JP2010041850A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、正極側および負極側ダイオードの温度上昇を効果的に抑制できる回転電機を得る。
【解決手段】第１リア側吸気孔３ａが内周側ヒートシンク放熱フィン２５と軸方向に相対するようにリアブラケット３に穿設され、第２リア側吸気孔３ｂが第１ヒートシンクベース２４の外周面と径方向に相対するようにリアブラケット３に穿設され、ブラケット側放熱フィン３ｃが第２リア側吸気孔３ｂの外径側で、かつ第２ヒートシンクベース２８が取り付けられているリアブラケット３の領域３ｄの外表面に、それぞれ径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで配列されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特に整流器の冷却構造に関するものである。

従来の車両用交流発電機における整流器は、内径が異なる円弧帯状の正極側および負極側ヒートシンクがシャフトに直交してそれぞれ略平面状に配置され、複数個の正極側ダイオードが長手方向を径方向に向けて内径側に位置する正極側ヒートシンクの表面に周方向に沿って配置され、複数個の負極側ダイオードが長手方向を周方向に向けて外径側に位置する負極側ヒートシンクの表面に周方向に沿って配置されて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来の車両用交流発電機では、負極側ヒートシンクのベースがその裏面をケースの内壁面に密接状態にして配設され、正極側ヒートシンクのベースが表面を回転子側に向けて、負極側ヒートシンクのベースの内径側にシャフトに直交して略平面状に配設されている。そして、負極側ダイオードは、ファンの回転により、負極側ヒートシンクのベースが密接するケースの部位の外表面に立設されたブラケット用放熱フィンに沿って流れてケース内に導かれる冷却風により冷却される。一方、正極側ダイオードは、ファンの回転により正極側ヒートシンクのベースの裏面に立設された正極側ヒートシンク用放熱フィンと軸方向に相対するケースの部位からケース内に導かれて正極側ヒートシンク用放熱フィンに沿って流れる冷却風と、ブラケット用放熱フィンに沿って径方向内方に流れてケース内に導かれて正極側ヒートシンク用放熱フィンに沿って流れる冷却風と、により冷却される。

特開２０００−３４１９１９号公報

従来の車両用交流発電機では、円弧帯状の正極側ヒートシンクのベースがシャフトに直交して略平面状に配置されているので、正極側ヒートシンクのベースはファンの回転で吸気孔から吸入された冷却風の流れを遮るように配置され、通風路の通風抵抗が大きい。さらに、冷却風は、正極側ヒートシンク用放熱フィンに沿って径方向内方に流れ、放熱フィンとシャフトとの間を通って回転子側に流れる。このとき、放熱フィンとシャフトとの間の通風路が狭く、その通風抵抗が大きい。これにより、正極側ヒートシンク用放熱フィンと軸方向に相対するケースの部位からケース内に導かれて正極側ヒートシンク用放熱フィンに沿って流れる冷却風の風量、およびブラケット用放熱フィンに沿って径方向内方に流れてケース内に導かれて正極側ヒートシンク用放熱フィンに沿って流れる冷却風の風量が制限される。そこで、従来の車両用交流発電機を高出力化、かつ小型化が望まれる用途に適用する場合には、発電量が増大することから、正極側および負極側ダイオードの冷却性をより高める必要があった。

