JPH11164518A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラシホルダ、ＩＣレギュレータ、コネクタケ
ース等が搭載される限られたスペ−ス内にて、他部品の
冷却性を損なうことなしに整流用ダイオードなどの整流
素子の冷却フィンの面積を拡大してその冷却性向上を達
成した車両用交流発電機を提供すること。 【解決手段】整流装置５は、整流素子５１３、５１４を
保持して最終的にリアフレーム４２に固定される冷却フ
ィン５１１、５１２をもち、冷却フィン５１１、５１２
は、円環の一部が切り欠かれて分離したＣ字形状を有し
てブラシホルダ６、コネクタケース８、ＩＣレギュレー
タ７が配置される切り欠き部５２を有し、この冷却フィ
ン５１１、５１２の切り欠き部５２の周方向幅は、ブラ
シ収納部６２の周方向幅の１．３〜３倍に設定される。
切り欠き部５２を通じて整流素子５１３、５１４を迂回
する冷却風の流れを減らせるとともに、この切り欠き部
５２に各種電気部品を設けることができるので、整流素
子５１３、５１４の冷却性の向上及び構成のコンパクト
化を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乗用車、トラック等
に搭載される車両用交流発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】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に、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いる。また、燃費向上のため
に、たと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、その一方で安全制御機器等の電気負荷の増加に
より発電能力の一層の向上が要求されている。すなわ
ち、小型で高出力の車両用交流発電機を安価に提供する
ことが求められている。

【０００３】その対策として、巻線抵抗値の低減やエヤ
ギャップの縮小、励磁電流の増大等により高出力化は可
能である。しかし、それと同時に発電機を構成する各種
部品の発熱が増大する。特に、固定子により発生した交
流電圧を直流電圧に整流する整流用の素子（たとえばダ
イオード）の温度上昇が増大することから、この整流素
子の信頼性を確保するために限られたスペ−ス内でその
冷却フィンを一層良好に冷却する必要がある。もちろ
ん、冷却用のファンの大型化により風量を増加させて冷
却能力を向上させることは可能であるが、単なる風量増
加は騒音等の増大を招くという問題を生じてしまう。

【０００４】従来の車両用交流発電機における車両用交
流電源装置を図４に示す。リアフレーム４２には、整流
用のダイオード５１３、５１４が配設された半円状の整
流素子冷却フィン５１１、５１２が配置され、その点対
称位置にＩＣレギュレータ（本発明でいうレギュレー
タ）７、コネクタケース８が配置され、それらの間にブ
ラシを内部に保持したブラシホルダ６が配置されてい
る。整流素子冷却フィン５１１、５１２のうち、径方向
内側の端縁及び径方向外側の端縁は、それぞれスリップ
リング保護部材９１及びリアカバー９２に対して適当な
隙間をもって配設されており、周方向の両端部は隣接部
品と部分的に接触し、以上の結果、軸方向に開口部９３
が形成される。

【０００５】整流素子冷却用の冷却フィン５１１、５１
２の中央部は、図５に示す様にリアカバー９２から吸入
した冷却風が冷却フィン５１１、５１２の表面に沿って
流れるので充分に冷却できる。しかし、冷却フィン５１
１、５１２の周方向の両端部の近くに位置する開口部９
３では、部品が配設されている部分に比べ、通風抵抗が
小さくなるので、吸入された冷却風が冷却フィン５１
１、５１２に作用せずに直接、開口部９３に流れる。こ
のため、ダイオード５１３、５１４のうち、冷却フィン
５１１、５１２の周方向両端側に位置するダイオードは
周方向中央部に位置するダイオードに比べて冷却が不十
分となり、よって熱劣化による寿命が周方向中央部に位
置するダイオードに比べて短いという問題があった。

【０００６】更に、冷却フィン５１１、５１２の周方向
両端側に位置するダイオードは、摺動及び通電による発
熱量が大きいブラシの近くにあるので、ブラシからの伝
導熱や放射熱による熱影響が大きい。これに対し、特開
平２−５００６３０号公報は冷却フィンの径方向外側に
扇型の開口部を持ち、ここにブラシホルダなどの部品を
配置する構造を開示しており、冷却フィン面積を大きく
設定することにより、ダイオードの冷却性を向上させる
意図を有している。しかし、この場合でも、従来の問題
点と同様に、冷却フィンの周方向両端部と隣接部品との
間の開口部へ冷却風が迂回して流れてしまうので、依然
として、開口部近くの冷却フィンの周方向両端部近傍に
位置するダイオードの冷却が不足する傾向が生じた。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、ブラシホルダ、レギュレータ、コネクタケース等
が搭載される限られたスペ−ス内にて、他部品の冷却性
を損なわずにダイオードで代表される整流用の素子の冷
却性向上を実現する車両用交流発電機を提供することを
その目的としている。また、本発明の他の目的は、冷却
フィンの面積を拡大しつつ、発熱量が大きいブラシを保
持するブラシホルダからの熱影響を低減して、整流用の
素子の冷却性向上を実現する車両用交流発電機を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の構成によ
れば、整流装置の冷却フィンが、周方向両端部同士が切
り欠き部を挟んで周方向に対面する切り欠き輪板形状に
形成し、ブラシ収納部が冷却フィンに接触しない状態で
ブラシ収納部、レギュレータ及びコネクタケースを切り
欠き部内に収容し、切り欠き部に冷却風がブラシ収納部
に接しつつ軸方向に流れる冷却通路を形成するので、以
下の作用効果を奏することができる。

