(57)【要約】【課題】信頼性を確保しつつ組み付け作業の容易化が可能な車両用交流発電機の整流装置を提供すること。【解決手段】リアフレーム１側の−フィン６２に固定された下アーム側ダイオード６４の負リード６４ａに近接する＋フィン６１の周縁部に、下アーム側ダイオード６４の外径とほぼ等径の円弧状の切り欠き部６１ａを設ける。その代わりに、従来設けていた樹脂カバー５から負リード６４ａと＋フィン６１との間の隔壁部を省略する。これにより、電気絶縁性及び信頼性を向上することができ、組み付け作業も簡素となる。【選択図】図３
2008035660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの端面に沿いつつ互いに軸方向に所定間隔を隔ててそれぞれ径方向へ延在する略馬蹄形状の＋フィン及び−フィンと、前記＋フィンに固定される上アーム側ダイオードと、前記−フィンに固定される下アーム側ダイオードとを有する整流器と、
前記フレームに固定されて前記＋フィンに対面しつつ前記整流器を囲覆する椀状の樹脂カバーと、
を備え、
前記上アーム側ダイオードのリード電極である正リードは軸方向前記−フィン向きに、前記下アーム側ダイオードのリード電極である負リードは軸方向＋フィン向きに延在する車両用交流発電機において、
前記＋フィンの周縁部は、前記下アーム側ダイオードの外周と略等径の曲率半径にて前記負リードを中心として前記負リードを迂回する円弧状の切り欠き部を有し、
前記樹脂カバーは、前記切り欠き部と前記負リードとの間に突設される隔壁部を具備しないことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記ダイオードは、底付き円筒状のフィン固定側電極と、このフィン固定側電極に第１電極面が固定されたダイオード素子と、このダイオード素子の第２電極面に固定されて前記フィン固定側電極の軸心に沿いつつ突出するリード電極と、前記ダイオード素子を封止するとともに前記フィン固定側電極と前記リード電極とに所定の径方向絶縁距離ｄｘを確保する絶縁樹脂部とを有し、
前記切り欠き部と前記負リードとの間の径方向絶縁距離ｄは、前記径方向絶縁距離ｄｘの１〜１．２倍の距離だけ前記負リードの表面から径方向に離れた状態にて、少なくとも前記下アーム側ダイオードの全円周の１／３以上にわたって前記負リードを迂回している車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乗用車、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し、詳しくはその冷却フィン形状の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用交流発電機の整流装置は、そのフレーム端面に対面した姿勢にて互いに軸方向に所定間隔を隔てて径方向へ延在する正負放熱板（以下、＋フィン及び−フィンとも言う）を装備している。＋フィンには上アーム側ダイオードが、−フィンには下アーム側ダイオードが互いに向き合う姿勢にて取り付けられている。フレームが接地電位であることから、−フィンが軸方向フレーム端面側に、＋フィンが整流装置を覆う樹脂カバー（リアカバーとも言う）側に配置されるのが通常である。−フィンは同電位のフレーム端面に固定されるのが通常であるが、下アーム側ダイオードを−フィン兼用のフレーム端面に直接固定することも行われている。
【０００３】
各ダイオードは、底付き円筒状電極端子と、この底付き円筒状電極端子の底部に底面側電極面が固定されたダイオード素子と、ダイオード素子の上面側電極面に固定されて底付き円筒電極の開口側の中心軸に沿いつつ突出するリード電極端子とを有し、必要部分に樹脂を充填して絶縁保護及び一体化を行っている。以下、この形式のダイオード構造を片側リード構造と称する。
【０００４】
