(57)【要約】【課題】この発明は、冷却風の流量を確保しつつ、量産性を高めた回転電機および整流器用ヒートシンクの製造方法を得る。【解決手段】所定の軸方向長さを有し、断面円弧状の筒体の第１ヒートシンクベース２４がシャフト１９と略同軸に配置され、放熱フィン２５が第１ヒートシンクベース２４の内周面から、周方向に所定のピッチで放射状に立設され、矩形平板状のダイオードベース２６が円弧状に曲げられて第１ヒートシンクベース２４の外周面に取り付けられている。そして、正極側ダイオード２１がダイオードベース２６の外周面に実装されている。弧状かつ帯状の平板に形成された第２ヒートシンクベース３１が第１ヒートシンクベース２４の外径側で、かつシャフト１９の軸心と直交する略平面状に配置されてケース１の内壁面に取り付けられ、負極側ダイオード２２が第２ヒートシンクベース３１の回転子１６側の表面に実装されている。【選択図】図１
2010074877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、このケースに軸支されたシャフトに固着されて該ケース内に配設された回転子と、上記ケースに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設され、固定子コイルが固定子鉄心に巻装されてなる固定子と、上記ケース内の上記回転子の軸方向の一側に配設され、上記固定子コイルに電気的に接続されて該固定子コイルで生じた交流を直流に整流する整流器と、上記回転子の軸方向の一側の端面に固着されたファンと、を備え、
上記整流器は、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が弧状の筒体に形成され、上記シャフトと略同軸に配置された第１ヒートシンクベース、上記第１ヒートシンクベースの内周面から、周方向に所定のピッチで、放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の放熱フィン、および矩形平板状に形成され、弧状に曲げられて上記第１ヒートシンクベースの外周面に熱接触状態に取り付けられた金属製のダイオードベースを有する第１ヒートシンクと、弧状、かつ帯状の板体に形成され、上記第１ヒートシンクベースの外径側で、かつ上記シャフトの軸心と直交する略平面状に配置されて上記ケースの内壁面に熱接触状態に取り付けられた第２ヒートシンクベースを有する第２ヒートシンクと、上記ダイオードベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の一方に実装された複数の正極側ダイオードと、上記ダイオードベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の他方に実装された複数の負極側ダイオードと、を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
第１吸気孔が上記複数の放熱フィンと軸方向に相対するように上記ケースに穿設され、
第２吸気孔が上記ダイオードベースの外周面と径方向に相対するように上記ケースに穿設されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
上記正極側ダイオードおよび上記負極側ダイオードは、上記ダイオードベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面に半田接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
上記ダイオードベースは、上記正極側ダイオードおよび上記負極側ダイオードの一方のダイオードが一方の表面上に長さ方向に所定の間隔で複数実装され、かつ切り欠き方向を幅方向とする切り欠きが他方の表面のダイオード実装領域と対向する各領域の長さ方向の両側に形成された矩形平板状に形成され、該他方の表面が内周側となるように上記切り欠きの部位を屈曲させて弧状に曲げられて上記ヒートシンクベースの外周面に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
嵌合部が上記ダイオードベースの内周面に形成され、被嵌合部が上記第１ヒートシンクベースの外周面に形成され、上記ダイオードベースが上記嵌合部を上記被嵌合部に嵌着して上記第１ヒートシンクベースに固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
上記ダイオードベースと上記第１ヒートシンクベースとがリベット接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が弧状の筒体に形成されたヒートシンクベース、および上記ヒートシンクベースの内周面から、周方向に所定のピッチで、放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の放熱フィンを有するヒートシンク基体を作製する工程と、
