JP2001231232A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両用交流発電機の固定子巻線に三角結線を採
用する場合の、整流器の耐熱寿命向上とコスト低減。 【解決手段】車両用交流発電機の冷却フィン上にあるす
べての整流素子配置場所に整流素子を配置し、固定子出
力の整流に用いる。 【効果】整流器に使用される複数の整流素子の温度の偏
りを低減し、素子の最高温度を低減することによる整流
器全体の耐熱寿命向上。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乗用車やトラックな
どに搭載される車両用交流発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用交流発電機に用いられる整流素子
については、エンジンルームという厳しい環境で使用さ
れる事から信頼性向上の為、優れた耐熱性を備えた素子
と共に、より優れた冷却性能を持つ構造が求められ続け
ており、例えば日本国特許第１８５１８４８号などに代
表されるような優れた冷却構造を持つ整流器の構造が創
案されてきた。

【０００３】従来の車両用交流発電機に用いられる整流
器においては、整流素子は冷却フィンに直接ハンダ付け
された物や、樹脂材料等でパッケージングされた素子か
ら、前記パッケージングの外に引き出された端子を冷却
フィン上にハンダ付けされたもの、さらにはカップ形状
の電気伝導性と熱伝導率が良い部材の底面上に素子をハ
ンダ付し、整流素子のハンダ付けされた面と反対側の、
カップ形状部材の開口部側に更に端子をハンダ付け後、
耐環境性を向上させる為にゴム等の部材でその開口部側
をシールされることで前記カップ状の部材に封入された
ものを、冷却フィンに圧入することで機械的に固定、且
つ電気的な導通を保つようになっているものなどがある
（尚、本特許明細書上ではいわゆる半導体のウエハから
切り出したペレット状の整流素子のみならず、前述のご
とく樹脂材料等でパッケージングされた素子から、端子
を前記パッケージングの外に引き出したもの、さらには
カップ形状の電気伝導性と熱伝導率が良い部材の開口部
底面上に素子をハンダ付され、開口部側に更に端子をハ
ンダ付け後整流素子のハンダ付けされた面と反対側の、
カップ形状部材の開口部側に更に端子をハンダ付け後、
耐環境性を向上させる為にゴム等の部材でその開口部側
をシールされることで前記カップ状の部材に封入される
ようなものなど、素子を作業性の向上や品質の安定の為
にサブアッセンブリ状態にしたものを含めて、以下全て
を整流素子と呼ぶ事にする）。

【０００４】ここで車両用交流発電機に用いられる整流
器の耐熱性を考えると、整流器の周囲温度の上昇と、整
流素子に通電される固定子巻線からの出力電流によるジ
ュール熱を加味することなどによる整流素子の動作時に
おける絶対的な温度が車両用交流発電機のすべての正常
運転状態において、整流素子単体が保障する動作温度範
囲内である事と、前述の整流器の周囲温度の上昇と、整
流素子に通電される固定子巻線からの出力電流によるジ
ュール熱を加味することなどによる整流素子の動作時に
おける温度の上昇と、前述の温度が上昇したところか
ら、車両が停止後充分放置された場合、その周囲温度に
まで素子の温度が下がる場合の下降を繰り返す場合の熱
による整流素子及びその周辺部材の膨張、収縮による熱
疲労が主なものである。このため車両用交流発電機に用
いられる整流器用整流素子の耐熱性を考えた場合の望ま
しい姿は、動作時の最高温度を低減させることにより温
度の上昇、下降の振幅の差を小さくする事に有る。ここ
で当該整流器には複数の素子を整流器に使用するので、
その複数の整流素子のどれか１つが壊れた場合でも、車
両用交流発電機はその性能を低下させる事になる。よっ
て整流器を構成する複数の整流素子の平均温度が同じで
も、素子の最高温度が低く、素子温度の偏りが少ないほ
うが、偏りが大きいものと比較すると整流器全体の耐熱
寿命が向上することになる。

【０００５】従って一般に整流素子の配置は、冷却フィ
ン上に当該フィンの中心軸に対し略軸対称に配置するこ
とにより、配置されたすべての整流素子の温度に偏りが
少なくなるように設計されているものが多い。

【０００６】さて、現在車両用交流発電機の固定子は、
そのほとんどが３つの相を持っておりその結線方法とし
て、主に星形結線と三角結線がある。星形結線と三角結
線はその出力特性の違いから、用途によって使い分けて
いるが、星形結線の場合、その結線の中心となる３つの
相を結ぶ点である中性点からもある回転数以上では発電
電力が取り出せる為、要求される出力特性によっては、
中性点にも１対の整流素子をつなぎ、発電電力を取り出
す事が、必要に応じて行われている。故に星型結線を採
用し、その中性点からの出力を取り出すような車両用交
流発電機の整流器に使用される冷却フィンには、主たる
３相分の整流素子に加え中性点の整流がその冷却フィン
の中心軸に対し略軸対称に配置されている。

