JP2000341919A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
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Abstract
することができるとともに、外径側のヒートシンクに固
定されたダイオードの冷却効率が向上した車両用交流発
電機を得る。 【解決手段】 この発明は、正極側ヒートシンク24及
び負極側ヒートシンク51はシャフトに直交してそれぞ
れ略平面状に配置されており、かつ内径側の正極側ヒー
トシンク24に固定された正極側ダイオード23は長手
方向が正極側ヒートシンク24の径方向に沿って配置さ
れているとともに、外径側の負極側ヒートシンク51に
固定された負極側ダイオード52は長手方向が負極側ヒ
ートシンク51の周方向に沿って配置されている。
Description
で生じた交流を直流に整流する整流器と備えた車両用交
流発電機に関するものである。
図であり、この発電機は、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−ス
3と、このケ−ス3内に設けられ一端部にプ−リ4が固
定されたシャフト6と、このシャフト6に固定されたラ
ンドル型の回転子7と、ケ−ス3内の内壁面に固定され
たステ−タ8と、シャフト6の他端部に固定され回転子
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に摺動する一対のブラシ10と、このブラシ10を
収納したブラシホルダ11と、ステ−タ8に電気的に接
続されステ−タ8で生じた交流を直流に整流する整流器
12と、ブラシホルダ11に嵌着されたヒ−トシンク1
7と、このヒ−トシンク17に接着されステ−タ8で生
じた交流電圧を調整するレギュレ−タ18とを備えてい
る。
回転子コイル13と、回転子コイル13を覆って設けら
れその磁束によって磁極が形成されるポ−ルコア14と
を備えている。ポ−ルコア14は一対の交互に噛み合っ
た第1のポ−ルコア体21及び第2のポ−ルコア体22
とから構成されている。第1のポ−ルコア体21及び第
2のポ−ルコア体22の軸方向端面には、冷却用の遠心
ファン5が溶接されている。ステ−タ8は、ステ−タコ
ア15と、このステ−タコア15に導線が巻回され回転
子7の回転に伴い、回転子コイル13からの磁束の変化
で交流が生じるステ−タコイル16とを備えている。
フィン24aがある正極側ヒートシンク24と、この正
極側ヒートシンク24の表面に半田付けで固定された4
個の正極側ダイオ−ド23と、円弧帯状の負極側ヒ−ト
シンク26と、この負極側ヒートシンク26に半田付け
で固定された4個の負極側ダイオ−ド25と、各々のダ
イオ−ド23,25とステ−タコイル16とを電気的に
接続するサ−キットボ−ド27とを備えており、ステ−
タ8で生じた三相交流を直流に整流している。正極側ヒ
ートシンク24と負極側ヒートシンク26とは、シャフ
ト6に直交してほぼ平面状に配置され、ケース3内に収
納されている。正極側ヒートシンク24及び負極側ヒ−
トシンク26は熱伝導率の高いアルミニウムで構成され
ており、また外径側の負極側ヒートシンク26はケース
3に直付けされてアースされている。正極側ダイオ−ド
23及び負極側ダイオード25は、共にその基板が正方
形で、その1辺より突出するリ−ドタ−ミナルの接続部
を保護するため、全体外形が矩形状に樹脂モ−ルド成形
されている。
リ(図示せず)からブラシ10、スリップリング9を通
じて回転子コイル13に電流が供給されて磁束が発生す
る一方、エンジンによってプ−リ4は駆動され、シャフ
ト6によって回転子7が回転するため、ステ−タコイル
16には回転磁界が与えられ、ステ−タコイル16には
起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器12の正
極側ダイオ−ド23、負極側ダイオード25を通って直
流に整流されるとともに、レギュレ−タ18によりその
大きさが調整されて、バッテリに充電される。
正極側ダイオ−ド23、負極側ダイオード25、レギュ
レ−タ18は交流機発電中、常に発熱している。そし
て、例えば定格出力電流100Aクラスの交流発電機で
温度的に高い回転数では、回転子コイル13では60
W、ステータコイル16では500W、正極側ダイオー
ド23及び負極側ダイオード25の合計では120W、
レギュレータ18では6Wの発熱量がある。過度の発熱
は、交流発電機の性能を悪化させ、また部品の寿命を低
下させることになる。
