JP3913903B2 - 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】
この発明は、ブラケット本体に通気窓を形成するリブが設けられたブラケットが一対対向して構成されたケースを備えた車両用交流発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の車両用交流発電機の正面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。なお、図８では図９のプーリ及びシャフトが省略されている。
【０００３】
この車両用交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケースと、このケース内に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定されたファン５と、ケース内の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続された整流器１２と、ブラシホルダ１１に勘着されたヒートシンク１６と、このヒートシンク１６に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１７とを備えている。
【０００４】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って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１４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９とから構成されている。第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２０、２１をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極２０、２１は、両爪状磁極間で磁束が漏れないよう、また、回転子コイル１３を冷却するための冷却風通路となるよう、ある一定の磁極間隙間が形成されるように、配設されている。
【０００５】
ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い、回転子コイル１３の磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
整流器１２はステータ８で生じた交流を直流に整流するダイオード２６と、ダイオード２６で生じた熱を放熱するためのヒートシンク２７とを備えている。
【０００６】
フロントブラケット１は、ブラケット本体８０の外周部に複数のリブ２８により形成された複数の排気窓２９が設けられている。排気窓２９の内側には複数の吸気窓３４が形成されている。また、ブラケット本体８０の外周部には９０°の角度間隔で４箇所に貫通孔３０が形成されている。ボルト３１がこの貫通孔３０を貫通してリヤブラケット２に螺着し、リヤブラケット２とフロントブラケット１とがステータコア１５を挟持している。また、Ｖの字形状の一対の取付脚部３２にはそれぞれ取付孔３３が形成されている。ボルト（図示せず）がこの取付孔３３を貫通してエンジン本体（図示せず）に螺着し、車両用交流発電機がエンジン本体に固定される。
【０００７】
なお、リヤブラケット２についても、フロントブラケット１と同様に、リブ２８、排気窓２９、吸気窓３４、取付孔３３を有してしる。
【０００８】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体１８の爪状磁極２０にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体１９の爪状磁極２１にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、シャフト６によって回転子７が回転するため、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともにレギュレータ１７によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００９】
回転子コイル１３やステータコイル１６は発電中、常に発熱している。一方、発電により発生する熱を逃がすためにファン５が回転しており、フロントブラケット１とリヤブラケット２には、冷却空気が図９の矢印Ａに示すように吸気窓３４から入り排気窓２９から外部に排出される。
【００１０】
図１０はステータ８から排気窓２９を通過する冷却空気までの熱伝導回路を示すものである。図において、Ｔｓはステータ８の温度（Ｋ）、Ｒ１はステータコア１５と、ステータコア１５がフロントブラケット１に嵌着したフロントブラケット１の嵌着部３５との間の熱抵抗（Ｋ／Ｗ）、Ｒ２は嵌着部３５とリブ２８の根元部２８ａとの間の熱抵抗（Ｋ／Ｗ、）、Ｒ３はリブ２８の熱抵抗（Ｋ／Ｗ）、Ｔａは冷却空気の温度（Ｋ）である。
【００１１】
ステータ８の熱の一部は上記熱伝導回路に沿って冷却空気に伝導され、最終的には冷却空気へ熱伝導される。この熱伝導回路から、ステータ８の温度上昇（Ｔｓ−Ｔａ）はＱ×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）＝Ｑ×Ｒで定まる。なお、Ｑはステータ８の発熱流束（Ｗ）である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記車両用交流発電機では、ステータ８の温度上昇を低く抑えるためには、ステータ８の発熱流束Ｑを一定とした場合、上記熱抵抗Ｒの値を低くする必要性がある。
