KR100483206B1 - 차량용 교류발전기_ - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로, 그 목적은 계자코일의 전기 접속구조를 개선하여 구성 부품수를 줄이며 전체적인 제품크기를 콤팩트화하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 교류발전기는 자체 어스되는 계자코아(31)에 계자코일(32)의 단부를 전기적으로 접속시킴으로써, 하나의 브러시(50)와 슬립링(40) 및 리드와이어(42)를 통해 전압조정장치(60)와 계자코일(32)이 폐회로를 형성하게 된다. 따라서 부품수 감소로 인한 제조원가 절감과 제품의 콤팩트화가 가능하며, 또한 브러시분진 발생량이 종래에 비해 절반으로 감소되어 제품신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

Description

차량용 교류발전기

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자의 계자코아에 권선되는 계자코일의 권선구조와 계자전류공급을 안내하는 브러시구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 교류발전기는 엔진의 동력에 의해 회전하면서 전압을 유기하는 것으로, 일반적인 구조는 도 1에 도시한 바와 같다.

종래 차량용 교류발전기는 이에 도시한 바와 같이, 전후방으로 구성되어 외형몸체를 이루며 공기가 흡입 배기되는 배기구를 갖는 한쌍의 전,후면브라켓(1,2) 내부에 한쌍의 계자코아(4a)로 이루어진 회전자(4)가 내장되며, 고정자(3)가 회전자(4)를 감싸도록 마련된다.

고정자(3)는 회전자(4)와 일정한 간격을 유지하도록 전,후면브라켓(1,2) 내주부에 설치되는데, 여기에는 회전자(4)의 회전시 상호작용하여 기전력을 발생하도록 코일이 권선되어 있다.

회전자(4)는 계자코아(4a) 내부에 계자코일(4b)이 권선되어 있으며, 계자코아(4a) 중심부를 축방향으로 관통하도록 회전축(4c)이 압입되어 있다. 전면브라켓(1) 중심부를 관통하여 외부로 연장된 회전축(4c)의 일단부에는 엔진과 밸트를 매개로하여 연결되는 풀리(pully,4d)가 장착되어 있으며, 전면브라켓(1)과 후면브라켓(2)의 중심부위에는 회전축(4c)의 양단부를 회전가능하게 지지하는 베어링(6a,6b)이 마련된다.

회전축(4c)의 타단부에는 계자코일(4b)에 전류를 공급하기 위한 브러시(7) 선단부가 접촉된 상태를 유지한다. 이를 위해 회전축(4c) 타단부에는 외주면에 F극성슬립링(5a)과 L극성슬립링(5b)이 일정간격 이격되게 마련된 슬립링고정부재(5c)가 마련되어 있으며, F극성슬립링(5a)은 리드와이어(5d)를 통해 계자코일(4b)의 일단부와 접속되고, L극성슬립링(5b)은 리드와이어(5d)를 통해 계자코일(4b)의 타단부와 접속된다.

그리고 두개의 브러시(7)는 브러시홀더(7a) 내부에서 탄성지지되어 있어서, 선단부가 회전하는 F극성슬립링(5a)과 L극성슬립링(5b)에 각각 접촉된 상태로 유지된다. 이에 따라 각각의 브러시(7)와 슬립링(5a,5b) 및 리드와이어(5d)를 통해 계자코일(4b) 인출선 양단부가 전기적으로 접속됨으로써, 계자코일(4b)은 폐회로를 형성한다.

또한, 회전축(4c)의 타단부 주위에는 이러한 계자코일(4b)에 흐르는 계자전류 및 발전기의 출력을 제어하는 전압조정장치(8)와 교류를 직류로 변환하는 정류기(9) 등이 마련되어 있다.

