KR100397041B1 - 교류 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각상의 고정자 권선을 긴 소선을 감아서 구성된 다수의 권선에 의해 구성하고, 고정자의 생산성을 향상시킴과 동시에 코일엔드군에서의 단락사고를 방지할 수 있는 교류발전기를 얻는다.

다상 고정자권선(16)은 제1 ~ 제4권선(31~34)을 직렬로 접속하여 구성되어 있다.

제1 ~ 제4권선(31~34)은 각각 1개의 소선(30)을 6슬롯마다 슬롯(15a)내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 웨이브 와인딩하여 구성되어 있다.

그리고, 고정자코어(15)의 단면측에서 되돌려져서(folding back)절연피막을 가진 소선 (30)의 턴부(turn portions)가 원주방향으로 정렬되어 코일엔드군(coil end groups)을 구성하고 있다.

Description

교류 발전기{ALTERNATOR}

본 발명은 예로서 내연기관에 의해 구동되는 교류발전기에 관한 것으로, 특히 승용차,트럭등 차량에 탑재되는 차량용 교류발전기의 고정자 구조에 관한 것이다.

근년에는 교류발전기에 있어서, 소형의 높은 출력과 품질향상이 점점 더 필요로 하게 되어 있다.

소형의 높은 출력을 얻기 위하여는 자기로딩(magnetic loading)과 전기로딩(electric loading)을 가장 적합하게 그리고 제한되어 있는 용적중에서 여하히 고밀도로 분배시켜 구성하는 것이 중요하다.

예로서, 차량용 교류발전기에 있어서는 차량엔진룸(engine compartments)이 점점 더 협소하게 되어 탑재공간(mounting space)에 여유가 없게 됨과 동시에 차량부하(vehicle loads)의 증대에 의한 발전출력(alternator output)의 향상이 요구되어 있다.

또, 차량의 내외에 소음감소의 필요성이 높고 엔진소음이 저하되어 있으나 차량으로의 전기부하를 공급하기 위하여 항상 발전시켜 가동하는 차량용 교류발전기의 소음은 문제로 남게 되었다.

특히, 저속에서 고속으로 비교적 넓은 회전영역에서 회전구동되는 차량용 교류발전기에서는 팬소음(fan noise)및 자기적 소음도 문제로 되어 있다.

또, 차량용 교류발전기는 항상 발전시켜 가동하므로 출력전류의 쥴열(joule heat)때문에 그 발열량이 많아지고 노출되는 열적환경이 엄격하게 되어 대단히 높은 내열성이 요구되어 있다.

또, 차량용 엔진룸에서 차량용 교류발전기는 엔진에 직접 장착할 경우가 많고, 빗물, 염수, 진흙물(mud)등 만이 아니라 엔진오일 및 부동액에 접촉되어 부식환경이 극심하게 된다.

이와같이, 부식에 의해 발전이 정지되는 등 문제가 있으나, 발전정지의 원인 대부분은 고정자의 제조과정에서 발생하는 권선의 절연피막의 손상 또는 구조적인 권선노출부의 전기단락에 기인되는 것이다.

특히, 교류발전기의 소형고출력에 대하여 고정자의 자기회로내에 수용하는(housing)전기도체의 점적율(space factor)의 향상과, 고정자 권선의 브리지부(bridge portion)[고정자 코어 외측의 브리지부를 코일엔드(coil ends)라 함]의 정열화(lining up)및 고밀도화가 필요하다.

이것 이외에 위에서 설명한 저소음, 내열환경성, 내부식성 등의 요구에 응답하기 위하여 여러가지의 개량이 제안되었다.

그리고, 고정자의 전기도체의 짧은 도체 세그먼트를 사용하여 전기도체의 점적율을 향상시키거나, 코일엔드의 정렬화 및 고밀도화를 도모하는 구조가 예로서 특허문헌 WO92/06527고 특허문헌 일본국 특허 제292728호 에서 제안되어 있다.

도 29는 예로서 특허문헌 일본특허 제2927288호에 기재되어 있는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자(stator)요부를 나타낸 측면도이며, 도 30은 도 29에 나타낸 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 도체세그멘트(conductor seqment)를 나타낸 사시도이다.

도 31및 도 32는 각각 도 29에 나타낸 종래의 차량용 교류발전기의 고정자 요부를 전면측(front end)과 배면측(rear end)에서 본 사시도이다.

도29 ~ 도32에서 고정자(50)는 고정자코어(stator core)(51), 고정자 코어(51)에 감겨진 고정자권선(stator winding)(52), 슬롯(slot)(51a)내에 장착되어 고정자권선(52)을 고정자코어(51)에 대하여 절연하는 인슐레이터(insulators)(53)를 구비하고 있다.

고정자코어(51)는 엷은 강판을 겹쳐서(stacking)적층한 원통상의 적층코어(cylindrical laminated core)이며, 축방향으로 뻗어 있는 슬롯(slots)(51a)이 내원주측(inner circumferential side)에서 개구되도록 소정의 피치(pitch)로 원주방향으로 다수 설치되어 있다.

이 경우에 회전자(rotor)(도시생략)의 자극수(number of magnetic poles)(16)에 대응하여 3상의 권선을 2세트(sets)수용하도록 96개의 슬롯(51a)이 형성되어 있다.

고정자권선(52)은 다수의 짧은 도체세그멘트(54)를 접합하여 소정의 권선패턴으로 구성되어 있다.

도체세그멘트(54)는 절연피복된 구형단면(rectangular cross section)의 동선재(copper wire material)를 거의 U형상으로 형성한 것으로 6슬롯(1자극피치) 서로 떨어져 있는 2개의 슬롯(51a)마다 축방향의 배면측(rear end)에서 2개씩 삽입되어 있다.

그리고, 도체세그멘트(54)의 전면측(front end)으로 뻗어나오는 단부끼리가 서로 접합되어 고정자권선(52)를 구성하고 있다.

좀더, 구체적으로 말하면 6슬롯의 서로 떨어져 있는 각조의 슬롯 (51a)에 있어서, 한개의 도체세그멘트(54)가 배면측(rear end)에서 하나의 슬롯 (51a)내의 외주측에서 1번째위치와, 다른 슬롯(51a)내 외주측에서 2번째 위치에 삽입되고, 또, 1개의 도체세그멘트(54)가 배면측에서 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 3번째 위치와, 다른 슬롯(51a)내의 외주측에서 4번째 위치에 삽입되어 있다.

이와같이 각 슬롯(51a)내에서는 도체세그멘트(54)의 4개의 직선부(54a)가 직경방향으로 일렬로 배열되어 있다.

그 다음으로 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 1번째 위치로부터 전면측(frontend)으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)와, 그 슬롯(51a)에서 시계회전방향으로 6슬롯이 떨어져 있는 다른 슬롯(51a)내의 외주측에서 2번째 위치로부터 전면측으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)가 접합되어 2턴(turns)를 가진 외층권선이 형성되어 있다.

또, 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 3번째 위치로부터 전면측으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)와, 그 슬롯(51a)에서 시계 회전방향으로 6슬롯 떨어져 있는 다른 슬롯(51a)내의 외주측에서 4번째 위치로부터 전면측으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)가 접합되어 2턴(turns)를 가진 내층권선이 형성되어 있다.

또, 6슬롯 떨어져 있는 각조의 슬롯(51a)에 삽입되어 있는 도체세그멘트(54)에 의해 구성되어 있는 외층권선과 내층권선이 직렬로 접속되어 4턴(turn)을 가진 1상(one phase)분의 고정자권선(52)의 형성되어 있다.

동일하게, 각각 4턴(turns)을 가진 총 6상의 고정자권선(52)이 형성되어 있다.

그 다음으로 이들의 고정자권선(52)은 각각 3상분씩 교류결선(alternating current connections)되어 2셋트의 3상(twosets of three phases)의 고정자권선을 구성한다.

이와같이 구성된 종래이 고정자(50)에서는 고정자코어(51)의 배면측(rear end)에서는 같은 세트(sets)의 슬롯(51a)에 삽입된 2개의 도체세그멘트(54)의 턴부(turn portions)(54c)가 직경방향으로 정렬되어 배열되어 있다.

그 결과, 턴부(54c)가 원주방향으로 2렬(rows)로 배열되어 배면측의 코일엔드군(coil end groups)을 구성한다.

한편, 고정자코어(51)의 전면측(front end)에서는 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 1번째 위치에로부터 전면측으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)와, 6슬롯 떨어져 있는 슬롯(51a)내의 외주측에서 2번째 위치로부터 전면측으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)와의 접합부와, 하나의 슬롯(51a)내의 외주측에서 3번째 위치로부터 전면측으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)와 6슬롯 떨어져 있는 슬롯(51a)내의 외주측에서 4번째 위치로부터 전면측으로 뻗어나온 도체세그멘트(54)의 단부(54b)와의 접합부가 직경방향으로 정렬되어 배열되어 있다.

그 결과, 단부(54b)끼리의 접합부가 원주방향으로 2렬로 배열되어 전면측의 코일엔드군을 구성하고 있다.

종래의 차량용 교류발전기의 고정자(50)에서는 위에서 설명한 바와같이 고정자권선(52)기 거의 U자형상으로 형성된 짧은 도체세그멘트(54)를 고정자코어(51)의 슬롯(51a)으로 배면측으로 삽입시켜 전면측으로 뻗어나오는 도체세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 접합하여 구성되어 있다.이와같이 납땜(soldering) 또는 용접에 의해 절연피막이 소실된 단부(54b)끼리의 접합부를 원주방향으로 배열하여 전면측의 코일엔드군이 구성되어 있으므로 코일엔드구조가 수분과의 접촉에 이해 용이하게 부식되어 내부식성이 매우 낮게 되어 있었다.또, 코일엔드군은 96개의 접합부를 2렬로, 즉 192개소의 접합부로 구성되어 있으므로 접합부끼리가 단락하기 쉬운 구조로 되어 있고 단락사고가 발생할 가능성이 높았다.또, 다수의 짧은 도체세그멘트(54)를 고정자코어(51)에 삽입하고, 또 단부(54b)끼리를 용접, 납땜등에 의해 접합할 필요가 있을 뿐만 아니라, 현저하게 작업성이 저하하게 되어 있었다.또, 도체세그멘트(54)의 슬롯(51a)로의 삽입하는 양은 고정자코어(51)의 축방향 길이 이상을 필요로 하고 절연피막에 용이하게 손상을 주게되어 그 제품의 품질을 저하시키고 있었다.또, 그 단부(54b)끼리를 접합할때 납땜의 흐름 또는 용접의 용융에 의한 접합부사이의 단락이 자주 발생하여 양산성(mass producibility)이 크게 저하되어 있었다.또, 도체세그멘트(54)의 단부(54b)끼리는 그 일부를 지그(jig)로 클램핑(clamping)하여 그 정점부(tips)를 납땜 또는 용접에 의해 서로 접합하고 있었다.이와같이 지그(jig)에 의한 클램핑면적이 필요하게 되는데다 납땜부(soldering portion)또는 용접부의 팽창(expansions)이 발생하기 때문에 코일엔드의 높이가 높아짐과 동시에 그 접합부 사이의 공간이 협소하게 되어 있었다.그 결과, 그 코일엔드부의 코일의 누설리액턴스(leakage reactance)가 증가하게되어 출력이 악화됨과 동시에 통풍저항(wind resistance)이 증가하여 풍소음(wind noise)이 악화되어 있었다.또, 자기소음의 대책으로서 예로서 특허문헌 일본국 특개평 4-26345호 공보에서는 전기적 위상차 30°의 위치만큼 오프셋(offset)된 2세트(sets)의 3상권선을 슬롯내에 감아서(winding)자기맥동력(magnetic pulsation force)을 상호 상쇄 (mutual cancellation)하는 기술구성에서 대하여 기재되어 있다.그러나, 그 자기소음 개선예를 소형 고정자에 적용하려고 할때 2배의 수의 슬롯이 필요하기 때문에 그 슬롯간격이 대단히 협소하게 된다.이와같이 연속한 도선을 환상으로 감아서 환상코일을 제작하고, 이어서 그 환상코일을 스타형상으로 변형시켜 스타형상 코일을 제작하여 그 스타형상 코일의 직선부를 고정자코어의 슬롯에 설정시켜 고정자권선을 제작하는 일반적인 권선방법에서는 대응할 수 없었다.또, 도체세그멘트(54)를 사용한 위에서 설명한 권선방법에서는 슬롯내에 삽입할때 도체세그멘트(54)의 버클링(buckling)등이 발생하므로 대응할 수 없었다.더 나아가서, 도체세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 용접할때 용접할때의 온도상승에 의해 도체세그멘트(54)가 연화되어 고정자로서의 강성이 저하되고 자기소음의 감소효과가 저하되었다.또, 차량용 교류발전기의 출력의 여러가지의 요구에 대하여 전자설계적으로 대응할 필요가 있다.특히, 차량엔진의 아이들 회전수(idling frequency)에 대응하여 발전기의 저속 회전영역(low speed frequency region)에서 교류발전기의 출력을 향상시키기 위하여 출력개시 회전수를 저속측으로 시프트(shift)할 필요가 있다.여기에서는 기자력(magnetomotive force), 즉 계자코일에 공급하는 전류를 증가하고 또는 고정자의 총도체수 즉 턴수를 증가하여 발전기의 유기전력을 향상시킬 필요가 있다.전자에서는 계자코일에 전류를 공급함으로써 출력개시 회전수를 저속측으로 시프트할 수 있으나 자기회로의 포화감소 때문에 한계가 있었다.또, 후자에서는 턴수를 증가시킴으로써 저속측으로 그 출력개시 회전수를 시피트할 수 있으나, 도체세그멘트(54)에 의한 권선에서 도체 총수를 증가하도록 하면 이에 따라 접합부의 수가 증가하게 되어 접합 스페이스가 없어지고 지나친 턴수의 증가는 실질적으로 대응할 수 없다.본 발명은 위에서 설명한 종래기술의 문제점을 해결하는데 그 목적이 있으며, 또 현재 사용되고 있는 교류발전기에서 공통적으로 요구되고 있는 성능과 품질을 만족할 수 있는 높은 실용성과 생산성을 겸비한 교류발전기를 얻는데 그 목적이 있다.