複数のダイオードを矩形平板状の金属製のダイオードベースの一方の表面上に長さ方向に所定の間隔で実装するダイオード実装工程と、
上記ダイオードベースを他方の表面を内周側に向けて弧状に曲げるダイオードベース曲げ工程と、
弧状に曲げられた上記ダイオードベースを上記ヒートシンクベースの外周面に沿わせて熱接触状態に取り付けるダイオードベース取り付け工程と、
を備えた回転電機の整流器用ヒートシンクの製造方法。
【請求項８】
上記ダイオード実装工程において、上記ダイオードが上記ダイオードベースの一方の表面に半田接合されることを特徴とする請求項７記載の回転電機の整流器用ヒートシンクの製造方法。
【請求項９】
切り欠き方向を幅方向とする切り欠きが上記ダイオードベースの他方の表面のダイオード実装領域と対向する各領域の長さ方向の両側に形成されており、
上記ダイオードベース曲げ工程において、上記ダイオードベースが該他方の表面を内周側に向けて上記切り欠きの部位を屈曲させて弧状に曲げられることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の回転電機の整流器用ヒートシンクの製造方法。
【請求項１０】
嵌合部が上記ダイオードベースの内周面に形成され、被嵌合部が上記第１ヒートシンクベースの外周面に形成されており、
上記ダイオードベース取り付け工程において、上記ダイオードベースが上記嵌合部を上記被嵌合部に嵌着して上記ヒートシンクベースに固定されることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の回転電機の整流器用ヒートシンクの製造方法。
【請求項１１】
上記ダイオードベース取り付け工程において、上記ダイオードベースと上記第１ヒートシンクベースとがリベット接合されることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の整流器用ヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特に整流器を構成するダイオードを冷却するヒートシンクの構造および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用交流発電機では、交流を整流するためのダイオードとその冷却フィンとを備え、冷却フィンは、回転軸に同心状に配設され回転軸に向かって突出する複数のフィンを有する半円弧状の第１のフィンベースと、回転軸に同心状にこの第１のフィンベースと間隔を開けて配設され回転軸と反対の方向に突出する複数のフィンを有する半円弧状の第２のフィンベースと、により構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、特許文献１には、ダイオードのうちの正極側ダイオードが第１のフィンベースの外周面に径方向外方から取り付けられ、ダイオードのうちの負極側ダイオードが第２のフィンベースの内周面に径方向内方から取り付けられている第１のダイオード取り付け構造が開示されている。さらに、特許文献１には、正極側ダイオードが第１のフィンベースの外周面から径方向外方に突設されて周方向に延在するダイオードベースの軸方向の一面に取り付けられ、負極側ダイオードが第２のフィンベースの内周面から径方向内方に突設されて周方向に延在するダイオードベースの軸方向の一面に取り付けられている第２のダイオード取り付け構造が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２６６９５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の第１のダイオード取り付け構造では、ダイオードの取り付け面が半円筒面となり、ケーシングから流入した冷却風が取り付け面に沿って軸方向に流れる。そこで、通風抵抗が小さくなり、冷却風の流量が多くなり、ダイオードでの発熱を効果的に放熱できる。しかしながら、それぞれのダイオードの取り付け方向が異なる径方向となり、ダイオードの取り付け作業性が低下する。さらに、ダイオードとフィンベースとの接合に半田接合を採用した場合、複数のダイオードを取り付け面に貼り付けて加熱により半田を溶融すると、溶融した半田が半円筒面の面形状に沿って流動して滴下してしまう。そのため、リフローなどの簡易なプロセスを用いて複数のダイオードを同時に半田付けすることが困難であり、量産性が低下する。
【０００６】
