器组件40的电极端子部28被螺钉71紧固在整流器12的电极端子39。 

此处，整流板部43的表面与整流器12的相对冷却风扇7b的叶片的面处于同一面位置，构成平坦的环状的叶片相对面。另外，如图9B所示，连接器部引出用开口2c的除了连接器部14的引出部的大部分被板42的盖板部44封住。 

在这样构成的车用交流发电机中，由于与转子6的旋转而联动的冷却风扇7b的旋转，空气从吸入孔2a、2h、2g吸入后支架2内。 

从吸入孔2a、2h吸入的空气在整流器12的收纳空间73内沿着正极侧散热器33的放射状的翅片33a向径向内侧流动，从正极侧散热器33的内周端沿着轴心向转子6一侧流动。该整流器12的收纳空间73构成整流器侧冷却风通路。向转子6一侧流动的空气由于冷却风扇7b的作用而向离心方向转弯，冷却线圈端部20并从排出孔2b向外部排出。 

另外，从吸入孔2g吸入的空气在调节器组件40的收纳空间74内沿着散热器22的径向延伸的翅片22a向径向内侧流动，从散热器22的内周端沿着轴心向转子6一侧流动。该调节器组件40的收纳空间74构成调节器电路侧冷却风通路。向转子6一侧流动的空气由于冷却风扇7b的作用而向离心方向转弯，冷却线圈端部20并从排出孔2b向外部排出。 

据此，利用沿着散热器22、33的翅片22a、33a流动的空气与散热器22、33之间的热交换，抑制热源即整流器12的正极侧二极管32及调节器电路13的功率晶体管的温度上升。另外，整流器12的负极侧二极管34的发热从负极侧散热器35直接向后支架2传递，从后支架2的表面散热，抑制负极侧二极管34的温度上升。 

根据本发明，利用轴承安装部61与第一至第三隔壁62、63、64，将整流器12的收纳空间73及调节器组件40的收纳空间74互相在周向分离。因此，从吸入孔2a、2g、2h吸入的空气沿周向流动而互不干涉地向径向内侧流动，沿轴向被整流。据此，冷却的空气的倒流消失，压力损耗减小，冷却性能提高，可以有效冷却正极侧二极管32及功率晶体管。 

此处，若从B端子引出用开口2d吸入的空气流入收纳空间73、74而流到内径侧后并流至转子6一侧，则在收纳空间73、74内，沿着散热器22、33的翅片22a、33a流动后流至转子6一侧的、有助于冷却的空气的流量降低。 

根据本发明，由于B端子螺栓37的收纳空间75被第二及第三隔壁与整流器12的收纳空间73及调节器组件40的收纳空间74分离，因此可以抑制从B端子引出用开口2d吸入的空气流入收纳空间73、74。因此，抑制在收纳空间73、74内流动的、有助于冷却的空气的流量的降低，提高冷却性能。 

另外，由于电刷架部10、调节器电路收纳部15及连接器部14形成为各中心线位于包含转轴4的轴心在内的同一平面上，因此可以缩小调节器组件40的周向的专有空间。因此，可以增大调节器组件40与配置于与转轴4的轴心垂直的同一平面上的整流器12的周向的专有空间，可以扩大正极侧及负极侧散热器33、35的散热面积，可以对来自正极侧及负极侧二极管32、34的发热有效地进行散热。另外，由于散热器22的散热面积不会有任何缩小，因此不会使调节器电路13的功率晶体管的冷却性恶化。 

这样，将电刷架部10、调节器电路收纳部15及连接器部14的各中心线配置在包含转轴4的轴心在内的同一平面上的结构所带来的整流器12的散热面积增大的效果；与设置第一至第三隔壁62、63、64所带来的冷却性能提高的效果相加，从而可以使整流器的冷却性显著提高。 

由于整流板部43与整流器12及电刷架部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，因此可以抑制因冷却风扇7b的旋转而产生的风噪声。 

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及盖板部44大致封住，因此可以抑制水或尘埃从外部进入后支架2内。 

由于防噪声用的电容器48埋设在板42的整流板部43，形成一体，因此可以省略安装电容器48的构件，削减零部件数量，并且在电容器48发生故障时，只更换板42即可，也提高了维护性。 

由于通风孔41a形成于调节器组件40的吊环部21的外径侧，因此沿着散热器22的翅片22a向内径侧流动的冷却风通过通风孔41a向转子6一侧流动，压力损耗减小。 

另外，由于凸部26a形成在调节器组件40的底座41，与凸部26a卡合的卡合用凹部56a形成在后支架2的内壁面，因此可以将调节器组件40简便定位在后支架2，容易对齐安装用螺纹孔或对齐电极端子部的连接用孔，提高装配性。 

