KR100396800B1 - 교류발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 각 상의 고정자코일을 장척의 소선을 감아서 구성된 다수의 권선에 의해 구성하고 고출력, 고신뢰성 및 고생산성을 달성할 수 있는 교류발전기를 얻는다.

고정자코일(16)은 제 1내지 제 4권선(31~34)을 직렬로 접속해서 구성되어 있다. 제 1내지 제 4권선(31~34)는 각각 하나의 소선(30)을 6슬로트 마다에 슬로트(15a)내에서 슬로트 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 파형감기로 해서 구성되어 있다.

그리고, 고정자철심(15)의 단면측에서 되돌려져 절연피막을 갖는 소선(30)의 턴부가 주방향으로 나열되어 코일엔드군을 구성하고 있다.

Description

교류발전기{ALTERNATOR}

본 발명은, 예를 들면 내연기관에 의해 구동되는 교류발전기에 관한 것으로 특히, 승용차, 트럭등의 차량에 탑재되는 차량용 교류발전기의 고정자구조에 관한 것이다.

도 18은 예를 들어 일본국특허 제 2927288호에 기재된 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 표시하는 측면도, 도 19는 도 18에 표시된 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도, 도 20및 도 21은 각각 도 18에 표시된 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 프론트측 및 리어측에서 본 사시도이다.

도 18내지 도 21에서, 고정자(50)은 고정자철심(51)과, 고정자철심(51)에 권장된 고정자코일(52)과, 슬롯(51a)내에 장착되어서 고정자코일(52)을 고정자철심 (51)에 대해 절연하는 인슐레이터(53)을 구비하고 있다.

고정자철심(51)은 얇은 강판을 겹쳐서 적층된 원통상의 적층철심이고 축방향으로 뻗는 슬롯(51a)이 내주측에 개구하도록 소정피치로 원주방향으로 다수 설치되어 있다. 고정자코일(52)은, 다수의 단척의 도체 세그멘트(54)를 접합해서 2조의 3상 코일로 구성되어 있다.

여기서는, 회전자(도시않음)의 자극수(16)에 대응해서, 2조의 3상 코일을 수용하도록 96개의 슬롯(51a)이 형성되어 있다. 그리고, 2조의 3상 코일이 서로 30도(전기각)의 위상차를 갖도록 되어 있다.

도체 세그멘트(54)는, 절연피복된 구형단면의 동선재를 대략 U자상으로 성형한 것으로, 6슬롯(1자극 피치)떨어진 2개의 슬롯(51a)마다에 축방향의 리어측에서 2개씩 삽입되어 있다. 그리고 도체 세그멘트(54)의 프론트측으로 뻗어나오는 단부끼리가 접합되어 고정자코일(52)을 구성하고 있다.

구체적으로는, 6슬롯 떨어진 각조의 슬롯(51a)에서 하나의 도체 세그멘트(54)가 리어측에서 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 첫번째의 위치와, 다른 슬롯(51a)내의 외주측에서 두번째의 위치에 삽입되고, 또 하나의 도체 세그멘트(54)가 리어측에서 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 3번째의 위치와, 다른 슬롯(51a)내의 외주측에서 4번째의 위치에 삽입되어 있다. 그래서 각 슬롯(15a)내에서는 도체 세그멘트(45)의 직선부(54a)가 직경방향으로 일렬로 4개 나란히 배열되어 있다.

그리고, 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 첫번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나온 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와, 그 슬롯(51a)로부터 시계회전방향으로 6슬롯 떨어진 다른 슬롯(51a)내의 외주측에서 두번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나온 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)가 접합되어 2턴의 외층권선이 형성되어 있다.

또, 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 3번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나오는 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와 그 슬롯(51a)로부터 시계회전방향으로 6슬롯 떨어진 다른 슬롯(51a)내의 외주측에서 4번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나오는 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)가 접합되어 2턴의 내층권선이 형성되어 있다.

또, 6슬롯 떨어진 각 조의 슬롯(51a)에 삽입된 도체 세그멘트(54)로 구성되는 외층권선과 내층권선이 직렬로 접속되어 4턴의 1상분의 코일이 형성되어 있다.

마찬가지로해서, 각각 4턴의 코일이 6상분 형성되어 있다.

그리고 이들의 코일이 3상분씩 연결되어, 고정자코일(52)을 구성하는 2조의 3상 코일을 형성하고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 고정자(50)에서는 고정자철심(51)의 리어측에서는 같은 조의 슬롯(51a)에 삽입된 2개의 도체 세그멘트(54)의 턴부(54c)가 직경방향으로 나열되어 배열되어 있다. 이 결과, 턴부(54c)가 원주방향으로 2열로 배열되어 리어측의 코일엔드군을 구성하고 있다.

한편, 고정자철심(51)의 프론트측에서는 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 51번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나온 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와 6슬롯 떨어진 슬롯(51a)내의 외주측에서 2번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나온 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와의 접합부와 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 3번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나온 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와 6슬롯 떨어진 슬롯(51a)내의 외주측에서 4번째의 위치로부터 프론트측으로 뻗어나온 도체 세그멘트 (54)의 단부(54b)가 직경방향으로 나열되어 있다. 이 결과, 단부(54b)끼리의 접합부가 원주방향으로 2열로 배열되어 프론트측의 코일엔드군을 구성하고 있다.

이 종래의 차량용 교류발전기의 고정자(50)에서는, 이상과 같이 고정자코일 (52)는 대략 U자형으로 성형된 단척의 도체 세그멘트(54)를 고정자철심(51)의 슬롯(51a)에 리어측에서 삽입하고 프론트측으로 뻗어나오는 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 접합해서 구성되어 있다. 그리고, 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리는, 그 일부를 지그로 클램프하고 그 정접부를 납땜이나 용접을 해서 접합되 있었다.

여기서 코일엔드를 통하는 누설자속에 의한 코일단 누설리엑턴스는 코일엔드 높이에 비례한다. 이 종래의 고정자코일(52)에서는 지그에 의한 클램프 면적이 필요하게 되고, 코일엔드 높이가 높아지므로 코일단 누설 리엑턴스가 증가되고 출력이 악화된다는 과제가 있었다.

