(57)【要約】【課題】小型、高出力化に対応した冷却性の向上と、耐環境性の向上とを両立させる整流装置を持つ車両用交流発電機を提供する。【解決手段】−フィン５０３の外径近傍には、反フレーム側の軸方向に放射状に伸びる複数のサブフィン５０５が近接して設けられた部位が、数カ所設けられている。隣接するサブフィン５０５の間には、放射状に径方向通風路５０６が形成されている。複数のサブフィン５０５に対応する径方向の外側の保護カバー８には、径方向開口部８０４が配置されている。【選択図】　　　　図１
2004147486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由してフレーム吸入口から内部に冷却風を吸入する冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、
前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、
前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、
前記−フィンと対面する前記フレームとの間には径方向から外気を導入するすきまを有し、
前記保護カバーは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、
前記径方向開口部に対応する位置にある−フィンは、前記リードターミナルと同じ軸方向に伸びるサブフィンを有する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、
前記サブフィンは、前記回転子の回転中心に対し放射状に複数の径方向通風路を形成するように配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用交流発電機において、
前記サブフィンの軸方向最端部は、前記保護カバーの径方向開口部の軸方向リア端部と同等以上の軸方向位置にあることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記−フィンの外端面は前記＋フィンの外端面よりも大きい径であり、
前記サブフィンの径方向断面は、根元部をひとつの辺とする略多角形であり、前記サブフィンの軸方向最端部は前記＋フィンの外端面よりも大径側に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記フレームの前記−フィンと対向する面には、前記フレーム吸気口とフレーム外径部をつなぐ複数の溝が放射状に配置され、少なくとも前記−整流素子の端面を前記溝が横切っていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用交流発電機において、
前記溝以外の前記フレームと前記−フィンとの対向する面において、両者が接しているか、もしくは両者間に熱伝導性グリースが充填されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項７】
回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの内端面に固定される整流装置と、前記フレームに固定されて前記整流装置を前記回転子から軸方向に区画する隔絶板と、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由して前記隔絶板の通風口から冷却風を吸入する冷却ファンを備える車両用交流発電機において、
前記整流装置は、前記隔絶板に対面しつつ略径方向に延設されて整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす大径フィンと、前記フレームの内端面に対面しつつ整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす小径フィンと、前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、
前記フレームは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、
前記径方向開口部に対応する位置にある大径フィンは、前記フレームの内端面へ軸方向に伸びるサブフィンを有することを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項８】
請求項７に記載の車両用交流発電機において、
前記サブフィンは、前記回転子の回転中心に対し放射状に複数の径方向通風路を形成するように配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項９】
請求項７または８に記載の車両用交流発電機において、
前記サブフィンの軸方向最端部は前記小径フィンの外端面よりも大径側に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記隔壁板と前記大径フィンとの間には、前記フレームの径方向開口部と前記隔絶板の通風口とをつなぐ径方向通風路が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１１】
回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由してフレーム吸入口から内部に冷却風を吸入する冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、
前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、
前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、
前記−フィンは対面する前記フレームとの間に複数の固定部を有し、前記固定部以外では径方向から冷却風を導入する隙間を有し、
前記−フィンは前記保護カバー方向に延設される第１サブフィンと、前記第１サブフィンと逆方向に前記フレーム方向に延設される第２サブフィンを有していることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車両用交流発電機において、
