JP2002153030A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
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Abstract
支持部材で支持させてブラケットに取り付けるように
し、部品点数を削減して、組立性を向上できる車両用交
流発電機を得る。 【解決手段】 支持部材50は、ブラシホルダとサーキ
ットボードとを一体化した環状の樹脂成型体である。そ
して、整流器120を構成する一方向性導通素子パッケ
ージが実装された第1および第2ヒートシンクおよび電
圧調整器を構成する回路基板が支持部材50に支持され
ている。そして、支持部材50の取付部51の取付穴5
1aの通された取付ねじをリヤブラケットに締着するこ
とにより、整流器および電圧調整器が取り付けられる。
Description
機に関するものである。
を示す断面図、図18は従来の車両用交流発電機をリヤ
側から見た正面図、図19は従来の車両用交流発電機に
適用される回転子を示す斜視図、図20は従来の車両用
交流発電機に適用される固定子を示す斜視図である。図
17乃至図20において、従来の車両用交流発電機は、
ランドル型の回転子7がアルミニウム製のフロントブラ
ケット1およびリヤブラケット2から構成されたケース
3内にシャフト6を介して回転自在に装着され、固定子
8が回転子7の外周側を覆うようにケース3の内壁面に
固着されて構成されている。シャフト6は、フロントブ
ラケット1およびリヤブラケット2に回転可能に支持さ
れている。このシャフト6の一端にはプーリ4が固着さ
れ、エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介して
シャフト6に伝達できるようになっている。回転子7に
電流を供給するスリップリング9がシャフト6の他端部
に固着され、一対のブラシ10がこのスリップリング9
に摺接するようにケース3内に配設されたブラシホルダ
11に収納されている。固定子8で生じた交流電圧の大
きさを調整する電圧調整器18がブラシホルダ11に嵌
着されたヒートシク17に接着されている。固定子8に
電気的に接続され、固定子8で生じた交流を直流に整流
する整流器12がケース3内に装着されている。
回転子コイル13と、この回転子コイル13を覆うよう
に設けられ、回転子コイル13で発生された磁束によっ
て磁極が形成される一対のポールコア20、21とから
構成される。一対のポールコア20、21は、鉄製で、
それぞれ爪形状の爪状磁極22、23が外周縁に周方向
に等角ピッチで複数突設され、爪状磁極22、23をか
み合わせるように対向してシャフト6に固着されてい
る。さらに、遠心遠心ファン5が回転子7の軸方向の両
端に固着されている。
子鉄心15に導線を巻回してなり、回転子7の回転に伴
い、回転子7からの磁束の変化で交流が生じる固定子巻
線16とから構成されている。固定子鉄心15は円筒状
に成形され、溝方向を軸方向と平行とするスロット15
aが内周側に開口するようにして周方向に等角ピッチで
複数設けられている。そして、固定子巻線16は絶縁被
覆された断面円形の銅線(導体線)を波状に巻き重ねて
略円筒状に成形し、その一方のコイルエンド部を内周側
に曲げながら、軸方向の外方から各スロット15aに挿
入して固定子鉄心15に装着されている。
の構成について、図22乃至図28を参照しつつ説明す
る。ブラシホルダ11は、絶縁性樹脂製で、環状のシャ
フト挿入部30、回路収納部31、コネクタ部32およ
び取付部33が一体に形成されている。そして、インサ
ート導体群が、ブラシホルダ11にインサート成型さ
れ、各構成部品の配線を構成するとともに、コネクタ部
32内に突出して接続端子を構成し、さらに整流器12
との電気接合部としての接続端子34等を構成してい
る。また、電圧調整器18は、ICチップ等の電子部品
が実装された回路基板(図示せず)をヒートシンク17
に接着固定して構成されている。そして、電圧調整器1
8は、ヒートシンク17を回路収納部31に嵌合させ、
両者の縁部をシールして回路収納部31に取り付けられ
ている。また、電圧調整器18の回路基板は回路収納部
31内に収納され、樹脂により封入されている。また、
取付部33の両端には、取付穴33aが設けられてい
る。
ジ35、36が配設された馬蹄形の第1および第2ヒー
トシンク37、38と、馬蹄形のサーキットボード39
とから構成されている。一方向性導通素子パッケージ3
5は、それぞれN型半導体とP型半導体とをPN接合し
て構成された半導体素子としてのダイオード35aのN
型半導体に放熱用銅タブ35bを接合し、P型半導体に
接続端子35cを接合し、絶縁性樹脂35dによりダイ
オード35aをモールドして略直方体形状に成型された
ものである。一方向性導通素子パッケージ36は、それ
ぞれN型半導体とP型半導体とをPN接合して構成され
た半導体素子としてのダイオード36aのP型半導体に
放熱用銅タブ36bを接合し、N型半導体に接続端子3
6cを接合し、絶縁性樹脂36dによりダイオード36
aをモールドして略直方体形状に成型されたものであ
る。そして、8つの一方向性導通素子パッケージ35が
各放熱用銅タブ35bを第1ヒートシンク37の主面に
接合して周方向に配列されており、第1ヒートシンク3
7の裏面には複数の放熱フィン37aが放射状に設けら
れている。同様に、8つの一方向性導通素子パッケージ
36が各放熱用銅タブ36bを第2ヒートシンク38の
主面に接合して周方向に配列されている。また、サーキ
ットボード39には、インサート導体群がインサート成
型され、一方向性導通素子パッケージ35、36の各接
続端子35c、36cとの電気接合部としての接続端子
39b、電圧調整器17との電気接合部としての接続端