【０００９】まず、ブラシ収納部、レギュレータ及びコ
ネクタケースを一個の切り欠き部に一括して収容するこ
とにより、軸直角面内に冷却フィンを広く延在させるこ
とができ、その結果、冷却フィンの表面積の増加により
素子を良好に冷却することができる。また、冷却フィン
の周方向長の増大を図ることができるので、同一の冷却
フィンに設けた複数の素子の間の周方向長を拡大するこ
とができ、これら素子間の熱的影響を低減してそれらの
温度低下を図ることができる。

【００１０】また、冷却フィンが存在する軸直角面にお
いて軸方向へ直流する冷却風を減らすことができ、冷却
風が冷却フィンに沿って流れることにより冷却フィンの
冷却を良好に行うことができる。また、切り欠き部に設
けられる上記冷却通路に流れ込む冷却風の流速を増大で
きるので、この冷却風によりブラシ収納部を良好に冷却
することができる。

【００１１】結局、この冷却フィンの軸方向位置におい
て、冷却ファンにより形成されて外部から回転子側へ軸
方向に通過する冷却風の流れが冷却フィン、ブラシ収納
部、レギュレータ及びコネクタケースにより妨害される
ために、冷却フィンの表面を接触しつつ流れる冷却風
や、切り欠き部内の冷却通路を流れる冷却風の風速が増
大され、冷却フィンや素子は良好に冷却される。

【００１２】なお、本構成において更に、冷却フィンの
周方向両端部とブラシ収納部との間にそれぞれ冷却風を
設ける場合には、冷却フィンの周方向両端部及びブラシ
収納部の両方を良好に冷却できるとともに、ブラシ収納
部から冷却フィンへの熱移動量を低減することができ
る。更に、本構成では、ブラシ収納部の周方向幅をＡと
し、切り欠き部の周方向幅をＢとした場合に、Ｂ／Ａを
１．３〜３に設定することを、その特徴としている。

【００１３】このようにすれば、素子温度特に冷却フィ
ンの周方向両端部の素子温度を良好に低下できることが
わかった。以下、更に説明する。本構成の配置では、冷
却フィンの両端部とブラシ収納部とを近接させると、冷
却フィン又は冷却フィンの端部側の素子は、ブラシ摩擦
熱などにより高温となるブラシ収納部からの熱影響によ
り加熱されてしまう。といって離しすぎると、冷却フィ
ンの面積減少及びこれら隙間を流れる無駄な冷却風の増
大による素子冷却効果の低下を招く。

【００１４】そこで、本発明者らは、上記比Ｂ／Ａを種
々変更して、切り欠き部の近傍に位置する整流素子の温
度との関係を調べた。なお、ブラシ収納部及び切り欠き
部の周方向幅とは、発電機の軸心を中心とする円周の接
線上における幅を意味するものとする。その結果を図３
に示す。この結果によれば、Ｂ／Ａを１．３〜３以下と
することで、切り欠き分離部近傍の素子の温度低減に優
れた効果を奏することがわかった。

【００１５】更に説明すると、Ｂ／Ａが１．３未満では
上述したようにブラシ収納部が冷却フィンや素子に近接
し過ぎるために素子温度が上昇し、Ｂ／Ａが３を超過す
ると、上述したように、冷却フィンの面積縮小による冷
却フィン冷却効果の低下が生じ、切り欠き部の大きな空
きスペースを冷却風がバイパスするので冷却フィンと冷
却風との接触性が低下して冷却フィンの冷却効果が低下
し、更に、冷却風の風速が低下するので冷却フィンの冷
却効果が低下してしまう。

【００１６】なお、ここでいう「周方向両端部同士が切
り欠き部を挟んで周方向に対面する」とは、「回転軸の
軸心を中心とする同心円上に冷却フィンの周方向両端縁
が存在し、それらの間が切り欠き部をなす」ことを意味
するものとする。また、ここでいう「冷却フィンを略軸
直角面内に延設する」とは、略輪板形状の冷却フィンの
延設角度が径方向から＋／−３０度以内の傾斜を含むも
のとする。

【００１７】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の構成において更に、冷却フィンは、正極フィン及び負
極フィンを軸方向に間隙を隔てて配置し、更に、正極フ
ィン及び負極フィンの切り欠き部を軸方向に重ねたの
で、正極フィン及び負極フィンの両方の表面積を増加す
ることができ、かつ、冷却フィンと冷却風との接触性、
冷却風流路の流体抵抗をいたずらに悪化させることな
く、冷却フィンを良好に冷却することができる。更に、
冷却風の一部は、軸方向に対面する正極フィン及び負極
フィンの間の隙間を径方向に流れつつ軸方向内側のフィ
ンの主に径内側又は径外側の端縁を越えて軸方向内側に
流れるので、この正極フィン及び負極フィンの間の隙間
を流れる冷却風は正極フィン及び負極フィンの両方を一
挙に冷却することができ、冷却フィンの径方向断面面積
を増加することなく、その冷却効果を向上することがで
きる。

