KR100557886B1 - 차량용 교류발전기의 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일이 권선되는 보빈과 냉각팬이 일체로 구성되는 회전자의 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 회전자는 여자코일이 권선되는 보빈이 강성과 전열성이 우수한 금속재로 제작되고, 여자코일이 접하는 보빈에는 절연부재가 코팅되며, 보빈의 양측 플랜지부에는 폴코어의 외측으로 길게 연장되는 다수의 날개부가 형성되어 회전자가 조립되었을 때 폴코어의 외측으로 노출된 날개부가 냉각팬을 이루도록 하였다. 따라서, 보빈과 폴코어가 결합되는 과정에서 여자코일의 권선형태가 흐트러질 염려가 없어지게 되고, 여자코일에서 발생되는 열의 방출이 용이하게 되어 여자코일의 냉각성이 향상되는 이점이 있다. 또한, 종래에 보빈과 냉각팬을 별도로 제작하고, 각각의 공정에서 결합 또는 부착하였던 회전자의 제작 및 조립 공정을 크게 간소화할 수 있는 이점이 있다.

Description

차량용 교류발전기의 회전자{ROTOR OF ALTERNATOR FOR VEHICLE}

도 1은 종래 교류발전기의 회전자 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 교류발전기의 전체적인 구성을 보인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 회전자의 구조를 보인 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 보빈의 구조를 보인 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11: 고정자,12: 전방브라켓,

13: 후방브라켓,15: 회전축,

16: 슬립링,17: 브러시,

18: 브러시홀더,19: 정류기,

20: 전압조정기,21: 엔드커버,

22: 풀리,30: 회전자,

31: 여자코일,32,33: 폴코어,

32a,33a: 필드코어부,32b,33b: 원판부,

32c,33c: 폴,32d,33d: 골부,

34: 보빈,34a: 원통부,

34b: 플랜지부,34c: 날개부,

34d: 절연부재.

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일이 권선되는 보빈과 냉각팬이 일체로 구성되는 회전자의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 교류발전기는 엔진의 동력에 의해 회전되면서 전압을 유기하는 장치이다. 이러한 교류발전기는 몸체를 형성하는 전방브라켓과 후방브라켓의 내측에 한쌍의 폴코아로 구성된 회전자가 설치되어 있으며, 회전자의 외측에는 원통상의 고정자가 회전자를 감싸도록 설치되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래 교류발전기의 회전자는 환봉상의 회전축(1)의 외면에 고정되는 원통형상의 필드코어(2)가 구비되고, 필드코어(2)의 외면에는 여자코일(3)이 권선된 보빈(4)이 설치되어 있다. 그리고, 여자코일(3)이 권선된 보빈(4)과 상기 필드코어(2) 감싸도록 이들의 양측에는 한 쌍의 폴코어(5a,5b)가 설치되어 있고, 회전축(1)의 일측에는 상기 여자코일(3)에 여자전류를 공급할 수 있도록 한쌍의 슬립링(6)이 설치되어 있으며, 폴코어(5a,5b)의 양측에는 회전자가 회전이 될 때 이들 부품을 냉각시킬 수 있도록 냉각팬(7a,7b)이 설치되어 있다.

이때, 필드코어(2)와 폴코어(5a,5b)는 보통 일체가 되도록 제작되어 있고, 여자코일(3)을 감싸는 양측 폴코어(5a,5b)의 외주부는 자극을 형성하는 다수의 폴이 톱니 형상을 이루도록 형성되어 상호 맞물리는 구조로 설치되어 있다. 또한, 여 자코일(3)이 권선되는 보빈(3)은 절연구조를 이루도록 절연재인 플라스틱 사출로 제작되며, 원통형상의 원통부의 양단에 플랜지부가 형성되어 코일이 감길 수 있도록 되어 있다.

그리고, 폴코어(5a,5b)의 양측에 설치되는 냉각팬(7a,7b)은 원판형상의 금속판에 다수의 날개가 형성된 구조로 마련되어 있으며, 폴코어(5a,5b)의 양측면에 고정나사를 통해 고정되거나 또는 폴코어에 직접 용접되어 고정이 된다.