子39c等を構成している。さらに、サーキットボード
39の両端部および中央部に取付穴39aが設けられて
いる。なお、1つの取付穴39aは整流器12の出力端
子用のものである。
7、38が主面を同一面位置となるように同軸に配置さ
れ、サーキットボード39が第1および第2ヒートシン
ク37、38の主面上に配置され、さらに一方向性導通
素子パッケージ35、36の接続端子35c、36cが
サーキットボード39の接続端子39bに接合されて、
整流器12が構成されている。なお、絶縁ブッシュ40
により第1および第2ヒートシンク37、38の電気絶
縁が確保されている。
の取付穴33aに通された取付ねじ(図示せず)により
リヤブラケット2の内壁面に締着固定され、整流器12
は、取付穴39aに通された取付ねじ(図示せず)によ
りリヤブラケット2の内壁面に締着固定される。そこ
で、ブラシホルダ11および整流器12はシャフト6周
りに環状に配列される。これにより、整流器12の一方
向性導通素子パッケージ36の放熱用銅タップ36bが
第2ヒートシンク38を介してリヤブラケット2に電気
的に接続され、接地される。また、接続端子34、39
cを接続して電圧調整器17と整流器12とが電気的に
接続される。さらに、固定子巻線16の口出し線および
中性点引き出し線がサーキットボード39の接続端子3
9bにそれぞれ接続され、図21に示される回路が構成
される。なお、整流器12は、4つづつの一方向性導通
素子パッケージ35、36(ダイオード35a、36
a)により構成されたブリッジ回路を備えた2組の整流
器12a、12bから構成されている。そこで、固定子
巻線16を構成する2組の3相交流巻線16a、16b
の交流出力が整流器12a、12bによりそれぞれ三相
全波整流された後、合成されるようになる。そして、3
相交流巻線16a、16bの中性点を流れるリップル電
流が取り出されるので、出力の向上が図られる。
電機では、電流がバッテリ(図示せず)からブラシ10
およびスリップリング9を介して回転子コイル13に供
給され、磁束が発生される。この磁束により、ポールコ
ア20の爪状磁極22がN極に着磁され、ポールコア2
1の爪状磁極23がS極に着磁される。一方、エンジン
の回転トルクがベルトおよびプーリ4を介してシャフト
6に伝達され、回転子7が回転される。そこで、固定子
巻線16に回転磁界が与えられ、固定子巻線16に起電
力が発生する。この交流の起電力が整流器12を通って
直流に整流されるとともに、その大きさが電圧調整器1
8により調整され、バッテリに充電される。
6、整流器12および電圧調整器18は、発電中、常に
発熱しており、定格出力電流100Aクラスの交流発電
機では、温度的に高い回転ポイントで、それぞれ60
W、500W、120W、6Wの発生熱量がある。そこ
で、発電により発生する熱を冷却するために、吸気孔1
a、2aおよび排気孔1b、2bがフロントブラケット
1およびリヤブラケット2に設けられている。リヤ側に
おいては、遠心遠心ファン5の回転により、外気が整流
器12のヒートシンク19および電圧調整器18のヒー
トシンク17にそれぞれ対向して設けられた吸気孔2a
を通じて吸い込まれ、整流器12および電圧調整器18
のヒートシンク37、17の放熱フィンに沿って径方向
内方に流れてヒートシンク37、17の内周端に至り、
ついで軸方向に流れて回転子7に至り、その後遠心遠心
ファン5により遠心方向に曲げられて固定子巻線16の
リヤ側のコイルエンド群16rを冷却し、排気孔2bよ
り外部に排出される。この時、一方向性導通素子パッケ
ージ35で発生した熱は放熱用銅タブ35aから第1ヒ
ートシンク37に伝導され、放熱フィン37aから放熱
される。また、一方向性導通素子パッケージ36で発生
した熱は放熱用銅タブ36aからリヤブラケット2に伝
導され、リヤブラケット2から放熱される。さらに、電
圧調整器18で発生した熱はヒートシンク17に伝導さ
れ、放熱フィンから放熱される。一方、フロント側にお
いては、遠心遠心ファン5の回転により、外気が吸気孔
1aから軸方向に吸い込まれ、その後遠心遠心ファン5
により遠心方向に曲げられて固定子巻線16のフロント
側のコイルエンド群16fを冷却し、排気孔1bより外
部に排出される。
発電機では、以上説明したように、電圧調整器17がブ
ラシホルダ11の回路収納部31に取り付けられ、ブラ
シホルダ11がその取付部33を用いてリヤブラケット
2に取り付けられ、一方整流器12はサーキットボード
39を用いてリヤブラケット2に取り付けられている。
そこで、従来の車両用交流発電機では、電圧調整器17
と整流器12とがそれぞれ別の支持部材を必要としてい
たので、部品点数が多くなり、組立性が悪化してしまう
という課題があった。
ためになされたもので、整流器と電圧調整器とを単一の
支持部材に支持させてブラケットに取り付けるように
し、部品点数を削減して、組立性を向上させることがで
きる車両用交流発電機を得ることを目的とする。
流発電機は、一対のブラケットに回転自在に支承された
シャフトと、上記シャフトに固着されて上記一対のブラ
ケット内に配設された回転子と、上記回転子の外周に該
回転子を包囲するように上記一対のブラケットに固着さ
れた固定子と、複数の半導体素子が配設された整流器用
ヒートシンクおよび該複数の半導体素子をブリッジ回路
を構成するように接続するサーキットボードを有し、上
記固定子の交流出力を整流する整流器と、電圧調整回路
が形成された回路基板および該回路基板が配設された電
圧調整器用ヒートシンクを有し、上記整流器の出力電圧
を調整する電圧調整器と、上記整流器よおび電圧調整器
を冷却する冷却手段とを備えた車両用交流発電機におい
て、上記複数の半導体素子および上記回路基板が単一の
支持部材に支持されて上記ブラケットに取り付けられて
いるものである。
