JP2013005633A

JP2013005633A - 車両用回転電機

Info

Publication number: JP2013005633A
Application number: JP2011135873A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Umezaki; 洋介梅崎; Toshio Ishikawa; 利夫石川; Mitsuo Izumi; 満朗泉
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】ヒートシンクの構造簡素化，小型化によってオルタネータ内部スペースを確保しつつ、ＩＣレギュレータの発熱を低減させることのできる車両用回転電機を得ること。
【解決手段】ＩＣレギュレータと、ＩＣレギュレータ冷却用ヒートシンクを備えたブラシホルダを有する車両用回転電機において、前記ヒートシンク及び前記ブラシホルダには、オルタネータ外部から内部への軸方向吸気を通す通風孔を備え、前記ヒートシンクの通風孔よりも前記ブラシホルダの通風孔が小さいことを特徴とする車両用回転電機。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用回転電機に係り、特に車両走行時（エンジン始動中）に発電機として動作する車両用回転電機に関する。

車両用交流発電機には、ブラシ装置が備えられており、電圧制御用のＩＣレギュレータと、ＩＣレギュレータを冷却するためのヒートシンクがブラシ装置に取付けられている。このヒートシンクの材質は、アルミニウム又は銅材を使用しており、ＩＣレギュレータの異常発熱を防止している。さらに冷却性能を向上させるため、複数のフィンを軸方向に設け、冷却風が当たる面積を大きくすることが知られている（例えば、特許文献１）。

また、冷却風の流れを整流するような障壁をオルタネータのリアブラケットに突設あるいは、ブラシホルダや整流器に一体成形することで、ブラシホルダや整流器を冷却した空気の流れを互いに干渉させず、圧力損失を減少させ、全体の冷却性能を改善させたものが知られている（例えば、特許文献２）。

特開２０００−１６６１７８号公報特開２０１０−８８２７５号公報

しかし、特許文献１の方法では、ブラシホルダ自身がリアブラケット軸方向からの吸気を遮る壁となり、主にリアブラケット径方向からの吸気がヒートシンクに当たる。また、ヒートシンクに設けられた冷却フィンはオルタネータの軸方向に伸びる形状であるため、軸方向に対してスペースを確保する構造としなければならない。

特許文献２の方法では、リアブラケット，ブラシホルダまたは整流器に新たに障壁を設ける必要があるため、形状が複雑になり、コスト高となる。また、冷却風の径方向に特化したものであり、軸方向からの吸気に関しては述べられていない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題に対し、ヒートシンクの構造簡素化，小型化によってオルタネータ内部スペースを確保しつつ、ＩＣレギュレータの発熱を低減させることのできる車両用回転電機を得ることである。

上記目的は、車両用回転電機において、ブラシホルダを構成する部材を貫通する通風孔を備え、通風孔内に金属部材の一部を露出したことにより達成される。

本発明によれば、ヒートシンク及びブラシホルダに貫通して備えられた通風孔に、オルタネータ外部から内部への軸方向吸気が流れる際に、ブラシホルダの通風孔よりも小さいヒートシンクの通風孔に冷却風が当たるため、ＩＣレギュレータの冷却効率を向上させることができる。

本発明の一実施例形態による回転電機の全体構成を示す断面図である。本発明の一実施例形態によるブラシ装置の構成を示す鳥瞰図である。本発明の一実施例形態によるブラシ装置の正面図である。本発明の一実施例形態によるブラシ装置の拡大断面図である。本発明の二実施例形態によるブラシ装置の拡大断面図である。本発明の三実施例形態によるブラシ装置の拡大断面図である。本発明の四実施例形態によるブラシ装置の拡大断面図である。本発明の五実施例形態によるブラシ装置の拡大断面図である。