【０００７】ここでこの固定子巻線が星形結線で、その
中性点からの出力を取り出す車両用交流発電機に用いら
れる整流器に使用されるフィンを、固定子巻線が三角結
線の車両用交流発電機の整流器に使用した場合、正極及
び負極の冷却フィンに配置されている整流素子の設置位
置の内、星型結線でその中性点からの出力を取り出す為
の整流素子を配置する場所には、固定子巻線が三角結線
の場合、中性点を持たない為、整流素子は配置しないの
で、整流素子の配置は、冷却フィンの中心軸に対して偏
って配置されることになる。つまり三角巻線採用時に、
前述の星型結線の中性点からの出力を取り出す為の整流
素子が配置される位置にもっとも近い場所に配置される
整流素子の温度は、その隣の素子配置位置が空席のた
め、素子配置が比較的疎な状態となり、素子が比較的近
接している冷却フィンの中心軸に対し反対側に配置され
る側の素子温度と比較して、無意味に低くなり、素子同
士の温度に明らかに偏りが発生してしまう言う欠点が有
った。

【０００８】更に整流素子を冷却フィンに設定された固
定用の穴に圧入する様な場合、冷却フィンに予めパッケ
ージングされた素子を、ケースごと圧入する様な整流器
では、１ヶ所の整流素子の配置場所は空洞となってしま
い、結果的に冷却フィンの面積を減少させてしまう事に
なる為、フィンの冷却効率を落とす。また特に負極側の
冷却フィンが車両用交流発電機のフレームに密着する事
で、負極側冷却フィンの熱を車両用交流発電機のフレー
ムに直接伝え、同様に正極側冷却フィンの熱を熱伝導性
が良く、絶縁性を保つ材料を負極側フィンとの間に挟み
込むような構造により、正極側整流素子及び冷却フィン
の冷却を前記絶縁性を持つ材料と負極側フィンを通し
て、主に熱伝導により冷却を行うような整流器では、前
述の構成部品同士の密着部分が減る為、冷却効率が悪く
なるという問題が有った。以上述べた幾つかの要因によ
る整流素子の冷却効率の悪化は整流素子の温度を上昇さ
せ整流器の耐熱性を悪化させる原因となっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明では車両用交流
発電機がその要求発電特性に応じて三角結線と星形結線
を使い分ける際、さらには同じ星型結線でも中性点から
の出力を取り出す場合と取り出さない場合においても、
同じ冷却フィンを用いて、均等に偏りなく整流素子を整
流器上に配置することで、整流器上の素子の最高温度を
下げる事と、また整流素子および冷却フィンの冷却効率
を最大限に発揮させる事で、整流素子の温度を低減させ
ることで、整流器の耐熱性を向上させる事を目的として
いる。また、冷却フィン等の整流器を構成する部品の共
用化を測る事により、高い信頼性で且つコストの安価な
車両用交流発電機を提供する事を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目標を達成する為
に、請求項１では三角結線および星型結線でその中性点
からの出力を取り出さない場合に、星型結線でその中性
点からの出力を取り出す場合に採用される冷却フィンを
採用する場合、星型結線時に中性点からの出力を整流す
る為の整流素子を配置する場所にも整流素子を配置、つ
まり冷却フィン上にある固定点全てに整流素子を配置
し、整流に利用することにより整流素子を冷却フィン上
に略均一な分布に配置する事が可能となる為、前述の従
来例と比較して整流素子が偏りなく均等に配置する事が
可能となり、冷却フィン上に複数配置される整流素子の
最高温度低減を図る事が可能となる。また、整流素子間
を接続する端子の構成を前述の整流素子配置を達成する
為に考え出されたものが、請求項１の発明内容である。

【００１１】請求項２では請求項１に示されるように冷
却フィン上に整流素子を配置し、各整流素子をつないで
ブリッジを構成、固定子巻線からの出力を交流から直流
に変換する場合において、そのブリッジを構成する為の
電気伝導体で構成される端子を絶縁体で固定、絶縁する
様な端子台の製造方法について示してある。

【００１２】この端子台は前述の端子を固定子巻線各相
毎に正極側、負極側の整流素子の対を作るように構成、
さらには各対からの出力を纏めるような構成になってい
る端子を、絶縁体で絶縁、固定する為に樹脂一体成形す
る場合において、一枚の端子をまず絶縁体と一体成形、
その後に端子を分離させることにより、整流素子を接続
する端子としての機能を持たせる事が出来るので、数多
くの端子を一体成形用の型にセットする工数を減らす事
により、コスト低減と生産性の向上を図るもので有る。

【００１３】請求項３は整流器を構成する前述端子台を
各固定子巻線の結線方法に対し、共用化を図る事により
コストの低い整流器及び車両用交流発電機を製造する為
のものである。本発明全体の１つの課題は車両用交流発
電機に要求される出力特性により、固定子巻線の結線方
法を三角結線または星型結線、さらには星型結線採用時
にその中性点からの出力を取り出すか否かにおいても、
コストの上昇を最小限に押さえる事を目的としている。
従ってダイオードブリッジを構成する端子台についても
冷却フィンと同様に共用化を図る事が望ましい。そこで
端子や、端子を絶縁体と一体成形する部分までを共用と
し、端子と絶縁体を一体成形後に端子を切り離す作業に
おいて、請求項１に示すような整流素子の配置を持ち、
固定子巻線が三角結線を採用した車両用交流発電機の整
流器の端子台のみならず、従来の三角結線や星型結線を
採用した固定子巻線を使用する車両用交流発電機の整流
器の端子台にも採用できるような、端子台の構造の発明
である。この発明により端子を成形する型や治工具、端
子を樹脂一体成形する型を共用化する事が出来、設備投
資を低減する事が可能となり、コストの低減を図る事が
可能となる。