【００１８】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の構成において更に、ブラシ収納部の周方向中心
位置は、切り欠き部の周方向中心位置と略一致して設定
される。このようにすれば、ブラシ収納部と冷却フィン
の周方向両端部との間の周方向距離を均一化することが
でき、冷却フィンの周方向両端部の一方のみがブラシ収
納部に接近し過ぎてブラシ収納部よりの受熱量が増加す
るのを防止することができる。

【００１９】なお、ここでいう上記両周方向中心位置の
略一致とは、ブラシ収納部と冷却フィンの周方向両端部
との間の一対の間隙の周方向幅の差が、これら一対の間
隙の周方向幅の和の１０％以下である場合を指定するも
のとする。請求項４記載の構成によれば請求項１乃至３
のいずれか記載の構成において更に、実験によれば、Ｂ
／Ａを１．８〜２．３とすることにより、素子、特に、
ブラシ収納部に近接する切り欠き部近傍側の素子の温度
を一層、低減できることがわかった。

【００２０】請求項５記載の構成によれば請求項１乃至
４のいずれか記載の構成において更に、切り欠き部に
は、径内側から径外側へブラシ収納部、レギュレータ、
コネクタケースの順にそれぞれ所定間隙を隔てて配列さ
れる。このようにすれば、大発熱部品であるレギュレー
タの径内側の表面及び径外側の表面の両方を、絞られて
上記間隙を略軸方向へ高速に流れる冷却風により良好に
冷却することができる。

【００２１】請求項６記載の構成によれば請求項１乃至
５記載の構成において更に、上記冷却通路は、レギュレ
ータとブラシ収納部との間にてレギュレータ及びブラシ
収納部の両方に接して設けられる。このようにすれば、
レギュレータとブラシ収納部との間の間隙を流れる冷却
風は、レギュレータ及びブラシ収納部の両方の表面と良
好かつ高速に接触するので、レギュレータ及びブラシ収
納部の両方を一挙に冷却することができる。

【００２２】請求項７記載の構成によれば請求項５記載
の構成において更に、レギュレータの表面に沿って冷却
風を軸方向に流通させる冷却通路（レギュレータ冷却通
路）が形成され、このレギュレータ冷却通路にレギュレ
ータのレギュレータ冷却フィンが露出される。このよう
にすれば、レギュレータも、良好に冷却される。特に、
上述したように、この冷却フィンの軸方向位置におい
て、冷却ファンにより形成されて外部から回転子側へ流
れ込む冷却風が冷却フィン、ブラシ収納部、レギュレー
タ及びコネクタケースにより遮られるため、上記レギュ
レータ冷却通路の流速が向上し、レギュレータは良好に
冷却されることができる。

【００２３】請求項８記載の構成によれば請求項１乃至
７のいずれか記載の構成において更に、冷却通路は、冷
却フィンの周方向端部とブラシ収納部との間に設けられ
る。このようにすれば、この冷却通路はブラシ収納部と
冷却フィンとの間を良好に熱遮断するとともに、これら
冷却フィン及びブラシ収納部の両方を良好に冷却するこ
とができる。

【００２４】請求項９記載の構成によれば請求項１乃至
８のいずれか記載の構成において更に、ブラシ収納部を
コネクタケース、レギュレータ及び冷却フィンの少なく
ともどれかを通じてフレームに支持するので、ブラシ収
納部を安定に支持することができ、ブラシの変位を抑止
してブラシの摺動面における接触抵抗を低減することが
できる。

【００２５】更に説明すれば、ブラシ収納部は、摺動す
るブラシより周方向反力を受けるので、ブラシ収納部を
フレームの端壁部に固定する場合にはブラシホルダの取
り付け腕を軸方向に延設する必要があるが、この場合、
この取り付け腕は上記周方向反力により周方向に撓み易
くその分、ブラシ収納部が周方向に振動しやすい。ま
た、ブラシ収納部をフレームの周壁部に取り付け腕によ
り固定する場合には、ブラシ収納部の周囲に冷却フィン
やコネクタケースやレギュレータなどが存在することか
ら、取り付け腕の配置が容易でなく、かつ、この取り付
け腕は、発電機に軸方向に外力が加えられる場合、軸方
向に撓み易くその分、ブラシ収納部が軸方向に変位しや
すい。更に、ブラシ収納部のこれら周方向の振動や軸方
向の変位は、ブラシ収納部とフレームとの距離が一般に
大きいために一層助長される。

