JP2012244673A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】整流器の放熱板の設置スペースを拡大せず、放熱板の冷却性を低下させず、放熱板の電流損失を低減させることで発熱量を抑え、高品質，高出力および低コストの車両用交流発電機を提供する。
【解決手段】車両用交流発電機であって、前記整流器は、＋極の整流素子が装着される＋極の放熱板と−極の整流素子が複数装着される−極の放熱板が対向に配置され、前記＋極放熱板には２つの異なる材質の第１放熱板と第２放熱板とから構成され、前記第１放熱板は複数個の＋極の整流素子と出力端子が電気的に接続された形態であり、第２放熱板は第１放熱板を覆うように多数の冷却フィンが設けられ、前記−極放熱板には２つの異なる材質の第１放熱板と第２放熱板とから構成され、前記第１放熱板は複数個の−極の整流素子を電気的に接続された形態であり、第２放熱板は第１放熱板を覆うように多数の冷却フィンが設けられた整流器を備えた車両用交流発電機。
【選択図】 図３

Description

本発明は、整流器を備えた車両用交流発電機に関する。

近年、車両内においては電子機器の需要の増加に伴い、車両用交流発電機においては高出力化の傾向である。車両用交流発電機の高出力化については、出力電流の増加に伴い各部の発熱量が増大し、温度上昇による寿命低下が問題となる。

特に車両用交流発電機によって発電された交流電流を整流する整流素子は、発熱による温度の影響を大きく受け、耐熱温度を越えると急激な寿命低下となる。

また、近年のエンジンルームの省スペース化により、車両用交流発電機が搭載される周囲環境温度は上昇傾向にあり、出力電流の増加による発熱量の増大と合わせて整流素子の冷却性向上による温度低減が重要課題となっている。

そこで、特許文献１では、整流装置の冷却効率向上のため、限られたスペース内で軸方向流を利用し、放熱フィンの形状等により、放熱板の冷却効率を上げることで整流素子の温度を低減させる提案等されている。

また、特許文献２では、整流装置の冷却効率向上のため、＋極の整流素子と保護カバーの間、一極の整流素子はリヤフレームと第２放熱板の間に外部からの冷却風を効率よく流入及び通過させ、放熱板の冷却効率を上昇させることで整流素子の温度低減させる等提案され、車両用交流発電機の整流素子の冷却は、放熱フィンの形状及び放熱面積の拡大，冷却風の流路等の最適化等で温度の低減がなされている。

特開２００９−６０７１１号公報 特開平１１−１６４５３８号公報

しかしながら、近年では車両側の電力需要は益々増加傾向にあり、車両用交流発電機の発電電力の大幅な増加に伴い、特許文献１の整流装置の冷却方式では、放熱板の放熱面積を確保することができず、放熱板の冷却能力も飽和状態に達し、整流素子の温度が耐熱温度を越え急激な寿命低下を齎すことになる。

また、放熱板は整流素子を冷却する放熱フィンの効果と、別の目的として固定子で発電された電力を車両側に供給する経路の役割もあり、放熱板自体にも高出力化に伴い大電流が流れるため発熱量も整流素子の温度上昇に大きく影響を受けることになる。

本発明は、整流装置の放熱板の冷却効率を上昇させ、高品質，高出力および低コストの車両用交流発電機を提供することを目的とする。

上記目的は、車両用交流発電機において、整流器は、複数の前記整流素子と電気的に接続された第１の金属部材と、前記第１の板材と一体に成形され、放熱フィン構造を有する第２の金属部材と、を備えて構成され、前記第１の金属部材の熱伝導率が前記第２の金属部材の熱伝導率よりも大であることにより達成される。

本発明によれば、放熱板に流れる電流による発熱量を低減でき、整流素子の冷却性能を向上させた整流装置を備えた車両用交流発電機を提供する。

本発明の第１の実施形態による車両用交流発電機の全体構成を示す断面図。 本発明の第１の実施形態による保護カバーを外した状態の車両用交流発電機のリヤ側斜視図。 本発明の第１の実施形態による整流器の斜視図。 本発明の第１の実施形態による整流器の分解図。 本発明の第１の実施形態による整流器のリヤ側正面図。 図５のＡ−Ａ部を断面した図。 本発明の第２の実施形態による整流器の斜視図。 本発明の第２の実施形態による整流器の分解図。 本発明の第２の実施形態による整流器のリヤ側正面図。 図９のＢ−Ｂ部を断面した図。 本発明の第３の実施形態による整流器の斜視図。 本発明の第３の実施形態による整流器の分解図。 本発明の第３の実施形態による整流器のリヤ側正面図。 図１３のＣ−Ｃ部を断面した図。 本発明の第４の実施形態による整流器の斜視図。 本発明の第４の実施形態による整流器の分解図。 本発明の第４の実施形態による整流器のリヤ側正面図。 図１７のＤ−Ｄ部を断面した図。 本発明の第５の実施形態による整流器の斜視図。 本発明の第５の実施形態による整流器の分解図。 本発明の第５の実施形態による整流器のリヤ側正面図。 図２１のＥ−Ｅ部を断面した図。 本発明の第６の実施形態による整流器の斜視図。 本発明の第６の実施形態による整流器の分解図。 本発明の第６の実施形態による整流器のリヤ側正面図。 図２５のＦ−Ｆ部を断面した図。