正極側および負極側ダイオードの冷却性を高めるには、正極側ヒートシンク用およびブラケット用放熱フィンの放熱面積を大きくする、あるいは正極側ヒートシンク用およびブラケット用放熱フィン間を流通する冷却風の風量を多くする必要がある。そして、正極側ヒートシンク用放熱フィンの本数を増やす、あるいは正極側ヒートシンク用放熱フィンの径方向長さを長くすることで放熱面積を大きくして、正極側ダイオードの冷却性を高めることができる。一方、ブラケット用放熱フィンは強度が要求される部材でもあることから、フィンの厚さを薄くできない。どこで、ブラケット用放熱フィンの枚数を増やして放熱面積を大きくする場合には、フィンの厚みを薄くすることができないので、フィン間の隙間が狭くなり、通風抵抗が増大する。これにより、ブラケット用放熱フィンに沿って流れる冷却風の風量が低減し、結果的に負極側ダイオードの冷却性を高められなかった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、第１ヒートシンクおよび第２ヒートシンクの冷却性能を高め、正極側ダイオードおよび負極側ダイオードの温度上昇を効果的に抑制できる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、ケースと、このケースに軸支されたシャフトに固着されて該ケース内に配設された回転子と、上記ケースに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設され、固定子コイルが固定子鉄心に巻装されてなる固定子と、上記ケース内の上記回転子の軸方向の一側に配設され、上記固定子コイルに電気的に接続されて該固定子コイルで生じた交流を直流に整流する整流器と、上記回転子の軸方向の一側の端面に固着されたファンと、を備えている。上記整流器は、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が弧状の筒体に形成され、上記シャフトと略同軸に配置された第１ヒートシンクベース、上記第１ヒートシンクベースの内周面から、周方向に所定のピッチで、放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の内周側ヒートシンク放熱フィン、および上記第１ヒートシンクベースの外周面から、それぞれ径方向外方に立設され、かつ軸方向に延在する複数の外周側ヒートシンク放熱フィンを有する第１ヒートシンクと、弧状、かつ帯状の板体に形成され、上記第１ヒートシンクベースの外径側で、かつ上記シャフトの軸心と直交する略平面状に配置されて上記ケースの内壁面に熱接触状態に取り付けられた第２ヒートシンクベースを有する第２ヒートシンクと、上記第１ヒートシンクベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の一方に実装された複数の正極側ダイオードと、上記第１ヒートシンクベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の他方に実装された複数の負極側ダイオードと、を有している。さらに、第１吸気孔が上記複数の内周側ヒートシンク放熱フィンと軸方向に相対するように上記ケースに穿設され、第２吸気孔が上記第１ヒートシンクベースの外周面と径方向に相対するように上記ケースに穿設され、ブラケット側放熱フィンが上記第２吸気孔の外径側で、かつ上記第２ヒートシンクベースが取り付けられている上記ケースの領域の外表面に、それぞれ径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで配列されている。

この発明によれば、冷却風がファンの回転により第１および第２吸気孔からケース内に吸気される。第１吸気孔から吸気された冷却風は内周側ヒートシンク放熱フィン間を流通して回転子側に流れる。冷却風がブラケット側放熱フィンに沿って径方向内方に流れて第２吸気孔からケース内に吸気される。第２吸気孔から吸気された冷却風は第１ヒートシンクベースの外周面に当たって方向を軸方向に変えられ、外周側ヒートシンク放熱フィン間を流通して回転子側に流れる。

第１ヒートシンクベースは、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が弧状の筒体に形成され、シャフトと略同軸に配置されているので、第１ヒートシンクベースが第１吸気孔から吸気された冷却風の軸方向流れを阻害することがない。そこで、シャフトと第１ヒートシンクベースとの間の通風路の通風抵抗が小さくなり、第１吸気孔から吸気される冷却風の流量が増加し、第１ヒートシンクベースに実装された正極側ダイオード又は負極側ダイオードでの発熱が効果的に放熱される。

また、第１ヒートシンクベースの外周面とケースの内壁面との間の隙間が確保され、第１ヒートシンクベースの外周面とケースの内壁面との間の通風路の通風抵抗が小さくなり、第２吸気孔から吸気される冷却風の流量が増加する。そこで、第１ヒートシンクベースに実装された正極側ダイオード又は負極側ダイオードでの発熱が効果的に放熱される。さらに、第２ヒートシンクベースに実装された正極側ダイオード又は負極側ダイオードでの発熱が効果的に放熱される。

これにより、第１ヒートシンクおよび第２ヒートシンクの冷却性能が向上し、正極側ダイオードおよび負極側ダイオードの過度の温度上昇が抑制される。

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を示すリア側端面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、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における整流器を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクを示す上面図、図５はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における電気回路図、図６はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における整流器に適用される正極側ダイオードの構成を説明する断面図、図７はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における整流器に適用される負極側ダイオードの構成を説明する断面図、図８はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における冷却風の流れを模式的に説明する要部断面図である。

図１乃至図５において、車両用交流発電機１００は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット２とリアブラケット３とからなるケース１と、シャフト１９をケース１に軸受４を介して支持されて、ケース１内に回転自在に配設された回転子１６と、ケース１のフロント側に延出するシャフト１９の端部に固着されたプーリ５と、回転子１６の軸方向の両端面に固定されたファン６と、回転子１６に対して一定のエアギャップ１０を有して、回転子１６の外周を囲繞してケース１に固定された固定子１３と、シャフト１９のリア側に固定され、回転子１６に電流を供給する一対のスリップリング７と、各スリップリング７の表面に摺動する一対のブラシ８と、これらのブラシ８を収容するブラシホルダ９と、固定子１３に電気的に接続され、固定子１３で生じた交流を直流に変換する整流器２０と、ブラシホルダ９に嵌着されたヒートシンク１２に取り付けられて、固定子１３で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１１と、を備えている。

