(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、このケース内に回転可能に設けられたシャフトと、このシャフトに固定された回転子と、前記ケースに固定されステータコアに導線が巻回されたステータコイルが設けられたステータと、前記ステータコイルに電気的に接続されステータコイルで生じた交流を直流に整流する整流器とを備え、
前記整流器は、前記シャフトに直交した円弧帯状の第１のヒートシンクに第１のダイオードが複数個固定されているとともに、前記第１のヒートシンクの径方向外側に前記シャフトに直交して設けられた円弧帯状の第２のヒートシンクに第２のダイオードが複数個固定されて構成された車両用交流発電機であって、
前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードの少なくとも一方は、周方向に沿って千鳥配列されている内径側ダイオードと外径側ダイオードとから構成されており、
前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードは、それぞれ周方向に沿って千鳥配列されている内径側ダイオードと外径側ダイオードとから構成されており、
前記第２のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオードは前記第１のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオードと対向して配置されている交流発電機。
【請求項２】
ケースと、このケース内に回転可能に設けられたシャフトと、このシャフトに固定された回転子と、前記ケースに固定されステータコアに導線が巻回されたステータコイルが設けられたステータと、前記ステータコイルに電気的に接続されステータコイルで生じた交流を直流に整流する整流器とを備え、
前記整流器は、前記シャフトに直交した円弧帯状の第１のヒートシンクに第１のダイオードが複数個固定されているとともに、前記第１のヒートシンクの径方向外側に前記シャフトに直交して設けられた円弧帯状の第２のヒートシンクに第２のダイオードが複数個固定されて構成された車両用交流発電機であって、
前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードの少なくとも一方は、周方向に沿って千鳥配列されている内径側ダイオードと外径側ダイオードとから構成されており、
前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードは、それぞれ周方向に沿って千鳥配列されている内径側ダイオードと外径側ダイオードとから構成されており、
前記第２のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオード及び前記内径側ダイオードのそれぞれは、前記第１のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオード及び前記内径側ダイオードのそれぞれの半径方向線から離れて配置されている交流発電機。
【請求項３】
内径側ダイオード及び外径側ダイオードは表面が陥没したヒートシンクの凹部に設けられ、この凹部に対応したヒートシンクの裏面には突出部が形成されている請求項１または２に記載の交流発電機。
【請求項４】
内径側ダイオード及び外径側ダイオードの一方は、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの他方に衝突した冷却空気により周面に生じた空気剥離部の領域に一部含まれるように配置されている請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の交流発電機。
【請求項５】
隣接した円柱状の内径側ダイオードの中心点と円柱状の外径側ダイオードの中心点との間の距離をＷ、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの直径をＤとしたとき、（Ｗ／Ｄ）＜２であり、隣接した内径側ダイオードの中心点及び外径側ダイオードの中心点を結ぶ線と、シャフトの中心軸線から外径側ダイオードの中心点または内径側ダイオードの中心点とを結ぶ線とが交差する角度をθとしたとき、角度θは１００°＜θ＜１４０°である請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の交流発電機。
【請求項６】