以下、各実施例について図面を用いて説明する。

[第１実施例]
本発明の第１の実施形態による車両用交流発電機の構成について図１及び図２を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による車両用交流発電機の全体構成を示す断面図で、図２は保護カバーを取外した状態の車両用交流発電機のリヤ側斜視図を示す。

車両用交流発電機３１は、回転子４と、固定子５とを備えている。回転子４は、シャフト２の中心部に界磁巻線１１を備え、その両側に磁性材料にて成形されたフロント側爪形磁極９とリヤ側爪形磁極１０が界磁巻線１１を覆うように両側から挟むように配置される。フロント側爪形磁極９とリヤ側爪形磁極１０とは、爪部が互いに対向し、かつ、一方の爪形磁極が他方の爪形磁極に噛み合うように配置される。

回転子４は、固定子５の内周側に、僅かな空隙を介して対向配置されている。回転子４は、フロントベアリング３及びリヤベアリング８の内輪にシャフト２が挿通され、回転自在に支持されている。

固定子５は、固定子鉄心６と固定子巻線７から構成される。固定子鉄心６は、環状に形成された薄板鋼板が複数枚積層され、内周側には突出した歯部（ティース）があり、各歯部の間にスロットが形成されている。各々のスロットに各相の固定子巻線７が複数のティースをまたいで夫々のスロットに挿入され、装着される。固定子５の両端は、フロントフレーム１６とリヤフレーム１７によって保持されている。

シャフト２の一方の端部には、プーリ１が取り付けられている。シャフト２の他方の端部には、スリップリング１２が設けられ、ブラシ１３と接触し、界磁巻線１１に電力を供給している。更に、回転子４のフロント側爪形磁極９とリヤ側爪磁極１０の両端面には、外周側に複数の羽根を有する冷却ファンであるフロントファン１４とリヤファン１５が設けられ、回転することによる遠心力によって、外部からの空気を導入し、内部を冷却した空気を外部に排出するように、空気を流通させるようになっている。

フロント側の冷却風２６は、フロントフレーム１６の風窓からフロントファン１４を通過し、固定子巻線７のコイルエンドを冷却して、フロントフレーム１６の風窓から排出される。リヤ側の冷却風２７は、保護カバー２５の開口部から流入し、整流装置１８とＩＣレギュレータ３０を冷却し、リヤフレーム１７の中央部の風窓から、リヤファン１５を通過し、固定子巻線７のコイルエンドを冷却して、リヤフレーム１７の風窓から排出される。

固定子巻線７は、本例では２組の３相巻線を有する固定子巻線７で構成されており、それぞれの巻線の口出し線は、整流装置１８に接続されている。整流装置１８は、ダイオード等の整流素子から構成され、全波整流回路を構成している。例えばダイオードの場合、カソード端子は整流素子接続端子１９に接続されている。また、アノード側の端子は車両用交流発電機本体に電気的に接続されている。保護カバー２５は整流装置１８の保護とプラス側端子に直接触れないように電気的な絶縁の役割を果たしている。

次に、発電動作について説明する。

まず、エンジンの始動に伴ってクランクシャフトからベルトを介してプーリ１に回転が伝達されるため、シャフト２を介して回転子４を回転させる。ここで、回転子４に設けられた界磁巻線１１にスリップリング１２を介してブラシ１３から直流電流を供給すると界磁巻線１１の内外周を周回する磁束が生じるため、回転子４におけるフロント側爪形磁極９とリヤ側爪形磁極１０にＮ極、又は、Ｓ極が周方向に交互に形成される。この界磁巻線１１による磁束は、フロント側爪形磁極９のＮ極から固定子鉄心６をとおって固定子巻線７の周りを周回し、回転子４のリヤ側爪形磁極１０のＳ極に到達することで回転子４と固定子５を周回する磁気回路が形成される。このように回転子にて生じた磁束が固定子巻線７と鎖交するため、Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相の固定子巻線７のそれぞれに交流誘起電圧が発生し、全体としては６相分の交流誘起電圧が生じる。

