KR100589157B1 - 차량용 알터네이터 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알터네이터 케이스 후면에 다수개의 단면축소관을 형성하여 알터네이터 내부로 재유입되는 순환공기의 온도를 떨어뜨림으로써 알터네이터 냉각효율을 향상시킬 수 있는 차량용 알터네이터 냉각장치에 관한 것으로서, 알터네이터 케이스 후면에 형성된 공기 유출구의 형상을 단면적이 점차 좁아지도록 만드는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 알터네이터 냉각장치의 냉각성능이 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 별도의 동력이 요구되지 않는 단면축소관에 의해 순환공기의 온도를 낮춤으로써 에너지 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.

알터네이터, 냉각장치, 단면축소관

Description

차량용 알터네이터 냉각장치{Cooling apparatus of alternator for automobile}

도 1은 종래 알터네이터의 구성을 나타내는 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 알터네이터 냉각장치의 구성을 나타내는 측단면도,

도 3은 본 발명의 단면축소관에서 이용되는 베르누이 법칙을 설명하기 위한 예시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 알터네이터 11: 케이스

12: 냉각팬 13: 회전축

14: 벨트풀리 15: 회전자

16: 고정자 20: 새로운 공기

22: 재유입 공기 26: 공기 유출구

30: 단면축소관 32: 입구

34: 출구

본 발명은 차량용 알터네이터 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알터네이터 케이스 후면에 다수개의 단면축소관을 형성하여 알터네이터 내부로 재유입되는 순환공기의 온도를 떨어뜨림으로써 알터네이터 냉각효율을 향상시킬 수 있는 차량용 알터네이터 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 기관의 기동장치나 점화장치의 전장품을 비롯하여 램프류, 냉난방장치 등 많은 전기장치가 있으며, 이러한 전기장치에 전력을 공급하는 전원으로 축전지와 발전기가 있다.

즉, 자동차에서 필요한 전력은 엔진 출력에 의해 구동되는 발전기에서 발전되어 축전지에 충전되고, 필요에 따라 엔진, 조명, 계기류, 경고표시장치 및 냉난방장치 등 필요한 각 계통에 분배된 후, 소모된 전력만큼 엔진의 회전으로 전기를 발전시켜 축전지에 보충시킨다.

발전기에는 정류방식에 따라 직류 발전기와 교류 발전기(alternator)로 나뉘는데, 자동차용 발전기로는 주로 교류 발전기(alternator)를 사용한다.

이는 교류 발전기(alternator)가 직류 발전기 보다 경량, 소형이고 고속회전에 적합하며 공회전시나 저속회전시에도 충분히 발전되기 때문이다.

통상적으로, 차량용 알터네이터(alternator)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 구비된 고정자(16)와, 그 중앙의 회전축(13)상에 축착된 회전자(15)와, 상기 고정자(16) 및 회전자(15)를 보호하기 위한 케이스(11)와, 상기 회전축(13)에 설치된 벨트풀리(14)로 구성되어 있는 것으로서, 벨트에 의해 엔진의 구동축과 상기 벨트풀리(14)가 연결되어 작동된다.

발전기의 원리는 상기 고정자(16)는 구리코일이고 상기 회전자(15)는 영구자석으로 이루져서, 영구자석이 회전하면 외부에 감긴 구리코일에 전류가 발생하는 것이다.

또한, 상기 알터네이터(10)는 전력 발전시에 많은 열이 발생하는 바, 알터네이터 내부를 냉각시키기 위해 상기 케이스(11)의 전방부로 돌출된 회전축(13)에 외장형 냉각팬(12)이 설치되어 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 종래의 알터네이터 냉각장치는 엔진에 벨트에 의해 연결된 벨트풀리(14)를 회전시키면 동축상에 연결된 외장형 냉각팬(12)이 함께 회전하게 되고, 상기 냉각팬(12)의 회전력에 의해 유입되는 공기가 알터네이터(10)의 내부를 통과한 후, 케이스(11)의 전방부쪽으로 배출되도록 구성되어 있는 것이다.

즉, 상기 냉각팬(12)의 회전력에 의해 알터네이터(10) 전방부를 진공상태로 만들어 케이스(11) 뒷쪽의 외부 공기를 흡입하여 내부 부품을 냉각시키고, 케이스(11) 앞쪽으로 가열된 공기를 배출하는 구조로 되어있다.

상기한 종래의 알터네이터(alternator) 냉각장치에서는 알터네이터 내부를 통과하면서 열을 흡수하여 온도가 상승된 공기의 일부가 냉각팬의 유동저항에 의해 역류하여 알터네이터 내부로 재유입됨으로써 냉각효율을 감소시키는 문제점이 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하고자 하는 기술이 국내 실용신안 공개공보(실용신안공개번호 제 2001-2260호)에 개시되어있다.

