JP2001169510A - 車両用交流発電機 - Google Patents

車両用交流発電機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 整流装置の放熱能力を向上させた車両用交流
発電機を提供する。 【解決手段】 交流発電機の整流装置において、吸入窓
に対向する正極側放熱板10、負極側放熱板20の表面
に回転軸側より外周側に向けて放射状に拡がる形状のフ
ィン11、21を設けると共に、各放熱板10、20に
穴1a、2aをあけたので、放射状のフィン11、21
と貫通穴1a、2aとの相互作用によりフィン11、2
1及び貫通穴1a、2aを通る冷却風の流れがスムーズ
になり、通風抵抗をあまり増加させることなく冷却性能
を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる車両用交流発電機に関し、特に内蔵される整流装置
の冷却効率を高めた車両用交流発電機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、車両の高級化等に伴って車両の電
気負荷は年々増加の傾向にあり、車両用交流発電機の高
出力化が要求されているが、出力電流の増大はそのまま
整流装置の温度上昇につながるため、放熱板の温度を低
減する必要がある。
【0003】そこで、整流装置の高温化に対処するた
め、例えば特開平10−56760号公報によれば、整
流器外周近傍の放熱板に貫通穴を設け、整流器に直接冷
却風を当てて冷却効果を高める構造が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、整流器
からの発熱は発熱直後にその大部分が放熱板に熱伝導し
てしまうため、整流器を直接冷却するのみでは不充分で
あり、放熱板自体からの放熱性能を向上させないと冷却
効率を更に高めることは難しい。
【0005】本発明の目的は、上記の点に鑑み、整流装
置の放熱性能を更に向上できる車両用交流発電機を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、請求項1ないし請求項5に記載の技術的手段
を採用する。
【0007】請求項1に記載の発明によれば、放熱板
(10、20)の表面にフィン(11、21)を設ける
と共に、貫通穴(1a、2a)を設けたので、放熱板
(10、20)の表面積が大きく増えるとともに、放熱
板(10、20)に貫通穴(1a、2a)をあけない場
合に比べて冷却風の通風性が良くなり、冷却風がフィン
(11、21)および整流器(3)を積極的に冷却し、
その結果、整流装置(B)の放熱性能が大幅に向上す
る。
【0008】請求項2に記載の発明によれば、放熱板
(10、20)は冷却風の流れに対してほぼ垂直に取り
付けられているので、貫通穴(1a、2a)を通る冷却
風の流れがスムーズになり、冷却風量が増加するため放
熱性能を向上できる。
【0009】請求項3に記載の発明によれば、フィン
(11、21)は交流発電機の回転軸(50)より放射
状に拡がる形状であるので、放熱板(10、20)の放
熱面積が大幅に増加すると共に、放熱板(10、20)
の中央側より外周側に向かう冷却風の流れがスムーズに
なり、通風抵抗が大幅に低減されて冷却風量が増加する
ため、放熱性能を更に向上できる。
【0010】請求項4に記載の発明によれば、積み重ね
た各放熱板(10、20)にあけられた複数個の貫通穴
(1a、2a)を冷却風が流れるよう配置したので、冷
却風が放熱板(10、20)のフィン(11、21)を
くまなく流れ、効果的な冷却を行うので、放熱性能を大
幅に向上できる。
【0011】請求項5に記載の発明によれば、積層構造
の各放熱板(10、20)の各貫通穴(1a、2a)が
冷却風の流れ方向に関して位置をずらして設けられてい
るので、冷却風が放熱板(10、20)のフィン(1
1、21)をくまなく流れ、効果的な冷却を行うので、
放熱性能を大幅に向上できる。例えば、冷却風の流れ方
向は車両用交流発電機の軸方向として把握することがで
き、各貫通穴は径方向に、あるいは周方向にずらして設
けることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の車両用交流発電機(以下、オルタネータと称する)
について図1〜図3により説明する。
【0013】図1は、本一実施形態のオルタネータの全
体構造を示す部分側面断面図であり、一例として冷却フ
ァンを内蔵するオルタネータの構造が示されている。同
図に示すオルタネータAは、ロータ40、ステータ4
1、ブラシ装置42、整流装置B、ICレギュレータ4
3、ドライブフレーム44、リヤフレーム45、プーリ
46等を含んで構成されている。
【0014】ロータ40は、同期発電機であるオルタネ
ータAの回転子であって、絶縁処理された銅線を円筒状
かつ同心状に巻き回したロータコイル47を、それぞれ
が6個の爪を有するポールコア48、49によって回転
軸であるシャフト50を通して両側から挟み込んだ構造
を有している。また、フロント側(プーリ46側)のポ
ールコア48の端面には、フロント側から軸方向に沿っ
て吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すた
めに軸流式の冷却ファン51が溶接等によって取り付け
