(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に回転子及び固定子を収容するフレーム、前記フレームの外端面に固定される整流装置、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、前記保護カバーと前記フレームとの境界部又は前記保護カバーの周壁部に形成される開口、前記保護カバーに覆われて前記フレームの外端面に貫設される吸気窓、及び、前記回転子に固定されて外部から前記開口、整流装置及び吸気窓を順次経由して前記フレーム内に冷却風を吸入する冷却ファンを備え、
前記整流装置は、前記フレームの外端面に所定間隙を隔てて対面しつつ前記フレームの外端面に略平行に延設される−フィン、前記保護カバー及び前記の−フィンの間に位置して前記−フィンに略平行に延設される＋フィン、周方向において互いに所定間隔を隔てて前記−フィンに固定される複数の−整流素子、及び、周方向において互いに所定間隔を隔てて前記＋フィンに固定される複数の＋整流素子を有する車両用交流発電機において、
周方向において互いに所定間隔を隔てて隣接する２つの前記−整流素子（５０４、５０４）の間に位置して前記フレーム（３ｂ）の外端面から突設されるとともに先端が前記−フィン（５０３）に接触する突起部（３ｆ）、並びに、周方向において互いに所定間隔を隔てて前記フレーム（３ｂ）の外端面から突設されるとともに先端に前記−フィン（５０３）が締結される複数の締結固定部（３ｇ、３ｇ）を有し、
前記突起部（３ｆ）は、周方向において互いに所定間隔を隔てて設けられた２つの前記締結固定部（３ｇ、３ｇ）の間に位置して前記２つの締結固定部（３ｇ、３ｇ）に対してそれぞれ所定間隔を隔てて配設され、かつ、隣接する前記−整流素子（５０４、５０４）と径方向に重なる位置に配設されてい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、
前記突起部は、周方向において互いに隣接する前記２つの締結固定部の略中間位置に配設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２記載の車両用交流発電機において、
前記−フィンと前記フレームとの間に、周方向一方側から他方側へ、前記締結固定部、ギャップ、整流素子固定部、ギャップ、前記突起部、ギャップ、整流素子固定部、ギャップ、前記締結固定部が順番に配設され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−フィンは、２組３相の前記−整流素子を互いに所定間隔を隔てて有し、
前記突起部は、周方向において互いに隣接する同一相の２つの前記−整流素子の間に位置して配設され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ないし４のいずれか記載の車両用交流発電機において、
前記−整流素子は、前記−フィンの主面よりも前記フレーム側へ陥没され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、車両用交流発電機に関し、特に、その整流装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の車両用交流発電機の整流装置構造の一例を図９、１０に示す。
【０００３】
整流素子１００を装着した−、＋フィン１０１、１０２は、互いに平行な姿勢で軸方向に重ねて配置され、外気（冷却風）は、−フィン１０１の整流素子１００近傍に位置して保護カバー１０３に開口した冷却風吸入口１０４からフィン１０１、１０２の主面に沿って径内側へ流れ、フィン１０１、１０２を通じて又は直接に整流素子１００を通風冷却する。
【０００４】
