KR100379907B1 - 차량용 교류발전기 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 정류장치의 1방향성 도통소자에서 발생하는 열을 효율좋게 방열하여 소자의 온도상승을 억제하며, 정류장치의 부품점수를 삭감하여 조립공수를 삭감하며, 또, 정류장치의 조립시의 소자의 손상을 억제하는 차량용 교류발전기를 얻는다.
다이오드패키지(60), 정극측 1방향성 토통소자(61)와, 캐소드면을 정극측 1방향성소자(61)의 애노드면에 교류입력단자(63)를 개재시켜서 접합된 부극측 1방향성 도통소자(62)와, 정극측 1방향성 도통소자(61)의 캐소드면에 접합된 금속판으로 된 정극측베이스(65a)와, 부극측 1방향성 도통소자(62)의 애노드면에 접합된 금속판으로 된 부극측베이스(65b)와, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)를 몰드하는 절연성수지(64)를 구비하고 있다.

Description

차량용 교류발전기{VEHICLE AC GENERATOR}
본 발명은 승용차 또는 트럭 등에 탑재되는 차량용 교류발전기에 관한 것이며, 특히 차량용 교류발전기에 적용되는 정류장치의 구조에 관한 것이다.
도 21은 예로서 특개평 8-182279 호 공보에 기재된 종래의 차량용 교류발전기의 구성을 나타내는 단면도, 도 22는 종래의 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 저면도, 도 23은 종래의 차량용 교류발전기에 있는 고정자와 정류장치와의 조립수순을 설명하는 도, 도 24는 종래의 차량용 교류발전기에 있는 회로의 1예를 나타내는 회로도이다.
도 21에서, 종래의 차량용 교류발전기는 런델형의 고정자(7)가 알루미늄제의 전방브래킷(1) 및 후방브래킷(2)으로 구성된 케이스(3)내에 축(6)을 통하여 회전자재로 장착되어, 고정자(8)가 회전자(7)의 외주측을 덮도록 케이스(3)의 내벽면에 고착되어 구성되어있다.
축(6)은 1쌍의 축수(14a,14b)를 통하여 전방브래킷(1) 및 후방브래킷(2)에 회전가능하게 지지되어있다. 이 축(6)의 일단에는 활차(4)가 고착되며, 엔진의 회전토크를 벨트(도면생략)를 통하여 축(6)에 전달되도록 되어있다. 그리고, 회전자 (7)에 전류를 공급하는 슬립링(9)이 축(6)의 타단부에 고착되어, 1쌍의 브러시(10)가 이 슬립링(9)에 습접되도록 케이스(3)내에 배설된 브러시홀더(11)에 수용되어있다. 고정자(8)에서 발생한 교류전압의 크기를 조정하는 전압조정기(17)가 브러시홀더(11)에 감착된 히트싱크(18)에 접착되어있다. 고정자(8)에 전기적으로 접속되어, 고정자(8)에 발생한 교류를 직류로 정류하는 정류장치(12)가 케이스(3)내에 장착되어있다.
회전자(7)는, 전류를 흘려 자속을 발생하는 회전자코일(13)과, 이 회전자코일(13)을 덮도록 구비되어 회전자코일(13)에서 발생한 자속에 의해 자극이 형성되는 1쌍의 런델형폴코어(20,21)로 구성된다. 1쌍의 폴코어(20,21)는, 철제이며 각각 발톱상자극(22,23)이 외주가장자리에 주방향으로 등각피치로 복수개 돌설되고, 발톱상자극(22,23)을 맞물리도록 대향되게 축(6)에 고착되어있다. 그리고, 냉각수단으로서의 축류팬(5a,5b)이 폴코어(20,21)의 축방향의 양단면에 각각 고착되어있다.
고정자(8)는, 고정자코어(15)와, 이 고정자코어(15)에 도선을 감아서 되어, 회전자(7)의 회전에 따라, 회전자(7)에서의 자속의 변화로 교류가 발생하는 고정자코일(16)로 구성되어있다. 그리고, 고정자코어(15)에 감겨진 도선의 일부가 고정자코일(15)의 축방향의 양단에 연장되고, 전방측 코일단부(16f) 및 후방측 코일단부(16r)를 구성하고 있다. 또한, 고정자코일(16)은 3개의 코일을 Y결선하여 구성된 Y형 3상권선이다.
정류장치(12)는, 정극측 및 부극측 다이오드(30a,30b)와, 다이오드(30a,30b)를 각각 지지하는 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)을 구비하고 있다. 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)은, 축(6)과 직각으로 돌출되며, 또, 축(6)과 평행으로 연장한 직선형의 방열팬(31a,32a)을 복수개 가지고 있다. 정극측 다이오드(30a)는, 정극측 냉각판(31)의 주면에, 즉 방열팬(31a)이 구비된 면과 반대측의 면에 소정간격을 갖고 1렬로 배설되어있다. 그리고, 정극측 다이오드(30a)의 평판형의 베이스전극면이 납땜에 의해 정극측 냉각판(31)의 주면에 접속되어있다. 마찬가지로, 부극측 다이오드(31b)도 부극측 냉각판(32)의 주면에 소정간격을 갖고 1렬로 배설되어있다. 그리고, 정극측 냉각판(31)과 부극측 냉각판(32)과는, 각 다이오드(30 a,30b)의 후면이 경방향으로 대향되도록 조합되어있다. 정극측 다이오드(30a)와 부극측 다이오드(30b)와의 쌍을 이루는 접속단자(30a1,30b1)는, 측(6)과 평행으로 인출되어 회로판(33)의 접속단자(33a)와 1개소에 통합되어, 칸막이판(34)의 가이드 (34a)에 의하여 도입되는 고정자코일(16)의 인출선(16a~16c,16n)과 납땜접속되어있다.
여기서, 도 24의 회로도에 나타난 것같이, 고정자코일(16)의 각 출력단에서 출력되는 3상교류전압이 정극측 다이오드(30a)와 부극측 다이오드(30b)로 된 3조의 다이오드브리지에 의해 전판정류되어, 고정자코일(16)의 Y결선된 중성점을 통하여 리플전류성분이 정극측 다이오드(30a)와 부극측 다이오드(30b)로 된 3조의 다이오드브리지에 의해 출력되어, 출력전류가 향상되도록 되어있다. 그러므로, 정류장치 (12)는 각 4개의 정극측 및 부극측 다이오드(30a,30b)를 구비하고 있다.
정극측 다이오드(30a)는, 1방향성 도통소자의 캐소드측에 평행형의 전극이 구비되고, 1방향성 도통소자의 애노드측에 접속단자(30a1)가 구비되며, 전체를 수지로서 몰드성형된 대략직방체의 패키지형인 것이다.
부극측다이오드(30b)는, 1방향성 도통소자의 애노드측에 평판형의 전극이 구비되고, 1방향성 도통소자의 캐소드측에 접속단자(30b1)가 구비되며, 전체를 수지로서 몰드성형된 대략 직방체의 패키지형인 것이다.
또한, 도 25에 나타난 것같은 회로구성의 경우에는, 정류장치(12A)는, 고정자코일(16)의 각 출력단에서 출력된 3상교류전압을 각각 전파정류하기위해 정극측다이오드(30a) 및 부극측다이오드(30b)로 된 3조의 다이오드브리지만을 구비하게된다.
이와 같이 구성된 차량용 교류발전기에서는, 전류가 배터리(도면생략)에서 브러시(10) 및 슬립링(9)을 통하여 회전자코일(13)에 공급되어 자속이 발생된다. 이 자속에 의해, 한쪽의 폴코어(20)의 발톱상자극(22)이 N극으로 착자되며, 다른쪽의 폴코어(21)의 발톱상자극(23)이 S극으로 착자된다. 한편, 엔진의 회전토크가 벨트 및 활차(4)를 통하여 축(6)에 전달되어 회전자(7)가 회전된다. 따라서, 고정자코일(16)에 회전자계가 주어지며, 고정자코일(16)에 기전력이 발생한다. 이 교류의 기전력이 정류장치(12)를 통하여 직류로 정류됨과 동시에, 그의 크기가 전압조정기(17)에 의해 조정되어, 배터리에 충전된다.
이 차량용 교류발전기에서는, 고정자코일(13), 고정자코일(16), 정류장치(12 ) 및 전압조정기(17)는, 발전중 항상 발렬하고 있다. 정격 출력전류100A급의 발전기에서는, 온도적으로 높은 회전포인트에서, 각각 60W,500W,120W,6W의 발생열량이 있다. 따라서, 발전에 의해 발생하는 열을 냉각하기 위하여, 흡기공(1a,2a) 및 배기공(1b,2b)이 전방브래킷(1) 및 후방브래킷(2)에 구비되어있다.
구체적으로는, 도 21에 나타난 것같이, 흡기공(1a,2a)이 양브래킷(1,2)의 축방향면(단면)에 정류장치(12) 및 전압조정기(17)와 대향되도록 복수가 구비되며, 배기공(1b,2b)은 양브래킷(1,2)의 경방향면(측면)의 축류팬(5a,5b) 외주부주변에 복수개 구비되어있다.
따라서, 전방측에는 도 21중 실선화살표로 나타난 것같이, 전방측의 축류팬( 5a)에 회전에 의하여, 외기가 흡기공(1a)을 통하여 케이스(3)내에 흡입되고, 다음에는 축류팬(5a)에 의해 원심방향으로 굽혀져서 고정자코일(16)의 전방측 코일단부 (16f)를 냉각하고, 그후 배기공(1b)에서 외부에 배출된다.
한편, 후방측에서는 도 21중 점선으로 나타난 것같이, 후방측의 축류팬(5b)의 회전에 의해, 외기가 흡기공(2a)을 통하여 케이스(3)내에 흡입되어 정류장치(12 ) 및 전압조정기(17)를 냉각하고, 다음에는 축류팬(5b)에 의해 원심방향으로 굽혀져서 고정자코일(16)의 후방측 코일단부(16r)를 냉각하고, 그후 배기공(2b)에서 외부에 배출된다.
다음, 대략 말굽형으로 형성된 냉각판을 사용한 종래의 정류장치에 대하여 설명한다.
도 26내지 도 28은 각각 예로서 특개평 8-182279 호 공보에 기재된 종래의 다른 정류장치를 나타내는 사시도, 정면도 및 배면도, 도 29는 도 26에 나타난 정류장치의 구성을 나타내는 요부단면도, 도 30 및 도 31은 각각 도 26에 나타난 정류장치를 탑재한 차량용 교류발전기에 있는 냉각풍의 흐름을 나타낸 요부단면도 및 요부정면도이다.
