JP5062864B2

JP5062864B2 - 交流発電機

Info

Publication number: JP5062864B2
Application number: JP2010117881A
Authority: JP
Inventors: 俊之大西; 和徳田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: US20110285255A1; JP2011250495A; FR2960356B1; DE102010049937B4; FR2960356A1; DE102010049937A1; US9000635B2

Description

この発明は、例えば電機子巻線に誘起された交流を直流に変換する整流装置を備えた交流発電機に関するものである。

従来の車両用の交流発電機の整流装置は、正極側ダイオードを搭載した正極側ヒートシンクと、負極側ダイオードを搭載した負極側ヒートシンクと、それら正極側ダイオードと負極側ダイオードを電気的に接続する電極が含まれるサーキットボードを備え、整流装置をリヤブラケットに組み付けるまでは作業性の向上を図る為に、それら構成部品をリベット等の部品で仮止めしておくようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３９５６５２４号公報（第６頁、図３）

上記のような従来の交流発電機においては、整流装置を仮止めする際に、仮止め用の部品が必要となり、コストアップになると共に組立性も低下するという課題があった。

この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、整流装置を仮止めするための部品が不要で、組立も容易であり、安価に提供し得る交流発電機を得ることを目的としている。

本発明に係る交流発電機は、それぞれ対応する整流素子を冷却する正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクと、これら正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクを保持するサーキットボードを有する整流装置を備えた交流発電機であって、上記正極側ヒートシンク及び上記負極側ヒートシンクと、上記サーキットボードの何れか一方に固定用の穴を設け、他方に上記穴に嵌合する係合突起を設けるとともに、上記サーキットボードを構成する絶縁樹脂部の所定部に、上記正極側ヒートシンクの表面に当接する突起と、上記負極側ヒートシンクの表面に当接する突起が設けられているものである。
また、本発明に係る交流発電機は、それぞれ対応する整流素子を冷却する正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクと、これら正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクを保持するサーキットボードを有する整流装置を備えた交流発電機であって、上記正極側ヒートシンク及び上記負極側ヒートシンクと、上記サーキットボードの何れか一方に固定用の穴を設け、他方に上記穴に嵌合する係合突起を設けるとともに、上記サーキットボードを構成する絶縁樹脂部の固定穴に、上記正極側ヒートシンクに設けられた共締め用の挿通孔の内部に進入する円筒状のガイド部と、上記負極側ヒートシンクに設けられた共締め用の挿通孔の内部に進入する円筒状のガイド部が一体に形成されているものである。

この発明によれば、整流装置の正極側ヒートシンク、負極側ヒートシンク及びサーキットボード以外に、仮止め用として他の部品を必要とせず、また、サーキットボードが正極側ヒートシンクと負極側ヒートシンク間の絶縁部品も兼ねている為、その分のコストダウンが可能であるとともに、サーキットボードを構成する絶縁樹脂部に設けられた突起が正極側及び負極側ヒートシンクの表面に当接されていることにより、振動を抑制することができて、各部品への機械的負荷が軽減されるという効果が得られる。
また、この発明によれば、整流装置の正極側ヒートシンク、負極側ヒートシンク及びサーキットボード以外に、仮止め用として他の部品を必要とせず、また、サーキットボードが正極側ヒートシンクと負極側ヒートシンク間の絶縁部品も兼ねている為、その分のコストダウンが可能であるとともに、サーキットボードを構成する絶縁樹脂部の固定穴に、正極側ヒートシンクに設けられた共締め用の挿通孔の内部に進入する円筒状のガイド部と、負極側ヒートシンクに設けられた共締め用の挿通孔の内部に進入する円筒状のガイド部が一体に形成されていることにより、正極側ヒートシンクと負極側ヒートシンクとの組立性が向上するという効果が得られる。

