JP2002119028A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 整流素子と放熱板との間の熱伝導性の向上と
接触抵抗の低減を図ることができ、耐環境性を向上させ
ることができる車両用交流発電機を提供すること。 【解決手段】 車両用交流発電機１は、正極側の整流素
子５４が打ち込み孔１５０に圧入された正極側放熱板５
２と、負極側の整流素子５５が打ち込み孔１５０に圧入
された負極側放熱板５３とを含んで構成される整流装置
５を備えている。整流素子５４、５５の台座の外周には
ローレット部１６８が形成されている。このローレット
部１６８を放熱板５２、５３に形成された各打ち込み孔
１５０に圧入すると、こられの結合部に微小隙間１７０
が形成されるが、この微小隙間１７０には熱伝導性部材
１７２が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車やトラック
等に搭載される車両用交流発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用交流発電機は、エンジンから伝え
られた動力によって発電を行い、バッテリへの充電を行
うとともに、エンジンの点火、照明その他の各種電装品
への電源供給を行うものであり、市場競争力の維持ある
いは向上のために、小型軽量化、高出力化、コストダウ
ンは重要な課題である。これらの課題の中でも小型軽量
化およびコストダウンを達成する手段の一つとして、車
両用交流発電機に内蔵される整流装置の放熱板の材質に
アルミニウムを用いる手法が知られている。しかしなが
ら、アルミニウムの放熱板への整流素子の半田付けは容
易ではない。例えば、アルミニウム放熱板に直接半田付
けがしにくいため、この放熱板をメッキした後に整流素
子を半田付けする等の方法を採る必要があり、手間とコ
ストがかかることになる。このため、アルミニウム放熱
板に整流素子を接合する場合には、特開平１０−２４２
６７１号公報に開示されているように、アルミニウム放
熱板に形成された貫通孔あるいは凹部に、整流素子の金
属台座の外周に設けられたローレット部を圧入すること
により、機械的な固定と電気的な接続の両方を実現する
手法が汎用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放熱板に形
成された貫通孔あるいは凹部に整流素子を圧入する従来
方式においては、整流素子のローレット部と放熱板との
実効的な接触面がローレット部対向面の７０％程度に低
下してしまい、整流素子による発生熱の放熱板への拡散
効率が悪化するとともに、接触抵抗が大きくなるという
問題があった。

【０００４】また、アルミニウムは、腐食環境において
腐食されやすいため、その対策として、整流装置全体を
組み付けた後に塗装する場合があるが、放熱板とローレ
ット部との間に形成される微小隙間にまでは塗装が浸透
せずに放熱板のアルミニウムが露出してしまい、耐環境
性が悪化するという問題があった。この微小隙間に冷却
水等の電解液が浸入して滞留すると、イオン化傾向の違
いによりアルミニウム放熱板の腐食が著しく促進される
おそれがあり、このような状態を長時間放置すると、最
悪の場合には整流装置の機能を損なうことになる。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、整流素子と放熱板との間の
熱伝導性の向上と接触抵抗の低減を図ることができ、耐
環境性を向上させることができる車両用交流発電機を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の車両用交流発電機は、複数の整流素子
と放熱板とを含む整流装置が内蔵しており、整流素子が
圧入される打ち込み孔を有する放熱板を用いるととも
に、この打ち込み孔に整流素子が圧入された状態でこれ
らの間に生じる微小隙間に充填部材を介在させている。
充填部材によって、整流素子と打ち込み孔との間に形成
される隙間が充填されるため、この隙間に対する電解液
等の浸入を防止することができ、耐環境性を向上させる
ことができる。

【０００７】また、上述した整流素子は、側面が凹凸形
状に形成された円筒状金属台座を有しており、この円筒
状金属台座を打ち込み孔に圧入することが望ましい。圧
入に際してこの凹凸部分に当接する打ち込み孔の当接面
近傍が主に変形するため、打ち込み孔に対して円筒状金
属台座の側面をほぼ均等に接触させることができるとと
もに、これらの間に形成される微小隙間の大きさもほぼ
等しくすることができる。

【０００８】また、上述した充填部材は、整流素子を放
熱板に圧入する際に流動性を有していることが望まし
い。これにより、圧入時に整流素子と打ち込み孔の間に
形成される微小隙間に、充填部材を確実に浸透させるこ
とができる。

【０００９】また、上述した充填部材は、導電性部材で
あることが望ましい。導電性部材を介して電流が流れる
ため、整流素子と放熱板との間の接触抵抗を小さくする
ことができる。