前記第１サブフィンの軸方向後方の最端部は同一遠心方向にある前記＋フィンの外端面よりも径方向外側に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の車両用交流発電機において、
前記第１サブフィンは、前記−フィンに接続配置された前記−整流素子の径方向外側に複数配置され、前記第１サブフィン間には複数の隙間が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記第１のサブフィンの軸方向後方の最先端部は、前記＋フィンの外端面の軸方向後方端部よりもさらに軸方向後方の前記保護カバー側にあることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記保護カバーは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、
前記径方向開口部に対応する位置に前記第１のサブフィンが配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１６】
請求項１５に記載の車両用交流発電機において、
前記第１のサブフィンの軸方向後方の最先端部は、前記保護カバーの径方向開口部の軸方向後方の端部と同等以上の軸方向位置にあることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１７】
請求項１１から１６のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記第２サブフィンは、前記−フィンに接続配置された前記−整流素子の周辺に、径方向に隙間を有して複数配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１８】
請求項１１から１６のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記第２サブフィンは、前記−フィンの前記フレームとの前記固定部と、前記−整流素子との間に複数配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１９】
請求項１１から１８のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記第１サブフィンと前記第２サブフィンの少なくとも一方は、フィン間の隙間が外径部から内径部へ進むに従い、前記回転子の回転方向に周方向に曲がっていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の車両用交流発電機において、
前記第１サブフィンと前記第２サブフィンの少なくとも一方は、フィン間の隙間が外径部も内径部も同等であることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２１】
請求項１８から２０のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記第１サブフィンと前記第２サブフィンの少なくとも一方は、径方向に波形状で進行していることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２２】
回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由してフレーム吸入口から内部に冷却風を吸入する冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、
前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、
前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、
前記−フィンは対面する前記フレームとの間に複数の固定部を有し、前記固定部以外では径方向から冷却風を導入するすきまを有し、
前記−フィンは前記保護カバー方向に延設される複数のサブフィンを有し、
前記フレームの前記−フィンと対向する面には、前記フレーム吸気口とフレーム外径部をつなぐ複数の溝が配置され、少なくとも前記−整流素子の端面を前記溝が横切っていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２３】
請求項２２に記載の車両用交流発電機において、
前記サブフィンのフィン間隙間と、前記フレームの溝の、少なくとも一方は、外径部から内径部へ進むに従い、前記回転子の回転方向に周方向に曲がっていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載の車両用交流発電機において、
前記溝以外の前記フレームと前記−フィンとの対向する面において、両者が接しているか、もしくは両者間に熱伝導性グリースが充填されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２５】
回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの内端面に固定される整流装置と、前記フレームに固定されて前記整流装置を前記回転子から軸方向に区画する隔絶板と、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由して前記隔絶板の通風口から冷却風を吸入する冷却ファンを備える車両用交流発電機において、
前記整流装置は、前記隔絶板に対面しつつ略径方向に延設されて整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす大径フィンと、前記フレームの内端面に対面しつつ整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす小径フィンと、前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、
前記フレームは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、
前記径方向開口部に対応する位置にある大径フィンは、前記フレームの内端面へ軸方向に伸びる第１サブフィンと、前記隔絶板へ軸方向に伸びる第２サブフィンの少なくとも一方を有することを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２６】