또, 소형이며 출력이 높고, 소음이 낮은 차량용에 적용할 수 있는 교류발전기를 얻는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기의 고정자(stator)를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에서 고정자권선 (stator winding)의 1상분(one phase)의 결선상태를 설명하는 평면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기의 회로도(circuit diagram)이다.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군(winding groups)의 제조공정의 설명도이다.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정의 설명도이다.

도 7A 와 도 7B는 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 내층측의 소선군(innerlayer wire-strand group)을 각각 나타낸 평면도이다.

도 8A와 도 8B는 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측 소선군(outer-layer wire-strand group)을 각각 나타낸 평면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선(strand of wire)의 요부를 나타낸 사시도이다.

도 10은 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 배열의 설명도이다.

도 11A도 및 도 11B는 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자 코어(stator core)의 구조를 각각 설명하는 측면도 및 배면도이다.

도 12A~도 12C는 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도이다.

도 13은 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선군(wire strand group)을 코어로의 장착하는 상태를 나타낸 평면도이다.

도 14는 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도이다.

도 15는 본 발명에 의한 차량용 교류발전기의 출력특성을 나타낸 그래프이다.

도 16은 본 발명의 실시예 2에 의한 차량용 교류발전기에서 고정자권선의 1상의 결선상태를 설명하는 평면도이다.

도 17은 본 발명의 실시예 2에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소권선군(small winding group)의 설치전의 상태를 나타낸 평면도이다.

도 18은 도 17에 나타낸 소권선군을 구성하는 소선성형형상을 설명하는 사시도이다.

도 19는 도 17에 나타낸 소권선군에서의 소선배열을 설명하는 사시도이다.

도 20은 본 발명의 실시예 2에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 대권선군(large winding group)에서의 소선(strand of wire)성형형상을 설명하는 사시도이다.

도 21은 본 발명의 실시예 2에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 대권선군에서의 소선배열을 설명하는 사시도이다.

도 22는 본 발명의 실시예 2에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선에서의 소선의 배열상태를 설명하는 사시도이다.

도 23은 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기를 나타낸 단면도이다.

도 24는 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자를 나타낸 사시도이다.

도 25는 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 회전자(rotor)의 요부를 나타낸 사시도이다.

도 26은 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 회전자의 구조를 설명하는 사시도이다.

도 27은 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기의 회로도이다.

도 28A 및 도 28B는 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코어의 구조를 각각 설명하는 측면도 및 배면도이다.

도 29는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자 요부를 나타낸 측면도이다.

도 30은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 도체세그멘트 (conductor segment)를 나타내는 사시도이다.

도 31은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자 요부를 전면측(front end)에서 본 사시도이다.

도 32는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 배면측(rear end)에서 본 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:전면브래킷(front bracket), 2:배면브래킷(rear bracket),

7:회전자, 8,8A,8B:고정자,

15:고정자코어, 15a:슬롯(slot),

15b:개구부, 16,16A:다상 고정자권선,

16a:전면측의 코일엔드군, 16b:배면측의 코일엔드군

25:절연성수지,

30,40,400:소선(strand of wire),

30a,40a,400a:턴부(turn portion),

31,41:제1권선, 32,42:제 2권선,

33,43:제3권선, 34,44:제4권선.

본 발명에 의한 교류발전기는 회전원주방향에 따라 NS극을 형성하는 회전자(rotator)와, 그 회전자와 대향하여 배치되어 있는 고정자코어(stator core)및 그 고정자코어에 장착된 다상 고정자권선(polyphase stator winding)으로 이루어진 고정자(stator)와, 그 회전자와 고정자를 지지하는 브래킷(bracket)을 구성하는 교류발전기에 있어서, 그 고정자코어는 축방향으로 뻗는 다수의 슬롯(slots)이 원주방향에 소정의 피치(pitch)에서 형성된 적층코어(laminated iron core)를 구비하며, 그 다상 고정자권선은 긴 소선(strand of wire)이 그 고정자코어의 단면측(axial end surface)의 슬롯 외측에서 되돌려져서(folding back) 소정의 슬롯수마다 그 슬롯내에 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 번갈아가면서 채택하도록 감겨진 권선을 다수 갖고, 그 고정자 코어의 양단면부에서 그 슬롯 외측에서 되돌려진 소선(strand of wire)의 턴부(turn portion)가 원주방향으로 배열되어 코일엔드군 (coil end groups)을 구성하며, 그 코일엔드군을 고정자 코어의 양단면부에서 구성하는 턴부가 절연피막을 갖고 있는 것이다.

또, 그 소선이 그 슬롯 각각에 슬롯 깊이방향으로 2개씩 배열되고 그 소선의 턴부가 원주방향으로 n열로 정렬되어 배열되어 있다.

그리고, 그 소선이 슬롯 각각에 슬롯 깊이방향으로 2n개씩 배열되고, 그 소선의 턴부가 n층으로 중첩되어 배열되어 있다.

또, 그 고정자 코어의 적어도 한쪽 단부의 코일엔드군을 구성하는 턴부가 원주방향에서 거의 동일한 형상으로 형성되어 있는 것이다.

또, 그 고정자코어의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드군에서 원주방향으로 인접하는 그 턴부 사이의 공간이 거의 동일하게 형성되어 있는 것이다.

그리고, 그 코일엔드군을 구성하느 턴부 각각은 균등한 방열부로 가지고 있으며, 그 소선의 단면 형상이 거의 편평 형상이다.

또, 그 코일엔드군을 구성하는 권선의 턴부에는 수지를 구비하고 있는 것이다.

또, 그 고정자 한쪽에 배설되고, 또한 그 고정자권선의 권선단에 접속되며 그 고정자권선으로 부터의 교류출력을 직류로 정류하는 정류기를 구비하고, 그 회전자는 N극 및 S극을 제공하는 다수의 클로상자극을 가진 런델형(Lundell type)회전자코어와, 그 회전자의 회전에 의해 그 브래킷내에 냉각공기를 통풍시키는 냉각수단을 구비하며, 그 코일엔드군 및 정류기가 그 냉각공기를 브래킷내에 통풍시킴으로써 냉각되도록 구성되어 있는 것이다.

그리고, 그 냉각수단은 그 회전자코어의 적어도 한쪽의 단부에 배설된 팬이다.

또, 그 고정자권선의 수용되는 슬롯수는 극(pole)과 상(phase)마다 2개이며, 다상 고정자권선은 극과 상마다 슬롯에 대응하는 제1다상권선군과 제2다상권선군을 구비하고 있는 것이다.

또, 그 정류기는 제1다상권선군의 교류출력을 정류하는 제1정류기와, 제2다상권선군의 교류출력을 정류하는 제2정류기를 구비하고, 제1및 제2의 다상권선군의 교류출력이 각각 제1및 제2정류기에 의해 정류된 후 합성되어 출력되도록 구성되어 있는 것이다.

또, 제1 및 제2 다상권선군은 각각 3상 결선된 것으로 제1다상권선군이 삽입된 슬롯군을 구성하는 슬롯의 개구부와, 제2다상권선군이 삽입된 슬롯군을 구성하는 슬롯의 개구부가 30°의 전기각으로 등간격으로 배열되어 있는 것이다.

그리고, 코일엔드군을 구성하는 턴부를 가진 수지는 그 수지의 주제보다 열전도율이 높은부재가 혼입된 것이다.

또, 그 수지가 브래킷에 접촉되어 있는 것이다.

실시예

본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 그 차량용 교류발전기의 고정자를 나타낸 사시도이며, 도 3은 그 차량용 교류발전기에서의 고정자권선의 1상분의 결선상태를 설명하는 평면도이다.

도 4는 그 차량용 교류발전기의 회로도이고, 도 5와 도 6은 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자 권선을 구성하는 권순군의 제조공정을 설명하는 설명도이다.

도 7은 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 내층측의 소선군을 나타낸 도면으로, 도 7(A)는 그 측면도이고, 도 7(B)는 그 평면도이다.

도 8은 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 소선군을 나타낸 도면으로 도 8(A)는 그 측면도이고 도 8(B)는 그 평면도이다.

도 9는 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 요부를 나타낸 사시도이고, 도 10은 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선의 배열을 설명하는 설명도이다.

도 11은 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코어의 구조 설명도이고, 도 11(A)는 그 측면도, 도 11(B)는 그 배면도이다.

도 12는 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 구조공정을 설명하는 공정 단면도이고, 도 13은 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선군의 코어로의 장착상태를 나타낸 평면도이다.

도 14는 각각 그 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정 단면도이다.

그리고, 도 2에서는 인출선과 브리징결선(bridging connections)이 생략되어 있다.

도 1에서 그 차량용 교류발전기는 런델형(Lundell type)의 회전자(7)가 알루미늄제의 전면브래킷(front bracket)(1) 및 배면브래킷(rear bracket)(2)로 구성된 케이스(case)(3)내에 샤프트(shaft)(6)를 통하여 회전할 수 있게 장착되고, 고정자(8)가 회전자(7)의 외주측을 커버하도록 케이스(3)의 내벽면에 고착되어 구성되어 있다.

샤프트(6)는 전면 브래킷(1) 및 배면 브래킷(2)에서 회전할 수 있게 지지되어 있다.

이 샤프트(6)의 일단에는 풀리(pulley)(4)가 고착되고 엔진의 회전토크를 벨트(도시생략)를 통하여 샤프트(6)에 전달되도록 되어 있다.

그 회전자(7)에 전류를 공급하는 슬립링(slip ring)(9)이 샤프트(6)의 타단부에 고착되고, 한쌍의 브러시(brush)(10)가 그 슬립링(9)과 슬라이드 접촉하도록 케이스(3)내에 배설된 브러시홀더(11)에 수납(housing)되어 있다.