このように発電された交流電圧は、ダイオード等の整流素子で構成された整流装置１８によって、全波整流されて直流電圧に変換される。整流された直流電圧は一定電圧になるようにＩＣレギュレータ３０で界磁巻線１１に供給する電流を制御することで達成している。

次に図２〜図６を用いて本実施形態による車両用交流発電機の整流装置の構成について説明する。

図３は本発明の第１の実施形態による整流器の斜視図である。図４は本発明の第１の実施形態による整流装置を分解した図である。図５は本発明の第１の実施形態による整流装置をリヤ側からの正面図である。図６は図５のＡ−Ａ部を断面した図である。

図３及び図４に示すように車両用交流発電機３１に搭載される整流装置１８においては、＋極の放熱板２０と−極の放熱板２１が対向配置され、＋極の放熱板２０には＋極の整流素子２２が６個装着され、−極の放熱板２１には−極の整流素子２３が６個装着されている。

＋極の放熱板２０と−極の放熱板２１との間には、各整流素子を結線し全波整流回路を構成する整流素子接続板（接続端子板）１９を備え、該端子板は＋極の放熱板２０と−極の放熱板２１との間に一定の電気的絶縁距離を保つ機能を兼ねている。

整流素子接続板１９は、樹脂成形品の絶縁材部１９ａとその内部にインサート成型された鉄製または銅製のターミナル１９ｂを備え、前記各々の整流素子を結線し整流回路を構成する。また、固定子巻線７とＩＣレギュレータ３０と接続することで車両用交流発電機３１として機能する。

整流装置１８は、図２に示すようにリヤフレーム１７に搭載される。また整流装置１８の−極の放熱板２１はリヤフレーム１７に直接接触し、−極の整流素子２３で発生した発熱量を−極の放熱板２１に伝達し、リヤフレーム１７に直接放熱させることで放熱面積を確保し冷却性の向上をはかる構成である。また、整流装置１８とリヤフレ−ム１７は電気的に接続され、リヤフレーム１７を通じ、車両側のアースに電気的に接続されている。

＋極の放熱板２０は、図４，図５，図６に示すように＋極の第１放熱板２０１と＋極の第２放熱板２０２の材質が異なる２重構造で構成され、＋極の第１放熱板２０１は、＋極の整流素子とＢターミナルボルト２４を電気的に連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各＋極の整流素子２２とＢターミナルボルト２４を圧入し、電気的に接続される。

各＋極の整流素子２２とＢターミナルボルト２４まで＋極の第１放熱板で連結することで、車両側に電力を供給する電気回路の配線として構成される。

＋極の第１放熱板２０１の板厚ｈ１は、＋極の整流素子２２のベース２２１部の厚みｈに対し、好ましくは１／４〜２／３の範囲とし、＋極の整流素子２２のベース２２１を＋極の第１放熱板２０１に圧入されることが望ましい。

材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２２１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び＋極の整流素子２２の温度低減が可能となる。＋極の第１放熱板２０１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

＋極の第２放熱板２０２は、＋極の第１放熱板２０１の上面を覆うように配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。＋極の第２放熱板２０２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。＋極の第２放熱板２０２をアルミダイカストの構成により、＋極の第１放熱板２０１の材質を一体成形することで安価で生産性に優れた＋極の放熱板２０が構成される。

−極の放熱板２１は、図４，図５，図６に示すように−極の第１放熱板２１１と−極の第２放熱板２１２の材質が異なる２重構造で構成され、−極の第１放熱板２１１は、複数の−極の整流素子２３を電気的に連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各整流素子２３を圧入し、電気的に接続される。

各−極の整流素子２３を−極の第１放熱板２１１で連結することで、車両側に電力を供給する電気回路の配線として構成される。

また、−極の第１放熱板２１１は、リヤフレーム１７側に配置し、直接接触する位置に配置することで、電気的損失が少なく車両側のアースに接続する電気回路の配線として構成される。

−極の第１放熱板２１１の板厚ｔ１は、−極の整流素子２３のベース２３１部の厚みｔに対し、１／４〜２／３の範囲とし、−極の整流素子２３のベース２３１を−極の第１放熱板２１１に圧入される。

−極の第１放熱板２１１は、材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２３１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び−極の整流素子の温度低減が可能となる。−極の第１放熱板２１１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

−極の第２放熱板２１２は、−極の第１放熱板２１１の上面を覆うに配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。−極の第２放熱板２１２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。−極の第２放熱板２１２をアルミダイカストの構成により、−極の第１放熱板２１１を一体成形することで安価で生産性に優れた材質が２種類で構成された−極放熱板２１が構成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱板を目的別に電流ロスを最小減に抑えた第１放熱板と放熱性を高めた第２放熱板の２重構造化することにより、第１放熱板で大電流による発熱損失を低減し、第２放熱板で放熱性を向上させ整流素子の温度低減の促進ができる高出力化に適した高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

