KR100275659B1 - 발전기용 정류장치 - Google Patents

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Abstract

교류기용 정류장치는 다상 고정자 코일의(중간점을 포함하는) 출력단에 접속된 AC 입력단자 및 냉각핀 교류기의 리어커버에 접지되어 고정된 부극 냉각핀, 애노드가 AC 입력핀에 납땜되고 캐소우드가 양의 출력단자에 용접된 다오드 및 애노드가 부극핀에 용접되고 캐소우드가 AC 입력핀에 용접된 다이오드로 구성되어 있다.

Description

발전기용 정류장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 정류장치를 지닌 교류기를 도시한 부분 단면도.
제2도는 제1실시예의 정류장치를 도시한 평면도.
제3도는 제2도의 선(III-III)을 택한 부분 단면도.
제4도는 제1실시예의 정류장치의 회로도.
제5도는 본 발명의 제2실시예의 정류장치의 요부를 도시한 부분 단면도.
제6도는 본 발명의 제3실시예의 정류장치의 요부를 도시한 부분 단면도.
제7도는 제3실시예의 정류장치의 회로도.
제8도는 종래의 정류장치를 도시한 평면도.
제9도는 제8도의 선(IX-IX)을 택한 부분 단면도.
제10도는 종래의 정류장치의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 부극핀 41,42,43,44 : AC 입력핀
51,52,53,54 : 포트 다이오드(제1정류소자)
61,62,63,64 : 포트 다이오드(제2정류소자)
A : 교류기 71 : 회전자
72 : 고정자 B,C,D : 정류장치
91 : 냉각핀 92 : 절연층
93 : 부단자 94 : AC 입력전극
95 : 금속양단자 피이스 96,97 : 실리콘칩
본 발명은 차량용 AC 발전기에 장착할 수 있는 정류장치에 관한 것이다. 제8도~제11도에 도시되어 있듯이, AC 발전기에 장착된 종래의 정류장치는 Y 결선 고정자 코일의 출력단자에 접속된 AC 입력단자(101~103), 고정자 코일의 중성점에 접속된 중심점단자(104), 교류기의 리어커버(105)에 고정된 부극출력핀(106), 부극 캐소우드 출력핀(106)에 접속된 애노드 및 AC 입력단자(101~103) 및 중심점단자(104)에 접속된 캐소우드를 지닌 정류장치(107~110) 및 AC 입력단자(101~103) 및 중립점단자(104)에 각각 접속된 애노드 및 양극핀(111)을 지닌 캐소우드를 지닌 정류소자를 지닌다.
정극핀(111)은 전기적으로 단자 볼트에 접속되어 있고, 부극핀(106)에 발전기 하우징에 접지되어 있다.
JP-Y2-41-8169, JP-U-58-59363, JP-A-56-29441 및 JP-U-56-5487은 AC 입력단자 역할을 하는 전극핀 중심점단자 역할을 하는 전극핀, 서로 정류소자의 애노드를 접속하는 부극단자 및 서로 정류소자의 캐소우드를 접속하는 양극 단자를 지닌 정류장치를 개시하고 있다.
그러나, 위의 정류장치에서, 출력핀과 전극핀에 접속된 한쌍의 정류소자(즉, 제9도에서 정류소자(110,115))가 서로 구성이 다르게 배열되어 있다.
따라서, 정류소자가 다이오드에 포트되는 경우 두종류의 다이오드를 제공해야 하고(이 다이오드의 애노드는 용기이고 나머지 애노드는 단자가 장착시간에 소정의 장소에 정확히 배설해야 한다.
정류소자가 실리콘칩인 경우, 먼저 구성을 판별하고 이들을 같은 방향 또는 반대방향으로 장치에 설치해야 한다.
자동기계 또는 수동으로 설치를 하는데 문제가 없을지라도, 상이 설치공정은 생산성을 현저히 저하시킨다.