5が回転し、この回転によりケース3の開口部Aからケ
ース3内に外気が流入し、その外気は図10の矢印イで
示すように流れ、負極側ヒートシンク26、負極側ダイ
オード25、正極側ヒートシンク24、正極側ダイオー
ド23を冷却している。その外気は、その後ファン5に
より半径外側方向に流れ、リヤ側のステ−タコイル16
のエンド部を冷却し、開口部Bから外気へ放出される。
また、ファン5の回転により開口部Cからもケース3内
に外気が流入し、その外気は図10の矢印ロで示すよう
に流れ、レギュレ−タ18のパワートランジスタを冷却
している。その外気は、その後ファン5により半径外側
方向に流れ、リヤ側のステ−タコイル16のエンド部を
冷却し、開口部Dから外部に放出される。同様に、フロ
ントブラケット1の開口部Eから流入した外気は、ファ
ン5により半径外側方向に流れ、フロント側のステ−タ
コイル16のエンド部を冷却している。その外気はその
後、開口部Fからケース3の外部に放出される。
発電機では、正極側ダイオード23のリード線及び負極
側ダイオード25のリード線がサ−キットボ−ド27と
電気的に接続し易くするため、正極側ダイオ−ド23の
リード線及び負極側ダイオード25のリード線がそれぞ
れ対向するように、つまり正極側ダイオード23及び負
極側ダイオード25がそれぞれ放射線上に配置してい
た。この場合、サーキットボード27と各ダイオード2
3,25のリ−ド線との接続についてはスペ−スをとら
ず、また容易に電気的に接続できるものの、負極側ダイ
オード25の長手方向が径方向に沿って配列されている
ので、外径側の負極側ヒートシンク26の径方向の寸法
は大きくなってしまい、ヒートシンク26の径方向の寸
法(図12においてY)は、内径側の正極側ヒートシン
ク24の径方向の寸法(図12においてX)と比べて同
等またはそれ以上(Y≧X)になってしまい、小型化で
きないという問題点があった。
ように負極側ダイオード25間を空隙部を通過した後、
正極側ダイオード23間の空隙部を通過するが、その通
過量は正極側ダイオード23の空隙部の寸法で決定され
るため、外径側の負極側ヒートシンク26には、外気通
過量の増大に寄与しない、つまり負極側ダイオード25
の冷却向上に寄与しない不要が空間が存在しているとい
う問題点があった。
周側が外気の流入側であり、外気の温度が低く、負極側
ヒートシンク26は内周側に進むに従って高温である
が、負極側ダイオード25の長手方向が径方向に沿って
配列されているので、外径側の負極側ヒートシンク26
の径方向の寸法は大きくなってしまい、それだけ負極側
ヒートシンク26において高温領域が多くを占めること
になり、負極側ダイオード25の内周側の箇所で局所的
に高温になるという問題点があった。
ることを課題とするものであって、整流器の径方向の寸
法を小さくすることができるとともに、外径側のヒート
シンクに固定されたダイオードの冷却効率が向上した車
両用交流発電機を得ることを目的とするものである。
る車両用交流発電機では、内径が異なる正極側ヒートシ
ンク及び負極側ヒートシンクはシャフトに直交してそれ
ぞれ略平面状に配置されており、かつ正極側または負極
側ヒートシンクのうち内径側のヒートシンクに固定され
た各ダイオードは長手方向がヒートシンクの径方向に沿
って配置されているとともに、外径側のヒートシンクに
固定された各ダイオードは長手方向がヒートシンクの周
方向に沿って配置され、回転子に取り付けられたファン
の回転でケース内に導かれた外気により、外径側のヒー
トシンクに固定されたダイオード、内径側のヒートシン
クに固定されたダイオードが冷却されるようになってい
る。
機では、内径側のヒートシンクの径方向の寸法は外径側
のヒートシンクの径方向の寸法よりも大きい。
機では、内径側のヒートシンクの表面積は外径側のヒー
トシンクの表面積よりも大きい。
機では、正極側ダイオード間の空隙部及び負極側ダイオ
ード間の空隙部が放射線上に位置するように、正極側ダ
イオード及び負極側ダイオードが配設されている。
機では、内径側のヒートシンクの裏面には回転子の軸線
方向に延びた複数のフィンが設けられている。
機では、ヒートシンクはアルミニウムで構成されてい
る。
機では、ステータコアには導線が3相Y結線されたステ
ータコイルが設けられており、内径側のヒートシンク、
外径側のヒートシンクにはそれぞれ4個のダイオードが
固定されている。
機では、ステータコアには導線が3相Y結線されたステ
ータコイルが2組設けられており、内径側のヒートシン
ク、外径側のヒートシンクにはそれぞれ6個のダイオー
