KR100713541B1 - 회전 전기기계 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관한 회전 전기기계에서는, 복수의 슬롯을 갖는 고정자 철심에, 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일 및 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일이 권장되어 있다. 제 1의 △-U 코일부, 제 1의 Y-U 코일부는 동일한 슬롯에 수납되고, 제 1의 △-V 코일부, 제 1의 Y-V 코일부는 동일한 슬롯에 수납되고, 제 1의 △-W 코일부, 제 1의 Y-W 코일부는 동일한 슬롯에 수납되어 있다. 제 2의 △-U 코일부, 제 2의 Y-U 코일부는 동일한 슬롯에 수납되고, 제 2의 △-V 코일부, 제 2의 Y-V 코일부는 동일한 슬롯에 수납되고, 제 2의 △-W 코일부, 제 2의 Y-W 코일부는 동일한 슬롯에 수납되어 있다.

회전 전기기계, 코일

Description

회전 전기기계{DYNAMOELECTRIC MACHINE}

본 발명은, 예를 들면 내연 기관에 의해 구동되고, 승용차나 트랙 등에 탑재 가능한 회전 전기기계에 관한 것이다.

근래, 차량용 교류 발전기에서는, 차량 부하의 증대에 의한 발전 출력의 향상이 요구되고 있지만, 이 발전 출력의 향상을 도모하기 위한 것으로서, 예를 들면 특개평5-3O8751호 공보에는, 2조의 독립한 3상 고정자 코일을 구비한 차량용 교류 발전기가 나타나 있다.

그러나, 이 경우, 샤프트의 축선(軸線) 방향으로 2조의 고정자가 배치되어 있기 때문에, 축선 방향의 치수가 커져 버리고, 전체가 대형화하여 버린다는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하는 것을 과제로 하는 것으로서, 고출력을 확보하면서, 소형화를 도모할 수 있는 회전 전기기계를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 회전 전기기계는, 축선 방향으로 늘어난 복수의 슬롯을 갖는 고정자 철심과, 상기 슬롯에 권장된, 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일 및 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일을 구비하고, 상기 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일은, 제 1의 △-U 코일부, 제 1의 △-V 코일부 및 제 1의 △-W 코일부의 각각이 △형으로 결선된 제 1의 △결선부와, 이 제 1의 △결선부에 각각 Y형으로 결선된, 제 2의 Y-U 코일부, 제 2의 Y-V 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부를 가지며, 상기 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일은, 제 2의 △-U 코일부, 제 2의 △-V 코일부 및 제 2의 △-W 코일부의 각각이 △형으로 결선된 제 2의 △결선부와, 이 제 2의 △결선부에 각각 Y형으로 결선된, 제 1의 Y-U 코일부, 제 1의 Y-V 코일부 및 제 1의 Y-W 코일부를 가지며, 상기 제 1의 △-U 코일부, 상기 제 1의 Y-U 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 1의 △-V 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 1의 △-W 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 2의 △-U 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 2의 △-V 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 2의 △-W 코일부, 상기 제 2의 Y-W 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되어 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 차량용 교류 발전기의 구성을 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 차량용 교류 발전기의 고정자를 도시한 일부 노치 사시도.

도 3은 도 1의 차량용 교류 발전기에 있어서의 고정자 코일의 1상분의 결선 상태를 도시한 결선도.

도 4는 도 1의 차량용 교류 발전기에 있어서의 전기 회로도.

도 5는 도 1의 고정자 철심에 있어서의 슬롯 내의 도체의 배열 상태를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 차량용 교류 발전기의 고정자 철심의 슬롯 내의 도체의 배열 상태를 도시한 단면도.

도 7은 도 6의 Y결선 도체의 단부와 △결선 도체의 단부와의 접합 상태를 도시한 사시도.

도 8은 도 7에 도시한 것과 다른 개소에 있어서의 Y결선 도체의 단부와 △결선 도체의 단부와의 접합 상태를 도시한 사시도.

도 9는 도 7에 도시한 것과 다른 접합 상태를 도시한 사시도.

도 10은 도 8에 도시한 것과 다른 접합 상태를 도시한 사시도.

도 11은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 차량용 교류 발전기의 고정자를 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 알맞은 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명하지만, 각 실시의 형태에 있어서 동일, 동등 부재, 또는 부위에 관해서는 동일 부호를 붙여서 설명한다.

제 1 실시형태

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 차량용 교류 발전기의 구성을 도시한 단면도, 도 2는 도 1의 고정자를 도시한 부분 사시도, 도 3은 도 1의 고정자 코 일(16)의 1상분의 결선 상태를 도시한 결선도이다.