또한, 정류소자로 부터의 열방사가 발전기 하우징으로부터 전기적으로 유동하는 4개의 전극핀에 의해 이루어진다. 따라서 각각의 전극핀의 크기가 열방사 특성에 해당하기 때문에 작게될 수 없다.
또한 보수점검 또는 검사(엔진정지)가 수행되는 동안, 도통로가 점검공구 테스터에 의해 양극핀(11) 및 맞전기 하우징 사이에 형성될 때 단락회로 전류가 흘려 배선 및 밧데리에 문제를 야기한다.
본 발명의 주요목적은 구성이 같은 정류소자를 지닌 차량 AC 발전기용 새롭고 개량된 정류장치를 제공하여 생산성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정자 코일의 출력단에 각각 접속된 다수의 AC 입력단자, 양이 출력 단자 음의 출력단자 AC 입력단자에 설치되고, 각각의 제 1 정류소자가 AC 입력단자에 접속된 입력 전극 및 양의 출력단자에 접속된 출력전극을 지닌 다수의 제 1 정류소자 및 음의 출력단자에 설치되어서 각각의 제 2 정류소자가 음의 출력단자에 접속된 입력전극과 AC 입력단자중 하나에 접속된 제 2 전극을 지닌 다수의 제 2 정류소자를 구비하는 고정자 코일 지닌 AC 발전기에 정류장치를 제공하는 것이다.
따라서, 제 1 및 제 2 정류소자는 구성방향이 같아서 같은구조를 하는 정류소자가 같은 방향에 설치될 수 있어서 조립작업을 수행하고 생산성을 향상시킨다. 또한, 두종류의 정류소자를 생산 및 관리할 필요가 없다.
상기 정류장치에서, 각각의 AC 입력단자는 제 1 냉각핀을 가질 수 있고, 부의 냉각 출력단자는 제 2 출력핀을 가질 수 있다.
따라서, (AC 입력핀이 크기를 더 작게 할 수 있기 때문에) 핀배열의 자유를 향상시키고 정류장치에 의해 점유된 공간을 감소시키는 것이 제안되어 있다. 데드 스페이스(dead space) 가 효율적으로 활용될 수 있고 AC 발전기의 크기 감소가 얻어질 수 있다). 도통로가 AC 입력핀과 하우징 사이에 수선 및 검색중 검색공구 및 테스터비에 의해 AC 형성될지라도 제 1 정류소자가 존재하기 때문에 단락 전류가 흐르지 않아서 배선의 소숀이나, 밧데리의 파손을 생기지 않게 한다. 또한, AC 발전기가 발전하지 않을 때 전압이 AC입력단자에 인가되지 앓을 때 고유절연 처리없이 전기침식이 방지될 수 있어서, 냉각능력을 증가시킨다.
정류장치는 하우징에 고정된 제 1 및 제 2 냉각핀을 더 포함하고 AC 입력단자와 부의 출력단자가 절연부재를 통해 냉각핀에 배설될 수 있다. 각각의 제 1 정류소자는 AC 입력단자중 하나에 설치될 수 있고 각각의 제1도 정류소자는 부의 출력단자에 설치될 수 있다.
제 2 냉각핀은 진동저항을 향상시키기 위해 크기와 두께가 제 1 냉각핀 보다 크고 두꺼운 것이 바람직하다. 다수의 정류소자가 단일 냉각핀에 설치되어 있기 때문에 정류장치에 의해 점유되는 용적을 감소시킬 수 있고, AC 발전기의 크기 감소가 얻어질 수 있다) 고진동 저항이 얻어진다.
이 구조는 특히 정류소자가 얇고 무게가 가벼운 즉, 실리콘 칩에 적절하다.
본 발명의 제 1 실시예를 제1도∼제4도를 기초로 설명한다. 제1도에 도시된 교류기(A)에 장비된 정류장치(B)는 부극출력핀(3)과 AC 입력핀(41, 42, 43 및 44)의 제 1 정류소자로 있는 포트 다이오드(51, 52, 53 및 54)와 제 2 정류소자를 지니고 있다.