고정자(8)에서 발생한 교류전압 크기를 조정하는 레귤레이터(regulator)(18)가 브러시홀더(11)에 장착된 히트싱크(heat sink)(17)에 접착되어 있다.

고정자(8)에서 전기적으로 접속되고 고정자(8)에서 발생한 교류를 직류로 정류하는 정류기(12)가 케이스(3)내에 장착되어 있다.

회전자(7)는 전류를 흘려서 자속을 발생하는 회전자코일(13)과, 그 회전자코일(13)을 커버하도록 설정되고, 회전자코일(13)에서 발생한 자속에 의해 자극 (magnetic poles)이 형성되는 한쌍의 풀코어(pole core)(20,21)로 구성되어 있다.

그 한쌍의 풀코어(20,21)는 철제(iron)로 되어 있고, 각각 8개의 클로상의 클로상자극(22,23)이 그 외측 가장자리(edge)에 원주방향으로 동각피치(even pitch)로 돌출 설치되며, 그 클로상 자극(22,23)을 서로 물리도록 (intermeshing)대향하여 샤프트 (6)에 고착되어 있다.

또, 팬(fan)(5)은 회전자(7)의 축방향 양단에 고착되어 있다.

그리고, 흡기공(intake opening)(1a,2a)이 전면브래킷(1) 및 배면브래킷(2)의 측방향 단면에 설정되고, 배기공(1b,2b)이 전면브래킷(1) 및 배면브래킷(2)의 외주 양쇼율더부(two outer circumferential shoulder portion)에 고정자권선(16)의 전면측 및 배면측의 코일엔드군(16a,16b)의 직경방향 외측에 대형하여 설치되어 있다.

도 2에서 나타낸 바와같이 고정자(8)는 축방향으로 뻗는 슬롯(15a)이 원주방향으로 소정의 피치로 다수 형성된 원통형상의 적층코어로 이루어진 고정자코어(15)와, 그 고정자코어(15)에 감겨진 다상 고정자권선(16)과, 각 슬롯(15a)내에 장착되어 다상 고정자권선(16)과, 고정자코어(15)를 전기적으로 절연하는 인슐레이터(insulator)(19)를 구비하고 있다.

그리고, 다상 고정자권선군(16)에는 1개의 소선(30)이 고정자권선(15)의 단면측의 슬롯(15a)외측에서 되접어 구부려저서(bent back)소정의 슬롯수마다 슬롯(15a)내에서 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 서로 교대로 취하도록 웨이브 와인딩(wave winding)되어 감겨진 권선을 다수 구비하고 있다.

여기서, 고정자코어(15)에는 회전자(7)의 자극수(16)에 대응하여 3상 고정자권선(160)을 2세트 수용하도록 96개의 슬롯(15a)이 등간격으로 형성되어 있다.

또, 소선(30)에는 예로서 절연피막(49)이 피복된 장방형 형상의 단면을 가진 긴 동선재가 쓰여진다.

다음으로 1상분(one phase)의 고정자권선군(161)의 권선구조에 대하여 도 3을 참조하여 구체적을 설명한다.

1상분의 고정자권선군(161)은 각각 1개의 소선(30)으로 이루어진 제1 ~ 제4 권선(31~34)으로 구성되어 있다.

그리고, 제1권선(31)은 1개의 소선(30)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내 외주측에서 1번째 위치와 외주측에서 2번째 위치를 서로 교대로 취하도록 웨이브 와인딩하여 구성되어 있다.

제2권선(32)은 소선(30)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내의 외주측에서 2번째 위치와 외주측에서 1번째 위치를 서로 교대로 취하도록 웨이브 와인딩하여 구성되어 있다.

제3권선(33)은 소선(30)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내 외주측에서 3번째 위치와 외주측에서 4번째 위치를 서로 교대로 취하도록 웨이브 와인당하여 구성되어 있다.

제4권선(34)은 소선(30)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내 외주측에서 4번째 위치와 외주측에서 3번재 위치를 서로 교대로 취하도록 웨이브 와인딩하여 구성되어 있다.

그리고, 각 슬롯(15a)내에는 소선(30)이 장방형 단면의 길이방향을 직경방향으로 정렬하여 1렬에 4개 늘어서서 배열되어 있다.

그리고, 고정자코어(15)의 일단측에서 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제1권선(31)의 단부(31a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제3권선(33)의 단부 (33b)가 접합되고, 또, 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제3권선(33)의 단부(33a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제1권선(31)의 단부(31b)가 접합되어 2턴의 권선이 형성되어 있다.

그리고, 고정자코어(15)의 타단측에서 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제2권선(32)의 단부(32a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제4권선(34)의 단부 (32b)가 접합되고 또, 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제4권선(34)의 단부(34a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제2권선(32)의 단부(32b)가 접합되어 2턴의 권선이 형성된다.

또, 슬롯번호 61번과 67번에서 고정자권선(15)의 일단측으로 뻗어나오는 제2권선(32)의 소선(30)부분이 절단되고, 슬롯번호 67번과 73번에서 고정자코어(15)의 일단측으로 뻗어나오는 제1권선(31)의 소선(30)의 부분이 절단된다.

그리고, 제1권선(31)의 절단단(cut end)(31c)과 제2권선(32)의 절단단(32c)이 접합되어 제1내지 제4권선(31~34)을 직렬 접속하여 이루어진 4턴의 1상의 고정자권선군(161)이 형성된다.

또, 제1권선(31)이 절단단(31c)과 제2권선(32)의 절단단(32c)의 접합부 (joint portion)가 브리징결선 접속부(bridging connection connecting portion)로 되고, 제1권선(31)의 절단단(31d)과 제2권선(32)의 절단단(32d)이 각각 인출선(0)과 중선점(neutral point)(N)이 된다.

동일하게 소선(30)이 감겨지는 슬롯(15a)을 하나씩 오프셋(offset)하여 총 6상(phase)의 고정자권선군(161)이 형성되어 있다.

그 다음, 도 4에 나타낸 바와같이 고정자권선군(161)이 3상분씩 스타(star)형 결선되어 2세트(sets)의 3상 고정자권선부(160)를 형성하며, 각각의 3상 고정자권선군(160)이 각각 정류기(12)에 접속되어 있다.

각 정류기(12)의 직류출력은 병렬 접속되어 합성된다.

이와같이 제 1내지 제 4권선(31~34)을 구성하는 각각의 소선(30)은 하나의 슬롯(15a)에서 고정자코어(15)의 단면측으로 뻗어나오고 되돌려져서(folding back) 6슬롯 떨어진 슬롯(15a)내에 들어가도록 웨이브 와인딩으로 감겨져 있다. 또, 각각의 소선(30)은 6슬롯마다 슬롯 깊이방향(직경방향)에 대하여 내층과 외층을 서로 교대로 취하도록 감겨져 있다.

고정자코어(15)의 단면측으로 뻗어나와서 되돌려진 소선(30)의 턴부(30a)가 코일엔드군을 형성하고 있다. 여기서 고정자코어(15)의 양단에서 거의 동일한 형상으로 형성된 턴부(30a)가 원주방향으로 또, 직경방향으로 서로 떨어져서 2렬로 원주방향에서 정연하게 배열되어 코일엔드군(16a, 16b)을 형성하고 있다.

다음으로 고정자(8)의 조립방법에 대하여 도5 ~ 도14를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

우선, 도 5에 나타낸 바와같이 12개의 긴 소선(30)을 동시에 동일한 평면상에서 번개치는 형상(lightning-bolt shape)으로 구부려서 형성한다.

그 다음으로 도6에서 화살표로 나타낸 바와같이 직각방향으로 지그(jig)를 사용하여 그 소선을 점진적으로 접어서도 7에 나타낸 소선군(35A)을 제작한다.

그리고 동일하게 도8에 나타낸 바와같이 브리징결선 및 인출선을 가진 소선군(35B)을 제작한다.

이와같이 소선군(35A),(35B)이 장착된 코어(26)을 환상으로 형성하기 쉽게 하기 위하여 그 권선군(35A),(35B)은 300℃에서 10분간 아닐링처리를 시킨다.

그리고, 각 소선(30)은 도 9에 나타낸바와 같이 턴부(30a)로 연결된 직선부 (30b)가 6슬롯피치(6P)로 배열된 평면상 패턴으로 구부려서 형성되어 있다.

이와같이 인접한 직선부(30b)가 턴부(30a)에 의해 소선(30)의 폭(W)만큼 오프셋(offset)되어있다. 소선군(34A,35B)은 이와같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(30)을 도 10에 나타낸 바와같이 6슬롯 피치 오프셋(offset)하여 직선부(30b)를 중첩하여 배열된 소선쌍(wire strand pair)이 1슬롯 피치씩 오프셋하여 6쌍 배열되어 구성되어 있다.

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

또, 사다리꼴형상의 슬롯(36a)이 소정의 피치(전기각 30˚)로 형성된 SPCC재를 소정매수 적층하고, 그 외주부를 레이저 용접하여 도 11A와 도 11B에 나타낸바와 같이 직방체 코어(parallelepiped core)(36)를 제작한다.

특히, SPCC재는 자기재(magnetic material)이다.

또, 도 12A에 나타난 바와같이 인슐레이터(19)가 코어(36)의 슬롯(36a)에 장착되고, 2개의 소선군(35A,35B)의 각 직선부를 각 슬롯(36a)내에 중첩하도록 삽입한다.

이와같이하여 도 12B에 나타낸 바와같이 2개의 소선군(35A,35B)이 코어(36)에 장착된다. 이때 소선(30)의 직선부(30b)는 인슐레이터(19)에 의해 그 코어(36)와 절연되어 슬롯(36a)내에서 직경방향으로 4개라인으로 수납되어 있다.

또, 2개의 소선군(35A, 35B)은 도 13에 나타낸 바와같이 중첩되어 그 코어(36)에 장착되어있다.

다음으로 그 코어(36)를 롤링(rolling up)하고, 그 양단끼리를 서로 접촉시켜서 용접하고 도 12℃에 나타낸 바와같이 원통형상코어(37)를 얻는다.

그 코어(36)를 롤링시킴으로써 슬롯(36a)(고정자코어의 슬롯(15a)에 대응함)은 거의 사각형 단면형상으로 되고 그 개구부(36b)(슬롯 15a의 개구부(15b)에 대응함)는 직선부(30b)의 슬롯 폭 방향크기 보다 더 작아진다.

그리고, 도 3에 나타낸 결선방법에 따라 각 소선(30)의 단부끼리를 결선하여 고정자권선군(161)을 형성한다.

그 다음 코어(37)가 SPCC재를 적층하여 이루어진 원통형상의 외측코어(puter core)(38)에 삽입된 후, 쉬링크 피팅(shrink fitting)에 의해 일체로 되게하여 도14에 나타낸 고정자(8)를 얻는다.

여기서, 코어(37)와 외장코어(38)로 이루어진 일체물이(integrated body)고정자코어(15)에 상당한다.

이와같이 구성된 차량용 교류발전기에서는 전류가 배터리(도시생략)에서 브러시(10)와 슬립링(9)를 통하여 회전자코일(13)에 공급되고 자속(magnetic flux)을 발생시킨다.

이 자속에 의해 한쪽의 폴코어(pole core)(20)의 클로상자극(22)이 N극에 착자(magnetization)되고, 다른쪽의 폴코어(21)의 클로상자극(23)이 S극에 착자된다.

한편, 엔진의 회전토크가 벨트 및 풀리(4)를 통하여 샤프트(6)에 전달되고 회전자(7)를 회전시킨다.

이와같이 다상 고정자권선(16)에 회전자계(rotating field)가 주어지고 다상 고정자권선(16)에 기전력이 발생한다.

그 교류기전력이 정류기(12)를 통하여 직류로 정류됨과 동시에 그 크기가 레귤레이터(18)에 의해 조정되어 배터리에 충전된다.