第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとは軸線に対して異なる垂直平面上に配置されている請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の交流発電機。
【請求項７】
第１のヒートシンクは正極側ヒートシンクであり、第１のダイオードは正極側ダイオードであり、またケースに当接した第２のヒートシンクは負極側ヒートシンクであり、第２のダイオードは負極側ダイオードである請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステータコイルで生じた交流を直流に整流する整流器と備えた交流発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の車両用交流発電機の断面図、図１１はその発電機の電気回路図、図１２は図１０の整流器１２を内部から視たときの正面図、図１３は図１０のリヤブラケット２の正面図である。
この車両用交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケ−ス３と、このケ−ス３内に設けられ一端部にプ−リ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の回転子７と、ケ−ス３内の内壁面に固定されたステ−タ８と、シャフト６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステ−タ８に電気的に接続されステ−タ８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒ−トシンク１７と、このヒ−トシンク１７に接着されステ−タ８で生じた交流電圧を調整するレギュレ−タ１８とを備えている。
【０００３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、回転子コイル１３を覆って設けられその磁束によって磁極が形成されるポ−ルコア１４とを備えている。ポ−ルコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポ−ルコア体２１及び第２のポ−ルコア体２２とから構成されている。第１のポ−ルコア体２１及び第２のポ−ルコア体２２の軸方向端面には、冷却用の遠心ファン５が溶接されている。
ステ−タ８は、回転子７による回転磁界が通るステ−タコア１５と、回転磁界で交流が生じるステ−タコイル１６とを備えている。ステータコイル１６は、ステ−タコア１５に導線が巻回された３つのコイルをＹ字形に結線して形成された第１のステータコイル部１６ａ及び第２のステータコイル部１６ｂから構成されている。
【０００４】
図１４は整流器１２の正面図、図１５及び図１６は図１４の整流器１２の分解正面図である。整流器１２は、第１のステータコイル部１６ａ及び第２のステータコイル部１６ｂの各出力端に接続された、正極側ダイオード２６及び負極側ダイオード２８と、第１のステータコイル部１６ａ及び第２のステータコイル部１６ｂの各中性点３１に接続された中線点ダイオード３０とを備えている。
また、整流器１２は、円弧帯状で表面に６個の正極側ダイオード２６及び２個の中性点ダイオード３０が同一円周上に等分間隔をおいて設けられた正極側ヒートシンク２４と、この正極側ダイオード２６の半径方向外側に同一平面状に配置され表面に６個の負極側ダイオード２８及び２個の中性点ダイオード３０が同一円周上に等分間隔をおいて設けられた円弧帯状の負極側ヒートシンク２７と、各々のダイオ−ド２６，２８，３０とステ−タコイル１６とを電気的に接続したサ−キットボ−ド２９とを備えている。
【０００５】
正極側ヒートシンク２４及び負極側ヒートシンク２７の表面には、円柱形状の正極側ダイオード２６、負極側ダイオード２８及び中性点ダイオード３０が収まる陥没した形状の凹部３２，３３が形成されている。図１７は図１５の正極側ヒートシンク２４及び負極側ヒートシンク２７を裏側から視たときの図であり、各ヒートシンク２４，２７の裏側には凹部３２，３３の成形時に同時に突出部３４，３５が形成されている。
正極側ダイオード２６、負極側ダイオード２８及び中性点ダイオード３０はヒートシンク２４，２７の凹部３２，３３に半田付け溶接で固定されている。各ダイオード２６，２８，３０の垂直に延びたリード３６，３７は、サーキットボード２９のターミナル３８，３９に電気的に接続されている。
なお、正極側ヒートシンク２４はホルダ部４０を介して負極側ヒートシンク２７に保持されており、また、貫通孔４１を通じてリヤブラケット２に螺着されたネジ（図示せず）により、正極側ヒートシンク２４、負極側ヒートシンク２７及びサーキットボード２９はケース３内に固定されている。また、負極側ヒートシンク２７はリヤブラケット２に直付けされてアースされている。