회전자(71), 고정자(72) 및 하우징(73)을 지닌 교류기(A)는 엔진에 의해 구동되어 전력을 발생시켜서 전기 부하에 전력을 공급하는 차량용 밧데리를 충전한다.
자계를 공급하는 회전자(71)는 샤프트(74)와 일체로 회전한다. 회전자(71)는 룬댈형극 코어(711) 계자코일(712) 및 경사링(713)을 지닌다.
엔진의 회전전력을 전달하는 V 자 리본모양의 폴리(741)가 샤프트(74)의 선단에 설치되어 있다. 폴코어(711)은 벨트를 통해 엔진의 출력축에 설치된 폴리에 연결되어 있다.
폴코어(711)는 필드코일(712)을 수용하고 이의 앞,뒤에 냉각팬(714) 및 (715)가 있다.
슬립링(713)은 부러쉬가 미끄러지게 배설된 샤프트(74)의 부단측에 형성되어 있다.
고정자(72)는 폴코어(711)의 외주에 배설된 고정자 코어(721)와 고정자코어(721)에 결선된 3상의 Y결선 고정자 코일(722)로 구성되어 있다.
고정자코어(721)는 자성체로 형성된 박판을 다수 적층하여 있고, 프론트하우징(73)의 외주에 압입되어 있다. 폴코어(711)로 부터의 자속을 고정자 코일(722)와 교차하여 전자력을 유도한다.
3 상 교류전류가 AC 입력핀(41, 42, 43 및 44)의 AC 입력단자(411, 421, 431 및 441) 에 각각 연결된 Y 결선 고정자 코일(722)의 출력단 및 중간점에서 공급된다.
하우징(73) 은 프론트 하우징(731) 및 리어하우징(732) 을 지니고, 이들 모두는 알루미늄 다이케이스팅에 형성되어 있고, 또한 리어 하우징(732)에 고정된 리어커버(733)을 지닌다. 프톤트 하우징(731) 리어 하우징(732)가 다수의 스터드 볼트(734)와 너트(735)에 의해 클램프 되어 있다.
한쌍의 베어링(736, 737)이 프론트 하우징(731)의 앞부분과 리어 하우징(732)의 뒤부분에 배설되어서 샤프트(74)를 회전할 수 있게 지지한다. 쿠퍼와 같은 고열전도금속을 통상 편차(horseshoe) 모양을 하고, 리어 커버(733)에 정지되어 고정되어 있다. 부극핀(3)은 제3도에 도시되어 있듯이 포트 다이오드(62) 및 다이오드(61, 63 및 64) 를 설치하는 오목부를 지닌다.
쿠퍼와 같은 고열전도 금속으로 형성된 AC 입력핀(41∼44)을 부채골 모양을 하고 있고 후에 설명될 절연부재(400)를 통해 부극핀(3)에 대해 대향관계로 방사상 평면에 공간을 두고 배열되어 있다. AC 입력핀(41∼44)이 리어커버(732)과 전기적으로 절연되기 때문에 열전도에 의한 리어버커에 대한 열방사가 기대에 미치지 못한다. 이러한 이유때문에 이들핀은 냉각팬(715)에 의해 발생된 냉각공기에 효율적으로 누출되도록 배열되어 있다.
제3도에 도시되어 있듯이, AC 입력핀(42)(및 제2도에 도시된 핀(41, 43 및 44))은 포트 다이오드(52)(및 포트된 다이오드(51, 53 및 54)를 설치하는 오목부(420)를 지닌다. 또한, AC 입력핀(41∼44)에는 고정자 코일(722)에 출력단과 중간점을 접속시키기 위해 AC 입력단자(411, 421, 431 및 441)이 제공된다.
포트 다이오드(52)(및 다이오드(51, 53 및 54)는 쿠퍼와 같은 고열전도 금속과 실리콘 쿠퍼를 사용하여 용기내에 기밀적으로 밀봉된 정류장치를 포함한다. 용기(52)은 애노드 역할을 하는 반면, 납전지(522)는 캐소우드 역할을 한다.