また、第１放熱板の材質を整流素子の圧入部の材質の線膨張係数が同等となる材質とすることで温度変化による圧入部の隙間を拡大させ、熱抵抗を増大させることなく、高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

さらには、第２放熱板をアルミダイカストとすることで融点が高い第１放熱板をインサートとすることでアルミダイカストとして一体成形することででき、安価な放熱板の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

［第２実施例］
次に第２実施例を図７から図１０に基づいて説明する。

図７は本発明の第２の実施形態による整流器の斜視図である。図８は本発明の第２の実施形態による整流装置を分解した図である。図９は本発明の第２の実施形態による整流装置をリヤ側からの正面図である。図１０は図９のＢ−Ｂ部を断面した図である。

第１実施例では、第１放熱板は整流素子を連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各整流素子を圧入し電気的に接続する構造であるが、−極の整流素子２３はリヤフレーム１７に下面が接触する構造であるため、＋極の第１放熱板２０１と異なり、−極の第１放熱板２１１で整流素子２３を電気的に接続する必要がない。したがって、本実施例では図８に示すように−極の第１放熱板２１１を整流素子数に合わせ分割し、円筒形の製造性に優れた形状にすることにより安価な放熱板を有する整流器を提供できる。

−極の第１放熱板２１１の板厚ｔ１は、−極の整流素子２３のベース２３１部の厚みｔに対し、好ましくは１／４〜２／３の範囲とし−極の第１放熱板２１１の材料の使用量を最小限に押さえ、−極の整流素子２３のベース２３１を−極の第１放熱板２１１に圧入されることが望ましい。

また、−極の第１放熱板２１１の大きさについては、−極の整流素子２３の外径ｄに対し、−極の第１放熱板２１１の外径ｄ１は１.２倍以上が望ましい。

−極の第１放熱板２１１は、材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２３１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び−極の整流素子の温度低減が可能となる。−極の第１放熱板２１１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

−極の第２放熱板２１２は、複数の−極の第１放熱板２１１を覆うに配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。−極の第２放熱板２１２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。−極の第２放熱板２１２をアルミダイカストの構成により、−極の第１放熱板２１１を一体成形することで安価で生産性に優れた材質が２種類で構成された−極の放熱板２１が構成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱板を目的別に電流ロスを最小減に抑えた第１放熱板と放熱性を高めた第２放熱板の２重構造化することにより、第１放熱板で大電流による発熱損失を低減し、第２放熱板で放熱性を向上させ整流素子の温度低減の促進ができる高出力化に適した高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

また、第１放熱板の材質を整流素子の圧入部の材質の線膨張係数が同等となる材質とすることで温度変化による圧入部の隙間を拡大による熱抵抗を増大させることなく、高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

さらには、第２放熱板をアルミダイカストとすることで融点が高い第１放熱板をインサートとすることでアルミダイカストとして一体成形することででき、−極の第１放熱板にしては単純な円筒形状にすることで安価な放熱板の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

［第３実施例］
次に第３実施例を図７から図１０に基づいて説明する。

図１１は本発明の第３の実施形態による整流器の斜視図である。図１２は本発明の第３の実施形態による整流装置を分解した図である。図１３は本発明の第３の実施形態による整流装置をリヤ側からの正面図である。図１４は図１３のＣ−Ｃ部を断面した図である。

第１及び第２実施例では、整流素子との圧入部分を部分的に電気抵抗率の低い材質を採用した第１放熱板で電気的損失を低減したが、本実施例では、整流素子との圧入部分を全て第１放熱板で構成させる。

＋極の放熱板２０は、図１１から図１４に示すように＋極の第１放熱板２０１と＋極の第２放熱板２０２の材質が異なる２重構造で構成され、図１２に示すように＋極の第１放熱板２０１は、＋極の整流素子とＢターミナルボルト２４を電気的に連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各＋極の整流素子２２とＢターミナルボルト２４を圧入し、電気的に接続される。

各＋極の整流素子２２とＢターミナルボルト２４まで＋極の第１放熱板で連結することで、車両側に電力を供給する電気回路の配線として構成される。

＋極の整流素子２２の圧入部２２１は、＋極の整流素子２２のベース２２１の厚みｈに対し、＋極の第１放熱板の厚みもｈとし、第１放熱板ですべて＋極の整流素子２２を覆う構造とする。

ただし、＋極の第１放熱板の使用量が増大により材料費が高価となるため、＋極の放熱板の＋極の整流素子２２のベース２２１の圧入部付近のみ厚みｈとし、圧入部以外の＋極の第１放熱板２０１の板厚はｈ１と薄くする。＋極の整流素子２２のベース２２１部の厚みｈに対し、１／４〜１／２の範囲とし＋極の第１放熱板２０１の材料の使用量を最小限に押さえ、＋極の整流素子２２のベース２２１の周辺の厚入部のみ凸状形状とする。

