CN102754315B - 车辆用交流发电机 - Google Patents

Abstract

在车辆用交流发电机，为了整流装置的散热板的冷却效率的提高和高品质以及高输出，该交流发电机具备：具有定子绕组的定子；隔着间隙将转子在定子内可旋转地支承于该定子的内周侧的前架及后架；安装于转子的冷却风扇；具有对一极性的电流进行整流的第一极性侧臂及对另一极性的电流进行整流的第二极性侧臂，对在定子绕组产生的交流进行整流的整流装置；和覆盖整流装置的保护罩，整流装置具有安装有多个构成第一极性侧臂的整流元件的第一散热板（20）、安装有多个构成第二极性侧臂的整流元件的第二散热板（21）、和在第一散热板与第二散热板之间配置的波状凹凸的连接板（19），在第一散热板与连接板和第二散热板与连接板之间形成有由冷却风扇产生的冷却风的通路。

Description

车辆用交流发电机

技术领域

本发明涉及车辆用交流发电机。

背景技术

近年来，伴随车辆内电子设备的需要增加，车辆用交流发电机具有高输出化的趋势。车辆用交流发电机高输出化时，伴随输出电流的增加，各部分的发热量增大，因随之而带来的温度上升而品质寿命会降低。

特别是对通过车辆用交流发电机发电的交流电流进行整流的整流元件大幅受到发热产生的温度的影响，超过耐热温度时寿命急剧降低。

另外，近年来，通过发动机室的省空间化，搭载有车辆用交流发电机的周围的环境温度有上升的趋势，随着输出电流的增加引起的发热量的增大，整流元件的冷却性提高使得温度降低成为重要课题。

因此，专利文献1中有如下提案等，即，为提高整流装置的冷却效率，在＋极（正侧的臂）的整流元件和保护罩之间，－极（负侧的臂）的整流元件使来自外部的冷却风高效地流入并通过后架和第二散热板之间，使散热板的冷却效率上升，由此降低整流元件的温度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－164538号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，近年来，车辆侧的电力需求有日益增加的趋势，伴随车辆用交流发电机的发电电力的大幅增加，在专利文献1的整流装置的冷却方式中，不能在空间上确保散热板的散热面积，散热板的冷却能力也达到饱和状态，由于高输出化对应，整流元件的温度超过耐热温度而带来急剧的寿命降低。

本发明的目的在于，提供一种使整流装置的散热板的冷却效率提高的高品质且高输出的车辆用交流发电机。

解决课题的方案

本发明为解决上述课题而采用如下结构。

具备具有定子绕组的定子；隔着间隙将转子在上述定子内可旋转地支承于该定子的内周侧的前架及后架；安装于上述转子的冷却风扇；具有对一极性的电流进行整流的第一极性侧臂及对另一极性的电流进行整流的第二极性侧臂，对在上述定子绕组产生的交流进行整流的整流装置；和覆盖上述整流装置的保护罩，上述整流装置具有安装有多个构成上述第一极性侧臂的整流元件的第一散热板；安装有多个构成第二极性侧臂的整流元件的第二散热板；和在上述第一散热板与第二散热板之间配置的波状凹凸的连接板，在上述第一散热板与上述连接板及第二散热板与上述连接板之间形成有由上述冷却风扇产生的冷却风的通路。

发明的效果

根据本发明，能够将形成于构成交流发电机的整流装置的第一散热板与第二散热板之间的冷却风的路径均衡性良好地分配到第一散热板侧和第二散热板侧，因此，能够提供具备可提高整流元件的冷却性能的整流装置的车辆用交流发电机。

本发明的其它目的、特征及优点根据与附图关联的以下的本发明的实施例的记载能够明确。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的车辆用交流发电机的整体结构的截面图。