이와 같이 구성된 교류발전기는 엔진구동과 함께 풀리(4d)가 회전되어 회전축(4c)과 회전자(4)가 회전한다. 이 때, F극성슬립링(5a)과 L극성슬립링(5b)에는 브러시(7)의 선단부가 마찰하면서 회전운동하기 때문에, 브러시(7)와 리드와이어(5d)를 통해 계자전류를 공급받는 회전자(4)의 계자코일(4b)에서 기자력이 발생된다.

따라서 고정자(3)에 권선된 코일에는 기자력과 상호작용하여 유도기전력, 즉 출력전류가 발생된다. 계속하여 출력전류는 정류기(9)와 전압조정장치(8)를 거쳐 차량의 각 부분에 공급된다.

그러나 이러한 종래 교류발전기는 두 개의 브러시(7)와 2개의 슬립링(5a,5b)이 나란하게 배치되어 계자코일(4b)에 계자전류가 공급되기 때문에, 전체적인 회전축(4c) 길이가 크게 형성된다.

이에 따라 전체적인 교류발전기의 전장이 길어지고, 구성부품수가 많아져 제조원가가 상승되는 문제점이 있다. 또한, 2개의 브러시(7)와 슬립링(5a,5b)과의 지속적인 마찰작용으로 브러시분진이 상당량 발생되는데, 이러한 것은 슬립링(5a,5b) 외주면에 달라붙고 브러시(7) 선단부의 전기적접촉을 방해함으로써 계자코일(4b)측으로의 원활한 전류공급이 이루어지지 않는 경우가 발생된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 계자코일의 단부에 전기접속부를 구성하고 자체 어스되는 회전자의 계자코아에 전기적으로 접속시킨 후 권선하며, 계자코일의 다른 단부는 브러시와 슬립링을 통해 접속 폐회로를 형성하여, 하나의 브러시와 슬립링을 통해 계자코일에 계자전류를 공급받도록함으로써 구성부품수를 줄여 제조원가를 절감하며, 회전축 길이를 줄여 콤팩트화할 수 있는 차량용 교류발전기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전면브라켓과 후면브라켓 내부에 출력전류를 발생시키는 코일이 권선된 고정자, 고정자 내부에서 회전운동가능하여 출력전류가 발생되도록 기자력을 형성하는 계자코일이 권선된 계자코아로 이루어진 회전자, 회전자 중심부에 축방향으로 압입되어 차량 엔진구동에 의해 회전자를 회전시키는 회전축, 회전축의 단부에 설치되어 브러시 선단부가 지속적으로 마찰운동하는 슬립링, 슬립링에 일단부가 접속되고 타단부는 계자코일 일측 단부와 접속되어 브러시와 계자코일을 전기적으로 접속시키는 리드와이어, 리드와이어와 슬립링 및 브러시를 통해 계자코일에 계자전류를 공급하는 전압조정장치를 갖춘 차량용 교류발전기에 있어서,

계자코일의 타측 단부에는 브러시와 리드와이어 및 계자코아를 통해 전압조정장치와 계자코일이 폐회로로 형성되도록 전압조정장치와 자체 어스되는 계자코아에 직접 접속되게 고정되는 전기접속부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 앤드커버 타입 차량용 교류발전기의 전체적인 구조를 보인 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 회전자 내부구조를 발췌하여 보인 것이다.

본 발명에 따른 차량용 교류발전기는 이들에 도시한 바와 같이, 외형몸체를 이루며 배기구가 형성된 전면브라켓(10)과 후면브라켓(11) 내부에 고정자(20)와 회전자(30)가 설치되며, 후면브라켓(11)의 외측에 전기부품이 장착되어 있다. 전면브라켓(10)과 후면브라켓(11)은 볼트를 통해 대향되게 결속되어 고정자(20)와 회전자(30)를 감싸게 되며, 차량의 엔진룸에 직접적으로 체결된다.

고정자(20)는 회전자(30)와 일정한 간격을 유지하도록 전,후면브라켓(10,11) 내주부에 견고하게 고정되며, 회전자(30)에서 발생되는 기자력과 상호작용하여 유도기전력을 발생시키는 코일이 권선되어 있다.