포트 다이오드(52)(51, 53 및 54)의 용기바닥(521)을 오목부(420)에 용접되어 있고, 각각의 납전지(522)가 양극 볼트(501)에 전기적으로 접속된 단자스트립(401)에 용접되어 있다.
AC 입력핀(41∼44)와 부극핀(3) 사이에 절연을 위한 절연부재(400) 및 단자스트립(401)을 절연하여 지지하는 단자 스트립(401)을 절연하여 지지하는 단자블록(402)에서 핀(3)으로 연장한 파이프 리벳(403)으로 부극핀(3)에 고정되어 있다. 부극핀은 AC 입력핀(41∼44) 보다 크기가 크고 두께가 두껍다.
포트 다이오드(51∼54)와 같은 포트 다이오드(및 포트 다이오드(61, 63 및 64)는 열전도금속(쿠퍼)으로 형성된 용기(621)과 실리콘 쿠퍼를 사용하여 공기내에 기밀적으로 밀봉된 정류장치를 지닌다. 용기(621)는 애노드 역할을 하는 방법 양전지(622)는 캐소우드 역할을 한다.
포트 다이오드(62)(및 다이오드(61, 63 및 64) 가 부극핀(3)의 오복부(31)에 납땜되어 있는 반면, 납땜전지(622)는 AC 입력핀(42)에 용접되어 있다. 요약해서 포트 다이오드(52)(51, 52, 53 및 54)의 용기바닥(애노드측)이 AC 입력핀(41, 43 및 44)에 용접되어 있고 포트 다이오드(62)(61, 63, 64) 의 용기바닥(애노드) 부극핀(3)에 용접되어 있고 납전지(622)가 AC 입력핀(42)에 용접되어 있다. 따라서 같은 구조의 모든 포트 다이오드가 같은 방향으로 설치될 수 있다. 포트 다이오드(61∼64)의 용기바닥(애노드)가 포트 다이오드 리어 커버(733)에 접지되어 고정된 부극핀(3)에 용접되어 있다.
또한, 포트 다이오드(51∼54)로 부터의 열의 방사는 냉각팬(715)에 의해 구동되는 냉기에 효율적으로 노출되는 4 개의 AC 입력핀(41~44)에 의해 이루어진다. 따라서 AC입력핀(41~44)는 크기가 감소될 수 있고 데드 공간이 효과적으로 활용될 수 있다.
전도통로가 검색공구 테스터바에 의해 리어커버(733)와 같은 하우징부재와 AC 입력핀(41~44) 사이에 형성되면, 단락전류에 유동의 포트 다이오드(51∼54)의 존재에 의해 방지된다.
본 발명의 제 2 실시예를 제5도를 참조로 하면서 설명할 것이다.
제5도에 도시되어 있듯이 정류장치(C)는 냉각핀(91) 부단자(93) 및 절연층(92) 을 통해 냉각핀(91)에 형성된 부단자(93) 및 4 개의 AC 입력단자(94) 4개의 실리콘칩(이의 애노드는 4 개의 AC입력전극(94) 중 하나에 용접되어 있고 이의 캐소우드는 금속양단자 리이드(95)에 배선정착되어 있을) 및 4 개의 실리콘칩(94)(이의 모든 애노드는 음단자(93) 에 용접되어 있고 이의 모든 캐소우드는 4 개의 입력전지(94) 중 하나에 전기적으로 접속되어 있음)을 포함한다.
냉각핀(91) 은 쿠퍼와 같은 고열전도층으로 형성된 금속관이고 AC 발전기의 하우징 부재에 접지되고 고정되어 있다.
절연층(92)을 열전도가 뛰어난 얇은 에폭시수지 또는 세라믹 증기 퇴적 필름에 의해 형성된다. 부단자(93) 및 AC 입력전극(94)는 쿠퍼판, 쿠퍼 증발 필림, 또는 쿠퍼박과 같은 전기전도성이 뛰어나 재료로 만들어져 있다.
