專利名稱：車輛的交流發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛的交流發(fā)電機，其安裝在車輛或者類似物中。
背景技術：
一種車輛的交流發(fā)電機通過機械功率來產(chǎn)生電力，以對電池充電、為發(fā)動機點火、照明和各種電子配件的工作提供電力，該機械功率由發(fā)動機提供?？紤]市場競爭，使這樣的交流發(fā)電機更緊湊、重量更輕、更有效和不太貴是很重要的。
最近，為了遵守各種法律和規(guī)章以及市場要求，更加完善的車輛已經(jīng)采用了多種電子配件。因此，車輛的功率消耗增加，且由交流發(fā)電機產(chǎn)生的熱量也增加，使得各種部件的溫度變得很高。此外，多種電子配件的增加還增加了發(fā)動機艙的積累程度，導致發(fā)動機艙的溫度增加。這樣，降低溫度是很重要的。
特別地，因為當由交流發(fā)電機提供更多的電流時，整流單元產(chǎn)生更多的熱量，且因為整流單元受來自其它配件的熱輻射的影響，所以設置在其它配件附近的整流單元的溫度變得比其它配件要高。因此，降低整流單元的溫度最重要。
最近，車輛配備有多種電子控制的裝置，這些裝置包括ECU(發(fā)動機控制單元)。在這樣的車輛中，如果由于交流發(fā)電機的輸電線故障，或者電負載的突然關閉，交流發(fā)電機產(chǎn)生高壓噪聲，那么ECU或者其它裝置可能發(fā)生故障。因此，必須抑制這樣的高壓噪聲。
以下是已知的冷卻整流單元的傳統(tǒng)方法(已有技術1)之一整流單元的負極側散熱器接觸發(fā)電機外殼，正極側散熱器通過絕緣件接觸金屬罩，使得該整流單元可以通過熱傳導來冷卻。
以下也是已知的冷卻整流單元的另一種方法(已有技術2)負極側整流元件不是固定到散熱器，而是直接壓配合到外殼的孔中，使得將由整流元件產(chǎn)生的熱量直接傳導到外殼。
所有的整流元件是穩(wěn)壓二極管，這是一種已知的抑制高壓噪聲的傳統(tǒng)技術(已有技術3)。此外，有一種整流單元(已有技術4)，其中在一組正極側整流元件或者負極側整流元件中使用穩(wěn)壓二極管，在另一組中使用常規(guī)的二極管。
已有技術1JP-A-4-244770(第2-3頁，圖1-2)已有技術2法國公開專利申請2734426(圖1)已有技術3JP-A-64-8872(第2-3頁，圖1-2)已有技術4JP-B2-4-24945(第2頁，圖1-3)在已有技術1中公開的一種車輛的交流發(fā)電機的整流單元具有這樣的目標，即，通過從散熱器到外殼或者金屬罩的熱傳導來冷卻整流單元。然而，因為外殼包括定子心，且定子心的溫度在交流發(fā)電機中是最高的，所以外殼的溫度變得很高。因此，從負極側散熱器進行的熱的傳導沒有有效地實現(xiàn)。換句話說，不能實現(xiàn)充分的冷卻效果。
在已有技術2中公開的整流單元具有這樣的目標，即，通過直接壓配合到外殼來提供高效的熱傳導，以提供更好的冷卻效果。然而，因為外殼的溫度變得很高，如上所述，所以不能提供充分的冷卻效果。該正極側散熱器不顯著增加冷卻效果，導致不充分地冷卻。
為了抑制高壓噪聲，所有的整流元件使用穩(wěn)壓二極管是已知的。實際上，為了該目的已經(jīng)廣泛地使用了穩(wěn)壓二極管。然而，穩(wěn)壓二極管比常規(guī)二極管要貴，導致了交流發(fā)電機的成本增加。在已有技術3中公開的整流單元包括用于正極側整流元件的常規(guī)二極管和用于負極側整流元件的穩(wěn)壓二極管。在該整流單元中，反向高壓施加到常規(guī)二極管，使得高壓噪聲可以輸出到諸如ECU之類的電子裝置，其嚴重地受影響。
在已有技術4中公開的整流單元具有更多的整流元件，車輛的交流發(fā)電機的尺寸和重量很難減小，其生產(chǎn)成本很難降低。