固定子１３は、円筒状の固定子鉄心１４と、固定子鉄心１４に巻装され、回転子の回転に伴い、界磁コイル１７からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル１５と、を備えている。

回転子１６は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル１７と、界磁コイル１７を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１８と、ポールコア１８の軸心位置に貫装されたシャフト１９と、を備えている。ファン６がポールコア１８の軸方向両端面に溶接などにより固着されている。

整流器２０は、正極側ダイオード２１と、負極側ダイオード２２と、正極側ダイオード２１を支持する第１ヒートシンク２３と、負極側ダイオード２２を支持する第２ヒートシンク２７と、正極側および負極側ダイオード２１，２２と固定子コイル１５とを電気的に接続するサーキットボード２９と、を備えている。

正極側ダイオード２１は、図６に示されるように、Ｎ型半導体とＰ型半導体とをＰＮ接合して構成された整流素子２１ａ、整流素子２１ａのＮ型半導体のＰ型半導体と逆側の面に半田接合された銅ベース２１ｂ、整流素子２１ａと銅ベース２１ｂとをモールドして略直方体に成形された絶縁性樹脂部２１ｃ、および一端が整流素子２１ａのＰ型半導体に接続されて絶縁性樹脂部２１ｃから延出され、他端がサーキットボード２９に接続されるリード端子２１ｄを備えている。負極側ダイオード２２は、図７に示されるように、Ｎ型半導体とＰ型半導体とをＰＮ接合して構成された整流素子２２ａ、整流素子２２ａのＰ型半導体のＮ型半導体と逆側の面に半田接合された銅ベース２２ｂ、整流素子２２ａと銅ベース２２ｂとをモールドして略直方体に成形された絶縁性樹脂部２２ｃ、および一端が整流素子２２ａのＮ型半導体に接続されて絶縁性樹脂部２２ｃから延出され、他端がサーキットボード２９に接続されるリード端子２２ｄを備えている。

第１ヒートシンク２３は、所定の軸方向長さおよび所定の肉厚を有し、軸方向と直交する断面が円弧状の筒体に形成された第１ヒートシンクベース２４と、第１ヒートシンクベース２４の内周面から、周方向に所定のピッチで放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の内周側ヒートシンク放熱フィン２５と、第１ヒートシンクベース２４の外周面の正極側ダイオード２１の実装面を除く領域から、放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の外周側ヒートシンク放熱フィン２６と、を有する。そして、正極側ダイオード２１が、第１ヒートシンクベース２４の外周面に、周方向に所定の間隔をおいて配置されて銅ベース２１ｂを固着するように実装されている。

第２ヒートシンク２７は、所定の肉厚および所定の径方向幅を有し、円弧帯状の板体に形成された第２ヒートシンクベース２８を有する。この第２ヒートシンクベース２８の内径は第１ヒートシンクベース２４の外径より大径に作製されている。そして、負極側ダイオード２２が、第２ヒートシンクベース２８の厚み方向の一面に、周方向に所定の間隔をおいて配置されて銅ベース２２ｂを固着するように実装されている。

ここで、第１ヒートシンクベース２４は、第２ヒートシンクベース２８より内径側に配置されているので、第１ヒートシンクベース２４の外周面の面積が小さく、正極側ダイオード２１は第１ヒートシンクベース２４の外周面に密に実装されている。一方、第２ヒートシンクベース２８は、第１ヒートシンクベース２４より外径側に配置されているので、第２ヒートシンクベース２８の表面の面積が大きく、負極側ダイオード２２は第２ヒートシンクベース２８の外周面に粗に実装されている。第２ヒートシンクベース２８では、各負極側ダイオード２２の温度を均一にするため、熱を効率よく拡散する必要があり、厚みを厚くしている。このように、第１ヒートシンクベース２４と第２ヒートシンクベース２８とは、ダイオードを支持すると同時に、ダイオードでの発熱を効率よく拡散するという同じ機能を有しているにもかかわらず、第２ヒートシンクベース２８の厚みが第１ヒートシンクベース２４より厚いのは、この理由からである。