이 차량용 교류 발전기에서는, 란들형의 회전자(7)가 알루미늄제의 프런트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)으로 구성된 케이스(3) 내에 샤프트(6)를 통하여 회전 자유롭게 마련되어 있다. 계자(界磁)로서 작용하는 회전자(7)의 외주측에는 전기자로서 작용하는 고정자(8)가 케이스(3)의 내벽면에 고착되어 마련되어 있다. 샤프트(6)는, 프런트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 샤프트(6)의 일단부에는 풀리(4)가 고착되고, 엔진의 회전 토오크를 벨트(도시 생략)를 통하여 샤프트(6)에 전달할 수 있도록 되어 있다. 샤프트(6)의 타단부에는 회전자(7)에 전류를 공급하는 슬립 링(9)이 고착되어 있다. 이 슬립 링(9)에 브러시 홀더(11) 내에 수납된 한 쌍의 브러시(10)가 활주접촉하도록 되어 있다.

브러시 홀더(11)에는 히트 싱크(17)가 끼워 부착되어 있다. 이 히트 싱크(17)에는 고정자(8)에서 생긴 교류 전압의 크기를 조정하는 레귤레이터(18)가 접착되어 있다. 또한, 케이스(3) 내에는 고정자(8)과 전기적으로 접속되고, 고정자(8)에서 생긴 교류를 직류로 정류하는 정류기(12)가 마련되어 있다.

회전자(7)는, 전류를 흐르게 하여 자속을 발생하는 회전자 코일(13)과, 이 회전자 코일(13)을 덮도록 마련되고, 회전자 코일(13)에서 발생한 자속에 의해 자극이 형성되는 한 쌍의 폴 코어(20, 21)로 구성된다. 한 쌍의 폴 코어(20, 21)는, 철제이며, 각각 8개의 폴 형상의 폴형상 자극(22, 23)이 외주연에 둘레방향으로 등각(等角) 피치로 돌출되고, 각각의 폴형상 자극(22, 23)이 맞물리도록 대향하여 샤프트(6)에 고착되어 있다.

이 회전자(7)의 축선 방향의 양단면에는 팬(5)이 고착되어 있다. 프런트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)의 양단면에는 흡기 구멍(1a, 2a)이 형성되어 있다. 프런트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)의 양 어깨부에는 배기 구멍(1b, 2b)이 형성되어 있다.

고정자(8)는, 축방향으로 늘어나는 슬롯(15a)이 둘레방향으로 소정 피치로 복수 형성된 원통형상의 적층 철심으로 이루어지는 고정자 철심(15)과, 고정자 철심(15)으로 권장된 고정자 코일(16)과, 각 슬롯(15a) 내에 장착되고 고정자 코일(16)과 고정자 철심(15)을 전기적으로 절연하는 인슐레이터(19)를 구비하고 있다.

고정자 코일(16)은, 도 4에 도시한 전기 회로도로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a)과 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)로 구성되어 있다.

제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a) 및 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)은, 전기각(電氣角)으로 약 30도의 위상차를 가지고 고정자 철심(15)의 슬롯(15a)에 권장되어 있다.

제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a) 및 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)로 구성된 고정자 코일부(161)는, 도 3에 도시한 결선도로부터 알 수 있는 바와 같이, 1개의 연속선(30)으로 이루어지는 제 1 내지 제 6의 코일부(31 내지 36)로 구성되어 있다.

제 1의 코일부(31)는, 도체인 연속선(30)을, 슬롯 번호의 1번부터 91번까지 6슬롯 걸러, 슬롯(15a) 내의 내주측으로부터 1번째의 위치(이하, 1번지라고 한다) 와 내주 측으로부터 2번째의 위치(이하, 2번지라고 한다)를 교대로 채택하도록 파권(波卷)하고, 그 연속선(30)의 단부끼리를 접합하여 1턴의 전절파권(全節派卷; full-pitch wave winding) 코일을 구성하고 있다.

제 2의 코일부(32)는, 연속선(30)을, 슬롯 번호의 1번부터 91번까지 6슬롯 걸러, 슬롯(15a) 내의 2번지와 1번지를 교대로 채택하도록 전절파권하고, 그 연속선(30)의 단부끼리를 접합하여 1턴의 전절파권 코일을 구성하고 있다.

제 3의 코일부(33)는, 연속선(30)을, 슬롯 번호의 1번부터 91번까지 6슬롯 걸러, 슬롯(15a) 내의 내주측부터 3번째의 위치(이하, 3번지라고 한다)와 내주측부터 4번째의 위치(이하, 4번지라고 한다)를 교대로 채택하도록 전절파권하고, 그 연속선(30)의 단부끼리를 접합하여 1턴의 전절파권 코일을 구성하고 있다.

제 4의 코일부(34)는, 연속선(30)을, 슬롯 번호의 1번부터 91번까지 6슬롯 걸러, 슬롯(15a) 내의 4번지와 3번지를 교대로 채택하도록 전절파권하고, 그 연속선(30)의 단부끼리를 접합하여 1턴의 전절파권 코일을 구성하고 있다. 제 5의 코일부(35)는, 연속선(30)을 슬롯 번호의 1번부터 91번까지 6슬롯 걸러, 슬롯(15a) 내의 내주측으로부터 5번째의 위치(이하, 5번지라고 한다)와 내주측으로부터 6번째의 위치(이하, 6번지라고 한다)를 교대로 채택하도록 전절파권하고, 그 연속선(30)의 단부끼리를 접합하여 1턴의 전절파권 코일을 구성하고 있다.

