KR100367369B1 - 차량용 교류 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 교류발전기의 냉각풍의 음압을 내리고 또 냉각효과를 높이는 것을 목적으로 해서 된 것이다.

그 구성은 브래킷 본체에 다수의 배기공을 형성하는 배기공 리브와, 이 배기공의 내측에 위치하고 다수의 흡기공을 형성하는 다수의 흡기공 밸브가 설치된 브래킷이 한쌍 대향해서 구성된 케이스를 갖고 적어도 한쪽의 브래킷의 배기공 리브를 회전축으로 부터의 방사선에 대해 회전자의 회전방향측에 20°~ 50°경사해서 구성하고, 또 배기공 리브의 경사방향의 법선면에서 리브두께가 배기공 폭의 50% 이하로 구성되어 있다.

Description

차량용 교류발전기{ALTERNATING CURRENT GENERATOR FOR VEHICLES}

도 9는 종래의 차량용 교류발전기의 측면도, 도 10은 도 9의 프론트 브래킷의 정면도, 도 11은 도 9의 리어 브래킷의 정면도, 도 12는 회전자의 사시도 이다.

본 차량용 교류발전기는 알루미늄제의 프론트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)으로 구성된 케이스(3)와, 이 케이스(3)내에 설치된 일단부에 풀리(4)가 고정된 샤프트(6)와, 이 샤프트(6)에 고정된 랜들형의 회전자(7)와, 회전자(7)의 양측면에 고정된 팬(5)과, 케이스(3)내의 내벽면에 고정된 스테이터(8)와, 샤프트(6)의 타단부에 고정되고 회전자(7)에 전류를 공급하기 위한 슬립링(9)과, 슬립링(9)에 슬라이드하는 한쌍의 브러시(10)와, 이 브러시(10)를 수납한 브러시 홀더(11)와, 스테이터(8)에 전기적으로 접속된 정류기(12)와, 브러시 홀더(11)에 끼워붙여진 히트싱크(16)와, 이 히트싱크(16)에 접착되고 스테이터(8)에서 발생한 교류 전압의 크기를 조정하는 레귤레이터(17)를 구비하고 있다.

회전자(7)는 전류를 흘려서 자속을 발생 시키는 회전자 코일(13)과, 이 회전자의 코일(13)을 덮어서 설치되고 그 자속에 의해 자극이 형성되는 폴코어(14)를 구비하고 있다.

폴코어(14)는 한쌍의 교대로 맞물린 제1의 폴코어체(18) 및 제2의 폴코어체(19)로 구성되어 있다. 제1의 폴코어체(18) 및 제2의 폴코어체(19)는 철제이고 또 클로형상의 폴(Pawl)상자극(20),(21)을 각각 갖고 있다.

인접하는 각 폴(Pawl)상자극(20),(21)은, 양 폴상자극(20),(21)간에서 자속이 누설되지 않도록 또 회전자코일(13)을 냉각하기 위한 냉각 풍통로가 되도록 어느 일정한 자극간 극간이 형성 되도록 배치되어 있다.

스테이터(8)는 스테이터 코어(15)와, 이 스테이터(15)에 도선이 감겨지고 회전자(7)의 회전에 따라 회전자 코일(13)의 자속의 변화로 교류가 발생하는 스테이터 코일(81)을 구비하고 있다.

정류기(12)는 스테이터(8)에서 생긴 교류를 직류로 정류하는 다이오드(26)와, 다이오드(26)에서 발생한 열을 방열하기 위한 히트싱크(27)를 구비하고 있다.

프론트 브래킷(1)은 도 10에 표시하는 바와 같이 브래킷 본체(80)의 외주부에 다수의 배기공 리브(28)에 의해 형성된 다수의 배기공(29)이 설치되어 있다.

배기공(29)의 내측에는 다수의 흡기공 리브(35)에 의해 흡기공(34)이 형성되어 있다. 또 브래킷 본체(80)의 외주부에는 90°의 각도 간격으로 4개소에 관통공(30)이 형성되어 있다. 볼트(31)가 이 관통공(30)을 관통해서 리어 브래킷(2)에 죄어지고 리어 브래킷(2)과 프론트 브래킷(1)이 스테이터 코일(15)를 맞잡고 있다.

또, V자 형상의 한쌍의 부착 각부(32)에는 각각 부착공(33)이 형성되어 있다. 볼트(도시않음)가 이 부착공(33)을 관통해서 엔진본체(도시않음)에 죄어지고 차량용 교류발전기가 엔진 본체에 고정된다.