＋フィン及び−フィンは、良く知られているように、回転軸心の周囲に延在する略馬蹄形状（略U字状板）良導電性金属板からなり、それらの開口部分にはブラシやレギュレータが配置される。つまり、＋フィン及び−フィンは、他の電気部品と軸方向に重なる位置にて、他の電機部品が存在しない空間（以下、電気部品室とも言う）をできるだけ広く占有するように設計されている。これは、パワー半導体素子であるダイオード素子の温度をできるだけ低下させるため、＋フィン及び−フィンの放熱面積を増大するためである。
【０００５】
この放熱面積増大の必要から、＋フィンは軸方向に見て−フィン固定の下アーム側ダイオードと重なって配置されるのが通常である。ただし、径方向における＋フィンと下アーム側ダイオードとの重なりをあまりに大きくすると、＋フィンが＋フィン側へ突出する下アーム側ダイオードのリードとショートする危険が生じるため、＋フィンの周縁部と下アーム側ダイオードのリードとの間の径方向隙間は確保されねばならない。このため、従来では、＋フィンの周縁部と下アーム側ダイオードのリードとの間に樹脂カバーから隔壁部を軸方向に突設している。以下、この構造を、隔壁部介挿構造と称する。この隔壁部介挿により、衝撃や水滴侵入などが生じても＋フィンの周縁部と下アーム側ダイオードのリードとが接触することを防止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らは、このような隔壁部付き樹脂カバーを用いた隔壁部介挿構造は、次に示す問題点を内包していることを発見した。すなわち、この隔壁部付き樹脂カバーの組み付け作業は、整流装置をフレーム端面に組み付けた後、隔壁部付き樹脂カバーを軸方向フレーム向きに嵌め込み、その後、隔壁部付き樹脂カバーをフレーム端面に締結してなされる。
【０００７】
ところが、樹脂カバーの隔壁部を＋フィンの周縁部と下アーム側ダイオードのリードとの間に嵌め込む際に、薄肉の隔壁部の先端が下アーム側ダイオードを覆う防水用の軟質ゴム材に衝突してそれを傷つけ、それにより防水性を劣化させるという可能性があることがわかった。また、上記嵌め込み時に、薄肉の隔壁部が下アーム側ダイオードのリードのベンド部に接触してその熱膨脹による変位吸収などの動きを妨げる可能性があることがわかった。更に、このような隔壁部の介設は、下アーム側ダイオード近傍の冷却空気流の流れを悪化させることもわかった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、信頼性を確保しつつ組み付け作業の容易化が可能な車両用交流発電機の整流装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、前記＋フィンの周縁部は、前記下アーム側ダイオードの外周と略等径の曲率半径にて前記負リードを中心として前記負リードを迂回する円弧状の切り欠き部を有し、前記樹脂カバーは、前記切り欠き部と前記負リードとの間に突設される隔壁部を具備しないことを特徴としている。なお、ここで言う略等径の曲率半径とは、下アーム側ダイオードの外径の０．８〜１．２倍の範囲とする。
【００１０】
すなわち、この発明の整流装置は、＋フィンが下アーム側ダイオードのリードを迂回する円弧状の切り欠き部をもつ点をその特徴としている。このようにすれば、負リードから切り欠き部の各部までの距離が略均等となるため、＋フィンの周縁部と負リードとが局部的に異常に近接するのを回避しつつ負リード近傍に＋フィンを延在させることができる。これにより、＋フィンの必要面積を確保しつつ＋フィンと負リードとの間に隔壁部を設けることがないため、隔壁部取り付け作業中に下アーム側ダイオードの保護用の軟質ゴムを傷つけたり、負リードのベンド部に接触してその動きを阻害したりするのを防止しつつ、必要な両者間の電気絶縁性能を必要十分に確保することができる。更に、この部位における冷却空気流の流れを格段に向上して下アーム側ダイオードや＋フィンの冷却性を向上することができる。
【００１１】
