JP4407035B2

JP4407035B2 - 車両用交流発電機の製造方法

Info

Publication number: JP4407035B2
Application number: JP2000304722A
Authority: JP
Inventors: 博行小木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP2002119028A

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】
車両用交流発電機は、エンジンから伝えられた動力によって発電を行い、バッテリへの充電を行うとともに、エンジンの点火、照明その他の各種電装品への電源供給を行うものであり、市場競争力の維持あるいは向上のために、小型軽量化、高出力化、コストダウンは重要な課題である。これらの課題の中でも小型軽量化およびコストダウンを達成する手段の一つとして、車両用交流発電機に内蔵される整流装置の放熱板の材質にアルミニウムを用いる手法が知られている。しかしながら、アルミニウムの放熱板への整流素子の半田付けは容易ではない。例えば、アルミニウム放熱板に直接半田付けがしにくいため、この放熱板をメッキした後に整流素子を半田付けする等の方法を採る必要があり、手間とコストがかかることになる。このため、アルミニウム放熱板に整流素子を接合する場合には、特開平１０−２４２６７１号公報に開示されているように、アルミニウム放熱板に形成された貫通孔あるいは凹部に、整流素子の金属台座の外周に設けられたローレット部を圧入することにより、機械的な固定と電気的な接続の両方を実現する手法が汎用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放熱板に形成された貫通孔あるいは凹部に整流素子を圧入する従来方式においては、整流素子のローレット部と放熱板との実効的な接触面がローレット部対向面の７０％程度に低下してしまい、整流素子による発生熱の放熱板への拡散効率が悪化するとともに、接触抵抗が大きくなるという問題があった。
【０００４】
また、アルミニウムは、腐食環境において腐食されやすいため、その対策として、整流装置全体を組み付けた後に塗装する場合があるが、放熱板とローレット部との間に形成される微小隙間にまでは塗装が浸透せずに放熱板のアルミニウムが露出してしまい、耐環境性が悪化するという問題があった。この微小隙間に冷却水等の電解液が浸入して滞留すると、イオン化傾向の違いによりアルミニウム放熱板の腐食が著しく促進されるおそれがあり、このような状態を長時間放置すると、最悪の場合には整流装置の機能を損なうことになる。
【０００５】
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、整流素子と放熱板との間の熱伝導性の向上と接触抵抗の低減を図ることができ、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。
【０００６】
【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、複数の整流素子と放熱板とを含む整流装置が内蔵しており、整流素子が圧入される打ち込み孔を有する放熱板を用いるとともに、この打ち込み孔に整流素子が圧入された状態でこれらの間に生じる微小隙間に充填部材を介在させている。整流素子は、円筒状金属台座を有しており、円筒状金属台座の外周に凹凸形状を形成し、打ち込み孔の内周面を滑らかに形成するか、反対に、打ち込み孔の内周面に凹凸形状を形成し、円筒状金属台座の外周面を滑らかに形成するようにし、打ち込み孔に整流素子が圧入された状態で、円筒状金属台座と打ち込み孔とが凹凸形状により部分的に噛み合って、打ち込み孔と整流素子の各対向面の間に生じる凹凸形状に対応する微小隙間に、整流素子を放熱板に圧入する際に流動性を有している充填部材を介在させ、微小隙間に対する電解液の浸入を防止するように充填部材によって微小隙間を充填封止する。充填部材によって、整流素子と打ち込み孔との間に形成される隙間が充填されるため、この隙間に対する電解液等の浸入を防止することができ、耐環境性を向上させることができる。これにより、圧入時に整流素子と打ち込み孔の間に形成される微小隙間に、充填部材を確実に浸透させることができる。
【０００７】
また、上述した整流素子は、側面が凹凸形状に形成された円筒状金属台座を有しており、この円筒状金属台座を打ち込み孔に圧入することが望ましい。圧入に際してこの凹凸部分に当接する打ち込み孔の当接面近傍が主に変形するため、打ち込み孔に対して円筒状金属台座の側面をほぼ均等に接触させることができるとともに、これらの間に形成される微小隙間の大きさもほぼ等しくすることができる。
【０００８】
また、整流装置全体を組み付けた後に塗装される防食塗装を有することが望ましい。
【０００９】
また、上述した充填部材は、導電性部材であることが望ましい。導電性部材を介して電流が流れるため、整流素子と放熱板との間の接触抵抗を小さくすることができる。
【００１０】