しかしながら、フロントブラケット１のブラケット本体８０、リヤブラケット２のブラケット本体８０はアルミニウムで構成されており、また排気窓２９の窓枠を構成したリブ２８も熱伝導率が高くないアルミニウムで構成されているので、熱抵抗Ｒが大きく、ステータ８の温度が上昇してしまい、そのため発電電流を低減せざるを得ないという問題点があった。
【００１３】
また、特開平７−１７０６９５号公報には、熱伝導率の高い部材であるヒートパイプを用いて発電機本体の放熱を行う構成が示されているが、ヒートパイプからの熱を外部に放出する放熱部が発電機本体の外部に設けられており、車両用交流発電機の全体が大きくなってしまうという問題点があった。
【００１４】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、温度上昇を抑え、発電能力を向上させることができる車両用交流発電機を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る車両用交流発電機は、ブラケット本体に通気窓を形成するリブが設けられたブラケットが一対対向して構成されたケースと、このケース内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、電流を流して磁束を発生する回転子コイル及びこの回転子コイルを覆って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を有する回転子と、前記ケース内に固定されたステータコア及びこのステータコアに導線が巻回され前記回転子の回転に伴う前記回転子コイルの回転磁界で交流が生じるステータコイルを有するステータとを備え、前記リブは、前記ブラケット本体よりも熱伝導率が高く、かつ一部がブラケット本体に埋設された熱通路部材で構成されている。
【００１６】
また、請求項２に係る車両用交流発電機では、ケースは一対のブラケットの端面同士が当接して構成され、かつケースの内壁面がステータコアの外周面に面接触している。
【００１７】
また、請求項３に係る車両用交流発電機では、熱通路部材は、一端部が一方のブラケットのリブを構成し、他端部が他方のブラケットのリブを構成している。
【００１８】
また、請求項４に係る車両用交流発電機では、ブラケット本体は、アルミニウムで構成され、熱通路部材は、銅で構成されている。
【００１９】
また、請求項５に係る車両用交流発電機では、熱通路部材はヒートパイプである。
【００２０】
また、請求項６に係る車両用交流発電機では、ステータコアとケースとの間に、ステータコアとケースとの間の空気を排除し、ステータコアとケースとの間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在している。
【００２１】
また、請求項７に係る車両用交流発電機では、熱通路部材とブラケット本体との間に、熱通路部材とブラケット本体との間の空気を排除し、熱通路部材とブラケット本体との間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在している。
【００２２】
また、請求項８に係る車両用交流発電機では、空気排除媒体はシリコングリースである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の車両用交流発電機の正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図２の要部拡大図である。なお、図１では図２のシャフト、プーリは省略されている。
【００２４】
この車両用交流発電機は、フロントブラケット５１及びリヤブラケット５２から構成されたケース５３と、このケース５３内に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定されたファン５と、ケース５３内の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続された整流器１２と、ブラシホルダ１１に勘着されたヒートシンク１６と、このヒートシンク１６に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１７とを備えている。
【００２５】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って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１４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９とから構成されている。第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２０、２１をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極２０、２１は、両爪状磁極間で磁束が漏れないよう、また、回転子コイル１３を冷却するための冷却風通路となるよう、ある一定の磁極間隙間が形成されるように、配設されている。
【００２６】
ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い、回転子コイル１３からの磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
整流器１２はステータ８で生じた交流を直流に整流するダイオード２６と、ダイオード２６で生じた熱を放熱するためのヒートシンク２７とを備えている。
【００２７】
