JP4020211B2 - 交流発電機 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両に搭載されステータのステータコイルで生じた交流を直流に整流する整流装置を備えた交流発電機に関するものである。

従来、ケースと、このケースに回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトに固定された回転子と、前記ケースの内壁面に固定されたステータコア及びこのステータコアに導線が巻回されて構成されたステータコイルからなるステータと、前記ケース内に設けられているとともに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装置とを備え、前記整流装置は、ヒートシンクと、このヒートシンクに固定された複数のダイオードと、このダイオードと前記ステータコイルとを電気的に接続するとともに前記ケースにヒートシンクとともに等分間隔で３点の取付部で支持、固定されたサーキットボードとを有している車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００６/０３３１３６号パンフレット（図４）

近年、車両に搭載される電装部品である車両用交流発電機については、さらなる出力増大が要求されると共に、エンジンルームの高密度化に合せて小型化も要求される。また、その使用環境も厳しいものであり、耐環境性、耐震性等、製品として高い性能を備えることが当然望まれている。
上記構成の車両用交流発電機では、サーキットボードは、取付部の３箇所でケースに固定されているものの、取付部相互間では端子がダイオードリードと接続されるかステータコイルと接続されるだけである。
このように、サーキットボードは、実質的に取付部間で架橋状態であるので、振動モードが発生しやすくなっており、取付部相互間では端子に接続された複数のダイオードリードに大きな振動が加わり、ダイオードリードの破断、ダイオード破損、最悪には整流装置自身の機能が消失してしまうという問題点があった。
この対応として、サーキットボードについて、さらなる取付部を確保しようとした場合には、車両用交流発電機が大型化してしまうという問題点があった。

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、大型化することなく、簡単な構成でサーキットボードの取付部間の振動を抑制することができる交流発電機を得ることを目的とするものである。

この発明に係る交流発電機は、ケースと、このケースに回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトに固定された回転子と、前記ケースの内壁面に固定されたステータコア及びこのステータコアに導線が巻回されて構成されたステータコイルからなるステータと、前記ケース内に設けられているとともに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装置とを備え、前記整流装置は、ヒートシンクと、このヒートシンクに固定された複数のダイオードと、このダイオードと前記ステータコイルとを電気的に接続するとともに前記ケースにヒートシンクとともに少なくとも２点の取付部で支持、固定されたサーキットボードとを有している交流発電機において、少なくとも一方の前記取付部に、取付部よりも肉厚が大きく、前記２点の間の前記サーキットボードの振動モードの発生を抑制する振動抑制部が設けられている。

この発明に係る交流発電機によれば、大型化することなく、簡単な構成でサーキットボードの取付部間の振動を抑制することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
図１は、この発明の実施の形態１の車両用交流発電機を示す断面図、図２は、図１の矢印Ｄの方向に整流装置１２を視たときの正面図である。
この車両用交流発電機は、アルミニウム製のリヤブラケット２及びフロントブラケット１から構成されたケ−ス３と、リヤブラケット２のベアリング収納部３０に嵌着されたリヤベアリング３１及びフロントブラケット１のベアリング収納部３２に嵌着されたフロントベアリング３３により回転自在に支持されているとともに一端部にプ−リ４が固定されたシャフト６とを備えている。
また、車両用交流発電機は、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装置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。

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、ステ−タコア１５と、このステ−タコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い、回転子コイル１３からの磁束の変化で交流が生じるステ−タコイル１６とを備えている。

整流装置１２は、円弧帯状のヒートシンク本体２４ａ及びこのヒートシンク本体２４ａの裏面に立設された複数個のフィン２４ｂで構成された正極側ヒートシンク２４と、この正極側ヒートシンク本体２４ａの表面に半田付けで固定され樹脂モールド成形された正極側ダイオ−ド２３と、リヤブラケット２と面接触してアースされた円弧帯状の負極側ヒ−トシンク２６と、この負極側ヒートシンク２６に半田付けで固定され樹脂モールド成形された負極側ダイオード２５と、各々のダイオ−ド２３、２５とステータコイル１６とを電気的に接続したサーキットボード２０とを備えており、ステータ８で生じた三相交流を直流に整流している。
正極側ヒートシンク２４と負極側ヒートシンク２６とは、径方向にほぼ平面状に配置され、ケース３内に収納されている。正極側ヒートシンク２４及び負極側ヒ−トシンク２６は熱伝導率の高いアルミニウムで構成されている。

サーキットボード２０は、所望形状の端子２８を絶縁樹脂で保持するもので、負極側ヒートシンク２６、正極側ヒートシンク２４と同様、円弧帯形状である。
サーキットボート２０と、正極側ヒートシンク２４及び負極側ヒートシンク２６との位置関係は、軸線方向に隣接した状態である。
正極側ヒートシンク２４のヒートシンク本体２４ａには、正極側ダイオード２３が複数、周方向に間隔をおいて配設されている。負極側ヒートシンク２６のサーキットボード２０側の面には、負極側ダイオード２５が複数、周方向に間隔をおいて配設されている。
負極側ダイオード２５、正極側ダイオード２３は、それぞれのリード２５ａ、２３ａがサーキットボード２０側へと延びている。
サーキットボード２０には、等分間隔で第１の取付部２０ａ、第２の取付部２０ｂ及び第３の取付部２０ｃが形成されている。