本發(fā)明考慮了上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種車輛的交流發(fā)電機，其可以降低整流單元的溫度上升和生產(chǎn)成本，且可以抑制高壓噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述的目的，一種車輛的交流發(fā)電機包括用于提供磁場的轉子、設置在所述轉子周圍且具有定子心的定子、由橋式電路形成的整流單元，在定子心中安裝有多個相繞組，當施加磁場時，這些相繞組產(chǎn)生電動勢，整流單元包括正極側二極管和負極側二極管，分別連接到多個相繞組。該整流單元的特征在于，連接到多個相繞組的至少一部分的任何一個正極側二極管和負極側二極管包括單個元件，剩下的二極管包括并聯(lián)的兩個元件。因為相應于每個相繞組的正極側二極管和負極側二極管之一包括并聯(lián)的兩個元件，特別地，通過設置在溫度很高部分上的二極管的相電流由兩個元件分擔，以抑制其溫度升高。因為產(chǎn)熱元件可以分別設置在整流單元的散熱器上，所以可以降低整流單元的溫度上升。
最好構成正極側二極管和負極側二極管的上述元件是穩(wěn)壓二極管。當在相繞組中產(chǎn)生高壓時，因為穩(wěn)壓二極管適當?shù)負舸?，所以可以防止高壓噪聲輸出到交流發(fā)電機之外。此外，并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管只用于整流單元的二極管的一部分，生產(chǎn)成本可以相當?shù)亟档汀?br> 最好并聯(lián)的兩個元件之一是穩(wěn)壓二極管，另一個是常規(guī)二極管。如果在相繞組中產(chǎn)生高壓，穩(wěn)壓二極管及時擊穿，可以防止高壓噪聲輸出到交流發(fā)電機之外。使用常規(guī)二極管可以降低生產(chǎn)成本。
最好所述并聯(lián)的兩個元件中的每個比其它元件具有較小的容量，因為這樣的元件比具有常規(guī)容量的其它元件要便宜。
還最好固定有正極側二極管的正極側散熱器和固定有負極側二極管的負極側散熱器設置在兩個平面中，這兩個平面垂直于所述轉子的旋轉軸線，正極側散熱器和負極側散熱器之一包括多個獨立的散熱器，且正極側散熱器和負極側散熱器之一的外徑比另一個要大。上述結構增加了散熱器材料的屈強比，從而降低了材料成本。
最好并聯(lián)的兩個元件分別固定到多個獨立散熱器的每一個。這樣的結構可以均勻地降低各散熱器的溫度，且防止整流單元的有限區(qū)域的溫度變得很高。如果在交流發(fā)電機中使用三相繞組，該并聯(lián)的兩個元件相應于相繞組之一來使用，且四個元件用作正極側二極管或者負極側二極管。在這樣的情況下，相同數(shù)量的元件可以分配到每個獨立的散熱器，使得各散熱器之間的溫度差較小。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輛的交流發(fā)電機的整個主體的截面圖。
圖2是示出整流單元的細節(jié)的平面圖。
圖3是整流單元的電路圖。
圖4示出了當高壓施加到并聯(lián)的兩個二極管時該整流單元的工作。
圖5是示出該整流單元的位置的示意圖。
圖6示出了切割散熱器的板的一種方法。
圖7是改進的整流單元的電路圖，該整流單元具有連接到與前面實施例不同的位置的并聯(lián)的二極管。
圖8是改進的整流單元的平面圖，其中，并聯(lián)的二極管可以連接到不同的位置。
圖9是一個電路圖，示出了當高壓施加到整流單元時，并聯(lián)的二極管之一是穩(wěn)壓二極管的整流單元的工作。
圖10是改進的定子繞組的電路圖。
圖11是傳統(tǒng)的車輛的交流發(fā)電機的整流單元的電路圖。
具體實施例方式
通過參考附圖來描述一種根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輛的交流發(fā)電機。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輛的交流發(fā)電機的整個主體的截面圖，該交流發(fā)電機是具有內(nèi)部冷卻風扇的交流發(fā)電機。如圖1所示，該車輛交流發(fā)電機1包括轉子2、定子3、電刷單元4、整流單元5、IC調(diào)節(jié)器6、驅動框架7、后框架8、皮帶輪9、后蓋10等。
