JP3707477B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行抵抗の低減のためのスラントノーズ化や車室内居住空間確保というニーズからエンジンルームが近年ますます狭小化しているため、車両用交流発電機の搭載スペースに余裕がなくなってきており、同時にエンジンルーム内の温度も高くなってきている。また、燃費向上のために、例えばアイドル時などのエンジン回転数が低下し、車両用交流発電機の回転数も低下しているにもかかわらず、安全制御機器などによる電気負荷の増加により、発電能力の向上が要求されている。このような要求に応えようとすると、車両用交流発電機を構成する各種部品の発熱が増大し、特に、固定子により発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流装置の整流素子の温度上昇が問題となる。このため、限られたスペース内で整流装置に備わった放熱フィンを効率よく冷却する必要がある。
【０００３】
また、スラントノーズ化に伴って車両用交流発電機へタイヤからの跳ね上げ水や異物が飛来する可能性が高くなった。特に、寒冷地においては、融雪塩によって電解液である塩水が飛来するため、通電部品が腐食するおそれがあるという問題があり、耐環境性の向上が望まれている。さらに、エンジンルーム内のカーシャンプー洗浄も、カーシャンプーが電解液であることから通電部品の腐食の原因となるため、耐環境性の向上が望まれる。
【０００４】
従来から、整流装置に備わった整流素子の裏側にフリンジ状の軸方向放熱フィンを設け、整流素子の発熱を直接的に放熱フィンに伝えることにより冷却性を向上させた車両用交流発電機（例えば、特許文献１参照。）や、放熱フィンの表面において整流素子の中心から放射状に延びるフィンを設けて整流素子によって発生した熱を効率よく伝達して冷却性を向上させた車両用交流発電機（例えば、特許文献２参照。）が知られている。あるいは、軸方向に重ねられた放熱フィンを備えるとともに、整流素子の打ち込み孔から離れた位置に径方向に大きな貫通孔を設け、外部から導入した冷却風を直接この貫通孔に取り込むことによって通風抵抗を低減して冷却性の向上を図った車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
仏国特許出願公開第２７５２１０９号明細書（第３−７頁、図１−３）
【特許文献２】
特開平１０−５６７６２号公報（第３−５頁、図１−７）
【特許文献３】
米国特許第６，３０７，２８９号明細書（第５−６頁、図１−３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の車載機器の効率向上に伴う熱源不足に対応した新たなヒータを搭載したり、排出ガスの浄化装置を搭載したりするために、さらなる高出力化が求められている。しかし、上述した特許文献１や特許文献２に開示された車両用交流発電機の整流装置の冷却構造では、放熱フィン内部での熱伝導性には優れるものの、冷却風量が少ないため冷却性を不十分であるという問題があり、構造を変えずに出力電流を増加させると、その分だけ温度が上昇して許容温度範囲を超えてしまうおそれがある。これに対し、放熱フィンを大型化して放熱面積を増やしたり、冷却風を発生させる冷却ファンを大径化して冷却風量を増すことが考えられるが、これらはいずれも最近の小型化の傾向に反するものであり、採用は難しい。また、電解液の飛来等に対する耐環境性の向上については何も考慮されていない。
【０００７】
また、上述した特許文献３に開示された車両用交流発電機では、大きな貫通孔を通して冷却風を取り込んでいるため冷却風量を確保することはできるが、発熱部である整流素子から貫通孔までの距離が遠く、さらに貫通孔の開口面積が大きいため、放熱フィンの熱伝達効率が悪く、出力増大に対して十分な冷却性を確保することは難しい。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、整流装置の冷却性を向上させることができる車両用交流発電機を提供することにある。また、本発明の他の目的は、整流装置の耐環境性を向上させることができる車両用交流発電機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、回転子と、回転子と対向配置された固定子と、回転子と固定子とを支持するフレームと、フレームに固定されて整流素子の冷却と電気的接続を行う放熱フィンを有する整流装置と、整流装置を経由して回転子側に冷却風を吸入する冷却風発生装置とを備えており、放熱フィンは、整流素子が固定される固定部と、固定部から放射状に延伸するサブフィンとを備え、固定部とサブフィンと放熱フィンの外周端部とで包囲された開口部を有している。これにより、サブフィンを整流素子の固定部から放射状に形成することにより、整流素子によって発生した熱を整流素子近傍に溜めずにサブフィンを介して効率よく伝達することが可能になり、しかも、固定部やサブフィンによって包囲される開口部に冷却風を通すことにより、温度が高くなる固定部やサブフィンを冷却風によって直接冷却することが可能になり、飛躍的に整流装置の冷却性を向上させることができる。また、整流素子を固定する固定部の周囲に開口部が形成されているため、放熱フィンにおいて周囲から固定部に対して振動が伝わりにくくなり、整流素子のリード部の断線を低減することが可能になる。
【００１０】
また、上述した固定部の径方向の肉厚は、整流素子の中心軸に沿ったサブフィンの厚みよりも薄いことが望ましい。これにより、発熱部である整流素子に近く、高い温度になる固定部外周を冷却風によって効率よく冷却することが可能になる。
【００１１】
また、上述したサブフィンの冷却風の吸入側端部は、固定部の冷却風吸入側の端部あるいは固定部に固定された整流素子の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出していることが望ましい。これにより、整流素子に当たる冷却風を円滑に開口部内に取り込むことができるとともに、サブフィンの軸方向長さを長くすることによる放熱面積や熱容量の増大によってさらなる冷却性の向上が可能になる。
【００１２】
また、上述したサブフィンは、整流素子を中心として外径側に配置された第１の壁面と、内径側に配置されて第１の壁面に対して１８０°未満の角度をなす第２の壁面とを有していることが望ましい。これにより、放射状に形成されて隣接する２つのサブフィンの内径端部近傍において通風路を確保することが可能になり、特に温度が高くなるこの内径端部近傍を効率よく冷却することができるとともに、開口部に流れ込む冷却風の風量を増すことが可能になる。
【００１３】
また、上述した放熱フィンは、アルミダイカストによって形成されていることが望ましい。これにより、量産性の向上によるコストダウンが可能になる。
また、上述した放熱フィンの内周端部には、固定部の冷却風吸入側の端部よりも冷却風吸入側に突出した衝立部が形成されていることが望ましい。これにより、放熱フィンの中心近傍に吸入された冷却風を発熱部である整流素子近傍に導くことができ、効率的な冷却が可能になる。また、放熱フィンの周方向に沿って温度差がある場合、例えば、正極側の放熱フィンで出力端子と隔たった側の端部の温度が高くなる場合には、この衝立部を通して熱を伝えることにより、放熱フィンの周方向に沿った温度分布を均一化することが可能になる。
