(57)【要約】【課題】コストが高い素材を用いることなく、出力電圧のサージを吸収するコンデンサ素子３２の熱劣化を防止することができる車両用発電機を提供することにある。【解決手段】コンデンサ素子３２の高、低電位側端子５３、５４と接続されるケース側端子５６に放熱板３３を取り付け、コンデンサ素子３２に伝達された熱を放熱する。これにより、高コストの素材を用いることなく、コンデンサ素子３２の熱劣化を防止することができる。また、ケース側端子５６は空中に突出するように配置されるため、放熱板３３をケース側端子５６に取り付ける作業が容易である。【選択図】図５
2005237137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コイルが巻装されるステータと、
界磁コイルが巻装され、回転駆動されることにより前記電機子コイルに交流起電力を誘起するロータと、
前記交流起電力から得られる出力電圧を、前記界磁コイルに流す界磁電流を調節することにより制御する電圧制御装置と、
この電圧制御装置による制御に伴って発生する前記出力電圧のサージを吸収するコンデンサ素子と、
このコンデンサ素子に伝達される熱を放熱する放熱板と
を備えた車両用発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用発電機において、
前記放熱板は、前記コンデンサ素子の端子、および前記コンデンサ素子の端子と電気的に接続される発電機側端子の少なくとも１つに当接していることを特徴とする車両用発電機。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用発電機において、
前記放熱板は、前記コンデンサ素子の端子、および前記コンデンサ素子の端子と電気的に接続される発電機側端子の少なくとも１つと一体に形成されていることを特徴とする車両用発電機。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の車両用発電機において、
前記コンデンサ素子を充填材により固定して収容するコンデンサ収容部を有するケースを備え、
前記放熱板は、その一部が前記コンデンサ素子とともに前記充填材により前記コンデンサ収容部に固定して収容されていることを特徴とする車両用発電機。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３に記載の車両用発電機において、
前記電圧制御装置を収容する電圧制御装置収容部を有するケースを備え、
前記コンデンサ素子は、前記ケースに前記電圧制御装置収容部と別に形成されたコンデンサ収容部に収容されていることを特徴とする車両用発電機。
【請求項６】
請求項４に記載の車両用発電機において、
前記電圧制御装置は、前記ケースに前記コンデンサ収容部と別に形成された電圧制御装置収容部に収容されていることを特徴とする車両用発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される車両用発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来より、バッテリを充電したり、ヘッドライトなどの電気負荷に電力を供給するため、エンジンにより回転駆動される発電機がエンジンルームに搭載されている。この車両用発電機は、電機子コイルが巻装されるステータ、界磁コイルが巻装され、エンジンに回転駆動されることにより電機子コイルに交流起電力を誘起するロータ、電機子コイルに誘起される交流起電力を直流の出力電圧に変換するレクティファイヤ、出力電圧をバッテリの充電状態や電気負荷の要求電力などに応じて制御するレギュレータなどを備える。
【０００３】
レギュレータによる出力電圧の制御は、デューティ制御を用いて界磁コイルに流す界磁電流を調節することにより行われるが、このデューティ制御を行う際のスイッチングにより、出力電圧にサージが発生する。このサージは、オーディオ装置などの電気負荷に耳障りなノイズを発生させるばかりでなく、オーディオ装置以外の電気負荷にも誤作動や故障を引き起こす虞がある。そこで、このようなサージを吸収するコンデンサ素子が、車両用発電機に装備されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
〔従来技術の不具合〕
このコンデンサ素子は、通常、出力電圧の制御を行う電圧制御装置を収容するためのレギュレータケースに収容され、レギュレータの一部をなしている。また、レギュレータは、レクティファイヤに近接して配置される。このため、コンデンサ素子は、電圧制御装置でのスイッチング作用による発熱やレクティファイヤでの整流作用による発熱の影響を、直接的に受けている。また、コンデンサ素子は、電機子コイルや界磁コイルでの通電による発熱の影響も、間接的に受けている。