記電圧調整器用ヒートシンクが一体化されて上記支持部
材を構成しているものである。
記電圧調整器用ヒートシンクが連結部材を介在させて一
体化され、上記連結部材が上記整流器用および電圧調整
器用ヒートシンクの熱伝導率より小さい熱伝導率を有す
る材料で作製されているものである。
配設された遠心ファンであり、上記支持部材は環状に形
成され、かつ、上記シャフトの軸に対して直交するよう
に上記ブラケットに取り付けられており、上記複数の半
導体素子および上記回路基板が上記シャフト周りに周方
向に分散して配設されているものである。
けられた管路と、該管路内を流通する冷媒とで構成され
ているものである。
成されているものである。
ットが所定ピッチで周方向に設けられた円筒状の固定子
鉄心と、導体線を上記固定子鉄心の端面側の上記スロッ
ト外で折り返して所定スロット毎の上記スロット内にス
ロット深さ方向の異なる層を採るように巻装してなる固
定子巻線とを備え、上記固定子巻線のコイルエンド群
が、上記所定スロット離れた上記スロットの対のスロッ
ト深さ方向の異なる層を上記スロット外で連結する上記
導体線で形成されるコイルエンドを、周方向に整列して
配列させて構成されているものである。
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1に係る車
両用交流発電機に適用される整流器および電圧調整器の
組立状態をフロント側から見た斜視図、図2はこの発明
の実施の形態1に係る車両用交流発電機に適用される整
流器および電圧調整器の組立状態をリヤ側から見た斜視
図、図3はこの発明の実施の形態1に係る車両用交流発
電機を示す断面図である。
ノール樹脂等で作製された環状の樹脂成型体であり、環
状の取付部51、該取付部51から内方に延出し、シャ
フト6が挿入されるシャフト挿入孔52aおよびブラシ
10が挿入されるブラシ挿入孔52bを有するシャフト
挿入部52、回路収納部53およびコネクタ部(図示せ
ず)が一体に設けられている。また、この支持部材50
は整流器120のサーキットボードの機能を有するもの
で、インサート導体群が支持部材50にインサート成型
され、各構成部品の配線を構成するとともに、コネクタ
部内に延出して接続端子を構成し、一方向性導通素子パ
ッケージ35、36の各接続端子35c、36cとの電
気接合部としての接続端子55等を構成している。さら
に、取付穴51aが取付部51の3箇所に設けられてい
る。なお、電圧調整器18と整流器120との接続は支
持部材50にインサート成型されたインサート導体によ
り行われている。また、1つの取付穴51aは整流器1
20の出力端子用のものである。電圧調整器18は、I
Cチップ等の電子部品が実装されて電圧調整回路を構成
した回路基板(図示せず)を回路収納部53内に納め
て、ヒートシンク17を回路収納部53に嵌合させ、両
者の縁部をシールして支持部材50に取り付けられてい
る。また、整流器120は、一方向性導通素子パッケー
ジ35、36が配設された第1および第2ヒートシンク
37、38を、支持部材50の取付部51上に主面を同
一面位置となるように同軸に配置し、一方向性導通素子
パッケージ35、36の各接続端子35c、36cを接
続端子55に接合して、構成されている。
付穴51aに通された取付ねじ(図示せず)をリヤブラ
ケット2に締着固定して取り付けられる。そして、ブラ
シ10をブラシ挿入孔52bに挿入し、シャフト6がシ
ャフト挿入孔52aに挿入されて、図3に示される車両
用交流発電機が組み上げられる。なお、他の構成は従来
の車両用交流発電機と同様に構成されている。
および電圧調整器18が単一の支持部材50に支持され
てリヤブラケット2に取り付けられているので、部品点
数が削減され、組立性が向上される。また、支持部材5
0にインサート導体がインサート成型されているので、
従来必要であったサーキットボード39が不要となる。
さらに、整流器120と電圧調整器18との電気的接続
がインサート導体により行われるので、従来必要であっ
た接続端子34、39cが不要となり、組立性が向上さ
れる。また、環状の取付部51がシャフト6の軸に対し
て直交するように配置され、一方向性導通素子パッケー
ジ35、36および電圧調整器18が周方向に分散され
て配置されているので、冷却手段としての遠心ファン5
により吸気孔2aから吸入された空気が効率的に一方向
性導通素子パッケージ35、36および電圧調整器18
の冷却に供されるようになり、冷却性が向上される。
12とが別の支持部材に支持されているので、両者の周
方向端部間に隙間があり、吸気孔2aから吸入された空
気の一部が該隙間から回転子7側に軸方向流となって流
れることになる。そこで、吸気孔2aから吸入された空
気がブラシホルダ11および整流器12を通過する際の
通風抵抗は周方向においてアンバランスとなり、冷却風
の整流化が困難となり、風騒音が大きくなっていた。こ
の実施の形態1では、一方向性導通素子パッケージ3
5、36(整流器)および電圧調整器18が支持された
支持部材50は環状体に構成されているので、吸気孔2
aから吸入された空気は径方向内方に流れ、支持部材5
0の内周端から軸方向流となって回転子7側に流れるの
で、冷却風が整流化され、風騒音が低減される。
態2に係る車両用交流発電機における整流器および電圧
調整器の組立状態をフロント側から見た斜視図、図5は
この発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機におけ
る整流器の第2ヒートシンクをリヤ側から見た斜視図、
図6はこの発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機
における整流器のサーキットボードをフロント側から見
た斜視図、図7はこの発明の実施の形態2に係る車両用