好適な態様において、前記ダイオードは、底付き円筒状のフィン固定側電極と、このフィン固定側電極に第１電極面が固定されたダイオード素子と、このダイオード素子の第２電極面に固定されて前記フィン固定側電極の軸心に沿いつつ突出するリード電極と、前記ダイオード素子を封止するとともに前記フィン固定側電極と前記リード電極とに所定の径方向絶縁距離ｄｘを確保する絶縁樹脂部とを有し、前記切り欠き部と前記負リードとの間の径方向絶縁距離ｄは、前記径方向絶縁距離ｄｘの１〜１．２倍の距離だけ前記負リードの表面から径方向に離れた状態にて、少なくとも前記下アーム側ダイオードの全円周の１／３以上にわたって前記負リードを迂回している。このようにすれば、切り欠き部は、下アーム側ダイオードを十分に十分に囲んで径方向へ延在するため、＋フィンの面積を増大してその冷却性を向上することができる。
【００１２】
更に説明すると、負リードは、中継電極体を通じてステータコイルの引き出し線に接続される。したがって負リードに接続される中継電極体に対する絶縁距離を確保可能な範囲で＋フィンの切り欠き部は円弧状に負リードをできるだけ囲むことができる。具体的には、この円弧状の切り欠き部は、下アーム側ダイオードのリードの全周の１／３〜２／３の範囲に配置されることが好適である。また、＋フィンの切り欠き部と負リードとの間の電気絶縁性能を、負リードと下アーム側ダイオードのフィン固定側電極との間の電気絶縁性能（ダイオードオフ時）と同等以上とすることができるため、問題なく隔壁部を省略することができる。なお、切り欠き部と負リードとの間の径方向絶縁距離を、負リードと下アーム側ダイオードのフィン固定側電極との間の径方向絶縁距離ｄｘ以上としたので、製造及び組み付けにおける公差を確保でき、製造組み付けが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の車両用交流発電機の整流装置の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１）
実施形態１の車両用交流発電機を以下に説明する。
【００１５】
（全体構成）
まず、この実施形態の整流装置を装備する車両用交流発電機について図１に示すその軸方向模式断面図を参照して簡単に説明する。
【００１６】
１は椀状のリアフレーム、２は椀状のフロントフレームであり、これらはスルーボルトにより締結されて、ステータ３を軸方向に挟持している。リアフレーム１及びフロントフレーム２は、それぞれ軸受けを介してランデル型回転子４の回転軸を支承している。リアフレーム１には樹脂カバー５が固定され、樹脂カバー５は、リアフレーム１の後端面を囲覆して内部に電気部品室を形成している。
【００１７】
電気部品室には、整流装置６、ブラシ７、レギュレータ８が配置されている。ブラシ７は、回転軸の直上に位置してリアフレーム１に固定されて回転軸に固定されたスリップリングに摺接し、レギュレータ８はブラシ７の上方に位置して整流装置6に固定されている。
【００１８】
整流装置６は、上記したブラシ７及びレギュレータ８と軸方向において重なる位置にてリアフレーム１に固定されて、電気部品室内のうちブラシ７及びレギュレータ８により占有されていない馬蹄形の空間に延在している。整流装置６は、＋フィン（正側放熱板）６１、−フィン（負側放熱板）６２、上アーム側ダイオード６３、下アーム側ダイオード６４、端子台６５を有している。
【００１９】
上記説明した車両用交流発電機の動作自体はもはや周知となっているため、説明を省略する。
【００２０】
（整流装置６）
整流装置６の基本構造を図２、図３を参照して説明する。図２は、図１の整流装置６近傍部分を拡大した軸方向断面図、図３は整流装置６を軸方向リア側から見た状態を示す正面図である。
【００２１】
