KR101126404B1

KR101126404B1 - 차량용 교류 발전기의 정류 장치

Info

Publication number: KR101126404B1
Application number: KR1020107020512A
Authority: KR
Inventors: 히로야 이쿠타; 히로타카 키마타; 카즈노리 타나카; 켄지 나카오
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2012-03-28
Also published as: CN101960694B; JPWO2009153850A1; CN101960694A; JP5116848B2; KR20100120210A; EP2290789A1; EP2290789A4; WO2009153850A1; US8803382B2; EP2290789B1; US20110037356A1

Abstract

다이오드의 내진성을 향상시키고, 신뢰성이 높은 차량용 교류 발전기의 정류 장치를 얻는다. 정류 장치를 구성하는 다이오드(33)의 접속 리드(33d)는, 금속 베이스(33b)로부터 평행하게 연장되어 나온 직선부(33f)와, 이 직선부(33f)로부터 개략 원호형상으로 90°이상 구부러진 곡부(33g)를 가지며, 곡부(33g)의 구부림 반경(R)은, 직선부(33f)의 종단과 접속 리드(33d)의 선단부와의 수평 방향에 있어서의 이간 거리(w)보다 큰 값으로 설정되어 있다.

Description

차량용 교류 발전기의 정류 장치{RECTIFIER OF AC GENERATOR FOR VEHICLE}

본 발명은, 차량용 교류 발전기에 내장되고, 차량용 교류 발전기의 교류 출력 전압을 직류 전압으로 정류하는 차량용 교류 발전기의 정류 장치에 관한 것이다.

종래의 차량용 교류 발전기는, 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 계자 전류가 브러시 및 슬립 링을 통하여 여자 코일에 공급되고, 동시에 엔진의 회전 토오크가 풀리 및 벨트를 통하여 회전축에 전달되고, 회전자가 회전 구동된다. 그에 의해, 고정자가 교류 전압을 발생한다. 그리고, 정류 장치가, 리어 브래킷에 부착되어 있고, 고정자 코일의 출력 단자에 접속되어, 고정자에서 발생한 교류 출력 전압을 직류 전압으로 변환한다.

그리고, 정류 장치를 구성하는 다이오드는, IC 칩이 구리 베이스상에 솔더 접합되고, 구리제의 중계 리드가 IC 칩에 솔더 접합되고, 또한 구리제의 접속 리드가 중계 리드에 솔더 접합되고, 밀봉 수지체에 의해 몰드되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3839576호 공보

이와 같은 정류 장치에서는, 차량에 부착된 때에 생기는 진동에 의해 IC 칩에 발생하는 응력이 완화되도록, 접속 리드에는 굴곡부나 곡부가 마련되어 있지만, 이러한 굴곡부나 곡부는 응력 집중의 원인이 되고, 또한 IC 칩이나 중계 리드와의 접합부에 가깝기 때문에, 진동에 의한 접합부의 변위에 의해, 큰 응력이 발생하기 때문에, 굴곡부나 곡부에서 파단된다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 다이오드의 내진성(耐振性)을 향상시킬 수 있는 차량용 교류 발전기의 정류 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 히트 싱크와, 이 히트 싱크에 직교하도록 배치된 접속단자를 가지며, 상기 히트 싱크에 평행하게 배치된 서킷 보드와, 편면(片面)이 상기 히트 싱크와 접합된 금속 베이스, 이 금속 베이스의 다른쪽의 면에 접합된 IC 칩, 이 IC 칩을 몰드한 밀봉 수지체, 및 일단을 상기 IC 칩에 전기적으로 접속되고, 타단을 상기 서킷 보드의 접속단자에 접합된 접속 리드를 갖는 다이오드를 구비하고, 차량용 교류 발전기에 내장되고, 그 교류 출력 전압을 직류 전압으로 정류하는 차량용 교류 발전기의 정류 장치에 있어서, 상기 다이오드의 접속 리드는, 상기 금속 베이스로부터 평행하게 연장되어 나와 상기 밀봉 수지체로부터 노출한 직선부와, 이 직선부로부터 개략 원호형상으로 90°이상 구부러진 곡부를 가지며, 상기 곡부의 구부림 반경(R)은, 상기 직선부의 상기 밀봉 수지체로부터 노출한 근원부와 상기 접속 리드의 선단부와의 수평 방향에서의 이간 거리(w)보다 큰 값으로 설정되어 있다.

