WO2000002429A1

WO2000002429A1 - Alternating-current generator for vehicles and heat sink incorporated therein

Info

Publication number: WO2000002429A1
Application number: PCT/JP1998/002964
Authority: WO
Inventors: Yoshihito Asao; Shinji Nakashima; Katsumi Adachi
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2000-01-13
Also published as: EP1030545A1; EP1030545A4; JP3527516B2; DE69819194T2; KR100455884B1; KR20010023418A; DE69819194D1; US6184600B1; EP1030545B1

Description

明細書車両用交流発電機及びそれに組み込まれるヒートシンク技術分野この発明は、車両のェンジンに取り付けられる車両用交流発電機およびその整流器に組み込まれるヒートシンクに関するものである。景技術図 1 2は従来の車両用交流発電機の一例を示す側断面図である。図 1 2において、交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット 1とリャブラケット 2 とから構成されたケース 3と、このケース 3内にベアリング 2 0を介して回転自在に配設され、プーリ 4がー端に固定されたシャフト 6と、このシャフト 6に固定されてケース 3内に収容されたランドル型の回転子 7と、この回転子 7の両側面に固定されたファン 5と、回転子 7を囲繞するようにケース 3の内壁面に固定された固定子 8と、シャフト 6の他端側に固定され、回転子 7に電流を供給するスリップリング 9と、スリップリング 9に摺動するようにケース 3内に配設された一対のブラシ 1 0と、このブラシ 1 0を収納するブラシホルダ 1 1と、固定子 8に電気的に接続され、固定子 8で生じた交流を直流に整流する整流器 1 2と、ブラシホルダ 1 1に嵌着されたヒートシンク 1 7と、このヒートシンク 1 7に接着され、固定子 8で生じた交流電圧の大きさを調整するレギユレ一夕 1 8とを備えている。

レギユレ一夕 1 8は、回転子 7への励磁電流を制御するためのパワートランジス夕とその他の制御回路とがセラミック基板に実装されて構成されている。そして、セラミック基板の裏面（パワートランジスタ及び制御回路が実装されていない側の面）には、複数のフィンを有するヒートシンク 1 7が接着され、パワートランジス夕の発熱を放熱するようになっている。整流器 1 2は、図 1 3および図 1 4に示されるように、一方向導通素子としての正極側のダイオード 2 3が複数接合された正極側のヒートシンク 2 4と、一方向導通素子としての負極側のダイオード 2 5が複数接合された負極側のヒートシク 2 6と、サーキットボード 2 7とから構成されている。正極側および負極側のヒートシンク 2 4、 2 6は、それそれ、シャフト 6と直角方向に突出され、かつ、シャフト 6と平行に延びる直線状のフィン 2 4 a、 2 6 aを複数枚有している。これらのフィン 2 4 a、 2 6 aは、例えば厚みが突出方向に平均で 1 . 3 mm 、ピッチが 2 . 5 mm、突出高さが 1 4 mmで、 2 0枚設けられている。また、ヒートシンク 2 4、 2 6のフィン 2 4 a、 2 6 aが設けられた面と反対側のシャフト 6と平行な面には、それそれ、複数個のダイォード 2 3、 2 5が所定間隔をおいて半田付けにて接合されている。そして、ヒートシンク 2 4、 2 6は、各ダィオード 2 3、 2 5の背面が径方向で対向するように組み合わされている。正極側および負極側のダイォ一ド 2 3、 2 5の対をなすリード 2 3 a、 2 5 aは、サーキットボード 2 7の接続端子 2 7 aと一個所にまとめられ、それそれ固定子コィル 1 6の出力端子 1 6 aに接続されて、三相交流を直流に整流するようになつている。また、発電によるダイオード 2 3、 2 5の発熱は、ヒートシンク 2 4、 2 6に設けられたフィン 2 4 a、 2 6 aから放熱される。

回転子 7は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル 1 3と、この回転子コィル 1 3を覆うように設けられ、磁束によって磁極が形成されるポールコア 1 4 とから構成されている。このポールコア 1 4は、一対の交互に嚙み合った第 1のポールコア体 2 1と第 2のポールコア体 2 2とから構成されている。

固定子 8は、固定子コア 1 5と、この固定子コア 1 5に導線が巻回されてなり、回転子 7の回転に伴って回転子コイル 1 3からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル 1 6とから構成されている。

このように構成された従来の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ 1 0、スリップリング 9を通じて回転子コイル 1 3に電流が供給されて磁束が発生し、一方、エンジンの回転トルクがプーリ 4を介してシャフト 6に伝達されて回転子 7が回転される。その結果、回転磁界が固定子コイル 1 6に与えられ、固定子コイル 1 6には起電力が生じる。この交流の起電力が、整流器 1 2 を通って直流に整流されるとともに、その大きさがレギユレ一夕 18により調整されて、バッテリに充電される。

ここで、回転子コイル 12、固定子コイル 16、整流器 12およびレギユレ一夕 18は、発電中、常に発熱している。定格出力電流が 10 OAクラスの発電機の温度的に高い回転ポイントで、回転子コイル 12、固定子コイル 16、整流器 12およびレギユレ一夕 18は、それぞれ、 60W、 500W、 120Wおよび 6 Wの発生熱量がある。

