JP2010279090A

JP2010279090A - 車両用交流発電機の電圧調整器

Info

Publication number: JP2010279090A
Application number: JP2009126449A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Tanaka; 和徳田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: KR101094630B1; US20100302738A1; CN101902095B; JP5129195B2; KR20100127690A; US8283819B2; CN101902095A

Abstract

【課題】設備投資や形状変更を抑えた低コストで、冷却効率を向上させる。
【解決手段】電圧調整器７の回路部に接触して該回路部を冷却する冷却部材を備え、冷却部材に対向するように吸気穴２ｂがケース２に形成された車両用交流発電機の電圧調整器において、冷却部材は、それぞれ、基板上の一方向に突設された同一断面形状の複数のフィン７２ａ、７３ａを備えた第１の冷却板７２と第２の冷却板７３とを組み合わせて構成され、第１の冷却板７２と第２の冷却板７３とは、一方の冷却板のフィン端面が、他方の冷却板の複数のフィンによって形成される通風路に対面して突合わされるようにした。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両等に搭載されて出力電圧を制御する車両用交流発電機の電圧調整器に関し、特に、電圧調整器の冷却構造に関するものである。

車両用交流発電機に用いられている従来の電圧調整器は、電圧調整器用ヒートシンクの冷却フィン間通風路に径方向の全長にわたって冷却空気を流すことで、使用時の発熱を効率的に吸収させて冷却性の悪化を抑制するものがある。（例えば、特許文献１参照）
このように、平行に複数伸びる冷却フィンを備えた冷却板は、アルミ材等を押し出しまたは引き抜き加工して同一断面形状に成形することで低コストで得られるものである。
また、他の従来例として、薄肉のアルミニウム板で、制御回路部に接着固定される基部と、通風方向の横断面がほぼコの字形状の放熱部とで、袋小路状の通風路を、通風方向に不連続に形成し、連続する通風経路に異物が挟まる等での遮断を抑制する例もある。
（例えば、特許文献２参照）

特開２００７−３３６６９５号公報（第３−４頁、図６、７）特開２００３−２４４９１３号公報（第２−５頁、図３、５）

しかしながら、特許文献1に示される従来の冷却板を用いた構成では、ヒートシンクフィン間の通風路に十分に冷却空気は流れるが、フィンの長手側面のみしか使っていない、つまりフィン端面（押し出し成形時の切断面）は、どの程度冷却へ寄与しているか確実でない状態であった。
また、特許文献２に示される通風方向に不連続に通風路を形成した他の従来例では、フィン端面として個々の放熱部側面が通風方向に露呈している構成ではあるが、薄い厚みでの効果でしかなく、またこの構成を得るためには、ヒートシンクと別の薄肉アルミニウム板のプレス成形が必要で、その設備、工程等の追加、変更が不可欠となる問題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、新規設備投資や形状変更を最低限に抑えた低コストで、冷却効率を確実に向上させることのできる車両用交流発電機の電圧調整器を得ることを目的とする。

この発明に係る車両用交流発電機の電圧調整器は、ケースと、前記ケースに回転自在に支持されたシャフトと、前記ケース内に収納され、前記シャフトに固着されたポールコア、該ポールコアに装着された界磁巻線およびポールコアの軸方向の少なくとも一端に固着された冷却ファンを有する回転子と、前記回転子を囲繞するように前記ケースに固着された固定子と、前記固定子に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置と、前記固定子に発生した交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、前記電圧調整器の回路部に接触して該回路部を冷却する冷却部材とを備え、前記冷却部材は、基部から一方向に突設された複数のフィンが、前記ケースに形成された吸気孔に対向するよう配設される車両用交流発電機において、前記冷却部材は、生成加工方向に断面が同一である第１の冷却板と、生成加工方向に断面が同一であって前記第１の冷却板と同一断面形状の少なくとも第２の冷却板とを組み合わせて構成され、前記第１の冷却板と第２の冷却板とは、一方の冷却板のフィン端面が、他方の冷却板の複数のフィンによって形成される通風路に対面して突合わされるように構成したものである。