또, 리어 브래킷(2)에 대해서도 도 11에 표시하는 바와 같이 프론트 브래킷 (1)과 같이 브래킷 본체(80)의 외주부에 다수의 배기공 리브(28)에 의해 배기공 (29)이 형성되고, 또 배기공(29)의 내측에 흡기공 리브(35)에 의해 흡기공(34)이 형성되어 있다.

또, 프론트 브래킷(1)과 대응하는 부착공(33)을 구비한 부착각부(32)을 구비하고 있다.

상기, 구성의 차량용 교류발전기에서는 배터리(도시않음)로 부터 브러시(10) 슬립링(9)을 통해서 회전자 코일(13)에 전류가 공급되어 자속이 발생하고 제1의 폴코어체(18)의 폴상자극(20)에는 N극이 착자되고, 제2 폴코어체(19)의 폴상자극(21)에는 S극이 착자된다.

한편, 엔진에 의해 폴리(4)는 구동되고 샤프트(6)에 의해 회전자(7)가 회전하므로 스테이터 코일(81)에는 회전자계가 부여되고, 스테이터 코일(81)에는 기전력이 생긴다. 이 교류의 기전력은 정류기(12)를 통해서 직류로 정류되는 동시에 레귤레이터(17)에 의해 그 크기가 조정되어 배터리에 충전된다.

회전자 코일(13)이나 스테이터 코일(81)은 발전중 항상 발열하고 있다. 한편, 발전에 의해 발생하는 열을 내보내기 위해 팬(5)이 회전하고 있다.

즉, 도 9에 표시하는 바와 같이 프론트 브래킷(1)측의 흡기공(34)으로 부터 축방향으로 흡입된 냉각 공기는 흡기공리브(35)간을 통풍하며 팬(5)에서 원심방향으로 구부려지고 스테이터 코일(81)의 프론트측 단부를 냉각하며 배기공리브(28)간의 배기공(29)으로 부터 외기로 배기된다.

또 리어 브래킷(2)측의 흡기공(34)으로 부터 흡입된 냉각공기는 흡기공 리브(35)간을 통풍하며 정류기(12)의 히트싱크(27) 및 레귤레이터(17)의 히트싱크(16)를 통풍하고, 팬(5)에서 원심방향으로 구부려지고 스테이터 코일(81)의 리어측 엔드를 냉각하며 리어 브래킷(2)의 배기공(29)으로 부터 외기로 토출된다.

팬(5)에는 도 12에 표시하는 바와 같이 다수의 팬블레이드(55)를 구비한 원심팬을 사용하고 있으므로 공기가 팬블레이드(55)에 유입하고 직각으로 구부려져서 직각방향으로 배출되어 있으며 공기의 유입부에서의 팬블레이드(55)와 공기의 충돌에의한 압력변동이 생기고 이것이 풍소음에 악 영향을 미치고 있다.

또, 각 팬블레이드의 위쪽 가장자리를 연결 하도록 접속된 환상 플레이드(56)가 설치되고 저 소음화가 도모되고 있다.

또 프론트, 리어 브래킷(1),(2)의 흡기공, 배기공 리부(29),(35)는 외부로부터의 진입물을 방지할 뿐 아니라 스테이터(8)로 부터 프론트, 리어 브래킷(1),(2)에 전달된 열을 방열하는 냉각핀으로서의 역활도 갖고 있다.

이 종래의 프론트, 리어 브래킷(1),(2)의 배기공 리브(28)는 회전축으로 부터의 방사선에 대해 0°~ 15°이내에서 회전자의 회전 방향쪽에 경사되어 있었다.

또, 프론트 브래킷(1)의 흡기공 리브(35)에 대해서는 회전축으로 부터의 방사선에 대해 경사를 갖고 있지 않었었다.

이러한 구성이므로 회전자(7)의 팬(5)로 부터 토출되는 냉각풍의 절대속도 방향에 대해 통풍저항이 크고 풍량이 제한되었으므로 냉각 효율이 불량 하였었다.

이 때문에 온도 상승치가 증대되고 결과로서 출력을 억제할 필요가 있었다. 또, 흡입공(34)에 대해서도 팬(5)의 회전에 의한 흡입공기의 선회성분에 의해 경사지게 유입하나 흡기공 리브(35)에 의해 통풍저항이 커져서 풍량감소가 되었었다.