본 발명에 의하면, 다이오드의 접속 리드에 있어서의 곡부의 구부림 반경(R)을 보다 크게 할 수 있기 때문에, 정류 장치가 소형화되어도 다이오드의 접속 리드에서의 곡부에 발생하는 응력 집중을 완화하여 곡부의 파단을 억제할 수 있어서, 신뢰성이 높은 차량용 교류 발전기의 정류 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 정류 장치를 내장한 차량용 교류 발전기를 도시하는 단면도.
도 2는 실시의 형태 1에 관한 정류 장치를 도시하는 사시도.
도 3은 실시의 형태 1에 관한 정류 장치에 적용된 다이오드의 개략 측면도.
도 4는 실시의 형태 1에서의 다이오드의 리드 형상에 관해 설명하는 개략 설명도.
도 5는 종래의 정류 장치에 적용되는 다이오드의 개략 측면도.
도 6은 종래의 정류 장치에 적용되는 다이오드의 다른 예를 도시하는 개략 측면도.
도 7은 실시의 형태 1에 관한 정류 장치에 적용되는 다이오드의 다른 예를 도시하는 개략 측면도.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 정류 장치를 내장한 차량용 교류 발전기를 도시하는 단면도, 도 2는, 도 1에서의 정류 장치를 도시하는 사시도이다.

도 1에서, 고정자(1)는, 고정자 코어(2)와, 이 고정자 코어(2)에 권회(卷回)된 고정자 코일(3)로 구성되어 있다. 회전자(4)는, 서로 대향하는 한 쌍의 폴 코어(5, 6)와, 코어(5, 6) 사이에 개장된 여자 코일(7)과, 회전축(8)과, 이 회전축(8)에 고착된 슬립 링(9)으로 구성되어 있다. 그리고, 리어 브래킷(13)이 체착 볼트(14)에 의해 프런트 브래킷(12)에 고착되어, 고정자(1)가 프런트 브래킷(12)과 리어 브래킷(13) 사이에 지지되어 있다. 회전축(8)은, 베어링(15, 16)을 통하여 프런트 브래킷(12)과 리어 브래킷(13)에 지지되어 있다. 풀리(17)가 회전축(8)의 일단에 고착되어 있다.

정류 장치(18)는, 리어 브래킷(13)에 부착되어 있고, 고정자 코일(3)의 출력 단자에 접속되어, 고정자(1)에서 발생한 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 전압 조정기(19)는, 브러시 홀더(20)와 함께 리어 브래킷(13)에 부착되어 있다. 브러시 홀더(20)는 브러시(21)가 슬립 링(9)에 맞닿도록 브러시(21)를 지지하고 있다.

이와 같은 차량용 교류 발전기(100)에 있어서, 계자 전류가 브러시(21) 및 슬립 링(9)을 통하여 여자 코일(7)에 공급되고, 동시에 엔진의 회전 토오크가 풀리(17) 및 벨트(도시 생략)를 통하여 회전축(8)에 전달되고, 회전자(4)가 회전 구동된다. 그에 의해, 고정자(1)가 교류 전압을 발생한다. 그리고, 이 교류 전압이 정류 장치(18)에 의해 직류 전압으로 변환된다.

여기서, 정류 장치(18)의 구성에 관해 도 2를 참조하면서 설명한다.

정류 장치(18)는, 복수의 +측 다이오드(33)가 실장된 +측 히트 싱크(30), 복수의 -측 다이오드(34)가 실장된 -측 히트 싱크(31) 및 서킷 보드(32)로 구성되어 있다.

+측 히트 싱크(30)는, 알루미늄제로, 결원환부(欠圓環釜)(30a) 및 이 결원환부(30a)의 이면에 복수 마련된 방열 핀(30b)을 갖는다. 또한, 위치 결정용의 가이드부(30c)가 이 결원환부(30a)의 양단 및 중앙의 3개소에서 지름 방향 바깥쪽으로 연장 마련되고, +측 다이오드 실장부(30d)가 결원환부(30a)의 주면에 둘레 방향으로 복수 오목하게 마련되어 있다. 그리고, +측 다이오드(33)가 각+측 다이오드 실장부(30d)에 접합되고 결원환부(30a)의 주면에 둘레 방향으로 복수 실장되어 있다.

-측 히트 싱크(31)는, 알루미늄제로, 결원환부(31a), 이 결원환부(31a)의 양단 및 중앙의 3개소에 마련된 가이드부(31b) 및 이 결원환부(31a)의 주면에 둘레 방향으로 복수 오목하게 마련된 -측 다이오드 실장부(31c)를 갖고 있다. 그리고, -측 다이오드(34)가 각 -측 다이오드 실장부(31c)에 접합되어 결원환부(31a)의 주면에 둘레 방향으로 복수 실장되어 있다.

