JP2003009465A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ダイオードの冷却性を向上させることが可能な
車両用交流発電機を提供する、 【解決手段】スリップリング３４を後ブラケット１１側
の第２軸受１８ｂと回転子１の間の回転軸６に配置し、
ブラシ９を後ブラケット１１の外側に配置するとともに
後ブラケット１１の貫通孔を介してスリップリング３４
に摺動させ、後ブラケット１１をプーリ７側と反対側の
ファン１６に対向させ、ダイオードマイナス冷却板２１
を後ブラケット１１の外側に熱的に接触させて取付け、
ダイオードプラス冷却板２２をダイオードマイナス冷却
板２１と電気絶縁を保ちながら後ブラケット１１の外側
に取付けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷却機能を有する車
両用交流発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】通称オルタネータと呼ばれる車両用交流
発電機は、車両の内燃機関などの機関により駆動され、
車両内の様々な電装品の電力をまかなうためのものであ
る。通常は内燃機関の駆動軸に設けられたプーリによっ
てベルト駆動される。内燃機関の回転数は様々に変化す
るが、電装品に供給しなければならない電圧は、例えば
１２Ｖなどの一定の電圧なので、励磁コイルへの通電電
流を調節することによって一定電圧に保つ。

【０００３】図７は、従来の車両用交流発電機の軸方向
断面図である。回転子１は回転子軸６に固着され、励磁
コイル４により励磁される。回転子爪２により極数に応
じて回転子周方向にＮおよびＳ極を発生する。励磁コイ
ル４には、ブラシホルダに保持されたカーボンが主体の
ブラシ９と回転軸６に固着されたブラシリング３４にて
構成されるスリップリングにより、直流電流を供給す
る。なお、スリップリング３４と励磁コイル４間には接
続ターミナル７を置き、スリップリング３４からのリー
ド線および励磁コイル４の導線を、ここで接続すること
により、組立性を向上させる。

【０００４】励磁コイル４は図示していないが電気絶縁
性を有するボビンに絶縁被覆を施した導線を多数回巻回
したものである。ボビンは励磁コイルで発生した熱を回
転子に伝えやすくするために熱抵抗の小さな素材、例え
ば、酸化アルミニウム粉を分散混入させた熱伝導率を向
上させたエポキシなどの有機系樹脂や鉄などの金属の表
面に絶縁性の塗料または樹脂をコーティングした複合素
材などが好ましい。

【０００５】回転子１の両端面にはファン１５，１６を
設ける。前ブラケット１０および後ブラケット１１には
ファンの吸込側および吐出口に連通する箇所に通風孔を
開けておく。後ブラケット１１においては、吸い込み側
と吐出側はファンガイド３３にて構造的に分割する。両
ブラケット１０，１１およびファンガイド３３の通風面
積はできるだけ大きくしてファンの通風抵抗とならない
ようにする必要がある。なお、図の矢印は通風経路を示
す。

【０００６】固定子１は、積層鋼板によって構成された
固定子鉄心８に設けたスロットに固定子コイル３１を埋
設したものである。スロットの数は、３相交流を発生さ
せるので極数の３倍である。固定子コイル３１は、絶縁
被覆導線を多数巻回したものであり、スロット内では固
定子鉄心との間に絶縁シートを挟みこみ導体の絶縁の保
護を兼ねた絶縁を施す。絶縁被覆導線は、スロットの導
体線占率を大きくするために角線が望ましい。しかしな
がら、丸線の方が製作および巻線が容易である。いずれ
にしろスロット内の空隙はワニスや樹脂などを含浸して
導体同士を固定するとともにコイルで発生した熱を固定
子８に伝えやすくする。固定子鉄心８は、前ブラケット
１０と後ブラケット１１で挟み、通しボルト（図示せ
ず）で強固に固定する。

【０００７】回転軸６は、ベアリング１８によって回転
自在に支持する。回転軸６の前ブラケット側の端部に
は、エンジンからの動力を伝達させるためのプーリ１２
を設ける。前および後ブラケット１０，１１には、エン
ジンにオルタネータ本体を固定するための支持脚を設け
る。後ブラケット１１には励磁コイルへの電流を調整
し、発電電圧を回転数に関らず一定にするための電圧調
整器３０と、固定子コイル３１で発生した交流を直流に
変換する整流器を固定する。