この発明の実施の形態１に係る交流発電機としての車両用交流発電機を示す縦断面図である。図１に示された整流装置の正極側ヒートシンクと負極側ヒートシンクがサーキットボードで固定保持されている部分における断面図である。図１に示された整流装置を構成するサーキットボードをフロント側から見た図である。この発明の実施の形態２に係る交流発電機を示す要部断面図である。この発明の実施の形態３に係る交流発電機を示す要部断面図である。この発明の実施の形態４に係る交流発電機に用いられたサーキットボードをフロント側から見た図である。この発明の実施の形態５に係る交流発電機に用いられたサーキットボードの振動抑制突起の近傍を示す断面図である。この発明の実施の形態６に係る交流発電機に用いられたサーキットボードの固定穴部の近傍を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による交流発電機としての車両用交流発電機を示す縦断面図、図２は図１に示された整流装置の正極側ヒートシンクと負極側ヒートシンクがサーキットボードで固定保持されている部分における断面図、図３は図１に示された整流装置を構成するサーキットボードをフロント側から見た図である。なお、各図を通じて同一または相当部分には同一符号が付されている。

図において、車両用交流発電機は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２からなるケース３と、シャフト４をケース３に軸受５を介して支持されて、ケース３内に回転自在に配設された回転子６と、ケース３のフロント側に延出するシャフト４の端部に固着されたプーリ７と、回転子６の軸方向の両端に固定されたフロントファン８及びリヤファン９と、回転子６に対して一定のエアギャップを有して、回転子６の外周を囲繞してケース３に固定された固定子１０と、シャフト４のリヤ側に固定され、回転子６に電流を供給する一対のスリップリング１１と、各スリップリング１１の表面に摺動する一対のブラシ１２と、これらのブラシ１２を絶縁保持するブラシホルダ１３と、固定子１０に生じた多相交流を直流に変換する整流装置１４と、ブラシホルダ１３に嵌着された冷却部材１５に取り付けられて、固定子１０で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１６などを備えている。

固定子１０は、円筒状の固定子鉄心１０ａと、この固定子鉄心１０ａに巻装され、回転子６の回転に伴う磁束の変化で交流が生じる固定子コイル１０ｂと、を備えている。回転子６は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル６ａと、界磁コイル６ａを覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア６ｂと、ポールコア６ｂの軸心位置に貫装された上記シャフト４と、を備えている。そして、フロントファン８とリヤファン９がポールコア６ｂの軸方向両端面に溶接などにより固着されている。

次に整流装置１４の構成について説明する。整流装置１４は、整流素子としての正極側ダイオード２１と、整流素子としての負極側ダイオード２２と、正極側ダイオード２１を支持する放熱フィンを有する円弧状の正極側ヒートシンク３１と、負極側ダイオード２２を支持する放熱フィンを有する円弧状の負極側ヒートシンク３２と、正極側ダイオード２１及び負極側ダイオード２２と固定子コイル１０ｂの巻先端部を電気的に接続するサーキットボード４０を備えている。なお、正極側ダイオード２１及び負極側ダイオード２２は、通例、固定子１０で生じた多相交流を全波整流するために必要な数が用いられるが、図１では断面部分に対応する各１個のみ図示されている。

サーキットボード４０は、図３に示すような大凡馬蹄形様の円弧状に形成された樹脂モールド成形体からなり、内周側におけるフロント側（紙面手前側）の離間された２箇所に、正極側ヒートシンク３１を固定保持する絶縁樹脂部４１からなる係合突起４１ａが設けられている。なお、係合突起４１ａの反対側（背面側）には、図２に示すように負極側ヒートシンク３２を固定保持する同様に絶縁樹脂部４１からなる２箇所の係合突起４１ｂが係合突起４１ａと背中合わせに設けられている。なお、係合突起４１ａ、４１ｂは円柱状でも良いが、この例では断面が３角おにぎり状で、外周面に周方向に等間隔で設けられた複数のリブ状凸部Ａが形成されている。また、サーキットボード４０は係合突起４１ａ、４１ｂが設けられていることで、モールド成形時に成形型からの離型性が悪くなるが、係合突起４１ａ、４１ｂの一方の先端部に対応する位置にノックアウトピンを設けることで離型性を改善できる。

一方、正極側ヒートシンク３１には各係合突起４１ａに対応する位置に該係合突起４１ａを圧入する穴３１ａ（図２）が開けられ、同様に負極側ヒートシンク３２には係合突起４１ｂに対応する位置に該係合突起４１ｂを圧入する穴３２ａ（図２）がそれぞれ設けられている。係合突起４１ａ、４１ｂの外径は、固定用の穴３１ａ、３２ａの内径よりも大きく設定されており、加圧挿入する事により正極側ヒートシンク３１と負極側ヒートシンク３２の両部品がサーキットボード４０に固定される。