また、フィン１０１、１０２は、ボルト１１４とナット１１５によってフレーム１１１に固定され、−フィン１０１は、このボルト１１４を通じてフレーム１１１へ伝熱冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年におけるエンジンルーム内の省スペース化によりエンジンルーム内の温度環境の悪化が深刻化し、整流素子１００、特に保護カバーの開口を通じて軸方向冷却風による冷却を期待できない−フィン側の−整流素子の冷却強化が問題となっている。
【０００６】
この−整流素子の冷却強化には−フィンの大型化が簡単で有効であるが、−フィンの大型化は、フレームやボルトを通じて−フィンに伝達される振動エネルギ−が−フィンの振動を増大し、その結果、−フィンの騒音や−整流素子及び配線系への悪影響が増大するという問題を派生する。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、−フィンの振動増大を抑止しつつ、−整流素子の冷却性能を強化した車両用交流発電機を提供することを、その解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の車両用交流発電機の整流装置によれば、−フィンはフレームの外端面に対面しつつそれに略平行に延設され、冷却風はこの−フィンの主面に沿って径内側へ流れて−フィン及び−整流素子を通風冷却する。
【０００９】
本構成では特に、フレームの外端面から突設されて先端面が−フィンに密着する突起部と、周方向において互いに所定間隔を隔てて前記フレームの外端面から突設されるとともに先端に前記−フィンが締結される複数の締結固定部とを有する。
また、本発明では、突起部は、周方向において互いに所定間隔を隔てて設けられた２つの締結固定部の間に位置して２つの締結固定部に対してそれぞれ所定間隔を隔てて配設される。
このようにすれば、−フィンの振動増大を抑止しつつ、−整流素子の冷却性能を向上することができる。
更に説明すると、この突起部は、両締結固定部により二端支持される−フィンの振動時の腹部に押し付けられるので−フィンの振動を良好に規制する。
また、突起部とその両側の締結固定部との間の間隙は突起部により狭窄されるので、−フィンとフレームとの間に突出する−整流素子の側面に沿って径内側に流れる冷却風がノズル効果により増速され、−整流素子や−フィンを良好に通風冷却する。
更に、突起部は、−フィンの熱を良好にフレームに伝達して周方向両側の−整流素子を両方とも良好に伝熱冷却する。
【００１４】
また、本発明では、突起部が、隣接する−整流素子と径方向に重なる位置に配設されるので、突起部と−整流素子との間の通風路を良好に狭窄することができ、冷却風の増速効果の改善により−整流素子−フィンの通風冷却効果を向上することができる。
【００１５】
なお、ここでいう径方向に重なる位置とは、突起部の径方向外端が−整流素子の径方向内端よりも径外側にあり、かつ、突起部の径方向内端が−整流素子の径方向外端よりも径内側にあることを意味する。
【００１７】
すなわち、本発明では、−フィンをフレームの外端面に締結するための複数の締結固定部が周方向において互いに所定間隔を隔てて配設され、突起部は、周方向において互いに所定間隔を隔てて設けられた２つの締結固定部の間に位置してこれら２つの締結固定部に対してそれぞれ所定間隔を隔てて配設されるので、突起部は、これら２つの締結固定部の間に形成されて径内側へ冷却風を流す通風路を狭窄して、冷却風を増速し、−整流素子や−フィンに対する通風冷却効果を向上することができる。
【００１８】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の車両用交流発電機において更に、突起部は、周方向において互いに隣接する２つの締結固定部の略中間位置に配設されるので、突起部の両側の二つの通風路における冷却風の風量、風速を略等しくすることができる。
【００１９】
請求項３記載の構成によれば請求項２記載の車両用交流発電機において更に、−フィンとフレームとの間において、周方向一方側から他方側へ、締結固定部、ギャップ、整流素子固定部、ギャップ、前記突起部、ギャップ、整流素子固定部、ギャップ、前記締結固定部が順番に配設されるので、両−整流素子及びその近傍の−フィンは両側のギャップを流れる高速の冷却風により良好に冷却されるとともに、両締結固定部により二端支持される−フィンの腹部を突起部で押さえるので−フィンの振動を良好に抑止することができる。