【０００５】
コンデンサ素子を構成する素材は、アルミニウムを蒸着したポリエステルフィルムが一般的であるが、この素材は、上記のような発熱の影響を受けて劣化する虞がある。劣化するとコンデンサとしての性能が低下するため、サージを吸収できなくなる。この対策として、ポリエステルよりも耐熱性の高いポリフェニレンスルフィドのフィルムを使用する技術も考えられるが、材料コストが高くなる。
【０００６】
なお、近年の走行抵抗低減のためのスラントノーズ化や車室内空間の拡張などの要求により、エンジンルームはますます狭小になっている。このため、コンデンサ素子は、エンジンルーム内の発電機以外の発熱体による発熱の影響を受けやすくなっている。さらにエンジンルームの狭小化に伴い、発電機自体に小型化が要求されている。この場合、コンデンサ素子に対する電圧制御装置やレクティファイヤなどによる発熱の影響はさらに大きくなるものと考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２０９８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的はコストが高い素材を用いることなく、出力電圧のサージを吸収するコンデンサ素子の熱劣化を防止することができる車両用発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、車両用発電機は、電圧制御装置による制御に伴って発生する出力電圧のサージを吸収するコンデンサ素子と、このコンデンサ素子に伝達される熱を放熱する放熱板とを備える。
このようにコンデンサ素子に伝達される熱を放熱することにより、コンデンサ素子の熱劣化を防止することができる。このため、高コストの耐熱性素材（例えば、ポリフェニレンスルフィド）を用いてコンデンサ素子自体の耐熱性を高める必要がなくなる。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、放熱板は、コンデンサ素子の端子、およびコンデンサ素子の端子と電気的に接続される発電機側端子の少なくとも１つに当接している。
コンデンサ素子の端子や発電機側端子は空中に突出するように配置される。このため、コンデンサ素子を所定の収容部に収容した後も、容易に、放熱板をこれらの端子に当接させることができる。すなわち、放熱板の取付作業が容易になる。
【００１０】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、放熱板は、コンデンサ素子の端子、およびコンデンサ素子の端子と電気的に接続される発電機側端子の少なくとも１つと一体に形成されている。
これにより、コンデンサ素子を所定のコンデンサ収容部へ収容した後に、放熱板を端子に取り付ける作業が不要になる。この結果、従来と同様の収容作業を行うだけで、放熱板による放熱を効率的に行える。
【００１１】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、車両用発電機は、コンデンサ素子を充填材により固定して収容するコンデンサ収容部を有するケースを備え、放熱板は、その一部がコンデンサ素子とともに充填材によりコンデンサ収容部に固定して収容されている。
これにより、放熱板の剛性を強化することができ、振動などによる損傷を防止することができる。
【００１２】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、請求項１ないし請求項３に記載の車両用発電機は、電圧制御装置を収容する電圧制御装置収容部を有するケースを備える。そして、コンデンサ素子は、このケースに電圧制御装置収容部と別に形成されたコンデンサ収容部に収容されている。
従来の車両用発電機の多くは、電圧制御装置とコンデンサ素子とが同じケースに収容されている。よって、上記のように車両用発電機を構成すれば、従来と同様の車両用発電機において、請求項１ないし請求項３の車両用発電機と同様の効果が得られる。
【００１３】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、請求項４に記載の車両用発電機において、電圧制御装置は、コンデンサ収容部と別にケースに形成された電圧制御装置収容部に収容されている。
これにより、従来と同様の車両用発電機において、請求項４の車両用発電機と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
