JP3823856B2 - 車両用交流発電機の整流装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車、及びトラック等に搭載される車両用交流発電機の整流装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来の車両用交流発電機1の整流装置5は、図5に示すように正極放熱板51、負極放熱板52、端子台55、ターミナル57、樹脂スペーサ58等から構成されている。図6、及び図7に示すように正極放熱板51の貫通孔83には、正極整流子53が嵌合されており、負極放熱板52の貫通孔83には、負極整流子54が嵌合されている。また、正極整流子53、及び負極整流子54は、半導体、及びリード531、541を有しており、その半導体とリード531、541とは、半田を介して接合されている。さらに、正極整流子53、及び負極整流子54には、樹脂、又はゴムにより形成され、半導体等を封止する封止部61が設けられている。
【0003】
端子台55は、ボルト59が貫通する筒部62を有している。また、端子台55には、ターミナル57がモールド成形により一体に固定されている。さらに、端子台55は、正極放熱板51、樹脂スペーサ58、及び負極放熱板52の順に積み重ねた状態でボルト59、及びナット60により、リア側ハウジング42に固定されている。ターミナル57は、正極整流子53、及び負極整流子54のリード531、541と溶接により接合されている。さらに、ターミナル57は、ステータコイル22の各相出力端を構成するステータリード23と溶接により接合されている。
【0004】
なお、これら整流装置5の冷却は、ロータ3と一体に回転するリア側冷却ファン37によりなされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述の車両用交流発電機1の整流装置5では、正極整流子53、及び負極整流子54が剥き出しな状態で配置されているため、冷却風が正極整流子53、及び負極整流子54の封止部61に直接当たる。また、冷却風は、水分、及び塩分等を含んでおり、封止部61は、樹脂、又はゴムで形成されているため、水分、及び塩分等が封止部61の内部へ浸透し、半導体を劣化させてしまう問題がある。
【0006】
また、正極整流子53、及び負極整流子54の整流に伴って発生する熱は、正極放熱板51、及び負極放熱板52を介して放熱されている。また、正極整流子53、及び負極整流子54のリード531、541とターミナル57とを溶接により接合する際に発生する熱も同様に正極放熱板51、及び負極放熱板52を介して放熱される。ここで、リード531、541とターミナル57とを溶接により接合する際に発生する熱は、リード531、541と接合されている半導体に伝達される。これにより、半導体にダメージを与えてしまう。このことから、リード531、541とターミナル57とを溶接により接合する際には、治具でリード531、541を押さえ、半導体に伝わる熱を治具に放熱させていた。そのため、リード531、541とターミナル57との溶接の組付け工数を増加させてしまうという問題がある。
【0007】
さらに、ターミナル57の正極整流子53、及び負極整流子54のリード531、541との接合部分は、板状で形成されている。そのため、リード531、541とターミナル57との位置がずれていると接合できないという問題がある。
【0008】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、整流子の半導体の劣化を抑制できる車両用交流発電機の整流装置を提供することを目的とする。
【0009】
さらに、本発明は、組付け性を向上できる車両用交流発電機の整流装置を提供することを目的とする。
【0010】
さらに、本発明は、組付けが容易な車両用交流発電機の整流装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1では、交流電流を直流電流に変換する半導体、及び半導体と接合されるリード(531、541)を有し、半導体とリードとを封止する封止部(61)が形成されている整流子(53、54)と、整流子が配設され、整流子で発生する熱を放熱する放熱板(51、52)と、リードと接合されるターミナル(57)と、このターミナルがモールド成形により一体に固定された端子台とを備えた整流装置と、この整流装置を覆うカバー(6)と、ロータコア(32b)の端面に取り付けられると共に、外部からカバー内に導入され、前記整流装置を冷却するための冷却風を生起するための冷却ファン(37)と、