固定されている。同様に、リヤ側のポールコア49の端
面には、リヤ側から軸方向に沿って吸い込んだ冷却風を
径方向に吐き出すために遠心式の冷却ファン52が溶接
等によって取り付け固定されている。また、シャフト5
0のリヤ側にはロータコイル47の両端に電気的に接続
されたスリップリング53、54が形成されており、ブ
ラシ装置42内のブラシ55、56をスリップリング5
3、54のそれぞれに押し当てた状態で組み付けること
により、整流装置Bからロータコイル47に対して励磁
電流が流れるようになっている。
【0015】ステータ41は、オルタネータAの固定子
であって、ステータコア57に形成された複数個(例え
ば36個)のスロットに3相のステータコイル5が所定
の間隔で巻き回されている。
【0016】整流装置Bは、3相のステータコイル5の
出力電圧である3相交流を整流して直流出力を得るため
のものであり、配線用電極を内部に含む端子台4と、所
定の間隔で固定される正極側放熱板10および負極側放
熱板20と、それぞれの放熱板に半田付けによって取り
付けられた複数個の整流器3とを含んで構成されてい
る。そして両放熱板10、20は吸入窓31から導入さ
れる冷却風の流れに対してほぼ垂直な関係に固定されて
いる。整流装置Bの詳細については後述する。
【0017】ICレギュレータ43はロータコイル47
に流す励磁電流を制御するものであり、負荷が軽くて出
力電圧が高くなる場合には、ロータコイル47に対する
電圧の印加を断続することにより、オルタネータAの出
力電圧を一定に保っている。プーリ46はエンジン(図
示せず)の回転をオルタネータA内のロータ40に伝え
るためのものであり、シャフト50の一方端(スリップ
リング53等と反対側)にナット58によって締付け固
定されている。また、ブラシ装置42、整流装置Bおよ
びICレギュレータ43を覆うようにリヤカバー30が
取り付けられている。
【0018】上述した構造を有するオルタネータAは、
ベルト等を介してプーリ46にエンジンからの回転が伝
えられるとロータ40が所定方向に回転する。ロータコ
イル47に外部から励磁電圧を印加することによりポー
ルコア48、49のそれぞれの爪部が励磁され、ステー
タコイル5に3相交流電圧を発生させることができ、整
流装置Bの出力端子からは所定の出力電流が取り出され
る。オルタネータAの出力電圧はICレギュレータ43
により調整される。
【0019】また、上述したロータ40の回転に伴っ
て、ポールコア48の端面に取り付けられた冷却ファン
51が回転するため、ドライブフレーム44のプーリ4
6近傍の吸入窓を介して冷却風がオルタネータA内部に
吸入され、この冷却風の軸方向成分によってロータコイ
ル47が冷却されるとともに、径方向成分によってステ
ータコイル5のプーリ側半分が冷却される。同様に、ポ
ールコア49の端面に取り付けられた冷却ファン52も
回転するため、リヤカバー30の吸入窓31を介して吸
入されたされた冷却風が、整流装置BおよびICレギュ
レータ43を冷却した後、冷却ファン52近傍まで導か
れ、この冷却風が径方向に排出されて、ステータコイル
5のリヤ側半分が冷却される。
【0020】その際、積層された各放熱板(正極側放熱
板10と負極側放熱板20)に設けた貫通穴1a、2a
が、冷却風の概略軸方向に沿った流れ方向に関して位置
を互い違いにずらしてあり、冷却風がこの貫通穴1a、
2aを互い違い(ジグザグ状)に通過する関係上、冷却
風が各放熱板10、20と接触する時間が長くなり、放
熱性能を向上できる。
【0021】図2は、上述した整流装置Bの詳細形状を
示す斜視図である。また、図3は図2中のIII −III 断
面図である。これらの図に示すように、整流装置Bは、
回転軸方向に所定の間隔を有するとともに互いに径方向
に部分的に重なった正極側放熱板10と負極側放熱板2
0を有している。正極側放熱板10の外径は、負極側放
熱板20の外径よりも大きく設定されており、リヤカバ
ー30の吸入窓31を通して導入された空気の一部が負
極側放熱板20を通った後に正極側放熱板10に導かれ
るとともに、空気の他の一部が負極側放熱板20を介さ
ずに直接正極側放熱板10に導かれるようになってい
る。また、正極側放熱板10の一部にはオルタネータA
の出力を外部に取り出す出力端子32が圧入等によって
取り付け固定されている。
【0022】正極側放熱板10は、凹部に整流器3が半
田付けされた4個のへこみ33を有している。同様に、
負極側放熱板20は、整流器3が半田付けされる4個の
へこみ34を有している。例えば、これら各放熱板1
0、20は、所定の板厚を有する熱伝導性の良いアルミ
ニウム板や銅板等の金属板を成形(ダイカスト、板金
等)することにより、所定の外形形状に形成される。な
お、放熱板10、20のそれぞれに形成した整流器3を
設置するへこみ33、34の数を各々4個としたが、ス
テータコイル5で発生した3相交流を整流する場合には
それぞれ3個の整流器3があれば充分であるため、整流
器3を設置するへこみ33、34の数をそれぞれ3個に
設定してもよい。
【0023】また、貫通穴1a、2aは金属板の成形時
に同時形成するか、あるいはプレスや切削によって形成
してもよい。
【0024】冷却風を導入する吸入窓31と対向する側
の正極側放熱板10および負極側放熱板20の表面に
は、放熱用のフィン11、21がオルタネータAの回転