또, 팬(5)로 부터 토출되는 냉각풍의 절대속도 방향에 대해 배기공 리브(28) 및 흡기공 밸브(35)가 일치하지 않으므로 간섭음이 컸었다.

본 발명는 상기한 문제점을 해결하기 위해 하게 된것으로 브래킷의 배기공 리브나 흡기공 리브의 각도나 두께등에 대해 최적한 값을 선택함으로써 저소음이고 또 냉각효율이 높으며 또한 출력을 향상 시킬 수 있는 차량용 교류발전기를 제공 하는데 있다.

[발명의 개시]

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 브래킷 본체에 다수의 배기공을 형성하는 다수의 배기공 리브와, 이 배기공 내측에 위치하고 다수의 흡기공을 형성하는 다수의 흡기공 리브가 설치된 브래킷이 한쌍 대향해서 구성된 케이스와, 이 케이스내에 회전이 자유롭게 설치된 샤프트와, 이 샤프트에 고정되고, 전류를 흘려서 자속을 발생하는 회전자 코일 및 이 회전자 코일을 덮어서 설치되고 그 자속에 의해 자극이 형성되는 폴코어를 갖는 회전자와, 상기 케이스내에 고정된 스테이터 코어 및 이 스테이터 코어에 감겨지고 상기 회전자의 회전에 따른 상기 회전자 코일의 회전자계로 교류가 발생하는 스테이터 코일을 갖는 스테이터와, 상기 회전자의 축방향 양측면에 고정되고 상기 브래킷의 흡기공으로 부터 냉각공기를 흡기해서 스테이터 코일을 냉각하고, 배기공으로 부터 외기로 배기하는 공기류를 형성하는 한쌍의 팬을 구비한 차량용 교류발전기로서, 적어도 한쪽의 브래킷의 배기공 리브가 회전축으로 부터의 방사선에 대해 회전자의 회전방향측에 20°~ 50°경사하는 구성으로 한것을 특징으로 한다.

회전자가 회전하면 팬이 회전되고 브래킷의 흡기공으로 부터 공기가 흡입되며 스테이터 코일의 리어측 및 프론트측 단부가 냉각되어 배기공으로 부터 배기된다. 배기공으로 부터 배기되는 기류는 팬의 회전에 의한 선회성분에 의해 회전축으로 부터의 방사선에 대해 일정각도로 경사해서 배기된다.

실험에 의하면 배기공 리브의 경사각도를 크게해 가면 최적각도라고 생각되는 50°정도 까지 출력은 향상되어 가고 그 이상 크게하면 급격하게 악화된다.

한편, 바람소음 음압은 20°근처 까지는 급격하게 저감해가고 20°~ 60°까지는 대체로 평탄하고 60°근처에서 변곡점이 되며 다시 저감해 간다.

따라서, 배기공 리브 경사각을 회전자의 회전방향측으로 20°~ 50°경사지게 설정하면 출력, 바람소음을 양립할 수 있다는 것을 알었다.

상기 배기공 리브의 경사방향의 법선면에서 리브 두께가 배기공 폭의 50% 이하 인것이 가장 적합하다.

실험에 의하면 배기공 폭에 대한 리브두께를 크게해 가면 서서히 출력이 향상하고 그후 0.5근방을 변곡점으로서 급격하게 출력이 내려간다.

이에 대해 바람소음은 냉각배출 공기의 속도 벡터에 가까운 20°~ 50°의 범위에 설정되어 있으므로 큰 변화는 보이지 않었다.

또, 적어도 한쪽의 브래킷의 흡기공 리브가 회전축으로 부터의 방사선에 대해 회전자의 회전 방향과는 역방향측에 25°~ 35°경사하는 구성한 것을 특징으로 한다.

흡기공에 대해서도 팬의 회전에 의한 선회성분에 의해 공기류는 회전축으로 부터의 방사선에 대해 일정각도로 경사해서 흡입되고 배기공 리브와 같이 최적한 각도가 존재한다. 실험에 의하면 흡기공 리브 경사각을 20°~ 50°로 설정하면 출력, 바람소음을 양립 시킬수 있는 것을 알었다.

또, 흡기공 리브의 직교단면에서 흡기공 리브의 팬의 회전방향측의 측면을 축방향에 대해 10°~ 20°경사지게 시키는 것이 가장 적당하다.