【００１４】
また、上述した放熱フィンは、互いに回転子の回転軸方向に重ねて配置される正極側および負極側の２種類の放熱フィンを含んでおり、回転子側に配置された一方の放熱フィンに固定された整流素子のリード部が他方の放熱フィン側に向いており、他方の冷却フィンの冷却風吸入側の端面位置が、リード部の接合位置よりも冷却風の流れに沿って上流側に設定されていることが望ましい。車両用交流発電機は回転子の回転軸が水平となるように車両に搭載される場合が多いが、このような場合に、被水して他方の放熱フィンを伝って電解液等が流れた場合であっても、一方の放熱フィンに固定された整流素子のリード部に直接電解液がかかることを防止することができるため、電解液による腐食の発生を低減することが可能になり、耐環境性を向上させることができる。また、リード部に電解液が直接かかるのを防止するために必要な防水壁を廃止することができるため、構造の簡略化によるコストダウンを図ることができる。
【００１５】
また、上述した放熱フィンは、互いに回転子の回転軸方向に重ねて配置される正極側および負極側の２種類の放熱フィンを含んでおり、少なくとも冷却風の流れに沿った上流側に配置された一方の放熱フィンについてサブフィンおよび開口部が形成されており、開口部に対応する他方の放熱フィン上の位置に複数の凸部が形成されていることが望ましい。これにより、一方の放熱フィンの開口部を通った冷却風を他方の放熱フィンの凸部に当てることができるため、他方の放熱フィンを効率よく冷却することが可能になり、整流装置全体の冷却性を向上させることができる。
【００１６】
また、上述した複数の凸部は、回転子の回転軸を中心に放射状に形成されていることが望ましい。これにより、他方の放熱フィンまで到達した冷却風を円滑にその内径側あるいは外径側に流すことができ、通風抵抗の減少による冷却性の向上が可能になる。
【００１７】
また、上述した整流素子に対応したサブフィンの整流素子の中心軸に沿った厚みは、不均一であることが望ましい。これにより、整流素子の温度分布によって、放熱面積を可変させ、整流素子の温度均一化を図ることができる。
また、上述した放熱フィンの周方向に沿った一方端には出力端子が設けられており、周方向に沿った他方端側に配置された整流素子に対応するサブフィンは、整流素子の中心軸に沿った厚みが、他の整流素子に対応するサブフィンの厚みよりも厚いことが望ましい。一般に、出力端子が設けられた放熱フィンの一方端側の温度は、出力端子に熱が伝わるため、他方端側の温度よりも低くなる。したがって、温度が高い他方端側に設けられたサブフィンの軸方向厚みを厚くして温度低減を図ることにより、不均一になっていた放熱フィンの周方向の温度分布を均一に近づけることが可能になり、放熱フィン全体としての冷却性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、エンジンからベルト（図示せず）およびプーリ１０を介して回転駆動される回転子２と、電機子として働く固定子４と、回転子２と固定子４とを一対の軸受け３ｃ、３ｄを介して支持するフロントフレーム３ａおよびリアフレーム３ｂと、固定子４に接続されて交流出力を直流出力に変換する整流装置５と、回転子２の界磁コイル２２に界磁電流を供給するブラシを保持するブラシ装置７と、出力電圧を制御するレギュレータ９と、車両との間で電気信号を入出力する端子を持つコネクタケース６と、整流装置５やレギュレータ９やブラシ装置７等を覆うようにリアフレーム３ｂの端面に取り付けられる樹脂製の保護カバー８等を含んで構成されている。
【００２０】
回転子２は、回転子磁極２４の軸方向端面に、外部から整流装置５を経由して冷却風を吸入する冷却風発生装置としての冷却ファン２６を備えている。
次に、整流装置５の詳細について説明する。図２は、整流装置５の平面図である。また、図３は整流装置５の断面構造を示す車両用交流発電機１の部分断面図である。図４は整流装置５に含まれる正極側放熱フィンの平面図である。図５は正極側放熱フィンの底面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ拡大断面図である。図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。図８は、図４に示す放熱フィンの固定部と放射状サブフィンの部分的拡大図である。図９は、整流装置５に含まれる負極側放熱フィンの平面図である。図１０は、負極側放熱フィンの底面図である。図１１は、正極側放熱フィンと負極側放熱フィンとを重ねた状態を示す斜視図であり、各放熱フィン以外の部品は省略されている。
【００２１】
整流装置５は、軸方向に２段に重ねられた馬蹄形の正極側放熱フィン５０１、負極側放熱フィン５０３と、正極側放熱フィン５０１に取り付けられた正極側整流素子５０２と、負極側放熱フィン５０３に取り付けられた負極側整流素子５０４と、端子台５１３とを含んで構成されている。
【００２２】
端子台５１３は、正極側放熱フィン５０１と負極側放熱フィン５０３の間を電気的に絶縁する樹脂製絶縁部材であり、固定子４で発生する交流電圧を正極側整流素子５０２および負極側整流素子５０４に導くための導電部材５１４を内蔵している。正極側整流素子５０２は、リード部５１０が負極側放熱フィン５０３に向くように配置されており、負極側整流素子５０４は、リード部５１２が正極側放熱フィン５０１に向くように配置されている。 負極側整流素子５０４のリード部５１２は、導電部材５１４との接合位置が正極側放熱フィン５０１の冷却風吸入側の端面位置よりも、冷却風の流れに沿って下流になるように、すなわち、リード部５１２の先端が正極側放熱フィン５０１のリア側端面よりも回転子２側になるように設定されている。車両用交流発電機１は回転子２の回転軸２１が水平となるように車両に搭載される場合が多いが、このような場合に、被水して正極側放熱フィン５０１の表面を伝って電解液等が流れた場合であっても、負極側整流素子５０４のリード部５１２に直接電解液がかかることを防止することができるため、電解液による腐食の発生を低減することが可能になり、耐環境性を向上させることができる。また、リード部５１２に電解液が直接かかるのを防止するために必要な防水壁を廃止することができるため、構造の簡略化によるコストダウンを図ることができる。
【００２３】
また、これらの正極側整流素子５０２および負極側整流素子５０４のそれぞれは、正極側放熱フィン５０１あるいは負極側放熱フィン５０３に設けられた圧入孔に打ち込み固定されており、それぞれのリード部５１０、５１２は、端子台５１３の導電部材５１４に電気接続されて全波整流回路を形成している。例えば、本実施形態では、２組の三相全波整流回路を形成するよう、図２に示すように、正極側放熱フィン５０１には６個の正極側整流素子５０２が、負極側放熱フィン５０３には６個の負極側整流素子５０４がそれぞれ配置されている。
【００２４】
また、正極側放熱フィン５０１の一方端には出力端子としてのボルト５００が取り付けられており、このボルト５００から直流出力が取り出される。
上述した構造を有する整流装置５は、リアフレーム３ｂと保護カバー８との間に配置されており、リアベアリングボックス３０の支持部材としての締結ボルト３１に、保護カバー８とともに締結固定されている。また、負極側放熱フィン５０３は、正極側放熱フィン５０１に比べ外径寸法が大きく設定されており、負極側整流素子５０４は、正極側整流素子５０２よりも外径側に配置されている。