그리고, 배면측에서는 팬(5)의 회전에 의해 외기(external air)가 정류기(12)의 히트싱크(heat sink) 및 레귤레이터(18)의 히트싱크(17)에 각각 대향하여 설치된 흡기공(2a)을 통하여 흡입되고 샤프트(6)의 축에 따라 흘러서 정류기(12) 및 레귤레이터(19)를 냉각하고, 그 후 팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서(deflect), 다상 고정자권선(16)의 배면측의 코일엔드군(16b)을 냉각하고, 배기공(2b)으로부터 외부로 배출된다. 한편, 전면측에서는 팬(5)의 회전에 의해 외기가 흡기공(1a)으로부터 축방향으로 흡입되고, 그 후 팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서 다상 고정자권선(16)의 전면측의 코일엔드군(16a)을 냉각하며 배기공(16)으로부터 외부로 배출된다.

이와같이 실시예1에 의하면 다상 고정자권선(16)은 2세트의 3상 고정자권선군(160)을 구비하고, 각각의 3상 고정자권선군(160)은 3상의 고정자권선군(161)을 교류결선하여 구성되어 있다. 또, 고정자권선군(161)은 제1 ~ 제4권선(31~34)을 직렬접속하여 구성되어 있다. 그리고, 제 1권선(31)은 1개의 소선(30)을 6슬롯마다 슬롯(15a)내 외원주측에서 1번째 위치와 2번째 위치를 서로 교대로 취하도록 웨이브 와인딩되어 구성되어 있다. 즉, 제1권선(31)은 1개의 소선(30)을 6슬롯마다 슬롯(15a)내에서 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 교대로 취하도록 웨이브 와인딩되어 구성되어 있다.

동일하게, 제2, 제3 및 제4권선(32, 33, 34)도 1개의 소선(30)을 6슬롯마다 슬롯(15a)내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 취하도록 웨이브 와인딩되어 구성되어 있다.

이와같이 다상 고정자권선(16)을 구성하는 제1 ~ 제4권선(31~34)은 각각 1개의 소선(30)(연속선)에 의해 제작되어 있으므로 종래의 고정자(50)와 같이 다수의 짧은 도체세그멘트(54)를 고정자코어(51)에 삽입하고, 또 단부(54b)끼리를 용접, 납땜등에 의해 접합할 필요가 없으며, 고정자(8)의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또, 코일엔드가 소선(30)의 턴부(30a)로 구성되어 있으므로 코일엔드군 (16a,16b)에서의 접합개소는 제1 ~ 제4권선(31~34)의 단부끼리의 접합부 및 브리지결선 접합부만으로 되고 접합개소가 크게 삭감된다.

이것에 의해 접합에 의한 절연피막의 소실에 따른 단락사고 발생을 억제시킬 수 있으므로 우수한 절연성을 얻을 수 있다. 또, 용접에 의한 도체의 연화가 없고 고정자로서의 강성이 높아지며 자기소음을 감소시킬 수 있다.

또, 코일엔드군(16a,16b)는 턴부(30a)를 원주방향으로 배열하여 구성되어 있다. 이것에 의해 도체세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 접합하고 있는 종래의 코일엔드군과 비교하여 코일엔드군의 고정자코일(15)의 단면으로 터의 뻗어나오는 높이를 낮게할 수 있다. 이것에 의해 코일엔드군(16a,16b)에서의 통풍저항을 감소시키고 회전자(7)의 회전에 의한 풍음(wind noise)을 감소시킬 수 있다.

또,코일엔드의 코일의 누설리액턴스(coil leakage reactance)가 감소되고 출력과 효율이 향상된다.

또, 턴부(30a)가 소선(30)을 되돌려서(fold back)형성되어 있으므로 턴부(30a)는 절연피막(49)으로 피복되어 인접하는 턴부(30a)사이의 절연성이 확보된다.

이와같이 턴부(30a)사이의 간극을 좁힐 수 있고, 소선(30)의 점적율(space factor)를 높힐 수 있다.

또, 턴부(30a)의 진동에 의해 턴부(30a)끼리가 간섭하여도 턴부(30a)끼리의 단락이 방지된다.

그리고, 4개의 소선(30)이 슬롯(15a)내에서 직경방향으로 1렬로 배열되고 턴부(30a)가 원주방향에서 2렬로 배열되어 있다. 이것에 의해 코일엔드군(16a,16b)을 구성하는 턴부(30a)가 각각 직경방향에서 2렬로 분산되어 있으므로 코일엔드군 (16a,16b)의 고정자코어(15)의 단면으로부터의 뻗어나오는 높이를 감소시킬 수 있다.

그 결과, 코일엔드군(16a,16b)에서의 통풍저항이 감소되고 회전자(7)의 회전에 의한 풍음을 감소시킬 수 있다.

또, 고정자코어(15)의 단면측에서 되돌려진(fold back)턴부(30a)가 6슬롯 떨어진 다른 슬롯(15a)내에 다른층으로서 배치된 2개의 직선부(30b)를 직렬로 접속하고 있다. 이것에 의해 각각의 상의 코일엔드 사이의 간섭이 억제되고 고정자권선의 점적율(space factor)을 높이므로 출력증가를 얻을 수 있다.

또, 각각의 턴부(30a)는 용이하게 거의 동일한 형상으로 형성시킬 수 있다. 그리고, 각각의 턴부(30a)를 거의 동일한 형상으로 형성함으로써 즉, 코일엔드군(16a,16b)을 구성하는 턴부(30a)를 원주방향에서 거의 동일한 형상으로 형성함으로써 코일엔드군(16a,16b)의 사이에서 발생하는 공기소음을 감소시킬 수 있다.

또, 누설인덕턴스가 동일하게 되어 안정한 출력이 얻어진다.

또, 턴부(30a)가 원주방향으로 이간하고, 또 턴부(30a)사이의 공간이 원주방향으로 거의 동일하게 형성되어 있으므로 코일엔드군(16a,16b)내로의 통풍이 용이하게 되고, 냉각성이 높아짐과 동시에 냉각풍과 코일엔드 사이의 간섭에 의한 소음이 감소된다.

또, 각각의 턴부(30a)가 거의 동일한 형상으로 형성되어 원주방향으로 정렬하여 배열되어 있으므로 각각의 턴부(30a)에서의 방열성이 동일하게 되고, 또 코일엔드군(16a,16b)에서의 방열성이 동등하게 된다. 이것에 의해 다상 고정자권선(16)에서의 방열은 각 턴부(30a)에서 균등하게 방열되고, 양 코일엔드군(16a,16b)에서 균등하게 방열되며, 다상 고정자권선(16)의 냉각성이 향상된다. 이와같이 다상고정자권선(16)의 냉각이 향상됨으로써 다상 고정자권선(16)의 온도상승이 억제되므로 절연피막(49)의 열화가 억제되고 절연성이 향상된다.

또, 소선(30)이 감겨진 슬롯피치는 회전자(7)의 NS극 피치에 대응한 피치이므로, 그 권선은 전피치권선으로 되어 큰 출력이 나온다.

그리고, 슬롯(15a)의 개구부(15b)의 개구크기가 소선(30)의 슬롯폭 방향 크기 보다더 작게 구성되어 있으므로 슬롯(15a)에서 직경방향 내측으로의 소선(30)의 튀어나옴(popping out)을 방지함과 동시에 개구부(15b)에서의 회전자(7)와의 간섭음을 감소시킨다.

또, 직선부(30b)가 장방형단면으로 형성되어 있으므로, 직선부(30b)를 슬롯 (15a)내에 수용할 때 직선부(30b)의 단면형상이 슬롯형상에 따르는 형상으로 되어있다.

이것에 의해 슬롯(15a)내에서의 소선(30)의 점적율(space factor)을 용이하게 높힐 수 있고, 동시에 소선(30)에서 고정자코어(15)로의 전열을 향상시킬 수 있다.

여기서 실시예 1에서는 직선부(30b)가 장방형 단면으로 형성되어 있는 것으로 하고 있으나, 직선부(30b)의 단면형상은 거의 사각형상 단면의 슬롯형상에 따른 사각형 단면형상으로 할 수 도 있다.

이와같은 사각형상은 장방형에 한정하지 않고 정방형, 4변의 평면과 둥근각으로 구성된 형상, 장방형의 짧은 변을 원호로 한 긴 원형등으로도 할 수 있다.

또, 소선(30)이 장방형의 단면형상으로 형성되어 있으므로 코일엔드를 구성하는 턴부(30b)에서의 방열면적이 커지게 되고, 다상고정자 권선(16)의 발열이 효과적으로 방열된다.

그리고, 장방형단면의 긴변을 직경방향과 평행으로 배치함으로써 턴부(30)사이의 간극을 확보할 수 있으며, 코일엔드군(16a,16b)내로의 냉각공기의 통풍을 가능하게 할 수 있는 동시에 직경방향으로의 통풍저항을 감소시킬 수 있다.

여기서, 실시예 1에서는 직선부(20b)가 장방향 단면으로 형성되어 있는 것으로 하고 있으나, 직선부(30b)의 단면형상은 장방향 단면에 한정되지 않고 긴타원 단면등 거의 편평형상(flat shape)으로 할 수 도 있다.

또, 고정자(7)의 자극수가 16이고, 96개의 슬롯(15a)이 고정자코어(15)에 등각피치로 형성되어 있다.

그리고, 권선(30)이 6슬롯마다 슬롯(15a)에 웨이브 와인딩되어 있으므로 권선(30)이 웨이브 와인딩되는 슬롯의 피치가 회전자(7)의 NS극에 대응한 피치로 되어있다.

이것에 의해, 최대토크를 얻을 수 있게 되고 출력을 증가시킬 수 있다.

또, 턴부(30a)가 절연피막(49)으로 피복되어 있으므로 인접하는 턴부(30a)사이의 간극이 좁아져도 턴부(30a)사이의 단락이 방지된다.

이와같이 96개의 슬롯(15a)이 설치되어 있는 고정자코어(15)에 대하여도 절연성을 확보하여 다상 고정자권선(16)을 그 고정자코어(15)에 감을 수 있다.

그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이 제1 ~ 제4권선(31~34)을 직렬로 접속하여 구성된 고정자권선(161)이 3개씩 스타형결선(star connection)되어 2세트의 3상 고정자권선군(160)을 구성하고 2세트의 3상 고정자권선군(160)이 각각 정류기(12)에 접속되며, 2개의 정류기(12)의 출력이 병렬로 접속되어 있다.

이것에 의해 4턴(turns)의 3상 고정자권선군(160)의 직류출력을 합성하여 얻을 수 있고, 저회전 영역에서 발전부족을 해소할 수 있다.

또, 서로간의 상의 권선으로의 전류의 유입이 없으므로 권선의 온도악화가 발생하지 않는다.

이와같이 다상 고정자권선의 온도가 감소되고, 절연피막(49)의 열화가 억제되며, 절연성이 크게 향상된다.

그리고, 연속적으로 이루어진 2개의 소선(35A,35B)을 2렬로 배열하여 고정자코어(15)의 슬롯(15a)에 삽입시킬 수 있으므로 다수의 도체세그멘트(54)를 1개씩 슬롯내에 삽입하는 종래기술과 비교하여 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.

또, 다상고정자권선의 턴수를 증가시킬 경우 연속선으로 이루어진 소선군 (35)(35A,35B)을 직선부(30b)끼리를 상대하여 정돈하도록 중접하여 감음으로써 용이하게 대응시킬 수 있다.

또, 실시예 1에 의한 고정자(8)는 연속선으로 이루어진 소선군(35)을 직방체의 코어(36)의 슬롯(36a)에 개구부(36b)를 통하여 삽입하고, 그후 코어(36)를 환상으로 롤링(rolling)시켜 제작할 수 있다.

이와같이 코어(36)의 개구부(36b)의 개구크기를 소선(30)의 슬롯폭 크기보다 더 크게 할 수 있으므로 소선군(35)의 삽입 작업성을 높일 수 있다.