一方、上述の第２のダイオード取り付け構造では、ダイオードの取り付け面は平面となるので、それぞれのダイオードの取り付け方向は取り付け面と直交する方向となり、ダイオードの取り付け作業性が向上する。さらに、複数のダイオードを取り付け面に貼り付けて加熱により半田を溶融しても、溶融した半田が流動して滴下してしまうもなく、リフローなどの簡易なプロセスを用いることができる。しかしながら、ダイオードを取り付けるためのダイオードベースは、フィンベースの外周面あるいは内周面から径方向に突設されて周方向に延在しているので、ケーシングから流入した冷却風の軸方向の流れを遮ることになる。そこで、通風抵抗が大きくなり、冷却風の流量が少なくなり、ダイオードでの発熱を効果的に放熱できなくなるという問題が生じる。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、通風抵抗の増大を抑えて、冷却風の流量を確保しつつ、複数のダイオードを同時に、かつ簡易に取り付けできるようにして、量産性を高めた回転電機および整流器用ヒートシンクの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による回転電機は、ケースと、このケースに軸支されたシャフトに固着されて該ケース内に配設された回転子と、上記ケースに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設され、固定子コイルが固定子鉄心に巻装されてなる固定子と、上記ケース内の上記回転子の軸方向の一側に配設され、上記固定子コイルに電気的に接続されて該固定子コイルで生じた交流を直流に整流する整流器と、上記回転子の軸方向の一側の端面に固着されたファンと、を備えている。そして、上記整流器は、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が弧状の筒体に形成され、上記シャフトと略同軸に配置された第１ヒートシンクベース、上記第１ヒートシンクベースの内周面から、周方向に所定のピッチで、放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の放熱フィン、および矩形平板状に形成され、弧状に曲げられて上記第１ヒートシンクベースの外周面に熱接触状態に取り付けられた金属製のダイオードベースを有する第１ヒートシンクと、弧状、かつ帯状の板体に形成され、上記第１ヒートシンクベースの外径側で、かつ上記シャフトの軸心と直交する略平面状に配置されて上記ケースの内壁面に熱接触状態に取り付けられた第２ヒートシンクベースを有する第２ヒートシンクと、上記ダイオードベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の一方に実装された複数の正極側ダイオードと、上記ダイオードベースの外周面および上記第２ヒートシンクベースの上記回転子側の表面の他方に実装された複数の負極側ダイオードと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が弧状の筒体に形成された第１ヒートシンクベースが、シャフトと略同軸に配置され、それぞれ軸方向に延在する複数の放熱フィンが第１ヒートシンクベースの内周面から、周方向に所定のピッチで、放射状に立設され、矩形平板状のダイオードベースが弧状に曲げられて第１ヒートシンクベースの外周面に熱接触状態に取り付けられている。そこで、放熱面積を増加でき、第１ヒートシンクの冷却能力が向上する。また、ファンの駆動によりケース内に吸気された冷却風が第１ヒートシンクに阻害されることなく軸方向に流れるので、通風抵抗の増大が抑えられ、十分な冷却風の風量が確保される。
また、第２ヒートシンクベースが第１ヒートシンクベースの外径側に配置されるので、放熱面積を増加でき、第２ヒートシンクの冷却能力が向上する。
【００１０】
矩形平板状のダイオードベースが弧状に曲げられて第１ヒートシンクベースの外周面に取り付けられているので、ダイオードベースを弧状に曲げるに先立って正極側又は負極側ダイオードを矩形平板状のダイオードベースに実装できる。そこで、ダイオードベースおよび第２ヒートシンクベースの各ダイオード実装面がほぼ同一平面上に位置し、ダイオード取り付け方向が一方向となり、正極側および負極側ダイオードの実装が容易となり、量産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機を示す断面図、図２はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器を示す斜視図、図３はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における電気回路図、図４はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される正極側ダイオードの構成を説明する断面図、図５はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される負極側ダイオードの構成を説明する断面図、図６はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクの組立方法を模式的に説明する工程図、図７はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクの正極側ダイオード実装状態を模式的に示す平面図である。
【００１２】
