JP4607114B2 - 交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両に搭載される車両用交流発電機の出力電圧の制御を行う車両用交流発電機の電圧制御装置に関するものである。

従来の車両用交流発電機の電圧制御装置として、発電機の出力電圧を制御する回路が形成されたＩＣチップと、このＩＣチップが接着された第１の金属板と、外部回路との接続に用いられる外部接続端子と、前記ＩＣチップに電源を供給するマイナス側配線と一体的に形成され前記第１の金属板上のＩＣチップを覆う位置及び大きさを有する第２の金属板とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このものの場合、上記第１の金属板は放熱板として機能し、上記第２の金属板は電源供給マイナス側配線としての機能と、対向するＩＣチップへの電磁ノイズ侵入遮断の機能とを有している。

特開２００２-５８１７２号公報（[００１３]〜[００２２]、第２図）

従来の車両用交流発電機の電圧制御装置では、放熱用の第１の金属板とは別に、電磁ノイズ侵入遮断用の第２の金属板を設けなくてはならず、部品点数が多くなり製造コストが嵩んでしまうという問題点があった。
また、この第２の金属板は、他のプラス側端子やコネクタ嵌合制御端子と共にインサート成型されたターミナルアッセンブリの一構成部材であるが、例えばＩＣチップ側の形状、配置、寸法等が変更となった場合、それに合わせて新たなターミナルアッセンブリを製造しなければならないという問題点もあった。
また、第１の金属板が接着されたＩＣチップ側と、ターミナルアッセンブリ側との位置合わせも、ＩＣチップと第２の金属板との離間距離に留意して行わなければならず、その作業に手間がかかってしまうという問題点もあった。
さらに、第２の金属板は、電源供給マイナス側配線でもあり、所定時に電流が流れる配線で、電流が存在することに起因する電磁ノイズの抑制を行うことがはたしてできるのかという疑問もあった。

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、部品点数が削減され製造コストが低減される等の交流発電機の電圧制御装置を得るものである。

この発明に係る交流発電機の電圧制御装置では、シャフトに固定されシャフトとともに回転する回転子と、この回転子を囲むようにして設けられ回転子からの回転磁界により交流が生じる固定子と、この固定子で生じる前記交流の出力電圧の大きさを調整する電圧制御装置とを備え、前記電圧制御装置は、接地された導電性のヒートシンクと、このヒートシンクに固定され前記出力電圧を制御する回路が形成されたＩＣチップを含む制御本体とを有しており、前記ヒートシンクには、電気的に外部と接続される端子を有するコネクタと、前記ＩＣチップとの間に設けられ、前記コネクタからの電磁ノイズを遮断する遮断部が設けられている。

この発明に係る交流発電機の電圧制御装置によれば、部品点数が削減され製造コストが低減される。

この発明の実施の形態１による電圧制御装置が組み込まれた車両用交流発電機の側断面図である。 図１の電圧制御装置を矢印Ａに沿って視たときの図である。 図１の電圧制御装置を矢印Ｂに沿ってリヤブラケット側から視たときの部分断面図である。 この発明の実施の形態２による車両用交流発電機の電圧制御装置を示す要部断面図である。 この発明の実施の形態２による車両用交流発電機の電圧制御装置を示す要部断面図である。 この発明の実施の形態３による車両用交流発電機の電圧制御装置を示す正面図である。 この発明の実施の形態４による車両用交流発電機の電圧制御装置を示す要部断面図である。 図７の平面図である。 図７の右側面図である。 この発明の実施の形態４による車両用交流発電機の電圧制御装置の他の例を示す要部平面図である。 図１０の右側面図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

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を示す側断面図である。
回転電機であるこの車両用交流発電機では、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３内に、一端部にプーリ４が固定されたシャフト５が回転自在に設けられている。このシャフト５にはランドル型の回転子６が固定されている。回転子６の両側面のうちプーリ４側にはフロント側ファン７が固定され、反プーリ４側にはリヤ側ファン８が固定されている。回転子６の外周には回転子６を囲むようにして固定子９がケース３の内壁面に固定されている。
シャフト５の他端部には、回転子６に電流を供給するスリップリング１０が固定されている。このスリップリング１０の表面には、ブラシホルダ１２内に収納された一対のブラシ１１が摺接するようになっている。
ブラシホルダ１２には、固定子９で生じる交流電圧の大きさを調整する電圧制御装置１３が固定されている。また、リヤブラケット２内には、固定子９に電気的に接続され交流を直流に整流する整流器１４が設けられている。
フロントブラケット１には、内径側に複数の吸入孔１ａが形成され、外径側に複数の排出孔１ｂが形成されている。リヤブラケット２には、内径側に複数の吸入孔２ａが形成され、外径側に複数の排出孔２ｂが形成されている。