図３は、図２の第１の取付部２０ａにおける、Ａ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
負極側ヒートシンク２６と正極側ヒートシンク２４との間に、円筒形状の第１の絶縁部材４１のフランジが介在している。この第１の絶縁部材４１、正極側ヒートシンク２４の孔、及び第１の取付部２０ａの孔に、フランジを有する円筒形状の第２の絶縁部材４２を貫通している。
第２の取付部２０ｂ、第３の取付部２０ｃでも、第１の取付部２０ａと同様の断面構成である。
このように、第１の絶縁部材４１、第２の絶縁部材４２を用いることで、サーキットボード２０、正極側ヒートシンク２４及び負極側ヒートシンク２６は一体化されている。
このようにして一体化された整流装置１２は、それぞれの第２の絶縁部材４２にねじ４０を貫通し、リヤブラケット２に螺着することで、リヤブラケット２に固定されている。

図４は、図２に示された整流装置１２のサーキットボード２０を裏側から視たときの背面図、図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。
図６は、参考例として、従来のサーキットボード２７を裏側から視たときの背面図、図７は、図６のＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。
実施の形態１のサーキットボード２０は、従来のサーキットボード２７と比較して、第１の取付部２０ａの両側に、第１の取付部２０ａよりも肉厚が大きい、一対の振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃが形成されている。一対の振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃは、同一形状である。

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し、第１のポールコア体２１、第２のポールコア体２２のそれぞれの爪状磁極には、それぞれＮ極、Ｓ極が生じる。
一方、エンジンによってプーリ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、ステータコア１５には回転磁界が与えられ、ステータコイル１６には起電力が生じる。
この交流の起電力は、回転子７に流れる電流を調整するレギュレータ１８によりその大きさが調整される。また、この交流の起電力により生じる交流は、整流装置１２を通って直流に整流されて、バッテリに充電される。

この実施の形態による車両用交流発電機によれば、第１の取付部２０ａの両側に、一対の振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃが一対設けられている。
従って、振動抑制部２０ａｃは、図８に示すように、サーキットボード２０を支持する第１の取付部２０ａにおける支持端は、第２の取付部２０ｂ及び第３の取付部２０ｃ側に延びており、サーキットボード２０の第１の取付部２０ａと、第２の取付部２０ｂ、第３の取付部２０ｃとの間の振動モードは抑制される。
なお、図９は、従来例である図６及び図７のサーキットボード２７における、第１の取付部２７ａと、第２の取付部２７ｂ、第３の取付部２７ｃとの間の振動モードを示している。
また、振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃは、サーキットボート２０と一体に構成されており、部品点数を増やさず、整流装置１２の信頼性を向上させることができる。
また、振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃは、既存の第１の取付部２０ａに、一部肉厚を厚くするだけでよく、また振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃは元来ある空き空間領域を利用しており、整流装置１２を軸方向、径方向に大きくする必要はない。

なお、振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃは、何れか一方でもよい。
また、振動抑制部は、第２の取付部２０ｂ、第３の取付部２０ｃに設けるようにしてもよい。
また、振動抑制部２０ａｂ、２０ａｃを、第２の取付部２０ｂ、第３の取付部２０ｃに向かってより長く形成することで、架橋状態にある、第１の取付部２０ａと第２の取付部２０ｂとの間、第１の取付部２０ａと第３の取付部２０ｃとの間のそれぞれの腹の長さが短くなり、サーキットボード２０の振動はより抑制される。
また、振動抑制部２０ａｂと振動抑制部２０ａｃとの間を外径側で接続するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、車両用交流発電機について説明したが、この発明は、車両搭載用エンジンを除くエンジン、電動機及び水車等を駆動源として回転駆動されるその他の交流発電機にも適応できるのは勿論である。

この発明の実施の形態１の車両用交流発電機を示す断面図である。 図１の整流装置を図１の矢印Ｄ方向に視たときの全体図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。 図１のサーキットボードを示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。 従来例のサーキットボードを示す平面図である。 図６のＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。 図４のサーキットボードの両端部を架橋支持したときのモデル図である。 図６に示したサーキットボードの両端部を架橋支持したときの振動モードを示す図である。

符号の説明

３ ケース、６ シャフト、７ 回転子、８ ステータ、１２ 整流装置、１５ ステータコア、１６ ステータコイル、２０ サーキットボード、２０ａ 第１の取付部、２０ｂ 第２の取付部、２０ｃ 第３の取付部、２０ａｂ，２０ａｃ 振動抑制部、２３ 正極側ダイオード、２４ 正極側ヒートシンク、２５ 負極側ダイオード、２６ 負極側ヒートシンク。

Claims (3)

1. ケースと、
   このケースに回転自在に支持されたシャフトと、
   このシャフトに固定された回転子と、
   前記ケースの内壁面に固定されたステータコア及びこのステータコアに導線が巻回されて構成されたステータコイルからなるステータと、
   前記ケース内に設けられているとともに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装置とを備え、
   前記整流装置は、ヒートシンクと、このヒートシンクに固定された複数のダイオードと、このダイオードと前記ステータコイルとを電気的に接続するとともに前記ケースにヒートシンクとともに少なくとも２点の取付部で支持、固定されたサーキットボードとを有している交流発電機において、
   少なくとも一方の前記取付部に、取付部よりも肉厚が大きく、前記２点の間の前記サーキットボードの振動モードの発生を抑制する振動抑制部が設けられていることを特徴とする交流発電機。
2. 前記取付部及び前記振動抑制部は、一体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の交流発電機。
3. 前記振動抑制部は、一方の前記取付部から他方の取付部に向かって延びて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電機。

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