フロントブラケット５１は、ブラケット本体５０の外周部に通気窓である複数の排気窓２９を形成したリブ５４が設けられている。ブラケット本体５０はアルミニウムで構成されているのに対して、リブ５４はアルミニウムよりも熱伝導率の高い銅で構成されている。排気窓２９の内側には複数の吸気窓３４が形成されている。また、フロントブラケット５１の外周部には９０°の角度間隔で４箇所に貫通孔３０が形成されている。ボルト３１がこの貫通孔３０を貫通してリヤブラケット５２に螺着し、リヤブラケット５２とフロントブラケット５１とがステータコア１５を挟持している。また、Ｖの字形状の一対の取付脚部３２にはそれぞれ取付孔３３が形成されている。この取付孔３３にはボルト（図示せず）が貫通してエンジン本体（図示せず）に螺着し、車両用交流発電機がエンジン本体に固定される。
リブ５４は、一端部がブラケット本体５０に埋設され、他端部がフロントブラケット５１の勘着部６１に埋設された銅からなる熱通路部材６０で構成されている。
【００２８】
熱通路部材６０をブラケット本体５０に埋設するには、熱通路部材６０を金型内に配置し、その後アルミニウムを金型内に射出成形してフロントブラケット５２を形成すればよい。また、ブラケット本体５０に貫通孔を加工し、この貫通孔に熱通路部材６０を挿入するようにしてもよい。
【００２９】
なお、リヤブラケット５２についても、フロントブラケット５１と同様に、一部がブラケット本体に埋設された熱通路部材６０で構成されたリブ５４、通気窓である排気窓２９、通気窓である吸気窓３４、取付孔３３を有してしる。
【００３０】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体１８の爪状磁極２０にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体１９の爪状磁極２１にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、シャフト６によって回転子７が回転するため、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともにレギュレータ１７によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【００３１】
回転子コイル１３やステータコイル１６は発電中、常に発熱している。一方、発電により発生する熱を逃がすためにファン５が回転しており、フロントブラケット５１とリヤブラケット５２には、図２の矢印Ｂに示すように冷却空気が吸気窓３４から入り排気窓２９から外部に排出される。
【００３２】
この実施の形態では、ステータコイル１６で生じた熱の一部は排気窓２９を通過する冷却空気に伝達されるが、その熱伝導通路の一部を構成するリブ５４は熱伝導率の高い銅製の熱通路部材６０で構成されており、アルミニウムを用いた従来のリブ２８と比較して熱伝導通路の熱抵抗が小さくなった。そして、同一の条件で車両用交流発電機を作動させたとき、従来の車両用交流発電機と比較して約２００℃のステータ８の温度が３℃程度低下した。
【００３３】
この実施の形態ではリブ５４を構成する熱通路部材６０の材質として銅を用いたが、さらに熱伝導率の高い銀で熱通路部材を構成したときには、さらにステータ８の温度を降下させることができる。また、冷却空気との接触面積を増大させて熱伝導通路の熱抵抗を小さくするために、熱通路部材、つまりリブの数を増やしてもよい。
【００３４】
なお、この実施の形態では、ステータ８の温度を低下させたが、整流器のヒートシンクをリヤブラケットに接合し、ダイオードの発熱をリヤブラケットに伝導する構造の車両用交流発電機においては、ダイオードの温度を低下させることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の車両用交流発電機の正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。なお、図４では図５のシャフト、プーリは省略されている。
【００３６】
この実施の形態では、お椀状のフロントブラケット７１及びお椀状のリヤブラケット７２の端面７１ａ，７２ａ同士が、フロントブラケット７１及びリヤブラケット７２のボルト３１が貫通する近傍を除いて当接しており、フロントブラケット７１及びリヤブラケット７２は、ステータコア１５の外周面と当接している。また、フロントブラケット７１のブラケット本体７６及びリヤブラケット７２のブラケット本体７６には熱通路部材であるヒートパイプ７３の一部が埋設されている。図７に示すように細長状のヒートパイプ７３の一端部はフロントブラケット７１の排気窓７４のリブ７５を構成しており、また他端部はリヤブラケット７２の排気窓７４の窓枠のリブ７５を構成している。
【００３７】
このヒートパイプ７３は、内壁に毛細管構造（ウィック構造）が形成された銅金属パイプの内部を真空にし、この内部に作動液として少量の水などを密封した伝熱素子であって、銅に対し１００倍の熱伝導率を有している。
【００３８】
また、ブラケット本体７６と、ヒートパイプ７３との間には空気排除媒体であるシリコングリース７７が介在している。シリコングリース７７を介在させることにより、ブラケット本体７６とヒートパイプ７３との間の空気が排除され、ブラケット本体７６とヒートパイプ７３との間の熱抵抗が小さくなる。なお、図示されて示されていないが、ステータコア１５の外周面と、ブラケット本体７６の内周面との間にも空気排除媒体であるシリコングリースが介在している。
【００３９】