이와 같이 구성된 종래의 회전자는 슬립링(6)을 통해 여자코일(3)에 여자전류가 공급되면, 여자코일(3)에 자속이 발생되며, 이 자속은 폴코어(N극) → 고정자코어 → 폴코어(S극) → 필드코어로 흐르면서 자기회로를 형성하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 회전자는 여자코일(3)이 권선되는 보빈(4)이 열전도성이 떨어지는 플라스틱 사출물로 제작됨에 따라 여자코일(3)에서 발생되는 열의 냉각성이 떨어져 여자코일에서 발생되는 열에 의해 여자코일이 소손되는 문제가 있었다.

또한, 플라스틱 사출로 제작된 보빈(4)은 플랜지부의 강성이 부족하기 때문에, 이를 강제로 압입하여 설치하는 과정에서 보빈(4)의 권선되는 여자코일(3)의 권선형태가 흐트러져 공극이 발생될 우려가 있었다.

또한, 폴코어(5a,5b)의 양측에 구비되는 냉각팬(7a,7b)이 별도로 제작된 후 폴코어에 고정이 되기 때문에, 회전자를 제작할 때 냉각팬의 제조비용이 상승될 뿐만 아니라, 냉각팬을 조립하기 위한 나사체결 작업이나 용접작업등의 공정이 추가되는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 여자코일이 권선되는 보빈과 냉각팬을 일체로 구성하여 제조공정과 조립 공정이 크게 단축될 수 있게 하는 차량용 교류발전기의 회전자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보빈의 강성을 높여 보빈을 조립하는 과정에서 여자코일의 흐트러짐이 방지되게 하고, 보빈의 전열성을 높여 여자코일의 냉각성이 향상될 수 있게 하는 차량용 교류발전기의 회전자를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회전축의 외주면에 결합되는 필드코어부와, 상기 필드코어부의 외주면에 결합되며 여자코일이 권선되는 보빈과, 상기 필드코어부와 상기 보빈을 감싸도록 이들의 양측에 고정이 되며 외주면에 형성되는 다수의 폴이 상호 맞물리는 구조로 결합되는 한쌍의 폴코어를 구비하는 차량용 교류발전기의 회전자에 있어서,

상기 보빈은 상기 필드코어부 외주면에 끼워져 결합되며 외면에 상기 여자코일이 권선되는 원통형상의 원통부와, 상기 원통부에 권선되는 상기 여자코일을 지지해줄 수 있도록 상기 원통부의 양측 단부에 결합되는 원판상의 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외주부에 등간격을 이루도록 마련되며 그 일단부가 상기 폴코어의 폴과 폴 사이의 골부를 통과하여 상기 폴코어의 외측으로 길게 연장되는 다수의 날개부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세 히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 교류발전기의 전체적인 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 회전자의 구조를 보인 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 보빈의 구조를 보인 단면도이다.

본 발명에 따른 교류발전기는 이에 도시된 바와 같이, 철심과 코일로 구성된 원통상의 고정자(11)가 마련되고, 이 고정자(11)의 양측에는 이를 지지하는 전·후방브라켓(12,13)이 결합되어 교류발전기의 몸체(10)를 이루게 된다.

그리고, 전·후방브라켓(12,13)의 중심부에는 베어링(14a,14b)에 의해 회동 가능하게 지지된 회전축(15)이 전·후방브라켓(12,13)을 관통하여 양측으로 연장되고, 두 브라켓(12,13)의 내측에 위치되는 회전축(15)의 외면에는 여자코일(31)이 내장된 회전자(30)가 설치된다.

후방브라켓(13)의 외측으로 연장된 회전축(15)에는 회전자(30)의 여자코일(31)에 여자전류를 공급할 수 있도록 슬립링(16)이 설치된다. 또한, 후방브라켓(13) 외측에는 슬립링(16)과 면접촉되는 브러시(17)와, 이를 지지하는 브러시 홀더(18)가 구비되며, 그 밖에 교류를 정류하여 직류로 바꾸는 정류기(19)와, 발전기의 출력전압을 조절하는 전압조정기(20)가 마련되고, 이들을 감싸 보호하는 엔드커버(21)가 설치된다.