그리고 회전자(30)는 계자코일(32)이 권선된 한쌍의 계자코아(31)로 이루어지며 회전축(33)이 중심부에서 축방향으로 압입되어 있다. 회전축(33)의 양단부는 전,후면브라켓(10,11) 중심부에서 지지되어 회전운동이 원활하게 이루어지는데, 이를 위해 전면브라켓(10)의 중심부에 회전축(33)의 일단부를 지지하는 프론트베어링(35)이 마련되며, 후면브라켓(11)의 중심부에 회전축(33)의 타단부를 지지하는 리어베어링(36)이 구성된다. 이 때, 차량에 직접체결되는 전,후면브라켓(10,11)에 의해 베어링(35,36)과 계자코아(31)는 차량 자체에 흐르는 암전류와 어스된 상태로 유지된다. 그리고 전면브라켓(10) 외측으로 연장된 회전축(33)의 일단부에는 풀리(PULLY,34)가 마련되어 있어서, 밸트(미도시)를 매개로하여 엔진 구동축(미도시)과 연결된다. 또한, 후면브라켓(11) 외부로 연장된 회전축(33) 타단부에는 외주면에 슬립링(40)이 원주방향으로 마련된 슬립링고정부재(41)가 끼워져 결합되어 있어서, 브러시(50) 선단부가 항상 슬립마찰하게 된다. 이러한 회전축(33) 타단부 주위에는 발전기의 전기기능부품인 교류를 직류로 변환하는 정류기(70), 브러시(50)가 내장되는 브러시홀더(51), 브러시(50)를 통해 계자코일(32)에 공급되는 계자전류 및 발전기의 출력전압을 제어하는 전압조정장치(60) 등이 설치되고, 이들은 앤드커버(12)에 의해 감싸여진다.

한편, 계자코아(31)에 권선된 계자코일(32)은 전압조정장치(60)로부터 계자전류를 공급받아 기자력을 발생시킨다. 이러한 계자코일(32)은 일측단부(322)가 리드와이어(42)를 통해 회전축(33)과 함께 회전운동하면서 브러시(50)와 마찰하는 슬립링(40)과 접속되며, 타측단부(321)는 자체 어스된 계자코아(31)와 전기적으로 접속됨으로써, 전압조정장치(60)와 폐회로를 형성 계자전류를 공급받는다. 이를 위해 계자코일(32)이 실제 권선되는 플라스틱재질의 보빈(37)에는 관통공(371)이 형성되어 있으며, 계자코일(32)의 권선시 시작되는 부분이 전기접속부(321)로 이루어져 관통공(371)을 통해 계자코아(31)와 전기적으로 접속된다.

결국, 계자코일(32)의 일단부(322)는 리드와이어(42)와 슬립링(40) 및 브러시(50)를 통해 전압조정장치(60)와 연결되며, 타단부 즉 전기접속부(321)는 자체 어스된 계자코아(31)와 접속됨으로써, 전압조장장치(60)와 계자코일(32)은 폐회로로 이루어져 계자전류를 원활하게 공급받는다. 이러한 폐회로 결로형성이 가능한 것은 차량 및 교류발전기가 자체 어스(earth)가 되기 때문이다. 이에 따라 회전축(33) 타단부에는 하나의 슬립링(40)이 설치되어 회전축(33)의 전장길이가 축소되며, 또한 슬립링(40)과 마찰하는 브러시(50) 역시 하나만 소요되어 전체적인 부품수가 줄어들게 된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 작동 및 효과를 설명한다.