【００１０】また、上述した充填部材は、熱伝導性部材
であることが望ましい。整流素子に対する通電によって
発生した熱がこの熱伝導性部材を通して伝わるため、整
流素子と放熱板との間の熱伝導性を向上させることがで
きる。

【００１１】また、上述した整流素子は、打ち込み孔と
の対向面に充填部材が塗布された状態で、打ち込み孔に
対する圧入を行うことが望ましい。圧入前に整流素子の
外周に充填部材を塗布するだけで、圧入時に形成される
微小隙間に充填部材を充填することができるため、圧入
後に充填部材を微小隙間に充填させる場合に比べて工程
が簡略化でき、製造が容易となる。

【００１２】また、上述した打ち込み孔が凹形状に形成
されている場合に、この凹形状の底部に充填部材を配置
した後に整流素子の圧入を行うことにより、打ち込み孔
と整流素子の各対向面の間に充填部材を充填することが
望ましい。圧入工程の前に、打ち込み孔の底部に充填部
材を配置するだけで、圧入時に形成される微小隙間に充
填部材を充填することができるため、さらに工程を簡略
化することができる。

【００１３】また、上述した打ち込み孔が、底部に充填
部材注入口を有する凹形状に形成されている場合に、打
ち込み孔に整流素子を圧入した後に、充填部材注入口か
ら充填部材を注入することにより、打ち込み孔と整流素
子の各対向面の間に生じる微小隙間に充填部材を充填す
ることが望ましい。これにより、圧入によって形成され
た微小隙間に対して、充填部材を一方向から確実に充填
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳
細に説明する。

【００１５】図１は、車両用交流発電機の全体構成を示
す断面図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固
定子２、回転子３、ブラシ装置４、整流装置５、フレー
ム６、リヤカバー７、プーリ８等を含んで構成されてい
る。

【００１６】固定子２は、固定子鉄心２１と、この固定
子鉄心２１に形成された複数個のスロットに所定の間隔
で巻き回された三相の固定子巻線２３とを備えている。

【００１７】回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状
かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６
個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３
を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、
フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側か
ら吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すた
めに軸流式の冷却ファン３４が溶接等によって取り付け
られている。同様に、リヤ側のポールコア３２の端面に
は、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すた
めに遠心式の冷却ファン３５が溶接等によって取り付け
られている。

【００１８】ブラシ装置４は、整流装置５から回転子３
の界磁巻線３１に励磁電流を流すためのものであり、回
転子３の回転軸３３に形成されたスリップリング３６、
３７のそれぞれに押圧するブラシ４１、４２を有する。

【００１９】整流装置５は、三相の固定子巻線２３の出
力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電力を
得るためのものであり、配線用電極を内部に含む端子台
５１と、所定の間隔で配置された正極側放熱板５２およ
び負極側放熱板５３と、それぞれの放熱板に設けられた
打ち込み孔に圧入することにより取り付けられた複数個
の整流素子５４、５５とを含んで構成されている。整流
装置５の詳細については後述する。

【００２０】フレーム６は、固定子２および回転子３を
収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能
な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコ
ア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子
２が固定されている。また、フレーム６は、固定子鉄心
２１の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向し
た部分に冷却風の吐出窓６１が、軸方向端面に冷却風の
吸入窓６２がそれぞれ設けられている。

【００２１】リヤカバー７は、リヤ側のフレーム６の外
側に取り付けられるブラシ装置４、整流装置５およびＩ
Ｃレギュレータ１２の全体を覆って、これらを保護する
ためのものである。

【００２２】上述した構造を有する車両用交流発電機１
は、ベルト等を介してプーリ８にエンジン（図示せず）
からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転
する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励
磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞ
れの爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を
発生させることができ、整流装置５の出力端子からは直
流の出力電力が取り出される。

【００２３】次に、整流装置５の詳細について説明す
る。図２は、整流装置５の詳細構造を示す平面図であ
る。また、図３は整流装置５を含む車両用交流発電機１
の部分的な断面図であり、リヤカバー７と整流装置５近
傍の断面構造が示されている。図４は負極側放熱板５３
の詳細形状を示す図である。図５は整流素子単体の形状
を示す図である。なお、以下では主に負極側放熱板５３
と整流素子５５について説明するが、正極側放熱板５２
と整流素子５４についても同様であり、詳細な説明は省
略する。

【００２４】図４に示すように、負極側放熱板５３に
は、整流素子５５を圧入して取り付けるための４個の打
ち込み孔１５０が形成されている。これらの打ち込み孔
１５０は貫通孔であって、その直径は、整流素子５５の
外径よりも若干小さな値に設定されている。