−極の第１放熱板２１１の圧入部の直径ｎ１は、＋極の整流素子２２に外径ｎに対し、１.２倍から１.５倍の範囲にすることが望ましい。

＋極の第１放熱板２０１の材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２２１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び＋極の整流素子の温度低減が可能となる。第１及び第２実施例と比べても＋極の第１放熱板２０１と＋極の整流素子２２との接触率が高く、発電電流を損失が少なく車両側に供給できる。

＋極の第１放熱板２０１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

＋極の第２放熱板２０２は、＋極の第１放熱板２０１を覆うように配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。＋極の第２放熱板２０２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。＋極の第２放熱板２０２をアルミダイカストの構成により、＋極の第１放熱板２０１の材質を一体成形することで安価で生産性に優れた＋極放熱板２０が構成される。

−極の放熱板２１は、図１１から図１４に示すように−極の第１放熱板２１１と−極の第２放熱板２１２の材質が異なる２重構造で構成され、−極の第１放熱板２１１は、複数の−極の整流素子２３を電気的に連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各整流素子２３を圧入し、電気的に接続される。

各−極の整流素子２３を−極の第１放熱板２１１で連結することで、車両側に電力を供給する電気回路の配線として構成される。

また、−極の第１放熱板２１１は、リヤフレーム１７側に配置し、直接接触する位置に配置することで、電気的損失が少なく車両側のアースに接続する電気回路の配線として構成される。

−極の整流素子２３の圧入部は、−極の整流素子２３のベース２３１の厚みｔに対し、−極の第１放熱板２１１の厚みもｔとし、第１放熱板ですべて−極の整流素子２３を覆う構造とする。

ただし、−極の第１放熱板の使用量が増大により材料費が高価となるため、−極の放熱板の圧入部の部分的に−極の整流素子２３のベース２３１の圧入部付近のみ厚みｔとし、圧入部以外の−極の第１放熱板２１１の板厚はｔ１と薄くすることで材料の使用量を極力低減する。−極の整流素子２３のベース２３１部の厚みｔに対し、１／４〜１／２の範囲とし−極の第１放熱板２１１の材料の使用量を最小限に押さえ、−極の整流素子２３のベース２３１の周辺の厚入部のみ凸状形状とする。

−極の第１放熱板２１１の圧入部の直径ｄ１は、−極の整流素子２３に外径ｄに対し、１.２倍から１.５倍の範囲にすることが望ましい。

−極の第１放熱板２１１の材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２３１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び＋極の整流素子の温度低減が可能となる。第１及び第２実施例と比べても−極の第１放熱板２１１と−極の整流素子２３との接触率が高く、発電電流を損失が少なく車両側に供給できる。

−極の第１放熱板２１１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

−極の第２放熱板２１２は、−極の第１放熱板２１１を覆うように配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。−極の第２放熱板２１２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。−極の第２放熱板２１２をアルミダイカストの構成により、−極の第１放熱板２１１の材質を一体成形することで安価で生産性に優れた−極の放熱板２１が構成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱板を目的別に電流ロスを最小減に抑えた第１放熱板と放熱性を高めた第２放熱板の２重構造化することにより、第１放熱板で大電流による発熱損失を低減し、第２放熱板で放熱性を向上させ整流素子の温度低減の促進ができる高出力化に適した高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

また、第１放熱板の材質を整流素子の圧入部の材質の線膨張係数が同等となる材質とすることで温度変化による圧入部の隙間を拡大による熱抵抗を増大させることなく、高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

さらには、第２放熱板をアルミダイカストとすることで融点が高い第１放熱板をインサートとすることでアルミダイカストとして一体成形することででき、安価な放熱板の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

［第４実施例］
次に第４実施例を図１５から図１８に基づいて説明する。

図１５は本発明の第４の実施形態による整流器の斜視図である。図１６は本発明の第４の実施形態による整流装置を分解した図である。図１７は本発明の第４の実施形態による整流装置をリヤ側からの正面図である。図１８は図９のＤ−Ｄ部を断面した図である。

第３実施例では、第１放熱板は整流素子を連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各整流素子の圧入部分を凸形状とし、第１放熱板で整流素子の厚み全てを圧入することで、電気的損失を最小限に抑え電気的に接続する構造であるが、−極の整流素子２３はリヤフレーム１７に下面が接触する構造であるため、＋極の第１放熱板２０１と異なり、−極の第１放熱板２１１で整流素子２３を電気的に接続する必要がない。したがって、本実施例では図１６に示すように−極の第１放熱板２１１を整流素子数に合わせ分割し、円筒形の製造性に優れた形状にすることにより安価な放熱板を有する整流器を提供できる。