【００２０】
請求項４記載の構成によれば請求項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更に、−フィンは、２組３相の−整流素子を互いに所定間隔を隔てて有し、突起部は、周方向において互いに隣接する同一相の２つの−整流素子の間に位置して配設されるので、請求項１と同様の作用効果を奏することができる
請求項５記載の構成によれば請求項１ないし４のいずれか記載の車両用交流発電機において更に、−整流素子が−フィンの主面よりもフレーム側へ陥没されているので、−フィンとフレームとの間の径内側への冷却風通路は、−整流素子と突起部とにより狭窄されるため、冷却風はノズル効果により更に増速されて−整流素子や−フィンを一層良好に冷却する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
−整流素子は、−フィンの＋フィン側の主面に凹設された−整流素子取り付け部に固定してもよく、あるいは、−フィンに開口した孔に固定してもよい。
【００２９】
突起部は、−整流素子の−フィンへの固定部の最外周よりも内径側、且つ−フィンの最内周より外径側に配置されていることが望ましい。これにより、−整流素子の熱を突起部を経由して効率的にフレームに伝熱し、整流装置の冷却性を向上できる。
【００３０】
−フィンには−整流素子を各相ごとに２個配置する場合、突起部は、互いに近接する同相の２つの整流素子の間に位置することができ、あるいは、互いに近接する異相の２つの整流素子の間に配置することができる。
【００３１】
本発明の好適な態様を以下の実施例により説明する。
【００３２】
【実施例１】
本発明の車両用交流発電機の整流装置の第１実施例を図１〜図６を参照して説明する。
【００３３】
この車両用交流発電機は、いわゆるオルタネータと呼ばれるものであって、エンジン（図示せず）からベルト（図示せず）、プーリ１を介して回転力を受けて回転するロータ（図示せず）２と、ロータ２をフレーム３ａ、３ｂに回転自在に支持する軸受け３ｃ、３ｄと、ロータ２を内包しつつフレーム３ａ、３ｂ内周に固定されてロータ２の回転により発生する回転磁界により交流電圧を誘起するステータ（固定子）４と、ステータ４から出力される交流電力を直流電力に変換する整流装置５と、整流装置５により整流された直流出力電圧を所望の値に調整するレギュレータ６と、ロータ２の界磁巻線２ａに励磁電流を供給するブラシ７と、ステータ４、整流装置５、レギュレータ６及びブラシ７を覆ってフレーム３ｂの端面に被せられる金属製の保護カバー８とを有している。
【００３４】
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、フレーム３ｂのベアリングボックス支持部に保護カバー８と共に締結固定されている。＋電位の小径フィン（＋フィン）５０１には、＋整流素子５０２がその接続端子を大径フィン（−フィン）５０３に向けて半田付けにより装着されている。−電位の大径フィン５０３には、−整流素子５０４がその接続端子を小径フィン５０１に向けて半田付けにより装着されている。これらの接続端子はそれぞれステータリード接続端子５０５によりステータリードＬと接続されている。この構成により、交流ブリッジ回路が形成されて、＋電位の小径フィン５０１に取り付けられたＢボルト５０６から直流出力を得ることができる。
【００３５】
なお、＋整流素子５０２は全波整流回路のハイサイド側のダイオ−ドを意味し、−整流素子５０４はローサイド側のダイオ−ドを意味している。
【００３６】