この実施の形態では、熱伝導率が高いヒートパイプ７３を用い、またステータコア１５とブラケット７１、７２との接触面積を大きくし、さらにステータコア１５の外周面とブラケット本体７６との間にシリコングリースを介在させ、さらにまたヒートパイプ７３とブラケット本体７６との間にもシリコングリースを介在させたことにより、約２００℃のステータ８の温度が３０℃程度降下した。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１に係る車両用交流発電機によれば、リブは、ブラケット本体よりも熱伝導率の高く、かつ一部がブラケット本体に埋設された熱通路部材で構成されているので、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が小さくなり、ステータで発生した熱は効率良く通気窓から外気に放出され、ステータの温度を下げることができる。
【００４１】
また、請求項２に係る車両用交流発電機によれば、ケースは一対のブラケットの端面同士が当接して構成されて、ケースの内壁面がステータコアの外周面に面接触しているので、ケースとステータコアとの接触面積が大きくなり、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が小さくなり、ステータで発生した熱はより効率良く通気窓から外気に放出される。
【００４２】
また、請求項３に係る車両用交流発電機によれば、熱通路部材は、一端部が一方のブラケットのリブを構成し、他端部が他方のブラケットのリブを構成したので、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が小さくなり、ステータで発生した熱はより効率良く通気窓から外気に放出される。
【００４３】
請求項４に係る車両用交流発電機によれば、ブラケット本体はアルミニウムで構成され、熱通路部材は銅で構成されたので、低コストでステータの放熱効果が優れた車両用交流発電機を得ることができる。
【００４４】
また、請求項５に係る車両用交流発電機によれば、熱通路部材はヒートパイプであるので、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が格段に小さくなり、ステータで発生した熱はより効率よく外気に放出される。
【００４５】
また、請求項６に係る車両用交流発電機によれば、ステータコアとケースとの間に、ステータコアとケースとの間の空気を排除し、ステータコアとケースとの間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在しているので、ステータコアとケースとの間には熱抵抗の大きな空気が介在せず、ステータコアとケースとの間の熱抵抗を低減させることができる。
【００４６】
また、請求項７に係る車両用交流発電機によれば、熱通路部材とブラケット本体との間に、熱通路部材とブラケット本体との間の空気を排除し、熱通路部材とブラケット本体との間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在しているので、、熱通路部材とブラケット本体との間には熱抵抗の大きな空気が介在せず、熱通路部材とブラケット本体との間の熱抵抗を低減させることができる。
【００４７】
また、請求項８に係る車両用交流発電機によれば、空気排除媒体はシリコングリースであるので、低コストで熱抵抗が大きな空気を熱伝導通路から除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の車両用交流発電機の正面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である
【図３】 図２の要部拡大図である。
【図４】 この発明の実施の形態２の車両用交流発電機の正面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】 図５のヒートパイプの断面図である。
【図８】 従来の車両用交流発電機の正面図である。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】 車両用交流発電機の熱伝導回路図である。
【符号の説明】
６ シャフト、７ 回転子、８ ステータ、１３ 回転子コイル、１４ ポールコア、１５ ステータコア、１６ ステータコイル、２９，７４ 排気窓（通気窓）、５０，７６ ブラケット本体、５１，７１ フロントブラケット、５２，７２ リヤブラケット、５３ ケース、６０ 熱通路部材、５４，７５ リブ、７３ ヒートパイプ（熱通路部材）、７７ シリコングリース（空気排除媒体）７１ａ，７２ａ 端面。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブラケット本体に通気窓を形成するリブが設けられたブラケットが一対対向して構成されたケースを備えた車両用交流発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の車両用交流発電機の正面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。なお、図８では図９のプーリ及びシャフトが省略されている。
【０００３】
この車両用交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケースと、このケース内に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定されたファン５と、ケース内の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続された整流器１２と、ブラシホルダ１１に勘着されたヒートシンク１６と、このヒートシンク１６に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１７とを備えている。