フロントブラケット 1とリャブラケット 2には、回転子 7に設けられたファン 5による風を流通させる吸気孑し 1 a、 2&ぉょび排気孔11)、 2 bが穿設されている。そこで、リャ側においては、ファン 5 (回転子 7) が回転することにより、外部の空気がヒートシンク 17、 24、 26に対向して設けられた吸気孔 2 a からケース 3内に流入され、ヒートシンク 17、 24、 26を流通して整流器 1 2およびレギユレ一夕 18を冷却する。そして、該空気は、ファン 5により遠心方向に曲げられ、リャ側の固定子コイルエンドを冷却した後、排気孔 2 bから外部に吐出される。フロント側においては、ファン 5が回転することにより、外部の空気が吸気孔 1 aからケース 3内に軸方向に流入され、ファン 5により遠心方向に曲げられ、フロント側の固定子コイルエンドを冷却した後、排気孔 lbから外部に吐出される。

ヒートシンク 17、 24、 26に設けられたフィンは、セラミヅク基板およびダイオードとヒートシンク 17、 24、 26との接合面に対して垂直に形成されており、フィン間を流通する空気との熱交換により、整流器 12のダイオード 2 3、 25およびレギユレ一夕 18のパワートランジスタの温度上昇が抑えられる。温度上昇値 d tは、発熱量、物性を一定とすると、ヒートシンクを流通する空気の速度 Vと、フィン表面積 Aとに大きく依存し、その関係式は式（1)で表わされる。

d tocQ/ (A · vつ · · · （式 1)

なお、ひはヒートシンク間を流れる空気の状態によって決まり、流れが層流状態の場合は 0. 5、乱流状態の場合は 0. 8である。

この関係式（1) から、フィン表面積 Aを増せば温度上昇 dTを抑えられることがわかり、限られたスペースの中では、フィンの厚さを薄くして、フィンの本数を増すことになる。しかし、フィンの厚さを薄くしてフィンの本数を増すと、フィンの表面積を増やすことができるものの、通風風量が減少して空気の速度 V が小さくなり、結果的に、温度上昇を抑えられなくなる。図 1 5は例えば特開平 8— 1 8 2 2 7 9号公報に記載された従来の車両用交流発電機の他の例を示す側断面図、図 1 6は図 1 5に示される車両用交流発電機のリアブラケット平面透斜図、図 1 7および図 1 8はそれそれ図 1 5に示される車両用交流発電機に適用される整流器を示す斜視図および平面図である。

この従来の車両用交流発電機は、整流器 3 0を用いている点を除いて、図 1 2 に示された従来の車両用交流発電機と同様に構成されている。

この従来の車両用交流発電機に適用される整流器 3 0は、正極側のダイオード 2 3が複数接合された正極側のヒートシンク 3 1と、負極側のダイォ一ド 2 5が複数接合された負極側のヒートシク 3 2と、サ一キットボード 3 3とから構成されている。ヒートシンク 3 1、 3 2およびサーキットボード 3 3は、それそれ馬蹄形状に形成されている。そして、複数のフィン 3 1 aが、正極側のヒートシンク 3 1の一面に放射状に設けられている。また、ヒートシンク 3 1のフィン 3 1 aが設けられた面と反対側の面には、複数個のダイォ一ド 2 3が所定間隔をおいて半田付けにて接合されている。一方、負極側のヒートシンク 3 2にはフィンが設けられておらず、その主面に複数個のダイオード 2 5が所定間隔をおいて半田付けにて接合されている。ヒートシンク 3 1、 3 2は、ダイオード 2 3、 2 5の実装面が同一面となり、かつ、各ダイオード 2 3、 2 5の対をなすリード 2 3 a 、 2 5 aが径方向で対向するように同軸に組み合わされている。そして、ダイォード 2 3、 2 5の対をなすリード 2 3 a、 2 5 aは、サ一キットボード 3 3の接続端子 3 3 aと一個所にまとめられ、それそれ固定子コイル 1 6の出力端子 1 6 aに接続されている。

このように構成された整流器 3 0は、ヒートシンク 3 1、 3 2のダイオード 2 3、 2 5の実装面がシャフト 6の軸心方向と直交し、かつ、シャフト 6と同軸にリャブラケット 2に取り付けられている。ここで、負極側のヒートシンク 3 2がリャブラケット 2の座面に直付け、アース接地されている。また、フィン 3 l a は、ヒートシンク 3 1の一方の面から直角にシャフト 6の軸心方向と平行に突出し、かつ、シャフト 6の軸心に向かって延びた放射状をなしている。

この従来の車両用交流発電機においては、ヒートシンク 3 1のダイオード実装面がシャフト 6の軸心に対して直交しているので、ファン 5の回転によりフィン 3 1 aと対向する吸気孔 2 aから流入された空気は、フィン 3 1 a間を流通した後、ヒートシンク 3 1とシャフト 6との間を通ってファン 5に流入する。このヒ —トシンク 3 1は、馬蹄形状に形成されているので、フィン 3 1 a間の隙間はシャフト 6側ほど狭くなつている。そこで、フィン 3 1 aの厚さを薄くして本数を増やすと、空気の流れがシャフト 6側でチョークして、冷却性能を損ねることになる。