图2是本发明第一实施方式的拆下了保护罩的状态的车辆用交流发电机的后侧立体图。

图3是本发明第一实施方式的整流器的立体图。

图4是本发明第一实施方式的整流器的分解图。

图5是本发明第一实施方式的整流器的后侧正面图。

图6是图5的A－A部截面图。

图7是图6的B－B部截面图。

图8是图6的C－C部截面图。

图9是本发明第二实施方式的整流器的后侧正面图。

图10是图9的E－E部截面图。

图11是本发明第三实施方式的整流器的后侧正面图。

图12是图11的O－F部截面图。

图13是图11的O－G部截面图。

图14是本发明第四实施方式的拆下了保护罩的状态的车辆交流发电机的后侧正面图。

图15是图14的J－J部截面图。

图16是图14的K－K部截面图。

图17是图14的L－L部截面图。

具体实施方式

下面，参照附图说明实施方式。

［实施方式1］

使用图1和图2对本发明第一实施方式的车辆用交流发电机的结构进行说明。

图1是表示本发明第一实施方式的车辆用交流发电机的整体构成的截面图，图2表示拆下了保护罩的状态的车辆用交流发电机的后侧立体图。

车辆用交流发电机31具备转子4和定子5。转子4在中心部具备轴2，在其两侧具备由磁性材料成形的前侧爪形磁极9和后侧爪形磁极10，这些爪形磁极以覆盖磁场绕组11的方式从两侧夹持而配置。前侧爪形磁极9和后侧爪形磁极10以爪部彼此相对向且一爪形磁极与另一爪形磁极啮合的方式配置。

转子4在定子5的内周侧经由很小的空隙与其相对向配置。转子4的轴2插通前轴承3和后轴承8的内轮且被旋转自如地支承。

定子5由定子铁芯6和定子绕组7构成。定子铁芯6层叠有多片形成为环状的薄板钢板，在内周侧具备突出的齿部（齿），在各齿部之间形成有切槽。在各切槽，各相的定子绕组7跨过多个齿插入并安装于各切槽内。定子5的两端由前架16和后架17保持。

在轴2的一端部安装有带轮1。在轴2的另一端部设有集电环12，其与电刷13接触，向磁场绕组11供给电力。另外，在转子4的前侧爪形磁极9和后侧爪磁极10的两端面设有外周侧具有多个叶片的作为冷却风扇的前风扇14和后风扇15，利用旋转产生的离心力导入来自外部的空气，以将冷却过内部的空气向外部排出的方式使空气流通。

前侧的冷却风26从前架16的风窗通过前风扇14，与定子绕组7的线圈末端接触，并从前架16的风窗排出。后侧的冷却风27从保护罩25的开口部流入，通过整流装置18和IC调节器30，从后架17的中央部的风窗通过后风扇15与定子绕组7的线圈末端接触，并从后架17的风窗排出。

定子绕组7在本例中由2组三相绕组构成，各绕组的出口线与整流装置18连接。整流装置18由二极管等整流元件构成，构成全波整流电路。例如在二极管的情况下，阴极端子与整流元件连接板19连接。另外，阳极侧的端子与车辆用交流发电机主体电连接。保护罩25实现整流装置18的保护的功能。

其次，对发电动作进行说明。

首先，伴随发动机的起动，从曲轴经由传递带向带轮1传递旋转，经由轴2使转子4旋转。在此，当从电刷13经由集电环12向设于转子4的磁场绕组11供给直流电流时，产生围绕磁场绕组11的内外周的磁通，在转子4的前侧爪形磁极9和后侧爪形磁极10沿周方向交互形成N极和S极。该磁场绕组11的磁通从前侧爪形磁极9的N极通过定子铁芯6围绕在定子绕组7的周围，且到达转子4的后侧爪形磁极10的S极，由此形成围绕转子4和定子5的磁路。这样，转子中产生的磁通与定子绕组7锁交，在U相、V相、W相的定子绕组7上分别产生交流电压，作为整体产生三相的交流电压。

这样发电的交流电压通过由二极管等整流元件构成的整流装置18进行全波整流，转换成直流电压。对于被整流的直流电压，通过由IC调节器30控制向磁场绕组11供给的电流，由此以成为一定电压的方式进行调整。

其次，使用图2～图8对本实施方式的车辆用交流发电机的整流装置的构成进行说明。

图3是本发明第一实施方式的整流器的立体图。图4是将本发明第一实施方式的整流装置分解后的示意图。图5是从后侧观察本发明第一实施方式的整流装置的正面图。图6是图5的A－A部截面图。图7是图6的B－B部截面图。图8是图6的C－C部截面图。