【０００８】整流器はダイオードが取り付けられたダイ
オードマイナス冷却板２１およびダイオードプラス冷却
板２２からなり、両冷却板２１，２２を固定部材２４に
て後ブラケット１１に固定する。ダイオードマイナス冷
却板２１と後ブラケット１１の間には熱伝導性のグリー
スなどを塗り、両者間の熱抵抗を小さくする。固定部材
２４はダイオード冷却板２１，２２をダイオード端子と
固定子コイル口出し部を固定するモールド端子２３を介
して固定し、固定部材２４とダイオード冷却板２１，２
２は絶縁を保つ。

【０００９】図８に、ダイオード冷却板２１，２２とモ
ールド端子２３の平面図を示す。ダイオードマイナス冷
却板２１およびダイオードプラス冷却板２２の間には、
図示していないが絶縁シートを挟みこむ。絶縁シートは
双方の冷却板２１，２２より突出させ、正負極の絶縁距
離を保つ。この絶縁シートには、ダイオードプラス冷却
板２２と後ブラケット１１までの熱抵抗を小さくするた
め、なるべく熱伝導率が大きいものが好ましい。

【００１０】励磁コイル４，固定子コイル３１，ダイオ
ード３２，電圧調整器３０は、発電中には電流が流れる
ために、当然発熱する。したがって、これらが過熱しな
いように冷却してやらなければならない。

【００１１】従来は、この発熱を除去するために、回転
子の軸方向前後に設けられたファン１５，１６によって
空冷していたが、電装品の電力消費量の増加に伴いオル
タネータの出力増加が求められ、固定子コイル３１，ダ
イオード３２，電圧調整器３０の発熱量も増加してき
た。

【００１２】固定子コイル４はファン風量の増加などに
よって比較的容易に温度を低減しやすい反面、ダイオー
ド３２は寸法的な制約が大きいため、用い得る冷却手段
は限られ、温度を低減するのは困難である。電圧調整器
はもともとの発熱密度が小さいため、熱的に問題にはな
らない。したがって、ダイオードを如何に冷却するかが
空冷オルタネータの出力向上のポイントとなる。そこ
で、特開平８−１２６２７４号公報のように、ダイオー
ドフィンを後ブラケットに熱的に接触させ温度を低減さ
せる方法などがとられた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法ではダイオードの発熱を、ダイオード冷却板の回りを
流れる冷却空気に熱を伝えることについて十分考慮され
ておらず、オルタネータの出力増加に伴うダイオード発
熱を十分除去できない課題があった。

【００１４】本発明の目的はダイオードの冷却性を向上
させることが可能な車両用交流発電機を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、プーリを介し
て回転力が伝達される回転軸と、該回転軸に固着され励
磁コイルにより励磁される回転子と、該回転子の両端に
有する前記プーリ側のファンおよび前記プーリ側と反対
側のファンと、前記回転子の外周に設けられ固定子コイ
ルが巻装された固定子と、該固定子を前記回転軸の前記
プーリ側より支持するとともに第１軸受を介して前記回
転軸を支持する前ブラケットと、前記固定子を前記プー
リと反対側より支持するとともに第２軸受を介して前記
回転軸を支持する後ブラケットと、前記回転子に励磁電
流を供給するスリップリングと、該スリップリングと電
気的に接触しかつ摺動するブラシと、ダイオードのマイ
ナス端子と電気的に接続したダイオードマイナス冷却板
と、前記ダイオードのプラス端子と電気的に接続したダ
イオードプラス冷却板とを少なくとも備えた車両用交流
発電機において、前記スリップリングを前記後ブラケッ
ト側の前記第２軸受と前記回転子の間の前記回転軸に配
置し、前記ブラシを前記後ブラケットの外側に配置する
とともに前記後ブラケットの貫通孔を介して前記スリッ
プリングに摺動させ、前記後ブラケットを前記プーリ側
と反対側のファンに対向させ、前記ダイオードマイナス
冷却板を前記後ブラケットの外側に熱的に接触させて取
付け、前記ダイオードプラス冷却板を前記ダイオードマ
イナス冷却板と電気絶縁を保ちながら前記後ブラケット
の外側に取付けたことを特徴とする。