이 종래의 정류장치(12B)에서는, 정극측 및 부극측 냉각판(35,36)은, 각각말굽형으로 형성되어있다. 그리고, 정극측 냉각판(35)은, 그의 배면, 즉 주면과 반대측의 면에, 방사상으로 뻗은 복수개 의 방열팬(35a)을 가지고 있다. 정극측 다이오드(30a)는, 정극측 냉각판(35)의 주면에 소정간격을 두고 주방향으로 1열로 배설되어있다. 그리고, 정극측 다이오드(30a)의 평판형의 베이스전극면이 납땜에 의해 정극측 냉각판(35)의 주면에 접속되어있다.
마찬가지로, 부극측 다이오드(30b)도 부극측 냉각판(36)의 주면에 소정간격을 두고 주방향으로 1열로 배설되어있다. 정극측 냉각판(35)과 부극측 냉각판(36)과는, 서로의 주면이 축(6)과 직교하는 평면상에 위치하도록 동축에 배치되어있다. 이때, 각 다이오드(30a,30b)가 경방향으로 대향하도록 되어있다. 그리고, 정극측 다이오드(30a)와 부극측 다이오드(30b)의 쌍을 이루는 접속단자(30a1,30b1)는, 축(6)과 평행으로 인출되어, 회로판(37)의 접속단자(37a)와 1개소에 합쳐지고, 고정자코일(16)의 인출선(16a~16c,16n)과 납땜접속된다.
이와 같이 구성된 정류장치(12B)를 탑재한 차량용 교류발전기에서는, 도 30 및 도 31중 점선화살표에 나타난 것같이, 후방측의 축류팬(5b)의 회전에 의해, 외기가 흡기공(2a)을 통하여 케이스(3)내에 흡입되어서 정극측 냉각판(35)에 부딪쳐서, 그의 방열팬(35a)에 따라서 축(6)측에 흘러, 축(6)과 정극측 냉각판(35)과의 사이를 통하여, 회전자(7)측에 흐르며, 계속하여 축류팬(5b)에 의해 원심방향으로 굽혀져서 고정자코일(6)의 후방측 코일단부(16r)를 냉각하며, 그후 배기공(2b)에서 외부에 배출된다.
다음, 특개평 7-231656 호 공보에 기재된 종래의 정류장치에 대하여 설명한다. 도 23은 예로서 특개평 7-231656 호 공보에 기재된 종래의 정류장치를 나타내는 정면도, 도 33은 도 32에 나타난 정류장치를 구성하는 정류소자를 나타낸 단면도이다. 도 33에서, 정류소자(38)는, 저면에 있는 원통상의 금속제의 수용케이스( 39)와, 애노드측이 수용케이스(39)의 내저부에 납땜된 부극측 1방향성 도통소자( 40b)와, 애노드측이 금속제의 평판(41)을 통하여 부극측 1방향성 도통소자(40b)의 캐소드측에 납땜된 정극측 1방향성 도통소자(40a)와, 정극측 1방향성 도통소자( 40a)의 캐소드측에 납땜된 접속단자(42)와, 수용케이스(39)내에 충진된 절연성수지로된 봉인제(43)를 구비하고 있다. 그리고, 수용케이스(39)의 외주면에는 널링( knurling)가공이 되어있다. 또, 평판(41)이 수용케이스(39)의 개구에서 인출되어 리드부(lead)(41a)를 구성하고 있다.
마찬가지로, 접속단자(42)가 수용케이스(39)의 개구에서 인출되어서 리드부( 42a)를 구성하고 있다. 이 정류소자(38)는 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자( 40a,40b)로 된 다이오드브리지를 구성하고 있다.
도 32에서, 방열판(44)은 3개의 오목부가 소정간격마다 구비되어있다. 또, 단자대(45)는 1개의 제1도체부(45a)와 3개의 제2도체부(45b)가 절연성수지에 의해 몰드되어서 구성되어있다. 그리고, 이와 같이 구성된 정류소자(38)가, 방열판(44)의 주면에 구비된 3개의 오목부에 각각 압입되고, 단자대(45)는 방열판(44)위에 배치되며, 각 정류소자(38)의 리드부(41a)는 제1도체부(45a)에 납땜되고, 각 정류소자(38)의 리드부(42a)는 제2도체부(45b)의 각각에 납땜되어서, 3상전파 정류장치( 12C)를 구성하고 있다.
또한, 특개평 5-176539 호 공보에 기재된 종래의 정류장치에 대하여 설명한다. 도 34는 예로서 특개평 5-176539 호 공보에 기재된 종래의 정류장치를 나타내는 단면도이다.
도 34에서, 정극측 방열팬(47)은 4개의 정극측 다이오드(46a)의 캐소드 및 출력단자(도면생략)에 접속되어있다. 각 정극측 다이오드(46a)의 애노드는 4개의 부극측 다이오드(46b)의 캐소드에 교류방열팬(48)을 통하여 개별로 접속되며, 각 교류방열팬(48)은 고정자코일의 인출선에 개별로 접속되어잇다. 각 부극측 다이오드(46b)의 애노드 부극측 방열팬(48)에 접속되고, 부극측 방열팬(49)은 프레임(50)을 통하여 접지되어잇다. 이와 같이 구성된 정류장치(12D)는 4상전파 정류브리지로 되어있다.
부극측 방열팬(49)은, 알루미늄판을 채널형상으로 굴곡시킨 것으로, 양단부가 나사(51)에 의해 프레임(50)에 고정되어있다. 부극측 방열팬(49)의 중앙부는 프레임(50)의 표면에서 소정간격 떨어져서 평행으로 연장되어있으며, 부극측 방열팬(49 )의 중앙부에는 널링가공구멍(52) 및 통기공(53)이 형성되어있다. 이 널링가공구멍(52)에는 부극측 다이오드(46b)의 애노드를 구성하는 널링부(56)가 압입공정되고, 부극측 다이오드(46b)의 본체부는 부극측 방열팬(49)의 프레임(50)측에 배설되어있다.
부극측 다이오드(46b)의 캐소드를 구성하는 널링부(56)는 도 34중 하방으로 돌출하여, 알루미늄판으로 된 장방형 평판상의 교류방열팬(48)의 널링가공구멍(54)의 상반부에 압입고정되어있다. 이 교류방열팬(48)의 널링가공구멍(54)의 하반부에는, 정극측 다이오드(46a)의 애노드를 구성하는 널링부(56)가 압입고정되고, 부극측 다이오드(46b)의 캐소드를 구성하는 널링부(56)와 정극측 다이오드(46a)의 애노드를 구성하는 널링부(56)가 직접 당접되어있다.
정극측 다이오드(46a)의 캐소드를 구성하는 널링부(56)는 알루미늄판으로 된 장방형 평판상의 정극측 가열팬(47)의 널링가공구멍(55)에 압입고정되며, 정극측 가열팬(47)은 절연시트(57)를 통하여 프레임(50)의 후단벽에 눌려져있다.
또, 도 35는 예로서 특개평 5-176539 호 공보에 기재된 다른 종래의 정류장치를 나타내는 단면도이다.
또 35에서, 정류장치(12E)는, 부극측 방열팬(49)대신에 정극측 방열팬(47)을 최외측의 굴곡부재로 하여, 부극측 방열팬(49)을 프레임(50)으로 겸용한 것이다. 그리고, 정극측 방열팬(47)은 절연시트(57)를 통하여 수지제의 나사(51a)에 의해 프레임(50)에 고정되어있다.
이 정류장치(12E)는 이와 같은 구성에 의해 구조의 간단화를 도모하고 있다.
도 22에 나타난 종래의 정류장치(12)에서는, 정극측 및 부극측 다이오드(30a ,30b)가 별체로 구성되어있으므로, 다이오드(30a,30b)에서 발생한 열의 대부분은 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)에 각각 열전도되고, 정극측 및 부극측 냉각판(31, 32)에서 방열된다. 또, 다이오드(30a,30b)에서 발생한 열의 일부는 접속단자(30a, 13b1)에서 접속단자(33a) 및 접속단자(30b1, 30a)를 통하여 냉각판(31,32)에 열전도되어, 냉각판(31,32)에서 방열된다. 그러나, 접속단자(30a1,33a,30b1)간의 열저항이 크므로, 정극측 및 부극측 다이오드(30a,30b)의 상호간의 열교환이 되기 어려운 구조로 되어있다.
즉, 정극측 및 부극측 다이오드(30a,30b)에서 발생한 열은, 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)에서 독립하여 방열되는 것으로 되어, 정극측 및 부극측 다이오드 (30a,30b)의 발열량이 불균형인 경우에는, 발열량이 많은 다이오드를 효과적으로 냉각할 수 없는 과제가 있다. 즉, 다이오드의 온도상승을 억제될 수 없는 과제가 있다. 또한, 이 과제는 도 26에 나타난 종래의 정류장치(12B)에서도 존재하고 있다.
또, 종래의 정류장치(12B)에서는, 말굽형으로 형성된 정극측 및 부극측 방열판(35,36)이 서로의 주면을 축(6)과 직교하는 동일평면상에 위치하도록 동심형으로 배치되어있으므로, 정극측 냉각판(35)과 축(6)간의 냉각풍통로가 좁아서 통풍저항이 증대되어, 냉각풍의 풍량이 저하하게 된다. 그 결과, 정류장치(12B) 및 고정자코일(16)의 온도상승을 억제할 수 없다는 과제가 있다.
또한, 종래의 정류장치(12,12A,12B)에서는, n조의 3상전파 정류장치를 구성하는 경우, 12n 혹은 16n개의 정극측 및 부극측 다이오드(30a,30b)가 필요하게 되어, 다이오드와 냉각판과의 접합공수 및 다이오드와 고정코일의 인출선과의 접합공수가 증대하여, 생산성이 저하함과 동시에, 공간절약화가 성취되지 않아서, 차량용 교류발전기의 대형화를 달성할 수 없는 과제가 있다.
또, 도 32에 나타난 종래의 정류장치(12C)에서는, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(40a,40b)가 적층일체화가 되어있으므로, n조의 3상전파 정류장치를 구성하는 경우에는, 정류소자(38)의 개수가 삭감되어, 생산성의 향상 및 차량용 교류발전기의 소형화의 점에는 유리하다. 그러나, 접속단자(42)의 정극측 1방향성 도통소자(40a)와의 접합면적은 정극측 1방향성 도통소자(40a)의 캐소드측의 저면면적에 대하여 작으므로, 정극측 1방향성 도통소자(40a)와 접속단자(42)간의 열저항이 크게 되어버린다. 또, 접속단자(42)의 리드부(42a)가 접속되는 도체부(45a)는 절연성수지에 의해 몰드되어있으므로, 도체부(45a)의 방열성은 빈약하다. 따라서, 정극측 1방향성 도통소자(30a)에서 발생한 열은 부극측 1방향성 도통소자(30b) 및 수용케이스(39)를 통하여 방열판(44)에 열전달되어, 방열판(44)에서 방열하게 되어, 1방향성 도통소자의 온도상승을 효과적으로 억제할 수 없는 과제가 있다.
