CN107204716A - 交流发电机的整流单元 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种车用交流发电机整流单元，其包含：导线架；正极散热构件，其耦合至导线架的一部分；负极散热构件，其包含两个互不接触的负极构件，且两个负极构件的每一者耦合至与导线架的部分具有高度差的导线架的另一部分；其中导线架设置于正极散热构件上方，正极散热构件设置于负极散热构件的上方。

Description

交流发电机的整流单元

技术领域

本发明涉及一种交流发电机的整流单元，具体的说是关于一种用于车用三相交流发电机的整流单元。

背景技术

交流发电机是发电机的一种，用于将机械能转换成交流电流形式的电能。车用的交流发电机是利用引擎输出动力驱动发电机转子的转动，以将引擎的机械能转换成电能对电瓶充电，藉以对装设于汽车上的电器部分供电使用。

车用交流发电机主要结构一般具有一环形定子、一转子以及一整流单元。藉由转子在定子中的迅速转动，使得缠绕在定子上的导线与转子形成的磁场产生相对运动，进而在导线中产生感应电动势(电压)而产生感应电流。原则上，由环形定子及转子组合所产生的电流是交流电型式。但输出电流若要能够供给电瓶以及车辆电子零件所需的电流，尚需藉由整流单元将输出的交流电转换为直流电。此外，车用交流发电机具有一包覆环形定子、转子以及整流单元的外壳，此外壳通常由包覆整流单元的一保护盖与包覆环形定子与转子的组合的另一壳体组成，而整流单元具有突伸出外壳的外的输出端用以输出电流，而为避免人员或异物误触所述输出端，通常使用一绝缘套套设于所述输出端上。

现有的车用交流发电机采用多种不同型式的现有整流单元，例如，美国专利第US6,617,723号以及美国专利第US6,060,802号所披露的现有整流单元。然而，设计整流单元结构时，除考虑整流电路的配置外，尚需考虑多种设计因子，例如整流单元各部分结构，例如导线架，散热片，整流子接脚等等的配置是否能够有效利用物理空间，整流单元的尺寸是否占用车用交流发电机总成过大的体积，整流单元是否具有良好散热能力以避免车辆在使用中的高温状态下造成过热而减低输出效能等等影响因子。以上现有整流单元并未能实现综合各方面的较佳化设计。有鉴于此，为有效增进发电机的输出效能，并同时缩小发电机占用的体积，针对现有整流单元各部份的结构进行较佳的设计，以在提升效能的余同时缩减体积是业界所企盼的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一具有较小尺寸的交流发电机整流单元。

本发明的另一个目的在于提供一具有较佳散热效能的交流发电机整流单元。

为达成上述目的，本发明的一实施例揭露一种车用交流发电机整流单元，包含：导线架；正极散热构件，所述正极散热构件耦合至所述导线架的一部分；负极散热构件，所述负极散热构件包含两个互不接触的负极构件，且所述负极构件的每一者耦合至与所述导线架的所述部分具有高度差的所述导线架的另一部分；其中所述导线架设置于所述正极散热构件上方，所述正极散热构件设置于所述负极散热构件上方。