ドが固定されている。
実施の形態1の車両用交流発電機の断面図であり、この
発電機は、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−ス3と、このケ−
ス3内に設けられ一端部にプ−リ4が固定されたシャフ
ト6と、このシャフト6に固定されたランドル型の回転
子7と、ケ−ス3内の内壁面に固定されたステ−タ8
と、シャフト6の他端部に固定され回転子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
る一対のブラシ10と、このブラシ10を収納したブラ
シホルダ11と、ステ−タ8に電気的に接続されステ−
タ8で生じた交流を直流に整流する整流器50と、ブラ
シホルダ11に嵌着されたヒ−トシンク17と、このヒ
−トシンク17に接着されステ−タ8で生じた交流電圧
を調整するレギュレ−タ18とを備えている。
回転子コイル13と、回転子コイル13を覆って設けら
れその磁束によって磁極が形成されるポ−ルコア14と
を備えている。ポ−ルコア14は一対の交互に噛み合っ
た第1のポ−ルコア体21及び第2のポ−ルコア体22
とから構成されている。第1のポ−ルコア体21及び第
2のポ−ルコア体22の軸方向端面には、冷却用の遠心
ファン5が溶接されている。ステ−タ8は、ステ−タコ
ア15と、このステ−タコア15に導線が巻回され回転
子7の回転に伴い、回転子コイル13からの磁束の変化
で交流が生じるステ−タコイル16とを備えている。
フィン24aがある正極側ヒートシンク24と、この正
極側ヒートシンク24の表面に溶接で固定された4個の
正極側ダイオ−ド23と、円弧帯状の負極側ヒ−トシン
ク51と、この負極側ヒートシンク51に溶接で固定さ
れた4個の負極側ダイオ−ド52と、各々のダイオ−ド
23,52とステ−タコイル16とを電気的に接続する
サ−キットボ−ド53とを備えており、ステ−タ8で生
じた三相交流を直流に整流している。正極側ヒートシン
ク24と負極側ヒートシンク52とは、シャフト6に直
交してほぼ平面状に配置され、ケース3内に収納されて
いる。正極側ヒートシンク24及び負極側ヒ−トシンク
52は熱伝導率の高いアルミニウムで構成されており、
また外径側の負極側ヒートシンク51はケース3に直付
けされてアースされている。正極側ダイオ−ド23及び
負極側ダイオード52は、共にその基板が正方形で、そ
の1辺より突出するリ−ドタ−ミナルの接続部を保護す
るため、全体外形が矩形状に樹脂モ−ルド成形されてい
る。
図2の整流器50の正極側ヒートシンク24に固着され
た正極側ダイオード23の平面図、図5は図2の整流器
50の負極側ヒートシンクに固着された負極側ダイオー
ド52の平面図である。矩形状の正極側ダイオード23
は従来例と同様に、その長手方向が正極側ヒ−トシンク
24の径方向に沿って配設されている。一方、正極側ヒ
−トシンク24の外径側に隣接して設けられた負極側ヒ
−トシンク51には、4個の負極側ダイオード52がそ
の長手方向がそれぞれ負極側ヒートシンク51の周方向
に沿って配列されている。これにより、負極側ヒ−トシ
ンク51の径方向寸法が従来の負極側ヒートシンク26
と比較して小さくなる。逆に、負極側ヒートシンク51
の周方向において負極側ダイオード52が占める割合が
大きくなるも、元来外径側の負極側ヒートシンク26の
周方向では負極側ダイオード25間に余裕空間があるの
で、負極側ヒートシンク51の周方向の寸法を変える必
要性がない。
7の回転とともにファン5が回転し、この回転によりケ
ース3開口部Aからケース3内に外気が流入し、その外
気は図1の矢印イで示すように流れ、負極側ヒートシン
ク51、負極側ダイオード52、正極側ヒートシンク2
4、正極側ダイオード23を冷却している。その外気
は、その後ファン5により半径外側方向に流れ、リヤ側
のステ−タコイル16のエンド部を冷却し、開口部Bか
ら外気へ放出される。また、ファン5の回転により開口
部Cからもケース3内に外気が流入し、その外気は図1
の矢印ロで示すように流れ、レギュレ−タ18のパワー
トランジスタを冷却している。その外気は、その後ファ
ン5により半径外側方向に流れ、リヤ側のステ−タコイ
ル16のエンド部を冷却し、開口部Dから外部に放出さ
れる。同様に、フロントブラケット1の開口部Eから流
入した外気は、ファン5により半径外側方向に流れ、フ
ロント側のステ−タコイル16のエンド部を冷却してい
る。その外気はその後、開口部Fからケース3の外部に
放出される。
トシンク51上では、外周側が外気の流入側であり、外