또, 도 34에 나타난 종래의 정류장치(12D)에서는, 정극측 다이오드(46a)의 캐소드를 구성하는 널링부(56)가 정극측 방열팬(47)의 널링가공구멍(55)에 압입고정되고, 정극측 방열팬(47)이 절연시트(57)를 통하여 프레임(50) 눌려져있다. 따라서, 정극측 다이오드(46a)에서 발생한 열은 정극측 방열팬(47)에 열전도되나 정극측 방열팬(47)에서 프레임(50)에는 열전도되기 어려우며, 정극측 다이오드(46a)의 온도상승을 효과적으로 억제할 수 없다는 과제가 있다. 그리고, 절연시트(57)를 엷게 하면은 정극측 방열팬(47)과 프레임(50)간에 전식이 발생하여, 발전불량을 일으키는 것으로 된다.
또, 도 35에 나타난 종래의 정류장치(12E)에서는, 정극측 다이오드(46a)의 캐소드를 구성하는 널링부(56)가 정극측 방열팬(47)의 널링가공구멍(55)에 압입고정되어, 정극측 방열팬(47)이 절연시트(57)를 개재시켜서 프레임(50)에 수지제의 나사(51a)에 의해 고정되어있다. 따라서, 정극측 다이오드(46a)에서 발생한 열은정극측 방열팬(47)에 열전도되나 정극측 방열팬(47)에 프레임(50)에는 열전도되기 어려우며, 정극측 다이오드(46a)의 온도상승을 효과적으로 억제할 수 없는 과제가 있다. 큰 차량진동 또는 열순환이 수지제의 나사(51a)에 가해짐으로, 나사(51a)가 큰 전단응력을 받아 손상되어지는 과제도 있다.
또, 종래의 정류장치(12D,12E)에서는, 정극측 및 부극측 다이오드(46a,46b)의 조립시에, 널링부(56)를 널링가공구멍(52,54,55)에 압입하는 공정이 반복하여 이루어지므로, 다이오드(46a,46b)에 압축하중이 작용하여 다이오드(46a,46b)의 손상이 발생되는 과제가 있다.
또한, 종래의 정류장치(12D,12E)에서는, 정극측 및 부극측 다이오드(46a,46b )의 각 쌍마다 체결용의 나사(51,51a)가 필요하게 되므로, 부품점수가 증대함과 동시에, 체결공간이 필요하게된다. 따라서, n조의 3상전파 정류장치를 구성하는 경우에는, 생산성이 저하함과 동시에, 차량용 교류발전기의 대형화를 갖게한다는 과제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자를 교류입력단자를 개재시켜서 적층일체화함과 동시에, 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 양단에 금속판으로 된 베이스를 접합하여 정류장치를 구성하고, 정류장치의 1방향성 도통소자에서 발생하는 열을 효율 좋게 방열하여 소자의 온도상승을 억제하며, 정류장치의 부품점수를 삭감하여 조립공수를 삭감하여, 정류장치의 조립시의 소자의 손상을 억제할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 차량용 교류발전기는 케이스에 축지되어 있는 축에 고정된 케이스내에 배설된 회전자와, 상기 케이스에 지지되어 상기 회전자의 외주를 덮도록 배설된 고정자와, 상기 회전자와 함께 회전구동하는 냉각수단에 의하여 냉각되는 정류장치를 가진 차량용 교류발전기에 있어서, 상기 정류장치는 주면끼리를 상대하여 소정간격을 가지고 배설된 정극측 및 부극측 냉각판과, 상기 정극측 및 부극측 냉각판간에 배설된 다이오드패키지를 구비하고, 상기 다이오드패키지는 정극측 1방향성 도통소자와, 캐소드면을 상기 정극측 1방향성 도통소자의 애노드면에 교류입력단자를 개재시켜서 접합된 부극측 1방향성 도통소자와, 상기 정극측 1방향성 도통소자의 캐소드면에 접합된 금속판으로 된 정극측 베이스와, 상기 부극측 1방향성 도통소자의 애노드면에 접합된 금속판으로 된 부극측 베이스와, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 매설되고, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 적층방향에 관하여 상기 정극측 베이스 및 부극측 베이스의 단면이 적어도 노출되며, 또, 상기 교류입력단자의 선단부가 연장되도록 배설된 절연성수지를 구비하고, 상기 다이오드패키지는 상기 정극측 베이스의 단면이 상기 정극측 냉각판의 주면에 접합되며, 상기 부극측 베이스의 단면이 상기 부극측 냉각판의 주면에 접합되어 있는 것이다.
또, 상기 다이오드패키지는 상기 교류입력단자를 개재시켜서 적층일체화된 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 배열되고, 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 1방향성 도통소자의 캐소드면이 배열방향으로 연장된 1개의 상기 정극측 베이스에 접합되고, 3n조 또는 4n조의 상기 부극측 1방향성 도통소자의 애노드면이 배열방향으로 연장된 1개의 상기 부극측 베이스에 접합되어, 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 상기 절연성수지에 의해 매설되어서 구성되어 있는 것이다.
또, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자는 각각 P형 반도체와 N형 반도체를 N형 실리콘을 사용하여 PN접하여된 메사형의 확산형 소자로 구성되어 있는 것이다.
또, 상기 정극측 베이스의 상기 정극측 1방향성 도통소자와 접합하는 측의 면이 상기 정극측 1방향성 도통소자의 캐소드면의 면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성되며, 또한 상기 교류입력단자의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자간의 개재하는 면이 상기 정극측 1방향성 도통소자의 애노드면 및 상기 부극측 1방향성 도통소자의 캐소드면의 면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성되는 것이다.
또, 상기 정극측 베이스와 상기 정극측 냉각판과의 접합면적이 상기 정극측 베이스와 상기 정극측 1방향성 도통소자와의 접합면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성되며, 상기 부극측 베이스와 상기 부극측 냉각판과의 접합면적이 상기 부극측 베이스와 상기 부극측 1방향성 도통소자와의 접합면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성된 것이다.
또, 상기 교류입력단자는 이음구조를 가지고 있는 것이다.
또, 상기 교류입력단자의 상기 절연성수지에서의 연장부가 굽은 형상구조를 가지고 있는 것이다.
또, 상기 정극측 및 부극측 베이스와 상기 정극측 및 부극측 냉각판이 납땝접합되어 있는 것이다.
또, 상기 정극측 및 부극측 베이스가 동재로 제작되어, 상기 정극측 및 부극측 베이스의 상기 정극측 및 부극측 냉각판과의 접합면에 니켈도금이 되어있는 것이다.
또, 상기 정극측 베이스와 상기 정극측 냉각판과의 접합 및 상기 부극측 베이스와 상기 부극측 냉각판과의 접합에서 적어도 한쪽이 압입에 의한 것이다.
또, 압입되는 베이스는 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 절연성수지에서 연장되고, 그의 연장부의 외주측 면부에 널링형상이 구비되어있는 것이다. 또, 상기 정극측 및 부극측 베이스의 한쪽의 단면에 방열팬이 구비되어있는 것이다.
또, 상기 다이오드패키지는 적층일체화된 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 중심이 팬판의 중심에서 외경측에 위치되도록 배설되어있는 것이다.
또, 상기 정극측 및 부극측 냉각판이 경방향의 내방으로 연장되고, 통풍공이 상기 축과 평행으로 해당 연장부를 관통하도록 해당 연장부에 다수형성되어있는 것이다.
또, 상기 다이오드패키지는 상기 교류입력단자가 경방향외측으로 향하도록 배설되며, 상기 케이스의 상기 교류입력단자와 상대하는 부위에 흡기공이 구비되어있는 것이다.
또, 상기 절연성수지는, 무기질소성체입자를 함유하고 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 정류장치를 구성하는 다이오드패키지의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치에 있는 다이오드패키지의 접합방법을 설명하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 정류장치와 고정자와의 조립상태를 설명하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 형태 2에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치에 있는 다이오드패키지의 접합방법을 설명하는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치에 있는 다이오드패키지의 접합방법을 설명하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치에 있는 다이오드패키지의 접합방법을 설명하는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 상면도이다.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 차량용 교류발전기의 회로도이다.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 차량용 교류발전기의 요부를 후방측에서 본 정면도이다.
도 17은 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 차량용 교류발전기의 요부를 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시의 형태 8에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 19는 본 발명의 실시의 형태 9에 의한 차량용 교류발전기의 요부를 후방측에서 본 정면도이다.
도 20은 본 발명의 실시의 형태 9에 의한 차량용 교류발전기를 나타내는 단면도이다.
도 21은 종래의 차량용 교류발전기의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 22는 종래의 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 저면도이다.
도 23은 종래의 차량용 교류발전기에 있는 고정자와 정류장치와의 조립수순을 설명하는 도이다.
도 24는 종래의 차량용 교류발전기에 있는 회로의 1예를 나타내는 회로도이다.
도 25는 종래의 차량용 교류발전기에 있는 회로의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 26은 종래의 다른 정류장치를 나타내는 사시도이다.
도 27은 종래의 다른 정류장치를 나타내는 정면도이다.
도 28은 종래의 다른 정류장치를 나타내는 배면도이다.
도 29는 종래의 다른 정류장치의 구성을 나타내는 요부단면도이다.
도 30은 종래의 다른 정류장치에 탑재된 차량용 교류발전기에 있는 냉각풍의 흐름을 나타내는 요부단면도이다.
도 31은 종래의 다른 정류장치를 탑재한 차량용 교류발전기에 있는 냉각풍의 흐름을 나타내는 요부정면도이다.
도 32는 종래의 또다른 정류장치를 나타내는 정면도이다.
도 33은 종래의 또다른 정류장치를 구성하는 정류소자를 나타내는 단면도이다.
도 34는 종래의 다른 정류장치를 나타내는 단면도이다.