【００２５】
また、図３に示すように、負極側放熱フィン５０３は、締結ボルト３１周辺においてはリアフレーム３ｂに接しており、それ以外の場所では、少なくとも負極側整流素子５０４の打ち込み部とリアフレーム３ｂの間には、保護カバー８とリアフレーム３ｂ間の径方向開口部８０２からリアフレーム３ｂの吸気口８０３に通ずる通風溝８１０が形成されている。また、保護カバー８には、正極側整流素子５０２近傍に、軸方向開口部８０１が設けられている。
【００２６】
本実施形態では、正極側放熱フィン５０１および負極側放熱フィン５０３は、例えばアルミダイカストによって形成されており、量産性の向上によるコストダウンが図られている。なお、アルミ材や銅材等の熱伝導率が良好な金属材料を切削加工してこれらの放熱フィンを形成してもよい。
【００２７】
正極側放熱フィン５０１は、正極側整流素子５０２が固定される円筒状の圧入孔としての６箇所の固定部５０５と、各固定部５０５から放射状に延伸する放射状サブフィン５０６と、隣接する放射状サブフィン５０６を円弧状に連結する円弧状サブフィン５０７とを備えている。
【００２８】
固定部５０５と放射状サブフィン５０６と正極側放熱フィン５０１の外周端部５０８とで包囲された開口部によって軸方向通風路５０９が形成されている。また、円弧状サブフィン５０７は、正極側整流素子５０２の中心軸に対して同心円状となるように配置されており、この円弧状サブフィン５０７によって、軸方向通風路５０９を形成する開口部が分割されている。さらに、この円弧状サブフィン５０７は、回転子２の回転軸２１を基準にして、正極側整流素子５０２の固定位置よりも外径側に形成されている。
【００２９】
図６に示すように、円弧状サブフィン５０７は、回転子２の回転軸２１に沿った長さが放射状サブフィン５０６の回転軸２１に沿った長さよりも短く、しかも、冷却風の吸入側端部が放射状サブフィン５０６の吸入側端部よりも回転子２の冷却ファン２６側に凹んで設定されている。固定部５０５の径方向の肉厚ａは、正極側整流素子５０２の中心軸に沿った放射状サブフィン５０６の厚みｂよりも薄く設定されている。放射状サブフィン５０６の冷却風の吸入側端部は、固定部５０５の冷却風吸入側の端部あるいはこの固定部５０５に固定された正極側整流素子５０２の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出している。また、放熱フィン５０１の内周端部には、固定部５０５の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出した衝立部５３４が形成されている。
【００３０】
図７に示すように、放射状サブフィン５０６は、軸方向通風路５０９の開口面積を冷却風の流れに沿って減少させるように、側面を傾斜させている。上述した放射状サブフィン５０６および円弧状サブフィン５０７は、アルミダイカストによって形成された正極側放熱フィン５０１に一体成形されている。
【００３１】
また、図８に示すように、放射状サブフィン５０６は、正極側整流素子５０２を中心として外径側に配置された第１の壁面５３０と、内径側に配置されて第１の壁面５３０に対して１８０°未満の角度をなす第２の壁面５３２とを有している。このように、放射状サブフィン５０６は、固定部５０５の近傍において内径側に行くにしたがって先細りとなる形状を有しており、図８においてハッチングで示された通風路が確保されている。
【００３２】
また、上述したように、正極側放熱フィン５０１の一方端には出力端子としてのボルト５００が取り付けられている。一般に、出力端子が設けられた正極側放熱フィン５０１の一方端側の温度は、この出力端子に熱が伝わるため低くなり、これに対し他方端の温度は高くなる。本実施形態の正極側放熱フィン５０１では、図１１に示すように、他方端側に配置された整流素子に対応する放射状サブフィン５０６（図１１ではＷで示された範囲）およびこれに連続する外周端部５０８が、他の整流素子に対応する放射状サブフィン５０６よりも整流素子の中心軸に沿った厚みが厚く設定されている。このため、他方端側の熱容量が増加するため温度が低減され、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿った温度分布を均一に近づけることが可能になる。
【００３３】
負極側放熱フィン５０３は、ほぼ平板状に形成されており、６箇所の圧入孔のそれぞれに負極側整流素子５０４が打ち込み固定されている。また、負極側放熱フィン５０３の表面（リアフレーム３ｂと反対側の面）には部分的に放射状の凸部５２０が形成されており、正極側放熱フィン５０１に設けられた軸方向通風路５０９を通った冷却風がこれらの凸部５２０に沿って流れるようになっている。同様に、負極側放熱フィン５０３の裏面には部分的に放射状の凸部５２２が形成されている。これらの凸部５２２が形成されているため、保護カバー８とリアフレーム３ｂ間の径方向開口部８０２からリアフレーム３ｂの吸気口８０３に通ずる通風溝８１０を通って冷却風が流れる際に負極側放熱フィン５０３を効率よく冷却することが可能になる。
【００３４】
このように、本実施形態の整流装置５の正極側放熱フィン５０１では、放射状サブフィン５０６を正極側整流素子５０２の固定部５０５から放射状に形成することにより、正極側整流素子５０２によって発生した熱を正極側整流素子５０２近傍に溜めずに放射状サブフィン５０６を介して効率よく伝達することが可能になり、しかも、固定部５０５や放射状サブフィン５０６によって包囲される開口部に冷却風を通すことにより、温度が高くなる固定部５０５や放射状サブフィン５０６を冷却風によって直接冷却することが可能になり、飛躍的に整流装置５の冷却性を向上させることができる。また、正極側整流素子５０２を固定する固定部５０５の周囲に開口部が形成されているため、正極側放熱フィン５０１において周囲から固定部５０５に対して振動が伝わりにくくなり、正極側整流素子５０２のリード部５１０の断線を低減することが可能になる。
【００３５】
また、固定部５０５の径方向の肉厚ａを正極側整流素子５０２の中心軸に沿った放射状サブフィン５０６の厚みｂよりも薄くすることにより、発熱部である正極側整流素子５０２に近く、高い温度になる固定部５０５の外周部を冷却風によって効率よく冷却することが可能になる。
【００３６】
また、放射状サブフィン５０６の冷却風の吸入側端部を、固定部５０５の冷却風吸入側の端部あるいは固定部５０５に固定された正極側整流素子５０２の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出させることにより、正極側整流素子５０２に当たる冷却風を円滑に開口部内に取り込むことができるとともに、放射状サブフィン５０６の軸方向長さを長くすることによる放熱面積や熱容量の増大によってさらなる冷却性の向上が可能になる。
【００３７】
また、放射状サブフィン５０６は、正極側整流素子５０２を中心として外径側に配置された第１の壁面５３０と、内径側に配置されて第１の壁面５３０に対して１８０°未満の角度をなす第２の壁面５３２とを有しているため、放射状に形成されて隣接する２つの放射状サブフィン５０６の内径端部近傍において通風路を確保することが可能になり、特に温度が高くなるこの内径端部近傍を効率よく冷却することができるとともに、開口部に流れ込む冷却風の風量を増すことが可能になる。