これらのヒートシンク 2 4、 2 6、 3 1、 3 2は、通常ダイキャスト製法により作製されており、フィンの厚さを薄くしすぎると、湯回りや型抜きの問題が生じて、ヒートシンクを作製できなくなる。逆に、フィンの厚さに対するフィン間距離に相当する型の厚みが薄すぎると、通常の金型が 2 0万ショット成形可能なのに対し、型寿命を著しく低下させてしまうことになる。発明の開示この発明は、優れた冷却性能を確保して、量産性の高いヒートシンクを得ることを目的とする。

また、整流器のダイオードおよび固定子の温度上昇を抑え、安定して駆動できる車両用交流発電機を得ることを目的とする。

この発明によるヒートシンクは、一面側を発熱部品の実装面とする略直方形の平面形状をなす平板状のベースと、このべ一スの他面上に該ベースの長手方向にピッチ（P ) で設けられ、それそれがベースの他面から垂直に、かつ、該ベースの長手方向に突設されている複数のフィンとを有し、該フィンのベースからの突出高さ（H) をフィン厚（T ) の 5倍以上とするダイキャスト製のヒートシンクにおいて、上記複数のフィンは、フィン厚（T ) 、高さ（H) およびピッチ（P ) が、 T≤l mm、かつ、 0 . 3 5≤T/P≤0 . 6を満足する形状に形成されているものである。

また、この発明によるヒートシンクは、一面側を発熱部品の実装面とする馬蹄形の平面形状をなす平板状のベースと、このベースの他面上に該ベースの周方向に等角ビッチで放射状に設けられ、それそれが該ベースの他面から垂直に突設されている複数のフィンとを有し、該フィンのペースからの突出高さ（Η) をフィン厚（Τ ) の 5倍以上とするダイキャスト製のヒートシンクにおいて、上記複数のフィンは、フィン厚（Τ ) 、高さ（Η) および内周端のフィンピッチ（Ρ ) が、 Τ≤ 1 mm, かつ、 0 . 3 5≤Τ/Ρ ^ 0 . 6を満足する形状に形成されているものである。

また、この発明による車両用交流発電機は、ケースの内部に収容され、回転軸を介して回転自在に支持された回転子と、ケースの内部にこの回転子の外周を取り囲むように配設された固定子と、正極側および負極側の一方向導通素子をそれそれ支持する正極側および負極側のヒートシンクを有し、上記固定子で発生する交流電流を整流する整流器とを備えた車両用交流発電機において、上記両ヒートシンクは、それそれ内径の異なる馬蹄形の平面形状をなす平板状のベースから構成され、各馬蹄形の平面が上記回転軸と直交するほぼ同じ平面上にあって、かつ、両ベースが径方向に重なるように配設され、両ベースの一面上に上記正極側および負極側の一方向導通素子をそれそれ支持させ、内周側に配設された上記ヒ一トシンクは、上記ベースの他面上に該ベースの周方向に等角ピッチで放射状に複数設けられ、それそれが該ベースの他面から垂直に突設されている複数のフィンを有し、該フィンのベースからの突出高さ（H) をフィン厚（T ) の 5倍以上とするダイキャスト製であり、上記複数のフィンは、フィン厚（T ) 、高さ（H) および内周端のフィンピッチ（P ) が、 T≤l mm、かつ、 0 . 3 5≤T/P≤ 0 . 6を満足する形状に形成されているものである。図面の簡単な説明図 1はこの発明の実施例 1に係るヒートシンクを示す平面図、 00/02 2

図 2はこの発明の実施例 1に係るヒートシンクを示す正面図、

図 3はこの発明の実施例 1によるヒートシンクを組み込んだ車両用交流発電機における固定子および整流器のダイォードの温度上昇を示す図、

図 4は収縮モデルの抵抗系を示す図、

図 5はこの発明の実施例 1によるヒートシンクの T/Pと冷却性との関係を示す図、

図 6はこの発明の実施例 2に係るヒートシンクを示す平面図、

図 7はこの発明の実施例 2によるヒートシンクを組み込んだ車両用交流発電機のリャブラケット平面透視図、

図 8は比較例のヒートシンクを組み込んだ車両用交流発電機のリャブラケット平面透視図、

図 9はこの発明の実施例 3によるヒートシンクを組み込んだ車両用交流発電機のリャブラケヅト平面透視図、

図 1 0はこの発明の実施例 4に係るヒートシンクを示す平面図、

図 1 1はこの発明の実施例 4に係るヒートシンクの作用効果を説明する図、図 1 2は従来の車両用交流発電機を示す側断面図、

図 1 3は従来の整流器を示す斜視図、

図 1 4は従来のヒートシンクアッセンプリを示す斜視図、

図 1 5は従来の他の車両用交流発電機を示す側断面図、

図 1 6は従来の他の車両用交流発電機のリャブラケヅト平面透視図、図 1 7は図 1 5に示される従来の車両用交流発電機に用いられる整流器を示す斜視図、

図 1 8は図 1 5に示される従来の車両用交流発電機に用いられる整流器を示す平面図である。発明を実施するための最良の形態以下、この発明の好適な形態について図面を参照して説明する。