交流発電機における一方向性導通素子および回路基板の
配置状態をフロント側から見た斜視図、図8はこの発明
の実施の形態2に係る車両用交流発電機におけるブラシ
ホルダをフロント側から見た斜視図である。
トシンク61は、環状のアルミ成型体であり、放熱フィ
ン61a、61bがその背面に設けられ、貫通穴61c
が3箇所に穿設されている。第1ヒートシンク60は、
馬蹄形のアルミ成型体であり、フランジ部60aが周方
向の両端部および中央部から径方向外方に延設され、貫
通穴60bが各フランジ部60aに穿設されている。サ
ーキットボード62は、ポリフェノール樹脂等で作製さ
れた環状の樹脂成型体であり、取付穴62aが3箇所に
穿設され、さらにブラシホルダ挿入用の切り欠き62d
が設けられている。そして、インサート導体群がサーキ
ットボード62にインサート成型され、各構成部品の配
線を構成するとともに、一方向性導通素子パッケージ3
5、36の各接続端子35c、36cとの電気接合部と
しての接続端子62b、電圧調整器18と整流器120
Aとの電気接合部としての接続端子62c等を構成して
いる。ブラシホルダ11Aは、ポリフェノール樹脂等で
作製された樹脂成型体であり、シャフト挿入部30A、
回路収納部31Aおよびコネクタ部32Aが一体に形成
されている。そして、インサート導体群が、ブラシホル
ダ11Aにインサート成型され、各構成部品の配線を構
成するとともに、コネクタ部32A内に突出して接続端
子を構成し、さらに整流器120Aとの電気接合部とし
ての接続端子34Aなどを構成している。
ジ35が第1ヒートシンク60の主面上に周方向に配設
され、8個の一方向性導通素子パッケージ36が第2ヒ
ートシンク61の主面上に周方向に配設されている。ま
た、第1ヒートシンク60が第2ヒートシンク61の主
面上に配置されている。この時、絶縁ブッシュ40がフ
ランジ部60aと第2ヒートシンク61の主面との間に
介装され、耐熱絶縁シート(図示せず)が第1ヒートシ
ンク60の背面と第2ヒートシンク61の主面との間に
介装され、第1および第2ヒートシンク60、61の間
の電気絶縁が確保されている。また、貫通穴60b、6
1cの穴位置が一致している。さらに、第1ヒートシン
ク60は放熱フィン61aの設置領域に相対するように
第2ヒートシンク61の主面上に配置されている。
て電圧調整回路を形成された電圧調整器18の回路基板
18aが放熱フィン61bの設置領域に相対するように
第2ヒートシンク61の主面上に接着固定されている。
そして、ブラシホルダ11Aが、回路基板18aを回路
収納部31A内に納めるように第2ヒートシンク61の
主面上に配置され、シール部材により第2ヒートシンク
61に取り付けられている。さらに、サーキットボード
62が、ブラシホルダ11Aの一部を切り欠き62d内
に納めるように第1および第2ヒートシンク60、61
上に載置され、一方向性導通素子パッケージ35、36
の接続端子35a、36aが接続端子62bに接続さ
れ、さらにブラシホルダ11Aの接続端子34Aが接続
端子62cに接続されている。この時、取付穴62aお
よび貫通穴60a、61cの穴位置が一致している。
5、36および回路基板18aを支持する第2ヒートシ
ンク61は、取付穴62aおよび貫通穴60a、61c
に通された取付ねじ(図示せず)をリヤブラケット2に
締着固定して取り付けられる。この取付ねじの締着によ
り、ブラシホルダ11Aがサーキットボード62と第2
ヒートシンク61との間に強固に保持される。なお、他
の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
0Aおよび電圧調整器18が単一の支持部材である第2
ヒートシンク61に支持されてリヤブラケット2に取り
付けられているので、部品点数が削減され、組立性が向
上される。また、環状の第2ヒートシンク61がシャフ
ト6の軸に対して直交するように配置され、一方向性導
通素子パッケージ35、36および回路基板18a(電
圧調整器18)が周方向に分散されて配置されているの
で、冷却手段としての遠心ファン5により吸気孔2aか
ら吸入された空気が効率的に一方向性導通素子パッケー
ジ35、36および電圧調整器18の冷却に供されるよ
うになり、冷却性が向上される。さらに、一方向性導通
素子パッケージ35、36(整流器)および回路基板1
8a(電圧調整器18)が支持された第2ヒートシンク
61は環状体に構成されているので、吸気孔2aから吸
入された空気は径方向内方に流れ、第2ヒートシンク6
1の内周端から軸方向流となって回転子7側に流れるの
で、冷却風が整流化され、風騒音が低減される。
第2ヒートシンク61が、電圧調整器用のヒートシンク
を兼用しているので、上記実施の形態1に比べて、ヒー
トシンク17が不要となるとともに、ヒートシンクの伝
熱面積が大きくなり、一方向性導通素子パッケージ3
5、36および回路基板18aの冷却性が向上される。
9に示されるように、支持部材65は、整流器用の第2
ヒートシンク66と、電圧調整器用のヒートシンク67
と、両ヒートシンク66、67を連結する連結部材68
とから構成されている。第2ヒートシンク66は、馬蹄
形のアルミ成型体であり、放熱フィン66aが背面に設
けられ、貫通穴66bがその周方向両端部および中央部
に穿設されている。また、ヒートシンク67はアルミ成
型体であり、放熱フィン67aが背面に設けられてい
る。そして、連結部材68はポリフェノール樹脂等の樹
脂であり、第2ヒートシンク66とヒートシンク67と
を一体化している。そして、上記実施の形態2と同様
に、第2ヒートシンク66の主面には一方向性導通素子
パッケージ36が配設され、さらに一方向性導通素子3
5が配設された第1ヒートシンク61が配設されてい
る。また、回路基板18aがヒートシンク67の主面に