그러나, 종래 출원된 기술은 프론트 브라켓트의 외주면을 따라 요홈부를 형성시킨 차량용 알터네이터 냉각장치로서, 상기 요홈에 부딪혀 공기의 이동방향만 일시적으로 바꿀 뿐 가열공기가 다시 알터네이터 내부로 재유입되는 것을 완전히 방지할 수 없고, 오히려 상기 요홈부 형성으로 인해 공기의 원활한 흐름만 방해하며, 이로 인해 마찰소음이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 냉각팬에 의한 공기의 흐름에 의해 알터네이터 내부의 열을 흡수하여 가열된 공기의 일부가 알터네이터 내부로 재유입되는 과정에서, 상기 가열된 순환공기의 온도를 낮추어 저온 공기가 재유입되도록 함으로써 냉각효율을 향상시킬 수 있는 차량용 알터네이터 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 알터네이터 내부가 케이스에 의해 보호되고, 상기 케이스의 전면에 공기 유출구가 형성되며, 상기 케이스의 앞쪽으로 돌출된 회전축에 외장형 냉각팬이 설치된 알터네이터에 있어서, 상기 공기 유출구는 공기배출방향을 따라 단면적이 점차 좁아지는 단면축소관으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 알터네이터 냉각장치의 구성을 나타내는 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 단면축소관에서 이용되는 베르누이 법칙을 설명하기 위한 예 시도이다.

본 발명에 따른 알터네이터 냉각장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 알터네이터(10)의 케이스(11) 후면에 단면축소관 형상을 갖는 다수개의 공기 유출구(26)를 형성시키는 것이다.

여기서, 단면축소관이라 함은 단면적이 공기배출방향(냉각팬(12)가 설치된 방향)을 따라 점차 좁아지도록 내주면이 테이퍼진 관로를 말하는 것으로서, 이러한 형상의 공기 유출구(26)는 통과하는 공기의 이동속도를 빠르게 한다.

상기와 같이 알터네이터(10)의 케이스(11) 후면에 단면축소관 형상의 공기 유출구(26)를 만드는 이유는, 알터네이터(10) 내부를 통과하면서 열을 빼앗아 온도가 상승된 공기가 케이스(11) 후면의 공기 유출구(26)를 통과하면서 냉각되도록 하기 위함이다.

도 3을 참조하여 출구(34)의 단면적이 입구(32)보다 좁아지는 단면축소관(30)에 의한 냉각효과를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유량방정식은 [유량(Q) = 속도(υ) ×단면적(A)]로서, 단면적이 좁아지는 단면축소관(30)을 통과하는 경우 단면적이 감소하므로(A1>A2) 유체의 속도는 증가하게 된다.(υ1 < υ2)

따라서, 베르누이 방정식

에 의하면, 상기 단면축소관(30) 통과 전/후의 압력은 P1에서 P2로 감소된다.(P1>P2)

이와 같이 압력이 감소되므로, 기체 상태 방정식 PV=nRT 에 따라 기체의 온도 T가 저하됨을 알 수 있다.

삭제

본 발명은 이러한 원리를 이용한 것으로서, 출구(34)의 단면적이 입구(32)의 단면적 보다 좁아지는 단면축소관(30)을 알터네이터(10)의 케이스(11) 후면에 설치함으로써 알터네이터(10) 내부에서 발열된 열을 흡수하여 온도가 상승된 공기의 온도를 일정량 낮출 수 있도록 한 구조이다.

또한, 상기 단면축소관(30)을 케이스(11) 후면에 원주방향을 따라 다수개를 설치함으로써 합산의 효과에 의해 냉각량을 증가시키도록 하였다.

상기와 같이 냉각된 공기는 대부분 냉각팬(12)에 의해 외부로 배출되지만 일부의 공기는 냉각팬(12)의 유동저항에 의해 측부에서 역류하여 알터네이터(10) 내부로 재유입된다.

그러나 상기 재유입 공기(22)는 종래와 달리 다수개 형성된 단면축소관(30) 형상의 공기 유출구(26)를 통과하면서 알터네이터(10) 내부의 온도보다 낮은 온도로 냉각되어 있으므로, 내부로 재유입되더라도 알터네이터(10)의 냉각에 도움을 주게 된다.

즉, 상기 냉각팬(12)의 측부로 분산된 공기의 일부가 역류하여 알터네이터(10) 내부로 재유입되더라도 냉각효율을 감소시키는 것이 아니라, 오히려 냉각효율을 증가시키는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.

상술한 본 발명에 따른 차량용 알터네이터 냉각장치에 의하면, 알터네이터 내부를 통과하면서 열을 흡수하여 가열된 공기를 단면적이 작아지는 형상의 단면축소관을 통과시켜 온도를 감소시킨 후, 그 일부를 다시 알터네이터 내부로 재유입시킴으로써 알터네이터의 냉각성능이 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 별도의 동력이 요구되지 않는 단면축소관에 의해 순환공기의 온도를 낮춤으로써 에너지 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 알터네이터 내부가 케이스에 의해 보호되고, 상기 케이스의 전면에 공기 유출구가 형성되며, 상기 케이스의 앞쪽으로 돌출된 회전축에 외장형 냉각팬이 설치된 알터네이터에 있어서,

   상기 공기 유출구는 공기배출방향을 따라 단면적이 점차 좁아지는 단면축소관으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 알터네이터 냉각장치
2. 제1항에 있어서,

   상기 케이스의 후면에는 상기 공기 유출구가 원주방향을 따라 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 알터네이터 냉각장치

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