上記回転子６は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１５と、この回転子コイル１５を覆って設けられたポールコアとを備えている。このポールコアは、磁束によりＮ極、Ｓ極に着磁されるフロント側ポールコア体１６及びリヤ側ポールコア体１７を備えている。フロント側ポールコア体１６及びリヤ側ポールコア体１７は、それぞれ爪形状で互いに噛み合ったフロント側爪状磁極１８、リヤ側爪状磁極１９を有している。

固定子９は、回転子６からの回転磁界が通る固定子コア２０と、この固定子コア２０の内径側に設けられた固定子コイル２１とを備えている。鋼板を積層して構成された固定子コア２０の内径側には、軸線方向に延びて形成されたスロットが全周にわたって等分間隔で複数設けられている。

図２は図１の発電機の内部を矢印Ａに沿って視たときの図、図３は図１の発電機を矢印Ｂに沿ってリヤブラケット側から視たときの図（但し、電圧制御装置１３は断面図である）である。
インサート導体がＰＰＳ樹脂によるインサートモールド成形で内部に埋設されたベース４０にブラシホルダ１２及びコネクタ４１が一体化されている。
電圧制御装置１３は、ブラシホルダ１２に形成された凹部形状の収納部３０に収納されている。この電圧制御装置１３は、基板３１と、この基板３１に発電機の出力電圧を制御する回路が形成されたＩＣチップ３２等が実装された回路部３３と、基板３１に固定され、接地されたアルミニウム製のヒートシンク３４とを備えている。ここで、基板３１と、この基板３１にＩＣチップ３２等が実装された回路部３３とにより、制御本体を構成している。
ヒートシンク３４は、接地部材であるケース３に導電部品を介して電気的に接続されることで接地されている。なお、ヒートシンクを直接ケースに電気的に接続するようにしてもよい。

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１１、スリップリング１０を通じて回転子コイル１５に電流が供給されて磁束が発生し、爪状磁極１８、１９には、それぞれＮ極、Ｓ極が生じる。
一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、シャフト５によって回転子６が回転するため、固定子コア２０には回転磁界が与えられ、固定子コイル２１には起電力が生じる。
この交流の起電力は、電圧制御装置１３によりその大きさが調整されるとともに、整流器１４を通って直流に整流されて、バッテリに充電される。

この実施の形態による車両用交流発電機の電圧制御装置１３によれば、ＩＣチップ３２を有する制御本体は、接地されたヒートシンク３４に固定されているので、ヒートシンク３４を通ってＩＣチップ３２に侵入しようとする電磁ノイズは、ヒートシンク３４により遮られ、電磁ノイズによってＩＣチップ３２内の回路に誘導電圧が発生するといった不都合を防止することができる。
また、制御本体で生じた熱を放熱するためのヒートシンク３４が電磁ノイズの遮断作用も兼ねており、わざわざ電磁ノイズ用の部材を特別に設ける必要性が無く、製造コストが低減されるとともに、組立作業性も向上する。
また、ヒートシンク３４は、接地部材であるケース３に導電部品を介して電気的に接続されているので、アースと同電位であり、ＩＣチップ３２の内部、及びその周辺の基準電位面の電位振動が小さくなり、電磁ノイズ障害をより低減することができる。
なお、上記実施の形態では、基板３１と、基板３１にＩＣチップ３２等が搭載された回路部３３とからなる制御本体について説明したが、ＩＣチップ等が樹脂で内包されたモールドパッケージタイプの制御本体であってもよい。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による車両用交流発電機の電圧制御装置１３の要部断面図である。
この実施の形態では、ＩＣチップ３２が搭載されるヒートシンク５０の主面のうち、主面端部には、面に対して垂直に延びた位置決め部５０ａが設けられている。
他の構成は、実施の形態１と同様である。
この実施の形態による電圧制御装置１３によれば、位置決め部５０ａを設けたことにより、実施の形態１と比較して、制御本体を覆うヒートシンク５０の面積が増大し、ＩＣチップ３２に対する電磁ノイズ侵入防止性能をさらに向上させることができる。
また、この位置決め部５０ａは、ヒートシンク５０に制御本体を搭載する際に、位置決め部５０ａに制御本体の先端面を当接することで、ヒートシンク５０に対する制御本体の相対位置が定まり、組立作業性が向上する。

