KR100308953B1 - 알터네이터 - Google Patents

Abstract

알터네이터(alternator)가 개시된다. 개시된 알터네이터는, 하우징과; 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치된 로터와; 중공으로 형성되어 상기 로터의 외주면에 설치되며 상기 하우징에 지지되는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 상기 중공 방향으로 돌출되고 상기 중공의 직교 방향으로 에어 갭이 형성된 다수의 스테이터 코일을 구비하는 스테이터와; 상기 중공방향으로 상기 코어의 측벽에 상기 에어 갭을 폐쇄하며 설치된 방음 스트립;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 차량의 소음을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

알터네이터{ALTERNATOR}

본 발명은 알터네이터(alternator)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 와인 노이즈(whine noise) 발생을 저감시키기 위해 그 구조가 개선된 알터네이터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 전원은 배터리를 사용하나 이 배터리는 충전을 하지 않고 사용하면 서서히 능력이 저하되어 결국은 사용불능이 된다. 따라서 이 배터리는 사용할 때마다 가능한 한 신속하게 충전할 필요가 있다. 이러한 충전조작은 자동적으로 또 적절히 하여 다른 전장품 부하에 배터리를 대신하여 전류를 공급하는 것이 충전장치이며, 이 충전장치 중 하나의 구성을 이루는 것이 알터네이터(또는 제너레이터(generator))이다.

이러한 알터네이터는 크랭크 풀리에 의해 V벨트로 구동되며 엔진 회전속도의 약 2배로 돌려지며, 이 알터네이터는 소형 및 경량으로 출력이 크고, 저속에서도 충전성능이 뛰어나며, 소모부품이 적고 기계적 내구성이 뛰어나므로 고속회전에 견딜 수 있도록 이루어져 있다.

알터네이터는 하우징(housing)과, 이 하우징 내에 구비된 스테이터(stator), 로터(rotor), 및 다이오드(diode)를 포함하여 구성되며, 이때 상기 스테이터와 하우징은 체결되어 있고, 로터가 그 안에서 회전을 하며 발전기로서의 역할을 수행한다.

도 1에는 상술한 바와 같은 알터네이터에 채용된 스테이터의 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 스테이터(10)는 스테이터 코어(core)(11) 및 스테이터 코일(coil)(12)로 이루어져 있으며, 하우징(미도시)에 고정되어 있다. 상기 스테이터 코어(11)는 성층 철심이며 로터(미도시)와 함께 자기 회로를 형성하고 있고, 스테이터 코일(12)은 코어 안 둘레에 있는 홈(slot) 속에 3개의 독립한 코일들이 들어가 있으며, 이들 코일은 도시된 바와 같이 Y결선으로 접속되어 있다. 발전 중에는 이 스테이터 코일(12)에 3상 교류가 유기된다. 상기 스테이터 코일(12)은 스테이터 코어(11)에 소정의 에어 갭(air gap)(13)을 형성하며 설치된다.

한편, 로터가 회전을 하며 발생되는 소음은 스테이터 코일(12)의 에어 갭(13)을 지나게 되고, 이 소음은 알터네이터 외부로 파열음으로 발생된다. 이 파열음은 예컨대, 자동차가 도로의 가드 레일(guard rail)을 지날 때에 발생하는 음과 유사하다. 이러한 자동차용 알터네이터는 에어 갭이 18개가 존재하며 알터네이터 기준으로 18차 성분의 소음이 발생한다.

그리고 엔진 기준으로는 크랭크 풀리와 알터네이터 풀리비 예컨대 ε-엔진의 경우 이 비가 2.11배이므로 이를 약 2배로 보고 계산하면 18×2＝36(order) 성분의 소음이 발생하게 된다. 이 소음은 고주파로서 와인 노이즈로 분류되며 보통 3000rpm 이상에서 자동차의 실내 소음에 심각한 영향을 미치는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 스테이터 코일의 에어 갭을 차단하여 소음이 발생하지 않도록 한 알터네이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 알터네이터에 채용된 스테이터를 나타내 보인 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 알터네이터의 구성을 나타내 보인 개략적인 단면도.

도 3은 도 2에 채용된 스테이터의 일 실시예를 나타내 보인 도면.

도 4는 스테이터의 다른 실시예를 나타내 보인 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110. 하우징 120. 로터

130, 230. 스테이터 131. 중공

132, 231. 스테이터 코어 133, 232. 스테이터 코일

134. 에어 갭 170. 방음 스트립

231a. 측벽

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 알터네이터는, 하우징과; 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치된 로터와; 중공으로 형성되어 상기 로터의 외주면에 설치되며 상기 하우징에 지지되는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 상기중공 방향으로 돌출되고 상기 중공의 직교 방향으로 에어 갭이 형성된 다수의 스테이터 코일을 구비하는 스테이터와; 상기 중공방향으로 상기 코어의 측벽에 상기 에어 갭을 폐쇄하며 설치된 방음 스트립;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 방음 스트립은 상기 로터와 상기 스테이터 코일 사이에 상기 로터에 근접되게 설치된다.

그리고 상기 방음 스트립과 상기 스테이터 코어는 일체형으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 알터네이터의 구성을 개략적으로 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 알터네이터는, 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내에서 이 하우징(110)의 중앙으로 회전 가능하게 지지되어 설치된 로터(120)와, 상기 로터(120)의 외주면에 설치되며 상기 하우징(110)에 지지되는 스테이터(130)와, 상기 하우징(110) 내의 후방에 다수개 설치된 다이오드(140)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(110)은 다수의 에어가 그 외부로 방출될 수 있도록 방출구(미도시)가 구비되어 있으며, 상기 로터(120)는 다수의 베어링(121)에 지지되어 크랭크 풀리에서 V벨트로 회전되는 로터축(122)과, 이 로터축(122)에 지지되고 배터리(battery)에서의 전류로 자속을 발생하는 로터 코일(또는 계자 코일)(123)과, 상기 로터 코일(123)에 발생한 자속으로 자석이 되는 로터 코어(124)로 이루어진다. 상기 다이오드(140)는 히트 싱크 소재로 이루어진 홀더(141)에 지지된다.