気の温度も低く、負極側ヒートシンク26は内周側に進
むに従って高温であるが、負極側ダイオード52の長手
方向が周方向に沿って配列されているので、負極側ヒー
トシンク51の径方向の寸法は小さくてすみ、それだけ
負極側ヒートシンク51において高温領域が占める割合
が小さくなり、負極側ダイオード52の冷却効率が向上
する。なお、正極側ダイオード23間の空隙部と負極側
ダイオード52間の空隙部とは放射線上にあり、遠心フ
ァン5による外気流は、負極側ヒートシンク51及び正
極側ヒ−トシンク24上では円滑に流れる。
て、実際に実験したところ、外気温度20℃の場合、負
極側ヒートシンク52は従来125℃であったのが、1
20℃に温度が下がった結果が得られた。
態2による車両用交流発電機の整流器60の平面図、図
7は図6の整流器60の正極側ヒートシンク61に固着
された正極側ダイオード62の平面図、図8は図6の整
流器60の負極側ヒートシンク63に固着された負極側
ダイオード64の平面図である。実施の形態1では正極
側ダイオ−ド23及び負極側ダイオード52がそれぞれ
4個づつであったが、この実施の形態では、さらに正極
側及び負極側ダイオ−ド62,64を追加してそれぞれ
6個配置したものである。この例は、ステータに三相Y
結線したステータコイルが2つ設けられた車両用交流発
電機の整流器60の場合であり、各々の三相交流を整流
している。
増やす場合、整流器サイズを大きくすることなく実現し
ようとすると、特に内径側ヒ−トシンク上のダイオ−ド
が近接して冷却性が悪化しダイオードの温度がダイオー
ド許容温度値をオーバーするため、冷却性を向上させる
対策として内径側のヒ−トシンクの径方向の寸法を拡大
せざるを得ず、整流器全体も径方向寸法も拡大せざるを
得なかった。
ダイオード64の長手方向を負極側ヒートシンク63の
周方向に沿って配設したことにより、外径側の負極側ヒ
−トシンク63の径方向寸法を小さくでき、その結果、
ダイオ−ドの数を増やす前と同じ整流器サイズのまま、
内径側の正極側ヒートシンク61の径方向の寸法を大き
くすることができる、即ち正極側ヒ−トシンク61の冷
却面積を拡大することができ、内径側の正極側ダイオー
ド62の冷却性が確保される(図9(A)及び図9
(B)参照 T1>T3、T4>T2、T5=T6)。
また、このように整流器60内の設計自由度が増したの
で、整流器60内の外気流の圧力損失の低減にも自由度
が増え、ファン5の吐き出し側外気で冷却されているス
テータコイル16の冷却性が向上する。なお、各上記実
施の形態では、負極側ヒートシンクを外径側に配置し、
正極側ヒートシンクを内径側に配置したが、負極側ヒー
トシンクを内径側に配置し、正極側ヒートシンクを外径
側に配置した整流器にもこの発明が適用できるのは勿論
である。また、各ヒートシンクにそれぞれ7個以上のダ
イオードを設けた場合でもこの発明は適用できるのは勿
論である。
1に係る車両用交流発電機によれば、内径が異なる正極
側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクはシャフトに直
交してそれぞれ略平面状に配置されており、かつ正極側
または負極側ヒートシンクのうち内径側のヒートシンク
に固定された各ダイオードは長手方向がヒートシンクの
径方向に沿って配置されているとともに、外径側のヒー
トシンクに固定された各ダイオードは長手方向がヒート
シンクの周方向に沿って配置され、回転子に取り付けら
れたファンの回転でケース内に導かれた外気により、外
径側のヒートシンクに固定されたダイオード、内径側の
ヒートシンクに固定されたダイオードが冷却されるよう
になっているので、整流器の径方向の寸法を小さくする
ことができ、小型化が可能であるとともに、外径側のヒ
ートシンクに固定されたダイオードの冷却性が向上す
る。
流発電機によれば、内径側のヒートシンクの径方向の寸
法は外径側のヒートシンクの径方向の寸法よりも大きく
することができ、内径側のヒートシンクに固定されたダ
イオードの冷却性が向上し、またそのダイオードの配置
自由度が増し、外気流の圧力損失を低減することがで
き、例えばそのダイオードの下流側のステータの冷却性
が向上する。
流発電機によれば、内径側のヒートシンクの表面積は外
径側のヒートシンクの表面積よりも大きくすることがで
き、請求項2と同様な効果を得ることができる。
流発電機によれば、正極側ダイオード間の空隙部及び負
極側ダイオード間の空隙部が放射線上に位置するよう
に、正極側ダイオード及び負極側ダイオードが配設され
ているので、整流器内では外気は円滑に流れ、正極側及