＜第１実施の形態＞
図１は、第１実施の形態における車両用回転電機の全体構成を示す断面図である。

車両用回転電機１は、リアブラケット２，固定子３，回転子４，ブラシ装置５，整流装置６，リアカバー７等によって構成されている。

リアブラケット２は、アルミの鋳造やアルミダイカストにより椀状に作製され、互いに対向して配設されるリアブラケット２と同素材で作製されたフロントブラケット（図示せず）と、積層電磁鋼板と銅線からなる固定子３を挟み込むように嵌合し、ボルト（図示せず）により締結されて固定される。

また、リアブラケット２は車両用回転電機１の外部から内部へ吸排気するための通風孔２１ａを軸方向に、通風孔２１ｂを径方向に複数個備えている。

リアカバー７は、オルタネータ外部から内部へ吸気するための通風孔７１ａを軸方向に、通風孔７１ｂを径方向に複数個備えている。

回転子４は、リアブラケット２の中央部内側に収容されているリア側軸受８およびフロントブラケット（図示せず）に収容されるフロント側軸受（図示せず）によって、シャフト４１を介して支持され、回転可能に固着されており、固定子３との間に微小空間を保持するように配設されている。

また、回転子４は、バッテリから供給された電流をブラシ５１およびスリップリング４２を介して磁束を発生させる界磁巻線（図示せず）を備えている。

回転子４の軸方向端面には、リア側ファン４３が固着されており、通風手段として備えられている。

リア側ファン４３は、回転子４が回転すると、リアカバー７の通風孔７１ａおよび通風孔７１ｂを通して、外気を車両用回転電機１の内部に流入させ、その経路途中にあるブラシ装置５と整流装置６を冷却し、リアブラケット２の通風孔２１ａを通って、フロント側に流れるか、あるいは通風孔２１ｂを通って、固定子３の巻線を冷却しつつ外部に排気される。

図２は、ブラシ装置５の構成を示す鳥瞰図である。

ブラシ装置５は、電圧制御用のＩＣレギュレータ５２を収納するブラシホルダ５３を備えている。

ブラシホルダ５３は絶縁樹脂で成形されており、鉄材あるいは銅材で作製されたターミナル群５３１が複数個インサート成形されている。

ＩＣレギュレータ５２は、ヒートシンク５４に鋲５５またはネジ等で固定されるか、あるいはヒートシンク５４と一緒にブラシホルダ５３に固定される。ＩＣレギュレータ５２は、ヒートシンク５４との間に伝熱性の良い接着剤が塗布され、冷却効率を向上させる。

ＩＣレギュレータ５２のリード線群５２１は、ブラシホルダ５３にインサート成形されているターミナル群５３１と、プロジェクション溶接やＴＩＧ溶接等で接合され、電気的に繋がっている。

溶接後は、ＩＣレギュレータ５２のリード線群５２１，ターミナル群５３１を絶縁するために、樹脂材料でポッティングされる。

図３，図４は、各々ブラシ装置の正面図およびＡ−Ａで断面した断面図を示す。

ブラシホルダ５３には、軸方向に通風孔５３２が設けられており、ヒートシンク５４にも同様に軸方向に通風孔５４２が設けられており、通風孔面積の割合は、５３２＞５４２である。

この通風孔５３２，５４２はリア側ファン４３の回転によって発生する負圧によって、外気がリアカバー７より吸気され、ブラシホルダ５３の通風孔５３２を通り、ヒートシンク５４の通風孔５４２に抜ける。この際に通風孔面積の割合が５３２＞５４２であるため、吸気された冷却風は、ヒートシンク５４に当たりながら通風孔５４２を通ることになり、結果、ＩＣレギュレータの発熱を低減することができる。

＜第２実施の形態＞
次に、本発明の第２実施の形態について図５を用いて以下に説明する。

本実施の形態において特徴的なことは、ブラシホルダ５３の通風孔５３２の形状が軸方向に対してテーパ形状になっていることである。なお、従来と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

第２実施のブラシホルダ５３は、通風孔５３２の吸気入口５３２ａの面積よりも、吸気出口５３２ｂの面積が小さくなるようなテーパ形状を成しており、冷却風の流入量を増加させるような構造を形成することで、冷却性能を向上させる。