另外，由于凸部52、53、54形成在整流器12，与凸部52、53、54卡合的卡合用凹部57a、58a、59a形成在后支架2的内壁面，因此可以将整流器12简便定位在后支架2，容易对齐安装用螺纹孔或对齐电极端子部的连接用孔， 提高装配性。 

另外，在上述实施方式中，是将调节器组件40的定位用的凸部26a形成在电刷架部10一侧的贯穿孔26的周围，但定位用的凸部也可以在电刷架部的两侧的贯穿孔周围各形成一个。此时，虽然对于螺纹孔对齐等而言没有太多余量，但如果高精度地加工各零部件，就没有影响。 

另外，在上述实施方式中，连接器部14是将开口部14a朝向径向外侧并从后支架2向径向突出，但连接器部也可以将开口部朝向轴向并从后支架向轴向突出来进行制造。此时，可以减小调节器组件的径向尺寸。 

Claims (6)

1.一种车用交流发电机，其特征在于，包括：

转子，所述转子固定于转轴；

冷却风扇，所述冷却风扇固定在所述转子的轴向端面；

定子，所述定子配设在所述转子的外周侧使得包围所述转子；

前支架及后支架，所述前支架及后支架支承所述转轴使其旋转自如，且固定所述定子，形成有利用所述冷却风扇的作用吸入空气的吸入孔及排出吸入的所述空气的排出孔；

具有整流器用散热器和树脂制电路板的整流器，所述整流器用散热器安装有多个二极管且为近似C字形，所述树脂制电路板将所述多个二极管利用插入导体连接而构成整流电路，所述整流器在所述转轴周围配置为近似C字形且安装在所述后支架上，将由所述定子产生的交流输出整流为直流；

调节器电路，所述调节器电路固定在调节器用散热器上，调整由所述定子产生的交流电压的大小；以及

具有底座的调节器组件，所述底座将使电刷插入孔的孔方向与径向一致且与所述转子相对配置并将电刷保持在所述电刷插入孔内的电刷架部、在所述电刷架部的后支架侧将树脂注入口朝向径向外侧配置并将所述调节器用散热器的翅片朝向后支架侧且收纳保持所述调节器电路的调节器电路收纳部、以及配置在电刷架部的后支架侧的连接器部一体铸模成形，所述调节器组件的所述底座配置在所述整流器的近似C字形的两端部间且安装在所述后支架上，

所述电刷架部、所述调节器电路收纳部及所述连接器部形成为各中心线位于包含所述转轴的轴心在内的同一平面上，

在所述后支架的内壁面突出设置阻止从所述吸入孔吸入的分别冷却所述整流器及所述调节器电路的所述空气的周向的流动、将冷却所述整流器的整流器侧冷却风通路和冷却所述调节器电路的调节器电路侧冷却风通路分离的隔壁，

从在所述后支架的与所述整流器用散热器相对的部位设置的吸入孔吸入的空气在所述整流器的收纳空间内沿着所述整流器用散热器的放射状的翅片向径向内侧流动，从所述整流器用散热器的内周端沿着轴心向所述转子一侧流动，

从在所述后支架的与所述调节器用散热器相对的部位设置的吸入孔吸入的空气在所述调节器组件的收纳空间内沿着所述调节器用散热器的径向延伸的翅片向径向内侧流动，从所述调节器用散热器的内周端沿着轴心向所述转子一侧流动。

2.如权利要求1所述的车用交流发电机，其特征在于，

所述整流器的输出端子从贯穿设置于所述后支架的输出端子引出用开口延伸，

所述隔壁进一步形成为阻止从所述输出端子引出用开口吸入的空气流入整流器侧冷却风通路及调节器电路侧冷却风通路。

3.如权利要求1或2所述的车用交流发电机，其特征在于，

所述连接器部与所述调节器电路收纳部的外径侧相邻配置。

4.如权利要求3所述的车用交流发电机，其特征在于，

所述连接器部朝径向外侧突出。

5.如权利要求1或2所述的车用交流发电机，其特征在于，

所述调节器组件还包括树脂制的板，所述树脂制的板安装在所述电刷架部并具有封住所述树脂注入口的盖板部，

防噪声用电容器埋设在所述板上。

6.如权利要求1或2所述的车用交流发电机，其特征在于，

使得在所述调节器电路侧冷却风通路中向内径侧流动的所述空气朝轴向通风的通风孔形成在所述底座的所述调节器电路收纳部的内径侧。

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