接着固定されている。なお、他の構成は上記実施の形態
2と同様に構成されている。
び電圧調整器が単一の支持部材65に支持されてリヤブ
ラケット2に取り付けられているので、部品点数が削減
され、組立性が向上される。また、支持部材65が環状
をなし、シャフト6の軸に対して直交するように配置さ
れ、一方向性導通素子パッケージ35、36および電圧
調整器が周方向に分散されて配置されているので、冷却
手段としての遠心ファン5により吸気孔2aから吸入さ
れた空気が効率的に一方向性導通素子パッケージ35、
36および電圧調整器の冷却に供されるようになり、冷
却性が向上される。さらに、一方向性導通素子パッケー
ジ35、36(整流器)および回路基板18a(電圧調
整器)が支持された支持部材65は環状体に構成されて
いるので、吸気孔2aから吸入された空気は径方向内方
に流れ、第2ヒートシンク61の内周端から軸方向流と
なって回転子7側に流れるので、冷却風が整流化され、
風騒音が低減される。
用の第2ヒートシンク66と電圧調整器用のヒートシン
ク67とが連結部材68を介在させて一体化されてい
る。そして、第2ヒートシンク66およびヒートシンク
67がアルミ製で、連結部材68がポリフェノール樹脂
等の樹脂製であるので、第2ヒートシンク66およびヒ
ートシンク67の熱伝導率に比べて連結部材68の熱伝
導率が極めて小さくなる。そこで、一方向性導通素子パ
ッケージ35、36の発熱が回路基板18aに伝導され
にくく、一方向性導通素子パッケージ35、36の発熱
に起因する回路基板18aの温度上昇が抑えられる。
68により第2ヒートシンク66とヒートシンク67と
を単に連結するものとしているが、ポリフェノール樹脂
等により第2ヒートシンク66とヒートシンク67とを
それらの必須露出面を確保してモールドするようにして
もよい。この場合、第2ヒートシンク66とヒートシン
ク67との一体物の強度が十分に確保され、優れた信頼
性が得られる。
は、ダイオード35a、36aでブリッジ回路を構成す
るものとしているが、この実施の形態4では、半導体素
子としてのSiを素材として形成されたSi−MOSF
ETでブリッジ回路を構成するものとしている。この実
施の形態4によれば、Si−MOSFETは、整流損等
の抵抗損を低くすることができるので、Si−MOSF
ETで構成されたブリッジ回路での発熱が抑えられ、整
流器と電圧調整器との温度差を小さくすることができ
る。そこで、整流器と電圧調整器との温度が均一化さ
れ、遠心ファン5により形成される冷却風による冷却効
率が向上される。また、上記実施の形態2で示したよう
に、Si−MOSFETと回路基板18aとを単一のヒ
ートシンクで支持しても、一方の発熱が他方に悪影響を
及ぼすことがない。
10に示されるように、リヤブラケット2Aに管路69
を形成し、管路69内に冷媒としての冷却水70を流通
させるものとしている。そして、ヒートシンク17は放
熱フィンが省略され、リヤブラケット2の内壁面に密接
されている。ここで、管路69および管路69内を流通
させる冷却水70が冷却手段を構成している。なお、他
の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
パッケージ35の発熱は遠心ファン5により吸気孔2a
から吸気され、第1ヒートシンク37の放熱フィンに沿
って流れる空気に吸熱される。また、一方向性導通素子
パッケージ36の発熱は第2ヒートシンク38を介して
リヤブラケット2に伝導され、管路69内を流通する冷
却水70に吸熱される。さらに、電圧調整器18の発熱
はヒートシンク17を介してリヤブラケット2に伝導さ
れ、管路69内を流通する冷却水70に吸熱される。従
って、この実施の形態5によれば、上記実施の形態1の
効果に加えて、整流器120および電圧調整器18の温
度上昇を確実に抑えることができる。
11に示されるように、固定子8に代えて固定子8Aを
用いている点を除いて、上記実施の形態1と同様に構成
されている。
2および図13を参照しつつ説明する。なお、図13は
1相分の固定子巻線の要部を示している。固定子8A
は、軸方向に延びるスロット15aが所定ピッチで周方
向に設けられた円筒状の固定子鉄心15と、導体線を固
定子鉄心15の端面側のスロット外で折り返して6スロ
ット毎のスロット15a内にスロット深さ方向の異なる
層を交互に採るように巻装してなる固定子巻線16Aと
から構成されている。この固定子巻線16Aを構成する
導体線には、絶縁被覆された短尺の銅線材を略U字状に
折り曲げ成形した大導体セグメント71と小導体セグメ
ント72とが用いられている。そして、大導体セグメン
ト71は、ターン部71aにより一対のスロット収納部
71bを連結した略U字状に形成されている。同様に、
小導体セグメント72は、ターン部72aにより一対の
スロット収納部72bを連結した略U字状に形成されて
いる。また、固定子鉄心15には、96個のスロット1
5aが設けられている。
心15のリヤ側から、6スロット離れて対をなすスロッ
ト15aの各対にスロット深さ方向の内周側から3番目
の位置(以下、3番地という)と2番目の位置(以下、
2番地という)とに挿入され、大導体セグメント71
が、固定子鉄心15のリヤ側から、6スロット離れて対
をなすスロット15aの各対にスロット深さ方向の内周
側から1番目の位置(以下、1番地という)と4番目の
位置(以下、4番地という)とに挿入される。これによ
り、各スロット15a内には、4本のスロット収納部7
1b、72bが径方向(スロット深さ方向)に1列に並
んで収納されている。ついで、固定子鉄心15のフロン
ト側に延出する大導体セグメント71および小導体セグ
メント72の開放端部側が、外開き状に折り曲げられ
る。そして、固定子鉄心15のフロント側において、ス
