JP3983426B2 - 交流発電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転子に固定されたファンの回転でブラケットの開口部から吸入される外気により冷却される整流器を備えた交流発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の車両用交流発電機の断面図、図１０は図９の整流器の斜視図、図１１は図９の軸受収納部の斜視図である。
この車両用交流発電機は、アルミニウム製のリヤブラケット１及びフロントブラケット２から構成されたケ−ス３と、第１のブラケットであるリヤブラケット１の軸受収納部３０に嵌着された第１の軸受３１及び第２のブラケットであるフロントブラケット２の軸受収納部３２に嵌着された第２の軸受３３により回転自在に支持されているとともに一端部にプ−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。
【０００３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル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。
【０００４】
整流器１２は、円弧帯状のヒートシンク本体２４ａ及びこのヒートシンク本体２４ａの裏面に立設された複数個のフィン２４ｂで構成された正極側ヒートシンク２４と、この正極側ヒートシンク本体２４ａの表面に半田付けで固定され樹脂モールド成形された４個の正極側ダイオ−ド２３と、リヤブラケット１に固定されてアースされた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樹脂モールド成形された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の半径方向に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いる。
【０００５】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（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。
【０００６】
回転子コイル１３、ステ−タコイル１６、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６０Ｗ、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。
【０００７】
そのため、回転子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の開口部Ａ１，Ａ２からケース３内に流入した外気は、図９の矢印α、βで示すように流れ、正極側ヒートシンク２４、正極側ダイオード２３を主に冷却している。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９の矢印γ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２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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の車両用交流発電機では、ケース３の開口部Ａ１からケース３内に流入した外気は、軸受収納部３０の周壁面３０ａに沿って軸線方向に流れ、その後半径外側方向に流れており、正極側ヒートシンク２４に衝突する量が少なく、正極側ダイオード２３の冷却にあまり寄与せず、正極側ダイオード２３の冷却効率が悪いという問題点があった。
また、その外気は、軸受収納部３０の湾曲状の周壁面３０ａの軸線方向に沿って流れており、周壁面３０ａの表面積が小さいので、第１の軸受３１の温度が上昇し、第１の軸受３１の寿命が短いという問題点もあった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、ダイオードが効率よく冷却され、また軸受の温度上昇を抑えた交流発電機を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る交流発電機は、第１のブラケットの軸受収納部の外周におけるフィンに対向した部位では、開口部からの外気をヒートシンク本体側に案内する径方向に突出した肉厚の案内部を形成したものである。
【００１２】
この発明に係る交流発電機では、フィンに対向した、第１のブラケットの軸受収納部の外周部の部位に肉厚の案内部を形成するとともに複数個の収納部フィンを立設したものである。
【００１３】
この発明に係る交流発電機では、シャフトの径方向に延びた複数の収納部フィンは周方向に間隔をおいて配設されている。
【００１４】
この発明に係る交流発電機では、第１のブラケットの開口部はヒートシンク本体に対向して複数形成されている。
【００１５】
この発明に係る交流発電機では、第１のブラケットはアルミニウムダイカストで形成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用交流発電機について説明するが、図９及び図１０に示した従来のものと同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の車両用交流発電機の要部断面図、図２は図１の要部斜視図、図３は図１のリヤブラケットの正面図である。