請求項２５に記載の車両用交流発電機において、
前記サブフィン間には複数の隙間が略径方向に形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２７】
請求項２５または２６に記載の車両用交流発電機において、
前記大径フィンは前記第１サブフィンを有し、前記第１サブフィンの軸方向後方の最端部は同一遠心方向にある前記小径フィンの外端面よりも径方向外側に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２８】
請求項２５から２７のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記隔壁板と前記大径フィンとの間には、前記フレームの径方向開口部と前記隔絶板の通風口とをつなぐ径方向通風路が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２９】
回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由してフレーム吸入口から内部に冷却風を吸入する冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、
前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、
前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、
前記−フィンと対面する前記フレームとの間には径方向から外気を導入するすきまを有し、
前記保護カバーは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、
前記径方向開口部に対応する位置にある−フィンは、軸方向後方の前記保護カバー方向に延設される第１サブフィンと、前記第１サブフィンと逆の軸方向前方の前記フレーム方向に延設される第２サブフィンの少なくとも一方のサブフィンを有していることを特徴とする車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
車両走行抵抗の低減のためのスラントノーズ化や車室内居住空間確保というニーズからエンジンルームが近年ますます狭小化しているために、車両用交流発電機の搭載スペースに余裕がなくなってきており、同時にエンジンルーム内の温度も高くなってきている。また、燃費向上のために、たとえばアイドル時などのエンジン回転数が低下し、車両用交流発電機の回転数も低下しているにもかかわらず、安全制御機器などによる電気負荷の増加により、発電能力の向上が要求されている。これを達成するにあたり、発電機を構成する各種部品の発熱が増大するが、特に、固定子により発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流装置の整流素子（ダイオード）の温度上昇が問題となる。すなわち、限られたスペ−ス内でその冷却フィンを一層良好に冷却する必要がある。
【０００３】
また、スラントノーズ化に伴い車両用交流発電機へタイヤからの跳ね上げ水や異物が飛来する可能性は大きくなった。特に寒冷地においては融雪塩によって電解液である塩水が飛来するので、通電部品の腐食という問題がある。さらに、エンジンルーム内のカーシャンプー洗浄も、カーシャンプーが電解液であることから、同様の問題がある。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、整流装置の軸方向２段冷却フィンにおいて、保護カバーの通常の冷却風の取り込み口から遠い位置にある−フィンの冷却性向上のために、フレームと−フィンとの間に径方向開口部を設けて、外部からの冷却風を直接、この径方向開口部から取り込むことによって、−フィンの冷却性を向上する構成が示されている。
【０００５】
また、特許文献２によれば、整流装置の軸方向に、放射状に広がるフィンと貫通穴を設けて、冷却性を向上する構成が示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１６４５３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６９５１０号公報
しかし、近年の車載機器の効率向上に伴い、熱源不足に対応した新たなヒーターや、排出ガス浄化の装置設定などのため、さらなる高出力化が求められており、特許文献１に示された冷却構造のみでは不十分となってきた。
【０００７】
これに対し、冷却フィンを大型化して放熱面積を増やしたり、ファンを大径化して冷却風量を増やすことが考えられるが、これらは、発電機の小型化に反する。また、電解液の飛来などに対する耐環境性の向上について、特許文献１は何も考慮されていない。
【０００８】
また、特許文献２に示されているように、２段の冷却フィンともに軸方向フィンを持ち、両フィンが径方向にオーバーラップする位置にも軸方向フィンが設置されていることから、整流装置の軸方向寸法が増加するので、発電機の小型化に反する。また、整流装置の保護カバーについての記述は無く、電解液の飛来などに対する耐環境性の向上についての考慮は示されてない。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、小型、高出力化に対応した冷却性の向上と、耐環境性の向上とを両立させる整流装置を持つ車両用交流発電機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１によれば、回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由して内部に冷却風を吸入する冷却フィンとを備える車両用交流発電機において、前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、前記−フィンと対面する前記フレームとの間には径方向から外気を導入するすきまを有し、前記保護カバーは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、前記径方向開口部に対応する位置にある−フィンは、前記リードターミナルと同じ軸方向に伸びるサブフィンを有することを特徴としている。これにより、−フィンの軸方向の両面に、外部からの径方向通風路が形成され、しかもサブフィンが径方向通風路に沿って配置されているので、冷却性を向上できる。また、保護カバーの径方向に開口部があるので、電解液が飛来しても、重力により内部に滞留せずにこの開口部から流出しやすくなり、耐環境性を向上できる。