그리고 상기 하우징(110)의 외부에는 방열수단으로서 팬(150)이 상기 로터축(122)에 설치되고, 상기 팬(150)의 전방 즉, 상기 로터축(122)의 단부에 알터네이터 풀리(160)가 설치된다. 한편 상기 팬(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 외부에 설치되는 팬 외장형과, 하우징(110)의 내부에 설치되는 팬 내장형이 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터(130)는 성층철심으로 이루어지고 상기 로터(120)의 외주면에 설치되도록 중공(131)이 형성되며 상기 로터 코어(124)와 함께 자기회로를 형성하는 스테이터 코어(132)와, 상기 스테이터 코어(132)의 내주면 슬롯(slot)에 설치되며 3상 교류가 유기되는 스테이터 코일(133)을 포함하여 구성된다. 특히 상기 스테이터 코일(133)은 원형으로 감기며 스테이터 코어(132)의 중공(131) 방향으로 돌출되고 상기 중공(131)의 직교 방향으로 에어 갭(134)이 형성된다.

또한 상기 스테이터 코어(132)의 측벽에는 스테이터 코일(133)과 나란하게 즉, 상기 스테이터 코어(132)의 중공(131)방향으로 스테이터 코일(133)의 에어 갭(134)을 폐쇄하며 방음 스트립(170)이 설치된다. 특히 상기 방음 스트립(170)은 로터(120)를 감싸며 이 로터(120)에 근접하여 설치될 수 있도록 상기 스테이터 코일(133)의 내주면에 근접되게 설치된다. 그리고 이 방음 스트립(170)은 타 부품 상호간의 작용에 방해되지 않도록 최소한의 높이로 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 방음 스트립(170)은 알루미늄(aluminium)이나 일반 철(steel)로 이루어질 수 있으며, 도면에는 도시하지는 않았지만, 일반적인 접착 테이프(tape)로도 가능하다. 다시 말해 상기 에어 갭(134)으로 에어가 통과되지 않을 정도로 강성이 유지될 수 있으면 그 소재나 형태로 한정되지 않는다. 그리고 상기 방음 스트립(170)은 상기 스테이터 코어(132)의 측면으로부터 일부 돌출시켜 이 스테이터 코어(132)와 일체형으로 이루어질 수도 있다.

도 4에는 본 발명에 따른 알터네이터에 채용된 스테이터의 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 여기에서는 일반적인 스테이터의 설명은 생략하고 본 발명에 따른 특징부만을 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알터네이터의 다른 실시예에 채용된 스테이터(230)의 특징은, 스테이터 코어(231)의 측벽(231a)에 돌출 설치된 스테이터 코일(232)의 저부가 스테이터 코어(231)의 측벽과 거의 일치되도록 설치된다. 다시 말해, 상기 스테이터 코일(232)의 돌출된 저부가 스테이터 코어(231)의 측벽(231a)과 거의 일치되도록 한다. 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같은 에어 갭(134)은 형성되지 않는다,

상술한 바와 같은 구성을 갖는 알터네이터의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 알터네이터의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.

도 2, 3을 다시 참조하면, 스테이터 코어(132)의 중공(131) 내에서 회전하는 로터(120)가 1회전할 때마다 전술한 바와 같이 상기 에어 갭(134)을 통하여 1회의 소음이 발생한다. 이에 따라 상기 에어 갭(134)을 폐쇄함으로서 이 에어 갭(134)을 지나면서 발생하는 파열음이 발생되지 않는다. 이러한 파열음은 알터네이터 발생 노이즈 중 가장 큰 와인 노이즈를 저감시키게 된다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이 최초 스테이터(230)를 제작할 때, 스테이터 코일(232)의 저부가 스테이터 코어(231)의 측벽(231a)에 밀착 형성됨으로 상기한 에어 갭(134)이 형성되지 않거나, 최소한으로 형성됨으로서 전술한 바와 같이 와인 노이즈가 저감되도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알터네이터는 다음과 같은 효과를 갖는다.

소음이 발생되어 나오는 스테이터 코일의 에어 갭을 폐쇄 내지 형성시키지 않음으로서 알터네이터로부터 발생되는 와인 노이즈를 최대한 저감시킨다. 이에 따라 전반적인 차량의 내부 및 외부의 소음이 저감되는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 하우징과;

   상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치된 로터와;

   중공으로 형성되어 상기 로터의 외주면에 설치되며 상기 하우징에 지지되는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 상기 중공 방향으로 돌출되고 상기 중공의 직교 방향으로 에어 갭이 형성된 다수의 스테이터 코일을 구비하는 스테이터와;

   상기 중공방향으로 상기 코어의 측벽에 상기 에어 갭을 폐쇄하며 설치된 방음 스트립;을 포함하는 것을 특징으로 하는 알터네이터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방음 스트립은 상기 로터와 상기 스테이터 코일 사이에 상기 로터에 근접되게 설치된 것을 특징으로 하는 알터네이터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 방음 스트립과 상기 스테이터 코어는 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 알터네이터.
4. 하우징과;

   상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치된 로터와;

   중공으로 형성되어 상기 로터의 외주면으로 설치되고 상기 하우징에 지지되는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 상기 중공 방향으로 돌출된 저부가 상기 스테이터 코어의 측벽과 일치되도록 설치된 다수의 스테이터 코일을 구비하는 스테이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알터네이터.