CN102868259A - 车辆用交流发电机 - Google Patents

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能够通过确保接触面积来维持其与整流元件之间的固定力以及导电性，并且能够防止整流元件的寿命降低。车辆用交流发电机(1)具备整流装置(5)，整流装置(5)具有多个整流元件(54、55)、以及供多个整流元件(54、55)压入的安装孔(56)。散热片(52、53)通过压铸成形而形成，安装孔(56)的内周面(560)是铸造毛坯面，具有沿着整流元件(54、55)的压入方向的多个凸部(562)，凸部(562)的前端的周向宽度形成为比非凸部(凹部)的周向宽度窄，安装孔(56)的内周面(560)的硬度形成为比整流元件(54、55)的外周部的部件的硬度高。

Description

车辆用交流发电机

技术领域

本发明涉及搭载于乘用车、卡车等的车辆用交流发电机。

背景技术

一直以来，众所周知在整流装置的散热片设置贯通的安装孔，将对外周面进行滚花加工后的整流元件压入该安装孔的构造(例如，参照专利文献1)。并且，也众所周知整流元件具有比散热片高的硬度的构造(例如，参照专利文献2)。此外，众所周知代替散热片而向框架压入该整流元件的构造(例如，参照专利文献3)。并且，众所周知在热传导部件被压入设置于散热片的中空部的散热器中，在中空部的内周面与热传导部件的外周面的任意一方，形成有表面硬度比另一方的表面硬度高的表面层的构造(例如，参照专利文献4)。

专利文献1：日本特开平5-114678号公报(第2-3页、图1-7)

专利文献2：日本特开2002-119029号公报(第2-6页、图1-9)

专利文献3：日本专利第3771637号公报(第3-4页、图1-6)

专利文献4：日本特开2005-277191号公报(第2-5页、图1-4)

然而，整流元件的散热片在冷却性方面，使用能够制作表面积大且复杂的形状的基于铝材的压铸成形品的情况比使用冲压成形品的情况有利。但是，使用压铸成形品的情况的特征是，表面的铸造毛坯面的硬度比内部高。因此，如果将专利文献1的构造应用于压铸成形品的散热片，则散热片的安装孔的铸造毛坯面比整流元件的压入部的部件硬，形成于整流元件的压入部的外周面的滚花部陷入散热片的安装孔，在压入时，主要是滚花部变形。如此，由于滚花部没有陷入安装孔的内周面，因此存在担心整流元件与散热片的安装孔之间的接触面积减小，盐水等容易浸入所有接触部分，接触部的腐蚀进程加速，整流元件的固定力降低，或者接触部的导电性过早受损的问题。并且，由于当接触面积减小时，接触部的热阻力增加，从整流元件朝向散热片的热传导性降低，因此，存在整流元件的冷却性恶化，整流元件的寿命变短的问题。

另外，为了解决上述问题点，虽然考虑利用切削来除去散热片的安装孔的铸造毛坯面，但由于需要进行追加的机械加工，因此从降低成本的观点来看并不优选。并且，在专利文献2所记载的整流元件具有比散热片更高的硬度的构造中，仅使用经过冲压成形的散热片。如果为了提高散热性而采用压铸成形品，则与上述内容相同，需要进行切削加工，会导致成本上升。另一方面，如果意欲使整流元件具有比压铸成形品的铸造毛坯面更高的硬度，则整流元件自身的制造成本因材料、制作难易程度而上升。

并且，专利文献3所记载的使用压铸成形品的框架来代替散热片的构造存在同样的问题。

在专利文献4中，虽然记载了对热传导部件的外周面实施镀硬铬等硬化处理，从而使被压入的中空部的内周面变硬，但由于需要进行该硬化处理，因此制造成本、部件成本上升。并且，在专利文献4中公开了利用压铸法形成具有中空部的散热片，在该中空部沿着热传导部件的插入方向设置多个槽的结构。关于该槽的形状，如专利文献4的图4所示，为了增加压入部面积而提高从热传导部件朝向散热片的传热性，压入部的周向宽度设定为远远大于槽的宽度。并且，如该专利文献4的图1、图2所示，应进行冷却的电子元件配置在热传导部件的与压入部分离的端面。但是，在像车辆用交流发电机的整流装置那样压入整流元件的构造中，这种压入会对整流元件施加过大的压力，从而会产生整流元件的寿命降低。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而研发的，其目的在于以低成本提供一种车辆用交流发电机，该车辆用交流发电机能够通过确保接触面积来维持其与整流元件之间的固定力以及导电性，并且能够防止整流元件的寿命降低。