以下参考附图说明本发明的内容，其中所述附图是概要地显示依照本发明的内容所完成的优选实施例。应了解，本发明在任何方面皆不局限于下述实施例。

附图说明

图1是依据本发明一实施例的车用交发电机整流单元示意图；

图2是依据本发明一实施例的车用交发电机整流单元的另一个视角的示意图(输出端构件及整流子省略)；

图3是依据图2的视角所呈现的导线架示意图；

图4是依据图1所示结构的俯视图；

图5是输出端构件朝上穿设并固定于整流单元的正极散热构件的示意图；

图6是根据本发明的一实施例的保护盖示意图；

图7是根据本发明的一实施例的绝缘套示意图；

图8是依据本发明一实施例的绝缘套、保护盖与整流单元组合后的部分截面图；以及

图9是依据本发明一实施例的绝缘套、保护盖与整流单元组合后的俯视图。

具体实施方式

图1是依据本发明一实施例的车用交发电机整流单元示意图，图2是所述实施例以另一视角观察下的另一示意图(输出端构件及整流子省略)。如图1及图2所示，整流单元1主要是包含一导线架10，一正极散热构件20及一负极散热构件30。所述导线架10是具有一大致呈U字型的框架部12，所述框架部具有朝上的一端面121、朝下的一端面122、及多个形成于其上的安装孔123(见图3所显示的依据图2的视角所呈现的导线架10的示意图)。所述导线架10另设置有分布于其上的终端组件部14，其包含第一终端组件部14a、第二终端组件部14b及第三终端组件部14c。如图1及图3所示，所述终端组件部14a、14b及14c的每一者皆呈现阶梯状结构，且各自由一第一阶块141、一第二阶块142及一第三阶块143依序所组成。所述第一阶块141是自所述导线架10的所述框架部12径向向外突伸的片状结构，且优选与所述框架部12共平面。由图1观察，所述第二阶块142是自所述第一阶块141的外缘向下延伸一阶梯的结构，所述第三阶块143是自所述第二阶块142的外缘向下延伸一阶梯的结构。所述第一阶块141与所述第二阶块142具有第一高度差，所述第二阶块142与所述第三阶块143具有第二高度差，第一高度差大于第二高度差。此外，自所述第一阶块141的两侧分别水平沿伸有一接脚构件1411，自所述第二阶块142的两侧分别水平沿伸有一接脚构件1421，且所述第三阶块143的朝上的端面具有一对终端接脚构件1431。

另参照图3，其显示图1中导线架10的相反侧。关于本发明中各实施例的描述是以图1所示车用交发电机整流单元的安置方向为基准，界定组件的向上或向下的朝向。在靠近所述导线架10的两端侧的第一终端组件部14a及第三终端组件部14c的各者的所述第二阶块142朝下的端面具有一自所述朝下端面突伸的短柱1422，每一所述终端组件部14a及14c的所述第三阶块143朝下的端面是低于所述第二阶块142朝下的端面，且所述第三阶块143与所述短柱1422之间形成一空间1423。此外，位于所述终端组件部14a及14c之间的第二终端组件部14b，其第二阶块142朝下的端面具有两个并排且自所述第二阶块142朝下的端面突伸的短柱1422，而其第三阶块143朝下的端面是低于第二阶块142朝下的端面，且所述第三阶块143与所述两个短柱1422之间形成一空间1423。

再参照图1及图2，整流单元1的正极散热构件20是耦合至导线架10的一部分。详言之，正极散热构件20是具有相对应于导线架10的框架部12的多个安装孔123的多个安装孔(未图示)。在耦接正极散热构件20至导线架10时，是将所述正极散热构件20的多个安装孔的每一者对准相对应的所述导线架10的多个安装孔123的每一者，并于所述正极散热构件20的所述安装孔的每一者下方安置具有一穿孔的一环形绝缘件70。随后所述对准的导线架的安装孔123、正极散热构件20的安装孔以及绝缘件70是以一铆钉80穿过，以将所述正极散热构件20耦接固定至所述导线架10。此时，所述正极散热构件20的朝上的第一面21是接触所述导线架的朝下的端面122，且所述绝缘件80朝上的端面至少部分地接触所述正极散热构件20的朝下的第二面22。