이렇게 하면 흡입되는 공기류가 원활하게 유입된다

또, 흡기공 최외경측의 내주면에 외기측으로 부터 케이스 내부로 향해 서서히 소경이 되도록 40°~ 50°의 테이퍼를 붙여줌으로써 공기흐름이 한층 원활해 진다.

또, 흡기공의 구멍 최내경측과 구멍 최외경측의 원주방향폭의 비를 구멍 최내경과 구멍 최외경의 비와 같게 함으로써 개구면적을 크게할 수가 있다.

또, 팬에는 각 팬블레이드의 위쪽 가장자리를 연결하도록 환상 풀레이트가 설치되고 흡기공 최외경측의 내주면의 테이퍼는 상기 환상 풀레이트의 내경을 기점으로 해서 형성 하도록 하면 유입 공기가 팬블레이드에 설치되는 환상 플레이트에 충돌하지 않고 정류 되어 팬블레이드부에 유입된다.

본 발명은 브래킷 본체에 냉각풍의 흡기공 및 배기공을 형성하는 흡기공 리브 및 배기공 리브를 구비한 브래킷을 갖는 차량용 교류발전기에 관한 것이다.

도 1a는 본 발명의 실시의 형태의 차량용 교류발전기의 프론트 브래킷의 정면도,

도 1b는 도 1a의 B - B 선 단면도,

도 2는 도 1의 프론트 브래킷의 단면도,

도 3은 도 1의 프론트 브래킷이 적용된 차량용 교류발전기의 측단면도,

도 4는 도 3의 차량용 교류발전기의 리어 브래킷의 정면도,

도 5는 본 발명의 실시의 형태의 바람소음 저감효과를 표시하는 것으로 본 발명의 실시 형태와 종래예의 회전속도와 바람음압 레벨의 관계를 비교해서 표시하는 그래프,

도 6은 본 발명의 실시의 형태의 배기공 리브의 경사각과 출력 및 음압레벨의 관계의 실험결과를 표시하는 그래프,

도 7은 본 발명의 실시의 형태 배기공의 폭에 대한 배기공 리브의 두께의 비율을 파라미터로 한 출력과 음압의 측정결과를 표시하는 그래프,

도 8은 본 발명의 흡입측의 실시예의 바람소음 저감효과를 표시하는 것으로 본 발명의 실시의 형태와 종래예의 회전속도와 바람음압 레벨의 관계를 비교해서 표시한 그래프,

도 9는 종래의 차량용 교류발전기의 측단면도,

도 10은 종래의 프론트 브래킷의 정면도,

도 11은 종래의 리어 브래킷의 정면도,

도 12는 종래의 회전자의 사시도.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명을 보다 상술하기 위해 첨부한 도면에 따라 본 발명의 실시의 형태를 설명한다. 아래의 설명에서 종래예와 동일한 구성부분에 대해서는 같은 부호를 붙여서 설명하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태의 프론트 브래킷의 정면도, 도 2는 도 1의 프론트 브래킷의 단면도, 도 3은 차량용 교류발전기 전체의 측단면도, 도 4는 리어 브래킷의 정면도이다.

이 차량용 교류발전기는 도 3에 표시하는 바와 같이 알루미늄제의 프론트 브래킷(51) 및 리어 브래킷(52)로 구성된 케이스(53)와, 이 케이스(53)내에 설치된 일단부에 풀리(4)가 고정된 샤프트(6)와, 이 샤프트(6)에 고정된 랜들형의 회전자(7)와, 회전자(7)의 양측면에 고정된 팬(5)과, 케이스(53)내의 내벽면에 고정된 스테이터(8)와, 샤프트(6)의 타단부에 고정되고 회전자(7)에 전류를 공급하기 위한 슬립링(9)과, 슬립링(9)에 슬라이드하는 한쌍의 브러시(10)와, 이 브러시(10)를 수납한 브러시 홀더(11)와, 스테이터(8)에 전기적으로 접속된 정류기(12)와, 브러시 홀더(11)에 끼워붙여진 히트싱크(16)와 이 히트싱크(16)에 접착되고 스테이터(8)에서 생긴 교류 전압의 크기를 조정하는 레귤레이터(17)를 구비하고 있다.