【００１４】請求項４では請求項１の整流素子の電気的
容量についての発明で有る。単に素子の冷却効率を考え
て整流素子を請求項１の様に増加させると、コストの上
昇を避ける事が出来ない。しかし各固定子巻線からの出
力電流は概略同一であるので、素子の電気的容量から見
れば、ある固定子側出力端子接続される端子台の端子に
接続される整流素子の数が、別の固定子側出力端子接続
される端子台の端子に接続される整流素子の数に対して
多い部分は、１つの素子に流れる電流も小さくなる為、
その素子容量の電気的容量を下げる事が可能となり一般
に電気容量の小さい整流素子の価格は、大きいものに比
較して安価である為、整流器全体、ひいては車両用交流
発電機全体のコストの上昇を最小限にとどめる事が可能
となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２に車両用交流発電機の概要を
示す。車両用交流発電機は回転子１が固定子２の中に配
置され、回転子１はベアリング３，４を介してフレーム
５，６に固定子と共に配置されているため、回転子１の
端部に固定されたプーリ７がベルトやチェーン等（図示
されず）の動力伝達機構で回転される事で回転子１は当
該車両用交流発電機が搭載される車両の内燃機関から動
力を得る事により、固定子内部を回転しており、回転子
側界磁コイルに通電される事により、固定子側に電圧を
発生させ、固定子の出力端子８と整流器の端子９を接続
することで、固定子からの交流出力を整流器１０で整流
している。

【００１６】図３に固定子巻線に星型結線を採用し、そ
の中性点からの出力を取り出す場合に使用される、車両
用交流発電機に使用される整流器の従来例の一例を示
す。

【００１７】ここで整流器は正極側冷却フィン１１、負
極側冷却フィン（本図には示されず）、端子台１２（図
３以降示す整流器に使用される、固定子巻線の出力端子
と正極側、負極側の整流素子を接続し整流子のブリッジ
を構成、整流器を構成する為に、電気伝導性を持った材
料で構成された端子と、その端子を絶縁かつ固定する為
の部材とが一体成形された端子台については、その端子
の絶縁材中の配置を明らかにする為に透視図を用いて表
わし、絶縁かつ固定する為の部材は点線で表わす事とし
ている）、正極側整流素子１３，１４，１５，１６、負
極側整流素子１７，１８，１９，２０及び正極側冷却フ
ィン１１及び１１に固定された整流素子１３，１４，１
５，１６と、負極側冷却フィン及びその負極側整流素子
１７，１８，１９，２０を絶縁する為の絶縁体２１、正
極側冷却フィン１１、絶縁体２１を端子台で挟み込みな
がら負極側冷却フィンに固定する為、ネジ２２，２３，
２４で構成されている。ここで１４，１８の整流素子は
星型結線の中性点からの出力を取り出す為の整流素子で
あり、中性点からの出力を取り出す必要が無い場合には
１４，１８の整流素子は不要となる。

【００１８】端子台１２に一体成形されている端子２５
の端部２６には合計４つある固定子巻線の出力端の内、
中性点からの出力端からではない、３つある出力端のう
ちの１つが接続され、端部２７には正極側整流素子１３
の端子２８，２９には負極側整流素子１７の端子３０が
それぞれロウ付け、溶接、ハンダ付、端子同士の機械的
な加締めなどの電気的、且つ機械的な接続方法の１つ又
は複数を併用する事で接続されている。

【００１９】同様に端子台１２の端子３１の端部３２に
は、星型結線された固定子の中性点からの出力端が、端
部３３には正極側整流素子１４の端子３４、端部３５に
は負極側整流素子１８の端子３６が、端子台１２の端子
３７の端部３８には固定子巻線の出力端のうち、前述さ
れた２つ以外の端部の内１つが、端子端部３９には正極
側整流素子１５の端子４０、端子端部４１には負極側整
流素子１９の端子４２が、端子台１２の端子４３の端子
端部４４には固定子巻線の残り１つの出力端、端部４５
には正極側整流素子１６の端子４６、端部４７には負極
側整流素子２０の端子４８が、前述の端子２５の各端部
と同様の方法で各々接続されている。ここで整流器の中
心軸を図示すると４９の如くしめされ、整流器が動作時
に熱源となる正極側整流素子の１３，１４と１５，１６
は４９に対し略対称の位置に配置されている。同様に負
極側整流１７，１８と１９，２０も同様４９に対し略対
称の位置に配置されており、整流素子の温度の偏りを最
小限に押さえるような構造となっている。