【００２５】整流素子５５は、図５に示すように、放熱
板５３とほぼ同じ厚みを有する金属材料（例えば銅）の
円筒状台座１６０上に半導体ペレット１６２の一方の面
を半田付けし、さらこの半導体ペレット１６２の他方の
面にリード１６４を半田付けすることにより形成されて
いる。上述した半導体ペレット１６２の周囲は、円筒状
の樹脂リング１６６によって覆われており、半導体ペレ
ット１６２の全体を保護するためにその内部にシリコン
樹脂等の保護層が充填されている。また、上述した台座
１６０の外周には、ローレット部１６８が形成されてい
る。このローレット部１６８の外径を、放熱板５３に形
成された打ち込み孔１５０の内径よりも若干大きく形成
することにより、打ち込み孔１５０に整流素子５５の台
座１６０を圧入した際にこれらが主に打ち込み孔１５０
の変形を伴って結合される。

【００２６】図６は、放熱板５３に整流素子５５を圧入
した場合の結合部分の部分的な拡大図である。放熱板５
３の打ち込み孔１５０に整流素子５５の台座１６０を圧
入することにより、この台座１６０の外周に形成された
ローレット部１６８が打ち込み孔１５０と部分的に噛み
合って変形する。その際に、これらの結合部分には、ロ
ーレット部１６８の凹凸形状に対応する微小隙間１７０
が形成されるが、この微小隙間１７０には熱伝導性部材
１７２が充填されている。

【００２７】この熱伝導性部材１７２は、少なくとも放
熱板５３に整流素子５５を圧入する際には流動性を有し
ていることが望ましい。また、この熱伝導性部材１７２
は、シリコン樹脂等の熱伝導性の高い樹脂材料を使うこ
とができるが、金属材料を混合することにより導電性部
材とすることがさらに望ましい。

【００２８】例えば、本実施形態では、図７に示すよう
に、ローレット部１６８の外周にあらかじめ（放熱板５
３に対する圧入前に）熱伝導性部材１７２を塗布してお
いて、整流素子５５を放熱板５３に圧入する際に形成さ
れる微小隙間１７０に同時に熱伝導性部材１７２を充填
する方法が採用されている。この方法によれば、圧入前
に整流素子５５の台座１６０の外周に熱伝導性部材１７
２を塗布するだけで、圧入工程において微小隙間１７０
に対する熱伝導性部材１７２の充填作業も同時に行うこ
とができるため、充填作業を後工程で行う場合に比べて
工程を簡略化することができる。

【００２９】このように、本実施形態では、放熱板５３
の打ち込み孔１５０と整流素子５５のローレット部１６
８との間に形成される微小隙間１７０に熱伝導性部材１
７２を充填封止することにより、隙間の空いた微小空間
がなくなるため、これらの結合部を介した良好な熱伝導
が実現される。しかも、従来では防食塗装等の処理が困
難であったこの微小隙間１７０の耐食性、耐環境性を向
上させることができる。また、熱伝導性部材１７２とし
て導電性部材を用いた場合には、放熱板５３と整流素子
５５の接触抵抗を下げることができるため、発電時に結
合部分の接触抵抗に起因して発生する熱を抑制すること
ができる利点もある。

【００３０】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、
整流素子５５の台座１６０の外周にローレット部１６８
を形成しておいて、内周面の形状が滑らかな放熱板５３
の打ち込み孔１５０に圧入する場合を考えたが、反対
に、打ち込み孔１５０の内周面にローレット部を形成
し、整流素子５５の外周面を滑らかに形成するようにし
てもよい。また、打ち込み孔１５０の内周面と台座１６
０の外周面のいずれにもローレット部のような凹凸形状
を形成せずに、滑らかな面同士を結合させてもよい。こ
の場合にも、設計上は真円となる外径側形状を有する整
流素子５５の台座１６０の外周面と、同じく真円となる
内径側形状を有する打ち込み孔１５０の内周面との間に
形成された微小隙間１７０に導電性を有する熱伝導性部
材１７２が充填され、熱伝導性、導電性、耐食性、耐環
境性を向上させることができる。

【００３１】また、上述した実施形態では、圧入前の整
流素子５５の台座１６０の外周に熱伝導性部材１７２を
塗布しておいて、圧入時に微小隙間１７０にこの熱伝導
性部材１７２が充填されるようにしたが、熱伝導性部材
１７２の充填方法については各種の変形実施が考えられ
る。