회전자(7)는 전류를 흘려서 자속을 발생 시키는 회전자 코일(13)과, 이 회전자 코일(13)을 덮어서 설치되고 그 자속에 의해 자극이 형성되는 폴코어(14)를 구비하고 있다. 폴코어(14)는 한쌍의 교대로 맞물린 제1의 폴코어체(18) 및 제2의 폴코어체 (19)로 구성되어 있다.

제1의 폴코어체(18) 및 제2의 폴코어체(19)는 철제이고 또 폴형상의 폴상자극(20),(21)를 각각 갖고 있다. 인접하는 각 폴상자극(20),(21)은 양 폴상자극 (20) ,(21)간에서 자속이 새지 않도록 또 회전자 코일(13)을 냉각하기 위한 냉각풍 통로가 되도록 어느 일정한 자극간 극간이 형성 되도록 배치되어 있다.

스테이터(8)는 스테이터 코어(15)와 이 스테이터 코어(15)에 도선이 감겨지고 회전자(7)의 회전에 따라 회전자 코일(13)의 자속의 변화로 교류가 생기는 스테이터 코일(81)를 구비하고 있다.

정류기(12)는 스테이터(8)에서 생긴 교류를 직류로 정류하는 다이오드(26)와, 다이오드(26)에서 생긴 열을 방열하기 위한 히트싱크(27)를 구비하고 있다.

프론트 브래킷(51)은 도 1 및 도 2에 표시하는 바와 같이 브래킷 본체(50)의 외주부에 다수의 배기공 리브(61)에 의해 형성된 다수의 배기공(62)이 설치되어 있다. 배기공(62)의 내측에는 다수의 흡기공 리브(63)에 의해 형성된 다수의 흡기공 (64)이 설치되어 있다. 또 브래킷 본체(50)의 외주부에는 90°의 각도 간격으로 4개소에 관통공(30)이 형성되어 있다.

볼트(31)가 이 관통공(30)을 관통해서 리어 브래킷(52)에 죄어지고 리어 브래킷(52)과 프론트 브래킷(51)이 스테이터 코어(15)를 잡고 있다. 또, V자 형상의 한쌍의 부착각부(32)에는 각각 부착공(33)이 형성되어 있다.

볼트(도시않음)가 이 부착공(33)을 관통해서 엔진본체(도시않음)에 죄어지고 차량용 교류발전기가 엔진 본체이 고정된다.

또, 리어 브래킷(52)에 대해서도 프론트 브래킷(51)과 같이 브래킷 본체(50) 외주부에 다수의 배기공 리브(71)에 의해 배기공(72)이 형성되고 또 배기공(72)의 내측에는 흡기공 리브(35)에 의해 다수의 흡기공(34)이 형성되어 있다.

또, 프론트 브래킷(51)과 대응하는 부착공(33)을 구비한 부착 각부(32)를 구비하고 있다.

상기 구성의 차량용 교류발전기에서는 배터리(도시않음)로 부터 브러시(10), 슬립링(9)을 통해서 회전자 코일(13)에 전류가 공급되어 자속이 발생하고, 제1의 폴코어체(18)의 폴상자극(20)에는 N극이 착자되고, 제2의 폴코어체(19)의 폴상자극 (21)에는 S극이 착자된다.

한편, 엔진에 의해 폴리(4)는 구동되고 샤프트(6)에 의해 회전자(7)가 회전 하므로 스테이터 코일(81)에는 회전자계가 부여되고 스테이터 코일(81)에는 기전력이 생긴다.

이 교류의 기전력은 정류기(12)를 통해서 직류로 정류되는 동시에 레귤레이터(17)에 의해 그 크기가 조정되어 배터리에 충전된다.

회전자 코일(13)이나 스테이터 코일(81)은 발전중 항상 발열하고 있다. 한편 발전에 의해 발생하는 열을 방출하기 위해 팬(5)이 회전하고 있다.

즉, 도 3에 표시하는 바와 같이 프론트 브래킷(51)측의 흡기공(64)으로 부터 축 방향으로 흡입된 냉각공기는 흡기공 리브(63)간을 통풍하고 팬(5)에서 원심방향으로 구부려지며 스테이터 코일(81)의 프론트 측단부를 냉각하고 배기공 리브(61)간의 배기공(62)으로 부터 외기로 배출된다,

또 리어 브래킷(52)측의 흡기공(34)으로 부터 흡입된 냉각 공기는 흡기공 리브(35)간을 통풍하고, 정류기(12)의 히트싱크(27) 및 레귤레이터(17)의 히트싱크(16)를 통풍하며, 팬(5)에서 원심방향으로 구부려지고 스테이터 코일(81)의 리어측 엔드를 냉각하며, 리어 브래킷(52)의 배기공(72)으로 부터 외기로 토출한다.