−極の第１放熱板２１１の板厚は、−極の整流素子２３のベース２３１部の厚みｔと同じとし、−極の第１放熱板２１１の大きさについては、図１８に示すように−極の整流素子２３の外径ｄに対し、−極の第１放熱板２１１の外径ｄ１は１.２倍以上とし、円筒形状が望ましい。

−極の第１放熱板２１１は、材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２３１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び−極の整流素子の温度低減が可能となる。−極の第１放熱板２１１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

−極の第２放熱板２１２は、複数の−極の第１放熱板２１１を覆うように配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。−極の第２放熱板２１２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。−極の第２放熱板２１２をアルミダイカストの構成により、−極の第１放熱板２１１を一体成形することで安価で生産性に優れた材質が２種類で構成された−極の放熱板２１が構成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱板を目的別に電流ロスを最小減に抑えた第１放熱板と放熱性を高めた第２放熱板の２重構造化することにより、第１放熱板で大電流による発熱損失を低減し、第２放熱板で放熱性を向上させ整流素子の温度低減の促進ができる高出力化に適した高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

また、第１放熱板の材質を整流素子の圧入部の材質の線膨張係数が同等となる材質とすることで温度変化による圧入部の隙間を拡大による熱抵抗を増大させることなく、高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

さらには、第２放熱板をアルミダイカストとすることで融点が高い第１放熱板をインサートとすることでアルミダイカストとして一体成形することででき、−極の第１放熱板にしては単純な円筒形状にすることで安価な放熱板の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

［第５実施例］
次に第５実施例を図１９から図２２に基づいて説明する。

図１９は本発明の第５の実施形態による整流器の斜視図である。図２０は本発明の第５の実施形態による整流装置を分解した図である。図２１は本発明の第５の実施形態による整流装置をリヤ側からの正面図である。図２２は図２１のＥ−Ｅ部を断面した図である。

＋極の整流素子２２の圧入部であるベース２２１の形状は凹形状である。第１及び第２実施例では、圧入の位置関係が＋極の整流素子２２のリード２２２側に圧入され、整流素子のチップ２２３から第１放熱板までの経路が遠く、その部分で電気損失となる。

本実施例では、図１９から図２２に示すように＋極の第１放熱板２０１の圧入位置を＋極の整流素子２２のリード２２２と反対側に配置することで、電流経路を短縮し、電気損失を低減する。

また、＋極の整流素子２２の圧入部が凹形状の底面に＋極の第１放熱板２０１に圧入され、＋極の第２放熱板２０２と＋極の整流素子２２との隙間を空けることでチップへの圧入時の応力及び温度変化による応力が緩和され、高寿命で高品質な整流器となる。

＋極の第１放熱板２０１の板厚ｈ１は、＋極の整流素子２２のベース２２１部の厚みｈに対し、好ましくは１／４〜２／３の範囲とし、＋極の整流素子２２のベース２２１を＋極の第１放熱板２０１に圧入されることが望ましい。

材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２２１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び＋極の整流素子２２の温度低減が可能となる。＋極の第１放熱板２０１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

＋極の第２放熱板２０２は、＋極の第１放熱板２０１の上面を覆うに配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。＋極の第２放熱板２０２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。＋極の第２放熱板２０２をアルミダイカストの構成により、＋極の第１放熱板２０１の材質を一体成形することで安価で生産性に優れた＋極放熱板２０が構成される。

−極の放熱板２１についても同様の形態とし、第１実施例のような整流素子２３を電気的で−極の第１放熱板２１１で連結タイプでの、第２実施例の形態でも同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱板を目的別に電流ロスを最小減に抑えた第１放熱板と放熱性を高めた第２放熱板の２重構造化することにより、第１放熱板で大電流による発熱損失を低減し、第２放熱板で放熱性を向上させ整流素子の温度低減の促進ができる高出力化に適した高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

また、第１放熱板の材質を整流素子の圧入部の材質の線膨張係数が同等となる材質とすることで温度変化による圧入部の隙間を拡大させ、熱抵抗を増大させることなく、高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

さらには、第２放熱板をアルミダイカストとすることで融点が高い第１放熱板をインサートとすることでアルミダイカストとして一体成形することででき、安価な放熱板の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

［第６実施例］
次に第６実施例を図２３から図２６に基づいて説明する。

図２３は本発明の第６の実施形態による整流器の斜視図である。図２４は本発明の第６の実施形態による整流装置を分解した図である。図２５は本発明の第６の実施形態による整流装置をリヤ側からの正面図である。図２６は図２５のＦ−Ｆ部を断面した図である。