【００３８】
また、正極側放熱フィン５０１の内周端部には、固定部５０５の冷却風吸入側の端部よりも冷却風吸入側に突出した衝立部５３４が形成されているため、正極側放熱フィン５０１の中心近傍に吸入された冷却風を発熱部である正極側整流素子５０２近傍に導くことができ、効率的な冷却が可能になる。また、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿って温度差がある場合、例えば、正極側放熱フィン５０１で出力端子と隔たった側の端部の温度が高くなる場合には、この衝立部５３４を通して熱を伝えることにより、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿った温度分布を均一化することが可能になる。
【００３９】
また、冷却風の流れに沿った上流側に配置された正極側放熱フィン５０１について放射状サブフィン５０６および開口部が形成されており、この開口部に対応する負極側放熱フィン５０３上の位置に複数の凸部５２０が形成されているため、正極側放熱フィン５０１の開口部を通った冷却風を負極側放熱フィン５０３の凸部５２０に直接当てることができ、負極側放熱フィン５０３および整流装置５全体を効率よく冷却することが可能になる。
【００４０】
また、これらの凸部５２０を、回転子２の回転軸２１を中心に放射状に形成することにより、負極側放熱フィン５０３まで到達した冷却風を円滑にその内径側あるいは外径側に流すことができ、通風抵抗の減少による冷却性の向上が可能になる。
【００４１】
また、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿った一方端には出力端子としてのボルト５００が設けられており、周方向に沿った他方端側に配置された整流素子に対応する放射状サブフィン５０６は、正極側整流素子５０２の中心軸に沿った厚みが、他の正極側整流素子５０２に対応する放射状サブフィン５０６の厚みよりも厚く設定されている。一般に、出力端子が設けられた正極側放熱フィン５０１の一方端側の温度は、出力端子に熱が伝わるため、他方端側の温度よりも低くなる。したがって、温度が高い他方端側に設けられた放射状サブフィン５０６の軸方向厚みを厚くして温度低減を図ることにより、不均一になっていた正極側放熱フィン５０１の周方向の温度分布を均一に近づけることが可能になり、正極側放熱フィン５０１全体としての冷却性を向上させることができる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、正極側放熱フィン５０１のみに放射状サブフィン５０６を形成し、負極側放熱フィン５０３は表面に部分的な凸部５２０、５２２が形成されたほぼ平板形状としたが、正極側放熱フィン５０１と同様に負極側放熱フィン５０３側も放射状サブフィン５０６を備える構造としてもよい。これにより、冷却風が整流装置５を通過する際の通風抵抗をさらに低減することができる。
【００４３】
また、上述した実施形態では、リアフレーム３ｂに近い側に負極側放熱フィン５０３を配置したが、反対にリアフレーム３ｂに近い側に正極側放熱フィンを配置するようにしてもよい。この場合には、冷却風の流れに沿って上流側に配置される負極側放熱フィンを図５および図６に示した構造とすればよい。あるいは、正極側放熱フィン５０１と負極側放熱フィン５０３を回転軸２１方向に重ねて配置するのではなく、並べて配置するようにしてもよい。この場合には、両方の放熱フィンが放射状サブフィン５０６や円弧状サブフィン５０７を備えるようにすればよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、２組の三相全波整流回路を形成する整流装置５を示したが、一般的な一組の三相全波整流回路が含まれる整流装置や、３組以上の三相全波整流回路が含まれる整流装置に本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、上述した実施形態では、樹脂製の保護カバー８を用いたが、金属製の保護カバーを用いてもよい。このとき、カバー自身が放熱フィンとなって整流装置５からの伝熱を促進させて、冷却性を向上させることができる。
また、上述した実施形態において、図１２に示すように放熱フィンの整流素子打ち込み内周面（固定部５０５の内周面）をテーパ形状としてもよい。これにより、車両搭載時に水等の異物が整流素子近傍に溜まることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【図２】整流装置の平面図である。
【図３】整流装置の断面構造を示す車両用交流発電機の部分断面図である。
【図４】整流装置に含まれる正極側放熱フィンの平面図である。
【図５】正極側放熱フィンの底面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ拡大断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。
【図８】図４に示す放熱フィンの固定部と放射状サブフィンの部分的拡大図である。
【図９】整流装置に含まれる負極側放熱フィンの平面図である。
【図１０】負極側放熱フィンの底面図である。
【図１１】正極側放熱フィンと負極側放熱フィンとを重ねた状態を示す斜視図である。
【図１２】放熱フィンの変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 車両用交流発電機
２ 回転子
３ａ フロントフレーム
３ｂ リアフレーム
４ 固定子
５ 整流装置
８ 保護カバー
９ レギュレータ
５００ ボルト
５０１ 正極側放熱フィン
５０２ 正極側整流素子
５０３ 負極側放熱フィン
５０４ 負極側整流素子
５０５ 固定部
５０６ 放射状サブフィン
５０８ 外周端部
５０９ 軸方向通風路
５１０、５１２ リード部
５１３ 端子台
５１４ 導電部材
５３０ 第１の壁面
５３２ 第２の壁面
５３４ 衝立部
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行抵抗の低減のためのスラントノーズ化や車室内居住空間確保というニーズからエンジンルームが近年ますます狭小化しているため、車両用交流発電機の搭載スペースに余裕がなくなってきており、同時にエンジンルーム内の温度も高くなってきている。また、燃費向上のために、例えばアイドル時などのエンジン回転数が低下し、車両用交流発電機の回転数も低下しているにもかかわらず、安全制御機器などによる電気負荷の増加により、発電能力の向上が要求されている。このような要求に応えようとすると、車両用交流発電機を構成する各種部品の発熱が増大し、特に、固定子により発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流装置の整流素子の温度上昇が問題となる。このため、限られたスペース内で整流装置に備わった放熱フィンを効率よく冷却する必要がある。
【０００３】
また、スラントノーズ化に伴って車両用交流発電機へタイヤからの跳ね上げ水や異物が飛来する可能性が高くなった。特に、寒冷地においては、融雪塩によって電解液である塩水が飛来するため、通電部品が腐食するおそれがあるという問題があり、耐環境性の向上が望まれている。さらに、エンジンルーム内のカーシャンプー洗浄も、カーシャンプーが電解液であることから通電部品の腐食の原因となるため、耐環境性の向上が望まれる。