为了解决上述课题，本发明的车辆用交流发电机具备整流装置，该整流装置具有多个整流元件、以及形成有供上述多个整流元件压入的安装孔的散热片，散热片通过压铸成形而形成，安装孔的内周面是铸造毛坯面，沿着周向具有凹凸部，以便形成沿着整流元件的压入方向的多个槽，凸部具有比凹部的周向宽度窄的周向宽度或者具有顶点，安装孔的内周面的硬度形成为比整流元件的外周部的部件的硬度高。

通过在较硬的安装孔的内周面侧形成凸部并压入整流元件，能够使凸部陷入整流元件的外周部，因此能够增大安装孔的内周面与整流元件的外周部之间的接触面积，能够增大安装孔的内周面与整流元件的外周部之间的固定力、导电性。并且，由于凸部具有比凹部的周向宽度窄的周向宽度或者具有顶点，因此能够防止向整流元件施加过大的压力，伴随着接触面积的增大而能够提高热传导性，从而提高整流元件的冷却性，与此相结合，能够防止整流元件的寿命降低。此外，由于不对散热片的内周面进行加工而直接使用铸造毛坯面，因此能够降低成本。

附图说明

图1是示出第一实施方式的车辆用交流发电机的整体构造的剖视图。

图2是示出整流装置的详细构造的俯视图。

图3是示出将负极侧整流元件打入负极侧散热片的安装孔的方向的图。

图4是负极侧整流元件的剖视图。

图5A是示出负极侧散热片的安装孔的形状的剖视图。

图5B是负极侧散热片的安装孔的局部放大图。

图5C是负极侧散热片的变形例的安装孔的局部放大图。

图6是示出负极侧整流元件的外周面形状的变形例(第二实施方式)的图。

图7是示出负极侧整流元件的外周面形状的变形例(第二实施方式)的图。

图8是示出使用密封剂对负极侧整流元件与负极侧散热片的嵌合部分进行密封的变形例(第三实施方式)的图。

图9是示出在正极侧整流元件的沿着压入方向的外周部的端部形成有阶梯部的变形例(第四实施方式)的图。

图10是示出在负极侧整流元件的沿着压入方向的安装孔的内周面的端部、且是在压入方向的前方侧形成有阶梯部的变形例(第五实施方式)的图。

图11是示出将框架用作整流装置的负极侧散热片的变形例(第六实施方式)的车辆用交流发电机的局部剖视图。

附图标记说明：

1...车辆用交流发电机；5...整流装置；52...正极侧散热片；53...负极侧散热片；56...安装孔；502...外周面；560...内周面；562...凸部；580...密封剂；590、592...阶梯部。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的一个实施方式的车辆用交流发电机进行详细说明。图1所示的车辆用交流发电机1构成为包括定子2、转子3、电刷装置4、整流装置5、框架6、后罩7、带轮8等。

定子2具备定子铁芯21和三相的定子绕组23，该定子绕组23以规定的间隔卷绕在形成于该定子铁芯21的多个狭缝。转子3具有如下构造：利用分别具有多个磁极爪部的磁极铁芯32通过旋转轴33从两侧夹持将经过绝缘处理的铜线卷绕成圆筒状且同心状的励磁绕组31。并且，在前侧的磁极铁芯32的端面，利用焊接等安装有冷却风扇34。同样地，在后侧的磁极铁芯32的端面，利用焊接等安装有冷却风扇35。

电刷装置4用于使励磁电流从整流装置5流向转子3的励磁绕组31，具有分别按压于在转子3的旋转轴33形成的集电环(slip ring)36、37的电刷41、42。

整流装置5用于对三相的定子绕组23的输出电压亦即三相交流电压进行整流而得到直流的输出电力，构成为包括：端子台51，该端子台51在内部包括配线用电极；以规定的间隔配置的正极侧散热片52以及负极侧散热片53；以及作为多个半导体装置的整流元件54、55，该整流元件54、55通过压入设置于各个散热片的压入孔而安装。关于整流元件54、55的压入构造将在后面加以叙述。

