(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子を回転させることによって固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、前記整流装置を覆うカバーとを備える車両用交流発電機において、
前記整流装置は、整流素子が取り付けられた放熱板と、前記整流素子と配線用電極との接合部と、前記固定子巻線の引出線と前記配線用電極との接合部とによって、固定子巻線と整流素子とを電気的に接続する電気接続部を有し、
前記放熱板の外周部で、前記固定子巻線の引出線と前記配線用電極との接合部の両側で、前記整流素子と配線用電極との接合部の径方向外周側に凹部を形成すると共に、
前記整流装置は、前記回転子と固定子とを収容するフレームの外側に搭載されており、
前記フレームは、前記放熱板とほぼ平行に形成された搭載面を有しており、
前記凹部の径方向の深さを、前記搭載面の径方向外側縁にほぼ一致させると共に、前記凹部の円周方向の長さを径方向の深さよりも長くしたことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記放熱板は、円弧形状に形成されており、弧のほぼ中央に位置する前記電気接続部に対応させて前記凹部を形成す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もしくは２において、
前記カバーは、前記放熱板に対応する外周がほぼ円形形状を有す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、乗用車や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】
一般的な車両用交流発電機においては、回転子を回転させたときに、固定子鉄心に巻装されている固定子巻線に発生する交流の誘起電圧を整流するために、整流装置が内蔵されている。例えば、固定子巻線が三相からなる場合には、各相に２個ずつ、合計で６個あるいは三相巻線の各相を結線した中性点出力も取り出す場合は８個の整流素子を含む整流装置が備わっており、この整流装置によって三相全波整流が行われる。このような整流装置や電圧調整装置等の電気部品は、図４に示すように、その全体を覆うカバーによって保護されている。
【０００３】
このカバーには、多数の冷却風の吸入窓が形成されており、この吸入窓を介して内部に取り込まれた冷却風によって、上述した各種の電気部品や固定子巻線の冷却が行われる。また、カバーには外周部には複数の膨らみ部分１００が形成されており、冷却風とともに浸入してくる泥水や電解液等をこの膨らみ部分１００から排出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の車両用交流発電機では、エンジンルーム内に取り付ける際に、あるいは走行中に小石等の異物が当たることにより、カバーの膨らみ部分１００が変形し、泥水等を排出する通路が塞がれるおそれがある。
【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、その目的はカバーの変形の有無にかかわらず、泥水等を排出する通路を確保することができる車両用交流発電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、回転子を回転させることによって固定子巻線に誘起した交流電圧を整流する整流装置と、前記整流装置を覆うカバーとを備える車両用交流発電機において、前記整流装置は、整流素子が取り付けられた放熱板を有し、前記放熱板の外周部に凹部を形成することを特徴としている。カバーが部分的に変形した場合であっても、この凹部とカバーの内側面とが完全に同じ形状になることはほとんどないため、カバー内に浸入した泥水や電解液等をこの凹部から確実に排出することが可能になる。
【０００７】
前記凹部は、前記固定子巻線と前記整流素子とを電気的に接続する電気接続部の両側に配置されていることを特徴としている。電気接続部の両側に凹部が配置されるため、泥水等が電気接続部付近で滞留することがなく、絶縁不良等の不具合の発生を防止することができる。また、前記整流装置は、前記回転子と固定子とを収容するフレームの外側に搭載されており、前記フレームは、前記放熱板とほぼ平行に形成された搭載面を有しており、前記凹部の径方向の深さを、前記搭載面の径方向外側縁にほぼ一致させることを特徴としている。凹部を通って排出される泥水等がフレームに干渉することを防止することができるため、カバー内部に浸入した泥水等を確実に外部に排出することができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、請求項１の車両用交流発電機において、前記放熱板は、円弧形状に形成されており、弧のほぼ中央に位置する前記電気接続部に対応させて前記凹部を形成することを特徴としている。回転子に励磁電流を流すブラシ装置の配置状態を考えると、円弧形状の放熱板のほぼ中央に位置する電気接続部が、車両用交流発電機を車両に取り付けた際に下側（地方向）になるため、この電気接続部に対応させて上述した凹部を形成する場合に、絶縁不良の発生等の不具合の発生を防止する効果が最も大きくなる。
【０００９】
請求項３の発明によれば、請求項１もしくは２の車両用交流発電機において、前記カバーは、前記放熱板に対応する外周がほぼ円形形状を有することを特徴としている。放熱板に凹部を形成することにより、泥水等の排水用通路を確保しているため、対応するカバーの外周形状を単純な円形形状とすることが可能になる。したがって、型設計が容易になるとともに型寿命が長くなるため、製造コストの低減が可能になる。
【００１０】
請求項５の発明によれば、請求項１〜４のいずれかの車両用交流発電機において、前記整流装置は、前記回転子と固定子とを収容するフレームの外側に搭載されており、前記フレームは、前記放熱板とほぼ平行に形成された搭載面を有しており、前記凹部の径方向の深さを、前記搭載面の径方向外側縁にほぼ一致させることを特徴としている。凹部を通って排出される泥水等がフレームに干渉することを防止することができるため、カバー内部に浸入した泥水等を確実に外部に排出することができる。