【００２６】これに対し、本構成では、フレームより近
接する位置にあるコネクタケース、レギュレータ及び冷
却フィンの少なくともどれかにブラシ収納部を固定する
ので、ブラシ収納部を固定するための取り付け腕を短く
することができ、かつ、ブラシ収納部が取り付け腕を通
じて固定される上記部品が一般に対面状態であるので、
取り付け腕は迂回することなく直線的に伸ばすことがで
き、かつ、容易に複数本伸ばすことができ、これらの結
果としてブラシ収納部の確実な固定を実現することがで
きる。

【００２７】請求項１０記載の構成によれば請求項９記
載の構成において更に、ブラシ収納部は、冷却フィンの
周方向両端部に両端支持されるので、ブラシ収納部に作
用する上記周方向反力に対してブラシ収納部を極めて安
定に支持することができる。請求項１１記載の構成によ
れば請求項１乃至１０のいずれか記載の構成において更
に、ノイズ低減用のコンデンサを切り欠き部内に配設す
るので、配線を長く引き回すことなく全体構成をコンパ
クトとすることができる。たとえば、コネクタケース内
に一体成形される正極、負極の配線にノイズ低減用のコ
ンデンサの両端の電極を直接接続できるので、ノイズ低
減用のコンデンサに接続する配線が不要となり、簡素な
構成で整流回路から出力される直流電圧に重畳するリッ
プル電圧を低減することができる。また、ノイズ低減用
のコンデンサを搭載する余分なスペースが不要になるの
で、冷却フィンの面積を減少させることがなく、かつ、
冷却風の流れを悪化させることも抑止することができ
る。

【００２８】請求項１２記載の構成によれば請求項１１
記載の構成において更に、上記コンデンサはコネクタケ
ースの軸方向内側に設けられる。このようにすれば、冷
却フィンの表面積を減少させたり、冷却風の流れを抑止
しつつ、コンデンサを内設することができる。

【００２９】

【発明を実施するための形態】本発明の好適な態様を以
下の実施例を参照して説明する。

【００３０】

【実施例】この実施例の車両用交流発電機１は、図１及
び図２に示すように、電機子として働く固定子２、界磁
として働く回転子３、回転子３及び固定子２を支持する
フロントフレーム（本発明でいうフレーム）４１及びリ
アフレーム（本発明でいうフレーム）４２、固定子２に
接続されて交流電力を整流する整流装置５、回転子３に
界磁電流を供給するブラシ６１を保持するブラシホルダ
６、出力電圧を制御するレギュレータ７、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８、リ
ヤカバ−９２等から構成されている。

【００３１】回転子３には、内扇型の遠心ファンからな
る冷却ファン３１が設けられており、リアフレーム４２
の端壁部には吸気口４２ａが設けられ、冷却ファン３１
は吸気口４２ａを通じて図１に示すようにリヤカバー９
２側から冷却風をリアフレーム４２内へ送気している。
整流装置５は、軸方向に所定間隔を隔てて対面しつつ、
それぞれ軸直角面内に延在する正極フィン（冷却フィン
ともいう）５１１及び負極フィン（冷却フィンともい
う）５１２を有し、正極フィン５１１には正極用整流の
ダイオード（本発明でいう素子乃至整流素子）５１３が
固定され、正極フィン５１１には負極用のダイオード
（本発明でいう素子乃至整流素子）５１４が固定されて
いる。整流装置５は、樹脂製絶縁部材である端子台５１
５やスリ−ブ５１６等を有し、正極フィン５１１及び負
極フィン５１２は、これら端子台５１５やスリ−ブ５１
６により相互にあるいはリアフレーム４２から電気絶縁
されつつ、リアフレーム４２に締付等で固定されてい
る。また、端子台５１５は、固定子２で発生する交流電
圧を整流ダイオード５１３、５１４に導くための導電部
材（図示せず）を内蔵している。

【００３２】冷却フィン５１１、５１２は、銅等の良熱
伝導性金属を素材として回転軸を囲んで配置され、主表
面が略軸直角面内に延設される切り欠き輪板形状の金属
部材からなる。冷却フィン５１１、５１２は、輪板の一
部を切り欠いた形状の切り欠き部５２をそれぞれ軸方向
に重なるように有し、切り欠き部５２内には、ブラシホ
ルダ６の後述するブラシ収納部６２、レギュレータ７及
びコネクタケース８が径内側から径外側へ互いに所定間
隔を隔てて、この順番に配列されている。

【００３３】切り欠き部５２に面する冷却フィン５１
１、５１２の周方向両端縁は、図２に示すように、軸心
から径方向へ伸びる直線（図示せず）からそれぞれ等し
い距離を隔ててそれと平行に伸びており、この互いに平
行な周方向両端縁間の距離Ｂは、後述するブラシ収納部
６２の周方向幅Ａの１．３〜３倍、更に好ましくは１．
８〜２．３倍に設定されている。従って、冷却フィン５
１１、５１２は、その中央にスリップリング保護部材９
１などを収容可能な円形の開口を有し、さらにその開口
直径に相当する幅Ｂの径方向切欠部５２を有する。