【０００６】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生する一方、エンジンによってプ−リ４は駆動され、シャフト６によって回転子７が回転するため、ステ−タコイル１６には回転磁界が与えられ、ステ−タコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２の正極側ダイオード２６、負極側ダイオード２８を通って直流に整流されるとともに、レギュレ−タ１８によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００７】
回転子コイル１３、ステ−タコイル１６、正極側ダイオード２６、負極側ダイオード２８、レギュレ−タ１８は交流機発電中、常に発熱している。そして、例えば定格出力電流１００Ａクラスの交流発電機で温度的に高い回転数では、回転子コイル１３では６０Ｗ、ステータコイル１６では５００Ｗ、正極側ダイオード２６及び負極側ダイオード２８の合計では１２０Ｗ、レギュレータ１８では６Ｗの発熱量がある。過度の発熱は、交流発電機の性能を悪化させ、また部品の寿命を低下させることになる。
【０００８】
そのため、回転子７の回転とともにファン５が回転し、この回転によりケース３の開口部Ａからケース３内に外気が流入し、その外気は図１０の矢印αで示すように流れ、負極側ヒートシンク２６、負極側ダイオード２８、正極側ヒートシンク２４、正極側ダイオード２６を冷却している。その外気は、その後ファン５により半径外側方向に流れ、リヤ側のステ−タコイル１６のエンド部を冷却し、開口部Ｂから外気へ放出される。
また、ファン５の回転により開口部Ｃからもケース３内に外気が流入し、その外気は図１０の矢印βで示すように流れ、レギュレ−タ１８のパワートランジスタを冷却している。その外気は、その後ファン５により半径外側方向に流れ、リヤ側のステ−タコイル１６のエンド部を冷却し、開口部Ｄから外部に放出される。
同様に、フロントブラケット１の開口部Ｅから流入した外気は、ファン５により半径外側方向に流れ、フロント側のステ−タコイル１６のエンド部を冷却している。その外気はその後、開口部Ｆからケース３の外部に放出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の車両用交流発電機では、正極側ダイオード２６、負極側ダイオード２８のシャフト６の軸線方向に延びたリード３６，３７がそのままサーキットボード２９のターミナル３８，３９に当接するようにするため、６個の正極側ダイオード２６及び２個の中性点ダイオード３０が正極側ヒートシンク２４の円周上に等分間隔をおいて配置され、また６個の負極側ダイオード２８及び２個の中性点ダイオード３０が負極側ヒートシンク２７の円周上に等分間隔をおいて配置されている。そのため、特に、内径側の正極側ヒートシンク２４上の正極側ダイオード２６は互いに接近しており、正極側ダイオード２６の中心点間の距離をＷ、正極側ダイオード２６の直径をＤとしたときに、Ｗ／Ｄ≒１．５の値である。従って、整流器１２の温度分布を調べたところ、正極側ヒートシンク２４の周方向では中心部に向かうに従って温度が高くなり、その温度高低差は約１３℃、径方向では内側に向かうに従って温度が高くなり、その温度高低差は約３℃であることが分かった。そして、温度が一番高い、正極側ヒートシンク２４の中心部の正極側ダイオード２６では温度が１２５℃と局所的に高い温度になってしまうという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、整流器内部の温度分布を平坦化して局部的な高温化を防止した交流発電機を得ることを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る交流発電機では、第１のダイオード及び第２のダイオードの少なくとも一方は、周方向に沿って千鳥配列されている内径側ダイオードと外径側ダイオードとから構成され、また第２のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオードは第１のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオードと対向して配置されている。