ロット15aの2番地から延出する小導体セグメント7
2の開放端部72cが6スロット離れたスロット15a
の1番地から延出する大導体セグメント71の開放端部
71cに径方向に重ねられ、アーク溶接等により接合さ
れる。同様に、固定子鉄心15のフロント側において、
スロット15aの4番地から延出する大導体セグメント
71の開放端部71cが6スロット離れたスロット15
aの3番地から延出する小導体セグメント72の開放端
部72cに径方向に重ねられ、アーク溶接等により接合
される。
並ぶスロット15aで構成される同一スロット群に挿入
されている大導体セグメント71と小導体セグメント7
2とが接合されて、1スロット群当たり1ターンの巻線
が4本形成される。そして、各スロット群に挿入された
4本の巻線を直列に接続して4ターンの1相分の固定子
巻線が構成される。つまり、6スロット毎のスロット1
5aで構成されるスロット群は6組あることから、6相
分の固定子巻線が構成される。ついで、3相分の固定子
巻線を交流結線して3相交流巻線が構成される。これに
より、2組の3相交流巻線から構成された固定子巻線1
6Aが固定子鉄心15に巻装された固定子8Aを得る。
は、固定子鉄心15のリヤ側で、スロット外で折り返さ
れた大導体セグメント71および小導体セグメント72
のターン部71a、72a(コイルエンド)が、軸方向
に2層となって周方向に整列して配列されてリヤ側のコ
イルエンド群16rを構成している。また、固定子鉄心
15のフロント側で、大導体セグメント71の開放端部
71cと小導体セグメント72の開放端部72cとの接
合部73(コイルエンド)が、径方向に2列となって周
方向に整列して配列されてフロント側のコイルエンド群
16fを構成している。ここで、大導体セグメント71
の開放端部71cと小導体セグメント72の開放端部7
2cとは径方向に重ねられて接合されているので、接合
部73はスロット外で折り返された形状となっている。
ての各ターン部71aはスロット15aの1番地からリ
ヤ側に延出し、スロット外で折り返されて6スロット離
れたつぎのスロット15aの4番地に入っている。即
ち、各ターン部71aは略等しい形状に形成されてい
る。同様に、コイルエンドとしての各ターン部72aは
スロット15aの3番地からリヤ側に延出し、スロット
外で折り返されて6スロット離れたつぎのスロット15
aの2番地に入っている。即ち、各ターン部72aは略
等しい形状に形成されている。そして、コイルエンド群
16rはターン部71a、72aが軸方向に2層となっ
て周方向に整列して配列されているので、コイルエンド
群16rは周方向に関して略等しい放熱部を構成するこ
とになる。一方、固定子8の固定子巻線16のコイルエ
ンド群では、コイルエンドが周方向に規則的に配置され
ておらず、周方向に関して略等しい放熱部を構成してい
ない。その結果、コイルエンド群からの放熱量が周方向
に関して一様とならず、コイルエンド群の内周側に配設
されている整流器および電圧調整器の一部が過度に加熱
されてしまい、遠心ファン5による整流器および電圧調
整器の冷却性の悪化をもたらしてしまう恐れがあった。
熱がコイルエンド群16rから周方向に関して一様に放
熱されるので、コイルエンド群16rの内周側に配設さ
れている整流器120および電圧調整器18への熱輻射
の影響が軽減される。なお、フロント側のコイルエンド
群16fにおいても、同様に、周方向に関して略等しい
放熱部を構成しているので、整流器や電圧調整器をフロ
ント側に設置する場合においても、同様の効果が得られ
る。
14に示されるように、固定子8に代えて固定子8Bを
用いている点を除いて、上記実施の形態1と同様に構成
されている。
5および図16を参照しつつ説明する。なお、図16は
1相分の固定子巻線の要部を示している。固定子8B
は、軸方向に延びるスロット15aが所定ピッチで周方
向に設けられた円筒状の固定子鉄心15と、導体線を固
定子鉄心15の端面側のスロット外で折り返して6スロ
ット毎のスロット15a内に内層と外層とを交互に採る
ように巻装してなる固定子巻線16Bとから構成されて
いる。この固定子巻線16Bを構成する導体線には、絶
縁被覆された銅連続線75が用いられている。また、固
定子鉄心15には、96個のスロット15aが設けられ
ている。
15aで構成される各組のスロット群において、第1巻
線76aが銅連続線75を6スロット毎のスロット15
aに3番地と4番地とを交互に採るように波状に固定子
鉄心15に巻装され、第2巻線76bが銅連続線75を
6スロット毎のスロット15aに4番地と3番地とを交
互に採るように波状に固定子鉄心15に巻装され、第3
巻線76cが銅連続線75を6スロット毎のスロット1
5aに1番地と2番地とを交互に採るように波状に固定
子鉄心15に巻装され、第4巻線76dが銅連続線75
を6スロット毎のスロット15aに2番地と1番地とを
交互に採るように波状に固定子鉄心15に巻装されてい
る。ここで、第1乃至第4巻線76a−76dはそれぞ
れ1ターンの巻線であり、第2巻線76bは第1巻線7
6aに対して電気角で180度ずれて反転巻装されてお
り、第4巻線76dは第3巻線76cに対して電気角で
180度ずれて反転巻装されている。また、各スロット
15a内には、4本の銅連続線75のスロット収納部7
5bが径方向(スロット深さ方向)に1列に並んで収納
されている。
1乃至第4巻線76a−76dを直列に接続して4ター
ンの1相分の固定子巻線が構成される。つまり、6スロ
ット毎のスロット15aで構成されるスロット群は6組
あることから、6相分の固定子巻線が構成される。つい
で、3相分の固定子巻線を交流結線して3相交流巻線が
構成される。これにより、2組の3相交流巻線から構成
された固定子巻線16Bが固定子鉄心15に巻装された
固定子8Bを得る。
は、固定子鉄心15の端面側で、スロット外で折り返さ
