JP5121890B2

JP5121890B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP5121890B2
Application number: JP2010168078A
Authority: JP
Inventors: 俊之大西; 和徳田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: JP2012029521A

Description

この発明は、自動車やトラックなどの車両のエンジンに取り付けられる車両用交流発電機に関するものである。

従来の車両用発電機のダイオード冷却用フィンについて、回転軸に同心状に間隔を開けて配設される半円弧状第１のフィンベース（小径）と第２のフィンベース（大径）が、前者は軸内径側に突出する複数のフィン、後者は軸外径側に突出する複数のフィンを有し、それぞれのベースのフィン背面にはダイオードが取り付けられるものが示される。円形断面をもつ車両用発電機の外形形状を増大することなく整流装置のフィン面積を大きくとることができるものである。中でもフィンベースから直交するダイオードベースが平面状で、ダイオードとりつけ作業を一方向のみから可能にする例で、さらに製造上の都合によりダイオードベースをその他の部分と切離して製作し、のちネジ等で締結して一体化する案が示されている（例えば特許文献１）。

他の例として、円弧角度１８０度以上のほぼ円弧状負極側放熱フィンのほぼ中間位置に分離溝を形成し、侵入した水の排出に利用するだけでなく、フレームへの固定時にフレーム段差に起因して発生する過大な応力を緩和するものが示される（例えば特許文献２）。

類似の例として、同じ構造の２つの成形されたプラス側ラジエータが、固定するための円筒状ラグを重ね合わせて省スペース化をはかるものもある（例えば特許文献３）。

特許第２６６９５３４号公報（第２頁、図８〜図１０）特許第３７７５２３５号公報（第５頁、図３）特許第４１８７６４７号公報（第５〜６頁、図３，図４）

上述した従来装置では、取り付け作業が改善される構成のダイオードベースが切り離されるとされるが、半円弧状で放射状に複数フィンが突出するフィンベース側の製造に関しては、作り難さ、鋳造性の悪さ、等々の課題が解決されずに残っていた。

特許文献１における図４あるいは図６の例で、少しは鋳造性が改善されるかもしれないが、ほぼ１８０度にわたる円弧形状でフィンも片側に複数延びる形状はもともと鋳造後の収縮による歪みの影響が避けられず、ダイオードベースとの締結ネジ位置の精度の低さも問題となってしまう。

また、複数の部分放熱フィンで構成される例では、分離端とフレームへのフィン固定部との間に、圧入固定されるダイオードが配されており、車両搭載時に加わる振動の大きさによっては分離端にダイオード重さがかかって自由端振動が生じやすく、信頼性に問題があると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、円筒形状の発電機内に収納する整流装置のスペース効率を下げることなく、支持板の鋳造性を高め、発電機信頼性も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を目的としている。

この発明に係わる車両用交流発電機は、リヤブラケットおよびフロントブラケットから構成されたケーシング内に配置され、回転可能に支承されて軸流冷却装置を備える回転子と、前記回転子の外周に位置し前記ケーシングに挟持される固定子と、前記固定子に備えられる固定子巻線と、前記固定子巻線に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置とを備え、前記整流装置の支持板は熱伝導可能に整流素子を支持する支持面を有し、前記支持面は前記回転子の軸に直交する平面であり、前記支持板に軸流冷却に沿って延びるフィンが設けられた車両用交流発電機であって、前記整流装置の前記支持板は馬蹄形状に配置される大径側支持板と前記大径側支持板の内周側に位置するよう馬蹄形状に配置される小径側支持板とから構成されるとともに、前記大径側支持板を構成する構成支持板は複数の構成支持板により構成され、前記小径側支持板を構成する構成支持板は前記大径側支持板の構成支持板の数より少なく構成され、前記大径側支持板を構成する構成支持板の前記ケーシングへの固定は、前記回転子の軸に対し周方向端に隣接して配置される前記大径側支持板の構成支持板の両端の輪環状固定部の少なくとも一方を、前記大径側支持板の他方の構成支持板の輪環状固定部と軸方向重畳して構成されるものである。