框架6收纳有定子2以及转子3，转子3在能够以旋转轴33为中心进行旋转的状态下被支承，并且固定有转子2，该转子2经由规定的间隙配置在转子3的磁极铁芯32的外周侧。并且，框架6在与从定子铁芯21的轴向端面突出的定子绕线23对置的部分设置有冷却风的排出窗61，在轴向端面设置有冷却风的吸入窗62。后罩7用于覆盖安装在后侧的框架6的外侧的电刷装置4、整流装置5以及集成电路调节器12的全部，并且保护上述部件。

在具有上述构造的车辆用交流发电机1中，当来自发动机(未图示)的旋转力经由传送带等而传递至带轮8时，转子3沿着规定的方向进行旋转。在该状态下，通过从外部向转子3的励磁绕组31施加励磁电压，由此，磁极铁芯32的各个爪部被励磁，能够使定子绕组23产生三相交流电压，从整流装置5的输出端子获得直流的输出电力。

接下来，参照图2对整流装置5进行详细说明。另外，以下虽然主要对压入负极侧散热片53的负极侧整流元件55进行说明，但正极侧散热片52和压入该正极侧散热片52的正极侧整流元件54具有相同结构，因此省略详细说明。

整流装置5具有正极侧散热片52和负极侧散热片53。在负极侧散热片53的六个位置形成有贯通的安装孔56，负极侧整流元件55被打入各个安装孔56。通过利用压入将负极侧整流元件55安装于负极侧散热片53，与利用软钎焊进行安装的情况相比较，能够降低作业工时以及成本。负极侧散热片53通过使用铝材(铝或者铝合金)的压铸成形而形成。并且，形成于负极侧散热片53的安装孔56的内周面成为铸造毛坯面，没有对通过压铸成形而形成的内周面进行追加的加工。图3所示的箭头A表示将负极侧整流元件55打入负极侧散热片53的安装孔56的方向。

负极侧整流元件55构成为包括盘部500、半导体芯片510、导线520。盘部500具有在一方的端面形成有凹部504的圆筒形状。该凹部504的内侧底面成为对作为整流元件的半导体芯片510进行软钎焊的接合面506。凹部504的底面侧(在图4所示的例子中为盘部500的下表面侧)成为打入时的压入面，该压入面的整体被均匀地加压。

负极侧整流元件55的半导体芯片510借助焊锡而软钎焊在盘部500的接合面506上，此外，导线520借助焊锡而软钎焊在半导体芯片510的上部。并且，由硅橡胶或者树脂构成的保护层522形成为覆盖半导体芯片510的整体。

然而，盘部500具有不存在凹凸的圆筒状的外周面502。盘部500利用铜、铝等形成，外周面502通过例如车床加工而形成。另一方面，设置于上述负极侧散热片53的安装孔56的内周面560形成为滚花形状，具体地说，在内周面560沿着与负极侧整流元件55的打入方向平行的方向形成有多个凸部。

如图5A、图5B所示，在安装孔56的内周面560形成有多个凸部562，前端部具有顶点。凸部562的周向宽度x比凹部(非凸部)的周向宽度y小。并且，凸部562的前端部的直径设定为比盘部500的外径小。在图5A、图5B所示的例子中，虽然图示了24个凸部562，但其个数、形状仅表示用于进行说明的一例，可以进行适当变更。例如，图5C的凸部5620在前端部具有平坦部。在该情况下，与图5B相同，也可以将凸部5620的轴向宽度X设定为比凹部(非凸部)的周向宽度Y小，将凸部5620的前端部的直径设定为比盘部500的外径小。

在将负极侧整流部件55的盘部500压入在该内周面560形成有凸部562的安装孔56时，由于安装孔56的内周面560的凸部562的前端部分与盘部500的外周部分干涉，因此该干涉部分会变形。实际上，由于安装孔56的内周面560是压铸成形的铸造毛坯面，因此，包括凸部562的内周面560比负极侧整流元件56的盘部500的外周面502硬，主要在外周面502一边使凸部562陷入一边进行负极侧整流元件56的压入。