【０００４】
従来から、整流装置に備わった整流素子の裏側にフリンジ状の軸方向放熱フィンを設け、整流素子の発熱を直接的に放熱フィンに伝えることにより冷却性を向上させた車両用交流発電機（例えば、特許文献１参照。）や、放熱フィンの表面において整流素子の中心から放射状に延びるフィンを設けて整流素子によって発生した熱を効率よく伝達して冷却性を向上させた車両用交流発電機（例えば、特許文献２参照。）が知られている。あるいは、軸方向に重ねられた放熱フィンを備えるとともに、整流素子の打ち込み孔から離れた位置に径方向に大きな貫通孔を設け、外部から導入した冷却風を直接この貫通孔に取り込むことによって通風抵抗を低減して冷却性の向上を図った車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
仏国特許出願公開第２７５２１０９号明細書（第３−７頁、図１−３）
【特許文献２】
特開平１０−５６７６２号公報（第３−５頁、図１−７）
【特許文献３】
米国特許第６，３０７，２８９号明細書（第５−６頁、図１−３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の車載機器の効率向上に伴う熱源不足に対応した新たなヒータを搭載したり、排出ガスの浄化装置を搭載したりするために、さらなる高出力化が求められている。しかし、上述した特許文献１や特許文献２に開示された車両用交流発電機の整流装置の冷却構造では、放熱フィン内部での熱伝導性には優れるものの、冷却風量が少ないため冷却性を不十分であるという問題があり、構造を変えずに出力電流を増加させると、その分だけ温度が上昇して許容温度範囲を超えてしまうおそれがある。これに対し、放熱フィンを大型化して放熱面積を増やしたり、冷却風を発生させる冷却ファンを大径化して冷却風量を増すことが考えられるが、これらはいずれも最近の小型化の傾向に反するものであり、採用は難しい。また、電解液の飛来等に対する耐環境性の向上については何も考慮されていない。
【０００７】
また、上述した特許文献３に開示された車両用交流発電機では、大きな貫通孔を通して冷却風を取り込んでいるため冷却風量を確保することはできるが、発熱部である整流素子から貫通孔までの距離が遠く、さらに貫通孔の開口面積が大きいため、放熱フィンの熱伝達効率が悪く、出力増大に対して十分な冷却性を確保することは難しい。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、整流装置の冷却性を向上させることができる車両用交流発電機を提供することにある。また、本発明の他の目的は、整流装置の耐環境性を向上させることができる車両用交流発電機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、回転子と、回転子と対向配置された固定子と、回転子と固定子とを支持するフレームと、フレームに固定されて整流素子の冷却と電気的接続を行う放熱フィンを有する整流装置と、整流装置を経由して回転子側に冷却風を吸入する冷却風発生装置とを備えており、放熱フィンは、整流素子が固定される固定部と、固定部から放射状に延伸するサブフィンとを備え、固定部とサブフィンと放熱フィンの外周端部とで包囲された開口部を有している。これにより、サブフィンを整流素子の固定部から放射状に形成することにより、整流素子によって発生した熱を整流素子近傍に溜めずにサブフィンを介して効率よく伝達することが可能になり、しかも、固定部やサブフィンによって包囲される開口部に冷却風を通すことにより、温度が高くなる固定部やサブフィンを冷却風によって直接冷却することが可能になり、飛躍的に整流装置の冷却性を向上させることができる。また、整流素子を固定する固定部の周囲に開口部が形成されているため、放熱フィンにおいて周囲から固定部に対して振動が伝わりにくくなり、整流素子のリード部の断線を低減することが可能になる。
【００１０】
また、上述した固定部の径方向の肉厚は、整流素子の中心軸に沿ったサブフィンの厚みよりも薄いことが望ましい。これにより、発熱部である整流素子に近く、高い温度になる固定部外周を冷却風によって効率よく冷却することが可能になる。
【００１１】
また、上述したサブフィンの冷却風の吸入側端部は、固定部の冷却風吸入側の端部あるいは固定部に固定された整流素子の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出していることが望ましい。これにより、整流素子に当たる冷却風を円滑に開口部内に取り込むことができるとともに、サブフィンの軸方向長さを長くすることによる放熱面積や熱容量の増大によってさらなる冷却性の向上が可能になる。
【００１２】
また、上述したサブフィンは、整流素子を中心として外径側に配置された第１の壁面と、内径側に配置されて第１の壁面に対して１８０°未満の角度をなす第２の壁面とを有していることが望ましい。これにより、放射状に形成されて隣接する２つのサブフィンの内径端部近傍において通風路を確保することが可能になり、特に温度が高くなるこの内径端部近傍を効率よく冷却することができるとともに、開口部に流れ込む冷却風の風量を増すことが可能になる。
【００１３】
また、上述した放熱フィンは、アルミダイカストによって形成されていることが望ましい。これにより、量産性の向上によるコストダウンが可能になる。
また、上述した放熱フィンの内周端部には、固定部の冷却風吸入側の端部よりも冷却風吸入側に突出した衝立部が形成されていることが望ましい。これにより、放熱フィンの中心近傍に吸入された冷却風を発熱部である整流素子近傍に導くことができ、効率的な冷却が可能になる。また、放熱フィンの周方向に沿って温度差がある場合、例えば、正極側の放熱フィンで出力端子と隔たった側の端部の温度が高くなる場合には、この衝立部を通して熱を伝えることにより、放熱フィンの周方向に沿った温度分布を均一化することが可能になる。
【００１４】
また、上述した放熱フィンは、互いに回転子の回転軸方向に重ねて配置される正極側および負極側の２種類の放熱フィンを含んでおり、回転子側に配置された一方の放熱フィンに固定された整流素子のリード部が他方の放熱フィン側に向いており、他方の冷却フィンの冷却風吸入側の端面位置が、リード部の接合位置よりも冷却風の流れに沿って上流側に設定されていることが望ましい。車両用交流発電機は回転子の回転軸が水平となるように車両に搭載される場合が多いが、このような場合に、被水して他方の放熱フィンを伝って電解液等が流れた場合であっても、一方の放熱フィンに固定された整流素子のリード部に直接電解液がかかることを防止することができるため、電解液による腐食の発生を低減することが可能になり、耐環境性を向上させることができる。また、リード部に電解液が直接かかるのを防止するために必要な防水壁を廃止することができるため、構造の簡略化によるコストダウンを図ることができる。
【００１５】
また、上述した放熱フィンは、互いに回転子の回転軸方向に重ねて配置される正極側および負極側の２種類の放熱フィンを含んでおり、少なくとも冷却風の流れに沿った上流側に配置された一方の放熱フィンについてサブフィンおよび開口部が形成されており、開口部に対応する他方の放熱フィン上の位置に複数の凸部が形成されていることが望ましい。これにより、一方の放熱フィンの開口部を通った冷却風を他方の放熱フィンの凸部に当てることができるため、他方の放熱フィンを効率よく冷却することが可能になり、整流装置全体の冷却性を向上させることができる。