팬(5)에는 다수의 팬 블레이드(55)를 구비한 원심 팬을 사용하고 있으므로 공기가 팬블레이드(55)에 유입하고 직각으로 구부려져서 직각방향으로 배출되어 있으며 공기의 유입부에서의 팬블레이드(55)와 공기의 충돌에 의한 압력 변동이 생기고 이것이 바람소음에 악 영향을 미치고 있다, 또 각 팬블레이드의 위쪽 가장자리를 연결 하도록 접속된 환상 플레이트(56)가 설치되고 저소음화과 도모되어 있다.

본 실시의 형태에서는 프론트 브래킷(51)과 리어 브래킷(52)의 배기공 리브 (61),(71)에 대해 회전축으로 부터의 방사선(회전자의 직경방향)에 대한 회전자의 회전방향측의 경사각 α를 α = 20°~ 50°에 설정한 것이다.

특히, 본 실시의 형태에서는 프론트 브래킷(51)의 배기공 리브(61)에 대해서는 α = 40°, 리어 브래킷(52)의 배기공 리브(71)에 대해서는 α= 30°에 설정하고 있다.

또, 배기공 리브(61),(71)의 경사방향의 법선면에서 배기공 길이 L과 리브의 두께 T의 비율 T/L을 50% 이하 특히 0.4에 설정하고 있다.

또 프론트 브래킷(51)에서 흡기공(64)의 최외경부와 최내경부의 원주방향 폭(11),(12)의 비를 구멍 최내경 dT, 구멍 최외경 d2의 비와 같게하고 축으로 부터의 방사선에 대한 회전자의 회전방향과는 역방향측으로의 흡기공 리브(3)의 경사각 θ를 25°~ 35°, 특히 본 실시의 형태에서는 30°에 설정하고 있다.

또, 흡기공 리브(63)의 직교단면에서 흡기공 리브(73)의 팬(5)의 회전방향측의 측면의 축방향에 대한 경사각 β를 β= 10°~ 20°, 본 실시의 형태에서는 15°로 경사지게 구성하고 있다.

또, 흡기공(64)의 최외경측의 내주면에 팬(5)의 환상 플레이트의 내경을 기점으로 해서 외기측으로 부터 케이스(53) 내부를 향해 서서히 소경이 되도록 40°~ 50°의 테이퍼 각도 γ를 설치 하고 있다.

특히, 이 실시의 형태에서는 γ를 45°로 설정하고 있다.

또, 리어측의 흡기공(34) 및 흡기공 리브(35)에 대해서는 특히 각도는 붙히지 않고, 종래와 같이 축방향으로 개구해 있다.

본 발명품을 계획단계에서 상기 종래예의 문제점을 감안해서 터프트법에 의해 흡기측과 배기측의 냉각풍의 절대속도 방향을 가시화 하였다.

이 방법은 태프트가 흐르는 방향으로 부터 냉각공기 속도 벡터방향을 조사하는 것이다.

이 검증은 출력이 제한되어 있는 스테이터(8)과 정류기(12)의 다이오드의 온도 MAX 포인트가 되는 발전기 회전수가 3000r/min 일정으로 실시하였다.

이에 따르면 회전자(7)의 회전에 의한 선회성분에 의해 큰 경사를 갖고 냉각공기는 유입하고 있는것을 알었다.

실험의 결과에서는 프론트측의 흡기공(64)에서 상기 흡기공 리브(63)의 각 설정각도에 대응 시키면 θ= 약 30°, β= 약 15°, 프론트 측의 배기공(62)에서 상기 배기공 리브(61)의 각 설정각도에 대응 시키면 α= 약40°, 리어측의 배기공(72)에서 α= 약30°의 각도를 갖고 유출하고 있는 것이 판명 되었다.

또, 리어측의 흡기공(35)에 대해서는 축방향에 평행으로 유입하고 있었다. 그 이유는 리어브래킷(52)과 팬(5)의 간격이 큰것과, 리어 브래킷(52)과 팬(5) 사이에 냉각대상이 되는 레귤레이터(17)나 정류기(12)등이 배치되어 있기 때문 이라고 생각된다.