また、ケースと、前記ケースに回転自在に支持されたシャフトと、前記ケース内に収納され、前記シャフトに固着されたポールコア、該ポールコアに装着された界磁巻線およびポールコアの軸方向の少なくとも一端に固着された冷却ファンを有する回転子と、前記回転子を囲繞するように前記ケースに固着された固定子と、前記固定子に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置と、前記固定子に発生した交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、前記電圧調整器の回路部に接触して該回路部を冷却する冷却部材と、少なくとも前記電圧調整器の軸端を保護するカバーとを備え、前記冷却部材は、基部から一方向に突設された複数のフィンが、前記カバーに形成された吸気孔に対向するよう配設される車両用交流発電機において、前記冷却部材は、生成加工方向に断面が同一である第１の冷却板と、生成加工方向に断面が同一であって前記第１の冷却板と同一断面形状の少なくとも第２の冷却板とを組み合わせて構成され、前記第１の冷却板と第２の冷却板とは、一方の冷却板のフィン端面が、他方の冷却板の複数のフィンによって形成される通風路に対面して突合わされるように構成したものである。

この発明の車両用交流発電機の電圧調整器によれば、新規設備投資や形状変更を最低限に抑えた低コストで、電圧調整器の冷却効率を確実に向上させることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の要部を示す断面図である。図１の電圧調整器の矢印Ｐ方向からの平面図である。この発明の実施の形態１における、電圧調整器に組み付ける前の冷却板平面視図である。図３のＱ−Ｑ線における断面図である。この発明の実施の形態１における、フィン突合せ端面の冷却空気流れ導入状態を説明する一部透視概略斜視図である。この発明の実施の形態２における冷却板の構造を示す概略斜視図である。この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の要部を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、各図中、同一符号は、同一あるいは相当部分を示すものとする。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の車両用交流発電機の要部断面図、図２は、図１の電圧調整器をＰ視からみた平面図、図３は、実施の形態１における、電圧調整器に組み付ける前の冷却板平面視図、図４は、図３のＱ−Ｑ線における断面図、図５は、フィン突合せ端面の冷却空気流れ導入状態を説明する一部透視概略斜視図である。
先ず車両用交流発電機の全体構造を図に基づいて説明する。

図１、図２において、車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット（図示せず）とリヤブラケットからなるケース２と、このケース２に回転自在に支持されたシャフト３３と、このシャフト３３に固着されてケース２内に回転自在に配設される回転子３と、この回転子３の軸方向端面に固着された遠心ファン３５と、回転子３を囲繞するようにケース２に保持された固定子４と、シャフト３３のリヤ側端部に固着され、回転子３に界磁電流を供給する一対のスリップリング５と、ブラシ６と、固定子４に電気的に接続され、固定子４で発生した交流を直流に整流する整流装置（図示せず）と、固定子４で発生した交流電圧の大きさを調整する電圧調整器７と、外部プラグ（図示せず）が装着され、ブラシ６およびスリップリング５を介して回転子コイル３４に供給する界磁電流を外部から入力するコネクタ部７４と、を備えている。

回転子３は、界磁電流を流して磁束を発生する回転子コイル３４と、回転子コイル３４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３１、３２とを備えている。また、固定子４は、固定子鉄心４０と、固定子鉄心４０に巻装され、回転子３の回転に伴い回転子コイル３４からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル４１と、を備えている。この固定子４は、回転子３を囲繞するように配設され、締結ボルト８により締結されたフロントブラケット（図示せず）およびリヤブラケットに、固定子鉄心４０の軸方向端面の外周縁部を加圧挟持されて、取り付けられている。

次に、電圧調整器７について詳細説明する。
ブラシ６を収納するブラシ収納部６１に隣接して電圧調整器７の回路部７１が配設され、回路部７１の背面には、回路部７１を冷却する冷却部材が装着されている。
回路部７１を冷却する冷却部材は、基板上の一方向に突出させて設けられた複数の冷却フィン７２ａを備えた第１の冷却板７２と、同じく複数の冷却フィン７３ａを備えた第２の冷却板７３とを組み合わせて構成されている。冷却板７２、７３はいずれも押し出しまたは引き出しの生成時の方向に断面が同一で、冷却板同士の断面も同一である。
即ち、図２〜図５に示すように、第１の冷却板７２と第２の冷却板７３とは、通風路を形成する複数の平行に延びる冷却フィン７２ａと、冷却フィン７３ａとが、列を違えて（列をずらせて）組み合わされ（突き合わされ）、第１の冷却板７２と第２の冷却板７３の突合せ部位のフィン端面（切断面）が、他方の冷却板の通風路に対面し、冷却空気の流れに対峙する構成となっている。