また、サーキットボード４０には、正極側及び負極側ヒートシンク３１、３２を突起４１ａ、４１ｂで保持した状態でリヤブラケット２にネジ締結するためのボルト（図示省略）を挿通する固定穴４３ａ、４３ｂ、４３ｃが大凡１２０度の角度で設けられている。なお、固定穴４３ａ、４３ｂ、４３ｃは何れも絶縁樹脂部４１に設けられており、円弧状の正極側ヒートシンク３１と、負極側ヒートシンク３２は、サーキットボード４０を間に挟むようにサーキットボード４０の両側部に分かれて配設され、固定穴４３ａ、４３ｂ、４３ｃに挿通されるボルト（図示省略）によってリヤブラケット２に対して相互の電気的絶縁を保持して共締めされ、固定される。サーキットボード４０には固定子コイル１０ｂの巻線端部との接続部等の複数の金属部４２が所要箇所に露出されている。

なお、上記固定用の穴３１ａ、３２ａと係合突起４１ａ、４１ｂの関係を上記とは逆にし、固定用の穴３１ａ、３２ａをサーキットボード４０に設け、係合突起４１ａ、４１ｂを正極側ヒートシンク３１及び負極側ヒートシンク３２に設けても良い。さらに支持側と被支持側の双方に固定用の穴３１ａ、３２ａと係合突起４１ａ、４１ｂを組み合わせて設け、互いに嵌合し合うようにしてもよい。要するに正極側ヒートシンク３１及び負極側ヒートシンク３２とサーキットボード４０の何れか一方に固定用の穴を設け、他方に該穴に嵌合する係合突起を設ければ良い。また、サーキットボード４０の係合突起４１ａは、固定穴４３ａ、４３ｂの略中間部に１つと、固定穴４３ｂ、４３ｃの略中間部に１つ位置するようにそれぞれ配設されている。その他の構成は従来技術によるものと同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態１においては、整流装置１４の組立の際に、正極側ヒートシンク３１に設けられた穴３１ａに、サーキットボード４０の対応箇所に形成された係合突起４１ａを圧入し、負極側ヒートシンク３２に設けられた穴３２ａに、サーキットボード４０に形成された係合突起４１ｂを圧入するだけで一体化される。また、組み立てられた整流装置１４は、固定穴４３ａ、４３ｂ、４３ｃを利用して、図示されていない固定ボルトによって正極側及び負極側ヒートシンク３１、３２と共に、リヤブラケット２などのケース３に共締めされ、固定される。このとき、係合突起４１ａ、４１ｂが固定穴４３ａ、４３ｂ、４３ｃのそれぞれのほぼ中間部に配置されている事により、車両側から来る振動あるいは、交流発電機自身の振動から来る整流装置１４の共振が抑制され、各部品への機械的負荷が軽減される。

上記説明したように、実施の形態１によれば、整流装置１４の組立の際に、正極側、負極側ヒートシンク３１、３２にそれぞれ複数個設けられた穴３１ａ、３２ａに、サーキットボード４０に形成された係合突起４１ａ、４１ｂを圧入するだけで一体化されるので、組立が簡単で短時間に行うことができるので、生産工程での環境負荷の軽減にもつながる。また余計な部品を用意する必要がなく、容易に３部品、即ち、正極側、負極側ヒートシンク３１、３２、及びサーキットボード４０の位置決め、及び固定ができる。