轉子2具有圓柱形纏繞絕緣銅線的勵磁線圈21和一對磁極心22，每個磁極心由旋轉軸23固定在一起，以將勵磁線圈夾在中間，且具有六個圍繞勵磁線圈21的爪形磁極。軸流型冷卻風扇24通過焊接或者類似方法在前端固定到磁極心22的前面的磁極心，該冷卻風扇從交流發(fā)電機的前面部分吸收空氣，且在軸向和徑向上放出空氣。以類似的方法，離心型冷卻風扇在后端固定到磁極心22的后面的磁極心，該冷卻風扇從交流發(fā)電機的后面部分吸收空氣，且在徑向上放出空氣。
定子3包括定子心31和三相定子繞組33，該三相定子繞組包括以預定的繞組間距安裝在多個槽中的多個相繞組，這些槽形成在定子心31中。
電刷4從整流單元5供應勵磁電流到勵磁線圈21，該電刷4包括形成在旋轉軸23上的一對集流環(huán)26、27和分別壓靠在集流環(huán)26、27上的一對電刷41、42。
整流單元5將三相定子繞組33的三相交流輸出電壓轉化為直流電壓。該整流單元5的詳細結構及其與定子繞組33的連接將在以后描述。
IC調(diào)節(jié)器6控制要被供應到轉子2的勵磁線圈21的勵磁電流，這樣來調(diào)節(jié)車輛交流發(fā)電機1的輸出電壓。
驅動框架7和后框架8容納轉子2和定子3，且支承轉子2和定子3，使得轉子2可以圍繞旋轉軸23旋轉，這樣可以在轉子2的磁極心22的周圍和定子心3之間形成預定的空氣間隙。驅動框架7在其與從定子心31的軸向端突出的定子繞組33的前面部分相對的部分處具有空氣排放窗71，且在其軸向端具有空氣入口窗72。類似的，后框架8在其與從定子心31的軸向端突出的定子繞組33的后面部分相對的部分處具有空氣排放窗81，且在其軸向端具有空氣入口窗82。
后蓋10覆蓋且保護電刷單元4，其固定到后框架8、整流單元5和IC調(diào)節(jié)器6的外面部分。
接下來詳細描述整流單元5。圖2是示出整流單元5的細節(jié)的平面圖。圖3是整流單元5的電路圖。
如圖2所示，本發(fā)明的實施例的整流單元5包括包括接線電極的端子部件51、以相互隔開預定距離設置的一對正極側散熱器53和負極側散熱器53、分別壓配合到相應的散熱器的多個正極和負極側二極管54、55，以及固定到正極側散熱器52的輸出端子56。
如圖3所示，定子33包括Δ連接的三相(X、Y、Z)繞組33x、33y、33z，且由正極側二極管54和負極側二極管55形成的橋式電路連接到相繞組33x、33y、33z的每個結點。
也就是相繞組33x和相繞組33y的結點連接到正極側二極管54x的陽極和負極側二極管55x的陰極的結點；相繞組33y和相繞組33z的結點連接到正極側二極管54y的陽極和負極側二極管55y1、55y2的陰極的結點；相繞組33z和相繞組33x的結點連接到正極側二極管54z的陽極和負極側二極管55z的陰極的結點。正極側二極管54x、54y、54z的所有陰極通過正極側散熱器52連接起來，交流發(fā)電機1的輸出端子56也連接到正極側散熱器52。四個負極側二極管55x、55y1、55y2、55z的所有陽極通過負極側散熱器53也連接起來，該負極側散熱器53電連接到后框架8。
在本實施例中，所有的正極側二極管54和負極側二極管55都使用穩(wěn)壓二極管。
如上所述，本發(fā)明的實施例的整流單元5包括正極側二極管54和負極側二極管55，其相應于三相繞組33x、33y、33z，且形成橋式電路。兩個負極側二極管55y1、55y2用于三相繞組33x、33y、33z的至少一部分(例如，圖3中的相繞組33x、33y)。
通過三個正極側二極管54x、54y、54z形成了正極側半波整流電路。當在相繞組33x、33y、33z中產(chǎn)生正電壓時，這三個正極側二極管54x、54y、54z通過相應的正極側二極管54之一朝著正極側散熱器52流過電流。
