(57)【要約】【課題】手直しの手間を低減することができる車両用交流発電機の整流装置を提供すること。【解決手段】車両用交流発電機の整流装置は、放熱板と、複数の整流素子５５と、複数の整流素子５５を接続する接続ターミナルを有する端子台とを有する。整流素子５５は、半導体チップ１５４と、この半導体チップ１５４の一方の面が接合される支持体としてのディスク部１５０と、半導体チップ１５４の他方の面に接合されるリード部１５８とを備える。リード部１５８は、半導体チップ１５４に接合される接合部１６０と、接合部１６０から延伸方向軸に沿って引き出されるリード部本体１６２とを有する。リード部本体１６２には、延伸方向軸に対してほぼ軸対称形状をなす応力緩和部１６４が形成されている。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板と、前記放熱板に接合される複数の整流素子と、前記複数の整流素子を接続する接続ターミナルを有する端子台とを有する車両用交流発電機の整流装置において、
前記整流素子は、半導体チップと、前記半導体チップの一方の面が接合される支持体と、前記半導体チップの他方の面に接合されるリード部とを備え、
前記リード部は、前記半導体チップに接合される接合部と、前記接合部から延伸方向軸に沿って引き出されるリード部本体とを有し、
前記リード部本体は、前記延伸方向軸に対してほぼ軸対称形状をなす応力緩和部を有することを特徴とする車両用交流発電機の整流装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記応力緩和部は、前記延伸方向軸の周りに螺旋状に形成されるコイルバネ形状を有することを特徴とする車両用交流発電機の整流装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記応力緩和部は、前記延伸方向軸に対して径方向外側に膨らみを有し、前記延伸方向軸に沿った複数のスリットが形成された筒形状を有することを特徴とする車両用交流発電機の整流装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記応力緩和部は、複数の導電線を前記延伸方向軸に沿って束ねた形状を有することを特徴とする車両用交流発電機の整流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラックに搭載される車両用交流発電機の整流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機は、エンジンから伝えられた動力によって発電を行い、バッテリへの充電を行うとともに、エンジンの点火、照明その他の各種電装品への電源供給を行うものであり、固定子巻線で発生した交流電圧を直流電圧に変換するために整流装置が内蔵されている。このような整流装置では複数の整流素子を用いて整流回路が構成されており、各整流素子は、エンジンや路面あるいは車両用交流発電機自体の振動によるリード部の断線を防止するために、外部から伝わる振動を抑制する構造が用いられている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。これらの整流素子のリード部は、その一部が平板部分をＵ字状あるいはそれ以上の繰り返し折り曲げた形状を有しており、リード部を介して加わる応力を緩和することが可能になる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−８７５２２号公報（第３頁、図１）
【非特許文献１】
デンソー公開技法、株式会社デンソー発行、１９８７年７月１５日、整理番号５４−１８３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１あるいは非特許文献１に開示された整流素子のリード部は、平板部分を折り曲げた向きにリード部が折り曲がりやすい形状を有しているため、整流装置の組み付け字に整流素子のリード部が折れ曲がっている場合には、折れ曲がったリード部の向きをその都度修正して接続ターミナルに接合する必要があり、リード部の手直しに手間がかかるという問題があった。この手直しに余分な工数が必要になるとその分だけ製造コストが上昇するため、最近のコストダウンの要請に反することになり、何らかの対策が望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、手直しの手間を低減することができる車両用交流発電機の整流装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機の整流装置は、放熱板と、放熱板に接合される複数の整流素子と、複数の整流素子を接続する接続ターミナルを有する端子台とを有しており、整流素子は、半導体チップと、半導体チップの一方の面が接合される支持体と、半導体チップの他方の面に接合されるリード部とを備え、リード部は、半導体チップに接合される接合部と、接合部から延伸方向軸に沿って引き出されるリード部本体とを有し、リード部本体は、延伸方向軸に対してほぼ軸対称形状をなす応力緩和部を有している。応力緩和部の形状をリード部本体の延伸方向軸に対してほぼ軸対称とすることにより、特定方向に対してリード部が折れ曲がりやすくなることを防止することが可能になるため、整流装置を製造する際の整流素子のリード部手直しの手間を低減することができる。
【０００７】
また、上述した応力緩和部は、延伸方向軸の周りに螺旋状に形成されるコイルバネ形状を有することが望ましい。リード部本体に対して多少の曲げ応力が作用した場合であっても、コイルバネによる復元力によってリード部本体が大きく倒れ込むことを防止することができるため、整流素子のリード部手直しの手間をさらに低減することが可能になる。