금속양단자 피이스(95)가 파이프 리벳으로 냉각핀(91)에 고정된 절연단발블록(751)으로 성형되어 있다.
실리콘 칩(96) 및 (97) 및 배선접착부가 실리콘 쿠퍼(98)로 밀봉되어 있다.
본 실시예에서 금속양단자 피이스(95)가 피이프 리벳으로 냉각핀(91)에 고정된 절연단자블록(751)으로 성형될지라도, 금속 양단자 피이스(95)에 해당하는 양의 출력전극이 음단자(93)와 AC 입력전극(94)과 같이 절연층(92)에 형성될 수 있다. 또한, 양의 출력전극이 절연층에 형성될 수 있거나 금속부단자 피이스가 절연단자블록(751)에 성형될 수 있다.
정류소자가 얇고 무게 가벼운 실리콘 칩이기 때문에 실리콘 칩(96) 및 (97)이 절연층을 통해 부단자(93)와 냉각핀(91)에 형성된 4개의 AC 입력전극(94)에 납땜하므로서 부착될 수 있다. 하나의 냉각핀만이 본 실시예에서 필요하므로 실리콘칩 주이의 용적을 감소시키고, 진동에 대한 저항을 증가시킨다.
제6도 및 제7도를 제 3 실시예의 설명이다.
제6도 및 제7도에 도시되어 있듯이, 정류장치(D)는 부극과 (81), AC 입력핀(821∼824) 게이트단자(g1∼g8)의 절연 및 구성의 4 개의 절연단자블록(831) 및 금속양단자 피이스(860)(게이트 단자(g1∼g8)을 각각 게이트 회로에 접속되어 있다) AC 입력핀(821∼824) 및 서로로 부터 부극핀(81)의 절연을 위한 4 개의 절연부재(832) 제 1 정류소자를 구성하는 SiC-MOSFE(841∼844) 및 제 2 정류소자를 구성하는 SiC-MOSFET(851∼854a)로 구성되어 있다.
AC 입력핀(821∼824)와 부극핀(81) 사이의 절연을 위한 절연부재(832)와 단자 피이스(860)을 절연하여 지지하는 단자블록(831)이 단자블록(831)에서 핀(81)로 연장한 파이프 리벳으로 부근 부극핀(81)에 각각 고정되어 있다.
SiC-MOSFET에서, 이들의 소오스(바닥)이 AC 입력핀(821∼824)의 오목부분에 용접되어 있고 드레인이 금속 양단자 피이스(860)에 배선접착에 의해 전기적으로 접속되어 있고 게이트가 게이트 단자(g1∼g4)에 전기적으로 접속되어 있다.
SiC-MOSFET(851~854)에서 소오스(바닥)가 부극핀(81)의 리세스에 각각 용접되어 있고 드레인이 배선용접에 의해 전기적으로 AC 입력단자(k1∼k4)에 접속되어 있고 게이트가 배선접촉에 의해 전기적으로 게이트 단자(g5∼g8)에 접속되어 있다.
본 실시예에서 역 소오스-드레인 관계가 이용가능하다. 즉 각각의 드레인(바닥)이 양극핀 및 AC 입력핀에 용접되어 있고 부극단자가 절연단자 블록에 배설되어 있다.
SiC-MOSFET(841∼844)(851∼854) 및 배선접착부가 실리콘 쿠퍼와 같은 밀봉재로 밀봉되어 있다. 에폭시 수지와 같은 정착력이 뛰어나 수지가 실리콘 쿠퍼 대신에 이용될 수 있다.
SiC-MOSFET는 온(on)-저항성이 남기 때문에 발생열량이 작다. 따라서 부극핀(81)과 AC 입력핀(821~824)가 크기가 작을 수 있다.
본 발명의 전문의 설명에서 본 발명은 특정 실시예와 관련해서 개재되어 있다.