또, 회전수가 상하하면 이 각도는 이 값을 중심으로 ±5°정도 흔들려 있고 본래라면 각각의 회전수에서 최적한 각도가 존재하나 스테이터(8)와 정류자(12)의 다이오드의 온도 MAX 포인트인 발전기 회전수가 3000r/min 부근에서 최적각도를 결정하는 것이 합리적이다.상기 실시의 형태의 각도 설정에 의해 출력, 온도 측정실험을 한 결과, 이 브래킷을 이용한 플레이트 부착팬을 갖는 교류발전기는 종래의 브래킷을 사용한 것에 대해 스테이터(8)에서 25℃, 정류기(12)의 다이오드에서 16℃, 레귤레이터(17)에서 8℃의 온도저감 효과가 있고, 온도 상승치를 같게해서 출력을 올린경우 3A의 출력증가에 상당 하였다.

도 5에는 바람소음의 데이터가 표시되어 있다.

이에 의하면 귀에 거슬리는 고주파 성분이 종래에 대해 본 발명에서는 최대로 20dB까지 저감되고, 7000 ~ 13000 회전에서 오버 올치도 2dB쯤 저감 되었다.

본 실시의 형태의 브래킷의 적용에 의해 바람소음, 출력, 온도에 뛰어난 발전기를 얻을 수가 있었다.

다음, 이같은 차량용 교류발전기의 교류브래킷의 설계지표를 확립하기 위해 배기공(62),(72)에 대한 배기리브(61),(71)의 두께의 비율 T/L과 회전축에 대한 각 배기공 리브(61),(71)의 경사각 α를 파라미터로 해서 시작 실험을 하였다.

도 6에서는 T/L = 0.4일정, 배기리브(61),(71)의 경사각 α를 파라미터로 해서 출력과 바람소음 음압을 측정한 결과를 표시하고 있다.

출력은 회전수 3000r/min때의 온도상승을 같다고 했을때의 값, 바람소음은 10000r/min의 값이다.

또, 이에 사용한 시료는 프론트측의 배기공 리브(61)와 리어측의 배기공 리브(71)과도 같은 경사각 α로 하고 있다.

이에 의하면 경사각 α를 크게해 가면 최적 각도라고 생각되는 50°정도까지 출력은 향상되어가고 그 이상 크게하면 급격히 악화된다.

그 이유로서 냉각 배출공기의 속도 벡터는 선회성분과 배출방향인 직경방향의 벡터 성분도 있으나, 냉각 배출공기의 속도벡터 근방의 50°까지는 효율좋게 배출되는 방향으로 배기공 리브측면이 경사되고, 직경방향의 벡터 성분에 대해서는 개방하고 있으나 그 이상이 되면 직경방향의 속도 벡터에 대해 역으로 큰저항으로 되어 급격하게 풍량이 감소하기 때문이라고 생각된다.

바람소음 음압은 20°근방까지는 급격하게 저감해가고 20°~ 60°까지는 대략 수평이며 60°근방에서 변곡점이 되고 다시 저감해 간다.

이는 20°근방까지는 배기공 리브와 배출공기와의 간섭 저감보다 급격히 음압이 저감해가고 그후 냉각배출 공기의 속도 벡터와 60°근방에서 다시 음압이 저감하는 것은 배기리브가 역으로 큰 저항이 되고 배출풍량이 감소하기 때문이라고 생각된다.

이 결과에 의하면 배기공 리브(61),(71)의 경사각 α를 20°~ 50°로 설정하면 출력, 바람소음을 양립할 수가 있다는 것을 알 수 있다.

도 7은 배기공 리브의 경사각 α는 일정(α= 40°), 배기공 리브의 두께 T를 일정(T =2[mm])의 조건으로 배기공에 대한 배기공 리브의 비율 T/L을 파리미터로 해서 도 6과 같이 출력과 바람소음 음압의 측정결과 이다.

이에 의하면 출력은 T/L을 크게해가면 서서히 향상되고 그후 0.5 근방을 변곡점으로 해서 급격하게 출력이 내려간다

이는 배기공 리브의 두께 일정 조건하에서 T/L을 크게해가면 배기공 리브의 개수가 증가하고 상술한 바와 같이 스테이터로 부터 배기공 리브에 전달된 열을 이 배기공 리브로 부터 방열 한다는 효과가 향상되기 때문이라고 생각된다.