서킷 보드(32)는, 철제의 서킷 보드가 폴리페닐렌술파이드(PPS) 수지에 의해 몰드되고 결원환 형상으로 성형된 수지체(36)와, 이 수지체(36)의 양단 및 중앙의 3개소에 마련된 가이드부(36a)로 구성되어 있다. 그리고, 서킷 보드의 접속단자(37)가 둘레 방향의 복수의 위치에서 수지체(36)로부터 하방으로 돌출되어 있다.

도 3은, 실시의 형태 1에 관한 정류 장치에 적용되는 다이오드의 개략 측면도이다.

도 3에서, +측 다이오드(33)는, IC 칩(33a)이 구리제의 금속 베이스(33b)상에 솔더 접합되고, 구리제의 중계 리드(33c)가 IC 칩(33a)에 솔더 접합되고, 또한 구리제의 접속 리드(33d)가 중계 리드(33c)에 솔더 접합되고, 밀봉 수지체(33e)에 의해 몰드되어 구성되어 있다.

그리고, 접속 리드(33d)는, 밀봉 수지체(33e)로부터 상기 금속 베이스(33b)에 평행하게 연장되어 나온 직선부(33f)로부터 개략 원호형상으로 90°이상 구부러진 곡부(33g)를 형성하면서 거의 직각으로 구부러진 형상을 가지며, 그 선단부에는 서킷 보드의 접속단자(37)에 접합된 접합부(33h)가 형성되어 있다.

여기서, 접속 리드(33d)의 곡부(33g)의 구부림 반경(R)은, 직선부(33f)의 종단과 접속 리드(33d)의 선단부의 수평 방향에서의 이간 거리(w)보다 큰 값으로 설정되어 있다.

또한, -측 다이오드(34)도 +측 다이오드(33)와 마찬가지로 구성되어 있다.

이에 의해, 정류 장치(18)의 소형화에 수반하여, 접속 리드(33d)의 접합부(서킷 보드(32)의 접속단자(37)와의 접합 부분)와 직선부(33f)의 노출 근원의 거리(l)가 짧은 경우에도, 곡부(33g)의 구부림 반경(R)을 보다 크게 할 수 있기 때문에, 곡부(33g)에 발생하는 응력 집중을 완화할 수 있고, 곡부(33g)의 파단을 억제할 수 있다.

또한, 곡부(33g)가 스프링 구조가 되기 때문에, 진동을 흡수할 수 있고, IC 칩(33a)에 발생하는 응력을 저감할 수 있다.

또한, 상기 실시의 형태 1에서, 구부림 반경(R)이 크면, 클수록 곡부(33g)에 발생하는 응력은 완화되지만, 이와 같은 곡부(33g)를 마련한 쪽이 응력이 완화되는 것은, 상기 접속 리드(33d)의 근원부로부터, 직각으로 절곡된 부위의 중립선까지의 거리를 l[㎜], 직선부(33f)의 중립선부터, 접속 리드 선단부의 접합부(33h)까지의 거리를 h[㎜](도 4 참조)로 하면, h>2l일 때이다. 역으로, h≤2l인 경우에서는, 곡부(33g)를 마련하지 않는 쪽이 좋다.

예를 들면, h=10[㎜], l=4[㎜]인 경우에 있어서의, 종래의 다이오드의 예를 도 5, 도 6에 도시한다. 도 5와 같이 구부림 반경(R')≤l의 곡부(40)를 마련하였을 뿐인 경우에는, 차량에 부착한 때의 진동을 흡수한 댐퍼의 역할을 곡부(40)가 담당하게 되는데, 구부림 반경(R')이 작기 때문에, 댐퍼 효과가 작고, IC 칩(33a)에 발생하는 응력을 저감할 수가 없다. 또 구부림 반경(R')이 작기 때문에, 그곳에 발생하는 응력 집중이 크고, 곡부에서 파단하여 버린다.