また、上述した充填部材は、熱伝導性部材であることが望ましい。整流素子に対する通電によって発生した熱がこの熱伝導性部材を通して伝わるため、整流素子と放熱板との間の熱伝導性を向上させることができる。
【００１１】
また、上述した整流素子は、打ち込み孔との対向面に充填部材が塗布された状態で、打ち込み孔に対する圧入を行うことが望ましい。圧入前に整流素子の外周に充填部材を塗布するだけで、圧入時に形成される微小隙間に充填部材を充填することができるため、圧入後に充填部材を微小隙間に充填させる場合に比べて工程が簡略化でき、製造が容易となる。
【００１２】
また、上述した打ち込み孔が凹形状に形成されている場合に、この凹形状の底部に充填部材を配置した後に整流素子の圧入を行うことにより、打ち込み孔と整流素子の各対向面の間に充填部材を充填することが望ましい。圧入工程の前に、打ち込み孔の底部に充填部材を配置するだけで、圧入時に形成される微小隙間に充填部材を充填することができるため、さらに工程を簡略化することができる。
【００１３】
また、上述した打ち込み孔が、底部に充填部材注入口を有する凹形状に形成されている場合に、打ち込み孔に整流素子を圧入した後に、充填部材注入口から充填部材を注入することにより、打ち込み孔と整流素子の各対向面の間に生じる微小隙間に充填部材を充填することが望ましい。これにより、圧入によって形成された微小隙間に対して、充填部材を一方向から確実に充填することができる。
【００１４】
【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、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、ブラシ装置４、整流装置５、フレーム６、リヤカバー７、プーリ８等を含んで構成されている。
【００１６】
固定子２は、固定子鉄心２１と、この固定子鉄心２１に形成された複数個のスロットに所定の間隔で巻き回された三相の固定子巻線２３とを備えている。
【００１７】
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すために軸流式の冷却ファン３４が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心式の冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。
【００１８】
ブラシ装置４は、整流装置５から回転子３の界磁巻線３１に励磁電流を流すためのものであり、回転子３の回転軸３３に形成されたスリップリング３６、３７のそれぞれに押圧するブラシ４１、４２を有する。
【００１９】
整流装置５は、三相の固定子巻線２３の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電力を得るためのものであり、配線用電極を内部に含む端子台５１と、所定の間隔で配置された正極側放熱板５２および負極側放熱板５３と、それぞれの放熱板に設けられた打ち込み孔に圧入することにより取り付けられた複数個の整流素子５４、５５とを含んで構成されている。整流装置５の詳細については後述する。
【００２０】
フレーム６は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。また、フレーム６は、固定子鉄心２１の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓６１が、軸方向端面に冷却風の吸入窓６２がそれぞれ設けられている。
【００２１】
リヤカバー７は、リヤ側のフレーム６の外側に取り付けられるブラシ装置４、整流装置５およびＩＣレギュレータ１２の全体を覆って、これらを保護するためのものである。
【００２２】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ８にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置５の出力端子からは直流の出力電力が取り出される。
【００２３】
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の詳細構造を示す平面図である。また、図３は整流装置５を含む車両用交流発電機１の部分的な断面図であり、リヤカバー７と整流装置５近傍の断面構造が示されている。図４は負極側放熱板５３の詳細形状を示す図である。図５は整流素子単体の形状を示す図である。なお、以下では主に負極側放熱板５３と整流素子５５について説明するが、正極側放熱板５２と整流素子５４についても同様であり、詳細な説明は省略する。
【００２４】
図４に示すように、負極側放熱板５３には、整流素子５５を圧入して取り付けるための４個の打ち込み孔１５０が形成されている。これらの打ち込み孔１５０は貫通孔であって、その直径は、整流素子５５の外径よりも若干小さな値に設定されている。
【００２５】