【００１６】本発明は、前記後ブラケットの前記プーリ
側と反対側のファンに対向する面に凹凸を設けたことを
特徴とする。

【００１７】本発明は、前記プーリ側と反対側のファン
に対向する前記後ブラケットの部分に、該部分の外と内
とを連通する流路を設けたことを特徴とする。

【００１８】本発明は、前記ダイオードマイナス冷却板
を前記後ブラケットに嵌合させ圧着させたことを特徴と
する。

【００１９】本発明は、前記ダイオードプラス冷却板と
前記ダイオードマイナス冷却板の間に少なくとも２ｍｍ
の間隔を設けたことを特徴とする。

【００２０】本発明は、前記ダイオードプラス冷却板を
前記後ブラケットの外側に電気絶縁を保つ絶縁シートま
たは絶縁スペーサを介して面接触させ、前記ダイオード
マイナス冷却板を前記後ブラケットの外側に面接触させ
たことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の車両用交流発電
機の第１の実施の形態の軸方向断面図である。図１にお
いては、従来と同様、プーリ１２を介して回転力が伝達
される回転子軸６と、回転子軸に固着され励磁コイル４
により励磁される回転子１と、回転子の両端に有するプ
ーリ側のファン１５およびプーリ側と反対側のファン１
６と、回転子の外周に設けられ固定子コイル３１が巻装
された固定子鉄心８と、固定子鉄心を回転子軸のプーリ
側より支持するとともに第１軸受１８ａを介して回転子
軸を支持する前ブラケット１０と、固定子鉄心をプーリ
と反対側より支持するとともに該２軸受１８ｂを介して
回転子軸を支持する後ブラケット１１と、回転子に励磁
電流を供給するブラシリングと、ブラシリングと電気的
に接触しかつ摺動するブラシ３４と、ダイオードのマイ
ナス端子と電気的に接続したダイオードマイナス冷却板
２１と、ダイオードのプラス端子と電気的に接続したダ
イオードプラス冷却板２２と、電圧調整器３０を備えて
いる。

【００２２】従来と異なるのは、ブラシリング３４を後
ブラケット１１側の第２軸受１８ｂと回転子１の間の回
転子軸６に配置し、ブラシ９を後ブラケット１１の外側
に配置するとともに後ブラケット１１の貫通孔を介して
ブラシリング３４に摺動させ、後ブラケット１１をプー
リ７側と反対側のファン１６に対向させ、ダイオードマ
イナス冷却板２１を後ブラケット１１の外側に熱的に接
触させて取付け、ダイオードプラス冷却板２２をダイオ
ードマイナス冷却板２１と電気絶縁を保ちながら後ブラ
ケット１１の外側に取付けたことにある。

【００２３】この構成によれば、ファン１６が発生させ
る流れによって、後ブラケット１１を直接冷却が可能と
なる。

【００２４】機内と後ブラケット１１の外側はファン吸
込み口４２によって連通させる。これによって、ダイオ
ード冷却板２１，２２の表面にも流れを発生させること
ができるのでダイオード冷却板２１，２２を効率良く冷
却できる。ファン吸込口４２は、通風抵抗とならないよ
うに十分な大きさの面積を設ける。

【００２５】図１では、ダイオードプラス冷却板２２を
後ブラケット１１に取り付けたダイオードマイナス冷却
板２１から離した。これは、ダイオードプラス冷却板２
２が、ファン吸込み口４２を塞ぐ形になるのを防ぐもの
である。ダイオードプラス冷却板２２にはアルミなどの
熱伝導率が良好なカバー４３を絶縁シートなどによって
絶縁を保ちながら熱的に接触させる。これによって、ダ
イオードプラス冷却板２２を効率良く冷却することがで
きる。

【００２６】図１において、ブラシ９および電圧調整器
３０は、ダイオードと同じ側、すなわち、後ブラケット
１１の外側に取り付けた。ブラシリング３４とブラシ９
は後ブラケット１１の貫通孔を介して接触させる。