また、この発明に係る交流発電機では、第１のダイオード及び第２のダイオードの少なくとも一方は、周方向に沿って千鳥配列されている内径側ダイオードと外径側ダイオードとから構成され、第２のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオード及び前記内径側ダイオードのそれぞれは、第１のヒートシンクに固定された前記外径側ダイオード及び前記内径側ダイオードのそれぞれの半径方向線から離れて配置されている
【００１２】
この発明に係る交流発電機では、内径側ダイオード及び外径側ダイオードは表面が陥没したヒートシンクの凹部に設けられ、この凹部に対応したヒートシンクの裏面には突出部が形成されている。
【００１３】
この発明に係る交流発電機では、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの一方は、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの他方に衝突した冷却空気により周面に生じた空気剥離部の領域に一部含まれるように配置されている。
【００１４】
この発明に係る交流発電機では、隣接した円柱状の内径側ダイオードの中心点と円柱状の外径側ダイオードの中心点との間の距離をＷ、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの直径をＤとしたとき、（Ｗ／Ｄ）＜２であり、隣接した内径側ダイオードの中心点及び外径側ダイオードの中心点を結ぶ線と、シャフトの中心軸線から外径側ダイオードの中心点または内径側ダイオードとを結ぶ線とが交差する角度をθとしたとき、角度θは１００°＜θ＜１４０°である。
【００１７】
この発明に係る交流発電機では、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとは軸線に対して異なる垂直平面上に配置されている。
【００１８】
この発明に係る交流発電機では、第１のヒートシンクは正極側ヒートシンクであり、第１のダイオードは正極側ダイオードであり、またケースに当接した第２のヒートシンクは負極側ヒートシンクであり、第２のダイオードは負極側ダイオードである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態１の車両用交流発電機について説明するが、図１０ないし図１７と同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の車両用交流発電機の整流器５０の正面図、図２は図１のサーキットボード５６を除いたときの正面図である。
整流器５０は、第１のステータコイル部１６ａ及び第２のステータコイル部１６ｂの各出力端に接続された、第１のダイオードである正極側ダイオード５１ａ，５１ｂ及び第２のダイオードである負極側ダイオード５２ａ，５２ｂと、第１のステータコイル部１６ａ及び第２のステータコイル部１６ｂの各中性点３１に接続された中性点ダイオード５３とを備えている。
また、整流器５０は、円弧帯状で表面に６個の正極側ダイオード５１ａ，５１ｂ及び２個の中性点ダイオード５３が設けられた第１のヒートシンクである正極側ヒートシンク５４と、この正極側ヒートシンク５４の半径方向外側に同一平面状に配置され表面に６個の負極側ダイオード５２ａ，５２ｂ及び２個の中性点ダイオード５３が設けられた円弧帯状の第２のヒートシンクである負極側ヒートシンク５５と、各々のダイオ−ド５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３とステ−タコイル１６とを電気的に接続したサ−キットボ−ド５６とを備えている。
【００２０】
正極側ヒートシンク５４及び負極側ヒートシンク５５の表面には、円柱形状の正極側ダイオード５１ａ，５１ｂ（５１ａは内径側ダイオード、５１ｂは外径側ダイオードである。）、負極側ダイオード５２ａ，５２ｂ（５２ａは内径側ダイオード、５２ｂは外径側ダイオードである。）及び中性点ダイオード５３が入るように陥没した形状の凹部５７，５８が形成されている。図３は図２の正極側ヒートシンク５４及び負極側ヒートシンク５５を裏側から視たときの図であり、各ヒートシンク５４，５５の裏側には凹部５７，５８の成形時に同時に突出部５９，６０が形成されている。
正極側ダイオード５１ａ，５１ｂ、負極側ダイオード５２ａ，５２ｂ及び中性点ダイオード５３はヒートシンク５４，５５の凹部５７，５８に半田付け溶接で固定されている。各ダイオード５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３のリード６１，６２，６３は、サーキットボード５６のターミナル６４．６５に電気的に接続されている。
【００２１】