を備えた車両用交流発電機(1)において、封止部の全面がターミナルのみと対向しており、ターミナルは、略円錐状に形成され、且つターミナルの円錐面(372)は、凹型に形成されていると共に、前記カバー側に対向しており、カバーの外部から導入された冷却風が前記ターミナルに当たることを特徴としている。
【0012】
これらの構成により、外部から導入された水分、及び塩分等を含んでいる冷却風は、ターミナルに当たる。そのため、整流子の封止部に当たる冷却風は、少なくなる。これにより、整流子の封止部の内部への水分、及び塩分等の浸透を抑制することができる。よって、整流子の半導体の劣化を抑制することができる。
【0013】
また、請求項2では、ターミナルは、リードと溶接により接合されることを特徴としている。
【0014】
ターミナルは、整流子の封止部全面と対向して配置されている。このことから、ターミナルは、整流子の封止部よりも大きく形成されている。そのため、ターミナルの放熱性は、増大する。これにより、整流子のリードとターミナルとを溶接により接合する時に発生する熱の放熱性は、向上する。このことから、整流子のリードとターミナルとを溶接により接合する時に発生する熱の放熱性を向上させるために整流子のリードを治具で押さえる必要がなくなる。よって、組付けを容易にすることができる。
【0015】
また、請求項3では、ターミナルには、リードを配設する孔(571)が形成され、孔の径は、リードの突出方向に漸減していることを特徴としている。
【0016】
これらの構成により、整流子のリードをターミナルに形成される孔に配設する時、整流子のリードとターミナルの孔との位置が少しずれていてもターミナルの孔の内周がガイドの役割を果たす。そのため、整流子のリードをターミナルの孔に容易に配設することができる。よって、組付け性を向上することができる。
【0017】
また、請求項4では、リードは、孔を貫通していることを特徴としている。
【0018】
このことにより、整流子のリードとターミナルとを接合する際に行う溶接を容易にすることができる。
【0019】
また、請求項5では、整流子は、正極側の正極整流子(53)、及び負極側の負極整流子(54)の2種類から構成され、正極整流子のリードは、負極整流子側に突出し、且つ負極整流子のリードは、正極整流子側に突出していることを特徴としている。
【0020】
この構成により、正極整流子が配設される放熱板と負極整流子が配設される放熱板との間隔を狭めることが可能になる。これにより、エンジンルーム内の補機類の過密化に対応した軸方向寸法短縮による発電機全体の小型化を可能とする車両用交流発電機の整流装置を提供することができる。
【0021】
また、請求項6では、請求項5に記載の車両用交流発電機の整流装置と、前記整流装置の外側に前記整流装置を覆う保護部材(6)とを備え、前記カバー側に突出している前記リードと接合される前記ターミナルのみ前記封止部と対向して配置されることを特徴としている。
【0022】
この構成により、リードが反保護部材側に突出している整流子の場合、外部からの冷却風は、放熱板に当たる。そのため、整流子の封止部には、冷却風が当たらない。これにより、リードが反保護部材側に突出している整流子には、ターミナルを整流子の封止部と対向させる必要がない。よって、コストの低減を図ることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【0024】
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の車両用交流発電機1の全体構造を示した断面図である。図2は、本実施形態の整流装置5を図1の右側から見た平面図である。図3は、本実施形態の整流装置5の部分断面図である。
【0025】
図1に示すように、車両用交流発電機1は、ステータ2、ロータ3、ハウジング4、整流装置5、レギュレータ56、保護部材であるカバー6、プーリ7等から構成されている。
【0026】
ステータ2は、ステータコア21、及びステータコイル22等から構成されている。ステータコア21は、薄い鋼板を重ね合わせたもので、その内周面には、多数のスロット(図示せず)が形成されており、それらスロット内にステータコイル22が挿入されている。このステータコイル22には、ロータ3の回転に伴って交流電流が発生する。
【0027】