また、リベットによる固定の場合のような特別な冶具の必要もなく安価に製造出来る。また、係合突起４１ａが２つの固定穴４３ａ、４３ｂのほぼ中間部に、係合突起４１ｂが２つの固定穴４３ｂ、４３ｃのほぼ中間部にそれぞれ配置されている事により、車両側から来る振動や、交流発電機自身の振動から来る整流装置１４の共振が抑制され、各部品への機械的負荷が軽減される。また、係合突起の先端部に対応する位置に設けられた成形型のノックアウトピンによって離型されるようにしたので、製造も容易であり、上記諸効果によるコストダウンと共に成形性も良好にできる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る交流発電機を示す要部断面図である。図において、正極側ダイオード２１Ａと負極側ダイオード２２Ａは、それぞれ正極側ヒートシンク３１Ａ、負極側ヒートシンク３２Ａに設けられた整流素子固定穴３１ｂ、３２ｂに圧入によって固定され支持されている。なお、正極側ヒートシンク３１Ａ、及び負極側ヒートシンク３２Ａとサーキットボード４０との保持固定構造、及びその他の構成は実施の形態１と同様である。

上記のように構成された実施の形態２においては、上記実施の形態１と同様の効果に加えて、正極側ヒートシンク３１Ａに対する正極側ダイオード２１Ａの組み付け、及び負極側ヒートシンク３２Ａに対する負極側ダイオード２２Ａの組み付けが容易となり、組立作業が一層容易となる。そのため、製造に係る加工時間、費用を更に削減できるという効果が得られる。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る交流発電機を示す要部断面図である。図において、正極側ヒートシンク３１Ｂ、負極側ヒートシンク３２Ｂ、及びサーキットボード４０からなる整流装置１４は、ケース３を構成するリヤブラケット２の外部に配設され、図示省略している固定ボルトによってリヤブラケット２に固定されている。なお、この構造に用いられる整流素子は実施の形態１と実施の形態２で例示された正極側、負極側ダイオード２１、２１Ａ、２２、２２Ａの何れのタイプのものであってもよい。
上記のように構成された実施の形態３においては、上記実施の形態１または実施の形態２と同様の効果が得られる。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係る交流発電機に用いられたサーキットボードをフロント側から見た図である。図において、大凡馬蹄形様に形成されたサーキットボード４０Ａの内径部側及び外径部側には、図示されていない正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクとの組立性を向上させるため、該サーキットボード４０Ａ自体の変形を容易とするための切欠部４０ａが複数設けられている。その他の構成は実施の形態１〜３と同様に構成することができる。

上記のように構成された実施の形態４においては、図示されていない正極側ヒートシンク、及び負極側ヒートシンクに設けられた複数個の穴に、サーキットボード４０Ａに形成された係合突起４１ａ（４１ｂ）を圧入する際に相互の間に寸法誤差やサーキットボード４０Ａをモールド成形する際に生じた係合突起４１ａ（４１ｂ）の寸法のバラツキがあっても、サーキットボード４０Ａの内外径部に複数の切欠部４０ａが設けられていることによってサーキットボード４０Ａが微妙に変形することで、容易に組み立てることができ、作業性も改善される。

実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５に係る交流発電機に用いるサーキットボードの振動抑制突起の近傍を示す断面図である。図において、実施の形態１と同様のサーキットボード４０を構成する絶縁樹脂部４１の所定部には、実施の形態１と同様の正極側ヒートシンク３１の所定部表面に当接する振動抑制突起４１ｃと、負極側ヒートシンク３２の所定部表面に当接する振動抑制突起４１ｄが設けられている。なお、上記振動抑制突起４１ｃ、４１ｄは、正極側、負極側ヒートシンク３１、３２に設けられた図示されていない複数個の穴３１ａ、３２ａ（図２）に、サーキットボード４０に設けられた図示されていない係合突起４１ａ、４１ｂ（図２）を圧入した状態で正極側、負極側ヒートシンク３１、３２の表面部に当接するように形成されている。

上記のように構成された実施の形態５においては、絶縁樹脂部４１の振動抑制突起４１ｃ、４１ｄを正極側、負極側ヒートシンク３１、３２に当接させるようにしたことにより、車両側から来る振動や、交流発電機自身の振動から来る整流装置１４の共振が一層抑制され、各部品への機械的負荷が軽減されるという効果が得られる。なお、振動抑制突起４１ｃ、４１ｄの一方又は双方を複数個設けるようにしても良い。また、振動抑制突起４１ｃ、４１ｄを設ける位置は特に限定されるものではないが、図３に示す固定穴４３（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ）や係合突起４１ａ、４１ｂ（図２）等の係合部分から離れた、振幅が大きくなり易い位置に設けることは好ましい。