【００１１】
請求項２によれば、請求項１記載の車両用交流発電機において、前記サブフィンは、前記回転子の回転中心に対し放射状に複数の径方向通風路を形成するように配置されていることを特徴としている。これにより、回転子のファンによって径方向から取り込まれる冷却風の通風抵抗を低減してサブフィン間を流れる冷却風量を増加するとともに、サブフィンの風のあたる表面積を増やすことができるので、整流装置の冷却性を向上できる。
【００１２】
請求項３によれば、請求項１または２に記載の車両用交流発電機において、前記サブフィンの軸方向最端部は、前記保護カバーの径方向開口部の軸方向リア端部と同等以上の軸方向位置にあることを特徴としている。これにより、径方向外部からの異物の侵入を防止し、冷却通風路を確保できる。
【００１３】
請求項４によれば、請求項１から３のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記−フィンの外端面は前記＋フィンの外端面よりも大きい径であり、前記サブフィンの径方向断面は、根元部をひとつの辺とする略多角形であり、前記サブフィンの軸方向最端部は前記＋フィンの外端面よりも大径側に配置されていることを特徴としている。これにより、径方向外部からの異物侵入防止としてのサブフィンの強度向上を図りつつ、＋フィンとの距離を確保して耐環境性を向上できる。また、サブフィンは−フィン上にのみ設けられ、−フィンと＋フィンの径方向にオーバーラップした位置にサブフィンの軸方向最端部が無いので、整流装置の軸方向寸法を増やすことなく、発電機の小型化を保持できる。
【００１４】
請求項５によれば、請求項１から４のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記フレームの前記−フィンと対向する面には、前記フレーム吸気口とフレーム外径部をつなぐ複数の溝が放射状に配置され、少なくとも前記−整流素子の端面を前記溝が横切っていることを特徴としている。これにより、発熱源である−整流素子の近傍に集中して冷却風を流すことができるので、整流装置の冷却性の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項６によれば、請求項５に記載の車両用交流発電機において、前記溝以外の前記フレームと前記−フィンとの対向する面において、両者が接しているか、もしくは両者間に熱伝導性グリースが充填されていることを特徴としている。これにより、−フィンからフレームへの熱伝導を促進できるので、整流装置の冷却性をさらに向上できる。
【００１６】
請求項７によれば、回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの内端面に固定される整流装置と、前記フレームに固定されて前記整流装置を前記回転子から軸方向に区画する隔絶板と、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由して前記隔絶板の通風口から冷却風を吸入する冷却ファンを備える車両用交流発電機において、前記整流装置は、前記隔絶板に対面しつつ略径方向に延設されて整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす大径フィンと、前記フレームの内端面に対面しつつ整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす小径フィンと、前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、前記フレームは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、前記径方向開口部に対応する位置にある大径フィンは、前記フレームの内端面へ軸方向に伸びるサブフィンを有することを特徴としている。これにより、リアフレームの径方向外部からとりこまれた冷却風がサブフィンに沿って流れるので、冷却性を向上できる。また、リアフレームの径方向に開口部があるので、電解液が飛来しても、重力により内部に滞留せずにこの開口部から流出しやすくなり、耐環境性を向上できる。
【００１７】
請求項８によれば、請求項７に記載の車両用交流発電機において、前記サブフィンは、前記回転子の回転中心に対し放射状に複数の径方向通風路を形成するように配置されていることを特徴としている。これにより、回転子のファンによって径方向から取り込まれる冷却風の通風抵抗を低減してサブフィン間に冷却風量を増加するとともに、サブフィンの風のあたる表面積を増やすことができるので、整流装置の冷却性を向上できる。
【００１８】
請求項９によれば、請求項７または８に記載の車両用交流発電機において、前記サブフィンの軸方向最端部は前記小径フィンの外端面よりも大径側に配置されていることを特徴としている。これにより、サブフィンは大径フィン上にのみ設けられ、大径フィンと小径フィンの径方向にオーバーラップした位置にサブフィンの軸方向最端部が無いので、整流装置の軸方向寸法を増やすことなく、発電機の小型化を保持できる。
【００１９】
請求項１０によれば、請求項７から９のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記隔壁板と前記大径フィンとの間には、前記フレームの径方向開口部と前記隔絶板の通風口とをつなぐ、径方向通風路が形成されていることを特徴としている。これにより、大径フィンの軸方向の両面に、外部からの径方向通風路が形成されるので、冷却性を向上できる。
【００２０】
請求項１１によれば、回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由してフレーム吸入口から内部に冷却風を吸入する冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、前記−フィンは対面する前記フレームとの間に複数の固定部を有し、前記固定部以外では径方向から冷却風を導入する隙間を有し、前記−フィンは前記保護カバー方向に延設される第１サブフィンと、前記第１サブフィンと逆方向に前記フレーム方向に延設される第２サブフィンを有していることを特徴としている。これにより、第１サブフィンが軸方向からの通風により冷却され、第２サブフィンが径方向からの通風によって冷却されることにより、整流装置の冷却性を向上できる。