そして、第１ヒートシンク２３が、第１ヒートシンクベース２４を、ブラシホルダ９とともにスリップリング７を囲繞し、かつシャフト１９と同軸にリアブラケット３内に配設して取り付けられている。また、第２ヒートシンク２７が、第１ヒートシンクベース２４の外径側で、かつ第１ヒートシンク２３の回転子１６側に、シャフト１９の軸心に直交する平面状にシャフト１９と同軸に配置され、第２ヒートシンクベース２８の厚み方向の他面をリアブラケット３の内壁面に密接させて取り付けられている。つまり、第２ヒートシンクベース２８は、リアブラケット３の内壁面に熱接触状態を確保して、かつ電気的に接続状態に取り付けられ、アースされている。このように配設された正極側および負極側ダイオード２１，２２は、サーキットボード２９により、正極側ダイオード２１と負極側ダイオード２２とを直列に接続してなる３つのダイオード対による２組のダイオードブリッジ２０Ａ，２０Ｂを構成するように接続されている。

固定子コイル１５は、３つの巻線１５ａ、１５ｂ、１５ｃをＹ結線して作製された三相交流巻線１５Ａと、３つの巻線１５ｄ、１５ｅ、１５ｆをＹ結線して作製された三相交流巻線１５Ｂとに構成され、各巻線１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの各出力端が各ダイオード対の正極側ダイオード２１と負極側ダイオード２２との接続点に接続されている。そして、三相交流巻線１５Ａの各出力端から出力される三相交流電圧がダイオードブリッジ２０Ａにより全波整流されて出力され、三相交流巻線１５Ｂの各出力端から出力される三相交流電圧がダイオードブリッジ２０Ｂにより全波整流されて出力される。

ここで、複数のフロント側吸気孔２ａがフロントブラケット２の端面に穿設され、複数のフロント側排気孔２ｂが固定子コイル１５のフロント側コイルエンド１５ｆと径方向に相対するようにフロントブラケット２に穿設されている。

また、第１吸気孔としての複数の第１リア側吸気孔３ａが第１ヒートシンク２３の内周側ヒートシンク放熱フィン２５の周方向のほぼ全域と軸方向に相対するようにリアブラケット３に円弧状に穿設され、第２吸気孔としての複数の第２リア側吸気孔３ｂが第１ヒートシンク２３の第１ヒートシンクベース２４の外周面の周方向のほぼ全域と径方向に相対するようにリアブラケット３に穿設され、径方向に延びるブラケット側放熱フィン３ｃが、第２ヒートシンクベース２８が取り付けられたリアブラケット３の領域３ｄの外表面に所定のピッチで周方向に配列され、第３リア側吸気孔３ｅが電圧調整器１１を取り付けるためのヒートシンク１２と軸方向に相対するようにリアブラケット３に穿設されている。また、複数のリア側排気孔３ｆが固定子コイル１５のリア側コイルエンド１５ｒと径方向に相対するようにリアブラケット３に穿設されている。

つぎに、このように構成された車両用交流発電機１００の動作について説明する。
まず、電流がバッテリ（図示せず）からブラシ８およびスリップリング７を介して回転子１６の界磁コイル１７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１８が周方向に交互にＮ極とＳ極とに磁化される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ５を介してシャフト１９に伝達され、回転子１６が回転される。そこで、回転磁界が固定子１３の固定子コイル１５に与えられ、起電力が固定子コイル１５に発生する。この交流の起電力が、整流器２０で直流電流に整流され、バッテリが充電され、或いは電気負荷に供給される。

ファン６が回転子１６の回転に連動して回転される。フロント側では、このファン６の回転により、外気（以下、冷却風という）がフロント側吸気孔２ａからフロントブラケット２内に吸気される。そして、フロントブラケット２内に吸気された冷却風は、ファン６により遠心方向に曲げられ、フロント側コイルエンド１５ｆを冷却した後、フロント側排気孔２ｂから外部に排気される。

一方、リア側では、ファン６の回転により、冷却風が第１乃至第３リア側吸気孔３ａ，３ｂ，３ｅからリアブラケット３内に吸気される。そして、第１リア側吸気孔３ａからリアブラケット３内に吸気された冷却風は、図８中矢印Ａで示されるように、内周側ヒートシンク放熱フィン２５間を流通して回転子１６まで軸方向に流れる。ブラケット側放熱フィン３ｃに沿って径方向内方に流れ、第２リア側吸気孔３ｂからリアブラケット３内に吸気された冷却風は、図８中矢印Ｂで示されるように、第１ヒートシンクベース２４の外周面に当たって方向を軸方向に変えられ、外周側ヒートシンク放熱フィン２６に沿って回転子１６まで流れる。