또, 클로상 자극수 및 슬롯수를 증가했을때 코일엔드의 코일간의 접근하고 도체 세그멘트간의 접합부의 팽창이 생겨서 코일엔드의 코일간이 과도하게 좁아지는 동시에 코일엔드의 높이가 높아져 버리므로 코일엔드의 코일간에서 서로 영향을 주어 출력을 악화시켜 버린다는 과제도 있었다.

또, 이 종래의 고정자(50)에서는, 다수의 단척 세그멘트(54)를 고정자철심(51)에 삽입하고, 또, 단부(54b)끼리를 용접, 납땜등에 의해 접합해야 하며 현저하게 작업성이 저하해 버린다는 과제도 있었다. 또, 단부(54b)끼리의 접합시에 납땜 흐름이나 용접용융에 의한 접합부간의 단락이 빈발해서 양산성이 현저하게 저하한다는 과제가 있었다.

또, 도체 세그멘트(54)를 사용한 종래의 고정자 구조에서는 슬롯수가 많아질수록 슬롯로의 삽입시에 도체 세그멘트(54)의 좌굴등이 발생해 버리므로, 클로상 자극수와 슬롯 수를 다수화해서 소형 고출력화를 도모하는 교류발전기로의 적용이 곤란하였었다.

또, 이와 같이 구성된 종래의 고정자(50)는 하기와 같은 문제점이 있고 신뢰성이 악화되어 버린다는 과제도 있었다.

우선, 납땜이나 용접에 의해 절연피막이 소실된 단부(54b)끼리의 접합부를 원주방향으로 배열해서 프론트측의 코일엔드군이 구성되어 있으므로, 피수에 의해 부식하기 쉬운 코일엔드 구조가 되고 내부식성이 극히 낮다.

또, 코일엔드는 96개소의 접합부를 2렬로 즉, 192개소의 접합부로 구성되어 있으므로 접합부끼리가 단락하기 쉬운 구조로 되어 있고 단락사고가 발생하기 쉽다.

또, 도체 세그멘트(54)의 슬롯(51a)로의 밀어넣는 양은 고정자철심(51)의 축방향 길이 이상을 필요로 하므로 도체 세그멘트(54)의 절연피막을 손상하기 쉽다.

또, 종래의 고정자(50)에서는 전기적 위상 30도의 위치만큼 어긋난 2조의 3상 코일을 슬롯에 권장함으로써 자기맥 동력을 상호, 상쇄해서 자기소음의 저감을 도모하고 있다. 그러나, 이 구성에서는 고정자 5차 및 7차의 기자력 고조파를 작게할 수 있으나, 교류발전기에서 발생하는 자극의 맥동중에서 큰 비율을 점하고 있는 고정자의 11차 및 13차의 기자력 고조파가 커져버리고, 자기소음의 저감효과가 적어진다는 과제가 있었다. 또, 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 용접하고 있으므로, 용접시의 온도상승에 의해 도체 세그멘트(54)가 연화해서, 고정자로서의 강성이 저하해버리고, 자기소음의 저감효과가 적게되어 있었다.

또, 교류발전기의 소형 고출력을 달성하기 위해 클로상 자극 수 및 슬롯 수를 증가시켰을때 티스와 클로상 자극과의 사이에 생기는 자속의 맥동이 증가하는 동시에 티스의 폭이 좁아져서 고정자의 강성이 저하해 버리므로 자기소음을 조장하는 경향이 된다. 따라서, 전기적 위상차 30도의 위치만큼 어긋난 2조의 3상 코일을 슬롯에 권장하다는 자기대책에서는 소형 고출력을 달성하는 교류발전기에서의 자기소음을 충분히 저감할 수 없다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 연속선으로 되는 다수의 권선으로 고정자코일을 구성하고, 코일엔드의 높이를 낮게하며 또한 코일엔드의 접합부수를 삭감하고 고출력, 고신뢰성 및 고생산성을 달성할 수 있는 교류발전기를 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 인접하는 슬롯 개구부르이 원주방향 공극중심의 간격을 불균등하게 형성함으로써 전자소음의 요인이 되는 고정자의 기자력 고조파의 차수성분을 저감해서 저속음을 실현할 수 있는 교류발전기를 얻는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 구성을 표시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에서의 고정자코일의 1상분의 결선상태를 설명하는 평면도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 회로도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 내층측의 소선군을 표시하는 도면.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 외층측의 소선군을 표시하는 도면.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 소선의 요부를 표시하는 사시도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 소선의 배열을 설명하는 도면.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자철심의 구조를 설명하는 도면.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선군의 철심으로의 장착상태를 표시하는 평면도.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 교류발전기에서의 슬롯 개구부 간격에 대한 고정자의 기자력 고조파의 변화를 표시하는 특성도.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 교류발전기의 회로도.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 교류발전기에서의 슬로트 개구부 간격에 대한 고정자의 기자력 고조파의 변화를 표시하는 특성도.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자철심의 구조를 설명하는 요부단면도.

도 18은 종래의 차량용 교류발전기의 요부를 표시하는 측면도.

도 19는 종래의 차량용 교류발전기에 적용되는 도체 세그먼트를 표시하는 사시도.

도 20은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 프론트측에서 본 사시도.

도 21은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 리어측에서 본 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프론트 브래킷, 2 : 리어 브래킷, 7 : 회전자,

8 : 고정자, 12 : 정류기, 15 : 고정자철심,

15a : 슬롯, 15b : 개구부, 15c : 티스,

15d : 플랜지, 16 : 고정자코일,

22, 23 : 클로상 자극, 29 : 다이오드, 30 : 소선,

31 : 제 1권선, 32 : 제 2권선, 33 : 제 3권선,

34 : 제 4권선, 160 : 3상 코일, N : 중성점.