【０００８】
また、上述した応力緩和部は、延伸方向軸に対して径方向外側に膨らみを有し、延伸方向軸に沿った複数のスリットが形成された筒形状を有することが望ましい。これにより、リード部本体に対して横方向の応力が加わった場合にリード部を倒れにくくすることができ、しかも、特定方向に対してリード部が折れ曲がりやすくなることを防止することが可能になるため、整流装置を製造する際の整流素子のリード部手直しの手間を低減することができる。また、特定のスリット間の箇所が破損等によって断線した場合であっても、他のスリット間の箇所を介して電流を流すことができるため、リード部全体の断線を防止することができる。
【０００９】
また、上述した応力緩和部は、複数の導電線を延伸方向軸に沿って束ねた形状を有することが望ましい。これにより、上述したスリット付きの筒形状の場合と同様に、特定方向に対するリード部の折れ曲がり防止による整流装置製造の際の整流素子のリード部手直しの手間の低減と、リード部全体の断線防止が可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機の整流装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、ブラシ装置４、整流装置５、フレーム６、リヤカバー７、プーリ８等を含んで構成されている。
【００１１】
固定子２は、固定子鉄心２１と、この固定子鉄心２１に形成された複数個のスロットに所定の間隔で巻き回された三相の固定子巻線２３とを備えている。
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２ａ、３２ｂによって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２ａの端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すために軸流式の冷却ファン３４が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２ｂの端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心式の冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。
【００１２】
ブラシ装置４は、整流装置５から回転子３の界磁巻線に３１に励磁電流を流すためのものであり、回転子３の回転軸３３に形成されたスリップリング３６、３７のそれぞれに押圧するブラシ４１、４２を有する。
整流装置５は、三相の固定子巻線２３の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電力を得るためのものであり、配線用電極である接続ターミナル５８を内部に含む端子台５１と、所定の間隔で配置された正極側の放熱板５２および負極側の放熱板５３と、それぞれの放熱板に設けられた取付用の凹部に半田によるろう付けや超音波溶着等によって接合された複数個の正極側の整流素子５４、負極側の整流素子５５とを含んで構成されている。整流装置５の詳細については後述する。
【００１３】
フレーム６は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２ａ、３２ｂの外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。また、フレーム６は、固定子鉄心２１の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓６１が、軸方向端面に冷却風の吸入窓６２がそれぞれ設けられている。
【００１４】
リヤカバー７は、リヤ側のフレーム６の外側に取り付けられるブラシ装置４、整流装置５およびＩＣレギュレータ１２の全体を覆って、これらを保護するためのものである。
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ８にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２ａ、３２ｂのそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置５の出力端子からは直流の出力電力が取り出される。
【００１５】
次に、整流装置５の詳細について説明する。図２は、整流装置５の詳細構造を示す平面図である。また、図３は図２に示した整流装置５を裏側から見た平面図である。図４は、整流装置５の部分的な断面図である。図５は、整流装置５の変形例の部分的な断面図である。なお、以下では主に負極側の放熱板５３と整流素子５５について説明するが、正極側の放熱板５２と整流素子５４についても同様であり、詳細な説明は省略する。
【００１６】
放熱板５３には、整流素子５５を半田によるろう付けや超音波溶着等によって接合するために４箇所に凹部５６が形成されている。これらの凹部５６は、その直径が、整流素子５５の外径よりも大きな値に設定されている。
なお、上述したように各放熱板に整流素子をろう付けする形態ではなく、図５に示すように、放熱板５２、放熱板５３のそれぞれに貫通孔を設け、各貫通孔に整流素子５４、５５を圧入する形態としてもよい。これにより、半田付けによるろう付け作業をなくすことができ、作業工数およびコストの低減が可能になる。
【００１７】