実施例 1 . 図 1および図 2はそれぞれこの発明の実施例 1に係る車両用交流発電機に適用される整流器のヒートシンクを示す平面図および正面図である。

図 1および図 2において、ヒートシンク 4 0は、 AD C 1 0を材料としたダイキャスト製で、一面側を発熱部品であるダイオードの実装面とする略長方形の平面形状をなす平板状のベース 4 1と、このベース 4 1の他面に所定の厚み（T ) で所定高さ（H) にベース 4 1の長手方向と直交するように突出され、かつ、所定のピッチ（P ) でベース 4 1の長手方向に並設された複数のフィン 4 2とを備えている。

このヒートシンク 4 0を用いて整流器を組み立てるには、まず正極側のダイォ —ドをべ一ス 4 1の一面にベース 4 1の長手方向に複数接合してなるヒートシンク 4 0と、負極側のダイォ一ドをペース 4 1の一面にベース 4 1の長手方向に複数接合してなるヒートシンク 4 0とを用意する。そして、正極側のダイオードの背面と負極側のダイォードの背面とが径方向で対向するように両ヒートシンク 4 0を組み合わせ、さらにサーキットボ一ドを両ヒートシンク 4 0上に重ね合わせ、正極側および負極側のダイオードの対をなすリードをサーキットボードの接続端子と一個所にまとめて、整流器が組み立てられる。なお、ダイオードおよびサ一キットボードには、従来のものが用いられる。

このように組み立てられた整流器は、従来の整流器 1 2に代えて車両用交流発電機に取り付けられる。

ここで、厚み（T ) が 0 . 8 mm、かつ、高さ（H) が 1 4 mmのフィン 4 2 をピッチ（P ) 1 . 6 mmで 3 9枚形成してなるヒートシンク 4 0を用いて整流器を作製し、固定子コア 1 5の外径 ( ) が 1 2 8 mm、定格出力が 1 2 V/ 1 0 O Aの車両用交流発電機に該整流器を組み込んで、ダイオードおよび固定子のリャ側コイルの温度上昇を測定した結果を図 3に示す。なお、比較のために、厚み（T ) が高さ平均で 1 . 3 mm、かつ、高さ（H) が 1 4 mmのフィン 2 4 a 、 2 6 aをピッチ（P ) 2 . 5 mmで 2 0枚形成してなるヒートシンク 2 3、 2 5を用いた従来の整流器 1 2についても、同様に、ダイオードの温度上昇を測定した。

図 3から、この実施例 1による整流器を用いた車両用交流発電機では、ダイォ —ドの温度が 8 7 °C、固定子温度が 1 6 5 °Cであるのに対し、従来の整流器を用いた車両用交流発電機では、ダイオードの温度が 1 0 1 °Cとなり、ヒートシンク 4 0を用いることにより温度低減効果が得られることがわかった。

ついで、フィン厚み（T ) を 0 . 8 mmとし、ピッチ（P) に対するフィン厚み（T ) の割合（T/P ) を変えたヒートシンク 4 0を用いて整流器を作製し、車両用交流発電機に該整流器を組み込んで、ダイォードおよび固定子のリャ側コィルの温度上昇を測定した結果を図 3に示す。

図 3から、 T/Pが大きくなるほどダイオードの温度上昇値は下がるが、固定子の温度は増加傾向となる。これは、 T/Pが大きくなるにつれ、フィン間隔が狭くなり、ヒートシンク部での圧力損失が増加して吸入風量が減少するためと考えられる。ただし、ダイオードについては、吸入風量が減少することにより、冷却に寄与するフィン間の空気の速度が遅くなるが、それ以上に、ピッチが小さくなることにより、形成できるフィンの枚数が増加して、冷却に寄与するフィン表面積 Aが増加するためと考えられる。図 3から、ダイオードおよび固定子の温度の両立を考慮すると、 T/Pを 0 . 3以上、かつ、 0 . 7以下とすることが望ましい。

冷却効果を上げるためにはフィンを薄くして枚数を増やす必要がある。通常、ヒ一トシクはダイキャスト製法により作製されており、フィンの高さがフィン厚みの 5倍以上あるような背の高いフィンにおいて、フィン厚みを 1 mm以下に薄くすると、湯回りや型抜きの問題が生じ、例えば 0 . 4 mmより薄くするとヒートシンクの作製が不可能となる。この実施例 1のように、フィン厚みを 0 . 8 m m、高さを 1 4 mmとした場合、 T/Pが 0 . 6を超えると、フィン間の型厚が高さ 1 4 mmに対して約 0 . 5 mmと小さくなる。その結果、型が強度的に弱くなり、ショット数が 5万回程度で、型のこの部位に表面クラックが生じ、成形不良を起こしたり、型のエッジ部より摩耗が生じ、これ以上の成形ができなくなる以下に、上述の傾向について、定性的に論ずる。