正極側ヒートシンク５４上の正極側ダイオード５１ａ，５１ｂは周方向に沿って、正極側ヒートシンク５４の内径側と外径側とに交互に偏って千鳥状に配置されている。同様に負極側ヒートシンク５５上の負極側ダイオード５２ａ，５２ｂは周方向に沿って、負極側ヒートシンク５５の内径側と外径側とに交互に偏って千鳥状に配置されている。従って、半径方向において隣接した正極側ダイオード５１ａ，５１ｂと負極側ダイオード５２ａ，５２ｂとの距離Ｌ１、Ｌ２は周方向に沿って交互に異なる。そのため、サーキットボード５６のターミナル６４．６５に各ダイオード５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３のリード６１，６２，６３を電気的に接続する際に、長い距離Ｌ２のときには、リード６１，６２，６３の途中を屈曲して接続している。
【００２２】
なお、正極側ヒートシンク５４はホルダ部４０を介して負極側ヒートシンク５５に保持されており、また、貫通孔４１を通じてリヤブラケット２に螺着されたネジ（図示せず）により、正極側ヒートシンク５４、負極側ヒートシンク５５及びサーキットボード５６がケース３内に固定されている。また、負極側ヒートシンク５５はリヤブラケット２に直付けされてアースされている。
【００２３】
この実施の形態では、正極側ダイオード５１ａ，５１ｂの中心点間の距離をＷ、正極側ダイオード５１ａ，５１ｂの直径をＤとしたときのＷ／Ｄ≒１．５とし、正極側ヒートシンク５４上の外径側ダイオード５１ｂの中心点と整流器５０の中心点とを結ぶ線１００と、外径側ダイオード５１ｂの中心点とこのダイオード５１ｂに隣接した内径側ダイオード５１ａの中心点とを結ぶ線１０１との交差角度が１１２．５°になるように正極側ダイオード５１ａ，５１ｂが配置されている。
【００２４】
そして、従来のものと同一条件下で整流器５０の温度分布を調べたところ、周方向では中心部に向かうに従って温度が高くなり、その温度高低差は約１０℃であり、高低差が５℃低下した。また、径方向では内側に向かうに従って温度が高くなり、その温度高低差は約１℃であり、高低差は２℃低下した。そして、温度が一番高い、正極側ヒートシンク５４の中心部の正極側ダイオード５１ａ，５１ｂの温度は１２０℃であり、５℃温度が低下した。
【００２５】
このように、整流器５０の温度分布が平坦化し、また正極側ダイオード５１ａ，５１ｂの最高温度も低下したが、その冷却効率が向上したことについては下記のように考察する。
図４は第１のヒートシンクである正極側ヒートシンク５４の部分拡大図であり、正極側ヒートシンク５４上の外径側にある円柱形状の外径側ダイオード５１ｂに空気が衝突したときのその側面に沿った空気の流れの様子を示している。空気がダイオード５１ｂに衝突したときには両側に分かれ、その分岐点では流れがせき止められて速度がゼロとなる。この点、即ちよどみ点２００の後方では側面に沿って層流境界層が形成され、途中からは側面から剥離し後方では渦、逆流が生じる空気剥離部２０１が形成される。この空気剥離部２０１に最接近して内径側ダイオード５１ａが配置されているので、内径側ダイオード５１ａの一部は乱流領域である空気剥離部２０１に含まれ、内径側ダイオード５１ａの周壁面の熱伝達が促進されると考えられる。
【００２６】
図５は流れの直角に置かれた円柱の局所ヌセルト数Ｎuｘ（αxＤ／λ、αxは円柱上での局所熱伝達係数、Ｄは円柱の直径、λは流体の熱伝導率を示しており、直径Ｄ及び熱伝導率λは一定であり、Ｎuxが大きいということは局所での熱伝達が良いことを示す。）を示す図である（「伝熱学」  １６８頁  理工学発行）。この図は、よどみ点２００をゼロとしてそのよどみ点２００から円柱側面に沿った所定の位置までの角度θ（角度θはよどみ点に対向した位置では１８０°である。）を横軸とし、その所定の位置でのヌセルト数を縦軸としている。この図から分かるようにθが１００°〜１４０°の範囲ではヌセルト数が大きな値を示している。つまり、この範囲では、空気剥離部２０１が生じたことに起因してヌセルト数が特に大きな値を示していると考えられる。
従って、図４においてθを１００°〜１４０°の範囲に設定すれば、隣接した内径側ダイオード５１ａは外径側ダイオード５１ｂにより生じる空気剥離部２０１の影響を受けて周壁面の空気層に乱れが生じ、正極側ダイオード５１ｂは効率良く冷却されることになる。
【００２７】
なお、隣接した内径側ダイオード５１ａが空気剥離部２０１の影響を受けるには、外径側ダイオード５１ｂと内径側ダイオード５１ａとの間の距離がある程度接近している必要がある。円柱周りの流れの影響については、過去に多くの実験例が示されており、その結果によると、（Ｗ／Ｄ）＜２のときに隣接した円柱に影響を及ぼすことが知られている（例えば、ＶＩＩＩ−INTERFERERENCE DRAG  ８−２参照）。