【００２０】図３の事例で使用される正極側冷却フィン
１１を単体で表わしたものが図４であり、前述の整流素
子を圧入することで機械的に固定、電気的に導通を持た
せ、通電時の整流素子の自己発熱による熱を冷却フィン
に伝えているための整流素子を配置する為の、整流素子
外径と略同一内径でフィンの厚み方向に貫通している穴
が、固定子巻線に星型結線を採用した際にはその中性点
からの出力も取り出せるように５０，５１，５２、５３
と合計４ヵ所、略均等間隔かつ、冷却フィンの中心線５
４に対して略対称に配置されている。つまり図３には図
４のフィンを適用しているので、図４の５０，５１，５
２、５３の穴には図３では１３，１４，１５，１６の整
流素子が圧入されている事になる。

【００２１】図５に同じく負極側の冷却フィンを示す
が、正極側フィンと同様の機能、寸法関係を持った整流
素子を配置する為の穴が、同じく固定子巻線に星型結線
を採用した際にはその中性点からの出力も取り出せるよ
うに５５，５６，５７，５８と合計４ヵ所の穴が冷却フ
ィンの中心軸５９に対し略対称に配置されている。従っ
て図３には図示されていないが、図５の冷却フィンが採
用されているので、図５に示す５５，５６，５７，５８
の穴には図３の１７，１８，１９．２０に示す整流素子
が圧入されていることになる 図６には図３に示される
整流器が使用される場合の固定子と整流素子の結線図を
示し、６０を星型結線の中性点と呼ぶ。

【００２２】図７には固定子巻線の結線方法に三角巻線
を採用した車両用交流発電機に使用される従来の整流器
の一例を示す。ここで整流器は図３と同様に正極側冷却
フィン６１、負極側冷却フィン（本図には示されず）、
端子台６２、正極側フィンに固定された整流素子６３，
６４，６５負極側フィンに固定された整流素子６６，６
７，６８及び正極側冷却フィン及び整流素子と負極側冷
却フィンと整流素子を絶縁する為の絶縁体６９、正極側
冷却フィン６０と絶縁体６９を端子台で挟み込みながら
負極側冷却フィンに固定する為ネジ７０，７１，７２で
構成されている。

【００２３】正極側冷却フィン６１は図３に示す冷却フ
ィン１１と同じ物、つまり図４に示すものであるため、
合計４ヶ所の整流素子を配置する穴が配置されている
が、従来の三角結線に使用される整流器の場合、整流素
子は各々冷却フィン上の整流素子を設置する穴５０，５
１，５２，５３の内、５１以外に圧入される事で冷却フ
ィン６１に固定、フィンと整流素子の間での電気的な接
続を保ち、かつ通電時の素子の自己発熱による熱を冷却
フィンに伝えている。同様に図示されていないが図７に
採用されている負極側冷却フィンは、図５に示される形
状の負極側冷却フィンが採用されており、図５に示す５
５，５６，５７，５８の穴のうち、５６以外に整流素子
が圧入される事で、整流器を構成している。ここで端子
台６２に包含される端子７３の端部７４には三角結線さ
れた固定子巻線の３つの出力端のうち１つを加締め、ハ
ンダ付、ロウ付、または溶接などの接続方法を単独、ま
たは組み合わせて採用する事で機械的接続と電気的接続
の両方を兼ね備えながら接続されている。また端子７３
の別の端部７５には、正極側整流素子６３の端子７６、
端子端部７７には負極側整流素子６６の端子７８が溶
接、ロウ付けやハンダつけ等で電気的、機械的に接続さ
れている。同様に端子台６２に包含される端子７９の端
部８０及びに端子８４の端部８５には三角結線された固
定子巻線の３つの出力端のうち残り２つの出力端を各々
６１と同様の方法で接続されており、端子７９の端部８
１，８３及び端子８５の端部８７，８９には、正極側整
流素子の端子８２，８８，負極側整流素子の端子８４，
９０が、それぞれ７５と７６及び７７と７８との接続と
同様の方法で接続されることで構成される整流素子のブ
リッジにより、固定子巻線からの交流出力を直流出力に
整流している。

【００２４】本従来例では、正極側、負極側共々三角結
線採用時、及び星型結線採用時に、同じ冷却フィンを使
用している為、三角結線採用時には図４に示される４ヶ
所の固定点５０，５１，５２，５２の内、５１の１ヶ所
が空席になり、整流素子の冷却フィン上の配置が中心軸
５４に対して非対称となる。つまり図４を用いて説明す
ると、正極側フィンの固定位置のうち、中心軸５４に対
して右側にある整流素子の配置場所５２，５３に、図７
の如く６４，６５の整流素子が各々１個、合計２個配置
されているが、図４の中心軸５４の左側については整流
素子の配置点５０にのみ図７に示すように整流素子６３
が配置されているのみで、図４に示す配置位置５１は空
席となっている。従って図７の冷却フィンの中心軸９１
を基準にして、向かって右側は動作時には熱源となる整
流素子が比較的密に配置されているが、向かって左側は
動作時に熱源となる整流素子が疎に配置されている為、
図４の５２，５３の位置に配置される右側の整流素子６
４，６５の温度は、図４に示される整流素子の固定位置
５０に配置される左側の整流素子６３の温度に比較して
高くなる。この温度分布の不均一の状況は、図示されな
い負極側冷却フィンについても同様に、フィンの中心軸
に略軸対称な４つの整流素子の設置場所の中から選ぶ、
３つの整流素子の配置場所が、正極側フィンと同様な関
係に有る為、同じように温度分布が中心軸の左右で不均
一となる。