【００３４】冷却フィン５１１、５１２には、前述した
ように、固定子２で発生した交流電力を直流電力に整流
するダイオード５１３、５１４が半田付けにて４個ずつ
取付られている。ダイオード５１３、５１４は半田付け
の代わりに打ち込みにより冷却フィン５１１、５１２に
固定されることもできる。スリップリング保護部材９１
は、リヤカバ−９２の内端面中央部に設置されたシ−ル
リング９４とリヤフレ−ム４２とにより挟まれてスリッ
プリングを囲覆する開口付き筒状樹脂部材からなる。冷
却フィン５１１、５１２の径内側の端縁及び径外側の端
縁は、スリップリング保護部材９１及びリアカバー９２
に対して径方向において適当な隙間をもって配設されて
いる。

【００３５】ブラシホルダ６は、ブラシ６１を収納する
ブラシ収納部６２及びブラシ収納部取り付け用の取付腕
６３からなる。取付腕６３は冷却フィン５１１、５１２
の周方向両端部に締付等により固定され、ブラシ収納部
６２は冷却フィン５１１、５１２の切り欠き部５２に冷
却フィン５１１、５１２の周方向両端縁から等しい距離
は隔てて配置されている。前述したブラシ収納部６２の
周方向幅Ａは、必要な電流密度を確保しつつ所定の摩耗
寿命を確保するために必要なブラシ摺接面積に基づいて
決定される。

【００３６】コネクタケース８は、車両との間の電気信
号の入出力のための端子８１と、レギュレータ７に電源
電圧を給電するとともにコネクタケース８を冷却フィン
５１１、５１２に固定するための取付腕８２とを樹脂成
形により一体に形成してなる。コネクタケース８の軸方
向内側には電気ノイズ低減用のコンデンサ８５が配設さ
れ、コンデンサ８５の電極８５１はモールド成形された
取付腕８２の途中に電気的に結線されている。取付腕８
２は金属からなり、整流装置５の冷却フィン５１１、５
１２の周方向両端部に締付等で固定され、これによりコ
ネクタケース８は切り欠き部５２内の径外側スペースに
配置される。

【００３７】レギュレータ７は、複数の外部接続端子７
１と、励磁電流制御用のスイッチング素子及びこのスイ
ッチング素子を断続制御する制御回路とが集積されたモ
ノリシック集積回路チップ（図示せず）と、レギュレー
タ冷却フィン７３とを樹脂モールド一体成形により薄板
状に形成してなり、レギュレータ冷却フィン７３はレギ
ュレータ７の径内側の主面に露出している。レギュレー
タ７は、コネクタケース８から径内側へ突出するレギュ
レ−タ支持部８６に締付けて固定されており、レギュレ
ータ冷却フィン７３の主面は軸方向に延在している。接
続端子７１はコネクタケース８から突出する接続端子８
７に溶接等で電気的に接合されている。

【００３８】上記構成を採用したことにより、コネクタ
ケース８の底面部（径内側の表面）とレギュレータ７の
径外側の主面との間に冷却風が軸方向に流れる貫通路９
０ａが形成される。貫通路９０ａの径方向幅は狭く設定
されており、このために貫通路９０ａを流れる冷却風は
レギュレータ７の径外側の主面を良好に冷却する。ま
た、レギュレータ７の径内側主面に露出するレギュレー
タ冷却フィン７３とブラシホルダ６の径外側の表面との
間に冷却風が軸方向に流れる貫通路９０ｂが形成され
る。貫通路９０ｂの径方向幅は狭く設定されており、こ
のために貫通路９０ｂを流れる冷却風はレギュレータ冷
却フィン７３とブラシホルダ６の径外側の表面とを良好
に冷却する。

【００３９】更に、切り欠き部５２に面する冷却フィン
５１１、５１２の周方向両端縁とブラシ収納部６２の周
方向側面との間にそれぞれ（Ｂ−Ａ）／２の周方向幅の
貫通路９３ａ、９３ｂが設けられるので、これら貫通路
９３ａ、９３ｂを流れる冷却風はブラシ収納部６２及び
冷却フィン５１１、５１２の周方向両端部を良好に冷却
するとともに、冷却フィン５１１、５１２がブラシ収納
部６２やブラシから受熱するのを防止することができ
る。

【００４０】（実施例の効果）上記の構成によれば、冷
却フィン５１１、５１２のスリット状の切り欠き５２内
にブラシホルダ６、レギュレータ７及びコネクタケース
８を収容し、ブラシ収納部６２は冷却フィン５１１、５
１２から所定距離離しつつ円弧状に設けるので、ブラシ
ホルダ６、レギュレータ７及びコネクタケース８をコン
パクトに収容することができるとともに、冷却風が軸方
向に直流する通路を冷却フィン５１１、５１２によりブ
ラシホルダ６やレギュレータ７近傍にのみ限定すること
ができ、冷却フィン５１１、５１２の冷却と、ブラシホ
ルダ６やレギュレータ７の冷却の両方を、それぞれ向上
させることができ、更に、冷却フィン５１１、５１２の
周方向への延設が可能であるので、ブラシ収納部６２か
ら冷却フィン５１１、５１２やダイオード５１３、５１
４への熱影響を排除しつつ冷却フィン５１１、５１２の
表面積を増大でき、ダイオード５１３、５１４を良好に
冷却することができる。