또, 코어(36b)를 환상으로 성형함으로써 개구부(36b)의 개구크기를 소선(30)의 슬롯폭 방향 크기보다 더 작게 할 수 있으므로 점적율이 높아지며 출력을 향상시킬 수 있다.

또, 슬롯수가 많아져도 고정자의 생산성을 저하시키지 않는다.

또, 코일엔드군(16a,16b)은 높이가 낮고 접합부도 적으므로 회전자(7)의 회전과 팬(5)에 의해 형성된 냉각풍과 코일엔드군(16a,16b)과의 사이의 간섭음이 감소된다.

두 코일엔드군(16a,16b)의 형상이 거의 동일하고, 또 팬(5)이 회전자(7)의 양단부에 설치되어 있으므로 양코일 엔드군(16a,16b)이 밸런스(balance)좋게 냉각되고, 고정자권선 온도를 균일하게 그리고 크게 감소된다.

여기서, 팬(5)은 반드시 회전자(7)의 양단에 설치할 필요가 없고, 큰 발열체인 고정자 권선이나 정류기의 배설위치를 고려하여 설치하면 된다.

예로서, 최대 발열체인 고정자권선의 코일엔드는 냉각속도가 큰 팬의 배출측에 배치되고 정류기가 배치되어 있는 축의 회전자 단부에 팬을 배설할 수 있다.

또, 차량엔진에 부착시킬 경우 통상 풀리가 크랭크샤프트에 벨트를 통하여 연결되어 있으므로 팬의 냉각배출풍이 벨트에 영향을 주지 않도록 팬을 반(反)풀리측에 배설하는 것이 좋다.

또, 회전자의 클로상자극의 쇼율더부(shoulder portion)도 송풍작용을 갖고있으며 냉각수단으로 사용할 수 있다.

그리고, 코일엔드군(16a,16f)의 내원주측을 구성하는 소선(30)의 경사방향이 평행으로 되어 있으므로 게이스(3)내의 축방향 흐름이 소선(30)의 경사에 따라 선회한다.

이것에 의해, 회전자(7)의 회전에 의해 발생하는 축방향 흐름이 조정된다.

즉, 코일엔드군(16a,16b)의 내원주측을 구성하는 소선(30)이 회전자(7)의 회전방향성분과 냉각풍의 축방향 흐름성분의 합성방향으로 경사하고 있으면 냉각풍의 축방향 흐름이 촉진된다.

이것에 의해 회전자 코일(13)이 효율좋게 냉각되므로 회전자코일(13)의 온도가 떨어지고, 계자전류가 커지며 출력이 향상된다.

이 경우 코일엔드군(16a,16b)의 내주측을 구성하는 소선(30)이 축방향 흐름성분에 따라 경사되게 있으므로 간섭에 의한 풍소음도 감소된다.

한편, 코일엔드군(16a,16b)내원주측을 구성하는 소선(30)이 회전자(7)의 회전자방향 성분과 냉각풍의 반축방향 흐름성분의 합성방향으로 경사되어 있으면 냉각풍의 축방향 흐름이 감소된다.

이것에 의해 직경방향의 배출측의 풍량이 증가하고 토출측에 배치되어 있는 코일엔드의 냉각성이 향상된다. 또, 코일엔드를 포함한 고정자(8)의 축방향 길이가 폴코어(20,21)의 축방향 길이보다 작게 되어 있으므로 소형화가 실현될 수 있다. 또, 팬(5)이 회전자(7)의 양단부의 설치되어 있는 경우 팬 토출측에 코일엔드가 없으므로 통풍저항이 현저하게 작아지고, 풍소음이 저감되는 동시에 정류기(12)등의 냉각 내장물의 온도상승을 억제할 수 있다.

또, 다상고정자권선(16)이 수용되는 슬롯수가 매극(pole), 매상(phase)당 2개이며 매극매상당 슬롯에 대응하는 2개의 3상 고정자권선군(160)을 가지고 있다.

이것에 의해 기자력파형은 사인(sine)파형에 근접하게 할 수 있고, 고조파 성분을 감소시킬 수 있으며 안정된 출력을 얻을 수 있다.

또, 슬롯(15a)수가 많아지므로 고정자 코어(15)의 티스(teeth)가 가늘어지고 (slender), 대향하는 클로상자극(22,23)사이의 티스내의 자기누설이 감소되며, 출력의 맥동을 억제할 수 있다.

또, 슬롯(15a)이 많아질수록 슬롯(15a)에 대응하여 턴부(30a)도 많아지므로 코일엔드군의 방열이 향상된다.

그리고, 슬롯(15a) 및 개구부(15b)가 전기각으로 30˚의 등간격으로 배열되어 있으므로 자기소음의 가진력(excitation forces)의 원인이 되는 전기맥동을 감소시킬 수 있다.

여기서, 실시예 1에 의한 차량용 교류발전기의 특성을 측정하고 그 출력특성을 도 15에서 실선으로 나타낸다.

또, 회전자(7)와 고정자(8)는 아래 조건으로 제작되어 있다.

(1)회전자형상

회전자(7)에는 극수 16극(poles)이고, 코어길이가 56㎜이며, 외직경이 105.3㎜의 것을 사용하였다.

(2)고정자 형상

고정자(8)는 원통형상의 고정자코어(15)와, 2세트(set)의 소선군(35)(35A, 35B)으로 이루어진 다상 고정자권선(16)으로 구성하고, 고정자코어(15)의 축방향 길이는 36㎜이고, 코일엔드를 포함한 고정자 길이는 50㎜이다.

고정자코어(15)에는 96개의 슬롯(15a)이 전기각으로 30˚피치에 상당하는 3.75˚피치로 등간격으로 설치되어 있다.

각 슬롯의 내벽형상은 측면이 평행한 거의 사각형상이며, 그 측면폭은 1.9㎜이고, 그 슬롯의 깊이는 11㎜이다.

또, 개구폭(15b)은 1.2㎜이고, 코어백(core back)은 3.6㎜이며, 티스(teeth)선단부의 직경방향두께는 0.4㎜이다.

그리고, 슬롯(15a)과 소선(30)사이에는 140㎛두께의 인슐레이터 (insulator)(19)가 개재(interpose)되어 있다.

고정자코어(15)는 원통형상의 코어(37)를 원통형상의 외주코어(38)에 삽입시킨 다음, 쉬링크피팅(shrink fitting)에 의해 일체화한 것으로 외반경이 136㎜, 내직경이 106㎜로 형성되어 있다.

그리고, 코어(37)는 판두께 0.35㎜의 SPCC재를 적층하여 그 외주부를 레이저용접하여 제작한 직방체의 코어(36)를 롤링(rollingup)하여 그 단부끼리를 레이저용접하여 제작하였다.

여기서, 코어(36)의 슬롯(36a)의 개구부(36b)의 개구폭은 2.0㎜이고, 코어백의 폭은 1.0㎜이다.

또, 슬롯(36a)내의 코어백부에는 롤링성형이 용이하도록 깊이 0.5㎜의 절결부(36c)가 슬롯(36a)중앙에 설치되어 있다.

한편, 외주코어(38)는 판두께 0.5㎜, 폭 2.6㎜의 SPCC재를 적층하고, 그 외주부를 레이저 용접하여 제작한 적층체를 롤링하고, 그 단부끼리를 레이저 용접하여 제작하였다.

또, 소선군(35)을 구성하는 각 소선(30)에는 두께 1.4㎜, 폭 2.4㎜의 동선재(copper wire material)를 사용하였다.

더 나아가서, 각부(corner portion)는 0.4㎜의 R형상으로 되어 있다.

실시예 2

도 16은 본 발명의 실시예 2에 의한 차량용 교류발전기의 고정자권선의 1상(phase)분의 결선상태를 설명한 평명도이다.

도 16에서 1상분의 고정자권선군(161A)은 각각 1개의 소선(40)으로 이루어진 제1 ~ 제4의 권선(41~44)에서 구성되어 있다.

소선(40)에는 예로서 절열피막(49)으로 피복된 사각형 단면을 가진 동선재가 사용된다.

그리고, 제1권선(41)은 1개의 소선(40)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내의 원주측에서 1번째위치와 외주측에서 4번째 위치를 교대로 취하도록 웨이브 와인딩하여 구성되어 있다.

제2권선(42)은 소선(40)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내 외주측에서 4번째위치와 외주측에서 1번째 위치를 교대로 취하도록 웨이브 와인딩하여 구성되어 있다.

제3권선(43)은 소선(40)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내 외주측에서 2번째 위치와 외주측에서 3번째 위치를 교대로 취하도록 웨이브 와인당하여 구성되어 있다.

제4권선(44)은 소선(40)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6슬롯마다 슬롯(15a)내 외주측에서 3번째 위치와 외주측에서 2번째 위치를 교대로 취하도록 웨이브 와인딩하여 구성되어 있다.

이와같이 각 슬롯(15a)내에는 소선(40)이 4각형단면의 길이방향을 직경방향으로 배열하여 직경방향에 1열로 4개 정렬하도록 배치되어 있다.

그리고, 고정자코어(15)의 일단측에서 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제1권선(41)의 단부(41a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제4권선(44)의 단부 (44b)가 접합되고, 또 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제4권선(44)의 단부(44a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제1권선(41)의 단부(41b)가 접합되어 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또, 고정자코어(15)의 타단측에서 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제2권선 (42)의 단부(42a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제3권선(43)의 단부(43b)가 접합되고, 또 슬롯번호 1번에서 뻗어나오는 제3권선(43)의 단부(43a)와, 슬롯번호 91번에서 뻗어나오는 제2권선(42)의 단부(42b)가 접합되어 2턴의 권선이 형성되어 있다.

그리고, 슬롯번호 61번과 67번에서 고정자코어(15)의 일단측에 뻗어나오는 제2권선(42)의 소선(40)부분이 절단되고, 슬롯번호 67번과 73번에서 고정자코어 (15)의 일단측에 뻗어나오는 제1권선(41)의 소선(40)부분이 절단된다.

이와같이 제1권선(41)의 절단단(cutend)(41c)과, 제2권선(42)이 절단단(42c)이 접합되어 제1 ~ 제4권선(41∼44)이 직렬로 접속된 4턴(turn) 1상(phase)의 고정자 권선군(16A)이 형성된다.

또, 제1권선(41)의 절단단(41c)과 제2권선(42)의 절단단(42c)의 접합부가 브리징결선 접속부로 되고, 제1권선(41)의 절단단(41d)과 제2권선(42)의 절단단(42d)이 각각 인출선(output wire)(0)과 중성점(N)으로 된다.

동일하게, 소선(40)이 감겨지는 슬롯(15a)을 하나씩 오프셋(offset)하여 6상분의 고정자 권선군(161A)이 형성되어 있다.

그리고, 실시예 1과 동일하게 고정자 권선군(161A)이 3상씩 스타형결선(star connection)되어 2세트의 3상 고정자 권선군을 형성하고, 각 3상 고정자 권선군이 각각 정류기(12)에 접속되어 있다.

각 정류기(12)의 직류출력은 병렬로 접속되어 합성된다.

다음으로, 고정자(8A)의 조립방법에 대하여 도 17∼도 22에 의해 구체적으로 설명한다.

우선, 12개의 긴 소선(40)을 절곡(bending)가공하여 도 17에 나타낸 바와 같이 작은 소선군(45)이 제작된다.

각 소선(40)은 도 18에 나타낸 바와 같이 턴부(40a)로 연결된 직선부(40b)가 6슬롯피치(6p)로 배열된 평면상 패턴으로 구부려서 형성되어 있다.

그리고, 인접 직선부(40b)가 턴부(40a)에 의해 소선(40)의 폭(w)만큼 오프셋되어 있다.

작은 소선군(45)은 이와같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(40)을 도 19에 나타낸 바와 같이 6슬롯피치(6p) 오프셋하여 직선부(40b)를 겹쳐서 배열된 작은 소선쌍이 1슬롯 피치씩 오프셋하여 6쌍 배열되어 구성되어 있다.

그리고, 소선(40)의 단부가 작은 소선군(45)의 양단의 양측에 6개씩 뻗어나와 있다.