実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６に係る交流発電機に用いられたサーキットボードの固定穴部の近傍を示す断面図である。図において、実施の形態１と同様のサーキットボードを構成する絶縁樹脂部４１の固定穴４３（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ）には、組立時に正極側ヒートシンク３１に設けられた共締め用の挿通孔３１ｃの内部に進入する円筒状のガイド部４４ａと、負極側ヒートシンク３２に設けられた共締め用の挿通孔３２ｃの内部に進入する円筒状のガイド部４４ｂが一体に形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態６においては、正極側、負極側ヒートシンク３１、３２に設けられた複数個の穴３１ａ、３２ａ（図２）に、サーキットボード４０に設けられた係合突起４１ａ、４１ｂ（図２）を圧入する際に、同時に上記円筒状のガイド部４４ａ、４４ｂが正極側、負極側ヒートシンク３１、３２に設けられた共締め用の挿通孔３１ｃ、３２ｃに進入し、位置決めが行われる。このため、正極側ヒートシンク３１と負極側ヒートシンク３２との組立性が一層向上するという更なる効果が得られる。

なお、上記実施の形態１〜６の発明の内、任意に選択された複数の発明を相互に組合せることができることは当然である。また、正極側、負極側ヒートシンク３１、３２の配置や係合突起４１ａ、４１ｂの数など、この発明の精神の範囲内で適宜変更や変形が可能であることは言うまでもない。

２リヤブラケット、３ケース、６回転子、１０固定子、１０ｂ固定子コイル、１４整流装置、２１、２１Ａ正極側ダイオード、２２、２２Ａ負極側ダイオード、３１、３１Ａ、３１Ｂ正極側ヒートシンク、３１ａ穴、３１ｂ整流素子固定穴、３１ｃ挿通孔、３２、３２Ａ、３２Ｂ負極側ヒートシンク、３２ａ穴、３２ｂ整流素子固定穴、３２ｃ挿通孔、４０、４０Ａ、４０Ｂサーキットボード、４０ａ切欠部、４１絶縁樹脂部、４１ａ、４１ｂ係合突起、４１ｃ、４１ｄ振動抑制突起、４２金属部、４３（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ）固定穴、４４ａ、４４ｂガイド部、Ａリブ状凸部。

Claims

それぞれ対応する整流素子を冷却する正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクと、これら正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクを保持するサーキットボードを有する整流装置を備えた交流発電機であって、上記正極側ヒートシンク及び上記負極側ヒートシンクと、上記サーキットボードの何れか一方に固定用の穴を設け、他方に上記穴に嵌合する係合突起を設けるとともに、上記サーキットボードを構成する絶縁樹脂部の所定部に、上記正極側ヒートシンクの表面に当接する突起と、上記負極側ヒートシンクの表面に当接する突起が設けられていることを特徴とする交流発電機。
それぞれ対応する整流素子を冷却する正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクと、これら正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクを保持するサーキットボードを有する整流装置を備えた交流発電機であって、上記正極側ヒートシンク及び上記負極側ヒートシンクと、上記サーキットボードの何れか一方に固定用の穴を設け、他方に上記穴に嵌合する係合突起を設けるとともに、上記サーキットボードを構成する絶縁樹脂部の固定穴に、上記正極側ヒートシンクに設けられた共締め用の挿通孔の内部に進入する円筒状のガイド部と、上記負極側ヒートシンクに設けられた共締め用の挿通孔の内部に進入する円筒状のガイド部が一体に形成されていることを特徴とする交流発電機。
上記正極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクにそれぞれ複数の上記穴が設けられ、上記係合突起は、上記サーキットボードを構成する絶縁樹脂部からなり、外径が上記穴よりも大きく形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交流発電機。
上記係合突起は、外周面に周方向に等間隔で設けられた複数のリブ状凸部が形成されてなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の交流発電機。
上記サーキットボードは円弧状に形成され、外周部または内周部に該サーキットボードの変形を容易にする複数の切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の交流発電機。
上記サーキットボードは、上記係合突起の先端部に対応する位置に設けられた成形型のノックアウトピンによって離型されるものであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の交流発電機。