如图3及图4所示，在搭载于车辆用交流发电机31的整流装置18中，第一散热板20和第二散热板21相对向配置，在第一散热板20安装有六个＋极（正侧臂）整流元件22，在第二散热板21安装有六个－极（负侧臂）整流元件23。

在第一散热板20与第二散热板21之间具备将各整流元件连接且构成全波整流电路的整流元件连接板（连接端子板）19，该端子板兼备在第一散热板20与第二散热板21之间保持一定的电绝缘距离的功能。

整流元件连接板19具备树脂成形品的绝缘材料部19a和嵌入成形于其内部的铁制或铜制的端子19b，将上述各整流元件连接，构成整流电路。另外，通过与定子绕组7和IC调节器30连接，作为车辆用交流发电机31起作用。

如图2所示，整流装置18搭载于后架17上。另外整流装置18的第二散热板21为与后架17直接接触，将由－极的整流元件23产生的发热量传递到第二散热板21，在后架17上直接散热，由此确保散热面积，实现冷却性的提高的构成。

第一散热板20侧高效地利用保护罩25内的空间，在保护罩侧的内周侧设置多个冷却风扇，扩大散热面积，使从外部流入的冷却风与其直接接触，对＋极的整流元件进行冷却。

特别是在内周侧的冷却翅片之间，在旋转轴方向上通过的冷却风的风速快，通过在该部分设置多个冷却翅片，能够飞跃性提高冷却效果。

但是，如上述，由于近年来的车辆侧的电力需要扩大，高输出化的车辆用交流发电机的输出电流大幅增大。

因此，本发明中，使通过第一散热板20和第二散热板21之间的冷却风效率化，由此提高整流装置20的冷却性。

基于图5～图8说明具体的实施方式。

第一散热板20和第二散热板21之间的冷却风由于流速比较快，所以附近的散热板的热传递率高，对整流元件的冷却有效。

现有技术中，第一散热板20和第二散热板21之间的整流元件连接板19为与第二散热板相接的构成。因此，处于第一散热板20与第二散热板21之间的整流器连接板19的热传递率降低，冷却性差。此外，在第一散热板20上有多个一部分设置为凹状的空隙，由于冷却风通过该空隙，所以第一散热板20的热传递率高，有助于＋极的整流元件22的温度降低。

在本发明中，不损害第一散热板20的冷却性而提高第二散热板21的冷却性。

图5是从本实施方式的整流装置的后侧观察的正面图，图6是图5的A－A部截面图。

如图6所示，在本发明中，整流元件连接板19一方面与第一散热板20相接，其相反侧与第二散热板21分开，形成空间29。另外，另一方面，与第一散热板20分开，形成空间28，其相反侧与第二散热板21相接。即，整流元件连接板19形成为波状。

因此，如图6的B－B部截面图即图7所示，与现有技术相同，冷却风27a通过第一散热板20与整流元件连接板19之间的空隙28。因此，不会损害第一散热板20的热传递率，＋极的整流元件22的温度和现有技术一样。

另外，如图6的C－C部截面图即图8所示，冷却风27b通过第二散热板21与整流元件连接板19之间的空隙29，第二散热板21的冷却性提高，－极的整流元件23的温度降低。

这样，通过波状地构成整流元件连接板（端子板）19，可以将第一散热板20和第二散热板21之间的冷却风均衡地分配到第一散热板20侧和第二散热板21侧。因此，不会损害＋极的整流元件22的冷却性，可以降低－极的整流元件23的温度。

另外，为将＋极的整流元件22的温度和一极的整流元件23的温度均等化，如图6所示，可以调整第一散热板侧的空隙宽度W1和空隙高度h1、第二散热板侧的空隙宽度W2和空隙高度h2。在本实施方式中，第一散热板侧的空隙高度h1与第一散热板侧的空隙高度h2相等，通过调整第一散热板侧的空隙宽度W1和第二散热板侧的空隙宽度W2，可以使＋极的整流元件的温度和－极的整流元件的温度均衡。该图的例子的情况下，相对于第一散热板侧的空隙宽度W1，将第二散热板侧的空隙宽度W2设为1.1～1.3倍。此外，空隙宽度W1、W2优选为4.5mm以上，空隙高度h1、h2优选为3.2mm以上。