また、この発明に係わる車両用交流発電機は、リヤブラケットおよびフロントブラケットから構成されたケーシング内に配置され、回転可能に支承されて軸流冷却装置を備える回転子と、前記回転子の外周に位置し前記ケーシングに挟持される固定子と、前記固定子に備えられる固定子巻線と、前記ケーシングの軸端部に配置され、前記固定子巻線に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置と、前記ケーシングの軸端部に配置された整流装置を保護する保護カバーとを備え、前記整流装置の支持板は熱伝導可能に整流素子を支持する支持面を有し、前記支持面は前記回転子の軸に直交する平面であり、前記支持板に軸流冷却に沿って延びるフィンが設けられた車両用交流発電機であって、前記整流装置の前記支持板は馬蹄形状に配置される大径側支持板と前記大径側支持板の内周側に位置するよう馬蹄形状に配置される小径側支持板とから構成されるとともに、前記大径側支持板を構成する構成支持板は複数の構成支持板により構成され、前記小径側支持板を構成する構成支持板は前記大径側支持板の構成支持板の数より少なく構成され、前記大径側支持板を構成する構成支持板の前記ケーシングへの固定は、前記回転子の軸に対し周方向端に隣接して配置される前記大径側支持板の構成支持板の両端の輪環状固定部の少なくとも一方を、前記大径側支持板の他方の構成支持板の輪環状固定部と軸方向重畳して構成されるものである。

この発明に係わる車両用交流発電機は、円筒形状の発電機内に収納する整流装置のスペース効率を下げることなく、支持板の鋳造性を高め、発電機信頼性も向上させることができる車両用交流発電機を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の構成支持板を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の大径側支持板を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の大径側支持板と対応する小径側支持板を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の大径側支持板と対応する小径側支持板を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の構成側支持板の重畳状態を説明する簡略図である。この発明の実施の形態２に係わる車両用交流発電機における整流装置の構成支持板と大径側支持板を示す平面図である。この発明の実施の形態３に係わる車両用交流発電機を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１ないし図５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。図１はこの発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機を示す断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の構成支持板を示す平面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の大径側支持板を示す平面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の大径側支持板と対応する小径側支持板を示す平面図である。図５はこの発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の大径側支持板と対応する小径側支持板を示す平面図である。図６はこの発明の実施の形態１に係わる車両用交流発電機における整流装置の構成側支持板の重畳状態を説明する簡略図である。

この実施の形態１における車両用交流発電機は、リヤブラケット１及びフロントブラケット２により構成されたケーシング内に、シャフト３と回転磁極４及び回転磁極４に内包された回転巻線（図示せず）により構成される回転子５、並びに固定子鉄心６及び固定子巻線７により構成される固定子８が配置されている。

さらに、シャフト３の一端にはスリップリング９が設けられ、回転巻線と電気的に接続されており、このスリップリング９およびブラシ１０を介して外部から回転巻線に電流が供給されるようになっている。

ケーシングである図１における左側のリヤブラケット１に支持される構成部品としては、前記回転巻線に電流が供給され回転駆動されて生じる回転磁界により固定子８の固定子巻線７に発生する交流の起電力を、直流に整流する整流装置１１と、その発生した電力を規定値に制限する電圧調整器１２とが配置されている。

また、前記回転子５とフロントブラケット２の軸端面との間には軸流冷却装置であるファン５ａが装着され、回転子５のシャフト３端にプーリ２１が設けられており、図示しない車両エンジンにより回転される際に、発電機内に軸方向の流れを生じさせる。

整流装置１１は、図２および図３に示す支持板を備え、大径支持板１３を構成する構成支持板１３ａ，１３ｂはそれぞれ一対の整流素子１４ａ，１４ｂを支持し、その隣接する端に輪環形状からなる輪環状固定部１３ｃを有している。

整流素子１４ａは略四角形状金属ベース上にチップを配し、絶縁材で上部を覆ったもので、接続リード２２が側面から突出している。整流素子１４ｂは略椀状金属ベース内にチップ、絶縁材が封止され、接続リード２３が上方に延びるものである。それぞれ整流素子１４ａ，１４ｂは構成支持板１３ａ，１３ｂに半田等による固着や圧入等による嵌着がされる。上記構成支持板１３ａと構成支持板１３ｂはそれぞれ支持する整流素子１４ａ，１４ｂの形状等が異なるだけであるので、以下、構成支持板１３ａ、整流素子１４ａを対象として説明する。