図１乃至図３において、車両用交流発電機１００は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット２とリアブラケット３とからなるケース１と、シャフト１９をケース１に軸受４を介して支持されて、ケース１内に回転自在に配設された回転子１６と、ケース１のフロント側に延出するシャフト１９の端部に固着されたプーリ５と、回転子１６の軸方向の両端面に固定されたファン６と、回転子１６に対して一定のエアギャップ１０を有して、回転子１６の外周を囲繞してケース１に固定された固定子１３と、シャフト１９のリア側に固定され、回転子１６に電流を供給する一対のスリップリング７と、各スリップリング７の表面に摺動する一対のブラシ８と、これらのブラシ８を収容するブラシホルダ９と、固定子１３に電気的に接続され、固定子１３で生じた交流を直流に変換する整流器２０と、ブラシホルダ９に嵌着されたヒートシンク１２に取り付けられて、固定子１３で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１１と、を備えている。
【００１３】
固定子１３は、円筒状の固定子鉄心１４と、固定子鉄心１４に巻装され、回転子１６の回転に伴い、界磁コイル１７からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル１５と、を備えている。
【００１４】
回転子１６は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル１７と、界磁コイル１７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１８と、ポールコア１８の軸心位置に貫装されたシャフト１９と、を備えている。ファン６がポールコア１８の軸方向両端面に溶接などにより固着されている。
【００１５】
整流器２０は、正極側ダイオード２１と、負極側ダイオード２２と、正極側ダイオード２１を支持する第１ヒートシンク２３と、負極側ダイオード２２を支持する第２ヒートシンク３０と、正極側および負極側ダイオード２１，２２と固定子コイル１５とを電気的に接続するサーキットボード３２と、を備えている。
【００１６】
正極側ダイオード２１は、図４に示されるように、Ｎ型半導体とＰ型半導体とをＰＮ接合して構成された整流素子２１ａ、整流素子２１ａのＮ型半導体のＰ型半導体と逆側の面に半田接合された銅ベース２１ｂ、整流素子２１ａと銅ベース２１ｂとをモールドして略直方体に成形された絶縁性樹脂部２１ｃ、および一端が整流素子２１ａのＰ型半導体に接続されて絶縁性樹脂部２１ｃから延出され、他端がサーキットボード３２に接続されるリード端子２１ｄを備えている。負極側ダイオード２２は、図５に示されるように、Ｎ型半導体とＰ型半導体とをＰＮ接合して構成された整流素子２２ａ、整流素子２２ａのＰ型半導体のＮ型半導体と逆側の面に半田接合された銅ベース２２ｂ、整流素子２２ａと銅ベース２２ｂとをモールドして略直方体に成形された絶縁性樹脂部２２ｃ、および一端が整流素子２２ａのＮ型半導体に接続されて絶縁性樹脂部２２ｃから延出され、他端がサーキットボード３２に接続されるリード端子２２ｄを備えている。
【００１７】
第１ヒートシンク２３は、所定の軸方向長さおよび所定の肉厚を有し、軸方向と直交する断面が円弧状の筒体に形成された第１ヒートシンクベース２４と、第１ヒートシンクベース２４の内周面から、周方向に等角ピッチで放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の放熱フィン２５と、第１ヒートシンクベース２４と同等の軸方向長さを有する矩形平板状に形成され、円弧状に曲げられて第１ヒートシンクベース２４の外周面に熱接触状態に固着されたダイオードベース２６と、を有する。そして、正極側ダイオード２１が、ダイオードベース２６の外周面に、周方向に所定の間隔をおいて配置されて銅ベース２１ｂを、例えば半田接合されて固着されている。放熱フィン２５を有する第１ヒートシンクベース２４からなるヒートシンク基体は、例えばアルミなどの良好な熱伝導性を有する金属材料を用い、引き加工、切削加工などにより作製されている。また、ダイオードベース２６は、例えばアルミなどの良好な熱伝導性を有する金属薄板を矩形平板状に加工して作製されている。
【００１８】
ここで、被嵌合部としての断面台形の嵌合溝２７が溝方向を軸方向として第１ヒートシンクベース２４の外周面の周方向両側の部位に凹設されている。また、嵌合部としての断面台形の嵌合凸部２８が延設方向を軸方向としてダイオードベース２６の内周面の周方向両側の部位に突設されている。そして、ダイオードベース２６は、嵌合凸部２８を嵌合溝２７に嵌着させて位置決め固定され、さらにアルミリベット２９を用いて第１ヒートシンクベース２４にリベット接合されている。
【００１９】