【００２５】図８には図７に示される整流器が使用され
る場合の三角結線された固定子と整流素子の結線図を示
す。

【００２６】以上のような温度分布の不均一を解消する
ような実施例を図１に示す。正極側冷却フィン９２は図
４に示す形状のフィンを採用しており、従来例として示
された図３，７に示す整流器に使用されるものと同じ物
を採用している。同様に図示されないが負極側冷却フィ
ンも図５に示されるものを、図３，７の従来例と同じく
採用している。正極側整流素子９３，９４，９５，９６
は図４に示す冷却フィンの中心線５４に対し略軸対称に
配置した整流素子の設置場所５０，５１，５２，５３の
全てに配置、圧入される事で図１に示す冷却フィン９２
に固定、フィンと素子の間での電気的な接続を保ち、か
つ通電時の素子の自己発熱による熱を冷却フィンに伝え
ている。同様に負極側整流素子９７，９８，９９，１０
０は図５に示す冷却フィンの中心線５９に略軸対称に配
置された整流素子の配置場所５５，５６，５７，５８の
全てに配置、圧入される事で図１に示す冷却フィン９２
に固定、フィンと素子の間での電気的な接続を保ち、か
つ通電時の素子の自己発熱による熱を冷却フィンに伝え
ている。また端子台１０１には端子１０１，１０２，１
０３がそれぞれ図示された形状のものが、図１に示され
るように配置されている。尚、正極側フィン９２及び正
極フィンに圧入された正極側整流素子９３，９４，９
５，９６と、負極側フィン（図１には図示されず）及び
負極側整流素子９７，９８，９９，１００を絶縁する絶
縁材１０５、及び端子台と共に正極側冷却フィン９２と
絶縁体１０５を端子台で挟み込みながら負極側冷却フィ
ンに固定する為ネジ１０５，１０６，１０７で構成され
ている。

【００２７】ここで端子台１０１に包含される端子１０
２の端部１０９には三角結線された固定子巻線の３つの
出力端のうち１つを加締め、ハンダ付、ロウ付、または
溶接などの接続方法を単独、または組み合わせて採用す
る事で機械的接続と電気的接続の両方を兼ね備えながら
接続されている。また端子１０２の別の端部１１０に
は、正極側整流素子９３の端子１１１、端子端部１１２
には負極側整流素子９７の端子１１３が溶接、ロウ付け
やハンダつけ等で電気的、機械的に接続されている。同
様に端子台１０１に包含される端子１０３の端部１１４
及びに端子１０４の端部１１５には三角結線された固定
子巻線の３つの出力端のうち残り２つの出力端を各々１
０９の部分と同様の方法で接続されており、端子１０４
の端部１１６，１１７には、正極側整流素子９６の端子
１１８、負極側整流素子１００の端子１１９が、それぞ
れ１１０，１１１及び１１２，１１３と同様の接続方法
で接続されている。ここで特徴的なことは、図示の如く
端子１０３は４ヶ所の整流素子と接続する端子端部１２
０，１２１，１２２，１２３を持つことである。端部１
２０には正極側整流素子９４の端子１２４、１２１には
負極側整流素子９８の端子１２５、１２２には正極側整
流素子９５の端子１２６，１２３には負極側整流素子９
９の端子１２７がそれぞれ溶接、ロウ付けやハンダつけ
等で電気的、機械的に接続されており、前述の図４に示
す正極側冷却フィン上に示す整流素子の固定点５０，５
１，５２，５３全てに配置される、図１に示されるとこ
ろの整流素子９３，９４，９５，９６、及び図５に示す
負極側冷却フィン上に示す整流素子の固定点５５，５
６，５７，５８全てに配置される、図１に示されるとこ
ろの整流素子９７，９８，９９，１００の以上全てを、
端子台１０１に含まれる端子に接続することにより、固
定子巻線からの出力を交流出力を直流出力に整流する整
流器を構成している。

【００２８】従って従来の三角巻線では図７に示すよう
に正極側に合計３個、負極側に合計３個の整流素子をつ
ないでいた為、例えば図４に示す様な冷却フィンの中心
軸５４に対して略軸対称で４ヶ所の整流素子の固定点を
持ち、星型巻線の中性点からの出力も整流して出力とし
て取り出せるような整流器に採用される冷却フィンを、
三角巻線に適用した場合、必ず整流素子の配置に不均一
が生じ、温度分布の不均一を生じさせると言うという問
題が有ったが、本発明では１つの固定子巻線の出力端の
み、正負２個ずつの整流素子をつなぐことにより、図１
に示す冷却フィンの中心軸１２７に対して軸対称に整流
素子を配置する事が出来る事から、温度分布の偏りを無
くす事が可能となるので、従来例に比較して、冷却フィ
ン上に配置される整流素子の温度の偏りが低減され、図
７の６４，６５に示される正極側整流素子に比較して図
１に示す正極側整流素子９３，９４，９５，９６の温度
を低くすることが可能となり、同時に負極側でも図７の
６７，６８と比較して図９の９７，９８，９９，１００
の整流素子の温度を低くすることが可能となる。