并且，所述正极散热构件20具有多个分布于其中的穿孔，在本实例中是优选具有六个穿孔23，且所述六个分布于正极散热构件20中的穿孔23在所述正极散热构件20与所述导线架10结合的状态下，是分别位于所述导线架10的每一所述终端组件部14a、14b及14c的第一阶块141的两侧。此外，所述多个穿孔23的每一者，是自所述正极散热构件20的第一面21延伸至自第二面22朝下突起的一环形凸缘24的一端缘。所述穿孔23的每一者用于容纳一圆盘状整流子25。如图1所示，其中位于所述穿孔23中的整流子25不与所述正极散热构件20的所述第一面22齐平而有下陷的高度落差。在一优选实施例中，位于所述穿孔23中的整流子25的朝下的端面与环形凸缘24的端缘齐平。再者，容纳于所述穿孔23的每一者的整流子25具有自其朝上延伸的一引脚26。每一引脚26电连接至相对应的自第一终端组件部14a、第二终端组件部14b及第三终端组件部14c的一者的第一阶块141侧方延伸出的接脚构件1411。这种结构的优点在于，当所述穿孔23中的整流子25不与所述正极散热构件20的所述第一面22齐平而具有高度上内陷的落差时，能降低整流子25的引脚26的所占用的高度，而有效减小整流单元1的整体结构高度，进一步缩小车用交流发电机所占用的体积，而节省引擎室空间。

图4是依据图1所绘制的俯视图。参照图1及图4，整流单元1的正极散热构件20是大致呈现具有一开口T的圆盘状构件，所述开口T是由正极散热构件20的内周缘27在径向方向上形成。如图4中可见，所述正极散热构件20于邻近所述开口T处，其相对的内周缘27是大致呈径向向外扩大的型态，而形成一角θ，所述角θ的大小大致为14°。在本发明的其他实施例中，所述角θ的范围可在5°到60°之间。所述正极散热构件20的内周缘27的一部分是呈现锯齿状，以增加正极散热构件20的散热表面积。除此之外，所述正极散热构件20的外周缘28具有自其延伸向下弯弧的多个导流片281，所述导流片281是用以导引来自车用交流发电机的散热风扇(未图示)的气流，以使气流能够有效地被导引至发电机内部中。为增加整流单元10的散热效能，在所述正极散热构件20中另设有多个散热孔282，以增加散热表面积。

参照图1及图4，一输出端构件4是安装于所述整流单元1的正极散热构件20的上，以输出车用交流发电机所产生的电流。参照图1、图2及图4，所述正极散热构件20具有自其外周缘28朝下延伸的舌片29，且所述舌片29上具有一穿孔291(见图2)以供在径向方向上穿设一输出端构件4。所述正极散热构件20上另具有一穿孔292，且在如图5所示的另一实施例中，所述输出端构件是藉由穿设于所述穿孔292中且在其轴向方向上朝上延伸的方式安装在所述正极散热构件20上。

继续参照图1至图3，整流单元1的负极散热构件30，是包含一第一负极构件30a及一第二负极构件30b。所述第一负极构件30a及第二负极构件30b各自大致呈现一弧状盘体，且彼此对称的设置并各自耦接至所述导线架10的另一部分。详言之，第一负极构件30a具有对应于导线架10的第一终端组件部14a的第二阶块142的短柱1422的一缺口31，以及对应于导线架10的第二终端组件部14b的第二阶块142的短柱1422的一者的一缺口32。同样地，第二负极构件30b具有对应于导线架10的第三终端组件部14c的第二阶块142的短柱1422的一缺口31，以及对应于导线架10的第二终端组件部14b的第二阶块142的短柱1422的另一者的一缺口32。

藉由将第一负极构件30a的缺口31及32分别对准相对应的导线架10的第一终端组件部14a及第二终端组件部14b的短柱1422，可将所述第一负极构件30a的缺口31及32分别卡合于导线架10的第一终端组件部14a及第二终端组件部14b的短柱1422之上，使所述第一负极构件30a耦接至所述导线架10，且所述第一负极构件30a的朝上的端面接触导线架10的第一终端组件部14a及第二终端组件部14b的第二阶块142朝下的端面。同样地，藉由将第二负极构件30b的缺口31及32分别对准相对应的导线架10的第三终端组件部14c及第二终端组件部14b的短柱1422，可将所述第二负极构件30b的缺口31及32分别卡合于导线架10的第三终端组件部14c及第二终端组件部14b的短柱1422之上，使所述第二负极构件30b耦接至所述导线架10，且所述第二负极构件30b的朝上的端面，接触导线架10的第三终端组件部14c及第二终端组件部14b的第二阶块142朝下的端面。