【０００４】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って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１４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９とから構成されている。第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２０、２１をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極２０、２１は、両爪状磁極間で磁束が漏れないよう、また、回転子コイル１３を冷却するための冷却風通路となるよう、ある一定の磁極間隙間が形成されるように、配設されている。
【０００５】
ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い、回転子コイル１３の磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
整流器１２はステータ８で生じた交流を直流に整流するダイオード２６と、ダイオード２６で生じた熱を放熱するためのヒートシンク２７とを備えている。
【０００６】
フロントブラケット１は、ブラケット本体８０の外周部に複数のリブ２８により形成された複数の排気窓２９が設けられている。排気窓２９の内側には複数の吸気窓３４が形成されている。また、ブラケット本体８０の外周部には９０°の角度間隔で４箇所に貫通孔３０が形成されている。ボルト３１がこの貫通孔３０を貫通してリヤブラケット２に螺着し、リヤブラケット２とフロントブラケット１とがステータコア１５を挟持している。また、Ｖの字形状の一対の取付脚部３２にはそれぞれ取付孔３３が形成されている。ボルト（図示せず）がこの取付孔３３を貫通してエンジン本体（図示せず）に螺着し、車両用交流発電機がエンジン本体に固定される。
【０００７】
なお、リヤブラケット２についても、フロントブラケット１と同様に、リブ２８、排気窓２９、吸気窓３４、取付孔３３を有してしる。
【０００８】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体１８の爪状磁極２０にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体１９の爪状磁極２１にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、シャフト６によって回転子７が回転するため、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともにレギュレータ１７によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００９】
回転子コイル１３やステータコイル１６は発電中、常に発熱している。一方、発電により発生する熱を逃がすためにファン５が回転しており、フロントブラケット１とリヤブラケット２には、冷却空気が図９の矢印Ａに示すように吸気窓３４から入り排気窓２９から外部に排出される。
【００１０】
図１０はステータ８から排気窓２９を通過する冷却空気までの熱伝導回路を示すものである。図において、Ｔｓはステータ８の温度（Ｋ）、Ｒ１はステータコア１５と、ステータコア１５がフロントブラケット１に嵌着したフロントブラケット１の嵌着部３５との間の熱抵抗（Ｋ／Ｗ）、Ｒ２は嵌着部３５とリブ２８の根元部２８ａとの間の熱抵抗（Ｋ／Ｗ、）、Ｒ３はリブ２８の熱抵抗（Ｋ／Ｗ）、Ｔａは冷却空気の温度（Ｋ）である。
【００１１】
ステータ８の熱の一部は上記熱伝導回路に沿って冷却空気に伝導され、最終的には冷却空気へ熱伝導される。この熱伝導回路から、ステータ８の温度上昇（Ｔｓ−Ｔａ）はＱ×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）＝Ｑ×Ｒで定まる。なお、Ｑはステータ８の発熱流束（Ｗ）である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記車両用交流発電機では、ステータ８の温度上昇を低く抑えるためには、ステータ８の発熱流束Ｑを一定とした場合、上記熱抵抗Ｒの値を低くする必要性がある。
しかしながら、フロントブラケット１のブラケット本体８０、リヤブラケット２のブラケット本体８０はアルミニウムで構成されており、また排気窓２９の窓枠を構成したリブ２８も熱伝導率が高くないアルミニウムで構成されているので、熱抵抗Ｒが大きく、ステータ８の温度が上昇してしまい、そのため発電電流を低減せざるを得ないという問題点があった。
【００１３】
また、特開平７−１７０６９５号公報には、熱伝導率の高い部材であるヒートパイプを用いて発電機本体の放熱を行う構成が示されているが、ヒートパイプからの熱を外部に放出する放熱部が発電機本体の外部に設けられており、車両用交流発電機の全体が大きくなってしまうという問題点があった。