그러나 여러 수정과 변경이 첨부한 청구범위에서 설명한 것처럼 본 발명의 범위내에서 벗어나지 않으면 가능하다. 따라서, 이 문서의 본 발명의 설명은 제한적인 면이아니라 예시적인 면으로 간주되어야 한다.

Claims (11)

  1. 고정자 코일을 지닌 AC 발전기용 정류장치에 있어서, 상기 고정자 코일의 출력단에 각각 접속된 다수의 AC 입력단자와 ; 양의 출력단자와 ; 음의 출력단자와 ; 각각의 제 1 정류소자가 상기 AC 입력단자에 접속된 입력전극과 상기 양의 출력단자에 접속된 출력전극을 지니고 상기 AC 입력단자에 각각 장착된 다수의 제 1 정류소자와 ; 각각의 제 2 정류소자가 상기부의 출력단자에 접속된 입력전극과 상기 AC 입력단자중 하나에 접속된 출력전극을 지니고 상기 부출력단자에 장착된 다수의 제 2 정류소자를 구비한 정류장치.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 AC입력단자가 제 1 냉각핀을 포함하고 ; 상기 부의 입력단자는 제 2 냉각핀을 포함하고 ; 상기 제 2 냉각핀은 제 2 냉각핀을 포함하고 ; 상기 제 2 냉각핀을 제 1 냉각핀보다 크기가 크고 두께가 두꺼운 정류장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 AC발전기의 하우징에 고정된 냉각핀을 더 포함하고 상기 AC 입력단자는 절연부재를 통해 상기 냉각핀이 배설되어 있고 ; 상기 부출력 단자는 절연부재를 통해 상기 냉각핀에 배설되어 있고 ; 각각의 상기 제 1 정류소자가 상기 AC 입력단자중 하나에 장착되어 있고 ; 각각의 상기 제 2 정류소자는 상기 부의 출력단자에 설치된 정류장치.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 상기 제 1 및 제 2 정류소자는 반도체 스위칭 소자를 포함하는 정류장치.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 상기 제 1 및 제 2 정류소자는 SiC-MOSFET를 포함하는 정류장치.
  6. 하우징, 다상 고정자 코일 및 냉각팬을 지닌 AC 발전기용 정류장치에 있어서 양의 출력부재와 ; 상기 하우징에 직접 고정된 편차 모양의 냉각팬을 지닌 부의 출력부재와 ; 상기 부의 단자부재에 대향하는 관계로 상기 냉각팬 부근에 방사상 평면에 배설되고 상기 다상 고정자 코일의 출력단에 각각 접속된 다수의 AC 입력핀 ; 다수의 제 1 정류소자를 구비하고, 각각의 제 1 정류소자는 상기 AC 입력단자의 하나에 장착되고, 상기 AC 입력단자중 같은 하나에 접속된 압력전극과 상기 양의 출력부재에 접속된 출력전극을 지니고 ; 또한 다수의 제 2 정류소자를 구비하고, 각각의 제 2 정류소자는 상기 부출력부재에 장착되고 상기 부출력부재에 접속된 입력전극과 상기 AC 입력단자중 하나에 접속된 출력전극을 지닌 정류장치.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 상기 제 1 및 제 2 정류소자는 반도체 스위칭 소자를 포함하는 정류장치.
  8. 제6항에 있어서, 각각의 상기 제 1 및 제 2 정류소자는 SiC-MOSFET를 포함하는 정류장치.
  9. 제6항에 있어서, 각각의 상기 제 1 및 제 2 정류소자는 용기와 리이드를 지닌 포트 다이오드를 포함하는 정류장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 용기는 상기 다이오드의 애노드에 접속된 정류장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 AC입력부재와 상기 부의 출력부재 사이에 배설된 절연부재, 단말블록 및 출력볼트를 구비하고, 상기 양의 출력부재는 상기 제 1 정류소자의 상기 출력전극과 상기 출력볼트를 접속하기 위해 상기 단말블록에 의해 지지가 단말 스트립을 포함하는 정류장치.
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