此外，所述第一负极构件极30a以及所述第二负极构件30b各自具有多个分布于其上的穿孔，例如本实例中所示的优选的三个穿孔33。详言之，所述第一负极构件30a于邻近其缺口31的两侧设置各设置有一个穿孔33，因此在所述第一负极构件30a与所述导线架10组装后，所述缺口31两侧的所述穿孔33是对应于所述导线架10的第一终端组件部14a的第二阶块142的两侧处。另外，所述第一负极构件30a于邻近其缺口32的一侧设置再设置有一个穿孔33，因此在所述第一负极构件与所述导线架10组装后，所述缺口32一侧的所述穿孔33是对应于所述导线架10的第二终端组件部14b的第二阶块142的一侧处。所述穿孔33的每一者容纳一圆盘状整流子35。此外，位于所述穿孔33中的整流子35与所述负极散热构件30a朝上的端面齐平。再者，容纳于所述穿孔33的每一者的整流子35，具有自其朝上延伸的一引脚36。每一引脚36电连接至相对应的自第一终端组件部14a的第二阶块142侧方或第二终端组件部14b的第二阶块142侧方延伸出的接脚构件1421。

同样地，所述第二负极构件30b于其缺口31的两侧设置各设置有一个穿孔33，因此于所述第二负极构件30b与所述导线架10组装后，邻近所述缺口31两侧的所述穿孔33是对应于第三终端组件部14c的第二阶块142的两侧处。另所述第二负极构件30b于其邻近缺口32的一侧设置再设置有一个穿孔33，因此于所述第二负极构件30b与所述导线架10组装后，邻近所述缺口32一侧的所述穿孔33是对应于第二终端组件部14b的第二阶块142的一侧处。上述穿孔33的每一者容纳一圆盘状整流子35。如图1所示，位于所述穿孔33中的整流子35与所述第二负极散热构件30b朝上的端面齐平。再者，容纳于所述穿孔33的每一者的整流子35，具有自其朝上延伸的一引脚36。每一引脚36电连接至相对应的自第三终端组件部14c的第二阶块142侧方或第二终端组件部14b的第二阶块142侧方延伸出的接脚构件1421。

如图2所示，所述负极散热构件30的第一负极构件30a及第二负极构件30b各自的内周缘37的一部分是呈现锯齿状，第一负极构件30a及第二负极构件30b各自的外周缘38的一部分亦呈现锯齿状，以增加负极散热构件30的散热表面积。为增加整流单元10的散热效能，在所述负极散热构件30的第一负极构件30a及第二负极构件3b上亦设有多个散热孔382，以增加散热表面积。又，本发明的整流单元的尺寸特点之一如照图4所示，其中由第一负极构件30a及第二负极构件30b所构成的负极散热构件30的最大半径，是不超过所述正极散热构件20的最大半径。根据这一尺寸特征，可缩减车用交流发电机所需的径向尺寸，而达到缩小车用交流发电机所占用的体积，节省引擎室空间。

续参照图1及图4，在该实施例中，输出端构件4是穿设于所述正极散热构件20的舌片29上的穿孔291，并固定所述所述正极散热构件20的舌片29上。所述输出端构件4包含一螺栓41，一柱型螺帽42，并可进一步包含一垫片43。所述螺栓41具有外螺纹411以及一末端412，所述螺栓41是自所述舌片29的内侧径向向外穿过所述穿孔291，所述垫片43是自所述螺栓41的末端412套入所述螺栓41并接触所述舌片29径向朝外的端面，且随后所述柱型螺帽42是以其内螺纹啮合所述螺栓41的外螺纹411并迫紧所述垫片42，而将所述螺栓41固定于所述整流单元1的所述舌片29上。所述柱型螺帽42的外周面421设有至少一个凹槽。在本实施例中，所述至少一个凹槽优选为沿所述外周面420环绕形成的环形凹槽422。