【００１４】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、温度上昇を抑え、発電能力を向上させることができる車両用交流発電機を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る車両用交流発電機は、ブラケット本体に通気窓を形成するリブが設けられたブラケットが一対対向して構成されたケースと、このケース内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、電流を流して磁束を発生する回転子コイル及びこの回転子コイルを覆って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を有する回転子と、前記ケース内に固定されたステータコア及びこのステータコアに導線が巻回され前記回転子の回転に伴う前記回転子コイルの回転磁界で交流が生じるステータコイルを有するステータとを備え、前記リブは、前記ブラケット本体よりも熱伝導率が高く、かつ一部がブラケット本体に埋設された熱通路部材で構成されている。
【００１６】
また、請求項２に係る車両用交流発電機では、ケースは一対のブラケットの端面同士が当接して構成され、かつケースの内壁面がステータコアの外周面に面接触している。
【００１７】
また、請求項３に係る車両用交流発電機では、熱通路部材は、一端部が一方のブラケットのリブを構成し、他端部が他方のブラケットのリブを構成している。
【００１８】
また、請求項４に係る車両用交流発電機では、ブラケット本体は、アルミニウムで構成され、熱通路部材は、銅で構成されている。
【００１９】
また、請求項５に係る車両用交流発電機では、熱通路部材はヒートパイプである。
【００２０】
また、請求項６に係る車両用交流発電機では、ステータコアとケースとの間に、ステータコアとケースとの間の空気を排除し、ステータコアとケースとの間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在している。
【００２１】
また、請求項７に係る車両用交流発電機では、熱通路部材とブラケット本体との間に、熱通路部材とブラケット本体との間の空気を排除し、熱通路部材とブラケット本体との間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在している。
【００２２】
また、請求項８に係る車両用交流発電機では、空気排除媒体はシリコングリースである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の車両用交流発電機の正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図２の要部拡大図である。なお、図１では図２のシャフト、プーリは省略されている。
【００２４】
この車両用交流発電機は、フロントブラケット５１及びリヤブラケット５２から構成されたケース５３と、このケース５３内に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定されたファン５と、ケース５３内の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続された整流器１２と、ブラシホルダ１１に勘着されたヒートシンク１６と、このヒートシンク１６に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１７とを備えている。
【００２５】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って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１４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９とから構成されている。第１のポールコア体１８及び第２のポールコア体１９は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２０、２１をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極２０、２１は、両爪状磁極間で磁束が漏れないよう、また、回転子コイル１３を冷却するための冷却風通路となるよう、ある一定の磁極間隙間が形成されるように、配設されている。
【００２６】
ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い、回転子コイル１３からの磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
整流器１２はステータ８で生じた交流を直流に整流するダイオード２６と、ダイオード２６で生じた熱を放熱するためのヒートシンク２７とを備えている。
【００２７】
フロントブラケット５１は、ブラケット本体５０の外周部に通気窓である複数の排気窓２９を形成したリブ５４が設けられている。ブラケット本体５０はアルミニウムで構成されているのに対して、リブ５４はアルミニウムよりも熱伝導率の高い銅で構成されている。排気窓２９の内側には複数の吸気窓３４が形成されている。また、フロントブラケット５１の外周部には９０°の角度間隔で４箇所に貫通孔３０が形成されている。ボルト３１がこの貫通孔３０を貫通してリヤブラケット５２に螺着し、リヤブラケット５２とフロントブラケット５１とがステータコア１５を挟持している。また、Ｖの字形状の一対の取付脚部３２にはそれぞれ取付孔３３が形成されている。この取付孔３３にはボルト（図示せず）が貫通してエンジン本体（図示せず）に螺着し、車両用交流発電機がエンジン本体に固定される。
リブ５４は、一端部がブラケット本体５０に埋設され、他端部がフロントブラケット５１の勘着部６１に埋設された銅からなる熱通路部材６０で構成されている。
【００２８】
