JP4056751B2

JP4056751B2 - 車両用交流発電機の整流装置

Info

Publication number: JP4056751B2
Application number: JP2002018453A
Authority: JP
Inventors: 博行小木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-01-28
Also published as: US6903472B2; CN1435939A; CN100566089C; US20030147212A1; JP2003224953A

Description

【０００１】
【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】
近年、乗用車のエンジンルームのスペースの減少に伴い、車両用交流発電機の小型化という課題がある。また、車両の高級化が進むにつれて、電装品の部品点数が増加したことに伴う車両用交流発電機の高出力化という課題もある。しかしながら、車両用交流発電機の小型化、及び高出力化を図ることにより、車両用交流発電機の内部昇温は増加し、車両用交流発電機の寿命低下を誘発する原因となる。そのため、その車両用交流発電機の内部昇温の増加を防止すること、即ち冷却性向上は、急務である。
【０００３】
一方、原価低減のため、部品の共通使用、即ち標準化が図られている。そのため、車両用交流発電機の整流装置の放熱板に設けられ、整流子を嵌合する貫通孔は、整流子の最大使用個数設けられている。そして、出力電流が小さい製品は、整流子を最大使用個数放熱板に嵌合させる必要がないため、最大使用個数の概ね１／２の整流子のみが放熱板に嵌合され、整流子が嵌合されない貫通孔は、開放したままで使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記構成では、開放したままの貫通孔を冷却風が通風して集中漏洩が起こる。このことを図に基づき説明する。
【０００５】
図９に示すように、整流装置５の正極放熱板５１は、整流子５４を嵌合するための貫通孔５３が６つ空けられている。しかし、車種により６つの貫通孔５３の全てに整流子５４を嵌合する必要がない場合、例えば、３つの整流子５４のみを必要とする場合には、貫通孔５３の１つおきに整流子５４を嵌合させている。そして、整流子５４が嵌合されない残りの３つの貫通孔５３は、開放したままの状態である。また、設計は、大出力型の車両交流発電機１を基準にされている。そのため、車両用交流発電機１の各部を冷却する冷却風は、図１０に示す矢印Ｃのように流れ、開放したままの貫通孔５３を通風し、集中漏洩が起こる。これにより、冷却風は、設計通りの経路に通風されず、車両用交流発電機１の各部の冷却が不十分となる。そのため、設計通りの冷却効果を得ることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、整流子が嵌合されなく、開放したままの貫通孔を冷却風が通風することを防止し、設計通りの冷却効果を得ることが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。
【０００７】
【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、交流電流を整流する整流子（５４）と、複数の貫通孔（５３）が設けられており、整流子で発生する熱を放熱する放熱板（５１）とを備えた車両用交流発電機の整流装置において、一部の貫通孔に整流子が配設され、残りの貫通孔に板状の金属で形成された閉塞部材（８）が配設されることを特徴としている。
【０００８】
なお、閉塞部材は、整流子とは異なる部材である。
【０００９】
このことにより、整流子が配設されない開放したままの貫通孔が閉塞されるため、冷却風が貫通孔を通風することがなくなる。そのため、冷却風の集中漏洩が起こらない。よって、設計通りの冷却効果を得ることができる。整流子で発生する熱を放熱する放熱板の放熱性を高めることができる。
【００１４】
また、請求項２では、閉塞部材の軸方向の端面には、突起部（８２）が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
閉塞部材に形成されている突起部により、閉塞部材の表面積を増加させ、更なる冷却効果の向上を図ることができる。
【００１８】
また、請求項３では、整流子、及び閉塞部材は、前記貫通孔に圧入されていることを特徴としている。
【００１９】
このことにより、閉塞部材、及び整流子を同様の圧入治具により同時に圧入することができるため、生産性が向上する。
【００２０】
また、請求項３では、整流子、及び閉塞部材は、略円筒形状で形成されており、貫通孔は、略円形で形成されていることを特徴としている。
【００２１】
このことにより、整流子、閉塞部材には、貫通孔への圧入時に貫通孔の内周から中心方向へ均等に力が加わる。そのため、整流子、及び閉塞部材を変形し難くすることができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、車両用交流発電機１の全体構造を示した断面図である。また、図２は、本実施形態における閉塞部材８の斜視図を示した図である。また、図３は、本実施形態における整流装置５の軸方向平面図である。また、図４は、本実施形態における整流装置５の正極放熱板５１を示した図であり、図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【００２４】
図１に示すように本発明の車両交流発電機１は、ステータ２、ロータ３、ハウジング４、整流装置５、カバー６、及びプーリ７等から構成されている。
【００２５】