温度上昇値を決定する因子は、前述の（式 1 ) から A · ν "であり、これを冷却性 Κとする。なお、（式 1 ) において、 Qは同一出力電流を整流すると考えるので、一定と考える。

Κ=Α . ν^α

ここで、フィンを形成するスペースは一定、つまりヒートシンクのベースのフイン形成面の面積は一定なので、フィン表面積 Αは、

A∞ (フィンの枚数） · （フィンの効率）

oc (W/P) · ξ

と表わされる。なお、 Wはベースのフィン形成面の長手方向の長さ、はフィンの効率である。

同様に、通風断面 A，は、

Α， ∞ (フィンの枚数） · （フィンピッチ-フィン厚） / (フィンピッチ） oc (P-T) · P

と表わされる。

また、抵抗係数 3は、一般的な収縮の場合、図 4に示されるように、収縮前の通過断面積を A i、収縮後の通過断面積を A oとすると、

3=k · { l-(Ao/Ai)²}

と表わされる。なお、 kは定数である。

本ヒートシンクの緒言に置き換えると、

3=k · C1-{A' /(W- H)}²〕

∞1-{A， /(W · H)}²

となる。

圧力損失△ Pと速度 vとの関係は、

ΔΡ=9 · (空気密度） /2 · V²

ocd · V²

より、速度 Vは、

V二 (AF/d) ^1/2

となる。

ここで、冷却ファンは同一であり、圧力損失変動がわずかで無視できるとすると、

W 0 429

となる。

よって、冷却性 Kは、

Κ=Α . Vひ

oc (w/p) · ξ · (d'^l/2) ^a

と表わせられる。

ここで、 W=60mm、 H= 15 mmのヒートシンクにおいて、フィン厚みを 0. 4mm、 0. 6 mm, 0. 8mm、 1. 0mm、 1. 2 mmとした場合の T

/Ρと冷却性 Κとの関係を図 5に示す。

図 5から、フィン厚みが一定の場合、 Τ/Ρが大きいほど、冷却性 Κが向上しており、先の実験結果と同傾向である。これは、 Τ/Ρが大きくなると、形成できるフィンの枚数を増加でき、冷却に寄与するフィン表面積 Αが増加されることによる。また、フィン厚みが薄いほど、冷却性 Kが向上している。そして、冷却性から、フィン厚みは lmm以下であることが望ましい。

また、図 5から、空気の流れが層流状態の場合における冷却性 Kの曲線と空気の流れが乱流状態の場合における冷却性 Kの曲線との間に、 T/P=0. 3近傍にクロスポイントが存在していることがわかる。冷却性能は空気の流れの状態で変化する。これは、流れが層流状態の場合、熱伝達面と空気との間の熱伝達率が空気の速度の 0. 5乗に、乱流状態の場合は 0. 8乗に依存するためである。流れの状態は、主流のレイノルズ数によって決定されるが、干渉物との衝突や流れの屈曲などでミクロ的には乱流現象と層流現象との中間領域もある。この結果によると、ひが 0. 5から 0. 8に変化する場合、 Τ/Ρが 0. 3近傍にクロスポイン卜があり、 Τ/Ρが 0. 3近傍以外では、流れの状態変化による冷却性の逆転現象は生じない。

従って、空気の流れの状態が、発電機のサイズや回転数によって変化するため、ヒートシンクを設計するに際しては、 Τ/Ρを 0. 3近傍から外して設定することにより、流れの状態に影響されない安定した冷却性能のヒートシンクを得ることができる。

このように、この実施例 1によれば、 Η/Τ≥ 5とした背の高いフィンを有するヒートシンクにおいて、 T≤lmm、かつ、 0. 35≤T/P≤0. 6を満足 29

するフィン形状としたので、固定子温度に悪影響を与えずにダイオード温度を低く抑えることができ、かつ、量産性の高いヒートシンクを得ることができる。また、このフィン形状の関係は、空気の流れの状態に影響されない安定した冷却性能のヒートシンクを得る設計指標となる。

なお、この実施例 1では、フィン厚みが高さ方向に一定として論じているが、ダイキャスト製法で作製される場合は、実際には 1度程度のぬき勾配が必要となる。しかし、上記のフィン厚み Tに、フィンの先端と根元との平均厚を適用しても、フィン表面積および空気通過断面積はほどんど変わらないので、上記設計指標による効果は変わらない。

また、この実施例 1では、ヒートシンクが車両用交流発電機の整流器に用いられるものとして説明しているが、本ヒートシンクは車両用交流発電機の整流器用に限定されるものではなく、強制空冷される他の用途に適用しても、同様の効果が得られる。実施例 2 .