축방향으로 뻗은 슬롯이 내주측에 개구하도록 원주방향으로 다수 병설된 환상의 고정자철심 및 이 슬롯내에 설치되어 이 고정자철심에 권장된 고정자코일을 갖는 고정자와 상기 고정자철심의 내주측에 회전 가능하게 설치되고, 회전원주방향을 따라 N극 및 S극을 교대로 형성하는 다수의 클로상 자극을 갖는 회전자와, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 고정자의 축방향의 한쪽에 설치되고, 상기 고정자코일의 권선단에 접속되어 이 고정자코일의 교류출력을 직류로 정류하는 정류기를 구비하고, 상기 슬로수가 1상, 1극당 2로 되는 교류발전기에서, 상기 고정자코일을 연속적으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 단면측이 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 다수의 권선을 갖고 상기 다수의 권선은, 다수개의 상기 소선을 동시에 접어서 형성된 적어도 1조의 소선군으로 구성되며, 상기 소선군은, 직선부가 턴부에 의해 연결되어 소정 슬롯피치로 배열되고, 또한 인접하는 이 직선부가 이 턴부에 의해 슬롯 깊이방향으로 내층과 외측을 교대로 채택하도록 오프셋된 패턴으로 형성된 2개의 상기 소선을, 서로 상기 소정 슬롯피치 오프셋하여 상기 직선부를 겹쳐서 배열하여 되는 소선쌍이, 1슬롯 피치 오프셋되어 상기 소정 슬롯수와 같은수의 쌍으로 배열되고, 또한 상기 소선의 단부가 상기 소선군의 양단의 양측에 뻗어나와서 구성되며, 상기 고정자코일은, 상기 고정자철시에 권장된 상기 소선군을 구성하는 상기 소선의 상기 슬롯에서 이 고정자철심의 축방향의 양단으로 뻗어나오는 단부를 결선하여 구성되어 있는 것이다.또, 상기 고정자코일은 상기 다수의 권선을 결선해서 형성된 2조의 3상 코일이 서로 위상차를 가지고 배치되어 구성되어 있는 동시에 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 불균등하게 형성되어 있는 것이다.또, 상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격은, 전기각으로 α도와 (60-α)도 와의 반복으로 형성되고 상기 α도는 16도 내지 29도의 범위로 하는 것이다.또, 상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격은, 전기각으로 α도와 (60-α)도 와의 반복으로 형성되고 상기 d도는 22도 내지 24도의 범위로 하는 것이다.또, 상기 고정자철심의 슬롯 간을 구획하는 티스부는 그 선단부에서 원주방향 양측으로 뻗어나오는 플랜지를 갖고, 상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 이 플랜지의 뻗어나오는 길이에 의해 불균등하게 조정되어 있는 것이다.또, 상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 상기 고정자철심의 슬롯간을 구획하는 티스부의 폭에 의해 균등하게 조정되어 있는 것이다.이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 대하여 설명한다.실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 구성을 표시하는 단면도, 도 2는 이 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도, 도 3은 이 차량용 교류발전기에서의 고정자코일의 1상분의 결선상태를 설명하는 평면도, 도 4는 이 차량용 교류발전기의 회로도, 도 5및 도 6은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면이다. 도 7은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 내층측의 소선군을 표시하는 도면이고, 도 7의 (a)는 그 측면도, 도 7의 (b)는 그 평면도이다.

도 8은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 외층측의 소선군을 표시하는 도면이고, 도 8의 (a)는 그 측면도, 도 8의 (b)는 그 평면도이다. 도 9는 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 소선의 요부를 표시하는 사시도, 도 10은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 소선의 배열을 설명하는 도면이다. 도 11은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자철심의 구조를 설명하는 사시도, 도 12는 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도, 도 13은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코일을 구성하는 소선군의 철심으로의 장착상태를 표시하는 평면도이다. 또, 도 2에서는 인출선 및 브리지결선이 생략되어 있다.

도 1에서 차량용 교류발전기는 렌덜형의 회전자(7)가 알루미늄재의 프론트 브래킷(1)및 리어 브래킷(2)로 구성된 케이스(3)내에 샤프트(6)을 통해서 회전이 자유롭게 장착되고, 고정자(8)이 회전자(7)의 외주측을 덮도록 케이스(3)의 내벽면에 고착되어 구성되어 있다.

샤프트(6)은 프론트 브래킷(1)및 리어 브래킷(2)에 회전가능하게 지지되어 있다. 이 샤프트(6)의 일단에는 폴리(4)가 고착되고 엔진의 회전토크를 벨트(도시않음)를 통해서 샤프트(6)에 전달할 수 있도록 되어 있다.

회전자(7)에 전류를 공급하는 습립링(9)이 샤프트(6)의 타단부에 고착되고, 한쌍의 브러시(10)가 이 슬립링(9)에 슬ㄹ라이드 접촉하도록 케이스(3)내에 배치된 브러시홀더( 11)에 수납되어 있다.

고정자(8)에서 생긴 교류전압의 크기를 조정하는 레귤레이터(18)가 브러시 홀더(11)에 끼워붙여진 히트싱크(17)에 접착되어 있다. 고정자(8)에 전기적으로 접속되고, 고정자(8)에서 생긴 교류를 직류로 정류하는 정류기(12)가 케이스(3)내에 장착되어 있다.

회전자(7)은 전류를 흘려서 자속을 발생하는 회전자코일(13)과 이 회전자코일(13)을 덮도록 설치되고 회전자코일(13)에서 발생딘 자속에 의해 자극이 형성되는 한쌍의 폴코어(20),(21)로 구성된다.

한쌍의 폴코어(20),(21)는 철제로 각각 8개의 클로형상의 클로상자극(22),(23)이 외주 가장자리에 원주방향으로 등각피치로 돌출설치되고 클로상자극(22),(23)을 맞물리도록 대향해서 샤프트(6)에 고착되어 있다. 또, 팬(5)이 회전자(7)의 축방향의 양단에 고착되어 있다.

또, 흡기공(1a),(2a)이 프론트 브래킷(1)및 리어 브래킷(2)의 축방향의 단면에 설치되고 배기공(1b),(2b)가 프론트 브래킷(1)및 리어 브래킷(2)의 외주 양어깨부에 고정자코일(16)의 프론트측 및 리어측의 코일엔드군(16a),(16b)의 직경방향 외측에 대향해서 설치되어 있다.