第１から第５実施例までは、第１放熱板の一部が外気にさらされる構造である。第１放熱板は、電気抵抗率が低い材料、銅を使用が望ましいが、対環境性には厳しく錆びやすい材料の使用となる。そのため、メッキがコーティング等の対策が必要である。

本実施例では、Ｂターミナルボルト及び整流素子との圧入部以外は第２放熱板で完全に内包することで対環境性に強く、低損失で安価な整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

＋極の放熱板２０は、図２３から図２６に示すように＋極の第１放熱板２０１と＋極の第２放熱板２０２の材質が異なる２重構造で構成され、＋極の第１放熱板２０１は、＋極の整流素子とＢターミナルボルト２４を電気的に連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各＋極の整流素子２２とＢターミナルボルト２４を圧入し、電気的に接続される。

各＋極の整流素子２２とＢターミナルボルト２４まで＋極の第１放熱板で連結することで、車両側に電力を供給する電気回路の配線として構成される。

＋極の第１放熱板２０１の板厚ｈ１は、＋極の整流素子２２のベース２２１部の厚みｈに対し、好ましくは１／４〜２／３の範囲とし、＋極の整流素子２２のベース２２１を＋極の第１放熱板２０１に圧入されることが望ましい。

材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２２１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び＋極の整流素子２２の温度低減が可能となる。＋極の第１放熱板２０１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

＋極の第２放熱板２０２は、＋極の第１放熱板２０１を完全に覆うように配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。＋極の第２放熱板２０２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。＋極の第２放熱板２０２をアルミダイカストの構成により、＋極の第１放熱板２０１の材質を一体成形することで安価で生産性に優れた＋極放熱板２０が構成される。

−極の放熱板２１は、図２３から図２６に示すように−極の第１放熱板２１１と−極の第２放熱板２１２の材質が異なる２重構造で構成され、−極の第１放熱板２１１は、複数の−極の整流素子２３を電気的に連結させる形状とし、馬蹄形状のプレートに複数の穴を儲け、各整流素子２３を圧入し、電気的に接続される。

各−極の整流素子２３を−極の第１放熱板２１１で連結することで、車両側に電力を供給する電気回路の配線として構成される。

また、−極の第１放熱板２１１は、リヤフレーム１７側からｔ２空けた位置に配置し、ｔ２は０.３mm〜１.２mmの範囲内にすることで、電気的損失を最小限に抑え、車両側のアースに接続する電気回路の配線として構成される。

−極の第１放熱板２１１の板厚ｔ１は、−極の整流素子２３のベース２３１部の厚みｔに対し、１／４〜２／３の範囲とし、−極の整流素子２３のベース２３１を−極の第１放熱板２１１に圧入される。

−極の第１放熱板２１１は、材質は電気抵抗率が低い材質が好ましく、整流素子のベース２３１と同等の線膨張係数が望ましい。電気抵抗率が低い材質により、発電電流による発熱損失を低減でき、高効率化及び−極の整流素子の温度低減が可能となる。−極の第１放熱板２１１の材質としては銅の材質が好ましく、安価に製造できる板状のプレス品が望ましい。

−極の第２放熱板２１２は、−極の第１放熱板２１１の上面を覆うように配置され、放熱性を向上させるため、上面及び下面には多数の放熱フィンを設けている。−極の第２放熱板２１２は、熱伝導率が高い材質が好ましく、また多数の放熱フィンを設けるため安価で生産性に優れたもので、例えば、アルミダイカストが望ましい。−極の第２放熱板２１２をアルミダイカストの構成により、−極の第１放熱板２１１を一体成形することで安価で生産性に優れた材質が２種類で構成された−極の放熱板２１が構成される。

また、−極の第１放熱板は第２実施例と同様に整流素子毎に分割し、円筒形状の単純形態でも同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱板を目的別に電流ロスを最小減に抑えた第１放熱板と放熱性を高めた第２放熱板の２重構造化することにより、第１放熱板で大電流による発熱損失を低減し、第２放熱板で放熱性を向上させ整流素子の温度低減の促進ができる高出力化に適した高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

また、第１放熱板の材質を整流素子の圧入部の材質の線膨張係数が同等となる材質とすることで温度変化による圧入部の隙間を拡大させ、熱抵抗を増大させることなく、高品質の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

また、第２放熱板をアルミダイカストとすることで融点が高い第１放熱板をインサートとすることでアルミダイカストとして一体成形することででき、安価な放熱板の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

さらには、塩害等の対環境性優れた安価な放熱板の整流器を有する車両用交流発電機を提供することができる。

上述の各実施形態では、車両用交流発電機における３相巻線を二組の固定子を有する整流装置の冷却方法について述べてきたが、その他、３相巻線または５相及び６相巻線等の整流装置についても同様に適用できる。