小径フィン５０１及び＋整流素子５０２は、大径フィン５０３及び−整流素子５０４に対して径内側かつ軸方向保護カバー８側に配置されている。したがって、大径フィン５０３及び−整流素子５０４は径外側かつ軸方向フレーム３ｂ側に配置されている。保護カバー８の＋整流素子５０２近傍には、軸方向開口部８０１が設けられ、フレーム３ｂの外周部と保護カバー８との間には、径方向開口部８０２が設けられている。
【００３７】
軸方向開口部８０１から導入された冷却風は、小径フィン５０１の＋整流素子５０２が載せられた部位の裏面に直接当たり、冷却する。また、径方向開口部８０２から導入された冷却風は、大径フィン５０３の−整流素子５０４が載せられた部位の裏面に流されて冷却する。
【００３８】
また、外気は直接、＋、−整流素子５０２、５０４を冷却する。保護カバー８、小径フィン５０１、大径フィン５０３、フレーム３ｂ間には、それぞれ冷却風が通る隙間を設けてあり、各隙間の軸方向幅は１０ｍｍ以下とされて冷却風を高速化し、小径フィン５０１及び大径フィン５０３を良好に冷却するようになっている。８１０はフレーム３ｂと大径フィン５０３との間の隙間（径方向冷却風通路）である。  小径フィン５０１は環状に閉じている形状であるので、小径フィン５０１の熱伝導が向上し、熱分布が均一となり、フィン全体を冷却媒体として有効に利用でき、小径フィン５０１の表面積増大により良好に冷却を行うことができる。
【００３９】
大径フィン５０３は、フレーム３ｂの外端面に突設された締結固定部３ｇにビス５０３０によって直接に締結固定されているので、大径フィン５０３の熱はフレーム３ｂに良好に伝達される。
【００４０】
小径フィン５０１は、その径外側の端縁及び径内側の端縁を軸方向保護カバー８に向けて折り曲げることにより、リブ５１０、５１１を形成している。これにより、小径フィン５０１が軸方向開口部６０１から吸入する冷却風を素子近傍に集中させるため、素子近傍の冷却風流速が上がり、熱伝導効率が向上すると共に、小径フィン５０１の表面積も確保できる為、より一層良好に冷却する。
【００４１】
更に、小径フィン５０１は、その配置姿勢から、吸入する冷却風の流れが滑らかになる整流板としての機能をもつので、ファン騒音が低減される。更に、リブ５１０、５１１は電位が異なる大径フィン５０３に対し遠ざかる方向に曲げられているので、曲げない場合に比して両フィン間での異物付着や腐食生成物の堆積が回避されるといる副次効果もある。
【００４２】
大径フィン５０３は、径内側の端縁をフレーム３ｂに向けて軸方向へ折り曲げてリブ５１２を形成しているので、大径フィン５０３が径方向開口部５０２から吸入する冷却風を冷却ファン２１に向けて滑らかに流すことができる。したがって、素子近傍の冷却風流速が上がり、熱伝導効率が向上すると共に、大径フィン５０３の表面積も確保できる為に、より一層良好に冷却を行うことができる。更に、リブ５１２は大径フィン５０３の他の部分と共に、吸入する冷却風の流れが滑らかになる整流板としての機能も果たすので、ファン騒音が低減される。また、リブ５１２は電位が異なる小径フィン５０１に対して遠ざかる方向に曲げられているので、曲げない場合に比して異物付着や腐食生成物の堆積が回避されるという副次効果もある。
【００４３】
小径フィン５０１と大径フィン５０３との間には、３個の端子台５１３が介設され、端子台５１３はベアリングボックス３ｄを支持して径方向に延びる支持部３０１の三ケ所に固定されている。小径フィン５０１及び大径フィン５０３は支持部３０１に端子台５１３とともに固定されており、端子台５１３間には小径フィン５０１及び大径フィン５０３が露出している。また、小径フィン５０１と大径フィン５０３との間を通ってフレーム３ｂの冷却風吸入口８０３に至る最短の冷却風路を確保でき、冷却風は冷却ファンへ向けて滑らかに流すことができるので、素子近傍の冷却風流速が上がり、熱伝導効率が向上すると共に、実効的な冷却フィン面積を確保でき、より一層良好に整流素子を冷却することができる。更に、吸入する冷却風の流れが滑らかになるので、騒音が低減されるという副次効果もある。
【００４４】