このように構成された実施の形態１の車両用交流発電機の電圧調整器において、従来の車両用交流発電機における動作と異なる点は、冷却フィン７２ａ、７３ａに対向するケース２に設けられる吸気孔２ｂから吸入されて、排気孔２ａから排出される冷却流れの流れ具合である。
吸気孔２ｂは冷却フィン７２ａ、７３ａの突合せ部位と、軸方向に重ならない位置に配置されており、冷却風の流れ例としての流れＡ、流れＢいずれもが、吸入されたのちその冷却フィン端面に当たって流れていく構成である。
冷却フィン端面に当たった流れは、図３内矢印に示すように、左右に分割されて突き合わされた他方の冷却フィン間に流れ込むことになる。このように、冷却フィン７３ａの側面通風路を流れてきた冷却流れが、冷却フィン７２ａの側面全面を確実に冷却するので、従来より冷却効率が向上する。

また、冷却部材を構成する第１の冷却板７２と第２の冷却板７３は、アルミ材で基板とフィンとを一体成形して形成された同一断面形状のものを突合せているので、冷却部材を一つで構成する場合に比べ、押し出し加工時の切断長さの設定変更のみで得ることができ、過大なコスト上昇なく性能向上が可能である。

なお、上述の実施の形態１においては、冷却板は同様のもの２つで構成した例について説明したが、冷却板は２つに限るものでなく、それぞれの通風路長さとピッチを適宜選択する等で最適な構成数、配置が考えられるものである。
また、冷却フィンは、ピッチが等しく配されるものでなくてもよく、一方の冷却板のフィンと他方の冷却板のフィンの切断端面が、突合せ部位において少なくとも重なり合わず構成されていれば、押し出し加工で可能な同一断面形状の範囲内で、自由に選択できる。
例えば、図示ではフィン断面が直線状で構成されているが、波状、凸凹状などが採用可能である。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２における冷却板の概略斜視図である。
この実施の形態２が実施の形態１と異なるところは、実施の形態１においては、各冷却板の複数の冷却フィンは、冷却板の端から端まで平行に延びる形状のものであるが、この実施の形態２においては、図６に示すように、各冷却板７５、７６の一方の端には冷却フィンを設けない構成としたものである。

このようにすることで、第１の冷却板７５と第２の冷却板７６を突合せた際に、一方の冷却板７６の端部である冷却板凸部７６ｂを、他方の冷却板７５の端と同一位置とすることで、両者の位置決めが容易となる。従って、冷却板７５と冷却板７６をひとつに組み合わせる際の双方のフィンずれ状態を確保するための冶具等が不要となり、作業性が向上したものが得られる。この場合も、冷却板７５、７６は同一断面形状（冷却板７６の他方の端は冷却板７５の端部である冷却板凸部７５ｂが同一位置になる）で設けることができ、部品点数を増やすことがない。

なお、上記いずれの実施の形態においても、ケース２が固定子４から電圧調整器７、回転子３までを椀状に取り囲む構成としたが、固定子４と回転子３を支持する形状のものでその背面に電圧調整器７を支持するような構成であっても、応用可能であり、その場合はさらに軸端部に設ける、電圧調整器冷却板冷却フィンを覆うカバー等をケース２に置き換えて考えれば同等のものが得られる。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の要部断面図である。
上述の実施の形態１、実施の形態２においては、ケースあるいはカバー等に設ける吸気孔に、冷却部材である冷却板７２（７５）、７３（７６）の冷却フィン突出先端が対向する構成である。冷却フィン７２ａ（７３ａ）先端側から吸入された冷却流が、略径方向に配されるフィン間の通風路に流れ込む流れを、冷却ファンにより生じさせている。
これに対して、実施の形態３では、ケースあるいはカバー等に設ける吸気孔に、冷却部材である冷却板７２（７５）、７３（７６）の冷却フィン端面（切断面）が対向する構成であるところが異なっている。
図７に示す例では、ブラシ収納部の外径側に配される電圧調整器の回路部の背面に冷却部材である冷却板７２（７５）、７３（７６）が同様に装着されている。
複数の冷却フィン７２ａ（７５ａ）、７３ａ（７６ａ）は略径方向に軸中心にむかって突出され、そのフィン間の通風路を、軸方向の冷却流が横切る構成である。その他の冷却部材の詳細や構成は、上記実施の形態１、実施の形態２と同じである。