最良の形態１の車両用発電機は、電機子コイルが巻装されるステータと、界磁コイルが巻装され、回転駆動されることにより電機子コイルに交流起電力を誘起するロータと、この交流起電力から得られる出力電圧を、界磁コイルに流す界磁電流を調節することにより制御する電圧制御装置と、電圧制御装置による制御に伴って発生する出力電圧のサージを吸収するコンデンサ素子と、コンデンサ素子に伝達される熱を放熱する放熱板とを備える。そして、放熱板が、コンデンサ素子の端子、およびコンデンサ素子の端子と電気的に接続される発電機側端子の少なくとも１つに当接している。
【００１５】
最良の形態２の車両用発電機は、放熱板が、コンデンサ素子の端子、およびコンデンサ素子の端子と電気的に接続される発電機側端子の少なくとも１つと一体に形成されている。最良の形態３の車両用発電機は、さらに、コンデンサ素子を充填材により固定して収容するコンデンサ収容部を有するケースを備える。そして、放熱板は、その一部がコンデンサ素子とともに充填材によりコンデンサ収容部に固定して収容されている。
【実施例１】
【００１６】
〔実施例１の構成〕
実施例１の車両用発電機１を図面に基づいて説明する。
発電機１は、エンジンルームに搭載されて、バッテリを充電したり、ヘッドライトなどの電気負荷に電力を供給するため、エンジンにより回転駆動される。発電機１は、図１に示すように、電機子コイル２が巻装されるステータ３、界磁コイル４が巻装され、エンジンに回転駆動されることにより電機子コイル２に交流起電力を誘起するロータ５、電機子コイル２に誘起される交流起電力を直流の出力電圧に変換するレクティファイヤ６、出力電圧をバッテリの充電状態や電気負荷の要求電力などに応じて制御するレギュレータ７などを備える。
【００１７】
ステータ３およびロータ５は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とで構成されるハウジング１３に収容されている。すなわち、ハウジング１３の内周壁に、円筒状のステータ３が同軸的に固定され、ステータ３の内周側に、ロータ５が所定の隙間を有して同軸的に配置される。
【００１８】
ステータ３は、軸方向に複数のスロットが設けられ、これらのスロットに電機子コイル２が三相に巻かれて装着されている。また、ロータ５は、外周部に複数の爪状磁極（ポールコア）１４を有するとともに、ポールコア１４の内周側に界磁コイル４を有する。界磁コイル４は、軸受１５により支持される回転軸１６に、円筒状かつ同心状に巻装されている。そして、界磁コイル４に界磁電流が流れた状態でロータ５が回転することにより、電機子コイル２に交流起電力が誘起される。なお、ポールコア１４の両端面にはファン１７が溶接などにより同軸的に取り付けられ、発電機１の内部の冷却に用いられている。
【００１９】
回転軸１６の一端部および他端部はハウジング１３から突出し、一端部には、ベルトなどを介してエンジンと同期的に回転するプーリ２１が取り付けられ、他端部には、ブラシ２２が摺接するスリップリング２３が列設されている。そして、エンジンの回転トルクがプーリ２１に伝達されることにより、ロータ５が回転駆動される。また、ブラシ２２およびスリップリング２３を介して、出力電圧の一部が界磁コイル４に給電されることにより、界磁電流が通電される。
【００２０】
レクティファイヤ６およびレギュレータ７は、ハウジング１３の他端側外部に配置され、リアカバー２４により覆われて保護されている。リアカバー２４は、レクティファイヤ６を挟み込んだ状態で、ハウジング１３に連結されている。この連結は、リアフレーム１２に設けられたボルト２５にナット２６が締結されることにより行われる。
【００２１】
レギュレータ７は、図２ないし図５に示すように、レクティファイヤ６で直流に変換された出力電圧を適正値に制御する電圧制御装置３１、電圧制御装置３１による制御に伴って発生する出力電圧のサージを吸収するコンデンサ素子３２、コンデンサ素子３２に伝達される熱を放熱する放熱板３３、電圧制御装置３１およびコンデンサ素子３２を収容するレギュレータケース３４などを有する。
【００２２】
電圧制御装置３１は、レギュレータケース３４に形成された電圧制御装置収容部３５に収容されている。電圧制御装置３１の本体部３６は、界磁電流をデューティ制御するためのスイッチングを行うトランジスタ、トランジスタがオフのときに界磁電流を還流させるためのダイオードなどで構成される制御回路を有する。そして、この本体部３６には、トランジスタのスイッチング作用やダイオードの整流作用などにより生じる熱を放熱するための冷却フィン３７が取り付けられている。
【００２３】