【００２９】よってこの本発明によって従来例に対し車
両用交流発電機に使用される整流素子の温度の偏りを低
減させ、複数ある素子の中で動作時に最高温度を示す素
子の温度を低減させることにより、整流器全体の耐熱性
向上が可能になる事から、車両用交流発電機の耐熱性を
も向上させる事が可能となる。

【００３０】尚、図１に示す整流器の具体例は、固定子
巻線が星型巻線を採用するが、星型結線の中性点からの
出力を取り出さない場合にも応用できる。

【００３１】またここで請求項４の適用を考える。正極
側整流素子９４，９５の電気容量は９３，９６の電気容
量に比べて小さくすることが可能である。これは３本あ
る固定子巻線の端部からの出力はほぼ等しい為，整流素
子９４と９５は固定子巻線１つからの出力を２つの整流
素子に分流することになる為である。従って９４，９５
の整流素子の電気容量は９３，９６と比較して約半分に
する事が可能である。また発熱のバランスを考えて、９
４と９５の電気容量は同じ物を使用した方が、本特許の
目的である素子の発熱をフィンの中心軸１２８に対しバ
ランスさせる事で整流器全体の温度を低減すると言う主
旨に合致しているので、９４，９５の素子の電気的容量
は同一とするべきである。同様のことは負極側整流素子
９７，９８，９９，１００にも適用することが可能であ
り９８，９９の整流素子の電気的容量は９７，１００に
比較して小さいものにすることが可能である。無論、整
流素子の電気容量を固定子巻線端部からの出力が複数の
整流素子に分流されない部分、つまり比較的大きな容量
に統一し、全て同じ容量にしても良いが、本特許を採用
する場合、従来例に比べて１つの整流器に使用する整流
素子の数が、従来例に比較して増える為、耐熱性を従来
例に比較して向上させると言う目的は達成できるが、同
時にコストも従来例に比較して、整流素子増加分は上昇
してしまう。但し一般に整流素子の容量は整流素子自身
の価格に比例する為、電気容量の小さい素子を図１の９
４，９５や９８，９９や採用する方が整流器及び車両用
交流発電機のコストを下げることが可能であり、従来例
と比較したコストの上昇分を抑制することが可能とな
る。

【００３２】図９に図１に示される整流器が使用される
場合の三角結線された固定子と整流素子の結線図を示
す。３つ有る相１２９，１３０，１３１の各々２つづつ
有る端部は図９に示す様に三角形の頂点１３１，１３
２，１３３で各々が適切に接続される事により三角結線
された固定子を形成する。ここで図９に示される結線図
の、三角形の頂点１３２の先端には、正極側整流素子１
３５と負極側整流素子１３６５が接続されており、同様
に頂点１３４の先端には正極側整流素子１３７と負極側
整流素子１３８が接続されている。一方頂点１３３の先
端には正極側整流素子１３９と１４１、及び負極側整流
素子１４０、１４２が接続されており、正、負各々２つ
の整流素子が接続されている事になる。つまり図１の固
定子巻線の出力端が接続される端子台の端子端部１０９
または１１５には図９の頂点１３２または１３４が接続
され、図１の正極側整流素子９３または９６は図９の１
３５または１３７に相当する事になり、図１の負極側整
流素子９７または１００は図９の１３６又は１３８に相
当する。同様に図１の１１４に接続される固定子巻線の
出力端は図９の頂点１３４からの出力端に相当し、図１
の正極側整流素子９４又は９５は図９の１３７または１
３９に、図１の負極側整流素子９８又は９９は、図９の
１４０又は１４２に相当する。

【００３３】図１０は別の具体例である。図１０に示す
整流器を三角結線された固定子巻線からの出力の整流に
用いる事を考えると、端子台１４３に一体成形される端
子１４４，１４５，１４６の端部１４７、１４８，１４
９，１５０の内、１４７と１５０には通常と同じく２つ
の固定子巻線の相の片側の端末同士が接続された後の出
力端、例えば図９の三角結線された固定子の結線図の頂
点１３２または１３４が接続され、正極側１つ、負極側
１つの整流素子が、各々整流器に使用される端子台の端
子を介して固定子巻線からの出力端に接続されること
で、出力を整流している。一方残り１ヶ所の固定子巻線
端末同士の結線は、２つの相の端部同士を端子台の端子
に接続する前に、１つは１４８に、もう１つは１４９に
接続し、１１５の端子を介して巻線の相の端部を接続、
同時に２対の整流素子にもつながれている。この様な場
合でも、３ヶ所の出力端子中、１ヶ所の端子を介して固
定子巻線の端末同士が結線される部分の出力は正極側２
個、負極側２個の２対の整流素子をつなぐ事が出来るの
で、整流素子を冷却フィンの中心軸１５１に対して対称
に配置する事が可能となり、冷却フィンの温度分布の偏
りを排除し、結果的に整流素子の温度低減、耐熱性の向
上を図る事が可能である。