【００１６】
また、上述した複数の凸部は、回転子の回転軸を中心に放射状に形成されていることが望ましい。これにより、他方の放熱フィンまで到達した冷却風を円滑にその内径側あるいは外径側に流すことができ、通風抵抗の減少による冷却性の向上が可能になる。
【００１７】
また、上述した整流素子に対応したサブフィンの整流素子の中心軸に沿った厚みは、不均一であることが望ましい。これにより、整流素子の温度分布によって、放熱面積を可変させ、整流素子の温度均一化を図ることができる。
また、上述した放熱フィンの周方向に沿った一方端には出力端子が設けられており、周方向に沿った他方端側に配置された整流素子に対応するサブフィンは、整流素子の中心軸に沿った厚みが、他の整流素子に対応するサブフィンの厚みよりも厚いことが望ましい。一般に、出力端子が設けられた放熱フィンの一方端側の温度は、出力端子に熱が伝わるため、他方端側の温度よりも低くなる。したがって、温度が高い他方端側に設けられたサブフィンの軸方向厚みを厚くして温度低減を図ることにより、不均一になっていた放熱フィンの周方向の温度分布を均一に近づけることが可能になり、放熱フィン全体としての冷却性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、エンジンからベルト（図示せず）およびプーリ１０を介して回転駆動される回転子２と、電機子として働く固定子４と、回転子２と固定子４とを一対の軸受け３ｃ、３ｄを介して支持するフロントフレーム３ａおよびリアフレーム３ｂと、固定子４に接続されて交流出力を直流出力に変換する整流装置５と、回転子２の界磁コイル２２に界磁電流を供給するブラシを保持するブラシ装置７と、出力電圧を制御するレギュレータ９と、車両との間で電気信号を入出力する端子を持つコネクタケース６と、整流装置５やレギュレータ９やブラシ装置７等を覆うようにリアフレーム３ｂの端面に取り付けられる樹脂製の保護カバー８等を含んで構成されている。
【００２０】
回転子２は、回転子磁極２４の軸方向端面に、外部から整流装置５を経由して冷却風を吸入する冷却風発生装置としての冷却ファン２６を備えている。
次に、整流装置５の詳細について説明する。図２は、整流装置５の平面図である。また、図３は整流装置５の断面構造を示す車両用交流発電機１の部分断面図である。図４は整流装置５に含まれる正極側放熱フィンの平面図である。図５は正極側放熱フィンの底面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ拡大断面図である。図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。図８は、図４に示す放熱フィンの固定部と放射状サブフィンの部分的拡大図である。図９は、整流装置５に含まれる負極側放熱フィンの平面図である。図１０は、負極側放熱フィンの底面図である。図１１は、正極側放熱フィンと負極側放熱フィンとを重ねた状態を示す斜視図であり、各放熱フィン以外の部品は省略されている。
【００２１】
整流装置５は、軸方向に２段に重ねられた馬蹄形の正極側放熱フィン５０１、負極側放熱フィン５０３と、正極側放熱フィン５０１に取り付けられた正極側整流素子５０２と、負極側放熱フィン５０３に取り付けられた負極側整流素子５０４と、端子台５１３とを含んで構成されている。
【００２２】
端子台５１３は、正極側放熱フィン５０１と負極側放熱フィン５０３の間を電気的に絶縁する樹脂製絶縁部材であり、固定子４で発生する交流電圧を正極側整流素子５０２および負極側整流素子５０４に導くための導電部材５１４を内蔵している。正極側整流素子５０２は、リード部５１０が負極側放熱フィン５０３に向くように配置されており、負極側整流素子５０４は、リード部５１２が正極側放熱フィン５０１に向くように配置されている。 負極側整流素子５０４のリード部５１２は、導電部材５１４との接合位置が正極側放熱フィン５０１の冷却風吸入側の端面位置よりも、冷却風の流れに沿って下流になるように、すなわち、リード部５１２の先端が正極側放熱フィン５０１のリア側端面よりも回転子２側になるように設定されている。車両用交流発電機１は回転子２の回転軸２１が水平となるように車両に搭載される場合が多いが、このような場合に、被水して正極側放熱フィン５０１の表面を伝って電解液等が流れた場合であっても、負極側整流素子５０４のリード部５１２に直接電解液がかかることを防止することができるため、電解液による腐食の発生を低減することが可能になり、耐環境性を向上させることができる。また、リード部５１２に電解液が直接かかるのを防止するために必要な防水壁を廃止することができるため、構造の簡略化によるコストダウンを図ることができる。
【００２３】
また、これらの正極側整流素子５０２および負極側整流素子５０４のそれぞれは、正極側放熱フィン５０１あるいは負極側放熱フィン５０３に設けられた圧入孔に打ち込み固定されており、それぞれのリード部５１０、５１２は、端子台５１３の導電部材５１４に電気接続されて全波整流回路を形成している。例えば、本実施形態では、２組の三相全波整流回路を形成するよう、図２に示すように、正極側放熱フィン５０１には６個の正極側整流素子５０２が、負極側放熱フィン５０３には６個の負極側整流素子５０４がそれぞれ配置されている。
【００２４】
また、正極側放熱フィン５０１の一方端には出力端子としてのボルト５００が取り付けられており、このボルト５００から直流出力が取り出される。
上述した構造を有する整流装置５は、リアフレーム３ｂと保護カバー８との間に配置されており、リアベアリングボックス３０の支持部材としての締結ボルト３１に、保護カバー８とともに締結固定されている。また、負極側放熱フィン５０３は、正極側放熱フィン５０１に比べ外径寸法が大きく設定されており、負極側整流素子５０４は、正極側整流素子５０２よりも外径側に配置されている。
【００２５】
また、図３に示すように、負極側放熱フィン５０３は、締結ボルト３１周辺においてはリアフレーム３ｂに接しており、それ以外の場所では、少なくとも負極側整流素子５０４の打ち込み部とリアフレーム３ｂの間には、保護カバー８とリアフレーム３ｂ間の径方向開口部８０２からリアフレーム３ｂの吸気口８０３に通ずる通風溝８１０が形成されている。また、保護カバー８には、正極側整流素子５０２近傍に、軸方向開口部８０１が設けられている。
【００２６】
本実施形態では、正極側放熱フィン５０１および負極側放熱フィン５０３は、例えばアルミダイカストによって形成されており、量産性の向上によるコストダウンが図られている。なお、アルミ材や銅材等の熱伝導率が良好な金属材料を切削加工してこれらの放熱フィンを形成してもよい。
【００２７】
正極側放熱フィン５０１は、正極側整流素子５０２が固定される円筒状の圧入孔としての６箇所の固定部５０５と、各固定部５０５から放射状に延伸する放射状サブフィン５０６と、隣接する放射状サブフィン５０６を円弧状に連結する円弧状サブフィン５０７とを備えている。
【００２８】