この車両用交流発電機は、アルミニウム製のリヤブラケット５０及びフロントブラケット２から構成されたケ−ス３と、第１のブラケットであるリヤブラケット５０の軸受収納部５１に嵌着された第１の軸受３１及び第２のブラケットであるフロントブラケット２の軸受収納部３２に嵌着された第２の軸受３３により回転自在に支持されているとともに一端部にプ−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。
【００１８】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル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。
【００１９】
整流器１２は、円弧帯状のヒートシンク本体２４ａ及びこのヒートシンク本体２４ａの裏面に立設された複数個のフィン２４ｂで構成された正極側ヒートシンク２４と、この正極側ヒートシンク本体２４ａの表面に半田付けで固定され樹脂モールド成形された４個の正極側ダイオ−ド２３と、リヤブラケット１に固定されアースされた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樹脂モールド成形された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の半径方向に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いる。
【００２０】
第１のブラケットであるリヤブラケット５０は円弧帯状の正極側ヒートシンク本体２４ａの正面に複数個の開口部Ａが形成されている。フィン２４ｂに対向した、リヤブラケット５０の軸受収納部５１の外周部の部位には開口部Ａからの外気をヒートシンク本体２４ａ側に案内する肉厚の案内部が形成されている。このリヤブラケット５０及びフロントブラケット２はアルミニウムダイカストと形成されている。
【００２１】
上記構成の車両用交流発電機では、回転子７の回転とともにファン５が回転し、この回転により、リヤブラケット５０の開口部Ａからは外気が図１の矢印δで示すように流れ、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、外気へ放出される。
このように、軸受収納部５１の案内部５２により、大量の外気が正極側ヒートシンク２４側に案内されるので、正極側ダイオード２３が効率よく冷却される。また、開口部Ａはヒートシンク本体２４ａの正面に形成されているので、外気がヒートシンク本体２４ａに直接衝突する量も多くなり、それだけ正極側ダイオード２３が効率よく冷却される。
【００２２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の車両用交流発電機の要部断面図、図５は図４の要部斜視図、図６は図４のリヤブラケットの正面図である。
この実施の形態２では、リヤブラケット６０は円弧帯状の正極側ヒートシンク本体２４ａに対向して複数個の開口部Ａが形成されている。フィン２４ｂに対向した、リヤブラケット６０の軸受収納部６１の外周部の部位には、半径方向に延びた複数個の収納部フィン６２が形成されている。収納部フィン６２の本数は正極側ヒートシンク２４のフィン２４ｂの本数の半分である。
【００２３】
この実施の形態２では、回転子７の回転とともにファン５が回転し、この回転により、リヤブラケット６０の開口部Ａからは外気が図４の矢印ηで示すように流れ、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。
このように、軸受収納部６１には収納部フィン６２が形成されており、その外周表面積が増大しており、第１の軸受３１の熱は効率良く放出され、第１の軸受３１の冷却効率が向上する。
また、収納部フィン６２は軸受収納部６１の軸線に沿った外気の流れに対する抵抗として働き、そのことは、より多くの外気が正極側ヒートシンク２４側に案内されることになり、正極側ダイオード２３の冷却効率も向上する。
【００２４】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３の車両用交流発電機の要部断面図、図８は図７の要部斜視図である。
この実施の形態３では、リヤブラケット７０は円弧帯状の正極側ヒートシンク本体２４ａに対向して複数個の開口部Ａが形成されている。リヤブラケット７０の軸受収納部７１の周壁面には、外側半分では肉厚の案内部７２が形成され、内側半分では半径方向に延びた複数個の収納部フィン７３が形成されている。案内部７２及び収納部フィン７３はフィン２４ｂに対向して設けられている。フィン７３の本数は正極側ヒートシンク２４のフィン２４ｂの本数の半分である
【００２５】
この実施の形態３では、回転子７の回転とともにファン５が回転し、この回転により、リヤブラケット７０の開口部Ａからは外気が図７の矢印εで示すように流れ、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。