び負極側のダイオードの冷却性が向上する。
流発電機によれば、内径側のヒートシンクの裏面には回
転子の軸線方向に延びた複数のフィンが設けられている
ので、外気とヒートシンクとの接触面積が増大し、その
ヒートシンクに固定されたダイオードの冷却性が向上す
る。
流発電機によれば、ヒートシンクは熱伝導性の高いアル
ミニウムで構成されているので、安価でかつ効率よくダ
イオードは冷却される。
流発電機によれば、ステータコアには導線が3相Y結線
されたステータコイルが設けられており、内径側のヒー
トシンク、外径側のヒートシンクにはそれぞれ4個のダ
イオードが固定されているので、小型で冷却性が優れた
3相Y結線の車両用交流発電機を簡単に得ることができ
る。
機によれば、ステータコアには導線が3相Y結線された
ステータコイルが2組設けられており、内径側のヒート
シンク、外径側のヒートシンクにはそれぞれ6個のダイ
オードが固定されているので、小型で冷却性が優れた3
相Y結線2組の車両用交流発電機を簡単に得ることがで
きる。
電機の正断面図である。
れた正極側ダイオードの平面図である。
れた負極側ダイオードの平面図である。
電機の整流器の平面図である。
れた正極側ダイオードの平面図である。
れた負極側ダイオードの平面図である。
極側ヒートシンクの径方向寸法の取り合いの説明図であ
る。
る。
たときの平面図であ
8 ステータ、23,62 正極側ダイオード、24,
61 正極側ヒートシンク、24a フィン、50,6
0 整流器、51,63 負極側ヒートシンク、52,
64 負極側ダイオード。
Claims (8)
- 【請求項1】 ケースと、このケース内に回転可能に設
けられたシャフトと、このシャフトに固定された回転子
と、前記ケースの内壁面に固定されステータコアに導線
が巻回されたステータコイルが設けられたステータと、
前記ケース内に設けられているとともに前記ステータコ
イルに電気的に接続されステータコイルで生じた交流を
直流に整流する整流器とを備え、 前記整流器は、円弧帯状の正極側ヒートシンクの表面に
矩形状の正極側ダイオードが複数個固定されているとと
もに、円弧帯状の負極側ヒートシンクの表面に矩形状の
負極側ダイオードが複数個固定されて構成された車両用
交流発電機であって、 内径が異なる前記正極側ヒートシンク及び前記負極側ヒ
ートシンクは前記シャフトに直交してそれぞれ略平面状
に配置されており、かつ正極側または負極側ヒートシン
クのうち内径側のヒートシンクに固定された各ダイオー
ドは長手方向がヒートシンクの径方向に沿って配置され
ているとともに、外径側のヒートシンクに固定された各
ダイオードは長手方向がヒートシンクの周方向に沿って
配置され、回転子に取り付けられたファンの回転でケー
ス内に導かれた外気により、外径側のヒートシンクに固
定されたダイオード、内径側のヒートシンクに固定され
たダイオードが冷却されるようになっている車両用交流
発電機。 - 【請求項2】 内径側のヒートシンクの径方向の寸法は
外径側のヒートシンクの径方向の寸法よりも大きい請求
項1に記載の車両用交流発電機。 - 【請求項3】 内径側のヒートシンクの表面積は外径側
のヒートシンクの表面積よりも大きい請求項2に記載の
車両用交流発電機。 - 【請求項4】 正極側ダイオード間の空隙部及び負極側
ダイオード間の空隙部が放射線上に位置するように、正
極側ダイオード及び負極側ダイオードが配設されている
請求項1ないし請求項3の何れかに記載の車両用交流発
電機。 - 【請求項5】 内径側のヒートシンクの裏面には回転子
の軸線方向に延びた複数のフィンが設けられている請求
項1ないし請求項4の何れかに記載の車両用交流発電
機。 - 【請求項6】 ヒートシンクはアルミニウムで構成され
た請求項1ないし請求項5の何れかに記載の車両用交流
発電機。 - 【請求項7】 ステータコアには導線が3相Y結線され
たステータコイルが設けられており、内径側のヒートシ
ンク、外径側のヒートシンクにはそれぞれ4個のダイオ
ードが固定されている請求項1ないし請求項6の何れか
に記載の車両用交流発電機。 - 【請求項8】 ステータコアには導線が3相Y結線され
たステータコイルが2組設けられており、内径側のヒー
トシンク、外径側のヒートシンクにはそれぞれ6個のダ
イオードが固定されている請求項1ないし請求項6の何
れかに記載の車両用交流発電機。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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