고정자(8)는, 도 2에 표시된 바와 같이 축방향으로 뻗는 슬롯(15a)이 원주방향에 소정피치로 다수 형성된 원통상의 적층철심으로 되는 고정자철심(15)과, 고정자철심(15)에 권장된 고정자코일(16)과 각 슬롯(15a)내에 장착되어 고정자코일(16)과 고정자철심(15)을 전기적으로 절연하는 인슐레이터(19)를 구비하고 있다. 그리고, 고정자코일(16)은 하나의 소선(30)이 고정자철심(15)의 단면측의 슬롯(15a)외에서 되돌려져서, 소정 슬롯수 마다에 슬롯(15a)내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 취하도록 웨이브와인딩되어 권장된 권선을 다수 구비하고 있다. 여기서는, 고정자철심(15)에는 회전자(7)의 자극수(16)에 대응해서 3상 코일을 2조 수용하도록 96개의 슬롯(15a)이 등간격으로 형성되어 있다. 또, 슬롯(15a)및 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심은 일치하고, 원주방향 공극중심은 30도의 전기각 피치로 형성되어 있다. 이로서 2조의 3상 코일은 서로 전기각으로 30도의 위상차를 갖는다. 그리고 슬롯수는 1상, 1극당 2이다.

또, 소선(30)에는, 예를 들어 절연피막이 피복된 장방향의 단면을 갖는 장척의 동선재가 사용된다.

다음, 1상분의 코일(161)의 권선구조에 대해 도 3을 참조해서 구체적으로 설명한다.

1상분의 코일(161)은, 각각 하나의 소선(30)으로 되는 제 1 내지 제 4의 권선(31~34)으로 구성되어 있다. 그리고 제 1권선(31)은 하나의 소선(30)을, 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 외주측에서 1번째의 위치와 외주측에서 1번째의 위치를 교대로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 제 2권선(33)은, 소선(30)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다에 슬롯(15a)내의 외주측에서 2번째의 위치와 외주측에서 1번째의 위치를 교대로 채취하도록 웨이브와인딩하여 구성되어 있다. 제 3권선(34)은 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 외주측에서 세번째의 위치와 외주측에서 4번째의 위치를 교대로 채취하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 제 4권선(34)은 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6슬롯(15a)내의 외주측에서 네번째의 위치와 외주측에서 세번째의 위치를 교대로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 그리고 각 슬롯(15a)내에는 소선(30)이 장방향 단면의 길이방향을 직경방향으로 나열해 직경방향으로 1렬로 4개 늘어서서 배열되어 있다.

그리고, 고정자철심(15)의 일단측에서 슬롯번호의 1번으로부터 뻗어나오는 제 1권선(31)의 단부(31a)와 슬롯번호의 91번으로부터 뻗어나오는 제 3권선(33)의 단부(33b)가 접합되어 다시 슬롯번호의 1번으로부터 뻗어나오는 제 3권선(33)의 단부(33a)와 슬롯번호의 91번으로부터 뻗어나오는 제 1권선(31)의 단부(31b)가 접합되어서 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또, 고정자철심(15)의 타단측에서 슬롯번호의 1번에서 뻗어나오는 제 2권선(32)의 단부(32a)와, 슬롯번호의 91번으로부터 뻗어나오는 제 4권선(34)의 단부(34b)가 접합되고 또, 슬롯번호의 1번으로부터 뻗어나오는 제 4권선(34)의 단부(34b)와, 슬롯번호의 91번으로부터 뻗어나오는 제 2권선(32)의 단부(32b)가 접합되어 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또, 슬롯번호의 61번과 67번으로부터 고정자철심(15)의 일단측으로 뻗어나오는 제 2권선(32)의 소선(30)의 부분이 절단되고 슬롯번호의 67번과 73번으로부터 고정자철심(15)의 일단측으로 뻗어나오는 제 1권선(31)의 소선(30)의 부분이 절단된다.

그리고 제 1권선(31)의 절단단(31c)과 제 2권선(32)의 절단단(32c)가 접합되어 제 1 내지 제 4권선(31)~(34)를 직렬접속해서 되는 4턴의 1상분의 코일(161)이 형성되어 있다.

또, 제 1권선(31)의 절단단(31c)와 제 2권선(32)의 절단단(32c)의 접합부가 브리지결선 접속부가 되고 제 1권선(31)의 절단단(31d)와 제 2권선(32)의 절단단(32d)가 각각 인출선(O)및 중성점(N)이 된다.

마찬가지로 하여 소선(30)이 권장되는 슬롯(15a)를 하나씩 오프셋하여 6상분의 코일(161)이 형성되어 있다. 그리고 도 4에 표시된 바와 같이 코일(161)이 3상분씩 스타형결선되어 2조의 3상 코일(160)을 형성하고 각 3상코일(160)이 각각 정류기(12)에 접속되어 있다. 각 정류기(12)의 직류출력은 병렬로 접속되어 합성된다. 또, 각 조의 3상 코일(160)의 중성점(N)이 다이오드(29)를 통해서 정류기(12)에 직류출력단자에 접속되어 있다.

여기서, 제 1 내지 제 4권선(31~34)을 구성하는 각각의 소선(30)은 하나의 슬롯(15a)로부터 고정자철심(15)의 단면측으로 뻗어나오고 되돌려져서 6슬롯 떨어진 슬롯(15a)에 들어가도록 웨이브와인딩으로 권장되어 있다. 그리고 각각의 소선(30)은 6슬롯 마다에 슬롯 깊이방향(직경방향)에 대하여 내층과 외상을 교대로 채택하도록 권장되어 있다.

고정자철심(15)의 단면측으로 뻗어나와서 되돌려진 소선(30)의 턴부(30a)가 코일엔드를 형성하고 있다. 그래서, 고정자철심(15)의 양단에서 거의 동일형상으로 형성된 턴부(30a)가 원주방향으로 또 직경방향으로 서로 이간해서 2렬로 되어 원주방향으로 정연하게 배열되어 코일엔드군(16a), (16b)를 형성하고 있다.

계속해서, 고정자(8)의 조립방법에 대해 도 5 내지 도 13을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

우선, 도 5에 표시되는 바와 같이 12개의 장척의 소선(30)을 동시에 동일평면상에서 번개치는 형상으로 구부려서 형성한다.