如此，在本实施方式的车辆用交流发电机1的整流装置5中，在较硬的安装孔56的内周面560侧形成有凸部562，由于通过将负极侧整流元件55压入该安装孔，由此能够使凸部562陷入负极侧整流元件55的外周部(盘部500的外周面502)，因此能够增大安装孔56的内周面560与负极侧整流元件55的外周部之间的接触面积，能够维持它们之间的固定力、导电性。并且，由于凸部的周向宽度比凹部的周向宽度窄，因此能够防止因压入而导致对整流元件的过大压力，与伴随着接触面积的增大而带来的负极侧整流元件55的冷却性的提高相结合，能够防止整流元件的寿命降低。此外，由于不对负极侧散热片53的内周面进行加工而直接使用铸造毛坯面，因而能够降低成本。

并且，基于使用铝材的压铸成形而形成负极侧散热片53，通过进行使用量产性优异的铝材的压铸成形，能够进一步降低成本。另外，如上所述，对于正极侧散热片52和压入该正极侧散热片52的正极侧整流元件54也是相同的。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，在本发明的宗旨的范围内能够进行各种变形实施。例如，在上述实施方式中，虽然负极侧整流元件55的盘部500的外周面502具有不存在凹凸的圆筒形状，但也可以在负极整流元件55的盘部500的外周面502，且是在与形成于负极侧散热片53的安装孔56的内周面560的多个凸部562对应的位置形成凹部。对于正极侧整流元件54也是相同的。

在图6所示的变形例中，在负极侧整流元件55的外周面502、亦即与设置于负极侧散热片53的安装孔56的内周面560的24个凸部562对应的位置，形成有24个凹部570。与凸部562相同，这些凹部570沿着与负极侧整流元件55的打入方向平行的方向延伸。并且，凸部562的尺寸形成为比凹部570的尺寸大，以便在将负极侧整流元件55压入安装孔56时，凸部562可靠地与凹部570啮合。凹部570因压入更硬的凸部562而变形，由此凸部562与凹部570之间更可靠地嵌合。通过追加这样的凹部570，进一步增大接触面积变得容易。此外，由于易于进行负极侧整流元件55的定位，所以负极侧整流元件55的组装变得容易，能够降低制造成本。另外，凹部570的数量并非一定与凸部562的数量一致，也可以如图7所示那样，以与一部分的凸部562对应的方式减少凹部570的数量。

并且，也可以对图3所示的负极侧整流元件55(对于正极侧整流元件54也是相同的)的外周面、图6或者图7所示的负极侧整流元件55的外周面(凹部570以外的区域)实施梨地加工，形成细微的凹凸形状。由此，能够增加负极侧整流元件55与安装孔56的内周面(凸部562以外的区域)接触时的接触面积。对于正极侧整流元件54也是相同的。

并且，在上述实施方式中，也可以利用密封剂对负极侧整流元件55的外周面502与安装孔56的内周面560嵌合的区域、且是在负极侧散热片53的表面露出的部位进行密封。对于正极侧整流元件54也是相同的。

在图8所示的变形例中，在负极侧散热片53的两方的表面追加使用密封剂580，遍及整周地对负极侧整流元件55和负极侧散热片53的嵌合部分进行密封。由此，能够可靠地防止盐水等异物从负极侧整流元件55和负极侧散热片53的嵌合部分浸入，能够提高耐环境性。如上所述，能够可靠地维持整流元件的外周部与安装孔之间的固定力、导电性。另外，该密封也可以仅在负极侧散热片53的表面、亦即异物浸入侧进行。在图1所示的车辆用交流发电机1的情况下，盐水等异物主要从设置于后罩7的冷却风的吸入窗(未图示)浸入。因此，也可以仅追加在图8中在上侧示出的密封剂580。

并且，代替追加密封剂580(或者在追加密封剂580的同时)，也可以通过在负极侧整流元件55的沿着压入方向的外周部(外周面502)的端部、安装孔56的内周面560的端部形成沿着径向延伸的阶梯部来获得与密封同样的效果。对于正极侧整流元件54也是相同的。

在图9所示的变形例中，在正极侧整流元件54的外周面502的端部形成有阶梯部(大径部)590。该阶梯部590的外径设定为覆盖正极测整流元件54的外周面502与安装孔56的内周面560嵌合的区域、且是在正极侧散热片52的表面露出的部位的全部的尺寸。由此，在图1所示的车辆用交流发电机1中，能够可靠地防止盐水等异物从阶梯部590的方向浸入，能够提高耐环境性。此外，由于阶梯部590在压入方向进行定位，所以也具有制造变得容易所带来的成本降低的效果。