通過四個負極側二極管55x、55y1、55y2、55z形成了負極側半波整流電路。當在相繞組33x、33y、33z中產(chǎn)生正電壓時，這些負極側二極管55x、55y1、55y2、55z從負極側散熱器53朝著相應的負極側二極管55之一流過電流。流入相繞組33y的電流的量Iy被并聯(lián)的兩個負極側二極管55y1、55y2分成Iy/2。
正極側散熱器52和負極側散熱器53設置為垂直于轉子2的旋轉軸線，以形成雙層。設置在后蓋10的深處的負極側散熱器53的外徑比正極側散熱器52的外徑要大，以便有效地利用來自后蓋10的軸向外部的冷卻空氣。因為隨著散熱器的外徑變大，材料的屈強比變低，所以負極側散熱器53由兩個子散熱器53a、53b形成，如圖5所示。如圖6所示，這樣改進了屈強比，使得材料成本下降。
負極側二極管55y1、55y2之一分配到每個上述子散熱器53a、53b。
通常，車輛的交流發(fā)電機產(chǎn)生三相電力，且具有三相全波整流單元，如圖11所示。一對正極側和負極側二極管用于定子繞組的每個相繞組。
如果在圖11中所示的整流單元采用負極側子散熱器53a、53b，因為每個負極側子散熱器53a、53b必須具有不同數(shù)量的負極側二極管，所以某些部分可能變成高溫。另一方面，在圖3中所示的整流單元可以沒有上述問題，因為相電流可以被兩個負極側二極管55y1和55y2分擔，該兩個負極側二極管55y1和55y2產(chǎn)生較少的熱量。此外，因為每個負極側二極管55y1和55y2分配到子散熱器53a、53b之一，所以可以緩和局部溫度上升。因此，該整流單元5的整個部分的溫度可以均勻地降低。
圖4示出了當高壓施加到并聯(lián)的兩個二極管55y1、55y2時該整流單元5的工作。如圖4所示，如果由于車輛交流發(fā)電機1的輸出輸電線斷開或者電負載的關閉使得相繞組33y的相電壓Vsy增加，那么負極側二極管55y1、55y2及時擊穿。因此，防止輸出端子56的電壓進一步上升，這樣可以防止高壓噪聲輸出。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輛交流發(fā)電機1的整流單元5采用并聯(lián)的兩個整流元件作為一對正極側二極管54和負極側二極管55之一。因為相電流被分開，以抑制整流元件的熱產(chǎn)生，該整流元件設置在溫度比其它部分高很多的部分，且因為產(chǎn)熱的整流元件配置到散熱器52、53，所以整流單元5的溫度可以下降。
因為當在任何一個相繞組33x、33y、33z中產(chǎn)生高壓時，穩(wěn)壓二極管及時擊穿，所以沒有高壓噪聲從車輛交流發(fā)電機1輸出。
本發(fā)明不局限于上述實施例，還可以在不偏離本發(fā)明的要旨的情況下應用多種改進。例如，只要二極管并聯(lián)，可以改變并聯(lián)的二極管的容量、形狀或者散熱器。
圖7是整流單元的電路圖，其中并聯(lián)的兩個二極管設置在不同的位置。在圖7中所示的整流單元5A將并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管用于Z相繞組的正極側電路和X相繞組的負極側兩者。這樣，并聯(lián)的二極管用于除了Y相負極側電路的所有電路，使得由于車輛交流發(fā)電機的環(huán)境條件而使正極側散熱器52和負極側散熱器53的溫度變高的部分的溫度可以控制為較低。如圖8所示，在散熱器52、53中形成二極管孔520、530，使得并聯(lián)的二極管可以被選擇性地壓配合。
在上述實施例中，所有的二極管都使用穩(wěn)壓二極管。然而，并聯(lián)的二極管之一55y3可以使用常規(guī)二極管，并聯(lián)的二極管的另一個55y1可以使用穩(wěn)壓二極管，如圖9所示。無論何時產(chǎn)生高壓，該穩(wěn)壓二極管55y3擊穿以防止高壓噪聲輸出。因此，使用常規(guī)二極管的整流單元可以比較便宜。