계속해서 도 6에 화살표로 표시되는 바와 같이 직각방향으로 지그로 접어가며, 도 7에 표시되는 소선군(35A)을 제작한다. 또 마찬가지로 하여, 도 8에 표시되는 바와 같이 브리지결선 및 인츨선을 갖는 소선군(35B)를 제작한다. 또 도 8중 소선군(35B)의 양측에 뻗어나와 있는 부위가 브리지 결선부 및 인출선부에 상당하고 있다.

그리고, 권선군(35A),(35B)이 장착된 후술하는 철심(36)을 환상으로 성형하기 쉽게 하기 위해 권선군(35A),(35B)는 300℃에서 10분간 아닐처리된다.

또, 각 소선(30)은 도 9에 표시된 바와 같이 턴부(30a)로 연결된 직선부(30b)가 6슬롯 피치(6p)로 배열된 평면상 패턴으로 구부러져서 형성되어 있다. 그리고, 인접하는 직선부(30b)가 턴부(30a)에 의해 소선(30)의 폭(W)만큼 오프셋되어 있다. 소선군(35A),(35B)는 이런 패턴으로 형성된 2개의 소선(30)을 도 10에 표시된 바와 같이 6슬롯 피치 오프셋하여 직선부(30b)를 겹쳐서 배열된 소재쌍이 1슬로 피치씩 오프셋하여 6쌍 배열되어 구성되어 있다.

그리고 소선(30)의 단부가 소선군(35A),(35B)의 양단의 양측에 6개씩 뻗어나와 있다. 또 턴부(30a)가 소선군(35A),(35B)의 양측부에 정렬되어 배열되어 있다.

또, 사다리꼴형상의 슬롯(36a)가 소정의 피치(전기각으로 30도)로 형성된 자성재료인 SPCC재를 소정 매수 적층하고, 그 외주부를 레이저 용접해서 도 11에 표시되는 바와 같이 직방체의 철심(36)을 제작한다.

그리고, 도 12의 (a)에 표시된 바와 같이 인슐레이터(19)가 철심(36)의 슬롯(36a)에 장착되고, 2개의 소선군(35A),(35B)의 각 직선부를 각 슬롯(36a)내에 겹쳐서 밀어 넣는다. 이로써 도 12의 (b)에 표시된 바와 같이 2개의 소선군(35A),(35B)가 철심(36)에 장착된다.

이때, 소선(30)의 직선부(30b)는 인슐레이터(19)에 의해 철심(36)과 절연되어서 슬롯(36a)내에 경방향으로 4개 나열되어 수납되고 있다. 또, 2개의 소선군(35A),(35B)는 도 13에 표시된 바와 같이 겹쳐서 철심(36)에 장착되어 있다.

계속해서 도 12의 (C)에 표시된 바와 같이 철심(36)을 둥글게 구부리고 그 단면끼리를 맞닿게하여 용접해서 원통상의 고정자철심(15)를 얻는다. 철심(36)을 둥글게 구부려줌으로써 슬롯(36a)(고정자철심의 슬롯(15a)에 상당)은 대략 구형단면 형상이 되고, 그 개구부(36b)(슬롯(15a)의 개구부(15b)에 상당)는 직선부(30b)의 슬롯 폭방향 치수보다 작아진다. 그리고 도 3에 표시된 결선방법에 따라 각 소선(30)의 단부끼리를 결선해서 코일(161)을 형성하고 3상분의 코일(161)을 스타형결선해서 3상 코일 (160)을 형성한다. 이로써, 고정자코일(16)이 고정자철심(15)에 권장된 고정자 (8)을 얻는다.

이와 같이 구성된 차량용 교류발전기에서는 전류가 배터리(도시않음)로부터브러시(10)및 슬립링(9)을 통해서 회전자코일(13)에 공급되고, 자속이 발생된다. 이 자속에 의해 한쪽의 폴코어(20)의 클로상자극(22)이 N극에 착자되고 다른 쪽의 폴코어(21)의 클로상자극(23)이 S극에 착자된다.

한편, 엔진의 회전토크가 벨트 및 폴리(4)를 통해서 샤프트(6)에 전달되고 회전자(7)가 회전된다. 그래서, 고정자코일(16)에 회전자계가 부여되고 고정자코일 (16)에 기전력이 발생한다. 이 교류의 기전력이 정류기(12)를 통해서 직류로 정류되는 동시에 그 크기가 레귤레이터(18)에 의해 조정되고, 배터리에 충전된다.

그리고 리어측에서는 팬(5)의 회전에 의해 외기가 정류기(12)의 히트싱크 및 레귤레이터(18)의 히트싱크(17)에 각각 대향해서 설치된 흡기공(2a)을 통해서 흡입되고 샤프트(6)의 축에 따라 흘러서 정류기(12)및 레귤레이터(18)를 냉각하며 그 후 팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서 고정자코일(16)의 리어측의 코일엔드군(16b)를 냉각하고 배기공(2b)으로부터 외부로 배출된다. 한편 프론트측에서는 팬(5)의 회전에 의해 외기가 흡기공(1a)으로부터 축방향으로 흡입되고 그 후 팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려저서 고정자코일(16)의 프론트측의 코일엔드군( 16a)를 냉각하며 배기공(1b)으로부터 외부로 배출된다.

이와 같이 이 실시의 형태 1에 의하면 고정자코일(16)을 2조의 3상 코일(160)을 구비하고, 각 3상 코일(160)은 3상분의 코일(161)을 스타형 결선해서 구성되어 있다. 또 코일(161)은 제 1 내지 제 4권선(31~34)를 직렬접속해서 구성되어 있다. 그리고 제 1권선(31)은 하나의 소선(30)을 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 외주측에서 첫번째의 위치와 두번째의 위치를 교대로 채택하도록 웨이브와인딩되어 구성되어 있다.

즉, 제 1권선(31)은 하나의 소선(30)을 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 1주회 웨이브 와인딩되어 구성되어 있다. 마찬가지로 제 2, 제 3및 제 4권선(32),(33),(34)도 또 하나의 소선(30)을 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 1주회 웨이브 와인딩되어서 구성되어 있다.