なお、二つのフィン５０１、５０３は、それらの相対的な大きさの違いから、小径フィン５０１ならびに大径フィン５０３と呼ばれている。特に、これらのフィン５０１、５０３は、複数の整流素子を搭載するために、所要の径方向寸法をもつことが重要である。この実施例では、小径フィン５０１は、複数の＋整流素子５０２を、図３に図示されるように小径円周上に配置するべく径小に構成されている。一方、大径フィン５０３は、複数の−整流素子５０４を、図３に図示されるようにほぼ同一の大径の円周上に配置するべく径大に構成されている。
【００４５】
しかも、この実施例では、小径フィン５０１の径内側の端縁は、大径フィン５０３の径内側の端縁よりも小さく形成されており、小径フィン５０１の径外側の端縁は、大径フィン５０３の径外側の端縁よりも小さく形成されている。そして、車両用交流発電機の軸心を基準として、小径フィン５０１は、径内側に配置され、大径フィン５０３は径外側に配置されている。
【００４６】
フレーム３ｂには、−整流素子５０４が配置された大径フィン５０３に当接する突起部３ｆが一体に成形されている。突起部３ｆは、図３に示すように、２個の締結ビス５０３０が締結された２つの締結固定部３ｇの周方向中間位置に設けられ、これにより図４に示すように両締結固定部３ｇにより二端支持された大径フィン５０３の振動における腹部は突起部３ｆによって振動を抑止される。なお、突起部３ｇの軸方向の高さは、締結ビス５０３０により大径フィン５０３を締結固定部３ｇに固定した状態で、突起部３ｇが大径フィン５０３に圧着するだけの高さとされる。
【００４７】
また、図３、図４に示すように、突起部３ｆは２つの−整流素子５０４の間に位置し、−整流素子５０４と径方向に重なる位置とされるので、突起部３ｆの側面を絞り効果による増速して流れる高速の冷却風は良好に大径フィン５０３を通じて−整流素子５０４を良好に冷却することができる。
【００４８】
また、突起部３ｆは、締結固定部３ｇとは異なり、締結ビス５０３０によりフレーム３ｂに固定されないので、組み付け工数が増加することもない。
【００４９】
【実施例２】
本発明の車両用交流発電機の第２実施例を図７、図８に示す。
【００５０】
この実施例では、小径フィン５０１には６個の＋整流素子５０２が互いに周方向へ所定間隔を隔てて径方向略同一位置にて設けられ、大径フィン５０３には６個の＋整流素子５０４が互いに周方向へ所定間隔を隔てて径方向略同一位置にて設けられている。両フィン５０１、５０３上の同相の４つの整流素子は互いに近接配置されており、その結果、同相の２つの＋整流素子５０２は周方向所定間隔を隔てて近接し、同相の２つの−整流素子５０４は同相の＋整流素子５０２の径外側にて互いに周方向所定間隔を隔てて近接している。
【００５１】
固定子巻線の各相の出力線は、フレーム３０ｂの出力線用穴３０ｈを経由し端子台５１３１に設けられたリード穴５１３２を通って、接続端子５０５１に接続され、それぞれ２個づつの＋整流素子５０２と−整流素子５０４に接続されて整流回路から形成される。
【００５２】
−整流素子５０４が固定されている大径フィン５０３は、フレーム３０ｂの締結固定部３０ｇに直接、ビス締め固定されるように、ビス穴５０３１が設けられている。実施例１の突起部３ｆに相当する突起部３０ｆは、図８に示すように、大径フィン５０３の周方向に所定間隔離れて位置する２つの締結固定部３０ｇの周方向中間位置に設けられ、更に突起部３０ｆは、同相の２つの−整流素子５０４の周方向略中央部かつ径方向略等位置に設けられている。
【００５３】
この実施形態においても、第１実施例と同様に−整流素子５０４の冷却性向上と、大径フィン５０３の振動低減とを図ることができる。
【００５４】
【変形態様】
第２実施例では３相巻線の各相を２個づつの整流素子で整流する例を示したが、２組の３相巻線を用い、各組、各相の整流素子を２個づつ近接配置してもよい。この場合、図７において各相の出力線のリード穴５１３２を２個づつ設け、接続端子５０５１を分割して＋、−整流素子５０２、５０４を各一対ずつ接続して、整流回路を形成することが好ましい。
【００５５】
（実施例効果）