第２ヒートシンク３０は、所定の肉厚および所定の径方向幅を有し、円弧帯状の板体に形成された第２ヒートシンクベース３１を有する。この第２ヒートシンクベース３１の内径はダイオードベース２６の外径より大径に作製されている。そして、負極側ダイオード２２が、第２ヒートシンクベース３１の厚み方向の一面に、周方向に所定の間隔をおいて配置されて銅ベース２２ｂを、例えば半田接合されて固着されている。第２ヒートシンクベース３１は、例えばアルミなどの良好な熱伝導性を有する金属材料で作製されている。
【００２０】
そして、第１ヒートシンク２３が、第１ヒートシンクベース２４を、ブラシホルダ９とともにスリップリング７を囲繞し、かつシャフト１９と同軸にリアブラケット３内に配設して取り付けられている。また、第２ヒートシンク３０が、第１ヒートシンク２３の回転子１６側でシャフト１９の軸心に直交する平面状に、ダイオードベース２６の外径側に、シャフト１９と同軸に配置され、第２ヒートシンクベース３１の厚み方向の他面をリアブラケット３の内壁面に密接させて取り付けられている。つまり、第２ヒートシンクベース３１は、リアブラケット３の内壁面に熱接触状態を確保して、電気的に接続状態に取り付けられ、アースされている。このように配設された正極側および負極側ダイオード２１，２２は、サーキットボード３２により、正極側ダイオード２１と負極側ダイオード２２とを直列に接続してなる３つのダイオード対によるダイオードブリッジを構成するように接続されている。
【００２１】
固定子コイル１５は、３つの巻線１５ａ、１５ｂ、１５ｃをＹ結線して三相交流巻線に構成され、各巻線１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各出力端が各ダイオード対の正極側ダイオード２１と負極側ダイオード２２との接続点に接続されている。そして、固定子コイル１５の各出力端から出力される三相交流電圧が整流器２０により全波整流されて出力される。
【００２２】
ここで、複数のフロント側吸気孔２ａがフロントブラケット２の端面に穿設され、複数のフロント側排気孔２ｂが固定子コイル１５のフロント側コイルエンド１５ｆと径方向に相対するようにフロントブラケット２に穿設されている。
また、複数の第１リア側吸気孔３ａが第１ヒートシンク２３の放熱フィン２５の周方向のほぼ全域と軸方向に相対するようにリアブラケット３に円弧状に穿設され、複数の第２リア側吸気孔３ｂが第１ヒートシンク２３のダイオードベース２６の外周面の周方向のほぼ全域と径方向に相対するようにリアブラケット３に穿設され、第３リア側吸気孔３ｃが電圧調整器１１を取り付けるためのヒートシンク１２と軸方向に相対するようにリアブラケット３に穿設されている。また、複数のリア側排気孔３ｄが固定子コイル１５のリア側コイルエンド１５ｒと径方向に相対するようにリアブラケット３に穿設されている。
【００２３】
つぎに、第１ヒートシンク２３の製造方法について図６および図７を参照しつつ説明する。
まず、ダイオードベース２６が、例えばアルミニウム薄板を用いて、第１ヒートシンクベース２４の軸方向長さおよび周方向長さに略等しい長さを有する短辺および長辺とする矩形平板状に作製される。そして、図６の（ａ）に示されるように、断面台形の嵌合凸部２８がダイオードベース２６の裏面の長さ方向の両端側に突設され、貫通穴４０がダイオードベース２６の嵌合凸部２８の近傍に穿設される。さらに、切り欠き４１が、切り欠き方向を幅方向として、ダイオードベース２６の裏面に長さ方向で正極側ダイオード２１の各実装領域に対向する領域を挟むように凹設される。
【００２４】
そして、３つの正極側ダイオード２１が、図６の（ｂ）に示されるように、それぞれ銅ベース２１ｂをダイオードベース２６に半田４２により接合されて、ダイオードベース２６の表面に長さ方向に所定の間隔をおいて実装される。
ついで、図６の（ｃ）に示されるように、ダイオードベース２６に曲げ加工を施す。このとき、ダイオードベース２６は、裏面を内周側に向けて、正極側ダイオード２１の実装領域の外側に位置する切り欠き４１の部位を屈曲して円弧状に曲げられる。このとき、切り欠き４１の端面同士が当接する。
【００２５】
ついで、ダイオードベース２６をさらに曲げ、図６の（ｄ）に示されるように、嵌合凸部２８を第１ヒートシンクベース２４の嵌合溝２７に嵌着する。これにより、ダイオードベース２６は裏面を第１ヒートシンクベース２４の外周面に密接した状態に位置決め固定される。ここで、貫通穴４３が第１ヒートシンクベース２４の嵌合溝２７の近傍に穿設されている。そこで、図７に示されるように、アルミリベット２９を貫通穴４０、４３に挿通し、その延出端をカシメて、ダイオードベース２６が第１ヒートシンク２３にリベット接合される。なお、ダイオードベース２６と第１ヒートシンクベース２４との間の熱接触状態は、少なくとも嵌合凸部２８と嵌合溝２７との嵌合部、さらにはリベット接合部で確保されている。また、ダイオードベース２６と第１ヒートシンク２３との間に良好な熱伝導性接着剤を塗布すれば、ダイオードベース２６と第１ヒートシンクベース２４との間の熱接触状態がより確実に確保される。
【００２６】
つぎに、このように構成された車両用交流発電機１００の動作について説明する。