第３リア側吸気孔３ｅからリアブラケット３内に吸気された冷却風は、ヒートシンク１２の放熱フィン１２ａ間を径方向内方に流通し、スリップリング７とブラシホルダ９との間を通って回転子１６まで流れる。そして、回転子１６まで流れてきた冷却風は、ファン６により遠心方向に曲げられ、リア側コイルエンド１５ｒを冷却した後、リア側排気孔３ｆから外部に排気される。

ここで、車両用交流発電機１００では、界磁コイル１７、固定子コイル１５、整流器２０、および電圧調整器１１は、発電中、常に発熱している。例えば、定格出力電流１００Ａクラスの発電機では、温度的に高い回転ポイントで、それぞれの発生熱量は、６０Ｗ、５００Ｗ、１２０Ｗ、および６Ｗである。そして、これらの発熱による過度の温度上昇は、発電機の性能を悪化させ、部品の寿命の低下につながる。

電圧調整器１１での発熱は、放熱フィン１２ａ間を流通する冷却風に放熱される。整流器２０の正極側ダイオード２１での発熱は、第１ヒートシンクベース２４から内周側ヒートシンク放熱フィン２５および外周側ヒートシンク放熱フィン２６に伝達され、内周側ヒートシンク放熱フィン２５間および外周側ヒートシンク放熱フィン２６間を流通する冷却風に放熱される。整流器２０の負極側ダイオード２２での発熱は、第２ヒートシンクベース２８からリアブラケット３に伝達され、ブラケット側放熱フィン３ｃ間を流通する冷却風に放熱される。固定子コイル１５での発熱は、フロント側コイルエンド１５ｆおよびリア側コイルエンド１５ｒからファン６により遠心方向に曲げられた冷却風に放熱される。また、固定子コイル１５での発熱は、固定子鉄心１４を経由してフロントブラケット２とリアブラケット３に伝達し、ファン６からの風で冷却される。また、フロントブラケット２内での冷却風の圧力とリアブラケット３内での冷却風の圧力との差圧から、例えば、フロントブラケット２側から回転子１６中を通ってリアブラケット３側への冷却風の流れが発生し、界磁コイル１７での発熱が回転子１６中を流通するこの冷却風に放熱される。これにより、電圧調整器１１、固定子コイル１５、整流器２０、および界磁コイル１７などのケース１内に内蔵された発熱部品が冷却され、過度の温度上昇が抑えられる。

この実施の形態１によれば、第１ヒートシンク２３は、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が円弧状の筒体に形成された第１ヒートシンクベース２４と、第１ヒートシンクベース２４の内周面から、周方向に所定のピッチで放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の内周側ヒートシンク放熱フィン２５と、正極側ダイオード２１の実装面を除く第１ヒートシンクベース２４の外周面から、放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の外周側ヒートシンク放熱フィン２６と、を有している。そして、第１ヒートシンク２３が、第１ヒートシンクベース２４を、スリップリング７の外周側に、かつシャフト１９と同軸にリアブラケット３内に配設されている。さらに、第１リア側吸気孔３ａが内周側ヒートシンク放熱フィン２５の周方向のほぼ全域と軸方向に相対するようにリアブラケット３に円弧状に穿設されている。また、第２リア側吸気孔３ｂが第１ヒートシンクベース２４の外周面のほぼ全域と径方向に相対するようにリアブラケット３に円弧状に穿設されている。

スリップリング７と第１ヒートシンクベース２４との間には、第１ヒートシンクベース２４から立設されて軸方向に延在する内周側ヒートシンク放熱フィン２５が周方向に所定のピッチで配列されているので、第１ヒートシンクベース２４が第１リア側吸気孔３ａから吸気された冷却風の軸方向の流れを遮らない。そこで、スリップリング７と第１ヒートシンクベース２４との間の通風路の通風抵抗が小さくなり、第１リア側吸気孔３ａから吸気されて内周側ヒートシンク放熱フィン２５間の通風路を流通する冷却風の流量が増加する。また、第１ヒートシンクベース２４の外周面とリアブラケット３の内壁面との間に隙間が確保されている。そこで、第１ヒートシンクベース２４の外周面とリアブラケット３の内壁面との間の通風路の通風抵抗が小さくなり、第２リア側吸気孔３ｂから吸気されて外周側ヒートシンク放熱フィン２６間の通風路を流通する冷却風の流量が増加する。