【００３４】図１１も別の具体例であり、図１０と基本
的には同じ考え方で構成されているが、固定子巻線の端
末の位置によっては図１１の様な構成で端子台の端子を
配置したほうが、固定子の生産性を向上させる事までも
可能である。この例では図１０と同様に三角結線された
固定子巻線の３ヶ所で行われる端部の接続の内の２ヶ所
の端部先端に正、負各々１づつの整流素子が接続される
部分、例を挙げれば図９の三角巻線の結線図に示される
三角形の頂点１３２、と１３４の２ヵ所の端部先端は、
図１０に示す具体例と同様に端子台に接続される前に結
線され、端子台の３つの端子１５２，１５３，１５４の
うち１５３，１５４の端部１５６，１５７に接続される
が、残り１ヶ所の図９に示される三角巻線の結線図に示
される三角形の頂点１３３については、残りの２ヶ所の
出力相からの端部が、直接端子台の端子端部１５５，１
５８に接続される事で、２つの相の端部が端子１５２に
より結線され、かつ正、負おのおの２個の整流素子から
なる２対の整流素子に接続されている。この様な配置で
も本発明の目的である冷却フィンの中心軸１５９に対し
て略軸対称に整流素子を配置する事が出来る為、図８，
１０と同様請求項１の具体例の１例となり、整流素子の
温度低減、耐熱性向上を図る事が出来る。

【００３５】さて図１０に示される端子台１４３である
が、絶縁体と一体成形された端子台の中に端子１４４，
１４５，１４６の３枚が包含されている。３枚の端子を
絶縁体と一体成形する為には、１４４，１４５，１４６
を１つづつ成形型にセットする必要が有り、作業工数が
増大する。また、例えば端子をプレスで成形する場合、
プレス型も各々の端子の形状にあわせて数多く必要とな
る為、型製作費用も多くなる。そこで請求項２の具体例
を図１２に示す。端子台に一体成形される端子は図１３
の如く一体で構成し成形後、図１２に示す樹脂に包含さ
れない斜線部１６０、１６１の２ヶ所を切除することに
より、端子を３枚に分離、図１０に示す整流器の端子台
としての機能を果たす事が可能となる。

【００３６】同様に図１４に示すような端子の配置を持
った端子台でも、斜線部１６２，１６３の２ヶ所を切り
落とす事により、端子を３枚に分離させ、図１１に示す
整流器の端子台としての機能を果たす事が可能となる。
更に端子台の絶縁体の一部をあらかじめ除去しておき端
子を露出させた部分の斜線部１６４を切断することによ
り、端子を４枚に分離することで図２に示す様な星型結
線を採用した固定子のその中性点からの出力も取り出す
場合の整流器の端子台に使用することも可能になる。

【００３７】この様に１つの端子成形型、１つの樹脂一
体成形型で星型結線にも三角結線にも採用出来る端子台
の構造を採用する事で、製造の際の初期投資を抑制する
事が出来るので、製品のコストを下げる事も出来る。

【００３８】同様に図１５も請求項３の具体例であり、
斜線で示す切断部１６５，１６６を切断する事で、図１
０に示すような三角巻線、または固定子巻線に星型巻線
を採用するが星型結線の中性点からの出力を取り出さな
い場合の整流器の端子台を構成することが可能となる。
更に端子台を構成する絶縁体の一部を端子と絶縁体を一
体成形する際に露出させ、露出した端子の斜線部１６７
を切断する事で、固定子巻線を星型結線を採用し、かつ
中性点からの出力を取り出す際の整流器の端子台にも採
用する事が出来る。

【００３９】

【発明の効果】以上の発明により固定子巻線に星型結線
を採用し、その中性点からの出力を取り出す場合の整流
器に採用される冷却フィンを、固定子巻線に三角結線及
び星型結線を採用するがその中性点からの出力を取り出
さない場合の整流器に使用する場合の冷却フィンに採用
した場合に、整流素子の耐熱性を向上させる事が可能と
なる。

【００４０】次に整流器を構成する端子台を導電性のあ
る端子と、絶縁体で一体成形する場合、端子を樹脂成形
時には１枚にまとめ、成形後に樹脂に覆われていない部
分を切り離す事で、端子台を一体成形する成形型に細か
く分かれた数枚の端子を一体成形の型にセットする工数
が必要でなくなる為、作業効率の向上を図り、最終的に
は安価な車両用交流発電機の供給につなげる事が出来
る。

【００４１】また端子台として端子と絶縁物を一体成形
後、絶縁物に包含されていない部分を固定子の巻線方式
に応じて切断することで、端子台を供給することが可能
となる為、車両用交流発電機に要求される出力特性に応
じて三角結線か星型結線などの固定子巻線の結線方法
や、星型結線の際にはその中性点から出力を取り出すか
否かになどに関わらず、１つの端子製造の型、１つの端
子を一体成形する型で成形した端子台を、最終工程で一
部の端子が絶縁体から露出した部分を切断することのみ
で、固定子巻線変更に対応した端子台が製造可能となる
事で、容易かつ安価に前記全ての固定子巻線の結線方法
に対応する事が可能になる。