固定部５０５と放射状サブフィン５０６と正極側放熱フィン５０１の外周端部５０８とで包囲された開口部によって軸方向通風路５０９が形成されている。また、円弧状サブフィン５０７は、正極側整流素子５０２の中心軸に対して同心円状となるように配置されており、この円弧状サブフィン５０７によって、軸方向通風路５０９を形成する開口部が分割されている。さらに、この円弧状サブフィン５０７は、回転子２の回転軸２１を基準にして、正極側整流素子５０２の固定位置よりも外径側に形成されている。
【００２９】
図６に示すように、円弧状サブフィン５０７は、回転子２の回転軸２１に沿った長さが放射状サブフィン５０６の回転軸２１に沿った長さよりも短く、しかも、冷却風の吸入側端部が放射状サブフィン５０６の吸入側端部よりも回転子２の冷却ファン２６側に凹んで設定されている。固定部５０５の径方向の肉厚ａは、正極側整流素子５０２の中心軸に沿った放射状サブフィン５０６の厚みｂよりも薄く設定されている。放射状サブフィン５０６の冷却風の吸入側端部は、固定部５０５の冷却風吸入側の端部あるいはこの固定部５０５に固定された正極側整流素子５０２の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出している。また、放熱フィン５０１の内周端部には、固定部５０５の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出した衝立部５３４が形成されている。
【００３０】
図７に示すように、放射状サブフィン５０６は、軸方向通風路５０９の開口面積を冷却風の流れに沿って減少させるように、側面を傾斜させている。上述した放射状サブフィン５０６および円弧状サブフィン５０７は、アルミダイカストによって形成された正極側放熱フィン５０１に一体成形されている。
【００３１】
また、図８に示すように、放射状サブフィン５０６は、正極側整流素子５０２を中心として外径側に配置された第１の壁面５３０と、内径側に配置されて第１の壁面５３０に対して１８０°未満の角度をなす第２の壁面５３２とを有している。このように、放射状サブフィン５０６は、固定部５０５の近傍において内径側に行くにしたがって先細りとなる形状を有しており、図８においてハッチングで示された通風路が確保されている。
【００３２】
また、上述したように、正極側放熱フィン５０１の一方端には出力端子としてのボルト５００が取り付けられている。一般に、出力端子が設けられた正極側放熱フィン５０１の一方端側の温度は、この出力端子に熱が伝わるため低くなり、これに対し他方端の温度は高くなる。本実施形態の正極側放熱フィン５０１では、図１１に示すように、他方端側に配置された整流素子に対応する放射状サブフィン５０６（図１１ではＷで示された範囲）およびこれに連続する外周端部５０８が、他の整流素子に対応する放射状サブフィン５０６よりも整流素子の中心軸に沿った厚みが厚く設定されている。このため、他方端側の熱容量が増加するため温度が低減され、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿った温度分布を均一に近づけることが可能になる。
【００３３】
負極側放熱フィン５０３は、ほぼ平板状に形成されており、６箇所の圧入孔のそれぞれに負極側整流素子５０４が打ち込み固定されている。また、負極側放熱フィン５０３の表面（リアフレーム３ｂと反対側の面）には部分的に放射状の凸部５２０が形成されており、正極側放熱フィン５０１に設けられた軸方向通風路５０９を通った冷却風がこれらの凸部５２０に沿って流れるようになっている。同様に、負極側放熱フィン５０３の裏面には部分的に放射状の凸部５２２が形成されている。これらの凸部５２２が形成されているため、保護カバー８とリアフレーム３ｂ間の径方向開口部８０２からリアフレーム３ｂの吸気口８０３に通ずる通風溝８１０を通って冷却風が流れる際に負極側放熱フィン５０３を効率よく冷却することが可能になる。
【００３４】
このように、本実施形態の整流装置５の正極側放熱フィン５０１では、放射状サブフィン５０６を正極側整流素子５０２の固定部５０５から放射状に形成することにより、正極側整流素子５０２によって発生した熱を正極側整流素子５０２近傍に溜めずに放射状サブフィン５０６を介して効率よく伝達することが可能になり、しかも、固定部５０５や放射状サブフィン５０６によって包囲される開口部に冷却風を通すことにより、温度が高くなる固定部５０５や放射状サブフィン５０６を冷却風によって直接冷却することが可能になり、飛躍的に整流装置５の冷却性を向上させることができる。また、正極側整流素子５０２を固定する固定部５０５の周囲に開口部が形成されているため、正極側放熱フィン５０１において周囲から固定部５０５に対して振動が伝わりにくくなり、正極側整流素子５０２のリード部５１０の断線を低減することが可能になる。
【００３５】
また、固定部５０５の径方向の肉厚ａを正極側整流素子５０２の中心軸に沿った放射状サブフィン５０６の厚みｂよりも薄くすることにより、発熱部である正極側整流素子５０２に近く、高い温度になる固定部５０５の外周部を冷却風によって効率よく冷却することが可能になる。
【００３６】
また、放射状サブフィン５０６の冷却風の吸入側端部を、固定部５０５の冷却風吸入側の端部あるいは固定部５０５に固定された正極側整流素子５０２の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出させることにより、正極側整流素子５０２に当たる冷却風を円滑に開口部内に取り込むことができるとともに、放射状サブフィン５０６の軸方向長さを長くすることによる放熱面積や熱容量の増大によってさらなる冷却性の向上が可能になる。
【００３７】
また、放射状サブフィン５０６は、正極側整流素子５０２を中心として外径側に配置された第１の壁面５３０と、内径側に配置されて第１の壁面５３０に対して１８０°未満の角度をなす第２の壁面５３２とを有しているため、放射状に形成されて隣接する２つの放射状サブフィン５０６の内径端部近傍において通風路を確保することが可能になり、特に温度が高くなるこの内径端部近傍を効率よく冷却することができるとともに、開口部に流れ込む冷却風の風量を増すことが可能になる。
【００３８】
また、正極側放熱フィン５０１の内周端部には、固定部５０５の冷却風吸入側の端部よりも冷却風吸入側に突出した衝立部５３４が形成されているため、正極側放熱フィン５０１の中心近傍に吸入された冷却風を発熱部である正極側整流素子５０２近傍に導くことができ、効率的な冷却が可能になる。また、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿って温度差がある場合、例えば、正極側放熱フィン５０１で出力端子と隔たった側の端部の温度が高くなる場合には、この衝立部５３４を通して熱を伝えることにより、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿った温度分布を均一化することが可能になる。
【００３９】
また、冷却風の流れに沿った上流側に配置された正極側放熱フィン５０１について放射状サブフィン５０６および開口部が形成されており、この開口部に対応する負極側放熱フィン５０３上の位置に複数の凸部５２０が形成されているため、正極側放熱フィン５０１の開口部を通った冷却風を負極側放熱フィン５０３の凸部５２０に直接当てることができ、負極側放熱フィン５０３および整流装置５全体を効率よく冷却することが可能になる。
【００４０】