ロータ3は、シャフト31と一体になって回転するもので、ロータコア32a、32b、ロータコイル33、2個のスリップリング34、35、フロント側冷却ファン36、及びリア側冷却ファン37等から構成されている。
【0028】
ロータ3は、絶縁処理された導線を円筒状かつ同心状に巻回されたロータコイル33を、それぞれ同数の爪部を有するロータコア32a、32bによってシャフト31を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のロータコア32aの端面には、フロント側冷却ファン36がスポット溶接等によって取り付けられている。このフロント側冷却ファン36は、フロント側から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回転前方に傾斜する複数のブレードを有している。同様に、リア側のロータコア32bの端面には、リア側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために複数のブレードを有するリア側冷却ファン37がスポット溶接等によって取り付けられている。リア側冷却ファン37により生起される冷却風は、外部からカバー6内に導入され、整流装置5等を冷却する。そして、その冷却風は、リア側ハウジング42の後端壁に形成されている吸気孔81からハウジング4内に導入され、リア側ハウジング42の周壁に形成されている排気孔82から外部に排出される。
【0029】
シャフト31は、フロント側ハウジング41の内周壁に固定されているベアリング11、及びリア側ハウジング42の内周壁に固定されているベアリング10を介してハウジング4に回転自在に支持されている。また、シャフト31のリア側端部近傍には、ロータコイル33の両端に電気的に接続された2つのスリップリング34、35が設けられており、これらのスリップリング34、35を介してブラシ38、39からロータコイル33に対して給電が行われる。
【0030】
ハウジング4は、椀状のフロント側ハウジング41と同じく椀状のリア側ハウジング42とから構成されている。これらは、ステータ2、及びロータ3を含む構成部品を支持し、固定するものである。フロント側ハウジング41とリア側ハウジング42とは、ボルト(図示せず)で締結されている。また、ステータ2は、ステータコア21の軸方向の一端部がフロント側ハウジング41の内周壁に当接し、他端部がボルト43のフランジ部分431に当接して、フロント側ハウジング41とフランジ部分431との間で挟み込まれるような形でハウジング4に固定されている。
【0031】
整流装置5は、リア側ハウジング42の外側に配置されており、正極放熱板51、負極放熱板52、正極整流子53、負極整流子54、端子台55、ターミナル57、及び樹脂スペーサ58等から構成されている。
【0032】
正極放熱板51の貫通孔83には、正極整流子53が嵌合されている。負極放熱板52の貫通孔83には、負極整流子54が嵌合されている。また、正極整流子53、及び負極整流子54は、半導体、及びリード531、541を有しており、その半導体とリード531、541とは、半田を介して接合されている。その正極整流子53、及び負極整流子54の半導体は、ステータコイル22で発生する交流電流を直流電流に変換し、その変換された直流電流は、リード531、541を介して図示しない車両のバッテリ等に伝送される。さらに、正極整流子53、及び負極整流子54には、樹脂、又はゴムにより形成され、半導体等を封止する封止部61が設けられている。なお、本実施形態の正極整流子53、及び負極整流子54は、同方向に配置されている。
【0033】
端子台55は、ボルト59が貫通する筒部62を有している。また、端子台55には、ターミナル57がモールド成形により一体に固定されている。さらに、端子台55は、正極放熱板51、樹脂スペーサ58、及び負極放熱板52の順に積み重ねた状態でボルト59、及びナット60により、リア側ハウジング42に固定されている。ターミナル57は、正極整流子53のアノード、及び負極整流子54カソードと溶接により接合されている。さらに、ターミナル57は、ステータコイル22の各相出力端を構成するステータリード23と溶接により接合されている。
【0034】
レギュレータ56は、リア側ハウジング42の外側に配置されており、発電の状況を判別し、発電を制御するものである。
【0035】