【００２１】
請求項１２によれば、請求項１１に記載の車両用交流発電機において、前記第１サブフィンの軸方向後方の最端部は同一遠心方向にある前記＋フィンの外端面よりも径方向外側に配置されていることを特徴としている。これにより、−フィンと＋フィンの径方向にオーバーラップした位置に第１サブフィンの軸方向最端部が無いので、整流装置の軸方向寸法を増やすことなく、発電機の小型化を保持しつつ、整流装置の冷却性を向上できる。また、フィン間の短絡故障を防止して耐環境性を向上できる。
【００２２】
請求項１３によれば、請求項１１または１２に記載の車両用交流発電機において、前記第１サブフィンは、前記−フィンに接続配置された前記−整流素子の径方向外側に複数配置され、前記第１サブフィン間には複数の隙間が形成されていることを特徴としている。これにより、回転子のファンによって外部から取り込まれる冷却風の通風抵抗を低減して第１サブフィン間を流れる冷却風量を増加し、冷却性を向上できる。
【００２３】
請求項１４によれば、請求項１１から１３のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記第１サブフィンの軸方向後方の最先端部は、前記＋フィンの外端面の軸方向後方端部よりもさらに軸方向後方の前記保護カバー側にあることを特徴としている。これにより、第１サブフィンの表面積を増やすことができるので、整流装置の冷却性を向上できる。
【００２４】
請求項１５によれば、請求項１１から１４のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記保護カバーは複数の径方向開口部を有し、前記径方向開口部に対応する位置に前記第１のサブフィンが配置されていることを特徴としている。これにより、保護カバーの径方向から取り込まれる冷却風の通風抵抗を低減して第１サブフィン間を流れる冷却風量を増加するとともに、径方向外部から直接冷却風を取り込むことができるので、整流装置の冷却性を向上できる。また、保護カバーの径方向に開口部があるので、電解液が飛来しても、重力により内部に滞留せずにこの開口部から流出しやすくなり、耐環境性を向上できる。
【００２５】
請求項１６によれば、請求項１５に記載の車両用交流発電機において、前記第１のサブフィンの軸方向後方の最先端部は、前記保護カバーの径方向開口部の軸方向後方の端部と同等以上の軸方向位置にあることを特徴としている。これにより、径方向外部からの異物の侵入を防止し、冷却通風路を確保できる。
【００２６】
請求項１７によれば、請求項１１から１６に記載の車両用交流発電機において、前記第２サブフィンは、前記−フィンに接続配置された前記−整流素子の周辺に、径方向に隙間を有して複数配置されていることを特徴としている。これにより、−フィンとフレーム間の隙間に径方向外部から取り込まれる冷却風の通風抵抗を低減して第２サブフィン間を流れる冷却風量を増加させ、整流装置の冷却性を向上でするとともに、整流素子の周辺に第２サブフィンを配置することにより、より効率よく冷却を行うことができる。
【００２７】
請求項１８によれば、請求項１１から１６のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記第２サブフィンは、前記−フィンの前記フレームとの前記固定部と、前記−整流素子との間に複数配置されていることを特徴としている。これにより、発電機の中で最も温度の高い固定子コイルの熱が、フレームを経由し、−フィンとの固定部から−整流素子へ伝熱されることを、途中の第２サブフィンによって阻害するので、整流装置の冷却性を向上できる。
【００２８】
請求項１９によれば、請求項１１から１８のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記第１サブフィンと前記第２サブフィンの少なくとも一方は、フィン間の隙間が外径部から内径部へ進むに従い、前記回転子の回転方向に周方向に曲がっていることを特徴としている。これにより、回転子のファンによって外部から巻き込まれるように入ってくる冷却風の流れに沿って通風路が形成されるので、通風抵抗を低減してサブフィン間を流れる冷却風量を増加でき、整流装置の冷却性を向上できる。
【００２９】
請求項２０によれば、請求項１８または１９に記載の車両用交流発電機において、前記第１サブフィンと前記第２サブフィンの少なくとも一方は、フィン間の隙間が外径部も内径部も同等であることを特徴としている。これにより、サブフィン間の通風路の通風抵抗変化が無いので、通風量や通風速度を変化させることなく、整流装置の冷却性を向上できる。
【００３０】
請求項２１によれば、請求項１８から２０のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記第１サブフィンと前記第２サブフィンの少なくとも一方は、径方向に波形状で進行していることを特徴としている。これにより、サブフィンの放熱表面積を広くすることができるので、整流装置の冷却性を向上できる。
【００３１】
請求項２２によれば、回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由してフレーム吸入口から内部に冷却風を吸入する冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、前記−フィンは対面する前記フレームとの間に複数の固定部を有し、前記固定部以外では径方向から冷却風を導入するすきまを有し、前記−フィンは前記保護カバー方向に延設される複数のサブフィンを有し、前記フレームの前記−フィンと対向する面には、前記フレーム吸気口とフレーム外径部をつなぐ複数の溝が配置され、少なくとも前記−整流素子の端面を前記溝が横切っていることを特徴としている。これにより、−フィンの放熱面積をサブフィンによって拡大するとともに、フレームの溝を通過する冷却風を発熱源である−整流素子の近傍に集中して流すことができるので、整流装置の冷却性の向上を図ることができる。