まず、電流がバッテリ（図示せず）からブラシ８およびスリップリング７を介して回転子１６の界磁コイル１７に供給され、磁束が発生される。この磁束により、ポールコア１８が周方向に交互にＮ極とＳ極とに磁化される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ５を介してシャフト１９に伝達され、回転子１６が回転される。そこで、回転磁界が固定子１３の固定子コイル１５に与えられ、起電力が固定子コイル１５に発生する。この交流の起電力が、整流器２０で直流電流に整流され、バッテリが充電され、或いは電気負荷に供給される。
【００２７】
ファン６が回転子１６の回転に連動して回転される。フロント側では、このファン６の回転により、外気（以下、冷却風という）がフロント側吸気孔２ａからフロントブラケット２内に吸気される。そして、フロントブラケット２内に吸気された冷却風は、ファン６により遠心方向に曲げられ、フロント側コイルエンド１５ｆを冷却した後、フロント側排気孔２ｂから外部に排気される。
【００２８】
一方、リア側では、ファン６の回転により、冷却風が第１および第２リア側吸気孔３ａ，３ｂからリアブラケット３内に吸気される。そして、第１リア側吸気孔３ａからリアブラケット３内に吸気された冷却風は、図１中矢印Ａで示されるように、放熱フィン２５間を流通して回転子１６まで軸方向に流れる。第２ヒートシンクベース３１が取り付けられたリアブラケット３の部位の外表面に沿って流れて第２リア側吸気孔３ｂからリアブラケット３内に吸気された冷却風は、図１中矢印Ｂで示されるように、ダイオードベース２６の外周面に沿って回転子１６まで軸方向に流れる。第３リア側吸気孔３ｃからリアブラケット３内に吸気された冷却風は、ヒートシンク１２の放熱フィン１２ａ間を径方向内方に流れ、その後スリップリング７とブラシホルダ９との間を通って回転子１６まで流れる。そして、回転子１６まで流れてきた冷却風は、ファン６により遠心方向に曲げられ、リア側コイルエンド１５ｒを冷却した後、リア側排気孔３ｄから外部に排気される。
【００２９】
そこで、電圧調整器１１での発熱は、放熱フィン１２ａ間を流通する冷却風に放熱される。整流器２０の正極側ダイオード２１での発熱は、ダイオードベース２６から第１ヒートシンクベース２４を介して放熱フィン２５に伝達され、放熱フィン２５間を流通する冷却風に放熱される。整流器２０の負極側ダイオード２２での発熱は、第２ヒートシンクベース３１からリアブラケット３に伝達され、リアブラケット３の外表面に沿って流れる冷却風に放熱される。固定子コイル１５での発熱は、フロント側コイルエンド１５ｆおよびリア側コイルエンド１５ｒからファン６により遠心方向に曲げられた冷却風に放熱される。また、フロントブラケット２内での冷却風の圧力とリアブラケット３内での冷却風の圧力との差圧から、例えば、フロントブラケット２側から回転子１６中を通ってリアブラケット３側への冷却風の流れが発生する。そこで、界磁コイル１７での発熱が回転子１６中を流通するこの冷却風に放熱される。これにより、電圧調整器１１、固定子コイル１５、整流器２０、および界磁コイル１７などのケース１内に内蔵された発熱部品が冷却され、過度の温度上昇が抑えられる。
【００３０】
この発明によれば、第１ヒートシンク２３は、所定の軸方向長さを有し、軸方向と直交する断面が円弧状の筒体に形成された第１ヒートシンクベース２４と、第１ヒートシンクベース２４の内周面から、周方向に等角ピッチで放射状に立設され、それぞれ軸方向に延在する複数の放熱フィン２５と、第１ヒートシンクベース２４と同等の軸方向長さを有する矩形平板状に形成され、円弧状に曲げられて第１ヒートシンクベース２４の外周面に熱接触状態に固着されたダイオードベース２６と、を有している。そこで、放熱面積を増加でき、第１ヒートシンク２３の冷却能力が向上する。また、ファン６の駆動によりケース１内に吸気された冷却風が第１ヒートシンク２３に阻害されることなく軸方向に流れるので、通風抵抗の増大が抑えられ、十分な冷却風の風量が確保される。
また、第２ヒートシンクベース３１が第１ヒートシンクベース２４の外径側に配置されるので、放熱面積を増加でき、第２ヒートシンク３０の冷却能力が向上する。
【００３１】
これにより、大電流の通電により正極側および負極側ダイオード２１，２２の損失が大きくなっても、正極側および負極側ダイオード２１，２２を許容温度以内に抑えることができる。そこで、車両用交流発電機１００を大電流出力の用途に適用しても、正極側および負極側ダイオード２１，２２での発熱量が増大し、整流素子２１ａ，２２ａと銅ベース２１ｂ，２２ｂとを接合している半田に熱疲労に起因するクラックが生じ、正極側および負極側ダイオード２１，２２が破壊するような事態を未然に回避できる。
【００３２】
ダイオードベース２６が円弧状に曲げられるに先だって、正極側ダイオード２１が矩形平板状のダイオードベース２６の表面に実装されるので、ダイオードベース２６の各ダイオード実装面がほぼ同一平面上に位置し、ダイオード取り付け方向が一方向となり、正極側ダイオード２１の実装が容易となり、量産性が向上する。