【００３２】例えば、図８に示すように、放熱板５３ａ
の打ち込み孔１５０ａを貫通させずに凹形状に形成して
おいて、この凹形状の底部１８０に流動性の熱伝導性部
材１７２を配置しておく。この状態において、図９に示
すように、打ち込み孔１５０ａに整流素子５５の台座１
６０を圧入すると、台座１６０の端面と底部１８０との
間に形成された空間が次第に減少するため、熱伝導性部
材１７２が台座１６０の外周部に形成される微小隙間１
７０を通って押し出されるため、この微小隙間１７０が
熱伝導性部材１７２によって充填封止される。この充填
方法では、熱伝導性部材１７２を底部１８０に滴下等に
よって配置するだけであるため、上述した実施形態のよ
うに塗布する場合に比べてさらに作業工程の簡略化が可
能になる。

【００３３】また、図１０に示すように、放熱板５３ｂ
の打ち込み孔１５０ｂを貫通させずに凹形状に形成する
とともに、この凹形状の底部１８２に、後工程において
熱伝導性部材１７２を注入するための注入口１８４を形
成しておく。このような打ち込み孔１５０ｂに、底部１
８２に適当な隙間が形成されるように整流素子５５の台
座１６０を圧入した後、図１１に示すように、注入口１
８４を通してノズル等から熱伝導性部材１７２を射出す
ることにより、台座１６０の外周部に形成される微小隙
間１７０に熱伝導性部材１７２が充填封止される。この
充填方法では、熱伝導性部材１７２を注入口１８４から
整流素子５５のリード１６４に向かう一方向に沿って微
小隙間１７０に充填することができるため、微小隙間１
７０内の空気を確実に排除して効率よく充填作業を進め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用交流発電機の全体構成を示す断面図であ
る。

【図２】整流装置の詳細構造を示す平面図である。

【図３】整流装置を含む車両用交流発電機の部分的な断
面図である。

【図４】負極側放熱板の詳細形状を示す図である。

【図５】整流素子単体の形状を示す図である。

【図６】放熱板に整流素子を圧入した場合の結合部分の
部分的な拡大図である。

【図７】ローレット部に熱伝導性部材が塗布された状態
の整流素子を示す図である。

【図８】熱伝導性部材の充填方法の変形例を示す図であ
る。

【図９】熱伝導性部材の充填方法の変形例を示す図であ
る。

【図１０】熱伝導性部材の充填方法の他の変形例を示す
図である。

【図１１】熱伝導性部材の充填方法の他の変形例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ５ 整流装置 ５２ 正極側放熱板 ５３ 負極側放熱板 ５４、５５ 整流素子 １６０ 台座 １６２ 半導体ペレット １６４ リード １６８ ローレット部 １７０ 微小隙間 １７２ 熱伝導性部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の整流素子と放熱板とを含む整流装
   置が内蔵された車両用交流発電機において、 前記放熱板は、前記整流素子が圧入される打ち込み孔を
   有しており、 前記打ち込み孔に前記整流素子が圧入された状態で、前
   記打ち込み孔と前記整流素子の各対向面の間に生じる微
   小隙間に充填部材を介在させたことを特徴とする車両用
   交流発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記整流素子は、側面が凹凸形状に形成された円筒状金
   属台座を有しており、この円筒状金属台座を前記打ち込
   み孔に圧入することを特徴とする車両用交流発電機。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記充填部材は、前記整流素子を前記放熱板に圧入する
   際に流動性を有していることを特徴とする車両用交流発
   電機。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記充填部材は、導電性部材であることを特徴とする車
   両用交流発電機。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記充填部材は、熱伝導性部材であることを特徴とする
   車両用交流発電機。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記整流素子は、前記打ち込み孔との対向面に前記充填
   部材が塗布された状態で、前記打ち込み孔に対する圧入
   が行われることを特徴とする車両用交流発電機。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記打ち込み孔は凹形状に形成されており、この凹形状
   の底部に前記充填部材を配置した後に前記整流素子の圧
   入を行うことにより、前記打ち込み孔と前記整流素子の
   各対向面の間に生じる微小隙間に前記充填部材を充填す
   ることを特徴とする車両用交流発電機。
8. 【請求項８】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記打ち込み孔は底部に充填部材注入口を有する凹形状
   に形成されており、前記打ち込み孔に前記整流素子を圧
   入した後に、前記充填部材注入口から前記充填部材を注
   入することにより、前記打ち込み孔と前記整流素子の各
   対向面の間に生じる微小隙間に前記充填部材を充填する
   ことを特徴とする車両用交流発電機。