【００２８】
このように、上記実施の形態１の車両用交流発電機では、正極側ヒートシンク５４上の内径側ダイオード５１ａ及び外径側ダイオード５１ｂが周方向に沿って千鳥配列されており、かつ内径側ダイオード５１ａは外径側ダイオード５１ｂで生じた空気剥離部２０１の影響を受けることになり、内径側ダイオード５１ａは効率良く冷却される。また、同様に、正極側ヒートシンク５４の裏側の突出部５９により空気剥離部が生じ、その空気剥離部に隣接した突出部５９も空気剥離部により熱伝達が促進され、正極側ヒートシンク５４の裏側も効率良く冷却される。
また、第２のヒートシンクである負極側ヒートシンク５５上の負極側ダイオード５２ａ及び負極側ダイオード５２ｂも周方向に沿って千鳥配列されているので、同一円周上に配列された場合と比較して隣接した負極側ダイオード５２ａ、５２ｂ間の距離が大きくなり、通風抵抗が小さくなり、それだけ通風量が増大して整流器５０全体の冷却効率が向上する。
【００２９】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２の車両用交流発電機の整流器７０の正面図（但し、サーキットボードは除かれている。）である。実施の形態１のものと比較して第２のダイオードである負極側ダイオード７１ａ、７１ｂの配列が異なるだけで、他の構成は同じである。
この実施の形態２では、温度が一番高くなる内径側ダイオード５１a１（第１のヒートシンクである正極側ヒートシンク５４の中央部）に隣接した外径側ダイオード５１ｂ１からの剥離部２０１の影響を大きくするようにしてある。つまり、中央部の内径側ダイオード５１ａ１に隣接した外径側ダイオード５１ｂ１に衝突する空気量を多くするために、この外径側ダイオード５１ｂ１と半径方向外側にある外径側ダイオード７１ｂ１との間の距離Ｌを大きくするために、外径側ダイオード７１ｂ１を第２のヒートシンクである負極側ヒートシンク５５の外径側に配置してある。
【００３０】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３の車両用交流発電機の整流器９０の正面図（但し、サーキットボードは除かれている。）である。実施の形態２のものと比較して第２のダイオードである負極側ダイオード９１ａ、９１ｂの配列が異なるだけで、他の構成は同じである。
この実施の形態３では、外径側ダイオード９１ｂ及び内径側ダイオード９１ａのそれぞれは、第１のヒートシンクである正極側ヒートシンク５４に固定された外径側ダイオード５１ｂ及び内径側ダイオード５１ａのそれぞれの半径方向線Ｇから離れて配置されている。このため、半径方向内側に流れる冷却空気が正極側ヒートシンク５４に固定された外径側ダイオード５１ｂ及び内径側ダイオード５１ａに衝突する量が増大し、外径側ダイオード５１ｂ及び内径側ダイオード５１ａはより効率良く冷却される。
【００３１】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４の車両用交流発電機の断面図であり、正極側ヒートシンク８１と、負極側ヒートシンク８２とがシャフト６の軸線に対して異なる垂直平面上に配置されている点以外は、実施の形態１のものと同様である。
この実施の形態では、同一平面上に負極側ヒートシンク及び負極側ヒートシンクがないので、平面上での通風抵抗が低減され、開口部Ａからの空気量が多くなり、正極側ダイオード５１及び負極側ダイオード５２の温度上昇を抑制することができる。
【００３２】
実施の形態５．
上記各実施の形態では、ヒートシンクの表面から円柱のダイオードが突出しており、また裏面では突出部が形成されており、両面において空気剥離部の乱れによる熱伝達促進効果が得られたが、内径側ダイオード及び外径側ダイオードをヒートシンクの凹部に、ダイオードの表面とヒートシンクの表面とが同一面になるように収納してもよい。
つまり、内径側ダイオードを収めた凹部に対応したヒートシンクの裏面に突出した突出部を、外径側ダイオードを収めた凹部に対応したヒートシンクの裏面に突出した突出部に衝突して生じた空気剥離部の領域に一部含まれるように配置するようにすればよい。そして、この場合には、ヒートシンクの裏面において空気剥離部の乱れによる熱伝達促進効果が得られる。
【００３３】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６の車両用交流発電機の断面図である。