図 6はこの発明の実施例 2に係るヒートシンクを示す平面図である。

図 6において、ヒートシンク 4 3は、 AD C 1 0を材料としてダイキャストで製法により作製され、馬蹄形の平面形状をなす平板状のベース 4 4と、このべ一ス 4 4の一面からそれそれ垂直に突出されて点 0を中心とする放射状に設けられた複数のフィン 4 5とを有している。そして、複数のフィン 4 5の内周端部は、 1本おきに径方向の長さが 2 mm短く形成され、隣接するフィン間隔を 0 . 8 m mに確保している。

このヒートシンク 4 3は、正極側のヒートシンクとして用いられる。このヒ一トシンク 4 3を用いた整流器は、図 7に示されるように、ベース 4 4の主面がシャフト 6の軸心に対して直交し、かつ、放射状のフィン 4 5の中心（点 0 ) がシャフ卜 6の軸心と略一致するようにリャブラケット 2に取り付けられる。そして、ファン 5の回転により、空気がフィン 4 5と対向する部位に設けられた吸入孔 2 aおよびフィン 4 5の径方向外側の部位に設けられた吸入孔 2 aからケース 3 内に流入し、フィン 4 5間を流通した後、ヒートシンク 4 3とシャフト 6との間を通ってファン 5に流入する。

この実施例 2によるヒートシンク 4 3を組み込んだ車両用交流発電機で、整流器のダイォ一ドおよび固定子の温度上昇を測定したところ、ダイォードの温度上昇が 8 8 °Cに抑えられ、固定子の温度上昇が 1 6 5 °Cに抑えられた。

ここで、比較のために、複数のフィン 3 7がべ一ス 3 6の一面に放射状に設けられたヒートシンク 3 5を作製し、図 8に示されるように、このヒートシンク 3 5を用いた整流器を組み込んだ車両用交流発電機で、整流器のダイォードおよび固定子の温度上昇を測定したところ、ダイオードの温度が 9 9 °Cに上昇し、固定子の温度が 1 8 0 °Cに上昇していた。なお、比較例としてのヒートシク 3 5は、フィンの内周端部の形状を除いて、ヒートシンク 4 3と同形状に形成され、内周端部におけるフィン間隔は 0 . 5 mmとなっている。

このように、実施例 2によるヒートシンク 4 3は比較例のヒートシンク 3 5に比べて冷却性能が向上する結果が得られた。

これは、実施例 2では、内周端部でのフィン間隔が 0 . 8 mmと広くなつているので、フィン間を流通する空気の流れが内周端部側でチョークせず、吸入風量の減少を抑えることができることに起因する。つまり、比較例では、内周端部でのフィン間隔が 0 . 5 mmと狭くなつているので、フィン 3 7間を流通する空気の流れが内周端部側でチョークして吸入風量が減少し、冷却性能を損なうことになる。

また、この実施例 2では、複数のフィン 4 5の内周端部を 1本おきに径方向の長さを短く形成しているので、比較例に対して内周端部側における隣接するフィン間隔を広くできる。つまり、実施例 2と比較例とにおいて、内周端部側における隣接するフィン間隔を等しくすると、実施例 2は比較例に比べてフィンの枚数を多くでき、冷却性能を向上させることができる。実施例 3 .

上記実施例 2では、リャブラケヅト 2のフィン対向部に設けられた吸入孔 2 a は、その内周縁部がフィン 4 5の内周端部に略一致するように設けられているが、この実施の形態 3では、図 9に示されるように、吸入孔 2 aの内周縁部が径方向長を短くしたフィン 4 5の内周端部から径方向外側に 2 mmずれた位置に位置するようにリャブラケット 2に設けられている。

この車両用交流発電機で、整流器のダイォードおよび固定子の温度上昇を測定したところ、ダイオードの温度上昇が 7 9 Cに抑えられ、固定子の温度上昇が 1 6 5 °Cに抑えらる結果が得られた。

これは、吸入孔 2 aの内周縁部を径方向の長さを短くしたフィン 4 5の内周端部から径方向外側に 2 mmずらすことにより、吸入孔 2 aからフィン 4 5の内周端部に直接流入していた空気がフイン 4 5の外周側に流入して冷却に寄与するようになり、ダイォ一ドの温度上昇が一層抑制されるためである。実施例 4 .

図 1 0はこの発明の実施例 4に係るヒートシンクを示す平面図である。

図 1 0において、ヒートシンク 4 3は、複数本のフイン 4 5の外周端部側に厚肉部 4 6が形成されている。さらに、厚肉部 4 6と隣のフィン 4 5との隙間が内周端部のフィン間隔と同等もしくはそれ以上としている。なお、他の構成は上記実施例 2と同様に構成されている。

ヒートシンク 4 3は、ベース 4 4が馬蹄形の平面形状に形成されているので、外周側のフィン間隔が広くなつている。このようなヒートシンク 4 3を成形後、対として箱に入れて運搬する場合、図 1 1に示されるように、フィン間隔の広い外周側同士が互いに食い付き（図 1 1の B部）、フィン 4 5の欠損やひび割れを発生させていた。この実施例 4によるヒートシンク 4 3では、一部のフィン 4 5 の外周端部側に厚肉部 4 6が設けられているので、一対のヒ一トシンク 4 3の外周側からの重なりがなく、フィン 4 5の欠損やひび割れを防止できる。

また、厚肉部 4 6と隣のフィン 4 5との隙間が内周端部のフィン間隔と同等もしくはそれ以上とされているので、空気の流れが厚肉部 4 6周りでチョークすることもなく、冷却性を損なうこともない。実施例 5 .