또, 턴부(40a)가 작은 소선군(45)의 양측부에 정렬되어 배열되어 있다.

다음으로, 도시되어 있지 아니하나, 12개의 긴 소선(400)을 절곡가공하여 큰 소선군이 제작된다.

각 소선(400)은 도 20에 나타낸 바와 같이 턴부(400a)로 연결된 직선부 (400b)가 6슬롯피(6p)로 배열된 평면상 패턴으로 구부려서 형성되어 있다.

그리고, 인접직선부(400b)가 턴부(400a)에 의해 소선(400)폭의 거의 2배(2W)만큼 오프셋되어 있다.

또, 턴부(400a)의 내경(inside diameter)이 작은 소선군(45)을 구성하는 소선(40)의 턴부(40a)의 직경과 거의 동일하게 형성되어 있다.

큰 소선군(large wire strand group)은 이와같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(400)을 도 21에 나타낸 바와 같이 6슬롯피치(6p)로 오프셋하고 직선부(400b)를 중첩하여 배열된 큰 소선쌍이 1슬롯피치로 오프셋하여 6쌍 배열되어 구성되어 있다. 또한, 소선(400)은 소선(40)과 동일한 것이다.

그리고, 큰 소선군은 턴부(400a)의 직경, 직선부(400b)의 오프셋량 및 턴부의 구부림 방향을 제외하고 작은 소선군(45)과 같이 구성되어 있다.

다음으로, 이와같이 구성된 작은 소선군(45)을 큰 소선군내에 삽입하고 2중의 소선군을 얻었다.

이때, 2중의 소선군에 있어서는 도 22에 나타낸 바와 같이 턴부(400a)는 턴부(40a)를 포위하도록 배치되고, 직선부(400b)는 2개의 직선부(40b)양측에 배치되어 있다.

또, 도 22는 1상의 고정자 권선군을 구성하는 제1∼제4권선(41∼44)의 요부를 나타낸다.

그 다음으로, 도면에 나타낸 바 없으나, 인슐레이터(19)가 코어(36)의 슬롯(15a)에 장착되고, 2중의 소선군의 각 직선부(40b, 400b)를 각각 슬롯(15a)내에 삽입하여 2중의 소선군이 코어(36)에 장착된다.

이것에 의해 소선(40,400)의 직선부(40b,400b)는 인슐레이터(19)에 의해 코어(36)와 절연되어 슬롯(36)에서 직경방향으로 4개 정렬하여 수납(housing)하였다.

다음으로 코어(36)를 롤링(rollingup)하며 그 단면끼리를 서로 접촉시켜 레이저 용접하여 원통형상의 코어(37)를 얻었다.

그리고, 도 16에 나타낸 결선방법에 따라 각 소선(40,400)의 단부끼리를 서로 결선하여 다상고정자권선(16A)을 형성한다.

그 다음 코어(37)가 SPCC재를 적층하여 이루어진 원통형상의 외주코어(38)에 삽입되고 쉬링크피팅(shrink fitting)에 의해 일체화시켜 고정자(8A)를 얻는다.

이와같이하여 구성된 고정자(8A)에서는 제1 ~ 제4권선(41~44)을 구성하는 각각의 소선(40,400)은 하나의 슬롯(15a)에서 고정자코어(15)의 단면측으로 뻗어나오고, 되돌려져서(fold back)6슬롯 떨어진 슬롯(15a)에 들어가도록 웨이브 와인딩으로 감겨져 있다.

그리고, 고정자코어(15)의 단면측에 뻗어나와 되돌려진 소선(40,400)의 턴부 (40a, 400a)가 코일엔드를 형성하고 있다.

그 결과, 고정자코어(15)의 양단에서 턴부(400a)가 턴부(40a)를 포위하도록 하여 턴부(40a,400a)를 원주방향으로 정연하게 배열되어 코일엔드군(16a,16b)을 형성하고 있다.

따라서, 실시예 2에서도 실시예 1과 동일한 효과를 나타낸다.

또, 실시예 2에 의하면 턴부(40a,400a)가 겹쳐져서 2층으로 되어 원주방향으로 배열되어 있으므로 코일엔드의 높이는 소선(40)의 1개 높이로 되나, 원주방향에서의 턴부(40a,400a)사이의 거리가 커지고 소선간의 단락사고를 방지할 수 있다.

또, 턴부(40a,400a)는 절연피막(49)이 피복되어 있으므로 절연성을 확보하여 턴부(40a,400a)사이의 간격을 좁일수 있고, 소선(40)의 점적율(space factor)을 높일 수 있다.

또, 다상 고정자권선의 턴수를 증가할 경우 연속선으로 이루어진 소선군을 높이방향으로 서로 중첩하여 권선(winding)함으로써 용이하게 대응할 수 있다.

실시예 3

도 23은 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기를 나타낸 단면도이고, 도 24는 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자를 나타낸 사시도이며, 도 25는 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 회전자의 요부를 나타낸 사시도이고, 도 26은 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 회전자의 구조를 설명하는 사시도이다.

도 27은 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기의 회로도이고, 도 28은 본 발명의 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자코어의 구조 설명도이고, 도 28A는 그 측면도이고, 도 28B는 그 배면도이다.

도 24에서는 인출선이 생략되어 있다.

이 교류발전기에서는 도 23에 나타낸 바와 같이 팬(5)은 회전자(7)의 배면측단부에만 설치되고, 고정자(8B)는 절연성수지(25)를 통하여 케이스(3)에 접촉상태로 장착하였다.

그 절연성수지(25)는 열전도율 0.5(W/mk)의 에폭시수지(주제)와 열전도율 3.5(W/mk)의 알루미나를 1:4의 비로 혼합한 것이다.

고정자(8B)는 고정자코어(15B)에 감겨진 다상 고정자권선(16B)의 코일엔드군 (16a,16b)이 도 24에 나타낸 바와 같이 절연성수지(25)로 일체로 몰딩되어 구성되어 있다.

그리고, 다상 고정자권선(16B)은 각각 제1 및 제2권선(31,32)을 직렬로 접속하여 되는 2턴의 6상분의 고정자권선군(166)을 교류결선(alternating connections)하여 제작한 2세트의 3상 고정자 권선군(165)을 구비하고 있다.

또, 회전자(7)에서는 클로상 자극(22,23)측면에 2개의 영구자석(26)을 한쌍으로 한 자석부재가 설치되어 있다.

즉, 도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같이 클로상자극(22,23)의 측면형상에 따른 형상의 영구자석(26)을 자석 지지부재(27)에 의해 클로상자극 내경측에서 포위하도록 구성되어 있다.

사용되고 있는 영구자석(26)은 클로상자극(22,23)의 측면형상에 따른 거의 사다리꼴 형상으로 두께 2mm의 페라이트 자석을 사용하고 있으며, -40℃에서의 차량용 교류발전기의 최대 발전시의 반자계(opposing magnetic field)에서도 감자(demagnetization)를 억제시킬 수 있도록 한 이방성 자석을 설정하고 있다.

또, 도 27에 나타낸 바와 같이 각각의 제1 및 제2권선(31,32)을 직렬로 접속하여 이루어진 2턴의 3상분의 고정자 권선군(166)을 스타형 결선되어 2세트의 3상 고정자 권선군(165)을 구성하며, 2세트의 3상 고정자 권선군(165)이 각각 정류기(12)에 접속되고, 각 정류기(12)의 출력을 병렬로 접속되어 합성되도록 회로가 구성되어 있다.

또, 3상 고정자 권선군(165)의 스타형 결선의 중성점이 정류기(12)에 접속되어 있다.

또, 직방체의 코어(36B)는 도 28에 나타낸 바와 같이 슬롯(36a)이 전기각 30°에 대응되는 피치에서 설치되고, 그 개구부(36b)가 36°의 전기각과, 24°의 전기각을 교대로 취하도록 설치되어 있다.

이것에 의해 2세트의 3상 고정자 권선군(165)의 위상차가 35°로 된다.

그리고, 실시예 1에서 2세트의 3상 고정자 권선군(160)의 위상차는 30°로 된다.

이 실시예 3에서 고정자의 턴수를 이 권선구조에서 슬롯내 점적율이 최대로 되는 최소의 턴수인 2턴으로 되기 때문에 발전기의 출력발생 회전수가 낮아진다.

따라서, 발전기의 회전수로 2500rpm까지의 저속회전일때 출력이 부족하게 된다.

이것을 보충하기 위하여 위에서와 같이 회전자의 클로상 자극(22,23)사이에 영구자석(26)을 개재시켜서 그 사이의 누설자속을 억제하고 유기전력을 얻음과 동시에, 저속회전을 할때 계자코일로의 계자전류를 최대한으로 공급하며, 2500rpm이상의 고속일때에는 역으로 계자전류를 제한함으로써 필요이상의 전력을 억제하여, 고정자 또는 정류기의 온도를 허용치에 억제하고 있다.

이 실시예의 경우 저속회전을 할때 계자코일의 계자전류를 7.5A로, 고속회전시에 4A로 억제하도록 제어하고 있다.

여기서, 이 실시예 3에 의한 차량용 교류발전기에서 출력특성을 도 15에 점선으로 나타낸다.

도 15에서 이 실시예 3은 위 실시예 1과 비교하여 출력발생 회전수가 낮으나 2턴(turn)화에 의한 동손저감(reduced copper loss)과 열전도구조에 의한 고정자온도 감소에 의해 임피던스가 크게 낮기 때문에 그 출력특성은 급격하게 상승되어 있고, 차량엔진의 아이들 회전에 상당하는 발전기의 회전수 2000 ~ 2500rpm과 고속 5000rpm에서 실시예 1을 크게 상회하고 있다.

이 실시예 3의 구성에 의하면 회전자의 자극에 자계를 공급하는 계자전류를 출력에 필요한 저속회전으로 최대한 공급하고, 또 회전자의 자극사이에 영구자석을 개재함으로써 저속회전할때의 출력을 확보할 수 있다.

따라서, 고정자의 턴수를 최저한의 2턴으로 감소시킬 수 있고, 최대 발열부의 고정자코일의 온도를 감소시킬 수 있으며, 고정자의 손신을 억제할 수 있고, 발전기의 출력과 효율을 향상시킬 수 있다.

한편으로, 스타형(star)결선된 3상 고정자 권선군(165)의 중성점이 정류기 (12)에 접속되어 있으므로 발전기가 높은 회전수인 경우 중성점 전압에서 효율적으로 출력을 취할 수 있다.

또, 냉각에 있어서도 고정자 코일엔드에 갖는 수지(25)는 그 수지의 주제보다 열전도율이 높은 부재가 혼입되고, 브래킷에 접촉상태로 되어 있으므로 코일의 열량을 저온브래킷으로 열전도시킬 수 있으며, 코일의 온도를 저하시킬 수 있다.

또, 코일엔드 수지를 냉각핀과 같은 형상으로 함으로써 더욱 온도를 저하시켜도 된다.

또, 턴부(30a)가 절연피막(39)을 가지고 있으므로 주제에 혼입하는 부재로서 전기 전도성을 가진 높은 열전도율이 재료를 사용할 수 있고, 수지(25)의 방열성과 열전도성을 높이며 코일온도를 저하시킬 수 있다.

그리고, 수지의 시일링(sealing)에 의한 부수효과로서 통상적으로 브래킷은 어스(earth)되므로 고정자권선과는 어느 정도의 절연거리를 확보할 필요가 있으나, 수지의 시일링에 의해 그 절연거리는 짧게할 수 있는 동시에 이 실시예 3에서와 같이 접촉시키면 발전기를 소형화할 수 있다.

또, 자기소음 대책으로 고정자의 기자력 고조파성분을 억제하기 위하여 제1과 제2의 삽입된 제1과 제2의 슬롯개구부를 전기각 36°~ 24°에 대응하는 피치로 하였으므로 제5고조파 성분을 감소시킬 수 있었다.