整流素子５５は、図５に示すように、放熱板５３とほぼ同じ厚みを有する金属材料（例えば銅）の円筒状台座１６０上に半導体ペレット１６２の一方の面を半田付けし、さらこの半導体ペレット１６２の他方の面にリード１６４を半田付けすることにより形成されている。上述した半導体ペレット１６２の周囲は、円筒状の樹脂リング１６６によって覆われており、半導体ペレット１６２の全体を保護するためにその内部にシリコン樹脂等の保護層が充填されている。また、上述した台座１６０の外周には、ローレット部１６８が形成されている。このローレット部１６８の外径を、放熱板５３に形成された打ち込み孔１５０の内径よりも若干大きく形成することにより、打ち込み孔１５０に整流素子５５の台座１６０を圧入した際にこれらが主に打ち込み孔１５０の変形を伴って結合される。
【００２６】
図６は、放熱板５３に整流素子５５を圧入した場合の結合部分の部分的な拡大図である。放熱板５３の打ち込み孔１５０に整流素子５５の台座１６０を圧入することにより、この台座１６０の外周に形成されたローレット部１６８が打ち込み孔１５０と部分的に噛み合って変形する。その際に、これらの結合部分には、ローレット部１６８の凹凸形状に対応する微小隙間１７０が形成されるが、この微小隙間１７０には熱伝導性部材１７２が充填されている。
【００２７】
この熱伝導性部材１７２は、少なくとも放熱板５３に整流素子５５を圧入する際には流動性を有していることが望ましい。また、この熱伝導性部材１７２は、シリコン樹脂等の熱伝導性の高い樹脂材料を使うことができるが、金属材料を混合することにより導電性部材とすることがさらに望ましい。
【００２８】
例えば、本実施形態では、図７に示すように、ローレット部１６８の外周にあらかじめ（放熱板５３に対する圧入前に）熱伝導性部材１７２を塗布しておいて、整流素子５５を放熱板５３に圧入する際に形成される微小隙間１７０に同時に熱伝導性部材１７２を充填する方法が採用されている。この方法によれば、圧入前に整流素子５５の台座１６０の外周に熱伝導性部材１７２を塗布するだけで、圧入工程において微小隙間１７０に対する熱伝導性部材１７２の充填作業も同時に行うことができるため、充填作業を後工程で行う場合に比べて工程を簡略化することができる。
【００２９】
このように、本実施形態では、放熱板５３の打ち込み孔１５０と整流素子５５のローレット部１６８との間に形成される微小隙間１７０に熱伝導性部材１７２を充填封止することにより、隙間の空いた微小空間がなくなるため、これらの結合部を介した良好な熱伝導が実現される。しかも、従来では防食塗装等の処理が困難であったこの微小隙間１７０の耐食性、耐環境性を向上させることができる。また、熱伝導性部材１７２として導電性部材を用いた場合には、放熱板５３と整流素子５５の接触抵抗を下げることができるため、発電時に結合部分の接触抵抗に起因して発生する熱を抑制することができる利点もある。
【００３０】
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、整流素子５５の台座１６０の外周にローレット部１６８を形成しておいて、内周面の形状が滑らかな放熱板５３の打ち込み孔１５０に圧入する場合を考えたが、反対に、打ち込み孔１５０の内周面にローレット部を形成し、整流素子５５の外周面を滑らかに形成するようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施形態では、圧入前の整流素子５５の台座１６０の外周に熱伝導性部材１７２を塗布しておいて、圧入時に微小隙間１７０にこの熱伝導性部材１７２が充填されるようにしたが、熱伝導性部材１７２の充填方法については各種の変形実施が考えられる。
【００３２】
例えば、図８に示すように、放熱板５３ａの打ち込み孔１５０ａを貫通させずに凹形状に形成しておいて、この凹形状の底部１８０に流動性の熱伝導性部材１７２を配置しておく。この状態において、図９に示すように、打ち込み孔１５０ａに整流素子５５の台座１６０を圧入すると、台座１６０の端面と底部１８０との間に形成された空間が次第に減少するため、熱伝導性部材１７２が台座１６０の外周部に形成される微小隙間１７０を通って押し出されるため、この微小隙間１７０が熱伝導性部材１７２によって充填封止される。この充填方法では、熱伝導性部材１７２を底部１８０に滴下等によって配置するだけであるため、上述した実施形態のように塗布する場合に比べてさらに作業工程の簡略化が可能になる。
【００３３】
また、図１０に示すように、放熱板５３ｂの打ち込み孔１５０ｂを貫通させずに凹形状に形成するとともに、この凹形状の底部１８２に、後工程において熱伝導性部材１７２を注入するための注入口１８４を形成しておく。このような打ち込み孔１５０ｂに、底部１８２に適当な隙間が形成されるように整流素子５５の台座１６０を圧入した後、図１１に示すように、注入口１８４を通してノズル等から熱伝導性部材１７２を射出することにより、台座１６０の外周部に形成される微小隙間１７０に熱伝導性部材１７２が充填封止される。この充填方法では、熱伝導性部材１７２を注入口１８４から整流素子５５のリード１６４に向かう一方向に沿って微小隙間１７０に充填することができるため、微小隙間１７０内の空気を確実に排除して効率よく充填作業を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】整流装置の詳細構造を示す平面図である。
【図３】整流装置を含む車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【図４】負極側放熱板の詳細形状を示す図である。