도 35는 종래의 또다른 정류장치를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 전방브래킷 2 : 후방브래킷
2a : 흡기공 3 : 케이스
5b : 축류팬 6 : 축
7 : 회전자 8 : 고정자
31,80,80A,82,82A : 정극측 냉각판
32,32A,32B,81,81A,83,83A : 부극측 냉각판
60,60A,60B,60C : 다이오드패키지
61 : 정극측 1방향성 도통소자
62 : 부극측 1방향성 도통소자
63 : 교류입력단자 64 : 절연성수지
65a,70a,71a,72 : 정극측베이스
65b,70b,71b : 부극측베이스
66a,67a : N형 반도체 66b,67b : N형 실리콘
66c,67c : P형 반도체 72a : 가열팬
80b,81b,82b,83b, : 통풍공
90 : 커버(케이스) 90a : 흡기공
120,130,131 : 정류장치
<발명의 실시의 형태>
다음, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 따라 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 정류장치를 구성하는 다이오드패키지의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 저면도이며, 도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치에 있는 다이오드패키지의 접합방법을 설명하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 정류장치와 고정자와의 조립상태를 설명하는 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 회로도이다.
또한, 각 도에서, 도 21내지 도 35에 나타낸 종래 장치와 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 부치고 그의 설명을 생략한다.
먼저, 정류장치를 구성하는 다이오드패키지의 구성에 대하여 도1을 참조하여 설명한다.
다이오드패키지(60)는, 대략 직방체의 금속판으로 된 정극측베이스(65a)상에구성된 정극측 1방향성 도통소자(61)와 대략 집방체의 금속판으로 된 부극측 베이스(65b)상에 구성된 부극측 1방향성 도통소자(62)가 교류입력단자(63)를 사이에 두고 적층일체화되어, 절연성수지(64)에 의해 봉인되어서, 대략 입방체로 형성되어있다.
정극측 1방향성 도통소자(61)는, N형 반도체(66a)와 P형 반도체(66c)에 의한 접합으로 되어, PN접합부에 N형 실리콘(66b)을 사용한 확산형의 반도체소자이며, 각각 대략 대형원추상의 N형 반도체(66a), N형 실리콘(66b) 및 P형 반도체(66c)가, 정극측 베이스( 65a)상에 N형 반도체(66a), N형 실리콘(66b) 및 P형 반도체(66c)의 순으로 적층하여 구성되어있다. 한편, 부극측 1방향성 도통소자(62)는 N형 반도체 (67a)와 P형 반도체(67c)에 의한 접합으로 되어, PN접합부에 N형 실리콘(67b)을 사용한 확산형의 반도체소자이며, 각각 대략 대형원추상의 N형 반도체(67a), N형 실리콘(67b) 및 P형 반도체(67c)가, 부극측 베이스(65b)상에 P형 반도체(67c), N형 실리콘(67b) 및 N형 반도체(67a)의 순으로 적층하여 구성되어있다. 그리고, 정극측 1방향성 도통소자(61)와 부극측 1방향성 도통소자(62)가 P형 반도체(66c)와 N형 반도체(67a)를 상대시켜서 교류입력단자(63)를 통하여 적층일체화되어있다. 또, 정극측 베이스(65a) 및 부극측 베이스(65b)의 적어도 단면이 정극측 1방향성 도통소자(61), 교류입력단자(63) 및 부극측 1방향성 도통소자(62)의 적층방향의 양측에 절연성수지(64)에서 노출되어있다.
정극측 베이스(65a) 및 부극측 베이스(65b)는 동재로 되고, 절연성수지(64)에서 노출하는 면에 니켈도금이 되고, 정극측 냉각판 및 부극측 냉각판과의 접합면을 구성하고 있다. 또, 정극측 1방향성 도통소자(61) 및 정극측 냉각판에 접합되는 정극측 베이스(65a)의 양면을 각각 정극측 1방향성 도통소자(61)의 저면적보다 대면적으로 형성되어있다. 마찬가지로, 부극측 1방향성 도통소자(62) 및 부극측 냉각판에 접합되는 부극측 베이스(65b)의 양면은 각각 부극측 1방향성 도통소자( 62)의 저면적보다 대면적으로 형성되어있다.
교류입력단자(63)는, 정극측 1방향성 도통소자(61)의 P형 반도체(66c)와 부극측 1방향성 도통소자(62)의 N형 반도체(67a)간에 개재되는 탭(63a), 굽힘형상의 접속도선(63c) 및 탭(63a)과 접속도선(63c)과를 연결하는 내부도선(63b)으로 구성되어있다. 그리고, 탭(63a),내부도선(63b) 및 접속도선(63c)은 각각 동제이며, 서로 납땜접합되어서, 접속도선(63c)이 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)의 적층방향과 직교하는 방향으로 절연성수지(64)에서 연장되어있다. 또, 정극측 1방향성 도통소자(61)의 P형 반도체(66c) 및 부극측 1방향성 도통소자(62)의 N형 반도체( 67a)에 접합되는 탭(63a)의 양면은 각각 P형 반도체(66c) 및 N형 반도체(67a)의 저면적보다 대면적으로 형성되어있다.
절연성수지(64)는 에폭시수지에 Al2O3,Sic,SiO2등의 무기질소성체입자를 함유시킨 것을 사용하고 있다.
이와 같이, 다이오드패키지(60)는 한 쌍의 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)가 절연성수지(64)로 몰드되어 구성되어있다. 다음, 정류장치에 대하여 도 2내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
정류장치(120)는, 도 2에 나타난 것같이, 4개의 다이오드패키지(60)와, 다이오드패키지(60)를 지지하는 정극측 냉각판(31) 및 부극측 냉각판(32)과, 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)간의 절연을 확보하는 절연몰드(59)와, 칸막이판(34)을 구비하고 있다.
정극측 냉각판(31)은 알루미늄제이며 4개의 장방형의 오목부(31b)가 그의 주면에 등간격으로 설치되고, 직선형의 방열팬(31a)이 주면과 반대측의 면에 복수개 구비되어있다. 그리고, 정극측 냉각판(31)의 적어도 오목부(31b)의 표면에는 니켈도금이 되어있다. 마찬가지로, 부극측 냉각판(32)은 알루미늄제이며, 4개의 오목부(32b)가 그의 주면에 등간격으로 설치되며, 직선형의 방열팬(32a)이 주면과 반대측의 면에 복수개 구비되어있다. 그리고, 부극측 냉각판(32)의 적어도 오목부( 32b)의 표면에는 니켈도금이 되어있다.
정류장치(120)를 조립시에는, 먼저, 도 4에 나타난 것같이, Pb95% ~ Sn 5% 의 2원고정합금(binary eutectic alloy)의 납땜층(68)이 부극측 냉각판(32)의 각 오목부(32b)에 형성되며, 다이오드패키지(60)가 부극측 베이스(65b)를 납땜층(68)에 접하도록 각 오목부(32b)에 배치된다. 다이오드패키지(60)를 누르면서 부극측 냉각판(32)을 가열하여 납땜층(68)을 용융시키고, 그후 용융납땜층(68)을 경화시켜서 다이오드패키지(60)가 부극측 냉각판(32)에 납땜접합된다.
다음, 도 5에 나타난 것같이, 절연몰드(59)를 부극측 냉각판(32)의 플랜지( 31c)에 압입하고, Sn 100% 의 납땜층(도면생략)이 정극측 냉각판(31)의 각 오목부(31b)에 형성된다. 그리고, Sn 100% 의 납땜층이 각 다이오드패키지(60)의 정극측 베이스(65a)에 당접하도록 정극측 냉각판을 배치하고, 정극측 냉각판(31)을 가열하여 Sn 100%의 납땜층을 용융시키고, 그후 용융납땜층을 경화시켜서 다이오드패키지 (60)가 정극측 냉각판(31)에 납땜접합된다. 이때, Pb95% ~ Sn 5% 의 2원공정합금의 납땜층(68)은 300℃의 고상선온도(solidus line temperature)를 가지며, Sn 100 %의 납땜층은 232℃의 융점을 가지고 있으므로, 다이오드패키지(60)와 정극측 냉각판(31)과의 접합시에 다이오드패키지(60)와 부극측 냉각판(32)을 접합하고 있는 납땜층(68)의 용융이 방지된다.
이에 따라, 도 3에 나타난 것같이, 4개의 다이오드패키지(60)가 1쌍의 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)간에 지탱된 정류장치(120)가 조립된다. 이 정류장치( 12)는, 도 2에 나타난 것같이, 칸막이판(34)과 함께 연결나사(58)에 의해 후방브래킷(도면생략)에 밀착고정된다. 이때, 부극측 냉각판(32)이 후방브래킷에 전기적으로 접속되고, 부극측 베이스(65b)는 접지된다.
이와 같이 구성된 정류장치(120)는, 도 6에 나타난 것같이, 각 다이오드패키지(60)의 접속도선(63c)이 각각 고정자코일(16)의 인출선(16a~16c,16n)에 접속된다. 그러므로, 도 7에 나타난 회로가 구성되고, 고정자코일(16)의 각 출력단에서 출력되는 3상교류전압은 정류장치(120)에 의해 전파정류되게 된다. 또, 고정자코일(16)의 중성점을 통하여 리플전류성분이 정류장치(120)에 의해 출력되어 출력전류가 향상되게 된다.
또한, 이와 같이 구성된 정류장치(120)는, 도 21에 나타나고 있는 차량용 교류발전기에 있어서, 종래의 정류장치(12)대신에 탑재되어, 동일한 동작을 한다.
본 실시의 형태 1에 의하면, 정류장치(120)를 구성하는 다이오드패키지(60)는, 정극측 1방향성 도통소자(61) 및 부극측 1방향성 도통소자(62)가 교류입력단자 (63)의 탭(63a)을 통하여 적층일체화되며, 정극측 1방향성 도통소자(61)의 캐소드면이 금속판으로 된 정극측 베이스(65a)에 접합되고, 부극측 1방향성 도통소자(62)의 애노드면이 금속판으로 된 부극측 베이스(65b)에 접합되어 구성되어있다. 그리고, 정극측 베이스(65a)가 정극측 냉각판(31)에 접합되며, 부극측 베이스(65b)가 부극측 냉각판(32)에 접합되어있다. 그러므로, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61, 62)에서 정류하는 손실로서 발생하는 열은 각각 정극측 및 부극측 베이스(65a,65b)를 통하여 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)에 전도되어 효율좋게 방열되게 된다. 또, 교류입력단자(63)가 1상당에 1개만 필요하며, 고정자코일(16)의 인출선과의 결선작업이 간소화됨과 동시에, 부품점수가 삭감되어, 정류장치( 120)의 소형화가 도모되고, 따라서 차량용 교류발전기의 소형화가 이루어진다.