그러나 T/L를 0.5 이상 크게해도 역으로 배기공이 작게되고 통풍 저항증가에 의한 풍량감소 때문에 출력은 악화하는 경향으로 된다고 생각된다.

이에 대해 바람소음은 배기공 리브의 경사각 α가 냉각배출 공기의 속도벡터에 가까운 일한값(40°)에 설정되어 있으므로 큰 변화는 보이지 않었다.

이 결과에 의하면 T/L은 0.5 이하로 한것이 출력악화를 억제할 수 있는것을 알 수 있다.

이상에 의해 배기공 리브를 회전자의 회전방향측에 20° ~ 50°경사시켜 구성하고 또 배기공 리브의 경사방향의 법선면에서 리브의 두께를 배기공 폭의 50% 이하로 하면 출력 바람소음에 뛰어난 발전기를 얻을 수가 있다.

이상은 배기공에서 최적한 리브형상을 개시 하였으나 마찬가지로 프론트 브래킷(51)의 흡기공(64)에 대해서도 도 1에 표시한바와 같이 회전축으로 부터의 방사선에 대한 흡기공 리브(63)의 경사각 θ를 25°~ 35°로 설정하고, 흡기공(64)의 최외경부와 최내경부의 원주방향 폭(11),(12)의 비를 구멍 최내경 d1, 구멍 최외경 d2의 비와 같게하고 팬(5)의 회전방향측의 측면의 축방향에 대한 경사각 β를 10°~ 20°로 설정하고 흡기공 최외경측의 내주면을 팬(5)의 플레이트의 내경을 기점으로 하며 축방향으로 γ= 40°~ 50°의 테이퍼를 붙혀서 구성하여 유입공기의 속도벡터와 대략 일치 시켰으므로 바람소음을 저감할 수 있었다.

이 바람 소음 저감효과를 도 8에 표시했다.

배기공과는 달리 바람소음은 팬(5)에 의한 피치톤 노이즈가 저감 하였다. 특히 최외경부 내주면을 팬(5)의 환상 플레이트의 내경을 기점으로 하는 테이퍼 면으로 하고 있으므로 환상 플레이트에 충돌하는 일없이 정류되고 원활하게 팬플레이드부에 유입하기 때문이다.

또, 본 실시의 형태에서는 리어 브래킷(52)의 흡기공(34) 및 흡기공 리브 (35)에 대해서는 종래예와 같이 경사 시키지 않었으나 리어 브래킷(52)과 팬(5)의 간격이 프론트 브래킷(51)과 같으면 프론트 브래킷(51)측의 흡기공(64) 및 흡기공 (63)와 동등한 구성으로 할 수 있는 것은 물론이다.

또, 쇼트에 의한 브래킷의 불필요한 첨가물의 제거나 브래킷 끼리의 접촉때의 리브부의 침식에 의한 절손을 방지할때에 상기한 범위내에서 배기공의 피치를 같지않게 하거나 하면 냉각성과 저소음을 손상 시키지 않고 절손등을 방지할 수가 있다.

이상과 같이 본 발명에 관한 차량용 교류발전기는 자동차의 각종 전기기기에의 전력 공급원으로 유용한다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 브래킷 본체에 다수의 배기공을 형성하는 배기공 리브와, 이 배기공 내측에 위치하고 다수의 흡기공을 형성하는 다수의 흡기공 리브가 설치된 브래킷이 한쌍 대향해서 구성된 케이스와, 이 케이스내에 회전이 자유롭게 설치된 회전자와, 상기 케이스내에 고정되고, 상기 회전자에 의한 회전자계에 의해 교류가 생기는 스테이터 코일을 갖는 스테이터와, 상기 회전자의 축방향 양측면에 고정되고 상기 브래킷의 흡기공으로부터 냉각공기를 흡기해서 상기 코일을 냉각하고 배기공으로 부터 외기로 배기하는 공기류를 형성하는 한쌍의 팬을 구비한 차량용 교류발전기로서 적어도 한쪽의 브래킷의 흡기공 리브가 회전축으로 부터의 방사선에 대해 회전자의 회전 방향과는 역방향측에 25°~ 35° 경사진 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
4. 제 3항에 있어서, 흡기공 리브의 직교단면에 있어서, 흡기공 리브의 팬의 회전방향측의 측면을 축방향에 대하여 10°~ 20°경사시킨 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
5. 제 4항에 있어서, 흡기공의 원주방향폭을 구멍 최내경과 구멍 최외경의 비와 같게 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.