그리고, 이와같은 원주방향의 부등 피치화는 티스(teeth)의 두께가 균등하게 되지 않고, 가장 가는 형상(ultra thin shape)의 티스로 되므로 원주방향의 티스강성(rigidity if teeth)이 크게 감소된다.

따라서, 종래와 같은 도체세그멘트의 원주방향의 굴곡형성은 티스를 변형시키게 되어 출력과 자기소음의 악화를 초래하고 있었다.

이 구성의 연속적인 권선을 할때 직경방향으로 삽입되므로 특히 공작에 악영향을 미치는 일도 없다.

위에서와 같은 구성에 의하면 권선공작(workability of winding)을 현저하게 향상시키면서 자기소음과 고정자손실을 감소시키며, 수지의 열전도구조에 의해 냉각성을 현저하게 향상하였으므로 정류기에서 떨어진 단부에서의 팬을 폐지할 수 있으며, 수지에 의한 코일엔드에 평활화(smoothing)(즉 플랫화)도 얻게 되어 간섭음도 현저하게 감소시킬 수 있다.

그리고, 실시예 3의 2턴 구성에서 출력발생 회전수가 부족할 경우 2세트의 3상 고정자권선군을 직렬 접속시켜 정류시켜도 된다.

이와같이 슬롯에 수용된 도체권수가 필요한 출력에 대하여 부족한 경우 2배의 도체수로 할 수 있다.

또, 실시예 3에서는 수지(25)에 의해 코일엔드군을 시일링(sealing)하도록 구성되어 있으나, 코일엔드에 수개장소에서 돌출되어 있는 브리징결선부(bridging connection portion)나 중성점 결합부도 동일하게 수지로 시일링 하여도 된다.

이 구성에 의하면 이들의 접속부의 절연성이 확보됨과 동시에 이 성형이 고정되므로 진동에 의한 단선발생이 제거되어 품질이 향상된다.

위 각각의 실시예에서는 팬(5)이 케이스(3)내에 배치되어 있으나, 팬은 차량용 교류발전기의 외측에 회전자의 회전과 따라 회전하도록 설치하여도 된다.

또, 위 각각의 실시예에서는 4턴과 2턴에 대하여 설명하였으나, 저속출력이 필요할 경우 6턴 또는 8턴으로 하여도 된다.

이 경우에도 권선군을 직경방향으로 중첩하도록 고정자코어에 삽입함으로써 간단하게 대응할 수 있다.

물론, 기수(odd numbers)의 턴수를 사용할 수도 있다.

또, 위 각각의 실시예에서는 전 피치권선(full pitch windings)을 교류발전기의 적용에 대하여 설명하였으나, 짧은 피치권선(전 피치권선이 아님)을 가진 교류발전기에 이 구조를 적용할 수도 있다.

그리고, 위 각각의 실시예에서는 회전자코일을 브래킷에 고정하고 에어갭에서 회전자계를 공급하는 타입의 차량용 교류발전기에도 적용할 수 있다.

또, 위 각각의 실시예에서는 16자극의 자극수에 대하여 고정자의 슬롯수를 96슬롯으로 하였으나, 12자극의 자극수에 대해서는 3상 72개의 슬롯, 20자극의 자극수에 대해서는 120개의 슬롯을 사용할 수도 있다.

또, 매극(pole)매상(phase)당 1의 경우 16자극의 자극수로 슬롯수 48, 12자극의 자극수에서 슬롯수 36, 20자극의 자극수에 대하여 슬롯수 60으로 할 수도 있다.

특히, 실시예 3에서와 같이 고정자 권선의 권수가 2턴만으로 존재할 경우, 다극화하는 것이 바람직하다.

그리고, 위 각각의 실시예에서는 고정자코어의 외주코어를 SPCC재로 적층시켜 구성하였으나, 외장코어는 일체물인 파이프형상을 사용할 수도 있다.

또, 직방체코어의 슬롯에 권선군을 삽입한 다음 직경방향으로 티스선단 (teeth ends)을 지그(jig)로 압압시킴으로써 소성변형시켜서 슬롯의 개구부를 좁힐 수도 있다.

그리고, 위 각각의 실시예에서는 코일엔드를 포함한 고정자의 축방향길이가 회전자의 축방향길이 보다 더 작게 구성되어있으나, 이 발명은 코일엔드를 포함한 고정자의 축방향길이가 회전자의 축방향길이보다 더 크게 구성되어있는 교류발전기에 적용할 수도 있다.

이 경우 팬의 토출측에 코일엔드가 설치되어 있으므로 고정자의 온도상승을 억제시킬 수 있다.

또, 위 각각의 실시예에서는 클로상의 자극을 가진 런델(Lundell)형 회전자를 사용하였으나, 돌출자극형 자극을 가진 사렌트(sallent)형 회전자를 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 위 각각의 실시예에서는 팬(5)으로서 원심팬을 사용하였으나, 축류성분(axial component)을 발생하는 축류팬 또는 사류팬(inclined flow fan)도 원심성분을 가지므로 축류팬 또는 사류팬을 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 위 각각의 실시예에서는 소선군을 성형할때 턴부의 정부(apex portion)의 절연피막이 일부 손상을 입을 수 있으나, 턴부의 정부는 다른 턴부의 정부에 대하여 충분한 거리를 확보되고 단락에 대한 문제점이 적어진다.

그리고, 위 실시예 1에서는 1상의 고정자권선이 각각 2턴의 내층측과 외층측의 소선군으로 구성되어 있으므로 내층측과 외층측의 소선군의 도체형상 또는 단면적을 변경시킬 수 있다.

이 경우 높은 냉각이 얻어지는 회전자에 근접하는 측, 측 내층측의 소선군의 도체를 작게한 쪽이 좋다.

이 구성에 의해 도체면적이 감소된 만큼 자기회로인 코어의 면적을 이용하여도 된다.

또, 도체재료인 동(upper)의 코스트를 삭감시킬 수 있다.

또, 위 각각의 실시예에서는 정류기가 풀리에서 떨어져 있는 회전자측에 배치되고, 팬이 회전자에 대하여 동일한 측에 배치되어 있으나, 정류기의 온도에 특히 문제가 없는 경우 팬을 풀리측에 배치할 수도 있다.

고정자의 코일엔드의 높이가 낮기 때문에 팬의 통풍로에서의 토출측의 통풍저항은 현저하게 감소되어 있으므로 전체 공기량은 증가한다.

따라서, 정류기 또는 풀리와 팬과의 위치관계는 엔진의 장착위치 또는 풍소음, 자기소음, 각부(各部)의 온도상태를 고려하여 가장 적합한 위치를 선택하면 된다.

또, 위의 각각의 실시예에서는 소선을 서로 떨어지게 간격을 두어 권선을 형성하도록 하였으나, 소선은 절연피막을 갖고 있으므로 소선을 서로 완전하게 밀착시키도록 하여 권선을 형성할수도 있다.

이 구성에 의해 코일엔드를 또 고밀도화 할 수 있고, 그 치수를 더 감소시킬 수 있다.

또, 소선간의 간극을 축소시킴으로써 요철이 감소되므로 풍소음(wind noise)을 더욱 감소시킬 수 있다.

그리고, 소선간의 접촉에 의해 권선의 강성을 높힐 수 있으므로 진동에 의해 소선간(素線間)또는 코어와의 단락과 자기소음을 감소시킬 수 있다.

또, 소선간의 열전도성이 향상되므로 소선의 온도가 균일하게 되고, 고정자의 온도를 저하시킬 수 있다그리고, 위의 각각의 실시예에서는 소선군을 고정자코어에 삽입시에 미리 정자코어측에 인슐레이터를 삽입하였으나, 소선군의 슬롯수용부에 인슐레이터를 우선 래핑(wrapping)하여 그 코어에 소선군과 함께 삽입할 수도 있다.

또, 긴 인슐레이터를 직방체 코어상에 올려 놓고 그위에서 소선군을 삽입하여 인슐레이터도 동시에 슬롯내에 수용할 수도 있다.

이 경우 후공정(later stage)에서 돌출된 인슐레이터를 한번에 제거하면 된다.

또, 미리 소선군의 슬롯수용부를 절연수지로 몰링(premolding)하여 두어도 된다.

이 경우 다량 생산성이 현저하게 향상된다.

또, 위의 각각의 실시예에서는 직방체 코어를 롤링(rolling up)하여 제작한 환상코어를 외부코어에 삽입시킨후, 쉬링크 피팅(shrink fitting)에 의해 일체화하는 것으로 하고 있으나, 직방체 코어를 롤링시켜 제작한 환상코어를 외장코어에 압압하여 일체화하도록 하여도 된다.

또, 위의 각각의 실시예에서는 고정자코어는 1.0mm 두께의 코어백(core back)을 가진 환상코어를 2.6mm두께의 코어백을 가진 외부코어에 삽입시킨 다음, 양코어를 스링크피팅(shrink fitting)에 의해 일체화하는 것으로 하고 있으나, 외장코어를 사용하지 않고, 3.6mm두께의 코어백을 가진 환상코어만을 사용하여도 된다.

고정자코어가 환상코어를 외장코어에 삽입하고 쉬링크피팅에 의해 일체화 할 경우, 환상코어와 외장코어의 사이에 갭이 형성되며 출력의 악화를 초래함과 동시에 고정자코어로서의 강성이 저하되고, 전자소음의 악화를 초래한다.

한편으로 고정자코어가 3.6mm두께의 코어백을 가진 환상코어만으로 형성될 경우, 환상코어와 외장코어 사이의 갭에 기인하는 출력저하가 없고, 고정자코어가 환상코어와 외장코어의 구성에 기인하는 고정자코어의 강성 저하도 없으며, 전자소음의 악화를 억제할 수 있다.

또, 환상코어를 외장코어에 삽입하는 공정이 생략되므로 고정자의 생산성을 향상시킨다.

또, 위의 각각의 실시예에서는 소선으로서 장방향 단면을 가진 동선재가 사용되나, 소선은 장방형 단면을 가진 동선재에 한정된 것은 아니다.

예로서, 원형단면을 가진 동선재를 사용할 수 있다.

이 경우, 소선의 성형성이 향상되므로, 소선의 배치 또는 접선이 용이하게 되며, 작업성을 향상시킨다.

또, 소선은 동선재에 한정된 것은 아니다.

예로서, 알루미늄선재를 사용할 수도 있다.

또, 위의 각각의 실시예에서는 4개의 소선이 슬롯내에서 직경방향으로 1렬로(4층에)배열되고, 소선의 턴부가 2렬로 원주방향으로 배열되어 있는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 6개의 소선이 슬롯내에 직경방향으로 1렬로(6층에)배열되고, 소선의 턴부가 3렬로 하여 원주방향으로 배열되어 있는 경우에도 8개의 소선이 슬롯내에 직경방향으로 1렬로(8층에)배열되고 소선의 턴부가 4렬로 되어 원주방향에 배설되어 있는 경우에도 적용할 수 있다.

슬롯내에서 직경방향으로 배열되는 소선의 개수(층수)가 많을수록, 턴부의 열수(列數)가 많을수록 접속수가 증가하므로 본 발명은 이와같은 구조를 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명은 위에서 같이 구성되어 있으므로 아래에 기재되어 있는 효과를 나타낸다.

본 발명에 의하면 회전원주 방향에 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 그 회전자와 대향하여 배치된 고정자코어 및 그 고정자코어에 장착된 다상 고정자권선을 가진 고정자와, 그 회전자와 고정자를 지지하는 브래킷을 구비한 교류발전기에 있어서,

그 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정의 피치로 다수 형성된 적층코어를 구비하고, 그 다상 고정자권선은 긴 소선이 그 고정자코어 단면측의 슬롯외측에서 되돌려져서(fold back) 소정의 슬롯수마다 그 슬롯내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 서로 교대로 취하도록 감은 권선을 다수 가지며, 그 고정자코어의 양단면부에서 그 슬롯 외측에서 되돌려진(folding back)소선의 턴부가 원주방향으로 배열하여 코일엔드군을 구성하고 있으며, 그 코일엔드군을 구성하는 턴부가 절연피막을 가지고 있다.