軸50側より外周側に向けて放射状に拡がる形状として
ある。それによって、吸入窓31から導入した冷却風が
中央側より外周側に向けてスムーズに流れ、また貫通穴
1a、2aの部分にも冷却風をスムーズに導くことが可
能になる。
【0025】次に上記構成による作動を説明する。
【0026】図1〜図3において、リヤ側のポールコア
49に固定された遠心式の冷却ファン52の回転によっ
て冷却風は、図1のオルタネータAの後方下部から吸い
込まれて矢印のように流れる。冷却風は、2段目の放熱
板20から突出したフィン21の側面に沿って流れ、そ
の一部は2段目の放熱板20に略直角にあけられた貫通
穴2aを通って流れる。これらの過程で2段目の放熱板
20が冷却される。さらに冷却風は、1段目の放熱板1
0から突出したフィン11の側面に沿って流れ、その一
部は1段目の放熱板10に直角にあけられた貫通穴1a
を通って流れる。これらの過程で1段目の放熱板10が
冷却される。冷却風は、矢印のように冷却ファン7によ
って外周方向に曲げられ、ステータコイル5を冷却して
車両用交流発電機の外部へ放出される。
【0027】図2及び図3において、2枚の放熱板1
0、20を積み重ねると共に、貫通穴1a、2aを各放
熱板10、20に複数個あけたので、放熱面積が増加す
ると共に、放射状のフィン11、21と複数の貫通穴1
a、2aとの相互作用により、フィン11、21および
貫通穴1a、2aを通る冷却風の流れがスムーズにな
り、通風抵抗をあまり増加させることなしに冷却性能を
向上できる。
【0028】また、積み重ねた2枚の各放熱板10、2
0にあけられた複数個の貫通穴1a、2aを、冷却風が
ジグザグ状に流れるよう互い違いに配置したので、冷却
風が放熱板10、20のフィン11、21をくまなく流
れ、冷却風が放熱板と接触する時間が長くなるので、冷
却効率(放熱性能)が大幅に向上する。
【0029】また、本実施形態ではフィンは放射状に設
けられているが、フィンが平行で回転軸50から半径方
向外方に流れる冷却風の流れにほぼ沿う方向に形成して
もよい。
【0030】図4は、正極側放熱板10および負極側放
熱板20に設けた貫通穴1a、2aの両方を冷却風の流
れに対して直線的になるように一致させた場合の実施形
態である。
【0031】貫通穴1a、2aを冷却風が直線的に流れ
るので、整流器3を冷却する能力は少し下がるが、冷却
風の流れがスムーズになり、冷却風がジグザグ状に流れ
る場合よりも通風抵抗が小さくなるので冷却風量の増大
が可能となり、整流装置Bの冷却性能向上とステータコ
イル5の冷却性能向上との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のオルタネータの全体構造
を示す部分側面断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に関するものであり、図1
中の整流装置を取り出して示した斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態に関するものであり、図2
中の断面III −III で切断した断面図である。
【図4】本発明の他の実施形態のオルタネータの整流装
置周辺部を示す部分側面断面図である。
【符号の説明】
1a、2a 貫通穴 3 整流器 10、20 放熱板(10:正極側放熱板、20:負極
側放熱板) 11、21 フィン 31 吸入窓 50 回転軸 A 車両用交流発電機 B 整流装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却風の流れの中に取り付けられた放熱
    板(10、20)と、この放熱板(10、20)の一方
    の面に取り付けられた整流器(3)とを含む整流装置
    (B)を備えた車両用交流発電機において、 前記放熱板(10、20)の表面にフィン(11、2
    1)を設けると共に、貫通穴(1a、2a)を設けたこ
    とを特徴とする車両用交流発電機。
  2. 【請求項2】 前記放熱板(10、20)は前記冷却風
    の流れに対してほぼ垂直に取り付けられていることを特
    徴とする請求項1に記載の車両用交流発電機。
  3. 【請求項3】 前記フィン(11、21)は交流発電機
    の回転軸(50)より放射状に拡がる形状であることを
    特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の
    車両用交流発電機。
  4. 【請求項4】 前記放熱板(10、20)は、正極側放
    熱板(10)及び負極側放熱板(20)を有し、各放熱
    板(10、20)に前記貫通穴(1a、2a)を複数設
    けると共に、各放熱板(10、20)を重ねて積層構造
    とした請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の車両
    用交流発電機。
  5. 【請求項5】 積層構造の前記各放熱板(10、20)
    の前記各貫通穴(1a、2a)が前記冷却風の流れ方向
    に関して位置をずらして設けられていることを特徴とす
    る請求項4に記載の車両用交流発電機。
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