なお、図５に示すように、ヒートシンク５０にＩＣチップ等が樹脂で内包された制御本体であるモールドパッケージ５１が接着されたものでもよい。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による車両用交流発電機の電圧制御装置を示す正面図である。
この実施の形態では、ヒートシンク６０のうち、バッテリ電圧を検知する端子４１ａ等を有するコネクタ４１とＩＣチップ３２との間に、アルミニウム製のヒートシンク６０の主面に対して垂直に延びた遮断部６０ａが設けられている。

この実施の形態による車両用交流発電機の電圧制御装置１３によれば、コネクタ４１からＩＣチップ３２に侵入しようとする電磁ノイズは、遮断部６０ａで遮られる。
なお、この実施の形態についても、上記各実施の形態と同様に、ＩＣチップ等が樹脂で内包されたモールドパッケージタイプの制御本体であっても適用できる。

実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４による車両用交流発電機の電圧制御装置を示す要部断面図、図８は、図７の平面図、図９は、図７の右側面図である。
この実施の形態では、ヒートシンク７０は、制御本体である矩形状で６面体であるモールドパッケージ５１のうち、接続端子７１が突出した面を除いた３面を覆っている。
アルミニウム製のヒートシンク７０は、ほぼ断面コ字形状であり、モールドパッケージ５１は、ヒートシンク７０の弾性力で挟持されている。

なお、図１０、図１１に示すように、モールドパッケージ５１の接続端子７１が突出する面以外の６面を、アルミニウム製のヒートシンク８０でほぼ覆うようにしてもよい。

この実施の形態による電圧制御装置１３によれば、モールドパッケージ５１をヒートシンク７０、８０で覆う面積が増大し、ＩＣチップ３２に対する電磁ノイズ侵入防止性能をさらに向上させることができる。
また、モールドパッケージ５１は、接続端子７１を手前にして、ヒートシンク７０、８０の開口部から底面に当接するまで挿入することで、ヒートシンク７０、８０に対するモールドパッケージ５１の位置決めがされるとともに、ヒートシンク７０、８０とモールドパッケージ５１とは一体化される。
従って、組立作業性が向上するとともに、モールドパッケージ５１にヒートシンク７０、８０に対する固定機構として孔等を設ける必要性は無く、モールドパッケージ５１の製品自由度が増加する。
また、モールドパッケージ５１の大部分ではヒートシンク７０、８０が密接されているので、モールドパッケージ５１からの熱は高効率で放熱され、冷却性も向上する。

なお、上記各実施の形態では、車両用交流発電機について説明したが、この発明は、車両搭載用エンジンを除く内燃機関、電動機及び水車等を駆動源として回転駆動されるその他の交流発電機にも適用することができるのは勿論である。
また、ヒートシンク３４、５０、６０、７０、８０は、アルミニウム製であったが、勿論このものに限定されるものではなく、例えば銅製であってもよい。

Claims (4)

1. シャフトに固定されシャフトとともに回転する回転子と、
   この回転子を囲むようにして設けられ回転子からの回転磁界により交流が生じる固定子と、
   この固定子で生じる前記交流の出力電圧の大きさを調整する電圧制御装置とを備え、
   前記電圧制御装置は、接地された導電性のヒートシンクと、このヒートシンクに固定され前記出力電圧を制御する回路が形成されたＩＣチップを含む制御本体とを有しており、
   前記ヒートシンクには、電気的に外部と接続される端子を有するコネクタと、前記ＩＣチップとの間に設けられ、前記コネクタからの電磁ノイズを遮断する遮断部が設けられている交流発電機。
2. 前記ヒートシンクには、前記制御本体が固定されるヒートシンクの主面に対して突出して設けられ、ヒートシンクに対する前記制御本体の位置決めをする位置決め部が設けられている請求項１に記載の交流発電機。
3. 前記制御本体は、前記ＩＣチップが樹脂で内包されたモールドパッケージである請求項１または２に記載の交流発電機。
4. 前記モールドパッケージは、６面体形状であり、ほぼ断面コ字形状の前記ヒートシンクは、前記モールドパッケージの接続端子が突出する面を除いた少なくても３面では密接している請求項３に記載の交流発電機。

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