ステータ２は、ステータコア２１、及びステータコイル２２から構成されており、ハウジング４により支えられている。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は、ロータ３の回転に伴って交流電圧が発生する。
【００２６】
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３６、３７、フロント側冷却ファン３４、及びリア側冷却ファン３５等によって構成されている。
【００２７】
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フロント側冷却ファン３４がスポット溶接等によって取り付けられている。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リア側冷却ファン３５がスポット溶接等によって取り付けられている。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３６、３７が設けられており、これらのスリップリング３６、３７を介してブラシ３１１、３１２からロータコイル３３に対して給電が行われる。
【００２８】
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は、ボルト（図示せず）で固定されている。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の内側に当接し、他端部がリア側ハウジング４２の内側に当接して挟み込むような形で固定されている。また、フロント側ハウジング４１は、軸方向端面に形成され、冷却風を吸入する吸気窓４１１、及び径方向端面に形成され、冷却風を吐出する吐出窓４１３を有している。また、リア側ハウジング４２も同様に、軸方向端面に形成され、冷却風を吸入する吸気窓４２１、及び径方向端面に形成され、冷却風を吐出する吐出窓４２２を有している。なお、冷却風の流れについては、後述する。
【００２９】
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、整流子５４（図３参照）、及び端子台５５等を有している。正極放熱板５１には、貫通孔５３（図３参照）が設けられており、整流子５４は、その貫通孔５３に圧入により嵌合されている。また、端子台５５には、整流子５４とステータコイル２２とを接続する接続端子（図示せず）が配置されている。
【００３０】
カバー６は、樹脂製の板をプレス成形したものであり、整流装置５等の電気部品を覆い被せ、保護するようにリア側ハウジング４２の外側に組付けられている。また、カバー６には、複数の冷却風の吸気スリット６１が形成されている。
【００３１】
プーリ７は、ロータ３のフロント側の端部と螺合されており、図示しないエンジンからの動力をベルトを通じてロータ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。
【００３２】
次に、後述すると述べた冷却風の流れについて説明する。リア側冷却ファン３５の回転により吸入される冷却風は、矢印Ａのように吸気スリット６１→正極放熱板５１→負極放熱板５２→吸気窓４２１→ロータ３→ステータコイル２２→吐出窓４２２の順に流れる。また、フロント側冷却ファン３４の回転により吸入される冷却風は、矢印Ｂのように吸気窓４１１→ロータ３→ステータコイル２２→吐出窓４１３の順に流れる。
【００３３】
このように、フロント、及びリア側の双方向から吸入する冷却風が最適な経路を順序よく通風するように設計され、車両用交流発電機１の各部の温度は、所望の値に保持されている。
【００３４】
次に、図２、図３、及び図４に基づき、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。
【００３５】
本発明では、図３、及び図４に示すように、貫通孔５３は、正極放熱板５１に６つ設けられている。整流子５４は、３つの貫通孔５３に圧入され、閉塞部材８は、整流子５４が圧入されていない残りの３つの貫通孔５３に圧入される。この閉塞部材８は、金属で形成され、図２に示すように略円筒形状であり、軸方向端面は、平面状である。また、閉塞部材８の外周部８１には、貫通孔５３と強固に固着させるためにローレット状の凹凸が形成されている。また、貫通孔５３は、略円形で形成されている。なお、本実施形態の閉塞部材８の軸方向端面は、平面状であるが、特に平滑面を要求するものではなく、製造上の障害にならない程度に平坦な形状でもよい。
【００３６】
以上説明したように、整流子５４が圧入されていない貫通孔５３には、閉塞部材８が圧入されるため、図４に示すように、冷却風は、矢印Ａのように流れ、貫通孔５３を通風しない。よって、冷却風は、設計通りの経路に通風されるため、車両用交流発電機１の各部の冷却が良好になる。
【００３７】
また、閉塞部材８は、金属で形成されているため、整流子５４で発生する熱を放熱する放熱板の放熱性を高めることができる。
【００３８】
また、整流子５４、及び閉塞部材８を貫通孔５３に圧入により嵌合させている。そのため、整流子５４、及び閉塞部材８を同様の圧入治具により同時に圧入することができるため、生産性が向上する。
【００３９】
また、整流子５４、及び閉塞部材８は、略円筒形状であり、貫通孔５３は、略円形で形成されている。そのため、整流子５４、閉塞部材８には、貫通孔５３への圧入時に貫通孔５３の内周から中心方向へ均等に力が加わる。そのため、整流子５４、及び閉塞部材８を変形し難くすることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
図５は、本実施形態における正極放熱板５１の部分断面図である。本実施形態での閉塞部材８は、図５に示すように、樹脂等の非金属で形成されており、貫通孔５３を閉塞している。
【００４１】
閉塞部材８が非金属であっても冷却風は、矢印Ａのように流れ、貫通孔５３を通風しない。よって、冷却風は、設計通りの経路に通風されるため、各部の冷却が良好になる。