图5是输出端构件朝上穿设固定于整流单元的正极散热构件的示意图。在该实施例中，输出端构件4是穿设于所述正极散热构件20的第一面21上的穿孔292中，并固定在所述正极散热构件20上。如图5所示，所述螺栓41是自所述正极散热构件20的第二面22朝上穿过所述穿孔292，所述垫片43是自所述螺栓41的末端412套入并接触正极散热构件20的第一面21，且随后所述柱型螺帽42是以其内螺纹啮合所述螺栓41的外螺纹411并迫紧所述垫片42，而将所述螺栓41固定于所述整流单元1的所述正极散热构件20上。

在本发明的一实施例中，整流单元1是被一保护盖包覆于其内，且输出端构件穿出保护盖上的一开口而部分露出保护盖之外。此外，一绝缘套通常用以接合于保护盖并套设所述输出端构件，使输出端构件的末端可穿出绝缘套的一端面，藉此防止人员进行车辆保养维护工作时误触。图6是根据本发明的一保护盖示意图。如图6所示，保护盖5是用以包覆整流单元1，且保护盖5具有形成一开口51的一轮廓，使输出端构件的一部分(包含一部分的螺栓41以及一部分的柱型螺帽42)突伸于所述开口51之外。在一优选实施例中，所述保护盖5的轮廓是自所述保护盖5的顶表面朝上延伸突出的一凸出部50，且开口51形成于所述凸出部50之中。所述凸出部50具有例如可大致为方形的一外周面，且所述凸出部50顶部端面的开口51可供输出端构件4的至少一个部分经由所述开口51穿出所述保护盖5之外。

另外，图6中亦揭示一绝缘套6。同时参阅图6及图7，其中图7展示自另一视角观察的绝缘套结构。绝缘套6是包含中空的一柱体61，柱体61的上具有一凸缘62，且所述凸缘62的半径优选地略大于柱体61的半径。凸缘62具有一缺口63，一穿孔64是贯穿所述柱体61及所述凸缘62之中，以供输出端构件4穿设于其中。柱体61中的穿孔64的内周壁上具有至少一个凸部65，例如在本实施例中的两个凸部65，凸部65是以具有挠性的材料形成。又，一盖部66是自柱体61的外周壁向外延伸，盖部66具有与保护盖5的凸出部50的外周缘相符的内轮廓，使得绝缘套6的盖部66可覆盖并停驻于保护盖5的凸出部50上。

图8为依据本发明的绝缘套、保护盖与整流单元组合后的部分截面图。参阅图8，绝缘套6的柱体61的内周壁内径略大于或大致等于输出端构件4的柱型螺帽42的外径。因此，当将绝缘套6沿螺栓41的轴向方向套合至所述输出端构件4时，输出端构件4的柱型螺帽42的外周面421将迫使绝缘套6的具有可挠性的凸部65变形，随着绝缘套6向下移动，最终具有可挠性的凸部65将进入柱型螺帽42的凹槽422中，此时可挠性凸部65不再受柱型螺帽42的外周面421压迫而回复原状，藉此卡入柱型螺帽42的凹槽422中，而使绝缘套6套设至所述输出端构件4的定点位置，并使所述输出端构件4的螺栓41的一末端412经由绝缘套的穿孔64突出于绝缘套6的凸缘62的顶部端面。与此同时，绝缘套6的盖部66因其内轮廓与保护盖5的凸出部50的外周面形状相符，因而完整覆盖保护盖5的凸出部50并停驻于其上。组装完成后的绝缘套、保护盖与整流单元的俯视图可参阅图9。由图6及图9可知，保护盖5的凸出部50的外周面轮廓以及绝缘套6的盖部66的内轮廓为非圆形，且在本实施例中为呈现至少部分矩形的型态。此一非圆形的轮廓型态的功效在于使绝缘套6能够在使用时，防止因车辆或引擎振动导致绝缘套6相对于保护盖5产生转动的状况，而能够有效的定位绝缘套6的位置。另外，由于绝缘套6采用由可挠性凸部65卡入输出端构件4的柱型螺帽42的凹槽422中以装设绝缘套6的固定方式，工作人员于安装或移除绝缘套6时，仅需将绝缘套6直接插置卡合于柱型螺帽42，或是直接将绝缘套6自柱型螺帽42拔除即可，毋须松脱保护盖以及车用交流发电机的外壳，而有效提升工作效率。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围的内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种车用交流发电机整流单元，包含：