れた銅連続線75のターン部75a(コイルエンド)
が、径向に2列となって周方向に整列して配列されてフ
ロント側およびリヤ側のコイルエンド群16f、16r
を構成している。
線76a、76bの各ターン部75aはスロット15a
の3番地からリヤ側に延出し、スロット外で折り返され
て6スロット離れたつぎのスロット15aの4番地に入
っている。同様に、第3および第4巻線76c、76d
の各ターン部75aはスロット15aの1番地からリヤ
側に延出し、スロット外で折り返されて6スロット離れ
たつぎのスロット15aの2番地に入っている。即ち、
各ターン部75aは略等しい形状に形成されている。そ
して、コイルエンド群16f、16rはターン部75a
が径向に2列となって周方向に整列して配列されている
ので、コイルエンド群16f、16rは周方向に関して
略等しい放熱部を構成することになる。従って、固定子
8Bでの発熱がコイルエンド群16rから周方向に関し
て一様に放熱され、コイルエンド群16rの内周側に配
設されている整流器120および電圧調整器18への熱
輻射の影響が軽減される。
向性導通素子パッケージ35、36を用いて2組の三相
交流巻線からなる固定子巻線の出力を三相全波整流する
とともに、三相交流巻線の中性点を流れるリップル電流
を取り出して出力向上を図る車両用交流発電機について
説明している。しかし、本発明は、6個の一方向性導通
素子パッケージ35、36を用いて2組の三相交流巻線
からなる固定子巻線の出力を三相全波整流する車両用交
流発電機や、3個の一方向性導通素子パッケージ35、
36を用いて1組の三相交流巻線からなる固定子巻線の
出力を三相全波整流する車両用交流発電機に適用しても
よく、あるいは4個の一方向性導通素子パッケージ3
5、36を用いて1組の三相交流巻線からなる固定子巻
線の出力を三相全波整流するとともに、三相交流巻線の
中性点を流れるリップル電流を取り出して出力向上を図
る車両用交流発電機に適用しても良い。
クに放熱フィンが設けられているものとしているが、放
熱フィンは必ずしも必要でない。放熱フィンが設けられ
ていない場合には、ヒートシンクの形状自由度が増すの
で、車両用交流発電機の設計自由度が増す。また、上記
各実施の形態では、電圧調整器はICチップ等の電子部
品を回路基板18aに実装して電圧調整回路を構成する
ものとしているが、電圧調整回路を1チップ化した1チ
ップレギュレータを用いても良い。また、上記実施の形
態4では、Siを素材として形成されたSi−MOSF
ETでブリッジ回路を構成するものとしているが、Si
Cを素材として形成されたSiC−MOSFETでブリ
ッジ回路を構成してもよい。この場合、SiC−MOS
FETは、Si−MOSFETに比べて高耐圧性を有し
ており、高いサージ電圧に対しても十分に耐え得るの
で、信頼性が向上される。また、SiC−MOSFET
は、Si−MOSFETに比べてオン抵抗が低く、抵抗
損も低くなるので、交流発電機の出力を高効率にて整流
出力として取り出せる。
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
転自在に支承されたシャフトと、上記シャフトに固着さ
れて上記一対のブラケット内に配設された回転子と、上
記回転子の外周に該回転子を包囲するように上記一対の
ブラケットに固着された固定子と、複数の半導体素子が
配設された整流器用ヒートシンクおよび該複数の半導体
素子をブリッジ回路を構成するように接続するサーキッ
トボードを有し、上記固定子の交流出力を整流する整流
器と、電圧調整回路が形成された回路基板および該回路
基板が配設された電圧調整器用ヒートシンクを有し、上
記整流器の出力電圧を調整する電圧調整器と、上記整流
器よおび電圧調整器を冷却する冷却手段とを備えた車両
用交流発電機において、上記複数の半導体素子および上
記回路基板が単一の支持部材に支持されて上記ブラケッ
トに取り付けられているので、部品点数が削減され、組
立性を向上できる車両用交流発電機が得られる。
記電圧調整器用ヒートシンクが一体化されて上記支持部
材を構成しているので、部品点数が削減されるととも
に、ヒートシンクの伝熱面積を大きくでき、冷却性を向
上させることができる。
記電圧調整器用ヒートシンクが連結部材を介在させて一
体化され、上記連結部材が上記整流器用および電圧調整
器用ヒートシンクの熱伝導率より小さい熱伝導率を有す
る材料で作製されているので、整流器および電圧調整器
の高温側の熱が低温側に伝導されにくくなる。
配設された遠心ファンであり、上記支持部材は環状に形
成され、かつ、上記シャフトの軸に対して直交するよう
に上記ブラケットに取り付けられており、上記複数の半
導体素子および上記回路基板が上記シャフト周りに周方
向に分散して配設されているので、遠心ファンによる冷
却風により整流器および電圧調整器が効果的に冷却され
る。
けられた管路と、該管路内を流通する冷媒とで構成され
ているので、整流器および電圧調整器が効果的に冷却さ
れる。
成されているので、整流器での発熱量が低減され、整流
器と電圧調整器との温度差が小さくなる。
ットが所定ピッチで周方向に設けられた円筒状の固定子
鉄心と、導体線を上記固定子鉄心の端面側の上記スロッ
ト外で折り返して所定スロット毎の上記スロット内にス
ロット深さ方向の異なる層を採るように巻装してなる固
定子巻線とを備え、上記固定子巻線のコイルエンド群
が、上記所定スロット離れた上記スロットの対のスロッ
ト深さ方向の異なる層を上記スロット外で連結する上記
導体線で形成されるコイルエンドを、周方向に整列して
配列させて構成されているので、固定子ので発熱に起因
するコイルエンド群から放熱が周方向に一様となり、整
流器および電圧調整器へのコイルエンド群からの輻射熱
の影響が少なくなる。