그리고, 전방브라켓(12)의 외측으로 연장된 회전축(15)에는 회전축을 회전시키는 엔진의 구동부와 벨트에 의해 연결되는 풀리(22)가 설치된다.

한편, 회전축(15)의 외면에 설치되는 회전자(30)는 한쌍의 폴코어(32,33)와, 폴코어의 내측에 설치되는 여자코일(31)과, 여자코일이 권선되는 보빈(34)과, 냉각 팬을 이루는 날개부(34b)로 구성되는데, 본 발명에 따른 교류발전기는 여자코일(31)이 권선되는 보빈(34)과 냉각팬을 이루는 날개부(34c)가 일체로 구성된 것이 특징이다.

도 3과 도 4를 참조하여 설명하면, 폴코어(32,33)는 회전축(15)의 외주면에 끼워지는 원통형상의 필드코어부(32a,33a)와, 필드코어부의 일측에 필드코어부와 일체로 형성되는 원판형상의 원판부(32b,33b)와, 원판부의 외주부에 등간격을 이루도록 톱니 형상으로 형성되는 다수의 폴(32c,33c)이 일체로 구성된다. 즉, 폴코어(32,33)는 원판부(32b,33b)의 중앙부에 필드코어부(32a,33a)가 일체로 형성되고, 외주부에 다수의 폴(32c,33c)이 형성되게 된다.

그리고, 이와 같이 구성된 한쌍의 폴코어(32,33)가 회전축(15)에 결합되게 되면 두 폴코어(32,33)의 외주부에 형성된 폴(32c,33c) 부분이 상호 맞물리는 구조로 결합되게 된다.

상기 보빈(34)은 상기 폴코어의 필드코어부(32a,33a) 외주면에 끼워져 결합되는 원통형상의 원통부(34a)와, 원통부의 외면에 권선되는 여자코일(31)을 지지해줄 수 있도록 원통부의 양측 단부에 결합되는 원판상의 플랜지부(34b)와, 플랜지부의 외주부에 등 간격을 이루도록 마련되는 다수의 날개부(34c)가 일체로 형성된다.

이때, 보빈(34)은 원통부(34a)의 외면에 권선된 여자코일(31)에서 발생되는 열이 용이하게 냉각될 수 있게 하는 동시에 보빈의 강성이 향상될 수 있도록 열전도성이 좋은 금속판 성형되어 마련된다. 그리고, 여자코일(31)이 접하는 원통부(34a)의 외면과 플랜지부(34b)의 내면에는 여자코일이 절연될 수 있도록 얇 은 막으로 구성된 절연부재(34d)가 코팅된다.

또한, 플랜지부(34b)의 외주부에 형성되는 날개부(34c)는 그 일단부가 폴코어의 폴과 폴 사이의 골부(32d,33d)를 통과하여 폴코어의 외측으로 노출될 수 있도록 플랜지부(34b)로부터 양측방향으로 길게 연장이 된다.

이와 같이 구성된 회전자(30)를 조립할 때에는 먼저 날개부(34c)가 일체로 형성된 보빈(34)의 원통부(34a)에 여자코일(31)을 권선하고, 폴코어(32,33)를 회전축의 외면에 고정시키는 과정에서 보빈(34)의 원통부(34a)가 폴코어의 필드코어부(32a,33a) 외면에 끼워진 상태가 되도록 결합시킨다.

이때, 보빈의 플랜지부(34b)에 형성된 다수의 날개부(34c)는 폴코어(32,33)의 양측면 외측으로 그 일단부가 노출되게 되고, 이 노출된 부분이 냉각팬을 이루게 된다.