同様に、負極側ダイオード２２が円弧帯状の板体に形成された第２ヒートシンクベース３１の表面に実装されるので、第２ヒートシンクベース３１の各ダイオード実装面がほぼ同一平面上に位置し、ダイオード取り付け方向が一方向となり、負極側ダイオード２２の実装が容易となり、量産性が向上する。
さらに、溶融した半田がダイオードベース２６や第２ヒートシンクベース３１の表面から流れ落ちることがなく、リフロー半田付けが可能となり、量産性が向上される。
【００３３】
第１ヒートシンク２３が、第１ヒートシンクベース２４を、スリップリング７の外周側に、かつシャフト１９と同軸にリアブラケット３内に配設されている。第１リア側吸気孔３ａが放熱フィン２５の周方向のほぼ全域と軸方向に相対するようにリアブラケット３に円弧状に穿設されている。第２リア側吸気孔３ｂがダイオードベース２６の外周面の周方向のほぼ全域と径方向に相対するようにリアブラケット３に穿設されている。
【００３４】
そこで、スリップリング７と第１ヒートシンクベース２４との間には、第１ヒートシンクベース２４から立設されて軸方向に延在する放熱フィン２５が周方向に所定のピッチで配列されているので、スリップリング７と第１ヒートシンクベース２４との間の通風路の通風抵抗が小さくなる。これにより、第１リア側吸気孔３ａから吸気されて放熱フィン２５間の通風路を流通する冷却風の流量が増加し、正極側ダイオード２１での発熱が冷却風に効果的に放熱され、正極側ダイオード２１の過度の温度上昇が抑えられる。
【００３５】
正極側ダイオード２１が実装されるダイオードベース２６の外周面が円筒面となっているので、第２リア側吸気孔３ｂから吸気された冷却風は、ダイオードベース２６の外周面に沿って軸方向に流れる。そこで、第２リア側吸気孔３ｂから吸気された冷却風の通風路の通風抵抗が小さくなる。これにより、第２リア側吸気孔３ｂから吸気される冷却風の流量が増加する。そこで、負極側ダイオード２２での発熱が第２ヒートシンクベース３１からリアブラケット３に伝達され、リアブラケット３の外表面から、流量が増加された第２リア側吸気孔３ｂから吸気される冷却風に効果的に放熱され、負極側ダイオード２２の過度の温度上昇が抑えられる。
【００３６】
また、切り欠き４１が、切り欠き方向を幅方向として、ダイオードベース２６の裏面に長さ方向で正極側ダイオード２１の各実装領域に対向する領域を挟むように形成されているので、正極側ダイオード２１が実装されたダイオードベース２６に曲げ加工を施すと、ダイオードベース２６は切り欠き４１の部位で屈曲して円弧状に曲げられる。そこで、正極側ダイオード２１が実装されているダイオードベース２６の部位が湾曲することに起因して、銅ベース２１ｂとダイオードベース２６との接合部にクラックが入り、剥離するような事態が回避される。
【００３７】
断面台形の嵌合溝２７が溝方向を軸方向として第１ヒートシンクベース２４の外周面の周方向両側の部位に凹設され、断面台形の嵌合凸部２８が延設方向を軸方向としてダイオードベース２６の内周面の周方向両側の部位に突設されている。そして、嵌合凸部２８を嵌合溝２７に嵌着させて、円弧状に曲げられたダイオードベース２６を第１ヒートシンクベース２４に位置決め固定している。そこで、円弧状に曲げられたダイオードベース２６のスプリングバック力が、嵌合凸部２８と嵌合溝２７との嵌合によって受けられ、ダイオードベース２６が安定した状態で第１ヒートシンクベース２４に保持される。これにより、後工程であるリベット接合が一層簡易となる。
【００３８】
ダイオードベース２６が第２ヒートシンクベース２４にリベット接合されているので、半田接合の場合のように溶融した半田の流動の問題がなく、簡易に両者を接合できる。
【００３９】
なお、上記実施の形態では、嵌合溝２７と嵌合凸部２８との嵌合が第１ヒートシンクベース２４の周方向の両側の２箇所で行われるものとしているが、嵌合溝２７と嵌合凸部２８との嵌合箇所は第１ヒートシンクベース２４の周方向に所定の間隔で３箇所以上であってもよい。この場合、ダイオードベース２６を第１ヒートシンクベース２４の外周面に沿わせながら、嵌合凸部２８を嵌合溝２７に周方向の一側から他側に向かって順次嵌合させることで、ダイオードベース２６を簡易に第２ヒートシンクベース２４の外周面に密接状態に取り付けることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、車両用交流発電機の固定子鉄心について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機や車両用発電電動機などの回転電機の固定子鉄心に適用しても、同様の効果を奏する。
【００４１】
また、上記実施の形態では、第１ヒートシンクベースがシャフトと同軸にリアブラケット内に配設されるものとして説明しているが、第１ヒートシンクベースは、シャフトと正確に同軸に配設される必要はなく、ブラシホルダと協働してシャフトを取り囲むように配設されていればよい。