熱通路部材６０をブラケット本体５０に埋設するには、熱通路部材６０を金型内に配置し、その後アルミニウムを金型内に射出成形してフロントブラケット５２を形成すればよい。また、ブラケット本体５０に貫通孔を加工し、この貫通孔に熱通路部材６０を挿入するようにしてもよい。
【００２９】
なお、リヤブラケット５２についても、フロントブラケット５１と同様に、一部がブラケット本体に埋設された熱通路部材６０で構成されたリブ５４、通気窓である排気窓２９、通気窓である吸気窓３４、取付孔３３を有してしる。
【００３０】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体１８の爪状磁極２０にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体１９の爪状磁極２１にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、シャフト６によって回転子７が回転するため、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともにレギュレータ１７によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【００３１】
回転子コイル１３やステータコイル１６は発電中、常に発熱している。一方、発電により発生する熱を逃がすためにファン５が回転しており、フロントブラケット５１とリヤブラケット５２には、図２の矢印Ｂに示すように冷却空気が吸気窓３４から入り排気窓２９から外部に排出される。
【００３２】
この実施の形態では、ステータコイル１６で生じた熱の一部は排気窓２９を通過する冷却空気に伝達されるが、その熱伝導通路の一部を構成するリブ５４は熱伝導率の高い銅製の熱通路部材６０で構成されており、アルミニウムを用いた従来のリブ２８と比較して熱伝導通路の熱抵抗が小さくなった。そして、同一の条件で車両用交流発電機を作動させたとき、従来の車両用交流発電機と比較して約２００℃のステータ８の温度が３℃程度低下した。
【００３３】
この実施の形態ではリブ５４を構成する熱通路部材６０の材質として銅を用いたが、さらに熱伝導率の高い銀で熱通路部材を構成したときには、さらにステータ８の温度を降下させることができる。また、冷却空気との接触面積を増大させて熱伝導通路の熱抵抗を小さくするために、熱通路部材、つまりリブの数を増やしてもよい。
【００３４】
なお、この実施の形態では、ステータ８の温度を低下させたが、整流器のヒートシンクをリヤブラケットに接合し、ダイオードの発熱をリヤブラケットに伝導する構造の車両用交流発電機においては、ダイオードの温度を低下させることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の車両用交流発電機の正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。なお、図４では図５のシャフト、プーリは省略されている。
【００３６】
この実施の形態では、お椀状のフロントブラケット７１及びお椀状のリヤブラケット７２の端面７１ａ，７２ａ同士が、フロントブラケット７１及びリヤブラケット７２のボルト３１が貫通する近傍を除いて当接しており、フロントブラケット７１及びリヤブラケット７２は、ステータコア１５の外周面と当接している。また、フロントブラケット７１のブラケット本体７６及びリヤブラケット７２のブラケット本体７６には熱通路部材であるヒートパイプ７３の一部が埋設されている。図７に示すように細長状のヒートパイプ７３の一端部はフロントブラケット７１の排気窓７４のリブ７５を構成しており、また他端部はリヤブラケット７２の排気窓７４の窓枠のリブ７５を構成している。
【００３７】
このヒートパイプ７３は、内壁に毛細管構造（ウィック構造）が形成された銅金属パイプの内部を真空にし、この内部に作動液として少量の水などを密封した伝熱素子であって、銅に対し１００倍の熱伝導率を有している。
【００３８】
また、ブラケット本体７６と、ヒートパイプ７３との間には空気排除媒体であるシリコングリース７７が介在している。シリコングリース７７を介在させることにより、ブラケット本体７６とヒートパイプ７３との間の空気が排除され、ブラケット本体７６とヒートパイプ７３との間の熱抵抗が小さくなる。なお、図示されて示されていないが、ステータコア１５の外周面と、ブラケット本体７６の内周面との間にも空気排除媒体であるシリコングリースが介在している。
【００３９】
この実施の形態では、熱伝導率が高いヒートパイプ７３を用い、またステータコア１５とブラケット７１、７２との接触面積を大きくし、さらにステータコア１５の外周面とブラケット本体７６との間にシリコングリースを介在させ、さらにまたヒートパイプ７３とブラケット本体７６との間にもシリコングリースを介在させたことにより、約２００℃のステータ８の温度が３０℃程度降下した。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１に係る車両用交流発電機によれば、リブは、ブラケット本体よりも熱伝導率の高く、かつ一部がブラケット本体に埋設された熱通路部材で構成されているので、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が小さくなり、ステータで発生した熱は効率良く通気窓から外気に放出され、ステータの温度を下げることができる。
【００４１】