【００４１】特に、冷却フィン５１１、５１２の周方向
長を増加することができるので、切り欠き部５２に近接
するダイオードは冷却フィン５１１、５１２の周方向中
央部に設けられるダイオードからの距離を一定とすれ
ば、切り欠き部５２に近接するダイオードから切り欠き
部５２までの冷却フィン５１１、５１２の周方向長を延
長することができ、これにより、この切り欠き部５２に
近接するダイオードを良好に冷却することができる。

【００４２】また、切り欠き部５２の軸方向に伸びる開
口部９３ａ、９３ｂの軸直角面内における面積を減少す
ることができるので、冷却フィン５１１、５１２に沿っ
て流れず、リアフレーム４２の吸気口４２ａに直線的に
達する冷却風の風量、すなわち、冷却フィン５１１、５
１２の冷却に無効な冷却風の割合を低減してダイオード
５１３、５１４の冷却効果を向上することができる。

【００４３】図３に、定格出力が８０アンペア、１００
アンペア、１２０アンペアの３種類の体格の車両用交流
発電機について周囲温度が２５℃であるという条件で切
り欠き部５２に近接するダイオードの最高温度を測定し
た結果を示す。回転数の増加につれて冷却風量は単調に
増加するが、発電機出力はインピーダンスの上昇により
飽和するため、一般にダイオードが最高温度となるのは
最大出力条件の下で回転数が３０００〜３５００ｒｐｍ
の運転条件の場合となる。そこで、冷却フィン５１１、
５１２の周方向幅をＡ、ブラシ収納部６２の幅をＢと
し、Ｂ／Ａの比率を変えて最大出力かつ３０００〜３５
００ｒｐｍの運転条件下においてダイオードの最高温度
を測定した。

【００４４】測定結果によれば、定格出力や体格の違い
によって、ダイオードの素子の大きさや冷却風量などが
異なるため、ダイオードの最高温度の値に違いがある
が、Ｂ／Ａに対する最高温度の変化には一定の傾向が存
在することがわかった。すなわち、Ｂ／Ａが小さすぎる
と、ブラシ収納部６２が切り欠き部５２に近接するダイ
オードに接近するためにブラシから熱影響を受けてダイ
オードの最高温度が上昇する。Ｂ／Ａが大きくなるにし
たがい、切り欠き部５２に近接するダイオードはブラシ
収納部６２から離れ、それにより切り欠き部５２の冷却
風貫通路９３ａ、９３ｂの面積が増えてブラシ収納部６
２の両側面に沿っての通風が良好となるので、ブラシそ
のものの温度低減効果を向上できるとともに、ダイオー
ドの最高温度も良好に低下させることができる。しか
し、Ｂ／Ａを大きくしすぎると、切り欠き部５２の冷却
風貫通路９３ａ、９３ｂがさらに大きくなるので、冷却
フィン５１１、５１２の冷却に無効な冷却風が増えてし
まい、更に冷却フィン５１１、５１２自身の面積縮小に
より冷却性が低下してしまい、ダイオードの最高温度が
再び上昇してしまう。結局、図３に示されるように、Ｂ
／Ａを１．３〜３に設定することにより、切り欠き部５
２に近接するダイオードの最高温度を低減することがで
きる。更に、Ｂ／Ａを１．８〜２．３に設定すること
で、より一層、ダイオードの最高温度を低減することが
できる。

【００４５】更に、レギュレータ７の径外側主面及び径
内側主面に面して貫通路９０ａ、９０ｂが設けられてい
るので、レギュレータ７を良好に冷却することができ
る。また更に、コンデンサ８５をコネクタケース８の軸
方向内側に配置しているので、冷却フィン５１１、５１
２の面積減少を回避できるとともに、コンデンサ８５に
よる冷却風の流れを妨げて他の部品の冷却を妨害するこ
となく、このコンデンサ８５も良好に冷却することがで
きる。

【００４６】また、上記実施例では、ブラシ収納部６２
の周方向中心位置は、切り欠き部５２周方向中心位置と
一致して設定される。このようにすれば、ブラシ収納部
６２と冷却フィン５１１、５１２の周方向両端部との間
の周方向距離を均一化することができ、冷却フィン５１
１、５１２の周方向両端部の一方のみがブラシ収納部６
２に接近し過ぎてブラシ収納部６２よりの受熱量が増加
するという問題を解消することができる。

【００４７】また、上記実施例では、切り欠き部５２に
は、径内側から径外側へブラシ収納部６２、レギュレー
タ７、コネクタケース８の順にそれぞれ所定間隙を隔て
て配列されるので、大発熱部品であるレギュレータ７の
径内側の表面及び径外側の表面の両方を、絞られて上記
間隙を略軸方向へ高速に流れる冷却風により良好に冷却
することができる。