カバー6は、アルミ製鋼板をプレス成形したものであり、整流装置5、レギュレータ56、及びブラシ38、39等の電気部品を覆い、保護するようにリア側ハウジング42の外側に結合されている。また、カバー6には、複数の冷却風の吸入口(図示せず)が形成されている。
【0036】
プーリ7は、ロータ3のフロント側の端部と結合されており、図示しないエンジンからの動力をベルトを介してロータ3に伝達するものである。このプーリ7が回転することで、ロータ3を所定方向に回転させる。
【0037】
次に、本発明の特徴部分である整流装置5の構造について詳しく説明する。図3に示すように、ターミナル57は、略円錐状に形成されており、ターミナル57の略円錐状の底の部分は、正極整流子53、及び負極整流子54の封止部61の全面と対向して配置されている。また、ターミナル57には、正極整流子53、及び負極整流子54のリード531、541が貫通する孔571が空けられている。その孔571の径は、リード531、541の突出方向に漸減している。さらに、ターミナル57の円錐面572は、凹型に形成されている。なお、このターミナル57の形状は、バーリング形状と呼ばれる。
【0038】
また、リード531、541は、孔571に貫通され、溶接によりターミナル57と接合されている。ここで、正極整流子53のアノードは、ターミナル57と接続されており、正極整流子53のカソードは、正極放熱板51に接続されている。また、負極整流子54のアノードは、負極放熱板52と接続されており、負極整流子54のカソードは、ターミナル57と接続されている。
【0039】
以上のように構成された車両用交流発電機1の整流装置5のターミナル57は、略円錐状に形成されており、正極整流子53、及び負極整流子54の封止部61の全面と対向して配置されている。この構成により、封止部61は、ターミナル57にガードされている。そのため、カバー6の外部から導入された水分、及び塩分等を含んでいる冷却風は、ターミナル57に当たり、封止部61には、当たらない。これにより、封止部61の内部への水分、及び塩分等の浸透を抑制することができる。よって、正極整流子53、及び負極整流子54の半導体の劣化を抑制することができる。
【0040】
また、ターミナル57の孔571の径は、リード531、541の突出方向に漸減している。この構成により、リード531、541を孔571に貫通させる時、リード531、541と孔571との位置が少しずれていても孔571の内周がガイドの役割を果たす。そのため、リード531、541を孔571に容易に貫通させることができる。よって、組付け性を向上することができる。
【0041】
また、ターミナル57は、封止部61の全面と対向して配置されている。このことから、ターミナル57は、封止部61よりも大きく形成されている。そのため、ターミナル57の放熱性は、増大する。これにより、リード531、541とターミナル57とを溶接により接合する時に発生する熱の放熱性は、向上する。このことから、リード531、541とターミナル57とを溶接により接合する時に発生する熱の放熱性を向上させるためにリード531、541を治具で押さえる必要がなくなる。よって、組付けを容易にすることができる。
【0042】
さらに、リード531、541は、孔571に貫通されているため、リード531、541とターミナル57とを接合する際に行う溶接を容易にすることができる。
【0043】
なお、本実施形態での整流装置5を覆う保護部材は、カバー6により成されているが、リア側ハウジング42を保護部材として整流装置5を覆っていてもよい。
【0044】
(第2実施形態)
図4は、本実施形態の車両用交流発電機1の全体構造を示した断面図である。ここでは、第1実施形態と同様な箇所は省略し、相違する箇所についてのみ説明する。
【0045】
図4に示すように本実施形態での正極整流子53のリード531は、カバー6の吸入口方向とは逆方向に突出している。また、負極整流子54のリード541は、カバー6の吸入口方向に突出している。つまり、正極整流子53、及び負極整流子54は、対向して配置され、且つ正極放熱板51の貫通孔83、及び負極放熱板52の貫通孔83に嵌合されている。また、正極整流子53と接合される部分のターミナル57は、正極整流子53の封止部61と対向して配置されておらず、且つ正極整流子53の封止部61の全面と対向して形成されていない。
【0046】