上記各実施の形態では、整流器５０，７０，９０はケース３内に収められていたが、この実施の形態６では、リヤブラケット１０１に隣接したカバー１０２内に整流器１００が収められている。この整流器１００でも、実施の形態１と同様に、周方向に沿って千鳥配列された内径側及び外径側の正極側ダイオード１０３と、周方向に沿って千鳥配列された内径側及び外径側の負極側ダイオード１０４とを備え、内径側の正極側ダイオード１０３は、外径側の正極側ダイオード１０３に衝突した冷却空気により周面に生じた空気剥離部の領域に一部含まれるように配置されている。また、正極側ヒートシンク１０５と負極側ヒートシンク１０６とは軸線に対して異なる垂直平面上に配置されている。
この実施の形態６では、実施の形態１と同様に、内径側の正極側ダイオード１０３は外径側の正極側ダイオード１０３で生じた空気剥離部の影響を受けることになり、内径側の正極側ダイオード１０３は効率良く冷却される。また、同一平面上に負極側ヒートシンク１０６及び正極側ヒートシンク１０５がないので、平面上での通風抵抗が低減され、カバー１０２の開口部Ｈからの空気量が多くなり、正極側ダイオード１０３及び負極側ダイオード１０４の温度上昇を抑制することができる。
【００３４】
なお、各上記実施の形態では、負極側ヒートシンクを外径側に配置し、正極側ヒートシンクを内径側に配置したが、負極側ヒートシンクを内径側に配置し、正極側ヒートシンクを外径側に配置した整流器にもこの発明を適用できるのは勿論である。
また、上記各実施の形態の整流器は、各中性点に接続された中性点ダイオードを備えており、各ヒートシンクに４個のダイオードが配置されていたが、勿論３相全波整流に必要な数である各ヒートシンク当たり３個のダイオードだけでもよいし、外側のヒートシンクに配置されるダイオードの数が内側のヒートシンクに配置されるダイオードの数よりも多いときでもこの発明は適用できるのは勿論である。
さらに、正極側ダイオード及び負極側ダイオードの一方だけに、周方向に沿って千鳥配列されていてもよい。
さらにまた、正極側ダイオード及び負極側ダイオードは円柱形状に限定されるものではなく、例えば矩形状、多角形状であってもよい。
また、上記各実施の形態では、内側にある正極側ダイオードのみについて、空気剥離部の領域に一部含まれるように正極側ダイオードが配置されているが、この発明は、外側にある負極側ダイオードも空気剥離部の領域に一部含まれるように負極側ダイオードを配置してもよい。
さらに、上記各実施の形態では、冷却空気が半径方向内側に向かって流れる場合について説明したが、この発明は、シャフトの近傍から冷却空気がケース内に流入して、半径外側方向に流れる場合にも適用できる。従って、この場合には、外径側ダイオードが内径側ダイオードで生じた空気剥離部の乱れによる熱伝達促進効果により、効率良く冷却される。
さらにまた、この発明は車両用交流発電機に限定されないのは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る交流発電機によれば、第１のダイオード及び第２のダイオードの少なくとも一方は、周方向に沿って千鳥配列されている内径側ダイオードと外径側ダイオードとから構成されているので、整流器内に流入する冷却空気抵抗が小さくなり、冷却流量が増大して整流器の冷却効率が向上する。また、整流器のコンパクト化及びダイオードの配置自由度が高くなるという効果もある。
【００３６】
また、この発明に係る交流発電機によれば、内径側ダイオード及び外径側ダイオードは表面が陥没したヒートシンクの凹部に設けられ、この凹部に対応したヒートシンクの裏面に形成された突出部に冷却空気が衝突するようになっているので、ヒートシンクと冷却空気との接触面積が増大し、ダイオードの冷却効率が向上する。
【００３７】
また、この発明に係る交流発電機によれば、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの一方は、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの他方に衝突した冷却空気により周面に生じた空気剥離部の領域に一部含まれるように配置されているので、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの一方は内径側ダイオード及び外径側ダイオードの他方で生じた空気剥離部の乱れによる熱伝達促進効果により、効率良く冷却される。
【００３８】