또, 정극측 1방향성 도통소자(61) 및 정극측 냉각판(31)에 접합되는 정극측 베이스(65a)의 양면은 각각 정극측 1방향성 도통소자(61)의 저면적보다 큰면적으로 형성되므로, 정극측 1방향성 도통소자(61)에서 발생하는 열이 정극측 베이스(65a)를 통하여 정극측 냉각판(31)에 효율좋게 전도되어 정극측 1방향성 도통소자(61)의 온도상승이 억제된다.
또, 부극측 1방향성 도통소자(62) 및 부극측 냉각판(32)에 접합되는 부극측베이스(65b)의 양면은 각각 부극측 1방향성 도통소자(62)의 저면적보다 큰면적으로 형성되므로, 부극측 1방향성 도통소자(62)에서 발생하는 열이 부극측 베이스(65b)를 통하여 부극측 냉각판(32)에 효율좋게 전도되어, 부극측 1방향성 도통소자(62)의 온도상승이 억제된다.
또, 정극측 및 부극측 베이스(65a,65b)와 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)이 납땜접합되어있으므로, 저합부에 공기의 개재가 없어, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)의 열이 효율좋게 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)에 열전도된다. 따라서, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)의 온도상승이 더욱 억제된다.
또한, 정극측 1방향성 도통소자(61) 및 부극측 1방향성 도통소자(62)에 접합되는 탭(63a)의 양면이 각각 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)의 저면적보다 큰면적으로 형성되어있으므로, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)와 탭(63a)과의 접합부의 열저항이 작게된다. 따라서, 한쪽의 1방향성 도통소자(61)에서 발생한 열의 일부가 탭(63a)을 통하여 다른쪽의 1방향성 도통소자(62)에 열전도되어 냉각판(31 또는 32)에서 급속히 방열된다. 이에 따라, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)의 발열량이 불균형인 경우에도, 발열량이 많은 1방향성 도통소자의 열이 발열량이 작은 1방향성 도통소자측의 냉각판에서 방열되게 되어서, 1방향성 도통소자의 온도상승을 효율적으로 억제할 수가 있게 된다.
또, 정극측 및 부극측 베이스(65a,65b)가 열전도율이 높은 동제이므로, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)의 열이 효율좋게 정극측 및 부극측 냉각판( 31,32)에 열전도된다. 또, 정극측 및 부극측 베이스(65a,65b)의 정극측 및 부극측냉각판(31,32)과의 접합면이 니켈도금을 실시되므로, 300℃전후의 고온도하에서의 납땜접합의 경우에, 정극측 및 부극측 베이스(65a,65b)의 접합면이 표면산화됨이 없이, 큰 납댐접합력이 얻어짐과 동시에, 납땜접합력이 시간경과에 따른 저하도 억제되고, 우수한 신뢰성이 얻어진다. 또한, 동생재에 납땝하는 경우, 300℃전후의 고온하에서 동표면이 표면산화되어, 충분한 접합력이 획득안되게 되는 동시에, 납땜접합력이 시간경과에 따라 저하하여, 충분한 신뢰성이 확보안되게 된다.
또, 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)의 주면에 구비된 오목부(31a,32a)가 장방향으로 형성되어, 정극측 및 부극측 베이스(65a,65b)가 직방체로 형성되어있으므로, 납땜접합시에 다이오드패키지(60)가 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)의 주면상에서 회동하기 어려워지며, 교류입력단자(63)의 연장방향을 용이하게 규정할 수가 있다. 즉, 교류입력단자(63)의 접속도선(63c)과 고정자코일(16)의 인출선의 위치처짐이 억제되어, 양자의 접속이 용이하게 된다.
또, 1방향성 도통소자(61,62)를 구성하는 반도체소자가 메사형구조이며, 또한 확산형으로 구성되어있다. 그러므로, 1방향성 도통소자의 역서지내압이 크게 되어 라디오나 송풍팬 등의 다른 차량용 전자부품에의 노이즈전파를 방지하게 된다. 또, 순방향전압저항이 저감하여, 소자 그자체의 발열을 저감할 수가 있다. 또, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)가 동일구조, 동일형상으로 되어있으므로, 반도체소자의 공용이 가능하게 된다.
또, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)가 절연성수지(64)에 의해 봉인되어있으므로, 정부간의 절연성이 확보됨과 동시에, 염수 또는 먼지가 외부에서내부소자에 침입하는 것이 방지된다. 또, 절연성수지(64)가 무기소성체입자를 포함한 수지재를 사용하고 있으므로, 절연성수지(64)의 열전도율을 높일 수가 있어, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)의 열이 절연성수지(64)중을 전도하여, 절연성수지(64)의 외표면에서 방열되게 된다.
또, 방열팬(31a,32a)이 정극측 및 부극측 냉각판(31,32)에 구비되어 있으므로, 냉각판(31,32)에서의 방열성이 향상된다.
차량에서 부연된 진동은 고정자 및 정류장치에 전파한다.
그리고, 고정자 및 정류장치는, 진동전달함수, 모드, 고유차가 다르므로, 양자가 동기하여 진동되지않으므로, 진동이 고정자코일에서 교류입력단자에 전파되어, 내부소자(1방향성 도통소자)가 손상되는 염려가 있었다. 이 정류장치(120)에서는, 교류입력단자(63)가 탭(63a), 내부도선(63b) 및 접속도선(63c)으로 된 이음구조를 채택하고 있으므로, 이음방향(도 1중 좌우방향)의 진동전달이 완화된다. 또, 접속도선(63c)을 굽힘형상으로 구성하고 있으므로, 굽힘방향(도 1중 상하방향)의 진동전달이 완화된다. 그러므로, 차량에서 부연된 진동은, 교류입력단자(63)를 통하여 내부소자에 전달되기 어렵게되어, 내부소자의 손상의 발생을 억제할 수가 있다.
실시의 형태 2.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치에 있는 다이오드패키지의 접합방법을 설명하는 사시도이다.
도 8에서, 다이오드패키지(60A)는, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(도면생략)가 교류입력단자(63)의 탭을 통하여 적층일체화되며, 정극측 베이스(70a)가 원판형으로 성형되고, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자, 교류입력단자(64) 및 정극측 및 부극측 베이스(70a,70b)가 절연성수지(64)에 의해 봉입되어서 구성되고 있다. 그리고, 절연성수지(64)는 정극측 베이스(70a)와 동경의 원추형으로 형성되고, 정극측 베이스(70a)는 정극측 1방향성 도통소자와의 접합면측을 제외하고 노출되어있다. 또, 부극측 베이스(70b)는, 부극측 1방향성 도통소자와의 접합면측의 중앙부를 제외하고 노출되어 있으며, 주면에는 널링형상이 구비되어있다. 또, 부극측 냉각판(32A)에는 4개의 원형오목부(32d)가 소정간격을 가지고 제공되어있다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 동일하게 구성되어있다.
본 실시의 형태 2에서는, 다이오드패키지(60A)는, 부극측 베이스(70b)를 각 오목부(32d)에 압입하여 부극측 냉각판(32A)에 설치되어있다. 이때, 부극측 베이스(70b)는, 부극측 1방향성 도통소자와의 접합면측의 외주연부가 절연성수지(64)에서 노출되어있으므로, 절연성수지(64)에서 노출하는 부극측 베이스(70b)의 외주연부에 압입치구를 프레스하여 오목부(32d)에 압입되도록 하고 있다. 그후, 부극측 냉각판(32A)에 부착된 각 다이오드패키지(60A)의 정극측 베이스(70a)를 정극측 냉각판에 납땜함으로서, 정류장치가 얻어진다.
또한, 부극측 베이스(70b)의 측부의 접속도선(63c)과 대향하는 부위에 돌기( boss)를 구비하고, 해당 돌기에 맞물리는 키홈(key way)을 오목부(32d)에 구비하며, 다이오트패키지(60A)를 오목부(32d)에 압입하는 경우에, 돌기를 키홈에 맞물리게 하여, 다이오드패키지(60A)의 회전을 규정되도록 하여도 된다. 이것에 의해, 교류입력단자(63)의 위치가 규정되고, 접속도선(63c)과 고정자코일(16)의 인출선과의 위치처짐이 억제되어, 양자의 접속이 용이하게 된다.
본 실시의 형태 2에 의하면, 부극측 베이스(70b)를 부극측 냉각판(32A)의 오목부(32d)에 압입하여 있으므로, 납땜이 정극측 베이스(70a)와 정극측 냉각판과의 사이뿐으로 되어, 조립작업성이 향상된다. 또, 납땜재는 Sn 등의 1종류의 땜납으로 되며, Sn재의 땜납을 사용하면 납땜접합시의 온도가 232℃정도로 되어, 납땜면의 표면산화가 없어, 큰 납땜접합강도가 얻어진다. 이경우, 동재로된 베이스에 니켈도금을 실시할 필요가 없어, 보다 저원가가 도모된다. 또, 부극측 베이스(70b)가 부극측 1방향성 도통소자와의 접합면측의 중앙부를 제외하고 절연성수지(64)에서 노출하도록 구성되어있으므로, 절연성수지(64)에서 노출하는 베이스(70b)의 부극측 1방향성소자와의 접합면측의 외주연부를 프레스하여 베이스(70b)를 오목부( 32d)에 압입할 수가 있다. 이에 따라, 압입시의 압축가중이 내부소자(1방향성 도통소자)에 작용하는 것이 없게 되어, 압입시에 있는 소자의 손상의 발생을 방지할 수가 있다.
또한, 상기 실시의 형태 2에서는, 부극측 베이스(70b)를 주면에 널링형상을 구비한 큰직경의 원반형으로 하여, 부극측 베이스(70b)를 부극측 냉각판(32A)의 오목부(32d)에 압입하는 것으로 하고 있으나, 정극측 베이스를 주면에 널링형상을 구비한 큰직경의 원반형으로 하며, 정극측 베이스를 정극측 냉각판의 오목부에 압입되도록 하여도, 동일한 효과가 얻어진다.
실시의 형태 3.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치에 있는 다이오드패키지의 접속방법을 설명하는 사시도이다.