【００４２】さらには本発明で、整流端子が通常よりも
多くなり、コストの上昇が心配されるが本発明では固定
子巻線の出力端に接続される整流素子の数が、別の固定
子巻線の出力端に接続される整流素子の数より多い部分
については、その整流素子の電気的容量が小さい物を使
用する事が可能になる為、コストの上昇を最小限に押さ
えながらも、耐熱性と言う自動車用交流発電機の構成部
品に必要不可欠な信頼性を向上させる事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一例をあらわす、車両用交流発
電機の固定子巻線に三角結線または星型結線でその中性
点からの出力を取り出さない場合に使用される整流器を
示す図。

【図２】整流器を搭載する車両用交流発電機の一例を示
す図。

【図３】車両用交流発電機に用いられる固定子巻線が星
型結線され、かつその中性からの出力を取り出し、整流
する場合に使用される整流器の一例を示す図。

【図４】車両用交流発電機の整流器に用いられる正極側
冷却フィンの一例を示す図。

【図５】車両用交流発電機の整流器に用いられる負極側
冷却フィンの一例を示す図。

【図６】車両用交流発電機に用いられる星型結線された
固定子巻線とその出力を整流する整流器の結線図の一例
を示す図。

【図７】車両用交流発電機に用いられる固定子巻線が三
角結線される場合に使用される整流器の従来例を示す
図。

【図８】車両用交流発電機に用いられる三角結線された
固定子巻線とその出力を整流する整流器の結線図の一例
を示す図。

【図９】本発明を適用した場合の車両用交流発電機に用
いられる三角結線された固定子巻線とその出力を整流す
る整流器の結線の一実施例を示す図。

【図１０】本発明の一例をあらわす、車両用交流発電機
の固定子巻線に三角結線を採用した場合に使用される整
流器を示す図。

【図１１】本発明の別の一例をあらわす、車両用交流発
電機の固定子巻線に三角結線に使用される場合に使用さ
れる整流器の別の一実施例を示す図。

【図１２】本発明の実施例の一例をあらわす整流器を構
成する端子台の構成を示す図。

【図１３】図１２に示される端子台に使用される、絶縁
体と成形する前の端子の形状をあらわした一例を示す
図。

【図１４】本発明の別の一例をあらわす整流器を構成す
る端子台の構成を示す図。

【図１５】本発明の別の一例をあらわす整流器を構成す
る端子台の構成を示す図。

【符号の説明】

８…固定子の出力端、９…整流器、９２…冷却フィン、
１０１…端子台、１０３…正、負各々２個の整流素子が
接続される端子、１３４…先端に正、負各々２個の整流
素子が接続される三角巻線の２つの相の接続部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平間 誠 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 高野 雅美 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 石川 利夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 本田 義明 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 5H619 AA05 AA11 BB02 BB06 BB17 PP00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両用交流発電機の固定子巻線からの出
   力を全波整流する整流器において、 使用される整流素子を固定、冷却さらには電気的な接続
   を行う為の冷却フィンに設けてある前記整流素子の固定
   点が、前記冷却フィンの中心軸に対し略軸対称で、かつ
   固定子巻線が星型結線の場合、その中性点からの出力を
   整流する為の整流素子を配置することが可能となってい
   る冷却フィンを、三角結線または星型結線された固定子
   巻線の中性点からの出力を取り出さない場合の整流器に
   用いる場合、前記冷却フィン上の固定点すべてに配置さ
   れた整流素子を整流に利用する整流器と、前述の整流器
   を構成する、整流素子同士の接続をつかさどる端子を絶
   縁と固定する為の部材との一体成形により構成する端子
   台、および前記整流器を採用する事を特徴とした車両用
   交流発電機。
2. 【請求項２】 請求項１に示される端子台において、そ
   の端子が絶縁材と成形された後、端子の１部を切り離す
   事により、端子を分離する事で請求項１に示される整流
   器の端子台となる事を特徴とする端子台とその端子台を
   用いた整流器、及び車両用交流発電機。
3. 【請求項３】 請求項１に示される端子台において、端
   子を構成する部材の一部を切り離す事で、固定子巻線が
   星型結線で、かつその中性点からの出力も整流する為の
   整流器を構成する端子台にも、また必要に応じて請求項
   １に示される冷却フィンの整流素子固定点の一部のみに
   整流素子を配置することで、三角結線された固定子巻線
   および星型結線された固定子巻線の中性点からの出力を
   取り出さない場合の固定子巻線からの出力の全波整流に
   用いる整流器の端子台として使用する事が可能な端子
   台、及びその端子台を用いた整流器及び車両用交流発電
   機。
4. 【請求項４】 請求項１において、一部の整流素子の電
   気的容量がその他のの電気容量と同じでない事を特徴と
   した整流器、及びその整流器を用いた車両用交流発電
   機。