・−フィンはフレームの外端面に対面しつつそれに略平行に延設され、冷却風はこの−フィンの主面に沿って径内側へ流れて−フィン、並びに、この−フィンの主面よりもフレーム側へ陥没した姿勢で−フィンに固定される−整流素子を通風冷却し、突起部はフレームの外端面から突設されて先端面が−フィンに密着し、周方向において互いに隣接する２つの−整流素子の間にて２つの整流素子からそれぞれ離れて介設されるので、−フィンの振動増大を抑止しつつ、−整流素子の冷却性能を向上することができる。
【００５６】
・突起部は、隣接する−整流素子と径方向に重なる位置に配設されるので、突起部と−整流素子との間の通風路を良好に狭窄することができ、冷却風の増速効果の改善により−整流素子−フィンの通風冷却効果を向上することができる。
【００５７】
・突起部は、周方向において互いに隣接する２つの−整流素子の略中間位置に配設されるので、突起部の両側の二つの通風路における冷却風の風量、風速を略等しくすることができ、両−整流素子を均等に冷却することができる。
【００５８】
・−フィンをフレームの外端面に締結するための複数の締結固定部が周方向において互いに所定間隔を隔てて配設され、突起部は、周方向において互いに所定間隔を隔てて設けられた２つの締結固定部の間に位置してこれら２つの締結固定部に対してそれぞれ所定間隔を隔てて配設されるので、突起部は、これら２つの締結固定部の間に形成されて径内側へ冷却風を流す通風路を狭窄して、冷却風を増速し、−フィンに対する通風冷却効果を向上することができる。
【００５９】
・突起部は、周方向において互いに隣接する２つの締結固定部の略中間位置に配設されるので、突起部の両側の二つの通風路における冷却風の風量、風速を略等しくすることができる。
【００６０】
・−フィンとフレームとの間において、周方向一方側から他方側へ、締結固定部、ギャップ、整流素子固定部、ギャップ、前記突起部、ギャップ、整流素子固定部、ギャップ、前記締結固定部が順番に配設されるので、両−整流素子及びその近傍の−フィンは両側のギャップを流れる高速の冷却風により良好に冷却されるとともに、両締結固定部により二端支持される−フィンの腹部を突起部で押さえるので−フィンの振動を良好に抑止することができる。
【００６１】
・−フィンは、２組３相の−整流素子を互いに所定間隔を隔てて有し、突起部は、周方向において互いに隣接する同一相の２つの−整流素子の間に位置して配設されるので、請求項１と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の車両用交流発電機の軸方向一部破断断面図である。
【図２】  図１の車両用交流発電機の整流装置の取りつけ部周辺の拡大部分断面図である。
【図３】  図１の車両用交流発電機の保護カバー８をはずした状態での正面図である。
【図４】  図１の車両用交流発電機のフレーム突起部３ｆと冷却フィン５０１の配置図である。
【図５】  図１の車両用交流発電機のフレームの正面図である。
【図６】  図１の車両用交流発電機のフレームの部分的断面図である。
【図７】  第２実施例の整流装置の正面図である。
【図８】  第２実施例のフレームの正面図である。
【図９】  従来の車両用交流発電機の軸方向同一破断断面図でる。
【図１０】  従来の車両用交流発電機の整流装置の取りつけ部周辺の拡大部分断面図である。
【符号の説明】
４は固定子（ステータ）、２は回転子（ロータ）、３ｃ、３ｄは軸受け、２１は冷却ファン、５は整流装置、８は保護カバー、３ａ、３ｂはフレーム、５０１は小径フィン（＋フィン）、５０２は＋整流素子、５０３は大径フィン（−フィン）、５０４は−整流素子、８０１、８０１ａは軸方向開口部、８０２、８０２ａは径方向開口部（開口）、８１０は径方向通風路、３ｆ、３０ｆはフレームの突起部、３ｇ、３０ｇは締結固定部
【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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