【００１１】
【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について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、車両用交流発電機の全体構成を示す図である。また、図２は図１に示した車両用交流発電機の整流装置をリヤ側から見た図である。本実施形態の車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、５、整流装置６、ブラシ装置７、電圧調整器８、リヤカバー９等を含んで構成されている。
【００１３】
固定子２は、固定子鉄心２２と、三相の固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。
【００１４】
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３２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３２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の冷却ファン３５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３２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の冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３のリヤ側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から界磁巻線３１に対して給電が行われる。
【００１５】
フレーム４、５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３２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。これらのフレーム４、５は、固定子鉄心２２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４１、５１を有し、軸方向端面に吸入窓４２、５２を有している。
【００１６】
整流装置６は、三相の固定子巻線２３によって発生する三相交流電圧を整流して直流電流を得るためのものである。また、保護部材としてのリヤカバー９は、フレーム５の外側に取り付けられた整流装置６、ブラシ装置７および電圧調整器８を覆うように取り付けられ、これらを異物から保護する。リヤカバー９は、金属板をプレス成形することにより製造され、軸方向外側から冷却風を取り込む複数の吸入孔９ａを有する。
【００１７】
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２０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３２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、整流回路６の出力端子からは所定の直流電力が取り出される。また、回転子３が回転することによりフロント側の冷却ファン３５が回転するため、フロント側のフレーム４の軸方向端面に形成された吸入窓４２から冷却風が取り込まれ、その一部が固定子巻線２３のフロント側のコイルエンドに導かれるとともに、残りが回転子３のポールコア３２の爪間を通って界磁巻線３１表面に導かれた後、吐出窓４１、５１から排出される。同様に、リヤ側の冷却ファン３６が回転するため、リヤカバー９に形成された吸気孔９ａから取り込まれた冷却風が、整流装置６等の各種電気部品を冷却した後、リヤ側のフレーム５の軸方向端面に形成された吸気窓５２を通してフレーム４、５内部に導かれ、その後、固定子巻線２３のリヤ側のコイルエンドに導かれた後、吐出窓５１から排出される。
【００１８】
次に、整流装置６の詳細形状について説明する。図２に示すように、整流装置６は、６個の負極側整流素子６５が取り付けられた負極側放熱板１６２と、６個の正極側整流素子６６が取り付けられた正極側放熱板１６３と、２個の負極側整流素子６５と２個の正極側整流素子６６を１組として配線を行う端子台１６１とを含んで構成されている。
【００１９】
負極側放熱板１６２には、所定の間隔で円周方向に沿った６箇所に負極側整流素子６５が半田付けや溶着等による接合によって取り付けられているが、その接合位置は均等に分散しているのではなく、２個ずつが偏って配置されている。同様に、正極側放熱板１６３には、所定の間隔で円周方向に沿った６箇所に正極側整流素子６６が半田付けや溶着等による接合によって取り付けられているが、その接合位置は均等ではなく、上述した負極側放熱板１６２において偏って配置された２個ずつの負極側整流素子６５に接近した位置に偏って配置されている。
【００２０】
このように、整流装置６に含まれる負極側整流素子６５と正極側整流素子６６は、それぞれが２個ずつ、合計の４個を１組として全体で３組が設けられている。それぞれの組に含まれる２個の負極側整流素子６５と２個の正極側整流素子６６が端子台１６１に設けられた複数の配線用電極１６９のそれぞれに接合されている。また、この配線用電極１６９は、固定子巻線２３から引き出された３本の引出線のそれぞれに接続されている。例えば、図２に示した整流装置６では、固定子巻線２３から引き出された各引出線が配線用電極１６９に半田付けや溶着等によって接合されている。上述した負極側整流素子６５等と配線用電極１６９との接合部６５ａと、固定子巻線２３の引出線と配線用電極１６９との接合部１６９ａとによって、固定子巻線２３と整流素子６５、６６とを電気的に接続する電気接続部が形成されている。
【００２１】