먼저, 차량 엔진에 시동이 걸리면 밸트(미도시)를 매개로 연결된 풀리(34)와 함께 회전축(33)과 회전자(30)가 고속회전되고, 이와 동시에 회전축(33)의 타단부에서는 브러시(50) 선단부가 슬립링(40) 외주면과 지속적으로 마찰하게 된다. 이에 따라 계자코일(32)에는 브러시(50)와 슬립링(40) 및 리드와이어(42)를 통해 전압조정장치(60)로부터 계자전류가 공급되어 기자력이 발생되며, 고정자(20)에 감긴 코일에 유도기전력이 발생된다. 이러한 출력전류는 정류기(70)를 통하여 직류전류로 변환되고, 정류기(70)로부터 인가되는 전압은 전압조정장치(60)에 의해 규정값으로 유지되면서 차량의 각 전기장치에 공급된다.

이러한 작용을 하는 교류발전기는 계자코일(32)과 전압조정장치(60)가 하나의 브러시(50)와 슬립링(40), 리드와이어(42) 및 계자코아(31)를 통해 폐회로로 이루어져 있기 때문에, 계자전류는 브러시(50)와 슬립링(40), 리드와이어(42)를 통해 계자코일(32)에 공급되고, 전기접속부(321)와 계자코아(31)를 통해 전압조정장치(60)로 돌아오게 된다.

따라서 회전축(33)의 단부에 하나의 슬립링(40) 만을 설치하고, 이와 마찰하는 브러시(50) 역시 하나만 소요됨으로써, 회전축(33)길이 감소로 인한 전체적인 교류발전기의 전장 감소로 콤팩트화 할 수 있게 된다. 또한, 브러시(50)의 마찰작용으로 인해 발생되는 브러시분진이 종래보다 절반으로 감소되어 제품신뢰성이 향상됨은 물론이며, 부품수 감소로 인한 제조원가가 절감된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 교류발전기는 자체 어스되는 계자코아에 계자코일의 단부를 전기적으로 접속시킴으로써, 하나의 브러시와 슬립링 및 리드와이어를 통해 전압조정장치와 계자코일이 폐회로를 형성하게 된다. 따라서 부품수 감소로 인한 제조원가 절감과 제품의 콤팩트화가 가능하며, 또한 브러시분진 발생량이 종래에 비해 절반으로 감소되어 제품신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 종래 교류발전기의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 회전자 구조를 발췌하여 보인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10,11..브라켓 20..고정자 30..회전자

31..계자코아 32..계자코일 321..전기접속부

33..회전축 40..슬립링 50..브러시

60..전압조정장치

Claims (1)

1. 전면브라켓(10)과 후면브라켓(11) 내부에 출력전류를 발생시키는 코일이 권선된 고정자(20), 상기 고정자(20) 내부에서 회전운동가능하여 출력전류가 발생되도록 기자력을 형성하는 계자코일(32)이 권선된 계자코아(31)로 이루어진 회전자(30), 상기 회전자(30) 중심부에 축방향으로 압입되어 차량 엔진구동에 의해 상기 회전자(30)를 회전시키는 회전축(33), 상기 회전축(33)의 단부에 설치되어 브러시(50) 선단부가 지속적으로 마찰운동하는 슬립링(40), 상기 슬립링(40)에 일단부가 접속되고 타단부는 상기 계자코일(31) 일측 단부(322)와 접속되어 상기 브러시(50)와 상기 계자코일(32)을 전기적으로 접속시키는 리드와이어(42), 상기 리드와이어(42)와 상기 슬립링(40) 및 상기 브러시(50)를 통해 상기 계자코일(32)에 계자전류를 공급하는 전압조정장치(60)를 갖춘 차량용 교류발전기에 있어서,

   상기 계자코일(32)의 타측 단부에는 상기 브러시(50)와 상기 리드와이어(42) 및 상기 계자코아(31)를 통해 상기 전압조정장치(60)와 상기 계자코일(32)이 폐회로로 형성되도록 상기 전압조정장치(60)와 자체 어스되는 상기 계자코아(31)에 직접 접속되게 고정되는 전기접속부(321)가 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.