また、この発明に係る交流発電機によれば、隣接した円柱形状の内径側ダイオードの中心点と円柱形状の外径側ダイオードの中心点との間の距離をＷ、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの直径をＤとしたとき、（Ｗ／Ｄ）＜２であり、また隣接した内径側ダイオードの中心点及び外径側ダイオードの中心点を結ぶ線と、シャフトの中心軸線から外径側ダイオードの中心点または内径側ダイオードの中心点とを結ぶ線とが交差する角度をθとしたとき、角度θは１００°＜θ＜１４０°の範囲であるので、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの一方は、内径側ダイオード及び外径側ダイオードの他方で生じた空気剥離部の乱れによる熱伝達促進効果を確実に受けて、効率良く冷却される。
【００３９】
また、この発明に係る交流発電機によれば、第２のヒートシンクに固定された外径側ダイオードは第１のヒートシンクに固定された外径側ダイオードと対向して配置されているので、対向したダイオード間の空間が確実に確保され、通風抵抗を低減でき、外径側ダイオードまたは内径側ダイオードに衝突する空気量をより多くすることが可能となる。
【００４０】
また、この発明に係る交流発電機によれば、第２のヒートシンクに固定された外径側ダイオード及び内径側ダイオードのそれぞれは、第１のヒートシンクに固定された外径側ダイオード及び内径側ダイオードのそれぞれの半径方向線から離れて配置されているので、ダイオードに衝突する冷却空気量が増大し、ダイオードはより効率良く冷却される。
【００４１】
また、この発明に係る交流発電機によれば、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとは軸線に対して異なる垂直平面上に配置されているので、同一平面上での通風抵抗が低減され、第１のダイオード及び第２のダイオードはより効率良く冷却される。
【００４２】
また、この発明に係る交流発電機によれば、第１のヒートシンクは正極側ヒートシンクであり、第１のダイオードは正極側ダイオードであり、またケースと当接した第２のヒートシンクは負極側ヒートシンクであり、第２のダイオードは負極側ダイオードであるので、負極側ダイオードの熱は熱伝導によりケースに伝達され、負極側ダイオードはより効率良く冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の車両用交流発電機の整流器の正面図である。
【図２】  図１の整流器のサーキットボードを除いたときの正面図である。
【図３】  図２の整流器の裏面図である。
【図４】  図２の要部拡大図である。
【図５】  流れの直角に置かれた円柱の局所ヌセルト数Ｎuｘを示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態２の車両用交流発電機の整流器の正面図である。
【図７】  この発明の実施の形態３の車両用交流発電機の整流器の正面図である。
【図８】  この発明の実施の形態４の車両用交流発電機の整流器の正面図である。
【図９】  この発明の実施の形態６の車両用交流発電機の断面図である。
【図１０】  従来の車両用交流発電機の側断面図である。
【図１１】  図１０の車両用交流発電機の電気回路図である。
【図１２】  図１０の整流器を内部から視たときの正面図である。
【図１３】  図１０のリヤブラケットの正面図である。
【図１４】  図１０の整流器の正面図である。
【図１５】  図１０の整流器のサーキットボードを除いたときの正面図である。
【図１６】  図１４のサーキットボードの正面図である。
【図１７】  図１５の整流器の裏面図である。
【符号の説明】
３  ケース、５  ファン、６  シャフト、７  回転子、８  ステータ、５０、７０，８０，９０，１００  整流器、５１ａ  内径側ダイオード、５１ｂ  外径側ダイオード、５２ａ  内径側ダイオード、５２ｂ  外径側ダイオード、５４，１０３  正極側ダイオード、５５，１０４  負極側ダイオード、５７，５８  凹部、２００  よどみ点、２０１  空気剥離部、７１ａ  内径側ダイオード、７１ｂ  外径側ダイオード、８１，１０５  正極側ヒートシンク、８２，１０６  負極側ヒートシンク。
【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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【図１６】
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【図１７】
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