＜第３実施の形態＞
次に、本発明の第３実施の形態について図６を用いて以下に説明する。

本実施の形態において特徴的なことは、ブラシホルダ５３にインサートモールドされているターミナル群５３１が、ブラシホルダ５３の通風孔５３２内に飛び出していることである。なお、従来と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

第３実施のブラシホルダ５３は、ＩＣレギュレータ５２と電気的に繋がっているターミナル群５３１が、ブラシホルダ５３の通風孔５３２内に飛び出しているため、直接ターミナル群５３１へ冷却風が当たることになる。ＩＣレギュレータ５２での発熱は、ターミナル群５３１へ伝熱し、冷却効率は向上する。さらに、通風孔５３２内に飛び出すターミナル群５３１がＩＣレギュレータ５２の発熱元に近いほど、効果は大きい。

＜第４実施の形態＞
次に、本発明の第４実施の形態について図７を用いて説明する。

本実施の形態において特徴的なことは、ブラシホルダ５３に固定されているヒートシンク５４の突出部５４３が、ブラシホルダ５３の通風孔５３２内に飛び出していることである。なお、従来と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

第４実施のブラシホルダ５３に固定されているヒートシンク５４の突出部５４３が、ブラシホルダ５３の通風孔５３２内に飛び出しているため、通風孔５３２を通る冷却風にヒートシンク５４の当たる面積が大きくなり、冷却性能が向上する。

＜第５実施の形態＞
次に、本発明の第５実施の形態について図８を用いて説明する。

本実施の形態において特徴的なことは、ブラシホルダ５３に固定されているヒートシンク５４の突出部の先端がスナップフィット５４４になっていることである。なお、従来と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

第５実施のブラシホルダ５３に固定されているヒートシンク５４の突出部の先端がスナップフィット５４４となっているため、ヒートシンク５４のブラシホルダ５３に対する固定力を向上させると同時に、スナップフィット５４４がブラシホルダ５３の通風孔５３２内を通っているため、通風孔５３２を通る冷却風にヒートシンク５４の当たる面積が大きくなり、冷却性能が向上する。

１車両用回転電機
２リアブラケット
３固定子
４回転子
５ブラシ装置
６整流装置
７リアカバー
８リア側軸受
２１ａ，２１ｂ，７１ａ，７１ｂ，５３２，５４２通風孔
４１シャフト
４２スリップリング
４３リア側ファン
５１ブラシ
５２ＩＣレギュレータ
５３ブラシホルダ
５４ヒートシンク
５５鋲
５２１リード線群
５３１ターミナル群
５３２ａ通風孔吸気入口
５３２ｂ通風孔吸気出口

Claims

回転子と、
前記回転子にブラシを介して供給する電圧を制御する電圧制御手段と、
前記電圧制御手段が設置された金属部材と、
前記ブラシと前記電圧制御手段と前記金属部材とを保持するブラシホルダと、
を備えた車両用回転電機において、
前記ブラシホルダを構成する部材を貫通する通風孔を備え、
前記通風孔内に前記金属部材の一部を露出したことを特徴とする車両用回転電機。
請求項１において、
前記金属部材には、前記通風孔の径よりも小径な孔が設けられ、
前記金属部材の孔が、前記通風孔の路の一部を構成することを特徴とする車両用回転電機。
請求項２において、
前記通風孔は入口面積よりも、出口面積が小さくなるようなテーパ形状を形成していることを特徴とする車両用回転電機。
請求項２において、
前記電圧制御手段のターミナルの一部を前記通風孔に露出させたことを特徴とする車両用回転電機。
請求項２において、
前記金属部材には、スナップフィットが形成され、
前記スナップフィットの一部が前記通風孔に露出されたことを特徴とする車両用回転電機。
請求項１において、
前記電圧制御手段はＩＣレギュレータであることを特徴とする車両用回転電機。