【００４８】また、上記実施例では、ブラシ収納部６２
をコネクタケース８、レギュレータ７及び冷却フィン５
１１、５１２の少なくともどれかを通じてリアフレーム
４２に支持するので、ブラシ収納部６２を安定に支持す
ることができ、ブラシの変位を抑止してブラシ摺動面に
おける接触抵抗を低減することができる。また、上記実
施例では、ブラシ収納部６２は、冷却フィン５１１、５
１２の周方向両端部に両端支持されるので、ブラシ収納
部６２を安定に支持することができる。

【００４９】また、上記実施例では、切り欠き部５２
は、レギュレータ７の表面に沿って冷却風を軸方向に流
通させる貫通路（レギュレータ隣接軸方向通風路）９０
ａ、９０ｂを設けているので、レギュレータ７は良好に
冷却される。また、上記実施例では、貫通路９０ａ、９
０ｂが切り欠き部５２の軸直角方向断面における空きス
ペースの主要部をなすので、言い換えれば、切り欠き部
を貫通する冷却風は絞られて主にレギュレータに沿って
流れるので、レギュレータは一層良好に冷却されること
ができる。

【００５０】（その他の実施例）上記した実施例では、
正極である冷却フィン５１１の径外側の端縁の半径を、
負極である冷却フィン５１２のそれよりも大としたが、
たとえば両冷却フィン５１１、５１２の軸方向の配置関
係を逆にした場合には正極である冷却フィン５１１の径
外側の端縁を負極である冷却フィン５１２のそれよりも
小としてもよい。

【００５１】また、上記実施例では、冷却フィン５１
１、５１２の径内側の端縁の半径がほぼ等しく設定され
ているが、差を設けてもよいことはもちろんである。ど
ちらの構成においても、軸方向に流れる冷却風に対し、
冷却フィン５１１、５１２はちょうど遮る姿勢で配置さ
れるので、冷却風は冷却フィン５１１、５１２の表面に
当たってそれに沿って流れ、それにより冷却フィン５１
１、５１２を良好に冷却することができる。

【００５２】また、冷却フィン５１１、５１２の軸方向
の配置関係を逆にした場合、負極側の冷却フィン５１２
をリアフレーム４２に密着させても良い。また、両冷却
フィン５１１、５１２間の絶縁部材を樹脂ではなく、絶
縁シート等の絶縁材としてもよい。これにより、ダイオ
ード５１３、５１４からリアフレーム４２への熱伝導性
を向上してダイオード５１３、５１４を良好に冷却で
き、更に整流装置５の後端部の軸長短縮の効果も得られ
る。

【００５３】また、上記実施例では、切り欠き部５２に
おいて貫通路９３ａ、９３ｂをブラシ収納部６２の周方
向両側に設けているが、樹脂部や取り付け腕を拡大する
などして、この貫通路９３ａ、９３ｂを閉鎖乃至狭窄し
てもよい。上記狭窄はブラシ収納部６２が貫通路９３
ａ、９３ｂに面する状態を維持しつつ周方向になされる
ことがブラシ収納部６２の冷却維持のために好ましい。
これにより、切り欠き部５２を流れて冷却に関与するこ
とが少ない冷却風を格段に低減することができ、その分
だけ、切り欠き部５２近傍のダイオード５１３、５１４
の冷却向上と、レギュレータ７冷却用の貫通路９０ａ、
９０ｂへの冷却風の集中を実現し、ダイオード５１３、
５１４及びレギュレータ７の良好な冷却を実現すること
ができる。

【００５４】また、上記実施例では、レギュレータ７の
径外側主面及び径内側主面に面して貫通路９０ａ、９０
ｂを設けているが、レギュレータ７の冷却のためにレギ
ュレータ７から露出するレギュレータ冷却フィン７３側
の貫通路だけを残し、他方の貫通路を閉鎖してもよい。
この場合には、レギュレータ冷却フィン７３に集中して
冷却風を流すことができるので、レギュレータ７を良好
に冷却することができ、更に、レギュレータ７の固定を
一層強固にすることができるので、レギュレータ７の耐
振性も向上することができる。

【００５５】また、上記実施例では、切り欠き部５２に
面する冷却フィン５１１、５１２の周方向両端縁は互い
に平行に形成されているが、冷却フィン５１１、５１２
の周方向両端縁は互いを非平行でもよい。また、上記実
施例では、切り欠き部５２を冷却フィン５１１、５１２
のそれぞれに軸方向に完全に重なるよう設けているが、
一方にだけ設けたり、両切り欠き部５２が軸方向に完全
に重ならない配置を採用したりすることもできる。

【００５６】また、上記実施例では、リアフレーム４２
とリアカバー９２との間に整流装置５、ブラシ収納部６
２、レギュレータ７及びコネクタケース８を配置した
が、リアフレーム４２がリアカバーを兼ねて、これら整
流装置５、ブラシ収納部６２、レギュレータ７及びコネ
クタケース８がリアフレーム４２内に収容される構造の
車両用交流発電機にも本発明が適用できることはもちろ
んであり、ダイオードの代わりにトランジスタなどの３
端子素子を整流素子として用いてもよいことももちろん
である。