여기서, 고정자코일(16)을 구성하는 제 1내지 제 4권선(31~34)는 각각 하나의 소선(30)(연속선)에 의해 제작되어 있으므로 종래의 고정자(50)에서 필요했던 다수의 단척의 도체 세그멘트(54)를 고정자철심(51)에 삽입하고, 또 단부(54b)끼리를 용접, 납땜등에 의해 접합하는 번잡한 작업이 생략되고, 또 종래의 고정자(50)에서 발생하고 있던 단부(54b)끼리의 접합시의 납땜흐름이나 용접용융에 의한 단락사고가 없으며 고정자(8)의 생산성을 향상시킬 수가 있다.

또, 종래의 고정자(50)에서 시행되고 있던 고정자철심에 삽입한 후의 도체의 구부림 공정이 불필요하게 되므로 티스의 폭이 좁하지고 강성이 저하하는 96슬롯 수의 고정자철심(15)에도 티스를 손상시키지 않고 고정자코일(16)을 권장할 수가 있다.

또, 코일엔드가 턴부(30a)로 구성되어 있으므로 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 접합하고 있는 종래의 코일엔드에 비해서 고정자철심(15)의 단면으로부터의 뻗어나오는 높이를 낮게 할수가 있다. 이로써 코일단 누설 리엑턴스가 저감되므로 누설 리액턴스 강하가 감소하고 출력을 향상시킬 수가 있다.

또, 코일엔드가 턴부(30a)로 구성되어 있으므로, 종래와 같이 도체 세그멘트의 단부끼리를 접합할 필요도 없고 즉 도체 세그멘트의 접합부의 팽창이 없고 클로상 자극수 및 슬로트 수가 증가해도 코일엔드의 코일간의 극간은 과도하게 좁아지지 않고 코일엔드의 높이를 낮게할 수 있다. 이로써 위상차가 있는 전류가 코일에 흘러 졌을때, 코일엔드의 코일간에서 상호 영향하는 것이 억제되고 출력의 악화가 억제된다. 또, 고정자코일(16)이 수용되는 슬로트수가 매극매상당 2이고 서로 위상차를 갖고 배치된 2조의 3상코일(160)을 갖고 있으므로 기자력 파형을 정현파형으로 가깝게 할 수 있고 고조파 성분을 저감시킬 수 있고 안정된 출력을 얻을 수가 있다. 또, 슬로트(15a)및 슬로트 개구부(15b)의 주방향 공극중심이 전기각으로 30도의 등간격으로 배열되어 있으므로 자기소음의 가진력의 원인인 자기맥동을 저감할 수 있다.

또, 용접에 의한 도체의 연화가 없고, 고정자로서의 강성이 높아지며, 자기소음을 저감시킬 수 있다.

또, 고정자코일(16)을 구성하는 제 1내지 제 4권선(31~34)는 각각 하나의 소선(30)(연속선)에 의해 제작되어 있으므로 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

즉, 코일엔드가 소선(30)의 턴부(30a)로 구성되므로 코일엔드군(16a),(16b)에서의 접합개소는 제 1내지 제 4권선(31~34)의 단부끼리의 접합부 및 브리지 결선 접합부만이 되고 접합개소가 현저히 삭감된다. 이로써, 접합에 의한 절연피막의 소실에 따른 단락사고의 발생이 억제되는 동시에 내부식성이 높아진다. 또, 종래의 고정자(50)에서 발생하고 있던 도체 세그멘트(54)의 슬롯(51a)러의 축방향 눌러넣기에 기인하는 절연피막의 손상도 방지된다.

또, 4개의 소선(30)이 슬롯(15a)내에 직경방향으로 1렬로 배열되고 턴부(30a)가 원주방향에 2렬로 나란히 배열되어 있다. 이로써 코일엔드군(16a),(16b)를 구성하는 턴부(30a)가 각각 직경방향으로 2렬로 분산되므로 코일엔드군(16a),(16b)의 고정자철심(15)의 단면으로부터의 뻗어나오는 높이를 낮게 할 수있다. 이 결과, 코일엔드군(16a),(16b)에서의 통풍저항이 작아지고 회전자(7)의 회전에 기인하는 바람소리를 저감시킬 수 있는 동시에 코일누설 리액턴스를 저감시킬수가 있다.

또, 각 턴부(30a)는 쉽게 대략 동일형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 각 턴부(30a)를 대략 동일형상으로 형성함으로써, 즉 코일엔드군(16a),(16b)를 구성하는 턴부(30a)를 원주방향에서 대략 동일형상으로 형성함으로써, 코일엔드군(16a),(16b)의 내경측 단면에서의 원주방향의 요철이 억제되므로, 회전자(7)과 코일엔드군(16a),(16b)사이에서 발생하는 바람소음을 저감시킬 수가 있다. 또 턴부(30a)가 원주방향으로 이간하고 또, 턴부(30a)간의 공간이 원주방향으로 대략 동일하게 형성되어 있으므로 코일엔드군(16a),(16b)내로의 통풍이 쉬워지고 냉각성이 높아지는 동시에 냉각풍과 코일엔드와의 간섭에 의한 소음이 저감된다.

또, 직선부(30b)가 장방형 단면으로 형성되어 있으므로 직선부(30b)를 슬롯(15a)내에 수용했을때 직선부(30b)의 단면형상이 슬롯형상을 따른 형상으로 되어 있다.

이로써, 슬롯(15a)내에서의 소선(30)의 점적율을 높이는 것이 용이하게 되는 동시에 소선(30)에서 고정자철심(15)으로의 전열을 향상시킬 수가 있다. 여기서, 이 실시의 형태 1에서는 직선부(30b)가 장방형 단면으로 형성되어 있는 것으로 하고 있으나 직선부(30b)의 단면형상은 대략 구형단면의 슬롯형상을 따른 대략 구형단면형상이면 된다. 이 대략구형형상이라는 것은 장방형에 한하지 않고 정방형, 4변의 평면과 둥근각으로 구성된 형상, 장방향의 단면을 원호로 한 장원형상이라도 된다.