これにより、正極側ダイオード２１での発熱が内周側ヒートシンク放熱フィン２５および外周側ヒートシンク放熱フィン２６から効果的に冷却風に放熱され、正極側ダイオード２１の冷却性が向上される。つまり、第１ヒートシンク２３の冷却性能が向上される。

また、第２ヒートシンクベース２８が第１ヒートシンクベース２４の外径側で、リアブラケット３の内壁面に密接して熱接触状態に取り付けられている。径方向に延びるブラケット側放熱フィン３ｃが、第２リア側吸気孔３ｂの外径側で、かつ第２ヒートシンクベース２８が取り付けられているリアブラケット３の領域３ｄの外表面に所定のピッチで周方向に配列されている。

ここで、第１ヒートシンクベース２４の外周面とリアブラケット３の内壁面との間に隙間が確保されているので、第１ヒートシンクベース２４の外周面とリアブラケット３の内壁面との間の通風路の通風抵抗が小さくなり、第２リア側吸気孔３ｂから吸気されて外周側ヒートシンク放熱フィン２６間の通風路を流通する冷却風の流量が増加する。つまり、第２リア側吸気孔３ｂから吸気される冷却風の流量が増加するので、ブラケット側放熱フィン３ｃに沿って流れる冷却風の流量が増加する。

これにより、負極側ダイオード２２での発熱がブラケット側放熱フィン３ｃに沿って流れる冷却風に放熱され、負極側ダイオード２２の冷却性が向上される。つまり、第２ヒートシンク２７の冷却性能が向上される。

ここで、近年の高出力化の要求に答えるために車両用交流発電機１００の出力を高めた場合、整流器２０を構成する正極側および負極側ダイオード２１，２２での発熱量が増大する。そして、整流素子２１ａ，２２ａと銅ベース２１ｂ，２２ｂとを接合している半田に熱疲労に起因するクラックが生じ、最悪、正極側および負極側ダイオード２１，２２が破壊してしまう。
本発明では、第１および第２ヒートシンク２３，２６の冷却性能が向上しているので、正極側および負極側ダイオード２１，２２での発熱量が増大しても、正極側および負極側ダイオード２１，２２での発熱を効果的に冷却風に放熱でき、正極側および負極側ダイオード２１，２２の過度の温度上昇を抑えることができる。そこで、正極側および負極側ダイオード２１，２２が破壊するような事態を未然に回避でき、高出力の車両用交流発電機１００を実現できる。

なお、上記実施の形態１では、第１ヒートシンクベース２４がシャフト１９と同軸にリアブラケット３内に配設されるものとして説明しているが、第１ヒートシンクベース２４は、シャフト１９と正確に同軸に配設される必要はなく、ブラシホルダ９と協働してシャフト１９を取り囲むように配設されていればよい。
また、上記実施の形態１では、外周側ヒートシンク放熱フィン２６は、内周側ヒートシンク放熱フィン２５と周方向位置を一致させて第１ヒートシンクベース２４の外周面から径方向外方に突設されているが、外周側ヒートシンク放熱フィン２６と内周側ヒートシンク放熱フィン２５との周方向位置を必ずしも一致させる必要はない。

実施の形態２．
図９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に適用される第１ヒートシンクを示す上面図である。
図９において、正極側ダイオード２１の実装面３０が第１ヒートシンクベース２４Ａの外周面に所定深さに凹設されている。そして、実装面３０に相対する第１ヒートシンクベース２４Ａの内周面が実装面３０の深さ分内径側に突出されている。
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。

この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
この実施の形態２によれば、第１ヒートシンクベース２４Ａは、周方向に関して一様な肉厚を有し、実装面３０の形成領域の径方向位置が、径方向内方にシフトしているので、第１ヒートシンクベース２４Ａの外周面とリアブラケット３の内壁面との間の通風路の通風抵抗がさらに小さくなり、第２リア側吸気孔３ｂから吸気される冷却風の流量が増加する。そこで、第１ヒートシンク２３Ａの冷却性能が向上されるとともに、ブラケット側放熱フィン３ｃに沿って流れる冷却風の流量が増加し、第２ヒートシンク２７の冷却性能を向上させることができる。