【００３２】
請求項２３によれば、請求項２２に記載の車両用交流発電機において、前記サブフィンのフィン間隙間と、前記フレームの溝の、少なくとも一方は、外径部から内径部へ進むに従い、前記回転子の回転方向に周方向に曲がっていることを特徴としている。これにより、回転子のファンによって外部から巻き込まれるように入ってくる冷却風の流れに沿って通風路が形成されるので、通風抵抗を低減してサブフィン間を流れる冷却風量を増加でき、整流装置の冷却性を向上できる。
【００３３】
請求項２４によれば、請求項２２または２３に記載の車両用交流発電機において、前記溝以外の前記フレームと前記−フィンとの対向する面において、両者が接しているか、もしくは両者間に熱伝導性グリースが充填されていることを特徴としている。これにより、−フィンからフレームへの熱伝導を促進できるので、整流装置の冷却性をさらに向上できる。
【００３４】
請求項２５によれば、回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの内端面に固定される整流装置と、前記フレームに固定されて前記整流装置を前記回転子から軸方向に区画する隔絶板と、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由して前記隔絶板の通風口から冷却風を吸入する冷却ファンを備える車両用交流発電機において、前記整流装置は、前記隔絶板に対面しつつ略径方向に延設されて整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす大径フィンと、前記フレームの内端面に対面しつつ整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす小径フィンと、前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、前記フレームは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、前記径方向開口部に対応する位置にある大径フィンは、前記フレームの内端面へ軸方向に伸びる第１サブフィンと前記隔絶板へ軸方向に伸びる第２サブフィンの少なくとも一方を有することを特徴としている。これにより、リアフレームの径方向外部からとりこまれた冷却風がサブフィンに沿って流れるので、冷却性を向上できる。また、リアフレームの径方向に開口部があるので、電解液が飛来しても、重力により内部に滞留せずにこの開口部から流出しやすくなり、耐環境性を向上できる。
【００３５】
請求項２６によれば、請求項２５に記載の車両用交流発電機において、前記サブフィン間には複数の隙間が略径方向に形成されていることを特徴としている。これにより、回転子のファンによって外部から巻き込まれるように入ってくる冷却風の流れに沿って通風路が形成されるので、通風抵抗を低減してサブフィン間を流れる冷却風量を増加でき、整流装置の冷却性を向上できる。
【００３６】
請求項２７によれば、請求項２５または２６に記載の車両用交流発電機において、前記大径フィンは前記第１サブフィンを有し、前記第１サブフィンの軸方向後方最端部は同一遠心方向にある前記小径フィンの外端面よりも径方向外側に配置さていることを特徴としている。これにより、大径フィンと小径フィンの径方向にオーバーラップした位置に第１サブフィンの軸方向最端部が無いので、整流装置の軸方向寸法を増やすことなく、発電機の小型化を保持しつつ、整流装置の冷却性を向上できる。また、フィン間の短絡故障を防止して耐環境性を向上できる。
【００３７】
請求項２８によれば、請求項２５から２７のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記隔壁板と前記大径フィンとの間には、前記フレームの径方向開口部と前記隔絶板の通風口とをつなぐ径方向通風路が形成されていることを特徴としている。これにより、大径フィンの軸方向の両面に、外部からの径方向通風路が形成されるので、整流装置の冷却性をさらに向上できる。
【００３８】
請求項２９によれば、回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームと、前記フレームの外端面に固定される整流装置と、前記整流装置を覆って前記フレームに固定される保護カバーと、前記回転子に固定されて外部から前記整流装置を経由してフレーム吸入口から内部に冷却風を吸入する冷却ファンとを備える車両用交流発電機において、前記整流装置は、前記フレームの外端面に対面しつつ略径方向に延設されて−整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす−フィン、前記保護カバーの内端面に対面しつつ＋整流素子冷却部材兼整流素子接続導体をなす＋フィン、および前記両フィンに固定される複数の整流素子を有し、前記−整流素子のリードターミナルは軸方向後方の前記保護カバー側に向くように配置され、前記−フィンと対面する前記フレームとの間には径方向から外気を導入するすきまを有し、前記保護カバーは複数の軸方向開口部と径方向開口部を有し、前記径方向開口部に対応する位置にある−フィンは、軸方向後方の前記保護カバー方向に延設される第１サブフィンと、前記第１サブフィンと逆の軸方向前方の前記フレーム方向に延設される第２サブフィンの少なくとも一方のサブフィンを有していることを特徴している。これにより、−フィンの軸方向の両面に、外部からの径方向通風路が形成され、しかもサブフィンが径方向通風路に配置されているので、冷却性を向上できる。また、保護カバーの径方向に開口部があるので、電解液が飛来しても、重力により内部に滞留せずにこの開口部から流出しやすくなり、耐環境性を向上できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な態様を以下の実施形態を参照して説明する。
【００４０】
【第１実施例】
本発明の車両用交流発電機の第１実施例を、図１〜図６に示す。エンジンからベルト（図示せず）、プーリ１を介して回転駆動される回転子２、電機子として働く固定子４、回転子２及び固定子４を一対の軸受け３ｃ、３ｄを介して支持するフロントフレーム３ａ及びリアフレーム３ｂ、固定子４に接続されて交流電力を直流電力に変換する整流装置５、回転子２の界磁コイル２ａに界磁電流を供給するブラシを保持するブラシホルダ７、出力電圧を制御するレギュレータ９、車両との間で電気信号を入出力する端子を持つコネクタケース６、整流装置５、レギュレータ９やブラシホルダ７などを覆ってリアフレーム３ｂの端面にかぶせられる樹脂製の保護カバー９等から構成されている。