還可以所有二極管都使用常規(guī)二極管。這樣的結構可以降低溫度和生產(chǎn)成本。
并聯(lián)的二極管將電流分成兩部分，使得這些二極管的容量可以比其它二極管小。也就是，該元件的截面比其它的要小，這導致成本降低。
上述實施例的Δ連接的定子繞組33可以由星形連接的定子繞組來替代。如圖10所示，還可以形成改進的Δ連接或者星形連接的定子繞組，其是包括串聯(lián)連接的線圈的相繞組，它們在相位上相互稍有不同。由于磁脈動，這樣的結構可以減小噪聲。
標號說明1 車輛的交流發(fā)電機2 轉子3 定子4 電刷單元5 整流單元52 極側散熱器53 負極側散熱器54 極側二極管55 負極側二極管6 IC調(diào)節(jié)器7 驅動框架8 后框架9 皮帶輪10 后蓋
權利要求
1.一種車輛的交流發(fā)電機，其包括用于提供磁場的轉子；設置在所述轉子周圍的定子，所述定子具有定子心，其中安裝有多個相繞組，當提供磁場時，所述相繞組產(chǎn)生電動勢；由橋式電路形成的整流單元，其包括正極側二極管和負極側二極管，分別連接到多個相繞組；其特征在于連接到多個相繞組的至少一部分的任何一個正極側二極管和負極側二極管包括單個元件，且剩下的二極管包括并聯(lián)的兩個元件。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛的交流發(fā)電機，其特征在于構成正極側二極管和負極側二極管的這些元件是穩(wěn)壓二極管。
3.根據(jù)權利要求1所述的車輛的交流發(fā)電機，其特征在于所述并聯(lián)的兩個元件之一是穩(wěn)壓二極管，另一個是常規(guī)二極管。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的車輛的交流發(fā)電機，其特征在于所述并聯(lián)的兩個元件中的每個比其它元件具有較小的容量。
5.根據(jù)權利要求1所述的車輛的交流發(fā)電機，其特征在于固定有正極側二極管的正極側散熱器和固定有負極側二極管的負極側散熱器設置在兩個平面中，這兩個平面垂直于所述轉子的旋轉軸線，且正極側散熱器和負極側散熱器之一包括多個獨立的散熱器，且正極側散熱器和負極側散熱器之一的外徑比另一個要大。
6.根據(jù)權利要求5所述的車輛的交流發(fā)電機，其特征在于所述并聯(lián)的兩個元件分別固定到多個獨立散熱器的每個。
7.根據(jù)權利要求1所述的車輛的交流發(fā)電機，其特征在于固定有正極側二極管的正極側散熱器和固定有負極側二極管的負極側散熱器分別設置在兩個平面中，這兩個平面垂直于所述轉子的旋轉軸線，且正極側散熱器和負極側散熱器之一包括多個獨立的散熱器板，其中，所述并聯(lián)的兩個元件分別固定到多個獨立的散熱器的每一個。
8.根據(jù)權利要求7所述的車輛的交流發(fā)電機，其特征在于所述負極側散熱器包括一對散熱器板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種車輛的交流發(fā)電機，其可以降低整流單元的溫度和生產(chǎn)成本，且防止高壓噪聲。整流單元(5)連接到定子繞組(33)，該定子繞組包括三相繞組(33X、33Y、33Z)。該整流單元(5)具有構成正半波整流器的三個正極側二極管(54x、54y、54z)，以及構成負半波整流器的四個負極側二極管(55x、55y1、55y2、55z)。二極管(55y1、55y2)并聯(lián)，且它們使用穩(wěn)壓二極管。
文檔編號H02K11/04GK1508963SQ200310123138
公開日2004年6月30日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權日2002年12月19日
發(fā)明者小木博行 申請人:株式會社電裝