構成支持板１３ａは、回転子５の軸直交平面に延びる支持面上で、略周方向に隣接して配置される整流素子１４ａを２個、近接配置して支持する。回転子５の軸に対し外径側に、整流素子１４ａに隣接して複数の放射状に配置されたフィン１３ｄを備える。回転子５の軸に直交する支持面はほぼ平面で、複数のフィン１３ｄ部のみが回転子５の軸方向に長く突出する構成である。

輪環状固定部１３ｃは筒状輪環形状で構成され、その外周囲のほぼ半周囲以上の周方向が露出、つまり半周囲以上の外周囲には回転子５の軸直交平面と連続する連結部や、延出フィン等を備えない。その軸方向厚みは、他の構成支持板１３ａ１，１３ａ２の固定部と重ね合わされて必要とされる固定部厚みを構成するよう、整流素子支持部肉厚より小さい厚みとなっている。

この輪環状固定部１３ｃに隣接する整流素子は、回転子５の軸直交平面内で確実に固定され、車両搭載時に加わる振動等に耐えうる構成となっている。上述した先行技術文献である特許文献３に示した類似の重ね合わせラグの例ではラグに隣接しないダイオードが存在し、また、回転子５の軸直交平面にあるラグと異なる方向に支持されるダイオードであることの振動に対する弱点が本構成により改善されると言える。

また、外径側の整流素子隣接部のみに複数のフィン１３ｄを備えるので、冷却部材料効率を悪化させることなく、回転子５の軸直交平面にのみ延びる従来よく知られた冷却板構成では得られない冷却性を得ることができる。

大径支持板１３の構成支持板１３ａの輪環状固定部１３ｃに、さらに、図１、図４、図５に示すように小径支持板１５の固定部１５ｃがそれぞれ重ね合わされる。図１の断面に示される絶縁部材２４を介して、それぞれの固定部が一箇所に重畳され、共通のネジ２５で取り付けられ、一体化度合いが高いものとなっている。

小径支持板１５はここでは円弧状で一体の構成支持板１５ｂが、大径支持板１３と同様に回転子５の軸直交平面に延び、同様に接続リード２６が接続された整流素子１５ａを支持するものである。大径支持板１３とは逆に、回転子５の軸に対し内径側に複数の放射状のフィン１５ｄを備えている。なお、小径支持板１５には電圧調整器１２の接続部（図示せず）と接続される接続部２７を有している。

次に、図６（説明のため、図３外径側面視のフィンを省いた簡略図）を参照して、構成支持板１３ａの輪環状固定部１３ｃの重畳状態について説明する。まず、馬蹄形のＡＳＳＹとなる大径側支持板１３が３つの構成支持板１３ａ，１３ａ１，１３ａ２で構成される場合を示し、中央に配置される構成支持板１３ａの両端の輪環状固定部１３ｃの軸方向位置が、その左隣の構成支持板１３ａ１と右隣の構成支持板１３ａ２の輪環状固定部１３ｃのそれぞれの軸方向位置より上にある構成を図５（ａ）に示している。ここで言う上と下は固定用のネジ２５を挿入する側から見た状態であり、つまり、下にはケーシングが位置する状態で、構成支持板１３ａとケーシングとで構成支持板１３ａ１と構成支持板１３ａ２を挟み込んだ状態である。これにより、構成支持板１３ａをねじれ状態にさせずに済み、圧入されて支持される整流素子にもねじれ等影響を最低限に抑制でき、発電機の信頼性を低下させないので、信頼性の高い車両用交流発電機を得ることができる。

一方、上記と異なり、構成支持板１３ａの固定部１３ｃの軸方向位置が左右の構成支持板１３ａ１，１３ａ２の輪環状固定部１３ｃのそれぞれの軸方向位置より下方にある場合、すなわち、図５（ｂ）の構成においても同様で、構成支持板１３ａ１および構成支持板１３ａ２とケーシングとで構成支持板１３ａを挟み込んだ状態である。これにより、構成支持板１３ａは輪環状固定部１３ｃからのねじれを受けることなく、整流素子も保護することができる。