또, 도 4에 표시된 바와 같이 제 1내지 제 4권선(31~34)를 직렬로 접속해서 구성된 코일(161)이 3개씩 스타형결선되어 2조의 3상 코일(160)을 구성하고 2조의 3상코일(160)이 각각 정류기(12)에 접속되고 또 2개의 정류기(12)의 출력이 병렬로 접속되며 있다. 이로써 2조의 3상 코일(160)의 직류출력을 합성해서 인출할수가 있고 저회전영역에서의 발전부족을 해소할 수가 있다. 또 서로의 상의 권선으로의 전류의 유입이 없으므로 권선의 온도악화를 초래하는 일이 없다. 그래서, 고정자 코일(16)의 온도가 저하하고 절연피막의 열화가 억제며고 절연성이 현저히 향상된다.

일반적으로, 차량용 교류발전기에서는 회전속도 2000~2500rpm 을 초과하면 중성점 전압은 출력전압 이상으로 또 아스전위 이하로 변동하도록 된다.

이 실시의 형태 1에서는 3상 코일(160)의 중성점(N)이 다이오드(29)를 통해서 정류기(12)의 출력단자에 접속되어 있으므로 중성점 전압이 큰 변동을 유효하게 이용해서 2000~25090rpm을 초과하는 회전속도의 영역에서의 출력을 향상시킬수가 있다.

또, 연속선으로 되는 2개의 소선군(35A),(35B)를 2렬로 나열해서 고정자철심(15)의 슬롯(15a)에 삽입할 수 있으므로 다수의 도체 세그멘트(54)를 하나씩 슬롯에 삽입하는 종래기술에 비해 작업성을 현저히 향상시킬 수가 있다. 또, 고정자코일(16)의 턴수를 증가시키는 경우, 연속선으로 된 소선군(35)(3 5A,35B)를 직선부(30b)끼리를 상대해서 나란히 되도록 해서 겹처서 권장함으로써 쉽게 대응할 수가 있다.

실시의 형태 2

이 실시의 형태 2에서는 도 14에 표시된 바와 같이 티스(15c)의 선단에 설치된 플랜지(15d)의 원주방향의 뻗어나오는 길이를 조정함으로써 인접하는 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심의 간격이 전기각으로 α도와 (60-α)도를 교대로 반복하도록 불균등하게 배열되어 있다. 그리고 슬롯(15a)의 원주방향 공극중심이 전기각으로 30도의 등간격으로 배열되어 있다. 또 도 15에 표시된 바와 같이 고정자코일(16)을 구성하는 2조의 3상 코일(160)이 서로 전기각으로 (60-α)도의 위상차를 가지고 배치되어 있다. 여기서 α30이다. 또 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 2에서는 각 조의 3상 코일(160)내의 상간 위상차는 변하지 않으므로 출력의 저하는 없다. 또, 2조의 3상 코일(160)은 서로 전기각으로 (60-α)도의 위상차를 갖도록 인접하는 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심의 간격이 전기각으로 α도와 (60-α)도를 교대로 반복하도록 불균등하게 배열되어 있으므로 전자소음의 원인이 되는 고정자의 기자력 고조파의 차수성분을 저감할 수 있다.

여기서, 클로상 자극수 및 슬롯수를 증가함으로써 자기소음이 조장되어 버리는 소형고출력의 교류발전기에서도, 이 실시의 형태 2의 구성을 적용함으로써 충분한 저소음화가 도모된다.

또, 티스(15c)의 선단에 설치된 플랜지(15d) 의 원주방향의 뻗어나오는 길이를 변경함으로써 인접하는 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심의 간격을 조정할 수 있으므로 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심의 간격의 조정이 간단하게도 수 있다.

여기서, 티스(15c)의 선단에 설치된 플랜지(15d)의 원주방향의 뻗어나오는 길이를 변경해서 인접하는 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심의 간격을 불균등하게 한 고정자철심을 사용해서 고정자를 제작하고 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격인 α도에 대한 고정자의 기자력 고조파의 변화를 측정하고, 이 결과를 도 16에 표시한다.

도 16에서 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 16도와 44도를 반복하는 불등간격과 29도와 31도를 반복하는 불등간격과의 범위이면 고정자의 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파의 상한치가 13%이하로 억제되는 것을 알 수 있다.

또, 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 22도와 38도를 반복하는 부등간격과 24도와 34도를 반복하는 부등간격과의 범위이면, 고정자의 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파의 상한치가 8%이하로 억제되고, 즉, 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파를 밸런스 좋게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.

또, 7차 및 11차의 기자력 고조파를 저감할 수 있는 최적한 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격은 22도와 38도를 반복하는 불등간격인 것을 알 수 있다.

또, 5차 및 13차의 기자력 고조파를 저감할 수 있는 최적한 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격은 24도와 36도를 반복하는 불등간격인 것을 알 수 있다.

실시의 형태 3

이 실시의 형태 3에서는 도 17에 표시된 바와 같이 티스(15c)의 원주방향폭을 조정함으로써 인접하는 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심의 간격이 전기각으로 α도와 (60-α)도를 교대로 반복하도록 불균등하게 배열되어 있다.

그리고, 슬롯(15a)의 원주방향 공극중심의 간격이 전기각으로 α도와 (60-α)도를 교대로 반복하듯이 배열되고 있다. 여기서 α30이다. 또 다른 구성은 상기 실시의 형태 2와 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 3에서는 슬롯(15a)의 원주방향 공극중심의 간격이 전기각으로 α도와 (60-α)도를 교대로 반복하도록 배열되어 있으므로 각 조의 3상 코일(160)내의 상간 위상차는 변하지 않는다. 또 2조의 3상 코일(160)은 서로 전기각으로 (60-α)도의 위상차를 갖도록 인접하는 슬롯 개구부(15b)의 원주방향 공극중심의 간격이 전기각으로 α도와 (60-α)도를 교대로 반복하도록 불균등하게 배열되어 있다. 따라서, 이 실시의 형태 3에서도 상기 실시의 형태 2와 같은 효과가 얻어진다.