导线架；

正极散热构件，所述正极散热构件耦合至所述导线架的一部分；

负极散热构件，所述负极散热构件包含两个互不接触的负极构件，且所述负极构件的每一者耦合至与所述导线架的所述部分具有高度差的所述导线架的另一部分；

其中所述导线架设置于所述正极散热构件的上方，所述正极散热构件设置于所述负极散热构件的上方。

2.如权利要求1的车用交流发电机整流单元，其中所述导线架具有多个终端组件部，且所述正极散热构件具有多个分布于其上的穿孔，所述多个穿孔的每一者容纳圆盘状整流子。

3.如权利要求2的车用交流发电机整流单元，其中所述正极散热构件的所述多个穿孔的每一者，自所述正极散热构件的第一面延伸至自所述正极散热构件的第二面朝向所述负极散热构件突起的环形凸缘的端缘，其中所述第一面相对于所述第二面。

4.如权利要求3的车用交流发电机整流单元，其中位于所述穿孔中的所述整流子的端面自所述正极散热构件的所述第一面向下凹陷。

5.如权利要求3的车用交流发电机整流单元，其中位于所述穿孔中的所述整流子的端面与所述环形凸缘的端面齐平。

6.如权利要求2至5任一项的车用交流发电机整流单元，其中容纳于所述正极散热构件的所述多个穿孔的每一者的所述整流子具有引脚，其连接至自相对应的所述导线架的所述终端组件部的一者。

7.如权利要求6的车用交流发电机整流单元，其中所述引脚自所述整流子朝上延伸，并连接至自相对应的所述终端组件部的一者延伸出的接脚构件。

8.如权利要求1的车用交流发电机整流单元，其中所述导线架具有多个终端组件部，且所述负极散热片的所述负极构件具有多个分布于其上的穿孔，所述多个穿孔的每一者容纳一圆盘状整流子。

9.如权利要求8的车用交流发电机整流单元，其中容纳于所述负极散热片的所述多个穿孔的每一者的所述整流子，具有连接至相对应的所述导线架的所述终端组件部的一者的引脚。

10.如权利要求9的车用交流发电机整流单元，其中所述引脚自所述整流子朝上延伸，并连接至自相对应的所述终端组件部的一者延伸出的接脚构件。

11.如权利要求1的车用交流发电机整流单元，其中所述正极散热构件大致呈圆盘状，且其内周缘在径向方向上形成开口。

12.如权利要求11的车用交流发电机整流单元，其中邻近所述开口处所述正极散热构件的相对内周缘径向向外扩大。

13.如权利要求11的车用交流发电机整流单元，其中所述正极散热构件的所述内周缘的一部分为锯齿状。

14.如权利要求11的车用交流发电机整流单元，其中所述正极散热构件之外周缘具有自其延伸向下弯弧的多个导流片。

15.如权利要求11的车用交流发电机整流单元，其中所述正极散热构件之外周缘进一步包含朝下延伸的舌片，且所述舌片上具有穿孔以供在径向方向上安装一输出端构件。

16.如权利要求11的车用交流发电机整流单元，其中所述正极散热构件具有穿孔，以供在其轴向方向上安装输出端构件。

17.如权利要求11的车用交流发电机整流单元，其中所述负极构件的每一者大致呈弧状盘体。

18.如权利要求17的车用交流发电机整流单元，其中所述负极构件的每一者的内周缘的一部分为锯齿状。

19.如权利要求17的车用交流发电机整流单元，其中所述负极构件的每一者之外周缘的一部分为锯齿状。

20.如权利要求17的车用交流发电机整流单元，其中所述负极散热构件的最大半径不超过所述正极散热构件的最大半径。