また、請求項２に係る車両用交流発電機によれば、ケースは一対のブラケットの端面同士が当接して構成されて、ケースの内壁面がステータコアの外周面に面接触しているので、ケースとステータコアとの接触面積が大きくなり、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が小さくなり、ステータで発生した熱はより効率良く通気窓から外気に放出される。
【００４２】
また、請求項３に係る車両用交流発電機によれば、熱通路部材は、一端部が一方のブラケットのリブを構成し、他端部が他方のブラケットのリブを構成したので、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が小さくなり、ステータで発生した熱はより効率良く通気窓から外気に放出される。
【００４３】
請求項４に係る車両用交流発電機によれば、ブラケット本体はアルミニウムで構成され、熱通路部材は銅で構成されたので、低コストでステータの放熱効果が優れた車両用交流発電機を得ることができる。
【００４４】
また、請求項５に係る車両用交流発電機によれば、熱通路部材はヒートパイプであるので、ステータと通気窓との間の熱伝導通路の熱抵抗が格段に小さくなり、ステータで発生した熱はより効率よく外気に放出される。
【００４５】
また、請求項６に係る車両用交流発電機によれば、ステータコアとケースとの間に、ステータコアとケースとの間の空気を排除し、ステータコアとケースとの間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在しているので、ステータコアとケースとの間には熱抵抗の大きな空気が介在せず、ステータコアとケースとの間の熱抵抗を低減させることができる。
【００４６】
また、請求項７に係る車両用交流発電機によれば、熱通路部材とブラケット本体との間に、熱通路部材とブラケット本体との間の空気を排除し、熱通路部材とブラケット本体との間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在しているので、、熱通路部材とブラケット本体との間には熱抵抗の大きな空気が介在せず、熱通路部材とブラケット本体との間の熱抵抗を低減させることができる。
【００４７】
また、請求項８に係る車両用交流発電機によれば、空気排除媒体はシリコングリースであるので、低コストで熱抵抗が大きな空気を熱伝導通路から除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の車両用交流発電機の正面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である
【図３】 図２の要部拡大図である。
【図４】 この発明の実施の形態２の車両用交流発電機の正面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】 図５のヒートパイプの断面図である。
【図８】 従来の車両用交流発電機の正面図である。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】 車両用交流発電機の熱伝導回路図である。
【符号の説明】
６ シャフト、７ 回転子、８ ステータ、１３ 回転子コイル、１４ ポールコア、１５ ステータコア、１６ ステータコイル、２９，７４ 排気窓（通気窓）、５０，７６ ブラケット本体、５１，７１ フロントブラケット、５２，７２ リヤブラケット、５３ ケース、６０ 熱通路部材、５４，７５ リブ、７３ ヒートパイプ（熱通路部材）、７７ シリコングリース（空気排除媒体）７１ａ，７２ａ 端面。
Claims (8)
- ブラケット本体に通気窓を形成するリブが設けられたブラケットが一対対向して構成されたケースと、
このケース内に回転自在に設けられたシャフトと、
このシャフトに固定され、電流を流して磁束を発生する回転子コイル及びこの回転子コイルを覆って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を有する回転子と、
前記ケース内に固定されたステータコア及びこのステータコアに導線が巻回され前記回転子の回転に伴う前記回転子コイルの回転磁界で交流が生じるステータコイルを有するステータと、
を備えた車両用交流発電機であって、
前記リブは、前記ブラケット本体よりも熱伝導率が高く、かつ一部がブラケット本体に埋設された熱通路部材で構成された車両用交流発電機。 - ケースは一対のブラケットの端面同士が当接して構成され、かつケースの内壁面がステータコアの外周面に面接触している請求項１に記載の車両用交流発電機。
- 熱通路部材は、一端部が一方のブラケットのリブを構成し、他端部が他方のブラケットのリブを構成した請求項１または請求項２に記載の車両用交流発電機。
- ブラケット本体はアルミニウムで構成され、熱通路部材は銅で構成された請求項１ないし請求項３の何れかに記載の車両用交流発電機。
- 熱通路部材はヒートパイプである請求項１ないし請求項３の何れかに記載の車両用交流発電機。
- ステータコアとケースとの間に、ステータコアとケースとの間の空気を排除し、ステータコアとケースとの間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在している請求項１ないし請求項５の何れかに記載の車両用交流発電機。
- 熱通路部材とブラケット本体との間に、熱通路部材とブラケット本体との間の空気を排除し、熱通路部材とブラケット本体との間の熱抵抗を低減させる空気排除媒体が介在している請求項１ないし請求項６の何れかに記載の車両用交流発電機。
- 空気排除媒体はシリコングリースである請求項６または請求項７に記載の車両用交流発電機。
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