また、これらの凸部５２０を、回転子２の回転軸２１を中心に放射状に形成することにより、負極側放熱フィン５０３まで到達した冷却風を円滑にその内径側あるいは外径側に流すことができ、通風抵抗の減少による冷却性の向上が可能になる。
【００４１】
また、正極側放熱フィン５０１の周方向に沿った一方端には出力端子としてのボルト５００が設けられており、周方向に沿った他方端側に配置された整流素子に対応する放射状サブフィン５０６は、正極側整流素子５０２の中心軸に沿った厚みが、他の正極側整流素子５０２に対応する放射状サブフィン５０６の厚みよりも厚く設定されている。一般に、出力端子が設けられた正極側放熱フィン５０１の一方端側の温度は、出力端子に熱が伝わるため、他方端側の温度よりも低くなる。したがって、温度が高い他方端側に設けられた放射状サブフィン５０６の軸方向厚みを厚くして温度低減を図ることにより、不均一になっていた正極側放熱フィン５０１の周方向の温度分布を均一に近づけることが可能になり、正極側放熱フィン５０１全体としての冷却性を向上させることができる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、正極側放熱フィン５０１のみに放射状サブフィン５０６を形成し、負極側放熱フィン５０３は表面に部分的な凸部５２０、５２２が形成されたほぼ平板形状としたが、正極側放熱フィン５０１と同様に負極側放熱フィン５０３側も放射状サブフィン５０６を備える構造としてもよい。これにより、冷却風が整流装置５を通過する際の通風抵抗をさらに低減することができる。
【００４３】
また、上述した実施形態では、リアフレーム３ｂに近い側に負極側放熱フィン５０３を配置したが、反対にリアフレーム３ｂに近い側に正極側放熱フィンを配置するようにしてもよい。この場合には、冷却風の流れに沿って上流側に配置される負極側放熱フィンを図５および図６に示した構造とすればよい。あるいは、正極側放熱フィン５０１と負極側放熱フィン５０３を回転軸２１方向に重ねて配置するのではなく、並べて配置するようにしてもよい。この場合には、両方の放熱フィンが放射状サブフィン５０６や円弧状サブフィン５０７を備えるようにすればよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、２組の三相全波整流回路を形成する整流装置５を示したが、一般的な一組の三相全波整流回路が含まれる整流装置や、３組以上の三相全波整流回路が含まれる整流装置に本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、上述した実施形態では、樹脂製の保護カバー８を用いたが、金属製の保護カバーを用いてもよい。このとき、カバー自身が放熱フィンとなって整流装置５からの伝熱を促進させて、冷却性を向上させることができる。
また、上述した実施形態において、図１２に示すように放熱フィンの整流素子打ち込み内周面（固定部５０５の内周面）をテーパ形状としてもよい。これにより、車両搭載時に水等の異物が整流素子近傍に溜まることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【図２】整流装置の平面図である。
【図３】整流装置の断面構造を示す車両用交流発電機の部分断面図である。
【図４】整流装置に含まれる正極側放熱フィンの平面図である。
【図５】正極側放熱フィンの底面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ拡大断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。
【図８】図４に示す放熱フィンの固定部と放射状サブフィンの部分的拡大図である。
【図９】整流装置に含まれる負極側放熱フィンの平面図である。
【図１０】負極側放熱フィンの底面図である。
【図１１】正極側放熱フィンと負極側放熱フィンとを重ねた状態を示す斜視図である。
【図１２】放熱フィンの変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 車両用交流発電機
２ 回転子
３ａ フロントフレーム
３ｂ リアフレーム
４ 固定子
５ 整流装置
８ 保護カバー
９ レギュレータ
５００ ボルト
５０１ 正極側放熱フィン
５０２ 正極側整流素子
５０３ 負極側放熱フィン
５０４ 負極側整流素子
５０５ 固定部
５０６ 放射状サブフィン
５０８ 外周端部
５０９ 軸方向通風路
５１０、５１２ リード部
５１３ 端子台
５１４ 導電部材
５３０ 第１の壁面
５３２ 第２の壁面
５３４ 衝立部
Claims (7)
- 回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームと、前記フレームに固定されて整流素子の冷却と電気的接続を行う放熱フィンを有する整流装置と、前記整流装置を経由して前記回転子側に冷却風を吸入する冷却風発生装置とを備える車両用交流発電機において、
前記放熱フィンは、前記整流素子が固定される固定部と、前記固定部から放射状に延伸するサブフィンとを備え、前記サブフィンの冷却風の吸入側端部は、前記固定部の冷却風吸入側の端部あるいは前記固定部に固定された前記整流素子の冷却風吸入側の端部よりも、冷却風吸入側に突出しており、前記固定部と前記サブフィンと前記放熱フィンの外周端部とで包囲された開口部を有することを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１において、
前記固定部の径方向の肉厚は、前記整流素子の中心軸に沿った前記サブフィンの厚みよりも薄いことを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１において、
前記サブフィンは、前記整流素子を中心として外径側に配置された第１の壁面と、内径側に配置されて前記第１の壁面に対して１８０°未満の角度をなす第２の壁面とを有していることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記放熱フィンの内周端部には、前記固定部の冷却風吸入側の端部よりも冷却風吸入側に突出した衝立部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記放熱フィンは、互いに前記回転子の回転軸方向に重ねて配置される正極側および負極側の２種類の放熱フィンを含んでおり、
少なくとも冷却風の流れに沿った上流側に配置された一方の前記放熱フィンについて前記サブフィンおよび前記開口部が形成されており、前記開口部に対応する他方の前記放熱フィン上の位置に複数の凸部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項５において、
前記複数の凸部は、前記回転子の回転軸を中心に放射状に形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記放熱フィンの周方向に沿った一方端には出力端子が設けられており、周方向に沿った他方端側に配置された前記整流素子に対応する前記サブフィンは、前記整流素子の中心軸に沿った厚みが、他の前記整流素子に対応する前記サブフィンの厚みよりも厚いことを特徴とする車両用交流発電機。
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