この構成により、冷却風は、正極放熱板51の正極整流子53のリード531、541が突出している側とは逆側の面に当たり、正極整流子51の封止部61に当たらない。また、負極整流子54の封止部61は、第1実施形態と同様にターミナル57によりガードされているため、冷却風は、封止部61に当たらない。そのため、封止部61の内部へ水分、及び塩分等が浸透することを抑制できる。よって、正極整流子53、及び負極整流子54の半導体の劣化を抑制することができる。
【0047】
また、正極整流子53のリード531は、負極整流子54側に突出し、且つ負極整流子54のリード541は、正極整流子53側に突出している。この構成により、正極整流子53が嵌合される正極放熱板51と負極整流子54が嵌合される負極放熱板52との間隔を狭めることが可能になる。これにより、エンジンルーム内の補機類の過密化に対応した軸方向寸法短縮による発電機全体の小型化を可能とする車両用交流発電機1の整流装置5を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る車両用交流発電機の全体構造を示した断面図である。
【図2】図1の整流装置を図1の右側から見た平面図である。
【図3】図1の整流装置の部分断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る車両用交流発電機の全体構造を示した断面図である。
【図5】従来の車両用交流発電機の全体構造を示した図である。
【図6】図5の整流装置を図5の右側から見た平面図である。
【図7】図5の整流装置の一部分の拡大図である。
【符号の説明】
1…車両用交流発電機、
2…ステータ、
3…ロータ、
4…ハウジング、
5…整流装置、
6…カバー、
7…プーリ、
21…ステータコア、
22…ステータコイル、
23…ステータリード、
31…シャフト、
32a、32b…ロータコア、
33…ロータコイル、
34、35…スリップリング、
36…フロント側冷却ファン、
37…リア側冷却ファン、
38、39…ブラシ、
41…フロント側ハウジング、
42…リア側ハウジング、
51…正極放熱板、
52…負極放熱板、
53…正極整流子、
54…負極整流子、
55…端子台、
56…レギュレータ、
57…ターミナル、
58…樹脂スペーサ、
61…封止部、
81…吸気孔、
82…排気孔、
83…貫通孔83。
Claims (5)
- 交流電流を直流電流に変換する半導体、及び前記半導体と接合されるリード(531、541)を有し、前記半導体と前記リードとを封止する封止部(61)が形成されている整流子(53、54)と、
前記整流子が配設され、前記整流子で発生する熱を放熱する放熱板(51、52)と、
前記リードと接合されるターミナル(57)と、このターミナルがモールド成形により一体に固定された端子台とを備えた整流装置と、
この整流装置を覆うカバー(6)と、
ロータコア(32b)の端面に取り付けられると共に、外部からカバー内に導入され、前記整流装置を冷却するための冷却風を生起するための冷却ファン(37)と、
を備えた車両用交流発電機(1)において、
前記封止部の全面が前記ターミナルのみと隙間を介し対向して配置され、
前記端子台は正極放熱板、樹脂スペーサ及び負極放熱板の順に積み重ねた状態でハウジングに固定されていると共に、
前記ターミナルは、略円錐状に形成され、且つ前記ターミナルの円錐面(372)は、凹型に形成されていると共に、前記カバー側に対向しており、カバーの外部から導入された冷却風が前記ターミナルに当たることを特徴とする車両用交流発電機。 - 前記ターミナルは、前記リードと溶接により接合され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。
- 前記ターミナルには、前記リードを配設する孔(571)が形成され、前記孔の径は、前記リードの突出方向に漸減していることを特徴とする請求項1もしくは2に記載の車両用交流発電機。
- 前記リードは、前記孔を貫通していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の車両用交流発電機。
- 前記整流子は、正極側の正極整流子(53)、及び負極側の負極整流子(54)の2種類から構成され、前記正極整流子の前記リードは、前記負極整流子側に突出し、且つ前記負極整流子の前記リードは、前記正極整流子側に突出していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の車両用交流発電機。
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