【００５７】また、冷却フィン５１１、５１２における
ダイオード５１３、５１４の配置は、最も端のダイオー
ドをさらに切り欠き部５２に接近させてもよい。かかる
構成でも、ダイオード相互間の距離の増大と、Ｂ／Ａの
適切な設定による冷却風流れの改善によりダイオードの
冷却性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用交流発電機を示す軸方向断面図
である。

【図２】図１の車両用交流発電機のリアカバー９２及び
シ−ルリング９４をはずした状態のリア側を示す正面図
である。

【図３】図１の車両用交流発電機における整流素子の温
度上昇の試験例を示す特性図である。

【図４】従来の車両用交流発電機のリアカバー９２及び
シ−ルリング９４をはずした状態のリア側を示す正面図
である。

【図５】図４の車両用交流発電機の要部拡大部分断面図
である。

【符号の説明】

３は回転子、５は整流装置、６はブラシホルダ、７はレ
ギュレータ、８はコネクタケース、５２は切り欠き部、
６１はブラシ、６２はブラシ収納部、６３は取付腕、８
５はノイズ低減用のコンデンサ、９０ａ、９０ｂは貫通
路（レギュレータ隣接軸方向通風路）、９３ａ、９３ｂ
は貫通路、５１１、５１２は冷却フィン、５１３、５１
４はダイオード（素子）。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発電電力を整流するための複数の素子を保
   持してフレームに固定される冷却フィンと、回転子に励
   磁電流を供給するためのブラシを保持するブラシ収納部
   をもつブラシホルダと、車両との間で電気信号を授受す
   るための端子をもつコネクタケースと、出力電圧調整用
   のレギュレータとを有する車両用交流発電機において、 前記冷却フィンは、周方向両端部同士が切り欠き部を挟
   んで周方向に対面する切り欠き輪板形状を有するととも
   に回転軸を囲んで略軸直角面内に延設され、 前記ブラシ収納部、レギュレータ及びコネクタケース
   は、前記ブラシ収納部が前記冷却フィンに接しない状態
   で前記切り欠き部内に配置され、 前記切り欠き部は、冷却風が前記ブラシ収納部に接しつ
   つ軸方向に流れる冷却通路を有し、 前記切り欠き部の周方向幅は、前記ブラシ収納部の周方
   向幅の１．３〜３倍に設定されていることを特徴とする
   車両用交流発電機。
2. 【請求項２】前記冷却フィンは、互いに軸方向に所定間
   隔隔てて配置されて全波整流回路の上アーム側素子固定
   用の正極フィン及び下アーム側素子固定用の負極フィン
   からなり、前記正極フィン及び負極フィンの切り欠き部
   は軸方向に重なっていることを特徴とする請求項１記載
   の車両用交流発電機。
3. 【請求項３】前記ブラシ収納部の周方向中心位置は、前
   記切り欠き部の周方向中心位置と略一致して設定される
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用交流発電
   機。
4. 【請求項４】前記切り欠き部の周方向幅は、前記ブラシ
   収納部の周方向幅の１．８〜２．３倍に設定されること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の車両用交
   流発電機。
5. 【請求項５】前記レギュレータは、径内側の前記ブラシ
   収納部と径外側の前記コネクタケースとの間にそれぞれ
   所定間隙を隔てて介設されていることを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれか記載の車両用交流発電機。
6. 【請求項６】前記レギュレータと前記ブラシ収納部との
   間に前記レギュレータ及びブラシ収納部の両方に接して
   冷却風を軸方向に流す冷却通路を有することを特徴とす
   る請求項５記載の車両用交流発電機。
7. 【請求項７】前記レギュレータと前記ブラシ収納部及び
   コネクタケースの少なくとも一方との間に設けられて冷
   却風を軸方向に流すレギュレータ冷却通路を有し、前記
   レギュレータは、前記レギュレータ冷却通路に露出する
   レギュレータ冷却フィンを有することを特徴とする請求
   項５記載の車両用交流発電機。
8. 【請求項８】前記冷却通路は、前記冷却フィンの周方向
   端部とブラシ収納部との間に設けられることを特徴とす
   る請求項１乃至７のいずれか記載の車両用交流発電機。
9. 【請求項９】前記ブラシ収納部は、前記コネクタケー
   ス、レギュレータ及び冷却フィンのいずれかを通じて前
   記フレームに支持されていることを特徴とする請求項１
   乃至８のいずれか記載の車両用交流発電機。
10. 【請求項１０】前記ブラシ収納部は、前記冷却フィンの
    周方向両端部に両端支持されていることを特徴とする請
    求項９記載の車両用交流発電機。
11. 【請求項１１】複数の前記素子を接続してなる整流回路
    の正、負の直流電源端間に両端が接続されるノイズ低減
    用のコンデンサを有し、前記コンデンサは前記切り欠き
    部内に配設されていることを特徴とする請求項１乃至１
    ０のいずれか記載の車両用交流発電機。
12. 【請求項１２】前記コンデンサは、前記コネクタケース
    の軸方向内側に配置されることを特徴とする請求項１１
    記載の車両用交流発電機。