信頼性に関しては、上記の支持板に設けられるフィン１３ｄが放射状であるので、車両搭載時に泥水等が発電機内に浸入した際には、フィン１３ｄ相互間に詰まって塞ぐ等の不具合が起こりにくく、冷却性と合わせて性能を低下させることがない。

また、固定子８の固定子巻線７は三相の巻線を二組合わせて構成され、その二組は電気的に位相差を有するよう、周方向隣接するスロットに収納される従来よく知られた構成である。ここでは、詳述しないが発電機回路構成に合わせて６対の整流素子を備え、それが３つの構成支持板それぞれに２つずつ配置され、発電機内で冷却バランスがよいものが得られる。また、整流素子の両隣が他の整流素子に隣接して挟まれないので、余分な発熱を受けることが抑制され、性能を悪化させない効果も有する。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における大径支持板１６と構成支持板１６ａ，１６ａ１，１６ａ２を示す平面図である。上述した実施の形態１の図２、図３に示した大径支持板１３の構成支持板１３ａ，１３ａ１，１３ａ２のフィン１３ｄに対して、そのフィン構成が異なるものであり、全てのフィン１６ｂが互いに平行に並んで同一方向に突出して配置している。なお、１６ｃは輪環状固定部である。

すなわち、この実施の形態２における構成支持板１６ａ，１６ａ１，１６ａ２は、構成支持板鋳造時の型移動の一方向にのみ延びる構成となるので、型構成が安価で、鋳造性や寸法精度の良い製品を得ることができる。特に、フィン１６ｂは厚みが1ｍｍ以下（例え
ば０．６ｍｍ）と薄く構成されるため、製造コストが上昇しがちであるので、少しでも型が簡易になることはコスト低減を図ることができるとともに製品価値を高めることができる。

なお、フィン構成の異なる上述した実施の形態１および実施の形態２では、それぞれ、「すべてのフィンが放射状に延びる方向に配置」、「すべてのフィンが平行で同一方向に延びる配置」とした場合について述べたが、これに限定されるものではなく、「小径支持板のフィンが放射状に延びる方向に配置で、大径支持板のフィンが平行で同一方向に延びる配置」、あるいは「大径支持板の両端の構成支持板フィンのみが平行で同一方向に延びる配置」」など、それぞれ使用用途に適した構成を採用することが可能であることは言うまでもない。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の要部を示す断面図である。図８に示す車両用交流発電機は、上述した実施の形態１の図１に示した構造に対して、ケーシングであるリヤブラケット１の軸端外側にスリップリング９、ブラシ１０、整流装置１１、電圧調整器１２などの電気部品が取り付けられた場合を示している。そして、リヤブラケット1の軸端外側に取り付けられた電気部品を保護する保護カバー２８を軸後方から取り付ける構成である。各構成支持板周りは上述した実施の形態１および実施の形態２と同様の構成である。

ところで、上述した各実施の形態では、ケーシングであるリヤブラケット1側に全ての
電気構成部品を配置する構成を示したが、いずれの電気構成部品も、この配置に限るものでなく、例えば、フロントブラケット２側に配置しても何等差し支えなく上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。

また、上述した各実施の形態においては、大径支持板が３つの構成支持板で構成され、小径支持板が１つの構成支持板で構成された場合について述べたが、これに限定されるものではなく、大径支持板が３つの構成支持板で構成され、小径支持板が２つの構成支持板で構成される場合や、大径支持板が４つの構成支持板で構成され、小径支持板が２つの構成支持板で構成される場合などの実施の形態とすることもでき、上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。

この発明は、円筒形状の発電機内に収納する整流装置のスペース効率を下げることなく、支持板の鋳造性を高め、発電機信頼性も向上させることができる車両用交流発電機の実現に好適である。