また、上記実施の形態では、正極側ダイオードを第１ヒートシンクに実装するものとしているが、負極側ダイオードを第１ヒートシンクに実装するようにしてもよい。この場合、正極側ダイオードが実装される第２ヒートシンクは、リアブラケットに対して熱接触状態を確保して電気的な絶縁状態に取り付けられることになる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに３個の正極側および負極側ダイオードが実装されているものとしているが、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに実装される正極側および負極側ダイオードの個数は３個に限定されるものではない。例えば、固定子コイルが２組の三相交流巻線で構成され、各組の三相交流巻線の出力を別々のダイオードブリッジで全波整流する場合には、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに実装される正極側および負極側ダイオードの個数は６個となる。また、固定子コイルが１組の三相交流巻線で構成され、三相交流巻線の３つの出力端に加え、Ｙ結線された中性点の出力をダイオードブリッジで全波整流する場合には、第１および第２ヒートシンクのそれぞれに実装される正極側および負極側ダイオードの個数は４個となる。
【００４３】
また、上記実施の形態では、第１ヒートシンクベースが円弧状断面を有する筒体に作製されているものとしているが、第１ヒートシンクベースは、円弧状断面に限定されるものではなく、所定の軸方向長さを有する断面弧状の筒体であればよく、例えば薄い直方体の平板を弧状に連結した断面弧状の筒体、つまり複数の角部を有する断面弧状の筒体でもよい。この場合、切り欠きは第１ヒートシンクベースの各角部に対応するようにダイオードベースに形成すればよい。
また、上記実施の形態では、第２ヒートシンクベースが円弧帯状の板体に作製されているものとしているが、第２ヒートシンクベースは、円弧状に限定されるものではなく、弧状、かつ帯状の板体であればよく、例えば薄い直方体の平板を弧状に連結した帯状の板体、つまり複数の角部を有する弧状、かつ帯状の板体でもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、ダイオードをダイオードベースに半田接合するものとして説明しているが、ダイオードのダイオードベースへの接合は半田接合に限定されるものではなく、例えばプレスフィット方式による接合でもよい。つまり、ダイオードを円柱状の外形形状に作製し、ダイオードベースに円筒形の丸穴をあけ、ダイオードをその丸穴に圧入して、ダイオードベースに接合してもよい。この場合、ダイオードベースはダイオードが接合された後、フィン付きヒートシンクに接合されるので、ダイオード圧入時に、ヒートシンクのフィンが変形するようなことがない。また、ダイオードが圧入されるダイオードベースが平板状であるので、ダイオードの圧入が簡易となるとともに、ダイオードの圧入強度を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器を示す斜視図である。
【図３】この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における電気回路図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される正極側ダイオードの構成を説明する断面図である。
【図５】この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される負極側ダイオードの構成を説明する断面図である。
【図６】この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクの組立方法を模式的に説明する工程図である。
【図７】この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器に適用される第１ヒートシンクの正極側ダイオード実装状態を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ケース、３ａ  第１リア側吸気孔（第１吸気孔）、３ｂ  第２リア側吸気孔（第２吸気孔）、６  ファン、１３  固定子、１４  固定子鉄心、１５  固定子コイル、１６  回転子、１９  シャフト、２０  整流器、２１  正極側ダイオード、２２  負極側ダイオード、２３  第１ヒートシンク、２４  第１ヒートシンクベース（ヒートシンク基体）、２５  放熱フィン（ヒートシンク基体）、２６  ダイオードベース、２７  嵌合溝、２８  嵌合凸部、２９  アルミリベット、３０  第２ヒートシンク、３１  第２ヒートシンクベース、４１  切り欠き、４２  半田。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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