또, 티스(15c)의 폭이 불균등하므로 폭이 좁은 티스(15c)를 통과하는 자속이 증가하면 자기포화가 촉진되나 인접하는 폭이 넓은 티스(15c)에서는 역으로 자기포화가 완화되게 되어 출력의 저하는 없다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 4턴의 것에 대해 설명하고 있으나 다시 저속출력이 요구되는 경우에는 6턴, 8턴으로 해도 된다. 이 경우에도 권선군(35)을 직경방향으로 겹쳐서 고정자코어에 삽입하는 것 만으로 대응할 수 있다.

물론, 홀수의 턴도 무방하다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 16극의 자극수에 대해 고정자의 슬롯 수를 96슬롯으로 하였으나 12극의 자극수에 대해서는 3상에서 72개의 슬롯을 갖는 고정자 철심, 20극의 자극수에 대해서는 120의 슬롯를 갖는 고정자철심에 적용하여도 같은 효과를 나타낸다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 계자코일(회전자코일13)을 회전자에 포함하고 있는 것으로 하고 있으나, 계자코일을 브래킷에 고정하고 에어갭을 통해서 회전자의 회전자철심에 자속을 공급해서 자극을 형성하는 타입의 교류발전기에도 적용할 수 있다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 소선으로서 장방형 단면을 갖는 동선재를 사용하는 것으로 되어 있으나, 소선에 사용되는 동선재는 장방향 단면을 갖는 동선재에 한정되는 것은 아니고 예를 들면 원형단면을 갖는 동선재라도 된다. 또, 소선은 동선재에 한정되는 것은 아니고 알루미늄선재라도 된다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로 아래에 기재된 바와 같은 효과를 나타낸다.

본 발명에 의하면 축방향으로 뻗는 슬롯이 내주측에 개구하도록 원주방향으로 여러개 병설된 환상의 고정자철심 및 이 슬롯에 내장되어 이 고정자철심에 권장된 고정자코일을 갖는 고정자와, 상기 고정자철심의 내주측에 회전가능하게 배치되고, 회전원주방향에 따라 N극 및 S극을 교대로 형성하는 다수의 클로상 자극을 갖는 회전자와 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 고정자의 축방향의 한쪽에 배치되고 상기 고정자코일의 권선단에 접속되어 이 고정자코일의 교류출력을 직류로 정류하는 정류기를 구비하며, 상기 슬롯 수가 1상 1극당 2로 하는 교류발전기에서 상기 고정자코일은 장척의 소선이 상기 고정자 철심의 단면측의 상기 슬롯 외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 권장된 다수의 권선을 갖고 있으므로 코일엔드의 높이가 낮아지고 또, 접합부수가 삭감되고 고출력, 고신뢰성 및 고생산성을 달성할 수 있는 교류발전기가 얻어진다.

또, 상기 고정자코일은 상기 다수의 권선을 결선해서 형성된 2조의 2상 코일이 서로 위상차를 가지고 배치되어 구성되어 있는 동시에 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 불균등하게 형성되어 있으므로, 전자소음의 원인이 되는 고정자의 기자력 고조파의 치수성분을 저감할수가 있다.

또, 상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격은, 전기각으로 α도와 (60-α)도와의 반복으로 형성하고 상기 α도는 16도 내지 29도의 범위로 하므로, 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파를 밸런스 좋게 저감할수가 있다.

또, 상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격은, 전기각으로 α도와 (60-α)도와의 반복으로 형성되고 상기 α도는 22도 내지 24도의 범위로 하므로 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파를 더욱 밸런스 좋게 저감할수가 있다.

또, 상기 고정자철심의 슬롯간을 구획하는 티스부는 그 선단부에서 원주방향 양측으로 뻗어나오는 플랜지부를 갖고 상기 인접한느 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 이 플랜지의 뻗어나오는 길이에 의해 불균등하게 조정되어 있으므로, 고정자철심의 제작이 쉬워진다.

또, 상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 상기 고정자철심의 슬롯간을 구획하는 티스부의 폭에 의해 불균등하게 조정되어 있으므로 폭이 좁은 티스를 통과하는 자속이 증가하면 자기포화가 추진되나, 인접하는 폭이 넓은 티스에서 역으로 자기포화가 완화되고 출력을 향상시킬 수가 있다.

Claims (3)

1. 축방향으로 뻗은 슬롯이 내주측에 개구하도록 원주방향으로 다수 병설된 환상의 고정자철심 및 이 슬롯내에 설치되어 이 고정자철심에 권장된 고정자코일을 갖는 고정자와 상기 고정자철심의 내주측에 회전 가능하게 설치되고, 회전원주방향을 따라 N극 및 S극을 교호로 형성하는 다수의 클로상 자극을 갖는 회전자와, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 고정자의 축방향의 한쪽에 설치되고, 상기 고정자코일의 권선단에 접속되어 이 고정자코일의 교류출력을 직류로 정류하는 정류기를 구비하고, 상기 슬로수가 1상, 1극당 2로 되는 교류발전기에서, 상기 고정자코일은 연속적으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 다수의 권선을 갖고 상기 다수의 권선은, 다수개의 상기 소선을 동시에 접어서 형성된 적어도 1조의 소선군으로 구성되며, 상기 소선군은, 직선부가 턴부에 의해 연결되어 소정 슬롯피치로 배열되고, 또한 인접하는 이 직선부가 이 턴부에 의해 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 오프셋된 패턴으로 형성된 2개의 상기 소선을, 서로 상기 소정 슬롯피치 오프셋하여 상기 직선부를 겹쳐서 배열하여 되는 소선쌍이, 1슬롯 피치 오프셋되어 상기 소정 슬롯수와 같은수의 쌍으로 배열되고, 또한 상기 소선의 단부가 상기 소선군의 양단의 양측에 뻗어나와서 구성되며, 상기 고정자코일은, 상기 고정자철심에 권장된 상기 소선권을 구성하는 상기 소선의 상기 슬롯에서 이 고정자철심의 축방향의 양단으로 뻗어나오는 단부를 결선하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정자코일은, 상기 다수의 권선을 결선해서 형성된 2조의 3상 코일이 서로 위상차를 가지고 배치되어 구성되어 있는 동시에, 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격이 불균등하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 인접하는 슬롯 개구부의 원주방향 공극중심의 간격은 전기각으로 α도와(60-α)도의 반복으로 형성되고, 상기 α도는 16도 내지 29도의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.