１リヤブラケット
２フロントブラケット
５回転子
５ａファン
７固定子巻線
８固定子
１１整流装置
１３大径支持板
１３ａ構成支持板
１３ａ１構成支持板
１３ａ２構成支持板
１３ｃ輪環状固定部
１３ｄフィン
１４ａ整流素子
１４ｂ整流素子
１５小径支持板
１５ａ整流素子
１５ｂ構成支持板
１５ｃ輪環状固定部
１５ｄフィン
１６大径支持板
１６ａ構成支持板
１６ａ１構成支持板
１６ａ２構成支持板
１６ｂフィン
１６ｃ輪環状固定部
２８保護カバー

Claims

リヤブラケットおよびフロントブラケットから構成されたケーシング内に配置され、回転可能に支承されて軸流冷却装置を備える回転子と、前記回転子の外周に位置し前記ケーシングに挟持される固定子と、前記固定子に備えられる固定子巻線と、前記固定子巻線に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置とを備え、前記整流装置の支持板は熱伝導可能に整流素子を支持する支持面を有し、前記支持面は前記回転子の軸に直交する平面であり、前記支持板に軸流冷却に沿って延びるフィンが設けられた車両用交流発電機であって、前記整流装置の前記支持板は馬蹄形状に配置される大径側支持板と前記大径側支持板の内周側に位置するよう馬蹄形状に配置される小径側支持板とから構成されるとともに、前記大径側支持板を構成する構成支持板は複数の構成支持板により構成され、前記小径側支持板を構成する構成支持板は前記大径側支持板の構成支持板の数より少なく構成され、前記大径側支持板を構成する構成支持板の前記ケーシングへの固定は、前記回転子の軸に対し周方向端に隣接して配置される前記大径側支持板の構成支持板の両端の輪環状固定部の少なくとも一方を、前記大径側支持板の他方の構成支持板の輪環状固定部と軸方向重畳して構成されることを特徴とする車両用交流発電機。
リヤブラケットおよびフロントブラケットから構成されたケーシング内に配置され、回転可能に支承されて軸流冷却装置を備える回転子と、前記回転子の外周に位置し前記ケーシングに挟持される固定子と、前記固定子に備えられる固定子巻線と、前記ケーシングの軸端部に配置され、前記固定子巻線に発生する交流の起電力を直流に整流する整流装置と、前記ケーシングの軸端部に配置された整流装置を保護する保護カバーとを備え、前記整流装置の支持板は熱伝導可能に整流素子を支持する支持面を有し、前記支持面は前記回転子の軸に直交する平面であり、前記支持板に軸流冷却に沿って延びるフィンが設けられた車両用交流発電機であって、前記整流装置の前記支持板は馬蹄形状に配置される大径側支持板と前記大径側支持板の内周側に位置するよう馬蹄形状に配置される小径側支持板とから構成されるとともに、前記大径側支持板を構成する構成支持板は複数の構成支持板により構成され、前記小径側支持板を構成する構成支持板は前記大径側支持板の構成支持板の数より少なく構成され、前記大径側支持板を構成する構成支持板の前記ケーシングへの固定は、前記回転子の軸に対し周方向端に隣接して配置される前記大径側支持板の構成支持板の両端の輪環状固定部の少なくとも一方を、前記大径側支持板の他方の構成支持板の輪
環状固定部と軸方向重畳して構成されることを特徴とする車両用交流発電機。
前記大径側支持板を構成する前記構成支持板の固定部に、前記小径側支持板を構成する構成支持板の固定部が重畳されて前記ケーシングへの固定部を構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用交流発電機。
前記フィンは前記回転子の軸に対し放射状に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
前記フィンは平行に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
前記大径側支持板を構成する前記構成支持板の、両端輪環状固定部の双方が他の構成支持板と重畳される構成支持板は、他の構成支持板の輪環状固定部を前記ケーシングとで挟んで重畳されることを特徴とする請求項1ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用
交流発電機。
前記大径側支持板を構成する前記構成支持板の、両端輪環状固定部の双方が他の構成支持板と重畳される構成支持板は、他の構成支持板の輪環状固定部と前記ケーシングとで挟みこまれて重畳されることを特徴とする請求項1ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
前記固定子は二組の三相巻線を備えると共に、前記整流装置は６対の整流素子を備え、前記構成支持板にそれぞれ均等個数配置されることを特徴とする請求項1ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。