実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクを示す上面図である。
図１０において、第１ヒートシンク２３Ｂは、所定の軸方向長さおよび所定の肉厚を有する５つの矩形平板を周方向に連結した断面弧状の筒体、即ち４つの角部を有する断面弧状の筒体に作製された第１ヒートシンクベース２４Ｂと、第１ヒートシンクベース２４Ｂの内周面から放射状に立設されて、軸方向に延在する内周側ヒートシンク放熱フィン２５Ｂと、第１ヒートシンクベース２４Ｂの外周面の正極側ダイオード２１の実装面を除く領域から、内周側ヒートシンク放熱フィン２５Ｂと周方向位置を一致させて放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する外周側ヒートシンク放熱フィン２６Ｂと、を備える。そして、正極側ダイオード２１が第１ヒートシンクベース２４Ｂを構成する５つの矩形平板の表面からなる平坦面（外周面）に実装されている。
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。

この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
この実施の形態３によれば、正極側ダイオード２１が第１ヒートシンクベース２４Ｂを構成する矩形平板の表面からなる平坦部に実装できるので、正極側ダイオード２１の実装が簡易となる。

実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機における整流器周りを示す要部断面図である。
図１１において、第１ヒートシンクベース２４Ｃの回転子１６側の端部が、その径方向位置が軸方向に回転子１６に近づくにつれ漸次低くなる傾斜面３１に形成されている。内周側ヒートシンク放熱フィン２５および外周側ヒートシンク放熱フィン２６が傾斜面３１を超えて回転子１６側まで延在している。
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。

この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
この実施の形態４では、第１ヒートシンクベース２４Ｃの回転子１６側の端部が、その径方向位置が軸方向に回転子１６に近づくにつれ漸次低くなる傾斜面３１に形成されている。そこで、第２リア側吸気孔３ｂから吸気された冷却風は、その流れ方向を第１ヒートシンクベース２４Ｃにより軸方向に変えられて外周側ヒートシンク放熱フィン２６間を流通する。そして、冷却風が第１ヒートシンクベース２４Ｃの回転子１６側の端部まで流れてくると、その流れ方向が傾斜面３１に沿って曲げられ、シャフト１９側に流れた後、ファン６により遠心方向に曲げられる。

この実施の形態４によれば、第１ヒートシンクベース２４Ｃの回転子１６側の端部に傾斜面３１が形成されているので、冷却風の流れの方向が傾斜面３１によりスムーズに変えられ、圧損を増やすことなく、冷却風が流れやすくなる。そこで、第２リア側吸気孔３ｂから吸気される冷却風の流量が増え、第１ヒートシンク２３Ｃおよび第２ヒートシンク２７の冷却性能を向上させることができる。

ここで、第１ヒートシンクベース２４Ｃに形成された傾斜面３１と相対する第２ヒートシンクベース２８の部位に、傾斜面３１と平行な傾斜を有する傾斜面を形成すれば、外周側ヒートシンク放熱フィン２６間を第１ヒートシンクベース２４Ｃの端部まで流れてきた冷却風の流れの方向が相対する傾斜面により一層スムーズに変えられる。そこで、第２リア側吸気孔３ｂから吸気される冷却風の流量をさらに増やすことができる。

なお、上記各実施の形態では、車両用交流発電機について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機や車両用発電電動機などの回転電機に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、正極側ダイオードを第１ヒートシンクに実装するものとしているが、負極側ダイオードを第１ヒートシンクに実装するようにしてもよい。この場合、正極側ダイオードが実装される第２ヒートシンクは、リアブラケットに対して熱接触状態を確保しつつ、電気的に絶縁状態に取り付けられることになる。

また、上記各実施の形態では、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに６個の正極側および負極側ダイオードが実装されているものとしているが、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに実装される正極側および負極側ダイオードの個数は６個に限定されるものではない。例えば、固定子コイルが１組の三相交流巻線で構成され、三相交流巻線の出力をダイオードブリッジで全波整流する場合には、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに実装される正極側および負極側ダイオードの個数は３個となる。また、固定子コイルが１組の三相交流巻線で構成され、三相交流巻線の３つの出力端に加え、Ｙ結線された中性点の出力をダイオードブリッジで全波整流する場合には、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに実装される正極側および負極側ダイオードの個数は４個となる。
また、上記各実施の形態では、三相交流巻線がＹ結線されているものとしているが、三相交流巻線がΔ結線されていても、同様の効果を奏する。三相交流巻線がΔ結線されている場合でも、固定子コイルの結線方法を変更するだけで、整流器、ヒートシンクはそのまま利用可能である。