【００４１】
整流装置５は、軸方向に２段に重ねられた＋フィン５０１と−フィン５０３、＋ダイオード５０２、−ダイオード５０４、端子台５１３等からなる。図１、図３に示すように、端子台５１３は、両冷却フィン５０１、５０３間を電気的に絶縁する樹脂製絶縁部材からなり、固定子２で発生する交流電圧をダイオード５０２、５０４に導くための導電部材を内蔵している。ダイオード５０２、５０４は、各ダイオードのリードターミナルが異極性のフィンに向くように配置されて、＋フィン５０１と−フィン５０３に打ち込み固定されており、リードターミナルは端子台５１３の導電部材に電気接続されて、全波整流回路を形成している。この実施形態では、２組の三相全波整流回路を形成するよう、図２に示すように各々のフィンにはダイオードが６個づつ、配置されている。そして、＋フィン５０１に取り付けられたボルト５０６から、直流出力が取り出される。なお、整流装置５は、フレーム３ｂと保護カバー８との間に配置され、リアベアリングボックス３０の指示部材３１に、保護カバー８と共に締結固定されている。また、−フィン５０３は＋フィン５０１に比べ外径寸法が大きく、−ダイオード５０４は＋ダイオード５０２よりも大径側に配置されている。＋フィン５０１、−フィン５０３は、アルミ材や銅材が用いられる。
【００４２】
保護カバー８の＋ダイオード５０２近傍には軸方向開口部８０１が設けられている。＋フィン５０１の内周端部、外周端部には、それぞれ保護カバー８側に折り曲げたリブ５１０、５１１が形成されている。これにより、外部から開口部８０１へ取り込まれた冷却風は、発熱源である＋ダイオード５０２周辺に集中して流すとともに、＋フィン５０１の放熱面積の増加により、＋ダイオード５０２の冷却性を確保できる。
【００４３】
一方、−フィン５０３の外径近傍には、反フレーム側の軸方向に放射状に伸びる複数のサブフィン５０５が近接して設けられた部位が、数カ所設けられている。隣接するサブフィン５０５の間には、放射状に径方向通風路５０６が形成されている。複数のサブフィン５０５に対応する径方向の外側の保護カバー８には、径方向開口部８０４が配置されている。サブフィン５０５の軸方向最端部は、保護カバー８の径方向開口部８０４の軸方向端部と同等以上の軸方向位置であり、＋フィン５０１の外周端部よりも大径側に配置されている。
【００４４】
また、図３に示すように、−フィン５０３は、締結固定部周辺においてはリアフレーム８ｂに接している。それ以外の場所では、少なくとも−ダイオード５０４の打ち込み部とリアフレーム８ｂの間には、保護カバー８とリアフレーム８ｂ間の径方向開口部８０２からリアフレーム８ｂの吸気口８０３に通ずる通風溝８１０が形成されている。サブフィン５０５は、ダイカストにより−フィン５０３に一体成形されたり、打ち込みや溶接や後切削などの機械加工によって、形成される。
【００４５】
以上により、回転子２のファン２１によって径方向開口部８０４から取り込まれる冷却風がサブフィン５０５間の通風路５０６を通過して吸気口８０３に導かれる時の通風抵抗が低減されるので風量が確保されつつ、サブフィン５０５の表面積ぶん−フィン５０３の放熱面積を増やすことができる。また、リアフレーム８ｂとの間の通風路８１０にも径方向すきま８０２から冷却風を流すことができる。よって、−ダイオード５０４および−フィン５０３を軸方向両面で通風冷却でき、冷却性の向上を実現できる。さらに、保護カバー８の径方向に開口部８０４があるので、電解液が飛来しても、重力により内部に滞留せずにこの開口部８０４から流出しやすくなり、耐環境性の向上を図ることができる。また、サブフィン５０５によって径方向開口部８０４からの異物の侵入を防止し、冷却通風路を確保できる。また、サブフィン５０５の軸方向最端部は＋フィン５０１の外端面よりも大径側に配置しているので、２段フィンの間隔は従来通りを維持、すなわち整流装置５の軸方向寸法を従来より大きくする必要はなく、発電機の小型化を阻害することもない。
【００４６】
【第２実施例】
図７に示すように、−フィン５０３と対向するリアフレーム３ｂの面は、リアフレーム３ｂの外径部から吸気口８０３に通ずる放射状の複数の通風溝８１０とこの溝間の凸面８１１とによって、構成してもよい。この時、−ダイオード５０４の打ち込み部の背面には、通風溝８１０を必ず配置している。凸面８１１と−フィン５０３間は、ねじ締め等によって金属接触させつつ、伝熱グリースなどの伝熱促進材を介在させてもよい。また、放射状の複数の通風溝８１０の深さは、−ダイオード５０４の打ち込み部の背面を通る溝（８１０ａ）を他の溝よりも浅く設定してもよい。これにより、−ダイオード５０４の反リードターミナル端面の近傍に冷却風を確実に流しつつ、−フィン５０３からのリアフレーム８ｂへの伝熱を促進できる。また、放射状の複数の通風溝８１０によって−フィン５０３と対向するリアフレーム８ｂの部位自体を放熱フィン化することができる。よって、さらに冷却性を向上できる。
【００４７】
【第３実施例】
また、図８に示すように、保護カバー８を用いず、軸受け３ｄを回転子の端部に配置し、リアフレーム３ｂと隔壁板１０の間に整流装置５を配置してもよい。リアフレーム３ｂには軸方向からの吸気窓８０１ａ、径方向からの吸気窓８０２ａ、８０２ｂが設けられ、冷却ファン２１の回転により、これらの吸気窓より取り込まれた冷却風は、整流装置５を冷却した後、隔壁板１０の吸気口１０１へと導かれる。この時、第１実施例と同様に、径方向の吸気窓８０２ｂからの冷却風は複数のサブフィン５０５を経由し、また径方向の吸気窓８０２ａからの冷却風は大径フィン５０３ａと隔壁板１０にはさまれた通路を経由して流れるので、大径フィン５０３ａの冷却性を向上できる。なお、図８では、大径フィン５０３ａに＋ダイオード５０２を、小径フィン５０１ａに−ダイオード５０４を配置したが、フィンとダイオードの組合せを逆にしてもよい。また、近接した位置にある径方向の吸気窓８０２ａ、８０２ｂを、合体させた径方向の吸気窓としてもよい。
【００４８】
【第４実施例】