また、本体部３６の一端から制御装置側端子４１が突出し、レギュレータケース３４から突出したケース側端子４２と電気的に接続している。制御装置側端子４１とケース側端子４２との接続部は、充填材４３によりモールドされてレギュレータケース３４に固定され、充填材４３とともに保護カバー４４に覆われて保護されている。本体部３６の他端には、取付穴４５を有するレギュレータケース３４への取付部４６が設けられている。そして、取付穴４５を貫通したケース側突起４７の先端が溶融されて穴径よりも径大の係止部４８が形成されることにより、取付部４６がレギュレータケース３４に係止される。
【００２４】
コンデンサ素子３２は、レギュレータケース３４に電圧制御装置収容部３５と別に形成されたコンデンサ収容部５１に収容されている。コンデンサ素子３２は、柱状の本体部５２と、本体部５２の長手方向の両端面から互いに略平行に延設された高電位側端子５３および低電位側端子５４とを有する。本体部５２は、充填材５５によりモールドされ、完全に充填材５５に埋没している。高、低電位側端子５３、５４は、充填材５５から突出しており、リアカバー２４の内部で発電機１の径方向外側へ伸びるように配置される。そして、充填材５５から突出している部分が、レギュレータケース３４から突出したケース側端子５６と電気的に接続している。このように、ケース側端子５６は、コンデンサ素子３２の高、低電位側端子５３、５４と電気的に接続される「発電機側端子」である。
【００２５】
放熱板３３は、ケース側端子５６の高、低電位側端子５３、５４が接続される端面と反対側の端面に、溶接、ネジ止めなどにより取り付けられている。この２枚の放熱板３３は、高、低電位側端子５３、５４と略等しい間隔を隔てて平行に配置される。また、２枚の放熱板３３は、仮にそれらが変形させられることがあっても、互いに接触することができず、かつ、周囲の別部材にも接触することができない寸法である。放熱板３３は、リアカバー２４の内部で、回転軸１６と平行に、かつ発電機１の径方向外側へ伸びるように配置される。そして、放熱板３３の表面に沿って軸方向一方側へ冷却空気が流れることにより、放熱板３３から冷却空気へ放熱が行われる。なお、冷却空気は、リアカバー２４の他端面に形成された吸気口（図示せず）からファン１７により吸入される。
【００２６】
放熱板３３には、放熱効率を高めるため複数の通気穴５７がプレス加工などにより設けられている。この通気穴５７は、発電機１の周方向への冷却空気の流れを促す。これにより、放熱板３３から冷却空気へ放熱が促進される。
【００２７】
レギュレータケース３４には、ケース側端子４２が突出している電圧制御装置収容部３５およびケース側端子５６が突出しているコンデンサ収容部５１が形成されている。さらにレギュレータケース３４は、接地するためのＥ端子６１、バッテリと接続されるＢ端子６２、出力電圧の検出に用いられるＰ端子６３、界磁コイル４と接続されるＦ端子６４、電気負荷に給電するためのコネクタ６５などを有する。なお、コネクタ６５は、図１に示すように、リアカバー２４の外部へ露出するように配置される。
【００２８】
コンデンサ収容部５１は、コネクタ６５のリアフレーム１２側に配置され、発電機１の径方向外側に向けて開口する蓋なし容器をなしている。このコンデンサ収容部５１の内部は、上記のようにコンデンサ素子３２と充填材５５とで満たされている。
【００２９】
〔実施例１の特徴〕
コンデンサ素子３２は、電圧制御装置３１やレクティファイヤ６から直接的に熱が伝達されている。すなわち、コンデンサ素子３２は、スイッチング作用により発熱する電圧制御装置３１と同じレギュレータケース３４に収容されているため、冷却フィン３７で放熱しきれない熱が伝達される。また、レクティファイヤ６がレギュレータ７に近接しているため、コンデンサ素子３２は、レクティファイヤ６での整流作用により発生する熱が伝達される。さらに、コンデンサ素子３２は、電機子コイル２や界磁コイル４での通電に伴い発生する熱が間接的に伝達されている。
【００３０】
このようにコンデンサ素子３２は、熱伝達を受けて熱劣化する虞がある。そこで、コンデンサ素子３２の高、低電位側端子５３、５４と接続されるケース側端子５６に放熱板３３を取り付ける。これにより、コンデンサ素子３２に伝達された熱を放熱する。
【００３１】
〔実施例１の効果〕
実施例１の発電機１はコンデンサ素子３２に伝達される熱を放熱する放熱板３３を備える。
これにより、コンデンサ素子３２に伝達される熱を放熱することができるので、コンデンサ素子３２の熱劣化を防止することができる。このため、高コストの耐熱性素材（例えば、ポリフェニレンスルフィド）を用いてコンデンサ素子３２自体の耐熱性を高める必要がなくなる。
【００３２】
また、放熱板３３は、コンデンサ素子３２の高、低電位側端子５３、５４と電気的に接続されるケース側端子５６に当接して取り付けられている。