上アーム側ダイオード６３は＋フィン６１のダイオード圧入孔に圧入され、下アーム側ダイオード６４は−フィン６２のダイオード圧入孔に圧入され、＋フィン６１、−フィン６２及び樹脂カバー５はリアフレーム１に締結されている。ただし、−フィン６２はリアフレーム１に導電可能に締結されるが、＋フィン６１は絶縁スリーブなどの公知の電気絶縁型締結機構によりリアフレーム１から電気絶縁されて締結されている。６６は＋フィン６１と樹脂カバー５との間の軸方向距離を確保するための電気絶縁筒部である。
【００２２】
上アーム側ダイオード６３は、カソードをなすリード電極端子６３aを有し、リード電極端子６３ａは軸方向前方へ延在している。リード電極端子６３ａの先端部は軸方向において−フィン６２を越えてリアフレーム１の吸気孔１aまで達している。下アーム側ダイオード６４は、アノードをなすリード電極端子６４aを有し、リード電極端子６４ａは軸方向後方へ延在している。リード電極端子６４ａの先端部は軸方向において＋フィン６１を越えて樹脂カバー５の内端面近傍まで達している。６３bはリード電極端子６３ａのベンド部、６３cは上アーム側ダイオード６３のリード電極側の端面を覆うシリコンゴム製の絶縁ゴム部である。６４bはリード電極端子６４ａのベンド部、６４cは下アーム側ダイオード６４のリード電極側の端面を覆うシリコンゴムからなる絶縁ゴム部である。良く知られているように、＋フィン６１には３相分の上アーム側ダイオード６３のアノードが固定され、−フィン６２には３相分の下アーム側ダイオード６４のカソードが固定され、＋フィン６１はバッテリの正極側に、−フィン６２はバッテリの負極側に接続されている。互いに同相である上アーム側ダイオード６３のリード電極端子６３ａと下アーム側ダイオード６４のリード電極端子６４ａとは、中継電極板を通じてステータコイルの同相の軸方向引き出し線に接続されて、三相全波整流器が構成されている。この三相全波整流器をなす整流装置６の他の構成並びに動作については従来通りであるため、説明を省略する。
【００２３】
図３に示すように、それぞれ馬蹄形の＋フィン６１、−フィン６２が周方向同一位置で軸方向に見て所定間隔を隔てて重なっている。図３において、６７は＋フィン６１の一端に固定された出力端子（B端子）、６８は、＋フィン６１、−フィン６２をリアフレーム１に締結するための締結ボルト６９を挿通する貫通孔、７０は冷却空気流を軸方向に貫通させるための気流孔である。＋フィン６１に圧入された３つの上アーム側ダイオード６３と、−フィン６２に圧入された３つの下アーム側ダイオード６４とは、周方向異なる位置に分散配置されている。
【００２４】
上アーム側ダイオード６３及び下アーム側ダイオード６４として用いるダイオード１００を図４を参照して説明する。図４はダイオード１００の模式軸方向断面図である。ダイオード１００は、底付き円筒状のフィン固定側電極１０１と、フィン固定側電極１０１に緩衝金属板１０２を通じて第１電極面が固定されたダイオード素子１０３と、ダイオード素子１０３の第２電極面に固定されてフィン固定側電極１０１の軸心に沿いつつ突出するリード（リード電極）１０４と、ダイオード素子１０３を封止するとともにフィン固定側電極１０１とリード１０４との間に所定の径方向絶縁距離ｄｘを確保する絶縁樹脂部１０５とを有している。
【００２５】
（リード電極端子６４ａと＋フィン６１の周縁との空間関係）
次に、この実施例の特徴部分をなすリード電極端子６４ａと＋フィン６１の周縁との空間関係を図５を参照して説明する。図５（a）はこの実施例のそれを示す下アーム側ダイオード６４近傍を軸方向リア側からみた模式拡大正面図であり、図５（b）は比較のために示す従来の下アーム側ダイオード６４近傍を軸方向リア側からみた模式拡大正面図である。なお、この明細書では、下アーム側ダイオード６４のリード電極端子６４ａを負リードと略称することもあるものとする。
【００２６】
図５（a）において、＋フィン６１の周縁部は、下アーム側ダイオード６４の外周面６４dとほぼ等径の曲率半径dにて負リード６４aを中心として負リード６４ａを迂回する円弧状の切り欠き部６１aを有している。円弧状の切り欠き部６１ａは、負リード６４ａを中心として角度θだけ下アーム側ダイオード６４の外周面６４ｄに沿いつつ負リード６４ａの周りに配置されている。角度θは１２０〜２４０度とされている。