도 9에서, 정극측 베이스(71a)가 레이스트랙(racetrack)상으로 형성되고, 부극측 베이스(71b)가 정극측 베이스(71a)보다 큰직경의 레이스트랙상으로 형성되어있다. 그리고, 다이오드패키지(60B)는, 교류입력단자(63)의 탭을 통하여 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 쌍이, 정극측 및 부극측 베이스(71a, 71b)간에 1열로 4쌍 배치되어, 절연성수지(64)가 정극측 및 부극측 냉각판(71a,71b )간에 4쌍의 1방향성 도통소자를 봉입하도록 제공되어 구성되어있다. 이 절연성수지(64)는 정극측 베이스(70a)와 동일경의 레이스트랙상의 원주로 형성되며, 정극측 베이스(71a)는 정극측 1방향성 도통소자와의 접합면측을 제외하고 노출되고있다. 또, 부극측 베이스(71b)는, 부극측 1방향성 도통소자와의 접합면측의 중앙부를 제외하고 노출되고 있으며, 주면에는 널링형상이 구비되어있다. 또, 부극측 냉각판( 32B)에는 1개의 레이스트랙상의 오목부(32e)가 구비되어있다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 2와 동일하게 구성되어있다.
본 실시의 형태 3에서는, 다이오드패키지(60B)는, 부극측 베이스(71b)를 오목부(32e)에 압입함으로서 부극측 냉각판(32B)에 부착되어있다. 이때, 부극측 베이스(71b)는, 부극측 1방향성 도통소자와의 접합면측의 외주연부가 절연성수지(64)에서 노출되어있으므로, 절연성수지(64)에서 노출하는 부극측 베이스(71b)의 외주연부에 압입치구를 프레스하여 오목부(32e)에 압압하도록 하고 있다. 그후, 부극측 냉각판(32B)에 부착된 다이오드패키지(60B)의 정극측 베이스(71a)를 정극측 냉각판에 납땜함으로서, 정류장치가 얻어진다.
본 실시의 형태 3에 의하면, 다이오드패키지(60B)는, 4쌍의 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자를 1개의 모듈에 합친것이며, 상기 실시의 혀태 2의 효과에 부가하여, 정류장치의 부품점수가 현저하게 삭감되고, 조립공수가 삭감되며, 조립작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 정극측 및 부극측 베이스(71a,71b)의 냉각판에 대한 접합면을 크게 할 수 있으므로, 1방향성 도통소자의 발열을 효율좋게 냉각판으로 전도할 수 있어, 1방향성 도통소자의 온도상승을 확실하게 억제할 수가 있다.
또한, 본 실시의 형태 3에서는, 부극측 베이스(71b)를 주면에 널링형상을 구비한 큰직경의 레이스트랙상으로 하여, 부극측 베이스(71b)를 부극측 냉각판(32B)의 오목부(32e)에 압입하도록 하여 있으나, 정극측 베이스를 주면에 널링형상을 구비한 큰직경의 레이스트랙상으로 하여, 정극측 베이스를 정극측 냉각판의 오목부에 압입하도록 하여도 동일의 효과가 얻어진다.
실시의 형태 4.
본 실시의 형태에서는, 다이오드패키지(60C)는, 도 10에 나타난 것같이, 정극측 베이스(72)의 정극측 1방향성 도통소자와의 접합면과 역측의 면에 방열팬(72a )을 구비한 것이다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 3과 동일하게 구성되어있다.
본 실시의 형태 4에 의하면, 정극측 베이스(72)에 방열팬(72a)이 구비되어있으므로 정극측 냉각판이 불필요하게 되며, 또한 부품점수의 삭감이 도모됨과 동시에, 정극측 베이스(72)와 정극측 냉각판과의 납땜작업이 불필요하게 되어 조립작업성이 크게 향상된다.
또한, 본 실시의 형태 4에서는, 정극측 베이스(72)에 방열팬(72a)를 구비하고 있으나, 부극측 베이스에 방열팬을 구비하도록 하여도, 동일의 효과가 얻어진다.
실시의 형태 5.
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도 및 상면도, 도 13은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 차량용 교류발전기의 회로도이다.
도 13에서, 고정자코일(16A,16B)는 각각 전기각으로 120˚의 위상차를 가진 3상의 권선을 Y결선한 것이며, 고정자코일(16A,16B)은 서로 전기각으로 예로서 30˚의 위상차를 가지고 있다. 정류장치(130A)는 고정자코일(16A)의 각 출력단에서 출력되는 3상교류전압을 전파정류하는 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)로 되는 3쌍의 다이오드브리지와, 고정자코일(16A)의 중성점을 통하여 리플전류성분을 출력하는 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)로 되는 1쌍의 다이오드브리지로 구성되어있다.
마찬가지로, 정류장치(130B)는 고정자코일(16B)의 각 출력단에서 출력되는 3상교류전압을 전파정류하는 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)로 된 3쌍의 다이오드브리지와, 고정자코일(16B)의 중성점을 통하여 리플전류성분을 출력하는 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)로 된 1쌍의 다이오드브리지로 구성되어있다. 그리고, 정류장치(130A,130B)의 직류출력은 병렬로 접속되어서 합성되어, 직류변환된 맥류출력전압이 저감되도록 되어있다.
본 실시의 형태 5에 의한 정류장치(130)는, 정류장치(130A,130B)를 일체로 구성하는 것이다.
도 11 및 도 12에서, 정류장치(130)는, 1쌍의 정극측 및 부극측 냉각판(80, 81)과, 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)간에 지지된 8개의 다이오드패키지(60)를 구비하고 있다.
정극측 및 부극측 냉각판(80,81)은, 대략 말굽형으로 형성된 알루미늄제의 금속판이며, 각각의 주면상에는 다이오드패키지(60)를 배치하기 위한 8개의 오목부 (80a,81a)가 1열로 주방향으로 구비되어있다. 그리고, 정극측 및 부극측 냉각판( 80,81)에는 니켈도금이 실시되어있다. 다이오드패키지(60)는 교류입력단자(63)의 접속도선(63c)을 경방향의 외측으로 향하여 각 오목부(81a)내에 배치되며, 부극측 베이스(65b)의 오목부(81a)의 내저면에 납땜접합하여 부극측 냉각판(81)에 부착되어있다. 또한, 정극측 냉각판(80)이 절연몰드(59)를 통하여 다이오드패키지 (60)를 각 오목부(80a)내에 위치시키도록 부극측 냉각판(81)상에 배치되고, 정극측 베이스(65a)를 오목부(80a)의 내저면에 납땜하여 부착되어있다. 따라서, 상기 실시의 형태 1과 동일하게, 부극측 냉각판(81)과 부극측 베이스(65b)의 접합에는 Pb95% ~ Sn 5% 의 2원공정합금이 사용되며, 정극측 냉각판(80)과 정극측 베이스(65a)와의 접합에는 Sn 100% 의 땝납이 사용된다.
이에 따라, 8개의 다이오드패키지(60)의 각 정극측 베이스(65a)가 정극측 냉각판(80)에 의해 단락되고, 8개의 다이오드패키지(60)의 각 부극측 베이스(65b)가 부극측 냉각판(81)에 의해 단락되어서 된 정류장치(130)가 얻어진다. 그리고, 도면생략되었으나, 정류장치(130)는 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)의 주면이 축과 직교하는 축과 동축으로 배치되고, 부착나사에 의해 후방브래킷에 부착고정된다. 이때, 부극측 냉각판(81)이 후방브래킷에 전기적으로 접속되고 부극측 베이스(65b)가 접지된다.
이와 같이 구성된 정류장치(130)는, 고정자코일(16A)의 각 인출선(16a~16c, 16n)이 도 12중 우측의 4개의 다이오드패키지(60)의 접속도선(63c)에 각각 접속되며, 고정자코일(16B)의 각 인출선(16a~16e,16n)이 도 12중 좌측의 4개의 다이오드패키지(60)의 접속도선(63c)에 각각 접속되어서, 도 13에 나타낸 회로가 구성된다.
이와 같이, 본 실시의 형태 5에 의하면, 정류장치(130)는 2조의 고정자코일( 16A,16B)을 각각 3상전파정류하는 정류장치(130A,130B)를 일체로 구성하고 있으므로, 정류장치의 공간절약화가 이루어짐과 동시에, 조립작업성이 향상된다. 또한, 차량용 교류발전기의 소형화가 이루어진다.
또, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자(61,62)를 적층일체화한 다이오드패키지(60)를 사용하고 있으므로, 정류장치(130)는 다이오드패키지(60)를 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)간에 끼워넣는 구성으로 된다. 그리고, 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)이 말굽형으로 형성되어있으므로, 정류장치(130)의 경방향내측으로 큰 빈공간이 형성된다. 그러므로, 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)의 주면이 축과 직교하도록 축과 동축으로 정류장치(130)를 배치하게 되어, 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)과 축간의 간격이 크게 되어, 통풍저항이 저감되므로, 냉각풍의 풍량을 크게 할 수 있어, 정류장치 및 고정자코일의 냉각성이 향상된다. 또, 다이오드패키지(60)를 외기도입온도의 낮은 외경측에 위치시킬 수가 있어, 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
또, 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)이 대략 말굽형으로 형성되어있으므로, 정극측 및 부극측 냉각판(80,81)의 주면의 면적을 넓게 할 수 있어, 다수개의 다이오드패키지(60)의 설치가 가능하게 된다. 즉, 2조의 고정자코일(16A,16B)을 전파정류하기 위한 8개의 다이오드패키지(60)를 탑재한 정류장치(130)를 용이하게 얻을 수 있다.
실시의 형태 6.
본 실시의 형태 6에서는, 도 14에 나타난 것같이, 부극측 냉각판(83)의 주면에 8개의 원형의 오목부(83a)를 1열로 주방향으로 구비하여, 다이오드패키지(60A)의 부극측 베이스(70b)를 오목부(83a)에 압입하여 다이오드패키지(60A)를 부극측 냉각판(83)에 부착하고 있다. 또, 도면생략되었으나, 정극측 냉각판(82)의 주면에도 원형의 오목부가 1열로 주방향으로 구비되어있다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 5와 동일하게 구성되어있다.
따라서, 본 실시의 형태 6에 의하면, 상기 실시의 형태 5와 동일한 효과에 부가하여, 상기 실시의 형태 2의 효과가 얻어진다.
실시의 형태 7.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 차량용 교류발전기에 탑재되는 정류장치를 나타내는 분해사시도, 도 16은 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 차량용 교류발전기의 요부를 후방측에서 본 정면도, 도 17은 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 차량용 교류발전기의 요부를 나타내는 단면도이다.
본 실시의 형태 7에 의한 정류장치(131)에서는, 도 15에 나타난 것같이, 정극측 냉각판(80A)은 말굽형에 형성된 알루미늄제의 금속판이며, 8개의 오목부(도면생략)가 그의 주면의 외주측에 주방향으로 구비되며, 다수의 통풍구멍(80b)이 냉각판 (80A)의 내주측에 방사상으로 구비되어있다.