ケース側端子５６は空中に突出するように配置される。このため、コンデンサ素子３２をコンデンサ収容部５１に収容した後も、容易に、放熱板３３をケース側端子５６に当接させて取り付けることができる。すなわち、放熱板３３の取付作業が容易になる。
【実施例２】
【００３３】
実施例２の発電機１では、図６ないし図９に示すように、放熱板３３がケース側端子５６と一体に形成されている。
これにより、コンデンサ素子３２をコンデンサ収容部５１へ収容した後に、高、低電位側端子５３、５４またはケース側端子５６に放熱板３３を取り付ける作業が不要になる。この結果、従来と同様の収容作業を行うだけで、放熱板３３による放熱を効率的に行える。
【実施例３】
【００３４】
実施例３の発電機１では、図１０ないし図１３に示すように、放熱板３３がコンデンサ素子３２の高、低電位側端子５３、５４と一体に形成され、その一部がコンデンサ素子３２とともに充填材５５によりコンデンサ収容部５１に固定して収容されている。
これにより、放熱板３３の剛性を強化することができ、振動などによる損傷を防止することができる。
【００３５】
〔変形例〕
実施例のコンデンサ素子３２は、電圧制御装置３１を収容するレギュレータケース３４に収容されていたが、このレギュレータケース３４と別体のケースに収容されていてもよい。
実施例の放熱板３３は、コンデンサ素子３２の高、低電位側端子５３、５４、またはケース側端子５６に一体形成されたり、当接して取り付けられたが、このような構成に限定されない。例えば、コンデンサ素子３２の本体部５２から放熱専用の突出部を設け、これに放熱板３３を取り付けたり一体形成してもよい。
実施例の放熱板３３は、コンデンサ素子３２の高、低電位側端子５３、５４の両方、またはケース側端子５６の両方に一体形成されたり、当接して取り付けられたが、片方にのみ一体形成されたり、当接して取り付けられたりしてもよい。
実施例の放熱板３３は、放熱効率を高めるための通気穴５７が設けられた形状であったが、これに限定されない。例えば、板状のままでもよく、凹凸を形成して放熱面積を増加させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】発電機の断面図である（実施例１）。
【図２】レギュレータの正面図である（実施例１）。
【図３】レギュレータの側面図である（実施例１）。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である（実施例１）。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である（実施例１）。
【図６】レギュレータの正面図である（実施例２）。
【図７】レギュレータの側面図である（実施例２）。
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図である（実施例２）。
【図９】図８のＤ−Ｄ線断面図である（実施例２）。
【図１０】レギュレータの正面図である（実施例３）。
【図１１】レギュレータの側面図である（実施例３）。
【図１２】図１０のＥ−Ｅ線断面図である（実施例３）。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ線断面図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００３７】
１    発電機
２    電機子コイル
３    ステータ
４    界磁コイル
５    ロータ
３１  電圧制御装置
３２  コンデンサ素子
３３  放熱板
３４  レギュレータケース（ケース）
３５  電圧制御装置収容部
５１  コンデンサ収容部
５３  高電位側端子（コンデンサ素子の端子）
５４  低電位側端子（コンデンサ素子の端子）
５５  充填材  
５６  ケース側端子（発電機側端子）
【図１】
2005237137.tif 000003
【図２】
2005237137.tif 000004
【図３】
2005237137.tif 000005
【図４】
2005237137.tif 000006
【図５】
2005237137.tif 000007
【図６】
2005237137.tif 000008
【図７】
2005237137.tif 000009
【図８】
2005237137.tif 000010
【図９】
2005237137.tif 000011
【図１０】
2005237137.tif 000012
【図１１】
2005237137.tif 000013
【図１２】
2005237137.tif 000014
【図１３】
2005237137.tif 000015