【００２７】
（効果）
この実施形態の円弧状の切り欠き部６１ａの利点を以下に説明する。
【００２８】
比較のために、従来の負リード６４ａ近傍の＋フィン６１の周縁部６１ｂの形状を図５（b）、図８、図９に示す。従来の整流装置６０では、図５（b）に示すように負リード６４ａ近傍の＋フィン６１の周縁部６１bは直線形状とされていた。これは、負リード６４ａと＋フィン６１の周縁部６１ｂとの間に電気絶縁性の隔壁部５aを挿入する作業を簡素とするためである。図５（b）の構造を有する従来の整流装置６０を図８、図９に示す。図８は従来の車両用交流発電機の整流装置６０近傍の模式軸方向断面図、図９は従来の整流装置６０を軸方向リア側から見た正面図である。
【００２９】
これらの図から明らかなように、従来では、樹脂カバー５の内端面から軸方向フロント側へ直線状の隔壁部５ａを突設している。なお、図９では、隔壁部５ａは図示されていない。この隔壁部５ａは、負リード６４ａと＋フィン６１の周縁部６１ｂとの間に挿入され、その先端は負リード６４ａのベンド部６４b近傍に達している。この隔壁部５ａの配置により、負リード６４ａと＋フィン６１の周縁部６１ｂとの間の電気絶縁性を向上できるとともに、図５（b）にハッチングで示す面積だけ下アーム側ダイオード６４と＋フィン６１とを径方向断面にて重ねることができ、＋フィン６１の冷却面積を稼ぐことができる。
【００３０】
これに対して、図５（a）に示すこの実施形態では、＋フィン６１の周縁部に、下アーム側ダイオード６４の外径と略等しい径の円弧状の切り欠き部６１ａを有しているが、図５（b）に示す隔壁部５ａを樹脂カバー５から突設しない構造をもつ。これにより、＋フィン６１と負リード６４ａとの間に必要十分な電気絶縁性能を確保することができるとともに、従来のように樹脂カバー５の隔壁部５ａを狭い負リード６４ａと＋フィン６１の周縁部との間に挿入する必要がないため、樹脂カバー５の取り付け作業を大幅に簡素化することができる。また、作業者が樹脂カバー５を取り付ける際に隔壁部５ａの先端を負リード６４ａのベンド部６４bや封止用の絶縁ゴム部６４cなどに誤って衝突させてそれらの機能に前述した障害を与えることもない。
【００３１】
ただし、図５（a）に示す円弧状の切り欠き部６１ａを設けると、その分だけ、＋フィン６１の冷却面積が減少する不具合が予想されるが、この実施形態では、図５（a）にハッチングして示す＋フィン６１の領域が図５（b）に比べて増大するため、実際には＋フィン６１の冷却面積減少はほとんど無視することができることがわかった。
【００３２】
次に、円弧状の切り欠き部６１ａの形成だけで、＋フィン６１と負リード６４ａとの間に必要十分な電気絶縁性能を確保できる点について更に説明する。＋フィン６１と各負リード６４ａとの間の電圧は、上アーム側ダイオード６３オフ時の電圧に等しい。図４に示すように、ダイオード１００の底付き円筒状電極端子１０１とリード１０４との間の距離dxは、それらの間の電圧に耐えられるように設定されている。したがって、円弧状の切り欠き部６１ａの径dを下アーム側ダイオード６４の外径rとほぼ等しくすることにより、これら両者間の必要な電気絶縁性能を確保できる。更に説明すると、距離dxは、底付き円筒状電極端子１０１の内径と負リード６４ａの外径との間の径方向距離に等しく、下アーム側ダイオード６４の外径より小さいからである。
【００３３】
なお、好適には、円弧状の切り欠き部６１ａと負リード６４ａとの間の径方向絶縁距離ｄは、上記径方向絶縁距離ｄｘの１〜１．２倍の距離とされることが好適である。
【００３４】
（実施形態２）
実施形態２の車両用交流発電機を図６を参照して以下に説明する。
【００３５】