【００４２】
また、閉塞部材８は、非金属で形成されている。そのため、閉塞部材８を金属で形成するよりもコストの低減、及び車両用交流発電機１の軽量化が図れる。また、金属腐食することがないため、車両用交流発電機１の寿命の低下を防止することができる。
【００４３】
（第３実施形態）
図６は、本実施形態における正極放熱板５１の部分断面図である。本実施形態での閉塞部材８は、図６に示すように、アルミのテープ等の箔状で形成されており、貫通孔５３を閉塞している。
【００４４】
閉塞部材８が箔状であっても冷却風は、矢印Ａのように流れ、貫通孔５３を通風しない。よって、冷却風は、設計通りの経路に通風されるため、各部の冷却が良好になる。
【００４５】
また、閉塞部材８を箔状で形成することにより、閉塞部材８のコストの低減が図れる。また、貼り付け等で貫通孔５３を閉塞するため、閉塞がし易くなり生産を容易にすることができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、箔状の閉塞部材８で説明したが、板状の閉塞部材８であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
（第４実施形態）
図７は、本実施形態における正極放熱板の部分断面図である。本実施形態での閉塞部材８は、図７に示すように、貫通孔５３の空間容積と一致しない形状で形成されており、貫通孔５３を閉塞している。
【００４８】
このことにより、閉塞部材８が貫通孔５３の空間容積を一致していなくても冷却風は、矢印Ａのように流れ、貫通孔５３を通風しない。よって、冷却風は、設計通りの経路に通風されるため、各部の冷却が良好になる。
【００４９】
なお、本実施形態では、貫通孔５３の空間容積より小さい体積の閉塞部材８を用いているが、冷却風の妨げにならない程度であれば、貫通孔５３の空間容積より大きい体積の閉塞部材８を用いてもよい。
【００５０】
（第５実施形態）
図８は、本実施形態における正極放熱板５１の部分断面図である。本実施形態での閉塞部材８は、図８に示すように、銅等の良熱伝導性の部材であり、突起部８２が形成されている。そして、その閉塞部材８は、貫通孔５３を閉塞している。また、突起部８２は、閉塞部材８の軸方向の一端面に一定間隔を隔てて軸方向に突起させることで形成されている。
【００５１】
このことにより、閉塞部材８に形成された突起部８２が閉塞部材の表面積を増加させ、更なる冷却効果を得ることができる。また、閉塞部材８により閉塞されているため、冷却風は、矢印Ａのように流れ、貫通孔５３を通風しない。よって、冷却風は、設計通りの経路に通風されるため、各部の冷却が良好になる。
【００５２】
なお、閉塞部材８の貫通孔５３への取り付けは、前述した圧入固着、及び箔等以外の方法であっても閉塞部材８が貫通孔５３から容易に脱落しない方法であれば、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、以上説明した実施形態では、正極放熱板５１についてのみ説明したが負極放熱板５２であっても同様の効果を得ることができる。
【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】本発明の第１実施形態に係る閉塞部材の斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る整流装置の軸方向平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る整流装置の正極放熱板の部分断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る整流装置の正極放熱板の部分断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る整流装置の正極放熱板の部分断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る整流装置の正極放熱板の部分断面図である。
【図９】従来の整流装置の正極放熱板の軸方向平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【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、
８…閉塞部材、
２１…ステータコア、
２２…ステータコイル、
３１…シャフト、
３２ａ、３２ｂ…ロータコア、
３３…ロータコイル、
３４…フロント側冷却ファン、
３５…リア側冷却ファン、
３６、３７…スリップリング、
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…貫通孔、
５４…整流子、
５５…端子台、
６１…吸気スリット、
８１…外周部、
８２…突起部。

Claims

交流電流を整流する整流子（５４）と、
複数の貫通孔（５３）が設けられており、前記整流子で発生する熱を放熱する放熱板（５１）とを備えた車両用交流発電機の整流装置において、
一部の前記貫通孔に前記整流子が配設され、残りの前記貫通孔に板状の金属で形成された閉塞部材（８）が配設されることを特徴とする車両用交流発電機の整流装置。
前記閉塞部材の軸方向の端面には、突起部（８２）が形成さ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の整流装置。
前記整流子、及び前記閉塞部材は、前記貫通孔に圧入され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の整流装置。
前記整流子、及び前記閉塞部材は、略円筒形状で形成されており、前記貫通孔は、略円形で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用交流発電機の整流装置。