また、上記各実施の形態では、第２ヒートシンクベースが円弧帯状の板体に作製されているものとしているが、第２ヒートシンクベースは、円弧状に限定されるものではなく、弧状、かつ帯状の板体であればよく、例えば薄い直方体の平板を弧状に連結した帯状の板体、つまり複数の角部を有する弧状、かつ帯状の板体でもよい。

また、上記各実施の形態では、正極側および負極側ダイオードが略直方体に形成されているものとしているが、正極側および負極側ダイオードの外形形状は略直方体に限定されるものではなく、例えば円柱体や円弧状に湾曲したものでもよい。

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リア側端面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における整流器を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクを示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における電気回路図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における整流器に適用される正極側ダイオードの構成を説明する断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における整流器に適用される負極側ダイオードの構成を説明する断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における冷却風の流れを模式的に説明する要部断面図である。 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に適用される第１ヒートシンクを示す上面図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクを示す上面図である。 この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機における整流器周りを示す要部断面図である。

符号の説明

１ ケース、３ａ 第１リア側吸気孔（第１吸気孔）、３ｂ 第２リア側吸気孔（第２吸気孔）、３ｃ ブラケット側放熱フィン、６ ファン、１３ 固定子、１４ 固定子鉄心、１５ 固定子コイル、１６ 回転子、１９ シャフト、２０ 整流器、２１ 正極側ダイオード、２２ 負極側ダイオード、２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ 第１ヒートシンク、２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 第１ヒートシンクベース、２５，２５Ｂ 内周側ヒートシンク放熱フィン、２６，２６Ｂ 外周側ヒートシンク放熱フィン、２７ 第２ヒートシンク、２８ 第２ヒートシンクベース、３１ 傾斜面。

Claims (4)

1. ケースと、このケースに軸支されたシャフトに固着されて該ケース内に配設された回転子と、上記ケースに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設され、固定子コイルが固定子鉄心に巻装されてなる固定子と、上記ケース内の上記回転子の軸方向の一側に配設され、上記固定子コイルに電気的に接続されて該固定子コイルで生じた交流を直流に整流する整流器と、上記回転子の軸方向の一側の端面に固着されたファンと、を備え、
   上記整流器は、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が弧状の筒体に形成され、上記シャフトと略同軸に配置された第１ヒートシンクベース、上記第１ヒートシンクベースの内周面から、周方向に所定のピッチで、放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の内周側ヒートシンク放熱フィン、および上記第１ヒートシンクベースの外周面から、それぞれ径方向外方に立設され、かつ軸方向に延在する複数の外周側ヒートシンク放熱フィンを有する第１ヒートシンクと、弧状、かつ帯状の板体に形成され、上記第１ヒートシンクベースの外径側で、かつ上記シャフトの軸心と直交する略平面状に配置されて上記ケースの内壁面に熱接触状態に取り付けられた第２ヒートシンクベースを有する第２ヒートシンクと、上記第１ヒートシンクベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の一方に実装された複数の正極側ダイオードと、上記第１ヒートシンクベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の他方に実装された複数の負極側ダイオードと、を有し、
   第１吸気孔が上記複数の内周側ヒートシンク放熱フィンと軸方向に相対するように上記ケースに穿設され、
   第２吸気孔が上記第１ヒートシンクベースの外周面と径方向に相対するように上記ケースに穿設され、
   ブラケット側放熱フィンが上記第２吸気孔の外径側で、かつ上記第２ヒートシンクベースが取り付けられている上記ケースの領域の外表面に、それぞれ径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで配列されていることを特徴とする回転電機。
2. 上記第１ヒートシンクベースは、周方向に関して一様な肉厚を有し、上記正極側ダイオード又は上記負極側ダイオードが実装される領域の径方向位置が、径方向内方にシフトしていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 上記第１ヒートシンクベースの上記回転子側の端部が、その径方向位置が軸方向に上記回転子側に近づくに従って漸次低くなる傾斜面に形成され、
   上記内周側ヒートシンク放熱フィンおよび上記外周側ヒートシンク放熱フィンが上記傾斜面を超えて回転子側まで延在していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
4. 上記第１ヒートシンクベースは、複数の角部を有する断面弧状の筒体に作製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１項に記載の回転電機。

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