마찬가지로, 부극측 냉각판(81A)은 말굽형으로 형성된 알루미늄제의 금속판이며, 8개의 오목부(81A)가 그의 주면의 외주측에 주방향으로 구비되며, 다수의 통풍구멍(81b)이 냉각판(81A)의 내주측에 방사상으로 설치된다. 또한, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)에는 내켈도금이 실시되어있다. 그리고, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)이 절연몰드(59)를 통하여 주면을 대향시키고, 또, 통풍구멍(80b, 81b)을 상대하도록 적층되며, 다이오드패키지(60)가 정극측 베이스(65a)를 정극측 냉각판(80A)의 오목부에 납땜되고, 부극측 베이스(65b)를 부극측 냉각판(81A)의 오목부(81a)에 납땜되어있다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 5와 동일하게 구성되어있다.
이와같이 구성된 정류장치(131)은, 도 16및 도 17에 나타난것 같이, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)의 주면이 축(6)에 지교되도록 축(6)과 동축으로 후방브래킷(20)내에 배설되어있다. 그리고, 정류장치(131)는 체결나사(도면생략)에 의해 후방부래킷(2)에 부착고정되어있다. 이에 따라서, 부극측 냉각판(81A)가 접지되어있다. 또, 각 다이오드패키지(60)는, 1방향성 도통소자의 중심위치(D)가 팬블레이트의 중심위치(F)에서 외경측으로 배설되어있다.
여기서, F=(Fo+Fi)/2이다. 단, Fo는 축(6)의 축심에서 팬블레이드(5bb)의 외경부까지의 거리이며, Fi는 축(6)의 축심에서 팬블레이드(5bb)의 내경부까지의 거리이다.
이와같이 구성된 차량용 교류발전기에서는, 도 17에서 화살표에 나타난것같이, 축류팬(5b)의 회전에 의해, 공기가 부극측 냉각판(81A)의 통풍구멍(81b)에 면하는 흡기공(2a)에서 후방브래킷(2)내에 흡입되어, 부극측 및 정극측 냉각판(81A, 80A)의 통풍구멍(81b, 80b)을 통하여 회전자(7)측에 흘러들어가서, 축류팬(5b)에 의해 원심방향으로 굽혀져서 배기공(2b)에서 배기된다. 또, 공기가 다이오드패키지(60)의 교류입력단자(63)에 면하는 흡기공에서 후방브래킷(2)내에 흡입되고, 부극측 및 정극측 냉각판(81A, 80A)간을 통하여 축(6)측에 이동하여, 통풍구멍(80b)에서 회전자(7)측에 흘러들어가며, 그 후 축류팬(5b)에 의해 원심방향으로 굽혀저서 배기공(2b)에서 배기된다. 이 냉각풍의 흐름에 의해, 다이오드패키지(60)및 고정자(8)이 냉각되게 된다.
이와같이, 본 실시의 형태 7에 의하면, 각 다이오드패키지(60)은, 1방향성 도통소자의 중심위치(D)가 팬블레이드의 중심위치(F)에서 외경측으로 배설되어 있으므로, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)을 내경측에 연장시킬 수 가 있다. 그러므로, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)의 냉각표면적을 크게할 수가 있어, 다이오드패키지(60)의 발열을 효과적으로 방열할 수가 있다.
또, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)의 내경측에 통풍구멍(80b, 81b)가 구비되어 있으므로, 냉각표면을 더욱 크게할 수가 있어, 다이오드패키지(60)의 발열을 보다 효과적으로 방열할 수가 있다. 여기서는 이 통풍구멍(80b, 81b)은 방열팬으로서 작용하고 있다.
또, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)을 내경측으로 연장시킴으로서 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)와 축(6)간에 갭이 좁게되나, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)의 내경측으로 통풍구멍(80b, 81b)가 구비되어 있으므로, 통풍저항의 저하가 억제되어, 냉각풍의 풍량이 확보되어, 고정자(8)의 온도상승을 억제할 수가 있다.
또한, 교류입력단자(63)이 경방향의 외측에 배치되어 있으므로 교류입력단자
(63)가 저온의 냉각풍에 노출되어, 다이오드패키지(60)의 발열이 교류입력단자(63)에서 효율적으로 방열시키게 된다.
실시의 형태 8.
본 실시의 형태 8에서는, 도 18에 나타낸것 같이, 정극측 냉각판(82A)은 대략 말굽형으로 형성된 알루미늄제의 금속판이며, 8개의 오목부(도면생략)가 그의 주면의 외주측에 주방향으로 구비되어, 다수의 통풍공(82b)이 냉각판(82A)의 내주측에 방사상으로 구비되어있다. 마찬가지로, 부극측 냉각판(83A)은 대략 말굽형으로 형성된 알루미늄제의 금속판이며, 8개의 오목부(83a)가 그의 주면의 외주측에 주방향으로 구비되어, 다수의 통풍공(83b)가 냉각판(83A)의 내주측에 방사상으로 설치되어있다. 또한, 정극측 및 부극측 냉각판(82A, 83A)에는 니켈도금이 실시되어있다. 그리고 정극측 및 부극측 냉각판(82A, 83A)이 절연몰드(59)를 통하여 주면을 대향시켜서, 또한, 통풍공(82b, 83b)를 상대하도록 축적되어, 다이오드패키지 (60A)가 정극측 베이스(70a)를 정극측 냉각판(82A)의 오목부에 납땜되고, 부극측베이스(70b)를 부극측 냉각판(83A)의 오목부(83a)에 압입되어있다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 7와 동일하게 구성되어있다.
따라서, 본 실시의 형태 8에서도, 상기 실시의 형태 7과 동일한 효과가 얻어진다.
또, 본 실시의 형태 8에 의하면, 부극측 베이스(70b)의 측면이 널링형상으로 형성되어, 부극측 냉각판(83A)의 오목부(83a)에 압입되어 있으므로, 납땜이 정극측 베이스(70a)와 정극측 냉각판(82A)간에만 되어, 조립작업성이 향상된다. 또, 땜납재는 Sn등의 1종류의 땜납으로 되어, Sn재의 땜납을 사용하면은 납땜접합시의 온도가 232℃정도로 저온도로 되어 납땜면의 표면산화가 없어, 큰 납땜접합강도가 얻어진다. 이경우, 동재로 된 베이스에 니켈도금을 실시할 필요가 없어, 보다 저원가로 된다.
실시의 형태 9.
도 19는 본 발명의 실시의 형태 9에 의한 차량용 교류발전기의 요부를 후방측에서 본 정면도, 도 20은 본 발명의 실시의 형태 9에 의한 차량용 교류발전기를 나타내는 단면도이다.
본 실시의 형태 9에서는, 도 19 및 도 20에 나타난 것 같이, 축(6)의 타단이 후방브래킷(2)에서 연장되어, 슬립링(9)이 축(6)의 연장단에 배설되고, 브러시(10)가 슬립링(9)에 습접할 수 있도록 배설되어있다. 그리고, 정류장치(131)는 체결나사(도면생략)에 의해 후방브래킷(2)의 외단면에 밀착고정되며, 부극측 냉각판(81A)은 접지되어있다. 또, 각 다이오드패키지(60)는 1방향성 도통소자의 중심위치(D)가 팬블레이드의 중심위치(F)보다 외경측에 배설되어있다. 또, 각 다이오드패키지 (60)는 교류입력단자(63)에는 교류입력단자(63)가 경방향의 외측으로 향하도록 배설되어있다. 또한, 케이스로서의 수지제의 덮개(90)가 정류장치(131), 브러시(10) 등을 덮도록 후방브래킷(2)에 장착되어있다.
또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 7과 동일하게 구성되어있다.
본 실시의 형태 9에서는, 축류팬(5b)의 회전에 의해, 공기가 정극측 냉각판( 80A)의 통풍공(80b)에 면하는 덮개(90)의 흡기공(90a)에서 덮개(90)내의 흡입되며, 정극측 및 부극측 냉각판(80A, 81A)의 통풍공(80b, 81b)및 부방브래킷(2)의 흡기공 (2a)을 통하여 회전자(7)측에 흘러들어가, 축류팬(5b)에 의해 원심방향으로 굽혀져서 배기공(2b)에서 배기된다. 이 냉각풍의 흐름에 의해, 다이오드패키지(60)및 고정자(8)가 냉각되게 된다.
따라서, 본 발명의 실시의 형태 9에서도, 상기 실시의 형태 7과 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 상기 실시의 형태 5~9에서는, 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 1쌍을 절연성 수지(64)로 봉인하여 구성된 다이오드패키지(60, 60A)를 사용하는 것으로 되어 있으나, 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 4쌍 또는 8쌍을 절연성 수지(64)로 봉인하여 모듈화한 다이오드 패키지를 사용하여도 된다. 또, 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 3쌍 또는 6쌍을 절연성 수지(64)로 봉인하여 모듈화된 다이오드패키지를 사용하여도 된다.
또, 상기 실시의 형태 5~9에서는, 정극측 및 부극측 냉각판으로서 평판형의 금속판을 사용하는 것으로 되어있으나, 평판형의 금속판에 방열팬을 구비하도록 하여도 된다.
또, 상기 각 실시의 형태에서는, 알루미늄제의 냉각판을 사용하는 것으로 되어있으나, 냉각판은 알루미늄제에 한정되는 것은 아니며, 열전도성의 양호한 재료이면 좋으며, 예로서 동제여도 된다.
또, 상기 각 실시의 형태에서는, 1조 또는 2조의 3상 교류결선된 고정자코일을 3상전파정류하는 것으로 되어있으나, 본 발명은 3조 이상의 3상교류결선된 고정자코일을 3상전파정류하는 것에 적용되는 것은 말할 필요도 없다.
또, 상기 실시의 형태 7~9에서는, 회전자의 적어도 1단에 축류팬을 구비하고, 해당팬의 흡입측에 정류장치를 배설하는 것으로 되어있으나, 해당 팬은 케이스밖에 설치하여도 된다.
또, 회전자의 발통상자극의 어깨부가 있는 송풍기능을 이용하고, 팬을 생략하여도 된다. 이경우, 발톱상자극이 송풍수단을 구성한다.
또, 상기 각 실시의 형태에서는, 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 1열로 배열되어 있는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자를 1열로 배열된것에 한정되는 것이 아니며, 예로서, 적층일체화된 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자를 2열로 배열한 것으로도 적용할 수가 있다.
본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로, 다음에 기재되는 효과를 가진다.