이처럼 본 발명에 따른 교류발전기의 회전자(30)는 냉각팬을 이루는 날개부(34c)와 보빈(34)이 일체로 구성됨으로써, 종래에 보빈과 냉각팬을 별도로 제작하고, 각각의 공정에서 결합 또는 부착하였던 제작 및 조립 공정을 크게 간소화할 수 있게 된다.

또한, 보빈(34)의 재질이 강성과 열전도성이 우수한 금속재질로 마련됨으로써, 보빈(34)과 폴코어(32a,33a)가 결합되는 과정에서 여자코일(31)의 권선형태가 흐트러질 염려가 없어지게 되고, 여자코일(31)에서 발생되는 열의 방출이 용이하게 되어 여자코일의 냉각성이 향상되게 된다.

즉, 여자코일(31)에서 발생되는 열은 전열성이 우수한 보빈의 원통부(34a) 및 플랜지부(34b)를 통해 폴코어(32,33)로 전열될 수 있게 되고, 또한 플랜지부(34b)를 통해 냉각팬을 형성하는 날개부(34c)로 직접 전열될 수 있게 되어 냉각성능이 크게 향상되게 된다.

또한, 보빈(34)의 재질이 플라스틱 사출물 등에서 강성이 큰 금속재로 변경됨에 따라 보빈의 두께가 얇아질 수 있게 될 뿐만 아니라, 날개부(34c)를 지지하는 보빈의 플랜지부(34b) 및 날개부의 일부가 폴코어의 원판부(32b,33b)와 함께 자로를 형성하게 되므로, 폴코어의 원판부 두께가 감소될 수 있게 되고, 이로써 전체적인 회전자의 부피가 소형화될 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 회전자는 여자코일이 권선되는 보빈이 강성과 전열성이 우수한 금속재로 제작되고, 여자코일이 접하는 보빈에는 절연부재가 코팅되며, 보빈의 양측 플랜지부에는 폴코어의 외측으로 길게 연장되는 다수의 날개부가 형성되어 회전자가 조립되었을 때 폴코어의 외측으로 노출된 날개부가 냉각팬을 이루도록 하였다. 따라서, 보빈과 폴코어가 결합되는 과정에서 여자코일의 권선형태가 흐트러질 염려가 없어지게 되고, 여자코일에서 발생되는 열의 방출이 용이하게 되어 여자코일의 냉각성이 향상되는 이점이 있다. 또한, 종래에 보빈과 냉각팬을 별도로 제작하고, 각각의 공정에서 결합 또는 부착하였던 회전자의 제작 및 조립 공정을 크게 간소화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 회전축의 외주면에 결합되는 필드코어부와, 상기 필드코어부의 외주면에 결합되며 여자코일이 권선되는 보빈과, 상기 필드코어부와 상기 보빈을 감싸도록 이들의 양측에 고정이 되며 외주면에 형성되는 다수의 폴이 상호 맞물리는 구조로 결합되는 한쌍의 폴코어를 구비하는 차량용 교류발전기의 회전자에 있어서,

   상기 보빈(34)은 상기 필드코어부(32a,33a) 외주면에 끼워져 결합되며 외면에 상기 여자코일(31)이 권선되는 원통형상의 원통부(34a)와, 상기 원통부에 권선되는 상기 여자코일을 지지해줄 수 있도록 상기 원통부의 양측 단부에 결합되는 원판상의 플랜지부(34b)와, 상기 플랜지부의 외주부에 등간격을 이루도록 마련되며 그 일단부가 상기 폴코어(32,33)의 폴(32c,33c)과 폴 사이의 골부(32d)를 통과하여 상기 폴코어의 외측으로 길게 연장되는 다수의 날개부(34c)가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 회전자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보빈(34)은 상기 여자코일(31)에서 발생되는 열이 용이하게 방출될 수 있게 함과 동시에 상기 보빈의 강성이 향상될 수 있도록 열전도성이 좋은 금속판 성형되어 마련되고, 상기 여자코일(31)과 접하는 상기 원통부(34a) 및 상기 플랜지부(34b)에는 상기 여자코일이 절연될 수 있도록 절연부재(34d)가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 회전자.

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