【００２７】以上のダイオード冷却板２１，２２、ブラ
シ９、電圧調整器３０の配置によって、コストおよびメ
ンテナンス性に優れた車両用交流発電機を提供すること
ができる。

【００２８】図２は、本発明の車両用交流発電機の第２
の実施の形態の軸方向断面図である。図２においては、
図１に加えて、後ブラケット１１のファン１６側に、凹
凸を設けたことにあり、このことで、表面の熱伝達を促
進させて、ファン１６による後ブラケット１１の冷却効
果はさらに高まる。

【００２９】図３は、本発明の車両用交流発電機の第３
の実施の形態の軸方向断面図である。図３においては、
図１に加えて、ダイオードマイナス冷却板２１の後ブラ
ケット１１の取付面に後ブラケット１１の外とファン１
６の吸込み側を連通させる流路４５を設けた。ファン吸
込み口４２は、回転子軸６の中心側に位置するため十分
な通風面積を確保することが難しい。そこでこの流路４
５によって通風面積の不足分を補う。この流路４５自身
の内面は冷却面となるため、冷却面積を付与する効果も
ある。

【００３０】図４は、本発明の車両用交流発電機の第４
の実施の形態の軸方向断面図である。図４においては、
図１におけるダイオードマイナス冷却板２１を後ブラケ
ット１１に勘合させたものである。これによって両者の
接触熱抵抗を十分に小さくできるためファン１６による
後ブラケット１１の冷却効果を効率良くダイオード冷却
板２１，２２に伝えることができる。

【００３１】以上の図１から図４に示すダイオードプラ
ス冷却板２２とダイオードマイナス冷却板２１の間隔δ
は、少なくとも２ｍｍ設けることが好ましい。これはこ
の寸法以下だとこの部分の通風抵抗が大きくなり、通風
量を充分確保できない恐れが有るからである。

【００３２】図５は、本発明の車両用交流発電機の第５
の実施の形態の軸方向断面図であり、図６は図５におけ
る後ブラケット１１の軸方向の外側からみたときのダイ
オードマイナス冷却板２１，ダイオードプラス冷却板２
２の配置を示す図である。本実施の形態では、ダイオー
ドプラス冷却板２２が後ブラケット１１に直接熱的に接
触されている。この場合、ダイオードプラス冷却板２２
は電気絶縁を保つ絶縁シートまたは絶縁スペーサを介し
て後ブラケット１１の外面に面接触されている。またダ
イオードマイナス冷却板２１も後ブラケット１１の外面
に面接触されている。

【００３３】これによって、ダイオードプラス冷却板２
２をダイオードマイナス冷却板２１と同様に効果的に冷
却することができる。また、ダイオード冷却板が積層構
造でなくなるため、製作しやすいという利点もある。こ
れは、使用するダイオードの大きさが小さければ可能で
ある。したがって、本発明によってダイオードの冷却を
行う場合は、使用するダイオードについても取り付けス
ペースが小さくなるようなものを選定すべきである。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、ダイオードの冷却性を
向上させることが可能な車両用交流発電機を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用交流発電機の第１の実施の形態
の軸方向断面図である。