［实施方式2］

其次，基于图9和图10说明第二实施方式。

图9是第二实施方式的整流器的后侧正面图。

图10是图9的C－C部截面图。

在该实施方式中，在第一散热板侧的空间28配置有形成于第一散热板20的冷却翅片20a。由此，可以实现散热面积的扩大。另外，通过该部分与冷却风27a接触，可以使第一散热板的热传递提高，可以降低＋极的整流元件22的温度。

另外，第二散热板侧的空间29也同样，通过设置第一散热板21的冷却翅片21a，可以实现散热面积的扩大。另外，通过该部分与冷却风28a接触，可以提高第一散热板的热传递，可以降低－极的整流元件23的温度。这样，相比第一实施方式，通过在第一散热板侧的空隙28与第二散热板侧的空隙29设置冷却翅片，可以进一步提高整流装置的冷却性。

［实施方式3］

基于图11、图12、图13说明第三实施方式。

图11是第三实施方式的整流器的后侧正面图。图12是图11的O－F部截面图。图13是图11的O－G部截面图。

如图12所示，在第一散热板侧的空间28配置＋极的整流元件22，使冷却风27a通过第一散热板侧的空间28，并对＋极的整流元件22直接冷却，由此可以提高降温效果。

另外，如图13所示，在第二散热板侧的空间29配置－极的整流元件23，使冷却风27b通过第一散热板侧的空间29，并对-极的整流元件23直接冷却，由此可以提高降温效果。另外，由于－极的整流元件23和后架17直接接触，且向散热面积大的后架17直接散热，所以－极的整流元件23的降温效果提高。

在本实施方式中，相比第一实施方式和第二实施方式，在第一散热板侧的空隙28配置＋极的整流元件22，在第二散热板侧的空间29配置－极的整流元件23，由此，可以将通过空间的冷却风直接用于整流元件的冷却，具有提高整流装置的冷却性的效果。

［实施方式4］

基于图14、图15、图16、图17说明第四实施方式。

图14是第四实施方式的车辆用交流发电机的后侧正面图。图15是J－J部截面图。图16是图15的K－K部截面图。

在本实施方式中，如图14和图15所示，在第一散热板侧的空间28配置＋极的整流元件22，使冷却风27a通过第一散热板侧的空间28，并对＋极的整流元件22直接冷却，由此提高降温效果。另外，设置第二散热板21与后架17的空隙17a，图16表示截断图15的K－K部的示意图，但也可以使冷却风27c通过第二散热板21与后架17之间空隙17a，对第二散热板21进行冷却。

另外，如图17所示，在第二散热板侧的空间29配置－极的整流元件23，使冷却风27b通过第二散热板侧的空间29，并对－极的整流元件23直接冷却，由此提高降温效果。另外，由于－极的整流元件23和后架17直接接触，使其向散热面积大的后架17直接散热，因此，－极的整流元件23的降温效果提高。

在本实施方式中，使－极的整流元件23和后架17直接接触且向后架17散热，并且在－极的整流元件23部分以外的第二散热板21与后架17之间设置空隙，使冷却风通过。因此，相比第三实施例，可以提高冷却效率。

以上对本发明的各实施例进行了说明，在以下例举其它可采用的构成。

在上述各实施例中，作为旋转电机的一实施方式对车辆用交流发电机进行了说明，但也可以适用于兼备发电和驱动的电动发电机等车辆用发电电动机。

在上述各实施例中，以具备2组三相绕组的定子绕组为例叙述了整流装置的构成，但具备1组三相绕组的定子绕组也可以使用，＋极的整流元件、－极的整流元件可以由实施例的一半的数量构成。