다음에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 굴곡부(41)를 직선부에 마련한 경우에는, 그 굴곡부(41)가 댐퍼가 되기 때문에, IC 칩(33a)에 발생하는 응력을 저감할 수 있지만, 거리(h)[㎜]의 사이에 곡부(40)와 굴곡부(41)의 양쪽을 마련하기 때문에, 굴곡부의 구부림 반경(R)이 작아지지 않을 수 없고, 굴곡부에 응력이 집중하여 버린다. 또한 접합부(33h)의 변위에 의해 굴곡부(41)에 발생하는 응력은, 접합부(33h)와의 거리에 반비례하는데, 도면으로부터 이해되는 바와 같이 접합부(33h)와 굴곡부(41)의 거리가 작기 때문에, 접합부(33h)의 변위에 의해 굴곡부(41)에는 큰 응력이 발생하여 버린다. 상기한 2개의 이유로 진동에 의해 곡부(40) 또는 굴곡부(41)에서 파단하여 버린다.

이에 대해, 도 3에 도시하는 실시의 형태 1과 같은 곡부(33g)를 마련한 경우에는, 곡부(33g)가 스프링 구조가 되기 때문에, IC 칩(33a)에 발생하는 응력을 저감할 수 있다. 또한, 곡부의 구부림 반경(R)이 크기 때문에, 곡부에 발생하는 응력 집중을 완화할 수 있다. 또한 도 6에 대해, 접합부(33h)와 곡부(33g)의 거리가 크기 때문에, 접합부의 변위에 의해 발생하는 응력을 작게 할 수 있다. 이들에 의해, 접속 리드(33d)를 파단시키는 일 없이, IC 칩(33a)에 발생하는 응력을 저감할 수 있다.

응력 해석을 실시한 결과에서는, 종래의 곡부(40)의 경우의, 접속 리드(33d)에 발생하는 최대 응력을 1, IC 칩(33a)에 발생하는 응력을 1로 하면, 도 6과 같이 직선부에 굴곡부(41)를 마련한 경우에는, 접속 리드(33d)에 발생하는 최대 응력은 1.5, IC 칩(33a)에 발생하는 응력은 0.6임에 대해, 도 3에 도시하는 바와 같은 곡부(33g)를 마련한 경우에는, 접속 리드(33d)에 발생한 최대 응력은 0.7, IC 칩(33a)에 발생하는 응력은 0.5가 되어, 본 발명의 효과를 확인할 수 있었다.

또한, 도 3에 도시하는 접속 리드(33d)의 형상으로 한하지 않고, 예를 들면 도 7과 같이 곡부(33g)로부터 경사부(33i)를 경유하여 직각으로 절곡된 형상이라도 마찬가지의 효과를 갖는다.

100 : 차량용 교류 발전기 18 : 정류 장치
30 : 히트 싱크 32 : 서킷 보드
33 : 다이오드 33a : IC 칩
33b : 금속 베이스 33c : 중계 리드
33d : 접속 리드 33e : 밀봉 수지체
33f : 직선부 33g : 곡부
33h : 접합부 33i : 경사부
34 : 다이오드 37 : 접속단자

Claims

히트 싱크와,
이 히트 싱크에 직교하도록 배치된 접속단자를 가지며, 상기 히트 싱크에 평행하게 배치된 서킷 보드와,
편면이 상기 히트 싱크와 접합된 금속 베이스, 이 금속 베이스의 다른쪽의 면에 접합된 IC 칩, 이 IC 칩을 몰드한 밀봉 수지체, 및 일단을 상기 IC 칩에 전기적으로 접속되고, 타단을 상기 서킷 보드의 접속단자에 접합된 접속 리드를 갖는 다이오드를 구비하고,
차량용 교류 발전기에 내장되고, 그 교류 출력 전압을 직류 전압으로 정류하는 차량용 교류 발전기의 정류 장치에 있어서,
상기 다이오드의 접속 리드는, 상기 금속 베이스로부터 평행하게 연장되어 나와 상기 밀봉 수지체로부터 노출한 직선부와, 이 직선부로부터 원호형상으로 구부러진 곡부를 통해 상기 직선부에 대해 직각으로 연장하는 상기 서킷보드의 접속단자에 접합되는 선단부를 가지며,
상기 곡부의 구부림 반경(R)은, 상기 직선부의 종단과 상기 접속 리드의 선단부와의 수평 방향에서의 이간 거리(w)보다 큰 값으로 설정되고,
상기 직선부의 노출 근원으로부터, 직각으로 절곡된 부위의 중립선까지의 거리를 l[㎜], 상기 직선부의 중립선부터, 상기 접속단자와 상기 접속 리드의 접합부까지의 거리를 h[㎜]로 한 경우, h>2l의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 정류 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 접속 리드는, 상기 곡부부터 경사부를 경유하여 직각으로 절곡된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 정류 장치.