図６に示すこの実施形態の＋フィンは、図５（b）に示す従来の＋フィン６１の周縁部６１ｂと同一形状の周縁部６１ｂを有する。ただし、この実施形態では、＋フィン６１の周縁部６１ｂのうち図６にハッチングして示す領域に絶縁樹脂膜２００を被着してある。絶縁樹脂膜２００は、＋フィン６１の周縁部６１ｂ近傍の側面、上面、下面に形成されることが好適であり、塗布により形成してもよく、フィルム接着により形成してもよい。絶縁樹脂膜２００は、その優れた電気絶縁性により、隔壁部５ａと同等の電気絶縁機能を奏する。
【００３６】
＋フィン６１の周縁部６１ｂの形状は直線形状である必要はなく任意であるが、図５（a）に示す実施形態１ように円弧状の切り欠き部６１ａを設けて電気絶縁を確保する必要はない。
【００３７】
（実施形態３）
実施形態３の車両用交流発電機を図７を参照して以下に説明する。
【００３８】
図７に示すこの実施形態の＋フィンは、図５（b）に示す従来の＋フィン６１の周縁部６１ｂと同一形状の周縁部６１ｂを有する。ただし、この実施形態では、＋フィン６１の周縁部６１ｂのうち負リード６４ａに近接する部分に、断面コ字状の絶縁樹脂成形体３００が嵌め込まれて接着されている。このようにすると、絶縁樹脂成形体３００の優れた電気絶縁性により隔壁部５ａと同等の電気絶縁機能を奏することができる。
【００３９】
（変形態様）
図５（a）に示す形状の円弧状の切り欠き部６１ａに、絶縁樹脂膜２００や絶縁樹脂成形体３００を被着すると、円弧状の切り欠き部６１ａと負リード６４ａとの間の距離を更に縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態１の車両用交流発電機の軸方向模式断面図である。
【図２】図１の整流装置近傍部分を拡大した軸方向断面図である。
【図３】図１の整流装置を軸方向リア側から見た状態を示す正面図である。
【図４】ダイオードの模式軸方向断面図である。
【図５】下アーム側ダイオードのリード電極端子と＋フィンの周縁との空間関係を示す図であり、図５（a）はこの実施例の下アーム側ダイオード近傍を軸方向リア側からみた模式拡大正面図であり、図５（b）は比較のために示す従来の下アーム側ダイオード近傍を軸方向リア側からみた模式拡大正面図である。
【図６】実施形態２の下アーム側ダイオード近傍を軸方向リア側からみた模式拡大正面図である。
【図７】実施形態３の下アーム側ダイオード近傍の模式拡大軸方向断面図である。
【図８】従来の車両用交流発電機の整流装置近傍の模式軸方向断面図である。
【図９】従来の整流装置を軸方向リア側から見た正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１a      吸気孔
１      リアフレーム
２      フロントフレーム
３      ステータ
４      ランデル型回転子
５      樹脂カバー
５a      隔壁部
６      整流装置
７      ブラシ
８      レギュレータ
６０      整流装置
６１      ＋フィン
６１a      切り欠き部
６１b      周縁部
６２      −フィン
６３      上アーム側ダイオード
６３a      リード電極端子
６４      下アーム側ダイオード
６４a      リード電極端子（負リード）
６５      端子台
６９      締結ボルト
１００      ダイオード
１０１      フィン固定側電極
１０２      緩衝金属板
１０３      ダイオード素子
１０４      リード
１０５      絶縁樹脂部
２００      絶縁樹脂膜
３００      絶縁樹脂成形体
【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】
2008035660.tif 000008
【図７】
2008035660.tif 000009
【図８】
2008035660.tif 000010
【図９】
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