【図２】本発明の車両用交流発電機の第２の実施の形態
の軸方向断面図である。

【図３】本発明の車両用交流発電機の第３の実施の形態
の軸方向断面図である。

【図４】本発明の車両用交流発電機の第４の実施の形態
の軸方向断面図である。

【図５】本発明の車両用交流発電機の第５の実施の形態
の軸方向断面図である。

【図６】図５における後ブラケットの軸方向の外側から
みたときのダイオードマイナス冷却板，ダイオードプラ
ス冷却板の配置を示す図である

【図７】従来の車両用交流発電機の軸方向断面図であ
る。

【図８】ダイオード冷却板とモールド端子の平面図であ
る。

【符号の説明】

１…回転子、４…励磁コイル、６…回転子軸、８…固定
子鉄心、９…ブラシ、１０…前ブラケット、１１…後ブ
ラケット、１２…プーリ、１５，１６…ファン、１８
ａ，１８ｂ…ベアリング、２１…ダイオードマイナス冷
却板、２２…ダイオードプラス冷却板、３０…電圧調整
器，３１…固定子コイル，３２…ダイオード素子，３４
…ブラシリング，４３…カバー，４５…流路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 5/20 Ｈ０２Ｋ 5/20 ５Ｈ６１３ 9/06 9/06 Ｃ ５Ｈ６１９ 11/04 13/00 Ｋ 13/00 19/36 Ａ 19/36 11/00 Ｙ (72)発明者 佐々木 進 茨城県ひたちなか市高場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 田島 進 茨城県ひたちなか市高場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） 3D037 CA04 CA08 CB07 CB14 3H034 AA02 AA19 BB02 BB06 BB11 CC03 CC07 DD01 DD05 DD28 DD30 EE03 5H605 AA01 BB03 BB11 CC02 CC07 CC08 DD03 DD07 DD11 EC20 5H609 BB05 BB13 BB18 PP01 PP14 PP16 QQ02 QQ11 QQ23 RR02 RR22 RR58 RR67 RR71 RR73 5H611 AA09 BB02 BB04 TT03 UA04 UB01 5H613 AA00 BB05 BB14 GA02 5H619 AA11 BB02 BB17 PP19 PP20 PP30 PP32

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プーリを介して回転力が伝達される回転軸
   と、該回転軸に固着され励磁コイルにより励磁される回
   転子と、該回転子の両端に有する前記プーリ側のファン
   および前記プーリ側と反対側のファンと、前記回転子の
   外周に設けられ固定子コイルが巻装された固定子と、該
   固定子を前記回転軸の前記プーリ側より支持するととも
   に第１軸受を介して前記回転軸を支持する前ブラケット
   と、前記固定子を前記プーリと反対側より支持するとと
   もに第２軸受を介して前記回転軸を支持する後ブラケッ
   トと、前記回転子に励磁電流を供給するスリップリング
   と、該スリップリングと電気的に接触しかつ摺動するブ
   ラシと、ダイオードのマイナス端子と電気的に接続した
   ダイオードマイナス冷却板と、前記ダイオードのプラス
   端子と電気的に接続したダイオードプラス冷却板とを少
   なくとも備えた車両用交流発電機において、 前記スリップリングを前記後ブラケット側の前記第２軸
   受と前記回転子の間の前記回転軸に配置し、前記ブラシ
   を前記後ブラケットの外側に配置するとともに前記後ブ
   ラケットの貫通孔を介して前記スリップリングに摺動さ
   せ、前記後ブラケットを前記プーリ側と反対側のファン
   に対向させ、前記ダイオードマイナス冷却板を前記後ブ
   ラケットの外側に熱的に接触させて取付け、前記ダイオ
   ードプラス冷却板を前記ダイオードマイナス冷却板と電
   気絶縁を保ちながら前記後ブラケットの外側に取付けた
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両用交流発電機におい
   て、前記後ブラケットの前記プーリ側と反対側のファン
   に対向する面に凹凸を設けたことを特徴とする車両用交
   流発電機。
3. 【請求項３】請求項１記載の車両用交流発電機におい
   て、前記プーリ側と反対側のファンに対向する前記後ブ
   ラケットの部分に、該部分の外と内とを連通する流路を
   設けたことを特徴とする車両用交流発電機。
4. 【請求項４】請求項１記載の車両用交流発電機におい
   て、前記ダイオードマイナス冷却板を前記後ブラケット
   に嵌合させ圧着させたことを特徴とする車両用交流発電
   機。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれか１項記載の車両
   用交流発電機において、前記ダイオードプラス冷却板と
   前記ダイオードマイナス冷却板の間に少なくとも２ｍｍ
   の間隔を設けたことを特徴とする車両用交流発電機。
6. 【請求項６】請求項１記載の車両用交流発電機におい
   て、前記ダイオードプラス冷却板を前記後ブラケットの
   外側に電気絶縁を保つ絶縁シートまたは絶縁スペーサを
   介して面接触させ、前記ダイオードマイナス冷却板を前
   記後ブラケットの外側に面接触させたことを特徴とする
   車両用交流発電機。