上記実施例 2〜4および実施例 2における比較例では、フィンの高さ H、厚み T、配列ピッチ Pについて言及していないが、この実施例 5では、ヒートシンク 4 3、 3 5を H/T≥5とした背の高いフィンを有するヒートシンクとし、その内周端部におけるフィン形状を、 T≤l mm、かつ、 0 . 6 を満足する形状とするものとする。

ヒートシンク 4 3、 3 5は、ベース 4 4の馬蹄形の平面形状に起因してフィン間隔が狭くまっている内周端部におけるフィン形状を、 T≤l mm、かつ、 0 . 3 5≤T/P≤0 . 6を満足する形状としているので、固定子温度に悪影響を与えずにダイオード温度を低くえることができ、かつ、量産性の高いヒートシンクを得ることができる。以上述べたように、この発明によれば、一面側を発熱部品の実装面とする略直方形の平面形状をなす平板状のベースと、このベースの他面上に該ベースの長手方向にピッチ（Ρ ) で設けられ、それそれがベースの他面から垂直に、かつ、該ベースの長手方向に突設されている複数のフィンとを有し、該フィンのベースからの突出高さ（Η) をフィン厚（Τ ) の 5倍以上とするダイキャスト製のヒートシンクにおいて、上記複数のフィンは、フィン厚（Τ ) 、高さ（Η) およびピヅチ（Ρ ) が、 T≤l mm、かつ、 0 . 3 6を満足する形状に形成されているものとしているので、優れた冷却性能を有し、かつ、量産性の高いヒートシンクを得ることができる。

また、一面側を発熱部品の実装面とする馬蹄形の平面形状をなす平板状のベースと、このベースの他面上に該ベースの周方向に等角ピッチで放射状に設けられ、それそれが該ベースの他面から垂直に突設されている複数のフィンとを有し、該フィンのベースからの突出高さ（H ) をフィン厚（T ) の 5倍以上とするダイキャスト製のヒートシンクにおいて、上記複数のフィンは、フィン厚（T) 、高さ（H) および内周端のフィンピッチ（P ) が、 T ^ l mm、かつ、 0 . 3 5≤ T/P≤0 . 6を満足する形状に形成されているので、優れた冷却性能を有し、かつ、量産性の高いヒートシンクを得ることができる。

また、上記複数のフィンは、 1本おきのフィンの内周端が、隣り合うフィンの内周端に対して径方向の外側に位置するように形成されているので、優れた冷却性能を有し、かつ、量産性の高いヒートシンクを得ることができる。

また、厚肉部が一部のフィンの外周端側に設けられ、該厚肉部と隣り合うフィンとの間隙を内周端でのフィン間隔と同等以上としたので、ヒートシンク同士の嚙み合いがなくなり、運搬時のフィンの欠損やひび割れの発生を防止することができる。

また、ケースの内部に収容され、回転軸を介して回転自在に支持された回転子と、ケースの内部にこの回転子の外周を取り囲むように配設された固定子と、正極側および負極側の一方向導通素子をそれそれ支持する正極側および負極側のヒ —トシンクを有し、上記固定子で発生する交流電流を整流する整流器とを備えた車両用交流発電機において、上記ヒートシンクは、一面側を上記一方向導通素子の実装面とする略直方形の平面形状をなす平板状のベースと、このベースの他面上に該ベースの長手方向にピッチ（P ) で設けられ、それそれがベースの他面から垂直に、かつ、該ベースの長手方向に突設されている複数のフィンとを有し、該フィンのベースからの突出高さ（H) をフィン厚（T ) の 5倍以上とするダイキャスト製であり、上記複数のフィンは、フィン厚（T ) 、高さ（H) およびピツチ（P ) が、 T≤l mm、かつ、 0 . 3 5≤T/P≤0 . 6を満足する形状に形成されているので、固定子温度および一方向導通素子の温度上昇を低く抑えることができ、安定に駆動できる車両用交流発電機が得られる。

また、ケースの内部に収容され、回転軸を介して回転自在に支持された回転子と、ケースの内部にこの回転子の外周を取り囲むように配設された固定子と、正極側および負極側の一方向導通素子をそれそれ支持する正極側および負極側のヒートシンクを有し、上記固定子で発生する交流電流を整流する整流器とを備えた車両用交流発電機において、上記両ヒートシンクは、それそれ内径の異なる馬蹄形の平面形状をなす平板状のベースから構成され、各馬蹄形の平面が上記回転軸と直交するほぼ同じ平面上にあって、かつ、両ベースが径方向に重なるように配設され、両ベースの一面上に上記正極側および負極側の一方向導通素子をそれそれ支持させ、内周側に配設された上記ヒートシンクは、上記ベースの他面上に該ベースの周方向に等角ピッチで放射状に複数設けられ、それそれが該ベースの他面から垂直に突設されている複数のフィンを有し、該フィンのべ一スからの突出高さ（H) をフィン厚（T ) の 5倍以上とするダイキャスト製であり、上記複数のフィンは、フィン厚（T ) 、高さ（H) および内周端のフィンピッチ（P ) が、 T≤ 1 mm かつ、 0 . 3 5≤T/P≤0 . 6を満足する形状に形成されているので、固定子温度および一方向導通素子の温度上昇を低く抑えることができ、安定に駆動できる車両用交流発電機が得られる。