このように構成することで、実施の形態３においても、上記実施の形態１、実施の形態２と同様の冷却性向上が得られることは言うまでもない。

１：車両用交流発電機、２：ケース、２ａ：排気孔、２ｂ：吸気孔、
３：回転子、３１、３２：ポールコア、３３：シャフト、３４：回転子コイル、
４：固定子、４０：固定子鉄心、４１：固定子コイル、５：スリップリング、
６：ブラシ、７：電圧調整器、７１：回路部、
７２、７３、７５、７６：冷却板、
７２ａ、７３ａ、７５ａ、７６ａ：冷却フィン、７６ｂ：冷却板凸部。

Claims

ケースと、前記ケースに回転自在に支持されたシャフトと、前記ケース内に収納され、前記シャフトに固着されたポールコア、該ポールコアに装着された界磁巻線およびポールコアの軸方向の少なくとも一端に固着された冷却ファンを有する回転子と、前記回転子を囲繞するように前記ケースに固着された固定子と、前記固定子に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置と、前記固定子に発生した交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、前記電圧調整器の回路部に接触して該回路部を冷却する冷却部材とを備え、前記冷却部材は、基部から一方向に突設された複数のフィンが、前記ケースに形成された吸気孔に対向するよう配設される車両用交流発電機において、前記冷却部材は、生成加工方向に断面が同一である第１の冷却板と、生成加工方向に断面が同一であって前記第１の冷却板と同一断面形状の少なくとも第２の冷却板とを組み合わせて構成され、前記第１の冷却板と第２の冷却板とは、一方の冷却板のフィン端面が、他方の冷却板の複数のフィンによって形成される通風路に対面して突合わされることを特徴とする車両用交流発電機の電圧調整器。
ケースと、前記ケースに回転自在に支持されたシャフトと、前記ケース内に収納され、前記シャフトに固着されたポールコア、該ポールコアに装着された界磁巻線およびポールコアの軸方向の少なくとも一端に固着された冷却ファンを有する回転子と、前記回転子を囲繞するように前記ケースに固着された固定子と、前記固定子に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置と、前記固定子に発生した交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、前記電圧調整器の回路部に接触して該回路部を冷却する冷却部材と、少なくとも前記電圧調整器の軸端を保護するカバーとを備え、前記冷却部材は、基部から一方向に突設された複数のフィンが、前記カバーに形成された吸気孔に対向するよう配設される車両用交流発電機において、前記冷却部材は、生成加工方向に断面が同一である第１の冷却板と、生成加工方向に断面が同一であって前記第１の冷却板と同一断面形状の少なくとも第２の冷却板とを組み合わせて構成され、前記第１の冷却板と第２の冷却板とは、一方の冷却板のフィン端面が、他方の冷却板の複数のフィンによって形成される通風路に対面して突合わされることを特徴とする車両用交流発電機の電圧調整器。
前記冷却部材を構成する冷却板は、アルミ材で基板とフィンを一体成形して形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用交流発電機の電圧調整器。
前記ケースの吸気孔の開口端面は、前記冷却部材の前記第１の冷却板と第２の冷却板との突合せ部位と軸方向に重ならないようにしたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の車両用交流発電機の電圧調整器。
前記カバーの吸気孔の開口端面は、前記冷却部材の前記第１の冷却板と第２の冷却板との突合せ部位と軸方向に重ならないようにしたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用交流発電機の電圧調整器。
前記冷却部材の少なくとも一方の冷却板のフィン側面に、一方の冷却板と他方の冷却板との位置決め部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の電圧調整器。