在图10所示的变形例中，在负极侧散热片53的内周面560的端部形成有阶梯部(小径部)592。该阶梯部592的内径设定为覆盖负极侧整流元件55的外周面502和安装孔56的内周面560嵌合的区域、且是在负极侧散热片53的表面露出的部位的全部的尺寸。由此，能够可靠地防止盐水等异物从阶梯部592的方向浸入，能够提高耐环境性。此外，由于阶梯部592在压入方向进行定位，所以也具有制造变得容易所带来的成本降低的效果。

并且，在上述实施方式中，虽然将负极侧散热片53与框架6分开设置，但一般情况下，由于框架6也通过使用铝材(铝或者铝合金)的压铸成形而形成，因此也可以将框架6用作负极侧散热片53。

在图11所示的变形例中，在框架6的沿着旋转轴33的轴向端面(后端面)设置有安装孔56，将负极侧整流元件55直接压入该安装孔56。并且，框架6通过使用铝材的压铸成形而形成，安装孔56的内表面形成铸造毛坯面，在该内周面形成有图5所示的多个凸部562。如此，通过将框架6用作整流装置5的负极侧散热片53，能够通过减少部件数量而实现成本降低。

如上所述，根据本发明，由于通过在较硬的安装孔56的内周面560侧形成凸部562并压入整流元件54、55，能够使凸部562陷入整流元件54、55的外周部，因此能够增大安装孔56的内表面560与整流元件54、55的外周部之间的接触面积，能够维持安装孔56的内表面560与整流元件54、55的外周部之间的固定力、导电性。并且，由于凸部的周向宽度比凹部的周向宽度窄，或者具有顶点，因此，能够防止对整流元件施加过大的压力，与提高伴随着接触面积的增大而带来的整流元件的冷却性相结合，能够防止整流元件54、55的寿命降低。此外，由于不对散热片53、53的内周面进行加工而直接使用铸造毛坯面，因此能够降低成本。

Claims (9)

1.一种车辆用交流发电机，

所述车辆用交流发电机(1)具备整流装置(5)，该整流装置(5)具有多个整流元件(54、55)、以及形成有供所述多个整流部件压入的安装孔(56)的散热片(52、53)，

所述车辆用交流发电机(1)的特征在于，

所述散热片通过压铸成形而形成，

所述安装孔的内周面(560)是铸造毛坯面，沿着周向交替具有大径的凹部和小径的凸部(562、5620)，以便形成沿着所述整流元件的压入方向的多个槽，

所述凸部的前端具有比所述凹部的周向宽度窄的周向宽度，或者具有顶点，

所述安装孔的内周面的硬度比所述整流元件的外周部的部件的硬度高。

2.根据权利要求1所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

在所述整流元件的外周部的外周面(502)、且是在与形成在所述安装孔的内周面的所述多个凸部的至少一部分对应的位置，形成有凹部(570)。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

利用密封剂(580)对所述整流元件的外周部与所述安装孔的内周面嵌合的区域、且是在所述散热片的表面露出的部位进行密封。

4.根据权利要求3所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

在所述散热片的表面、且是异物的浸入侧进行基于所述密封剂的密封。

5.根据权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

利用阶梯部(590、592)对所述整流元件的外周部与所述安装孔的内周面嵌合的区域、且是在所述散热片的表面露出的部位进行覆盖，所述阶梯部(590、592)通过将沿着所述整流元件的压入方向的所述外周部的端部或者所述安装孔的内周面的端部沿着径向延伸而得到。

6.根据权利要求5所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

所述阶梯部是在所述压入方向的后方侧形成的所述外周部的大径部(590)。

7.根据权利要求5所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

所述阶梯部是在所述压入方向的前方侧形成的所述内周面的小径部(592)。

8.根据权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

所述安装孔的内周面与所述整流元件的外周部的部件由相同材料构成。

9.根据权利要求1或2所述的车辆用交流发电机，其特征在于，

所述散热片通过使用铝材的压铸成形而形成。

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