また、フレーム５に近い側の負極側放熱板１６２は、円環切断部６００を除く円弧形状に形成されており、この円環切断部６００からみて径方向反対側の１８０°の範囲内に、複数（例えば６個）の切欠部１６２ａが形成されている。この切欠部１６２ａは、円弧形状の負極側放熱板１６２の径方向外側の縁のみに形成されており、その形成位置は、負極側放熱板１６２の外周に対応する弧のほぼ中央に偏在している。換言すれば、負極側放熱板１６２の外周に対応する弧のほぼ中央に位置する電気接続部（接合部６５ａ、１６９ａ）の両側に偏在している。切欠部１６２ａの形成位置をこのように設定するのは、円環切断部６００にブラシ装置７を配置したときに、反対側である弧のほぼ中央付近が、車両への実際の取り付けに際して下側（地方向）になることを考慮したためである。
【００２２】
また、切欠部１６２ａが形成されたために、負極側放熱板１６２の外周縁は凹凸形状になっている。この凹凸形状における凸部は所定の半径をもった円形の縁をなしており、凹部は所定の半径を有する円に接した長い長方形をなしている。そして、この凹部が上述した切欠部１６２ａを形成している。
【００２３】
また、図２に示すように、リヤカバー９の外周形状は、負極側放熱板１６２に対応する部分がほぼ円形に形成されており、従来のような大きな膨らみ部分は存在しない。このため、この膨らみ部分が組み付け等に際して他の部品等に当たって変形したり、車両走行中に小石等が当たって変形したりすることがない。
【００２４】
図３は、整流装置付近の部分的な拡大断面図である。同図に示すように、負極側放熱板１６２と正極側放熱板１６３は、端子台１６１を挟んで軸方向に２段に配置されている。リヤカバー９の吸入孔９ａから取り込まれた冷却風は、正極側放熱板１６３にあたった後、その一部が径方向外側に流れて負極側放熱板１６２の表面に到達し、その後フレーム５の軸方向端面に形成された吸入窓５２を通って固定子巻線２３側に導かれる。
【００２５】
また、上述したように、本実施形態の負極側放熱板１６２の外周縁には切欠部１６２ａが形成されているため、この部分において負極側放熱板１６２とその外側のリヤカバー９とによって区画された通路が形成される。図３に示すように、負極側放熱板１６２の外周縁では切欠部１６２ａにおいて深さＬだけくぼんでおり、この深さ方向の外周端部を、フレーム５に形成される負極側放熱板１６２の搭載面５４の径方向外側縁にほぼ一致させている。
【００２６】
フレーム５に形成された搭載面５４と負極側放熱板１６２とは、所定の隙間を介してほぼ平行に配置されており、この隙間によって通風路が形成されている。また、リヤカバー９の開口端９ｂとフレーム５との間には隙間が形成されており、この隙間を介してリヤカバー９内部に取り込まれた冷却風は、搭載面５４と負極側放熱板１６２の間に形成された通風路を通ってフレーム５の吸入窓５２側に導かれる。
【００２７】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、冷却風とともにリヤカバー９内に浸入した泥水等を負極側放熱板１６２の外周縁に形成された切欠部１６２ａを通して外部に排出することができる。特に、この切欠部１６２ａの深さをフレーム５の搭載面５４の径方向外側縁にほぼ一致させているため、切欠部１６２ａからの泥水等の排出が阻害されることなく、確実に排出を行うことができる。
【００２８】
また、負極側放熱板１６２と搭載面５４との間に形成された径方向の通風路を通して冷却数が冷却ファン３６へ引き込まれるため、切欠部１６２ａを設けることによって負極側放熱板１６２の面積が減少しても、冷却性を確保することができる。しかも、泥水等の異物の滞留がないので、上述した径方向の通風路の入口付近を塞ぐことがなく、冷却性の低下を防止することができる。また、固定子巻線２３の各相の整流は、それぞれ２対の正極側整流素子６６と負極側整流素子６５とによって行われるので発熱が分散され、整流装置６が局部的に高温になることを防止することができる。
【００２９】
以上により、リヤカバー９の外径方向の部分的な膨らみを形成することなく、耐環境性に優れ、整流装置６の冷却性への悪影響も生じない車両用交流発電機１を実現することができる。
【００３０】
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、金属製のリヤカバー９を用いたが、非金属材料、例えば耐熱樹脂材料を使って製造するようにしてもよい。これにより、リヤカバー９と整流装置８との間の絶縁不良を確実に防止することができる。
【００３１】
また、上述した実施形態では、２つの整流素子を並列接続して整流装置６を構成しているが、整流素子を単独で用いるようにしてもよい。この場合には、合計６個の整流素子を用いて整流装置を構成することができるため、隣接する整流素子間の間隔をあけることができ、その分だけ切欠部１６２ａの大きさや位置を設計する自由度が増すことになる。したがって、取り付け位置が異なる複数の使用形態に対応することが可能になる。
【００３２】
また、上述した実施形態では、負極側放熱板１６２の外周縁に凹部としての切欠部１６２ａを形成したが、見方を変えれば、小径の負極側放熱板１６２の外周縁に凸部を形成し、結果的に凸部の間に切欠部に相当する凹部が形成されるようにしてもよく、本発明はこのような見かけ上の変形も包含することはいうまでもない。
【００３３】
また、上述した実施形態では、図２に示すように、整流装置６の負極側放熱板１６２の切欠部１６２ａを除く外周縁とリヤカバー９の内周面との間に隙間を形成したが、この隙間が形成されないようにこれらを接触させるようにしてもよい。
【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図である。
【図２】図２は図１に示した車両用交流発電機の整流装置をリヤ側から見た図である。
【図３】図１に示す整流装置付近の部分的な拡大断面図である。
【図４】従来の車両用交流発電機の平面図である。
【符号の説明】
１  車両用交流発電機
２  固定子
３  回転子
４、５  フレーム
６  整流装置
９  リヤカバー
６５  負極側整流素子
６６  正極側整流素子
１６２  負極側放熱板
１６２ａ  切欠部
１６３  正極側放熱板
【図１】
0004038939.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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