【図５】整流素子単体の形状を示す図である。
【図６】放熱板に整流素子を圧入した場合の結合部分の部分的な拡大図である。
【図７】ローレット部に熱伝導性部材が塗布された状態の整流素子を示す図である。
【図８】熱伝導性部材の充填方法の変形例を示す図である。
【図９】熱伝導性部材の充填方法の変形例を示す図である。
【図１０】熱伝導性部材の充填方法の他の変形例を示す図である。
【図１１】熱伝導性部材の充填方法の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
５整流装置
５２正極側放熱板
５３負極側放熱板
５４、５５整流素子
１６０台座
１６２半導体ペレット
１６４リード
１６８ローレット部
１７０微小隙間
１７２熱伝導性部材

Claims

複数の整流素子と放熱板とを含む整流装置が内蔵された車両用交流発電機の製造方法において、
前記放熱板は、
前記整流素子が圧入される打ち込み孔を有しており、
前記整流素子は、円筒状金属台座を有しており、
前記円筒状金属台座の外周に凹凸形状を形成し、内周面の形状が滑らかな前記放熱板の前記打ち込み孔を形成するか、前記打ち込み孔の内周面に凹凸形状を形成し、前記円筒状金属台座の外周面を滑らかに形成するようにし、
前記打ち込み孔に前記整流素子が圧入された状態で、前記円筒状金属台座と前記打ち込み孔とが前記凹凸形状により部分的に噛み合って、前記打ち込み孔と前記整流素子の各対向面の間に生じる前記凹凸形状に対応する微小隙間に、前記整流素子を前記放熱板に圧入する際に流動性を有している充填部材を介在させ、前記微小隙間に対する電解液の浸入を防止するように前記充填部材によって前記微小隙間を充填封止することを特徴とし、さらに、
前記整流素子は、前記打ち込み孔との対向面に前記充填部材が塗布された状態で、前記打ち込み孔に対する圧入が行われることを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。
複数の整流素子と放熱板とを含む整流装置が内蔵された車両用交流発電機の製造方法において、
前記放熱板は、
前記整流素子が圧入される打ち込み孔を有しており、
前記整流素子は、円筒状金属台座を有しており、
前記円筒状金属台座の外周に凹凸形状を形成し、内周面の形状が滑らかな前記放熱板の前記打ち込み孔を形成するか、前記打ち込み孔の内周面に凹凸形状を形成し、前記円筒状金属台座の外周面を滑らかに形成するようにし、
前記打ち込み孔に前記整流素子が圧入された状態で、前記円筒状金属台座と前記打ち込み孔とが前記凹凸形状により部分的に噛み合って、前記打ち込み孔と前記整流素子の各対向面の間に生じる前記凹凸形状に対応する微小隙間に、前記整流素子を前記放熱板に圧入する際に流動性を有している充填部材を介在させ、前記微小隙間に対する電解液の浸入を防止するように前記充填部材によって前記微小隙間を充填封止することを特徴とし、さらに、
前記打ち込み孔は凹形状に形成されており、この凹形状の底部に前記充填部材を配置した後に前記整流素子の圧入を行うことにより、前記打ち込み孔と前記整流素子の各対向面の間に生じる微小隙間に前記充填部材を充填することを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。
複数の整流素子と放熱板とを含む整流装置が内蔵された車両用交流発電機の製造方法において、
前記放熱板は、
前記整流素子が圧入される打ち込み孔を有しており、
前記整流素子は、円筒状金属台座を有しており、
前記円筒状金属台座の外周に凹凸形状を形成し、内周面の形状が滑らかな前記放熱板の前記打ち込み孔を形成するか、前記打ち込み孔の内周面に凹凸形状を形成し、前記円筒状金属台座の外周面を滑らかに形成するようにし、
前記打ち込み孔に前記整流素子が圧入された状態で、前記円筒状金属台座と前記打ち込み孔とが前記凹凸形状により部分的に噛み合って、前記打ち込み孔と前記整流素子の各対向面の間に生じる前記凹凸形状に対応する微小隙間に、前記整流素子を前記放熱板に圧入する際に流動性を有している充填部材を介在させ、前記微小隙間に対する電解液の浸入を防止するように前記充填部材によって前記微小隙間を充填封止することを特徴とし、さらに、
前記打ち込み孔は底部に充填部材注入口を有する凹形状に形成されており、前記打ち込み孔に前記整流素子を圧入した後に、前記充填部材注入口から前記充填部材を注入することにより、前記打ち込み孔と前記整流素子の各対向面の間に生じる微小隙間に前記充填部材を充填することを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記整流装置全体を組み付けた後に塗装される防食塗装を有することを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記充填部材は、導電性部材であることを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。
請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記充填部材は、熱伝導性部材であることを特徴とする車両用交流発電機の製造方法。