電機における整流器および電圧調整器の組立状態をフロ
ント側から見た斜視図である。
電機における整流器および電圧調整器の組立状態をリヤ
側から見た斜視図である。
電機を示す断面図である。
電機における整流器および電圧調整器の組立状態をフロ
ント側から見た斜視図である。
電機における整流器の第2ヒートシンクをリヤ側から見
た斜視図である。
電機における整流器のサーキットボードをフロント側か
ら見た斜視図である。
電機における一方向性導通素子および回路基板の配置状
態をフロント側から見た斜視図である。
電機におけるブラシホルダをフロント側から見た斜視図
である。
電機における整流器の第2ヒートシンクをリヤ側から見
た斜視図である。
発電機を示す断面図である。
発電機を示す断面図である。
発電機における固定子を示す斜視図である。
発電機における固定子の固定子巻線構造を説明する図で
ある。
発電機を示す断面図である。
発電機における固定子を示す斜視図である。
発電機における固定子の固定子巻線構造を説明する図で
ある。
る。
正面図である。
子を示す斜視図である。
子を示す斜視図である。
よび電圧調整器の組立状態をリヤ側から見た斜視図であ
る。
よび電圧調整器の組立状態をフロント側から見た斜視図
である。
ルダをフロント側から見た斜視図である。
フロント側から見た斜視図である。
サーキットボード取付前の状態をフロント側から見た斜
視図である。
れる一方向性導通素子パッケージを示す断面図である。
れる一方向性導通素子パッケージを示す断面図である。
心ファン(冷却手段)、6 シャフト、7 回転子、
8、8A、8B 固定子、15 固定子鉄心、15a
スロット、16、16A、16B 固定子巻線、16
f、16r コイルエンド群、17 ヒートシンク、1
8 電圧調整器、18a 回路基板、35、36 一方
向性導通素子パッケージ、35a、36a ダイオード
(半導体素子)、37 第1ヒートシンク、38 第2
ヒートシンク、50 支持部材、60第1ヒートシン
ク、61 第2ヒートシンク(支持部材)、63 サー
キットボード、65 支持部材、66 第2ヒートシン
ク、67 ヒートシンク、68連結部材、69 管路
(冷却手段)、70 冷却水(冷却手段)、71 大導
体セグメント(導体線)、71a ターン部(コイルエ
ンド)、72 小導体セグメント(導体線)、72a
ターン部(コイルエンド)、75 銅連続線(導体
線)、75a ターン部(コイルエンド)、120、1
20A 整流器。
Claims (7)
- 【請求項1】 一対のブラケットに回転自在に支承され
たシャフトと、上記シャフトに固着されて上記一対のブ
ラケット内に配設された回転子と、上記回転子の外周に
該回転子を包囲するように上記一対のブラケットに固着
された固定子と、複数の半導体素子が配設された整流器
用ヒートシンクおよび該複数の半導体素子をブリッジ回
路を構成するように接続するサーキットボードを有し、
上記固定子の交流出力を整流する整流器と、電圧調整回
路が形成された回路基板および該回路基板が配設された
電圧調整器用ヒートシンクを有し、上記整流器の出力電
圧を調整する電圧調整器と、上記整流器よおび電圧調整
器を冷却する冷却手段とを備えた車両用交流発電機にお
いて、 上記複数の半導体素子および上記回路基板が単一の支持
部材に支持されて上記ブラケットに取り付けられている
ことを特徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項2】 上記整流器用ヒートシンクおよび上記電
圧調整器用ヒートシンクが一体化されて上記支持部材を
構成していることを特徴とする請求項1記載の車両用交
流発電機。 - 【請求項3】 上記整流器用ヒートシンクおよび上記電
圧調整器用ヒートシンクが連結部材を介在させて一体化
され、上記連結部材が上記整流器用および電圧調整器用
ヒートシンクの熱伝導率より小さい熱伝導率を有する材
料で作製されていることを特徴とする請求項2記載の車
両用交流発電機。 - 【請求項4】 上記冷却手段は上記ブラケット内に配設
された遠心ファンであり、上記支持部材は環状に形成さ
れ、かつ、上記シャフトの軸に対して直交するように上
記ブラケットに取り付けられており、上記複数の半導体
素子および上記回路基板が上記シャフト周りに周方向に
分散して配設されていることを特徴とする請求項1乃至
請求項3のいずれかに記載の車両用交流発電機。 - 【請求項5】 上記冷却手段は上記ブラケットに設けら
れた管路と、該管路内を流通する冷媒とで構成されてい
ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに
記載の車両用交流発電機。 - 【請求項6】 上記半導体素子がMOSFETで構成さ
れていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいず
れかに記載の車両用交流発電機。 - 【請求項7】 上記固定子は、軸方向に延びるスロット
が所定ピッチで周方向に設けられた円筒状の固定子鉄心
と、導体線を上記固定子鉄心の端面側の上記スロット外
で折り返して所定スロット毎の上記スロット内にスロッ
ト深さ方向の異なる層を採るように巻装してなる固定子
巻線とを備え、 上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記所定スロット
離れた上記スロットの対のスロット深さ方向の異なる層
を上記スロット外で連結する上記導体線で形成されるコ
イルエンドを、周方向に整列して配列させて構成されて
いることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか
に記載の車両用交流発電機。
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