另外，在以上的实施例中，以作为整流元件使用PN结的二极管为前提进行了说明，但作为整流元件也可以使用开关元件（功率晶体管、MOSFET等）。

上述记载是针对实施例的记载，本发明不限于此，可以在本发明的宗旨和附带的权利要求范围内进行各种变更及修正，这对于本领域技术人员而言是明确的。

符号说明

1  带轮

2  轴

3  前轴承

4  转子

5  定子

6  定子铁芯

7  定子绕组

8  后轴承

9  前侧爪磁极

10  后侧爪磁极

11  磁场绕组

12  集电环

13  电刷

14  前风扇

15  后风扇

16  前架

17  后架

17a  第二散热板和后架的空隙

18  整流装置

19  整流元件连接板

19a  绝缘材料部

19b  连接端子

20  第一散热板

21  第二散热板

22  ＋极的整流元件

23  －极的整流元件

24B  端子螺栓

25  保护罩

26  前侧冷却风

27  后侧冷却风

27a  通过第一散热板与整流元件连接板的空隙的冷却风

27b  通过第二散热板与整流元件连接板的空隙的冷却风

27c  通过第二散热板与后架的空隙的冷却风

28  第一散热板和整流元件连接板的空隙

29  第二散热板和整流元件连接板的空隙

30  车辆用交流发电机

Claims (7)

1.一种车辆用交流发电机，其特征在于，具备：

具有定子绕组的定子、隔着间隙将转子在所述定子内可旋转地支承于该定子的内周侧的前架及后架、安装于所述转子的冷却风扇、具有对一极性的电流进行整流的第一极性侧臂及对另一极性的电流进行整流的第二极性侧臂，对在所述定子绕组产生的交流进行整流的整流装置、和覆盖所述整流装置的保护罩，

所述整流装置具有安装有多个构成所述第一极性侧臂的整流元件的第一散热板、安装有多个构成第二极性侧臂的整流元件的第二散热板、和在所述第一散热板与第二散热板之间配置的波状凹凸的连接板，

在所述第一散热板与所述连接板之间形成有第一空隙，该第一空隙成为由所述冷却风扇产生的冷却风的通路，

在所述第二散热板与所述连接板之间形成有第二空隙，该第二空隙成为由所述冷却风扇产生的冷却风的通路，

所述第一空隙具有第一空隙高度和第一空隙宽度，该第一空隙高度表示所述第一空隙从所述第一散热板到所述连接板的距离，该第一空隙宽度表示在包括所述连接板的板厚方向的截面内沿与该连接板的板厚正交的方向的所述第一空隙的长度，

所述第二空隙具有第二空隙高度和第二空隙宽度，该第二空隙高度表示所述第二空隙从所述第二散热板到所述连接板的距离，该第二空隙宽度表示在包括所述连接板的板厚方向的截面内沿与该连接板的板厚正交的方向的所述第二空隙的长度，

通过调整所述第一空隙高度、所述第一空隙宽度、所述第二空隙高度和所述第二空隙宽度，使构成所述第一极性侧臂的整流元件的温度和构成所述第二极性侧臂的整流元件的温度平衡。

2.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于：

所述第一空隙宽度比所述第二空隙宽度大。

3.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于：

所述第二散热板接触并固定于后架上。

4.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于：

所述一极性为正极性，另一极性为负极性。

5.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于：

在所述第一空隙配置有形成于第一散热板的冷却翅片，在所述第二空隙配置有形成于第二散热板的冷却翅片。

6.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于：

在所述第一空隙配置有构成第一极性侧臂的整流元件，在所述第二空隙配置有构成第二极性侧臂的整流元件。

7.一种车辆用交流发电机，其特征在于，具备：

具有定子绕组的定子、隔着间隙将转子在所述定子内可旋转地支承于该定子的内周侧的前架及后架、安装于所述转子的冷却风扇、具有对一极性的电流进行整流的第一极性侧臂及对另一极性的电流进行整流的第二极性侧臂，对在所述定子绕组产生的交流进行整流的整流装置、和覆盖所述整流装置的保护罩，

所述整流装置具有安装有多个构成所述第一极性侧臂的整流元件的第一散热板、安装有多个构成第二极性侧臂的整流元件的第二散热板、和在所述第一散热板与第二散热板之间配置的波状凹凸的连接板，

在所述第一散热板与所述连接板之间形成有第一空隙，该第一空隙成为由所述冷却风扇产生的冷却风的通路，

在所述第二散热板与所述连接板之间形成有第二空隙，该第二空隙成为由所述冷却风扇产生的冷却风的通路，

在所述第一空隙配置有构成所述第一极性侧臂的整流元件，在所述第二空隙配置有构成所述第二极性侧臂的整流元件，并且，

在与第二散热板的配置有构成所述第二极性臂的整流元件的部分附近以外的部分接触的所述后架上，设置有用于通过冷却风的凹部。