また、上記複数のフィンは、 1本おきのフィンの内周端が、隣り合うフィンの内周端に対して径方向の外側に位置するように形成されているので、固定子温度および一方向導通素子の温度上昇を低く抑えることができ、安定に駆動できる車両用交流発電機が得られる。

また、空気を取り入れるための吸入孔が、上記ケースの上記複数のフィンと相対する部位に、上記複数のフィンの配列方向に沿って馬蹄形の孑し形状に設けられ、該吸入孔の内周縁部が、隣り合うフィンの内周端に対して径方向の外側に位置する上記 1本おきのフィンの内周端より径方向の外側に位置しているので、一方向導通素子の温度上昇をさらに抑えることができる。

Claims

請求の範囲

1. 一面側を発熱部品の実装面とする略直方形の平面形状をなす平板状のベ —スと、このペースの他面上に該ベースの長手方向にピッチ（P) で設けられ、それそれがベースの他面から垂直に、かつ、該ベースの長手方向に突設されている複数のフィンとを有し、該フィンのベースからの突出高さ（H) をフィン厚（ T) の 5倍以上とするダイキャスト製のヒートシンクにおいて、

上記複数のフィンは、フィン厚（T)、高さ（H)およびピッチ（P)が、 T ≤ lmm, かつ、 0. 35≤T/P≤0. 6を満足する形状に形成されていることを特徴とするヒートシンク。

2. 一面側を発熱部品の実装面とする馬蹄形の平面形状をなす平板状のベースと、このベースの他面上に該ベースの周方向に等角ピッチで放射状に設けられ、それぞれが該ベースの他面から垂直に突設されている複数のフィンとを有し、該フィンのベースからの突出高さ（Η) をフィン厚（Τ) の 5倍以上とするダイキャスト製のヒートシンクにおいて、

上記複数のフィンは、フィン厚（Τ)、高さ（Η)および内周端のフィンビッチ（Ρ) が、 T≤lmm、かつ、 0. 35≤T/P^0. 6を満足する形状に形成されていることを特徴とするヒートシンク。

3. 厚肉部が一部のフィンの外周端側に設けられ、該厚肉部と隣り合うフィンとの間隙を内周端でのフィン間隔と同等以上としたことを特徴とする請求項 2 記載のヒートシンク。

4. 上記複数のフィンは、 1本おきのフィンの内周端が、隣り合うフィンの内周端に対して径方向の外側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項 2記載のヒートシンク。

5. 厚肉部が一部のフィンの外周端側に設けられ、該厚肉部と隣り合うフィンとの間隙を内周端でのフイン間隔と同等以上としたことを特徴とする請求項 4 記載のヒートシンク。

6 . ケースの内部に収容され、回転軸を介して回転自在に支持された回転子と、ケースの内部にこの回転子の外周を取り囲むように配設された固定子と、正極側および負極側の一方向導通素子をそれそれ支持する正極側および負極側のヒートシンクを有し、上記固定子で発生する交流電流を整流する整流器とを備えた車両用交流発電機において、

上記両ヒ一トシンクは、それそれ内径の異なる馬蹄形の平面形状をなす平板状のベースから構成され、各馬蹄形の平面が上記回転軸と直交するほぼ同じ平面上にあって、かつ、両ベースが径方向に重なるように配設され、両ベースの一面上に上記正極側および負極側の一方向導通素子をそれそれ支持させ、

内周側に配設された上記ヒートシンクは、上記ベースの他面上に該ベースの周方向に等角ピッチで放射状に複数設けられ、それそれが該ベースの他面から垂直に突設されている複数のフィンを有し、該フィンのベースからの突出高さ（H) をフィン厚（T ) の 5倍以上とするダイキャスト製であり、

上記複数のフィンは、フィン厚（T ) 、高さ（H) および内周端のフィンピヅチ（P ) が、 T≤l mm、かつ、 0 . 3 5≤T/P≤0 . 6を満足する形状に形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。

7 . 上記複数のフィンは、 1本おきのフィンの内周端が、隣り合うフィンの内周端に対して径方向の外側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項 6記載の車両用交流発電機。

8 . 空気を取り入れるための吸入孔が、上記ケースの上記複数のフィンと相対する部位に、上記複数のフィンの配列方向に沿って馬蹄形の孔形状に設けられ、該吸入孔の内周縁部が、隣り合うフィンの内周端に対して径方向の外側に位置する上記 1本おきのフィンの内周端より径方向の外側に位置していることを特徴とする請求項 7記載の車両用交流発電機。