図６は、整流素子５５の詳細構造を示す断面図である。図６に示すように、整流素子５５は、支持体としてのディスク部１５０、ろう付け層としての半田層１５２、半導体チップ１５４、ろう付け層としての半田層１５６、リード部１５８、封止樹脂１５９を含んで構成されている。
【００１８】
ディスク部１５０は、半導体チップ１５４の一方の面に対向して配置された一方の電極であり、カップ形状を有し、カップ底面が半導体チップ１５４を接合する半田付け面となる。例えば本実施形態では、ディスク部１５０は、熱伝導性に優れた銅材料によって形成されている。
【００１９】
また、リード部１５８は、半導体チップ１５４の他方の面に対向して配置された他方の電極であって、半導体チップ１５４とほぼ同じ形状の接合部１６０と、この接合部１６０から延伸方向軸１６１に沿って引き出されたリード部本体１６２とを有している。例えば、半導体チップ１５４と接合部１６０は、ともに円板形状に形成されており、リード部本体１６２は、接合部１６０に対して垂線方向の延伸方向軸１６１に沿って延びている。
【００２０】
さらに、リード部本体１６２には、延伸方向軸１６１に対してほぼ軸対称形状をなす応力緩和部１６４が形成されている。図６に示すように、具体的には、応力緩和部１６４は、延伸方向軸１６１の周りに螺旋状に形成されるコイルバネ形状を有している。リード部本体１６２の応力緩和部１６４より先端側が接続ターミナル５８に溶接等によって接合される。
【００２１】
このように、応力緩和部１６４の形状をリード部本体１６２の延伸方向軸１６１に対してほぼ軸対称とすることにより、特定方向に対してリード部１５８が折れ曲がりやすくなることを防止することが可能になるため、整流装置５を製造する際の整流素子５５のリード部１５８の手直しの手間を低減することができる。
【００２２】
特に、応力緩和部１６４を、延伸方向軸１６１の周りに螺旋状に形成されるコイルバネ形状をとすることにより、リード部本体１６２に対して多少の曲げ応力が作用した場合であっても、コイルバネによる復元力によってリード部本体１６２が大きく倒れ込むことを防止することができるため、整流素子５５のリード部１５８の手直しの手間をさらに低減することが可能になる。
【００２３】
図７は、その他の形状の応力緩和部を有する整流素子の変形例を示す図である。図７に示す整流素子５５Ａは、図６に示した整流素子５５に対してリード部１５８Ａの形状を変更した点が異なっている。
リード部１５８Ａは、半導体チップ１５４とほぼ同じ形状の接合部１６０と、この接合部１６０から延伸方向軸１６１に沿って引き出されたリード部本体１６２Ａとを有している。このリード部本体１６２Ａには、延伸方向軸１６１に対して径方向外側に膨らみを有し、延伸方向軸１６１に沿った複数のスリット１６６が形成された筒形状を有する応力緩和部１６４Ａが形成されている。
【００２４】
このように、応力緩和部１６４Ａを延伸方向軸１６１に沿った複数のスリット１６６が形成された筒形状とすることにより、リード部本体１６２Ａに対して横方向の応力が加わった場合にリード部１５８Ａを倒れにくくすることができ、しかも、特定方向に対してリード部１５８Ａが折れ曲がりやすくなることを防止することが可能になるため、整流装置５を製造する際の整流素子５５Ａのリード部１５８Ａの手直しの手間を低減することができる。また、特定のスリット１６６間の箇所が破損等によって断線した場合であっても、他のスリット１６６間の箇所を介して電流を流すことができるため、リード部１５８Ａ全体の断線を防止することができる。
【００２５】
図８は、その他の形状の応力緩和部を有する整流素子の変形例を示す図である。図８に示す整流素子５５Ｂは、図６に示した整流素子５５に対してリード部１５８Ｂの形状を変更した点が異なっている。
リード部１５８Ｂは、半導体チップ１５４とほぼ同じ形状の接合部１６０と、この接合部１６０から延伸方向軸１６１に沿って引き出されたリード部本体１６２Ｂとを有している。このリード部本体１６２Ｂには、細い複数の導電線１６８を延伸方向軸１６１に沿って束ねた形状を有する応力緩和部１６４Ｂが形成されている。
【００２６】
このように、応力緩和部１６４Ｂを、細い複数の導電線１６８を延伸方向軸１６１に沿って束ねた形状とすることにより、上述したスリット１６６付きの筒形状とした場合と同様に、特定方向に対するリード部１５８Ｂの折れ曲がり防止による整流装置５製造の際の整流素子５５Ｂのリード部１５８Ｂの手直しの手間の低減と、リード部１５８Ｂ全体の断線防止が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】整流装置の詳細構造を示す平面図である。
【図３】図２に示した整流装置を裏側から見た平面図である。
【図４】整流装置の部分的な断面図である。
【図５】整流装置の変形例の部分的な断面図である。
【図６】整流素子の詳細構造を示す断面図である。
【図７】その他の形状の応力緩和部を有する整流素子の変形例を示す図である。
【図８】その他の形状の応力緩和部を有する整流素子の変形例を示す図である。
【符号の説明】
５２、５３  放熱板
５４、５５  整流素子
１５０  ディスク部
１５２、１５６  半田層
１５４  半導体チップ
１５８、１５８Ａ、１５８Ｂ  リード部
１６０  接合部
１６２、１６２Ａ、１６２Ｂ  リード部本体
１６４、１６４Ａ、１６４Ｂ  応力緩和部
１６６  スリット
１６８  導電線
【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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