여기서, 다상 고정자권선의 주요부가 연속선으로 구성되고 도체세그멘트를 사용하는 경우와 비교하여 접합부가 현저하게 감소되므로 우수한 절연성을 얼음과 동시에 회전자의 회전에 의한 간섭음이 감소된다.

또, 코일엔드를 고밀도로 할 수 있으므로 코일엔드의 높이를 감소시킬 수 있고, 스페이스(space)효율을 더 높인다.

또, 코일엔드의 코일의 누설리액턴스가 감소되고 출력과 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 용접에 의한 도체의 연화가 없고, 고정자의 강성이 높혀지며 자기소음을 감소시킬 수 있다.

또, 종래에 필요로 하였던 다수의 도체세그멘트의 삽입 및 접합공정을 생략할 수 있으므로, 작업성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또, 턴부가 절연피막을 가지므로 절연성을 크게 향상시킨다.

또, 그 소선이 슬롯의 각각에 슬롯깊이 방향으로 2n개씩 배열되고 그 소선의 턴부가 원주방향으로 n렬로 배열되어 있으므로 코일엔드의 높이를 감소시킬 수 있고, 스페이스 효율을 높힌다.

또 인접하는 턴부사이의 거리를 좁혀도 턴부사이의 절연성을 확보할 수 있으므로 권선의 점적율을 높힐 수 있다.

그리고, 그 소선이 슬롯의 각각에 슬롯깊이 방향으로 2n개씩 배열되고 그 소선의 턴부가 n층으로 중첩, 배열되어 있으므로 턴부사이의 거리를 크게할 수 있고, 소선사이의 단락을 억제시킬 수 있다.

또, 인접하는 턴부사이의 거리를 좁혀도 턴부사이의 절연성은 확보될 수 있으므로 권선의 점적율을 높힐 수 있다.

그리고, 그 고정자코어가 최소한 한쪽 단부의 코일엔드군을 구성하는 턴부가 원주방향에서 거의 동일한 형상으로 구성되어 있으므로 턴부의 원주방향의 요철이 감소되며, 스페이스 효율을 더 높힌다. 또, 누설리액턴스가 같고 안전된 출력이 얻어진다.

또, 발열이 균일하게 되고, 온도가 균일하게 되며, 고정자권선의 온도가 감소되어 전연 피막의 열화가 억제되고 절연성을 크게 향상시킨다.

또, 그 고정자코어의 최소한 한쪽 단부의 코일엔드군에 있어서, 원주방향으로 인접한 턴부사이의 공간이 거의 동일하게 형성되어 있으므로 냉각풍이 균일하게 통풍되고 냉각을 향상시킨다.

그리고, 냉각성의 향상에 의해 다상 고정자권선의 온도가 저하되어 절연피막의 열화가 억제되고 절연성을 크게 향상시킨다.

또, 통풍저항이 원주방향으로 균일하게 되어 풍소음을 감소시킨다.

또, 그 코일엔드군을 구성하는 각각의 턴부가 균일한 방열부를 갖고 있으므로 다상 고정자권선은 슬롯에 대응하여 균일한 방열부를 갖도록 된다.

이것에 의해 방열밸런스가 좋아지고, 온도가 균일하게 되며 코일의 손실이 감소되므로 출력과 효율을 향상시킨다.

또, 발열이 균일하게 되고 온도가 균일하게 되며 다상 고정자권선의 온도가 저하된다.

그리고, 다상 고정자권선의 온도가 저하됨으로써 절연피막의 열화를 억제되고 절연성을 크게 향상시킨다.

또, 그 소선의 단면형상이 거의 편평 형상이므로, 슬롯내의 점적율을 높혀지고 출력과 효율을 향상시킨다.

그리고, 소선과 고정자코어의 접촉면적을 증가시키고, 열전도성을 높혀지며, 다상 고정자권선의 온도를 저하시킨다.

또, 소선의 표면적이 커지고, 방열성이 높아지며 다상 고정자권선의 온도가 더욱 저하된다.

그리고, 슬롯내에서 소선의 이동이 방지되고 절연피막의 손상이 억제된다.

또, 그 코일엔드군을 구성하는 권선의 턴부에서는 수지를 구비하고 있으므로 절연피막에 미소한 크랙(crack)이 발생하여도 턴부사이의 단락을 확실하게 방지하여 높은 신뢰성을 얻음과 동시에 이물질과 액체의 침입을 억제한다.

그리고, 고정자코어와 다상 고정자권선이 확실하게 서로 고착되고 우수한 내진성(resistance to vibration)을 얻는다.

또, 그 고정자의 일측(one axial end)에 배설되고, 또한 고정자권선의 권선단에 접속되며 고정자권선으로부터 교류출력을 직류로 정류하는 정류기를 구비하고, 그 회전자는 N극과 S극을 제공하는 다수의 클로상 자극을 가진 런델형 회전자코어와, 그 회전자의 회전에 의해 그 브래킷내에 냉각공기를 통풍시키는 냉각수단을 구비하며, 코일엔드군과 정류기가 냉각풍을 그 브래킷내에서 통풍시킴으로써 냉각되도록 되어 있으므로 회전자의 회전에 의해 클로상 자극부에서 발생하는 냉각풍과, 코일엔드군과의 간섭음이 감소됨과 동시에 코일엔드의 높이가 낮고, 냉각풍의 통풍저항이 감소되며, 고정자와 정류기의 냉각성이 향상된다.

또, 냉각성의 향상에 의해 다상 고정자권선의 온도가 저하되어 절연피막의 열화가 억제되고 절연성이 크게 향상된다.

또, 그 냉각수단이 회전자코어의 적어도 한쪽의 단부에 배설된 편이다.

이것에 의해 코일엔드의 형상이 균일하게 크기가 감소되고, 또한 팬을 사용함으로써 토출측의 냉각풍의 속도가 증가되므로 팬에 의해 발생한 냉각풍과 코일엔드군과의 간섭음이 감소된다.

또, 팬에 의한 냉각효과에 의해 코일엔드의 온도가 저하되고 코일저항이 낮아지며 출력이 향상됨과 동시에 절연피막의 열화가 억제되고 절연성을 크게 향상시킨다.

또, 그 다상 고정자권선을 수용하는 슬롯수가 매극(pole),매상(phase)당 2이고, 그 다상 고정자권선이 매극,매상당의 슬롯에 대응하는 제1다상권선군과 제2다상권선군을 구비하고 있으므로 기자력 파형이 사인파형에 가깝게 되고 고조파성분을 감소시킬 수 있고 안정한 출력을 얻을 수 있다.

또, 슬롯수가 많아지고 티스(teeth)가 가늘어지며 회전자의 대향하는 클로상 자극사이의 티스내에서 자기 누설을 감소시킬 수 있고, 출력의 맥동을 억제시킬 수있다.

또, 슬롯수가 많아지므로 슬롯에 대응하여 턴부도 증가하고 코일엔드의 방열성이 향상된다.

그리고, 코일엔드의 방열성이 향상되므로 다상 고정자권선의 온도가 저하되어 절연피막의 열화가 억제되고 절연성이 현저하게 향상된다.

그리고, 슬롯수가 많아지고 인접하는 턴부 사이가 좁아지나 턴부가 절연피막을 가지므로 턴부 사이의 단락이 방지된다.

또, 정류기는 제1다상권선군의 교류출력을 정류하는 제1정류기와, 제2다상권선군의 교류전력을 정류하는 제2정류기를 구비하고, 제1 및 제2다상권선군의 교류출력이 각각 제1 및 제2정류기에 의해 정류된 후 합성되어 출력되도록 구성되어 있으므로 서로간의 다상 권선군의 출력에 영향을 주지않고 안정성있게 출력된다.

또, 전류가 서로간의 상에 유입되어 온도악화가 발생되는 일이 없으므로 다상 고정자권선의 온도상승이 억제되고, 절연피막의 열화가 억제되어 절연성이 현저하게 향상된다.

또, 2개의 정류기로 정류되므로 합성출력이 증가되며, 1개의 정류기에서는 다이오드 온도가 허용온도를 초과하여 버리는 경우에 특히 유효하다.

그리고, 제 1 및 제2다상권선군은 각각 3상 결선된 것으로 제1 다상권선군이 삽입된 슬롯군을 구성하는 슬롯의 개구부와, 제2다상권선군이 삽입된 슬롯군을 구성하는 슬롯의 개구부가 30°의 전기각으로 등간격으로 배열되어 있으므로 전기소음의 가진력의 원인이 되는 자기맥동력을 감소시킬 수 있다.

또, 턴부가 절연피막을 가지므로 턴부가 진동하여 서로간에 간섭되어도 턴부사이의 단락이 억제된다.

또, 코일엔드군을 구성하는 턴부가 갖고 있는 수지는 그 수지의 주체보다 열전도율이 더 높은 부재가 혼입되어 있으므로 다상 고정자권선의 냉각성을 저하시키지 않고 수지에 의해 절연성이 향상됨과 동시에 이물질의 침입이 방지된다.

또, 코일엔드군의 요철이 제거되고 풍소음도 감소된다.

또, 어스(earth)된 브래킷과 고정자권선과의 절연이 확보되고 브래킷과 고정자권선과의 거리를 감소시킬 수 있으며 소형화할 수 있다.

그리고, 턴부가 절연피막을 갖고 있으므로 주제에 혼입하는 부재로서 전기도전성이 있는 열전도율이 높은 부재를 사용할 수 있도록 되며 수지의 방열성이 더 높혀지고 다상 고정자권선의 온도상승을 억제할 수 있다.

이것에 의해 다상 고정자권선의 온도상승에 기인하는 절연피막의 열화가 억제되고 절연성이 확보된다.

또, 그 수지가 브래킷에 접촉되어 있으므로, 소형화 할 수 있다.

그리고, 다상 고정자권선의 발열을 저온의 브래킷에 열전도시킬 수 있고, 다상 고정자권선의 온도가 저하되므로 출력을 증가시킬 수 있는 동시에 절연피막의 열화가 억제되고 절연성이 향상된다.

Claims (3)

1. 회전원주방향에 따라서 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 다상 고정자권선을 가진 고정자와, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷을 구비한 교류발전기에서, 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향에 소정피치로 복수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 다상 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 교대로 차지하도록 감겨진 권선을 복수가지며, 상기 복수의 권선은 복수개이 상기 소선을 동시에 접어서 형성된 적어도 1조의 소선군으로 구성되고, 상기 소선군은 직선부가 턴부에 의해 연결되어 소정 슬롯피치로 배열되고, 또한, 인접하는 이 직선부가 이 턴부에 의해 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 교대로 차지하도록 오프셋된 패턴으로 형성된 2개의 상기 소선을 서로 상기 소정 슬롯피치 오프셋하여 상기 직선부를 겹쳐서 배열하여 되는 소선쌍이 1슬롯피치 오프셋 되어 상기 소정 슬롯수와 같은수 쌍배열되고, 또한 상기 소선의 단부가 상기 소선군의 양단의 양측으로 뻗어나와서 구성되며, 상기 다상 고정자권선은 상기 고정자철심에 감겨진 상기 소선군을 구성하는 상기 소선의 상기 슬롯으로부터 이 고정자 철심의 축방향의 양단으로 뻗어나오는 단부를 결선하여 구성하고 상기 고정자철심의 양단면부에서 상기 슬롯위에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향에 늘어서서 코일엔드군을 구성하고 있으며, 상기 코일엔드군을 구성하는 상기 턴부가 절연피막을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 소선이 슬롯의 각각에 슬롯깊이 방향으로 2n개(n:정수)씩 배열되고, 상기 소선의 턴부가 원주방향에 n열로 늘어서서 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 소선이 상기 슬롯의 각각에 슬롯깊이 방향으로 2n개(n:2이상의 정수)씩 배열되고, 상기 소선의 턴부가 고정자철심의 축방향에 n층으로 겹쳐져서 원주방향에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.