このように、軸受収納部７１に案内部７２が形成されているので、その案内部７２により、大量の外気が正極側ヒートシンク２４に案内され、正極側ダイオード２３が効率よく冷却される。また、軸受収納部７１には収納部フィン７３が形成されているので、その外周表面積が増大しており、第１の軸受３１の熱は効率良く放出され、第１の軸受３１の冷却効率も向上する。
【００２６】
なお、上記の各実施の形態では、車両用交流発電機について説明したが、それ以外の交流発電機にもこの発明を適用できるのは勿論である。また、半径内側に負極側ダイオードを配置し、半径外側に正極側ダイオードを配置した車両用交流発電機についても、この発明を適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る交流発電機によれば、第１のブラケットの軸受収納部の外周におけるフィンに対向した部位では、開口部からの外気をヒートシンク本体側に案内する径方向に突出した肉厚の案内部を形成したので、ヒートシンク本体に多くの外気が流れ、ヒートシンク本体に固定されたダイオードの冷却効率が向上する。
【００２９】
また、この発明に係る交流発電機によれば、フィンに対向した、第１のブラケットの軸受収納部の外周におけるフィンに対向した部位では、径方向に突出した肉厚の案内部を形成するとともに複数個の収納部フィンを立設したので、ダイオードの冷却効率が向上するとともに、第１の軸受の熱は効率良く放出される。
【００３０】
また、この発明に係る交流発電機によれば、シャフトの径方向に延びた複数の収納部フィンは周方向に間隔をおいて配設されているので、開口部からの外気は円滑にヒートシンク本体に流れ、ヒートシンクは効率良く冷却される。
【００３１】
また、この発明に係る交流発電機によれば、第１のブラケットの開口部はヒートシンク本体に対向して複数形成されているので、開口部からの外気はより多くヒートシンク本体に衝突し、ヒートシンクは効率良く冷却される。
【００３２】
また、この発明に係る交流発電機によれば、第１のブラケットはアルミニウムダイカストで形成されているので、軸受収納部を有する第１のブラケットは、簡単に、かつ高精度で形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用交流発電機の要部断面図である。
【図２】 図１の軸受収納部の斜視図である。
【図３】 図１のリヤブラケットの正面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による車両用交流発電機の要部断面図である。
【図５】 図４の軸受収納部の斜視図である。
【図６】 図３のリヤブラケットの正面図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による車両用交流発電機の要部断面図である。
【図８】 図７の軸受収納部の斜視図である。
【図９】 従来の車両用交流発電機の正断面図である。
【図１０】 図９の整流器の斜視図である。
【図１１】 図９の軸受収納部の斜視図である。
【符号の説明】
３ ケース、５ ファン、６ シャフト、７ 回転子、８ ステータ、２３ 正極側ダイオード、２４ ヒートシンク、２４ａ ヒートシンク本体、２４ｂ フィン、３１第１の軸受、５０，６０，７０ リヤブラケット、５１，６１，７１ 軸受収納部、６２，７３ 収納部フィン、５２，７２ 案内部。

Claims (5)

1. 第１のブラケット及び第２のブラケットからなるケースと、一端部が前記第１のブラケット１の軸受収納部に設けられた第１の軸受に回転自在に支持され他端部が前記第２のブラケットの軸受収納部に設けられた第２の軸受に回転自在に支持されたシャフトと、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たステータコア及びこのステータコアに導線が巻回されて構成されたステータコイルからなるステータと、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、前記回転子に固定され回転子の回転により前記第１のブラケットの開口部から外気を吸入して前記整流器を冷却するファンとを備え、
   前記整流器は、ヒートシンク本体の裏面にフィンが立設されたヒートシンクと、ヒートシンク本体の表面に複数個固定されたダイオードとを有している交流発電機であって、
   前記第１のブラケットの前記軸受収納部の外周における前記フィンに対向した部位では、前記開口部からの外気を前記ヒートシンク本体側に案内する径方向に突出した肉厚の案内部が形成されている交流発電機。
2. 前記フィンに対向した、前記第１のブラケットの前記軸受収納部の外周部の部位に複数個の収納部フィンが立設されている請求項１に記載の交流発電機。
3. 前記シャフトの径方向に延びた複数の前記収納部フィンは周方向に間隔をおいて配設されている請求項２に記載の交流発電機。
4. 前記第１のブラケットの前記開口部は前記ヒートシンク本体に対向して複数形成されている請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の交流発電機。
5. 前記第１のブラケットはアルミニウムダイカストで形成されている請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の交流発電機。

Images