次に、第４実施例について、図９ないし図１２に基づき説明する。
【００４９】
−ダイオード５０４の打ち込み部とリアフレーム８ｂの間には、保護カバー８とリアフレーム８ｂ間の径方向開口部８０２からリアフレーム８ｂの吸気口８０３に通ずる通風溝８１０が形成されている。この通風溝８１０の位置に、図１１、１２に示すように、−フィン５０３の第２サブフィン５０７が設けられている。隣接する第２サブフィン５０７の間には、通風路５０８が形成されている。通風路５０８の巾は平行であり、少なくとも、−ダイオード５０４と固定用穴５２１の間にある。
【００５０】
第１サブフィン５０５、第２サブフィン５０７は、ダイカストにより−フィン５０３に一体成形されたり、打ち込みや溶接や後切削などの機械加工によって、形成される。
【００５１】
以上により、第１サブフィン５０５、第２サブフィンの表面積ぶん−フィン５０３の放熱面積を増やすことができる。また、リアフレーム３ｂとの間の通風路８１０にも径方向すきま８０２から冷却風を流すことができ、ここに第２サブフィン５０７間の通風路５０８を経由するので、第２サブフィンの放熱性はさらに向上する。また、サブフィン間の通風路の巾は平行なので、通風抵抗を通風路の途中で大きくすることなく、冷却風量を確保できる。よって、−ダイオード５０４および−フィン５０３を軸方向両面で通風冷却できる。さらに、第２サブフィン５０７は、−ダイオード５０４と固定用穴５２１の間に形成されているので、最も温度の高い固定子４のコイルからフレーム３ｂを経由した熱が−ダイオード５０４に伝わることを第２サブフィン５０７が阻害するので、−ダイオード５０４の温度を低減できる。以上のことから、整流装置５の冷却性を向上できる。また、第１サブフィン５０５の軸方向最端部は＋フィン５０１の外端面よりも大径側に配置しているので、２段フィンの間隔は従来通りを維持、すなわち高出力化しても整流装置５の＋フィン５０１、−フィン５０３の軸方向寸法を従来より大きくする必要はなく、発電機の小型化を阻害することもない。
【００５２】
第１実施例では第１サブフィン５０５、第２サブフィン５０７を径方向に通風路を持つように形成したが、たとえば図１３に示す第２サブフィン５０７ａのように、サブフィン間の通風路が外径部から内径部へ進むに従い、前記回転子の回転方向（Ｒ方向）に周方向に曲がっていてもよい。これにより、回転子のファンによって外部から巻き込まれるように入ってくる冷却風の流れに沿って通風路が形成されるので、通風抵抗を低減してサブフィン間を流れる冷却風量を増加でき、整流装置の冷却性を向上できる。
【００５３】
また、第１実施例では第１サブフィン５０５、第２サブフィン５０７を直線リブ状としたが、たとえば図１４に示す第２サブフィン５０７ｂのように、径方向に波形状で進行するように形成してもよい。これにより、サブフィン５０７ｂの放熱表面積を広くすることができるので、整流装置の冷却性を向上できる。
【００５４】
【第５実施例】
また、図１５に示すように、保護カバー８を用いず、軸受け３ｄを回転子の端部に配置し、リアフレーム３ｂと隔壁板１０の間に整流装置５を配置してもよい。
【００５５】
リアフレーム３ｂには軸方向からの吸気窓８０１ａ、径方向からの吸気窓８０２ａ、８０２ｂが設けられ、冷却ファン２１の回転により、これらの吸気窓より取り込まれた冷却風は、整流装置５を冷却した後、隔壁板１０の吸気口１０１へと導かれる。この時、第１実施例と同様に、径方向の吸気窓８０２ｂからの冷却風は複数の第１サブフィン５０５ｃを経由し、また径方向の吸気窓８０２ａからの冷却風は大径フィン５０３ａと隔壁板１０にはさまれた通路を経由して流れるので、大径フィン５０３ａの冷却性を向上できる。なお、大径フィン５０３ａに＋ダイオード５０２を、小径フィン５０１ａに−ダイオード５０４を配置したが、フィンとダイオードの組合せを逆にしてもよい。また、近接した位置にある径方向の吸気窓８０２ａ、８０２ｂを、合体させた径方向の吸気窓としてもよい。第１サブフィン５０５ｃと反対側の隔壁板１０の向きに第２サブフィン５０６ｃを設けることにより、大径フィン５０３ａの冷却性をさらに向上できる。
【００５６】
なお、上記実施例では、２組の３相全波整流回路を形成する整流装置を示したが、一般的な１組や、さらに３組以上の整流回路を形成する整流装置に、本発明の構成を適用することができ、同様の効果が得られるのは、言うまでもない。
【００５７】
また、上記実施例では、冷却フィンにダイオードを打ち込んだが、はんだ付けなどによる電気接続構造であっても構わない。
【００５８】
また、上記実施例では、保護カバーは樹脂製としたが、金属カバーを採用して、カバー自身が放熱フィンとなって整流装置からの伝熱を促進するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の車両用交流発電機の軸方向の一部破断断面図である。
【図２】図１の車両用交流発電機の保護カバーを外したリア視平面図である。
【図３】図１の車両用交流発電機の要部拡大部分断面図である。
【図４】図１の車両用交流発電機の部分斜視図である。
【図５】図１の車両用交流発電機の保護カバーの全体斜視図である。
【図６】図１の車両用交流発電機の径方向から保護カバー開口部を見た部分拡大図である。
【図７】第２実施例の車両用交流発電機の、リアフレームの部分斜視図である。
【図８】第３実施例の車両用交流発電機の要部拡大部分断面図である。
【図９】第４実施例の車両用交流発電機の軸方向の一部破断断面図である。
【図１０】図９の車両用交流発電機の保護カバーを外したリア視平面図である。
【図１１】図９の車両用交流発電機の要部拡大部分断面図である。
【図１２】図１１のＰ矢視図である。
【図１３】サブフィンの他の実施例を示す平面図である。
【図１４】サブフィンの他の実施例を示す平面図である。
【図１５】第５実施例の車両用交流発電機の要部拡大部分断面図である。
【符号の説明】
１　プーリ
２　回転子
３ａ、３ｂ　フレーム
４　固定子
５　整流装置
５０１　＋フィン
５０２　＋ダイオード
５０３　−フィン
５０４　−ダイオード
５０５　サブフィン
５０７　第２サブフィン
８　保護カバー
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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