１ プーリ
２ シャフト
３ フロントベアリング
４ 回転子
５ 固定子
６ 固定子鉄心
７ 固定子巻線
８ リヤベアリング
９ フロント側爪磁極
１０ リヤ側爪磁極
１１ 界磁巻線
１２ スリップリング
１３ ブラシ
１４ フロントファン
１５ リヤファン
１６ フロントフレーム
１７ リヤフレーム
１８ 整流装置
１９ 整流素子接続端子
２０ ＋極の放熱板
２１ −極の放熱板
２２ ＋極の整流素子
３１ 車両用交流発電機
２０１ ＋極の第１放熱板
２０２ ＋極の第２放熱板
２１１ −極の第１放熱板
２１２ −極の第２放熱板

Claims (16)

1. 固定子巻線を備えた固定子と、
   前記固定子の内周側に隙間を介して回転可能に支持された回転子と、
   前記回転子の回転軸を回転自在に支持すると共に前記固定子を支持するフロントフレームとリヤフレームと、
   前記リヤフレームの外端部に固定され、前記固定子巻線から出力された交流電力を整流するための整流素子を電気的に接続し、整流回路を構成する整流器と、
   前記整流器を保護する保護カバーと、
   前記保護カバーから前記整流器を通り冷却風を吸入する冷却ファンとを備えた車両用交流発電機において、
   前記整流器は、複数の前記整流素子と電気的に接続された第１の金属部材と、前記第１の金属部材と一体に成形され、放熱フィン構造を有する第２の金属部材とで構成された放熱板を備えることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１において、
   前記整流器は、＋極の整流素子が装着される＋極の放熱板と−極の整流素子が複数装着される−極の放熱板が対向に配置して構成され、
   前記＋極放熱板は前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とから構成され、前記第１の金属部材は複数個の＋極の整流素子と出力端子が電気的に接続された形態であり、第２の金属部材は第１の金属部材を覆うように配置され、多数の冷却フィンが設けられ、
   前記−極放熱板は前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とから構成され、前記第１の金属部材は複数個の−極の整流素子を電気的に接続された形態であり、第２の金属部材は第１の金属部材を覆うように配置され、多数の冷却フィンが設けられたことを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項１及び請求項２において、
   前記整流器の放熱板の第１の金属部材の熱伝導率が前記第２の金属部材の熱伝導率よりも高いことを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項１及び請求項２において、
   前記整流器の放熱板の第１の金属部材の電気抵抗率が前記第２の金属部材の電気抵抗率よりも低いことを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項１及び請求項２において、
   前記整流器の放熱板の第１の金属部材の電気抵抗率が前記第２の金属部材の電気抵抗率よりも低く、第１の金属部材の熱伝導率が前記第２の金属部材の熱伝導率よりも低いことを特徴とする車両用交流発電機。
6. 請求項４において、
   前記第１の金属部材は銅を主成分とし、
   前記第２の金属部材はアルミを主成分としたことを特徴とする車両用交流発電機。
7. 前記−極の放熱板の第一の金属部材の配置をリヤフレーム側に接触させた整流器を有する請求項２に記載の車両用交流発電機。
8. 請求項７において、
   前記−極の放熱板の第一の金属部材が整流素子数に合わせ複数個分割したことを特徴とする車両用交流発電機。
   
9. 前記−極の放熱板の第一の金属部材の形態を円筒形状とした整流器を有する請求項８に記載の車両用交流発電機。
10. 整流素子との圧入部を全て第一の金属部材で圧入され構成された整流器を有する請求項２に記載の車両用交流発電機。
11. 整流素子との圧入部を整流素子のベースの厚みの１／４〜２／３の範囲で第一の金属部材に圧入され構成された請求項２に記載の車両用交流発電機。
12. 整流素子と第一の金属部材の位置が、整流素子のリードと反対側の整流素子のベース位置に第一の金属部材が配置され構成された請求項１１に記載の車両用交流発電機。
13. 放熱板のうち第一の金属部材が第二の金属部材に完全に内包される放熱板から構成された整流器を有する請求項１または請求項２に記載の車両用交流発電機。
14. 前記第一の金属部材の電気抵抗率が低く、線膨張係数が整流素子の圧入部の材質と同等の材料で構成された整流器を有する請求項２に記載の車両用交流発電機。
15. 請求項１及び請求項２において、
    前記第２の金属部材は、アルミダイカストで製造され、その際に前記第１の金属部材と一体化したことを特徴とする車両用交流発電機。
16. 請求項１及び請求項２において、
    前記第１の金属部材と前記第２の金属部材との間に、絶縁部材を介さないことを特徴とする車両用交流発電機。

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