본 발명에 의하면, 케이스에 축지된 축에 고착된 해당케이스내에 배설된 회전자와, 상기 케이스에 지지된 상기 회전자의 외주를 덮도록 배설된 고정자와, 상기 회전자와 함께 회전운동하는 냉각수단에 의해 냉각되는 정류장치와를 구비한 차량용 교류발전기에 있어서, 상기 정류장치는 주면끼리를 상대하여 소정간격을 가지고 배설된 정극측 및 부극측 냉각판과, 상기 정극측 및 부극측 냉각판과의 사이에 배설된 다이오드 패키지와를 구비하며, 상기 다이오드패키지는 정극성 및 부극성 도통소자와, 캐소드면을 상기 정극측 1방향성 도통소자의 애노드면에 교류입력단자를 개재시켜서 접합된 부극측 1방향성 도통소자와, 상기 정극측 1방향성 도통소자의 캐소드면에 접합된 금속판으로 된 정극측 베이스와, 상기 부극측 1방향성 도통소자의 애노드면에 접합된 금속판으로된 부극측 베이스와, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 매설되고, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 적층방향에 관하여 상기 정극측 및 부극측 베이스의 단면이 적어도 노출되며, 또, 상기 교류입력단자의 선단부가 연장되도록 배설된 절연성수지를 구비하며, 상기 다이오드패키지는 상기 정극측 베이스의 단면이 상기 정극측 냉각판의 주면에 접합되고,상기 부극측 베이스의 단면이 상기 부극측 냉각판의 주면에 접합되어있다. 그러므로, 정류장치의 1방향성 도통소자에서 발생하는 열을 효율좋게 방열하여 소자의 온도상승을 억제하여, 정류장치의 부푸점수를 삭감하여 조립공수를 삭감하며, 또, 정류장치의 조립시의 소자의 손상을 억제할 수가 있는 소형의 차량용 교류발전기가 얻어진다.
또, 상기 다이오드패키지는, 상기 교류입력단자를 개재시켜서 적층일체화된 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 배열되며, 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 및 부극측 도통소자의 캐소드면이 배열방향으로 연장된 1개의 상기 정극측 베이스에 접합되고, 3n조 또는 4n조의 상기 부극측 1방향성 도통소자의 애노드면이 배열방향으로 연장된 1개의 상기 부극측 베이스에 접합되고, 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 상기 절연성수지에 의해 매설되어서 구성되어 있으므로, 복수조의 3상 교류권선의 출력전압을 3상 전파정류되는 정류장치를 간이하게 구성할 수가 있다.
또, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자는, 각각 P형 반도체와 N형 반도체와를 N형 실리콘을 사용하여 PN접합하여 된 메사형의 확산형 소자로 구성되어있으므로, 1방향성 도통소자의 역서지 내압이 크게되며, 다른 차량용 부품에의 노이즈전파를 억제할 수 있는 동시에, 순방향전압저항이 감소하여, 1방향성 도통소자의 발열을 억제할 수 있다.
또, 상기 정극측 베이스의 상기 정극측 1방향성 도통소자와 접합하는 측의 면이 상기 정극측 1방향성 도통소자의 캐소드면의 면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성되며, 상기 부극측 베이스의 상기 부극측 1방향성 도통소자와 접합하는 측의 면이 상기 부극측 1방향성 도통소자의 애노드면의 면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성되며, 또한 상기 교류입력단자의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자간에 개재하는 면이 상기 정극측 1방향성 도통소자의 애노드면 및 상기 북극측 1방향성 도통소자의 캐소드면의 면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성되어 있으므로, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 열은, 각각 정극측 및 부극측 베이스에 직접 열전도됨과 동시에, 교류입력단자를 통하여 서로 열교환되게 된다. 그러므로, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 발열이 불균형으로 되어도, 고온측의 1방향성 도통소자의 열이 교류입력단자를 저온측의 1방향성 도통소자에 전도되어, 저온측의 1방향성 도통소자의 접합되어있는 베이스를 통하여 방열되어, 1방향성 소자의 온도상승이 억제된다.
또, 상기 정극측 베이스와 상기 정극측 냉각판과의 접합면적이 상기 정극측 베이스와 상기 정극측 1방향성 도통소자와의 접합면적에 대해 등배이상의 면적으로 형성되고, 상기 부극측 베이스와 상기 부극측 냉각판과의 접합면적이 상기 부극측 베이스와 상기 부극측 1방향성 도통소자와의 접합면적에 대해 등배이상의 면적으로형성되어 있으므로, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 열이 각각 정극측 및 부극측 베이스를 통하여 정극측 및 부극측 냉각판에 전도되어, 효과적으로 방열된다.
또, 상기 교류입력단자는, 이음구조를 채택하므로, 차량에서 고정자에 전달된 진동이 교류입력단자를 통하여 정류장치에 전달된 경우에, 이음방향의 진동이 교류입력단자에 의해 완화되어, 1방향성 도통소자의 손상을 억제할 수가 있다.
또, 상기 교류입력단자의 상기 절연성수지에서의 연장부가 굽힘형상구조를 채택하므로, 차량에서 고정자에 전달된 진동이 교류입력단자를 통하여 정류장치에 전달된 경우에, 굽힘방향의 진동이 교류입력단자에서 완화되어, 1방향성 도통소자의 손상을 억제할 수가 있다.
또, 상기 정극측 및 부극측 베이스와 상기 정극측 및 부극측 냉각판과 납땜접합되어 있으므로, 베이스와 냉각판이 공기의 개재없이 접합되어, 우수한 열전도성이 확보된다.
또, 상기 정극측 및 부극측 베이스가 동재로 제작되어, 상기 정극측 및 부극측 베이스의 상기 정극측 및 부극측 냉각판과의 접합면에 니켈도금이 실시되어 있으므로, 납땜시에 접합면의 표면산화가 억제되고, 큰 납땜접합력이 얻어짐과 동시에, 경제적인 납땜접합력의 저하가 억제되어, 높은 신뢰성이 얻어진다.
또, 상기 정극측 베이스와 상기 정극측 냉각판과의 접합 및 상기 부극측 베이스와 상기 부극측 냉각판과의 접합에서 적어도 한쪽이 압입에 이루어지므로, 번잡한 납땜공정이 삭감되어, 조립작업성을 향상시킬 수 가 있다.
또, 압입되는 베이스는 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 절연성수지에서 인출하며, 그 인출부의 외주측면부에 널링형상이 구비되어 있으므로, 압입시에 압축하중이 1방향성 도통소자에 가해짐이 없이, 조립시에 있는 1방향성 도통소자의 손상을 억제할 수가 있다.
또, 상기 정극측 및 부극측베이스의 한쪽의 외단면에 방열팬이 구비되어 있으므로, 가열팬이 구비된 베이스는 방열판으로서 작용하여, 정극측 또는 부극측 냉각판을 생략할 수가 있다.
또, 상기 다이오드패키지는, 적층일체화된 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 중심이 팬블레이드의 중심보다 외경측에 위치하도록 배설되어 있으므로, 정극측 및 부극측 방열판의 방열면적을 크게할 수가 있어, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 열을 급속히 방열하여, 소자의 온도상승을 효율적으로 억제할 수가 있다.
또, 상기 정극측 및 부극측 냉각판이 경방향의 내측으로 연장하여, 통풍공이 상기 축과 평행으로 해당연장부를 관통하도록 해당연장부에 다수 천공되어 있으므로, 통풍공이 방열팬으로서 작용하여, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 열을 급속히 방열하며, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 온도상승을 효율적으로 억제할 수 있음과 동시에, 통풍공에 의해 통풍저항의 증대가 억제되어, 냉각풍의 풍량이 확보되어, 고정자의 온도상승을 억제할 수가 있다.
또, 상기 다이오드패키지는, 상기 교류입력단자가 경방향 외측으로 향하도록 배설되어, 상기 케이스의 교류입력단자와 상대하는 부위에 흡기공이 구비되어 있으므로, 저온의 외기가 교류입력단자에 직접 공급되어, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 열이 교유입력단자를 통하여 방열되어, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 온도상승을 억제된다.
또, 상기 절연재수지는, 무기질소성체입자를 포함하고 있으므로, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 열이 절연성수지내를 전도하여 절연성수지의 표면에 이르며, 해당표면에서 방열되어, 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 온도상승이 억제된다.

Claims (3)

  1. 케이스에 축지된 축에 고착되어 해당케이스내에 배설된 회전자와, 상기 케이스에 지지되어 상기 회전자의 외주를 덮도록 배설된 고정자와, 상기 회전자와 함께 회전구동하는 송풍수단에 의해 냉각되는 정류장치와를 구비한 차량용 교류발전기에 있어서,
    상기 정류장치는, 주면끼리를 상대하여 소정간격을 가지고 배설된 정극측 및 부극측 냉각판과, 상기 정극측 및 부극측 냉각판간에 배설된 다이오드패키지와를 구비하고,
    상기 다이오드패키지는, 정극측 1방향성 도통소자와, 캐소드면을 상기 정극측 1방향성 도통소자의 애노드면에 교류입력단자를 개재시켜서 접합된 부극측 1방향성도통소자와, 상기 정극측 1방향성 도통소자의 캐소드면에 접합된 금속판으로 된 정극측 베이스와, 상기 부극측 1방향성 도통소자의 애노드면에 접합된 금속판으로 된 부극측 베이스와, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 매설되며, 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자의 적층방향에 관하여 상기 정극측 베이스 및 부극측 베이스의 단면이 적어도 노출되며, 또, 상기 교류입력단자의 선단부가 연장되도록 배설된 절연성수지와를 구비하며,
    상기 다이오드패키지는, 상기 정극측 베이스의 단면이 상기 정극측 냉각판의 주면에 접합되고, 상기 부극측 베이스의 단면이 상기 부극측 냉각판의 주면에 접합되어 있는것을 특징으로하는 차량용 교류발전기.
  2. 상기 다이오드패키지는, 상기 교류입력단자를 개재시켜서 적층일체화된 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 배열되며, 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 1방향성 도통소자의 캐소드면이 배열방향으로 연장된 1개의 상기 정극측 베이스에 접합되며, 3n조 또는 4n조의 상기 부극측 1방향성 도통소자의 애노드면이 배열방향으로 연장된 1개의 부극측 베이스에 접합되고, 3n조 또는 4n조의 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자가 상기 절연성수지에 의해 매설되어 구성되어 있는 것을 특징으로하는 청구항 1기재의 차량용 교류발전기.
  3. 상기 정극측 및 부극측 1방향성 도통소자는, 각각 P형 반도체와 N형 실리콘을 사용하여 PN접합하여된 메사형의 확산형소자로 구성되어 있는것을 특징으로하는 청구항 1기재의 차량용 교류발전기.
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