제 5의 코일(35)은, 연속선(30)을 슬롯 번호의 1번부터 91번까지 6슬롯 걸러, 슬롯(15a) 내의 5번지와 6번지를 교대로 채택하도록 전절파권하고, 그 연속선(30)의 단부끼리를 접합하여 1턴의 전절파권 코일을 구성하고 있다.

제 6의 코일(36)은, 연속선(30)을 슬롯 번호의 1번부터 91번까지 6슬롯 걸러, 슬롯(15a) 내의 6번지와 5번지를 교대로 채택하도록 전절파권하고, 그 연속선(30)의 단부끼리를 접합하여 1턴의 전절파권 코일을 구성하고 있다.

각 슬롯(15a) 내에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 도체인 연속선(30)이 직사각형 단면(斷面)의 길이 방향을 지름방향으로 정돈하여 지름방향으로 1열로 6개 나열하여 배열되어 있다.

이와 같이, 제 1 내지 제 6의 코일부(31 내지 36)를 구성하는 각각의 연속선(30)은, 하나의 슬롯(15a)으로부터 고정자 철심(15)의 단면측(端面側)으로 연장하여 나오고, 되접혀서 6슬롯 떨어진 슬롯(15a)으로 들어가도록 전절파권으로 권장되고, 6슬롯마다, 슬롯(15a) 내에서, 슬롯 깊이 방향(지름방향)에 관하여, 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장되어 있다.

또한, 고정자 철심(15)의 단면측으로 연장하여 나와 되접힌 연속선(30)의 각 턴부(30a)가 코일 엔드부를 형성하고 있다. 고정자 철심(15)의 양단측에서는, 거의 동일 형상으로 형성된 턴부(30a)가 둘레방향으로, 또한, 지름방향으로 서로 이간하여, 3열로 되어 둘레방향으로 정연하게 배열되어, 코일 엔드군(16f, 16r)을 형성하고 있다.

이 실시의 형태에서는, 슬롯 번호의 61번과 67번으로부터 고정자 철심(15)의 일단측에 연장하여 나온 제 2, 제 4 및 제 6의 코일부(32, 34, 36)의 연속선(30)의 부분이 절단되고, 또한 슬롯 번호의 67번과 73번으로부터 고정자 철심(15)의 일단측으로 연장하여 나온 제 1, 제 3 및 제 5의 코일부(31, 33, 35)의 연속선(30)의 부분이 절단되어, 제 1의 코일부(31)의 절단(切斷) 단부(端部)(31a)와 제 2의 코일부(32)의 절단 단부(32b)가 접합되어, 제 1 및 제 2의 코일부(31, 32)가 직렬 접속되어 이루어지는 2턴의 제 1의 직렬 접속 코일부(162a)가 형성되어 있다. 제 1의 코일부(31)의 절단 단부(31a)와 반대측의 단부(31b), 및 제 2의 코일부(32)의 절단 단부(32b)와 반대측의 단부(32a)는, 고정자 철심(15)으로부터 축선 방향으로 연장하여 나와 있다.

마찬가지로, 제 3의 코일부(33)의 절단 단부(33a)와 제 5의 코일부(35)의 절단 단부(35b)가 접합되고, 제 4의 코일부(34)의 절단 단부(34a)와 제 6의 코일(36)의 절단 단부(36b)가 접합되고, 또한 제 5의 코일부(35)의 절단 단부(35a)와 제 4의 코일부(34)의 절단 단부(34b)가 접합되고, 제 3, 제 4, 제 5 및 제 6의 코일부(33, 34, 35, 36)가 직렬 접속되어 이루어지는 4턴의 제 2의 직렬 접속 코일부(162b)가 형성되어 있다. 제 3의 코일부(33)의 절단 단부(33a)와 반대측의 단부(33b), 및 제 6의 코일부(36)의 절단 단부(36b)와 반대측의 단부(36a)는 고정자 철심(15)으로부터 축선 방향으로 연장하여 나와 있다.

이와 같이 하여 고정자 코일부(16)의 1상분이 형성되어 있지만, 다른 5상분에 대해서도, 마찬가지로 하여 연속선(30)이 권장된 슬롯(15a)을 하나씩 어긋나게 형성되어 있다.

4턴의 각 제 2의 직렬 접속 코일부(162b)는, 도 4에 도시한 각각의 제 1의 △-U 코일부(50a), 제 2의 △-U 코일부(50b), 제 1의 △-V 코일부(51a), 제 2의 △-V 코일부(51b), 제 1의 △-W 코일부(52a) 및 제 2의 △-W 코일부(52b)를 구성하고 있다.

또한, 2턴의 각 제 1의 직렬 접속 코일부(162a)는, 각각 제 1의 Y-U 코일부(53a), 제 2의 Y-U 코일부(53b), 제 1의 Y-V 코일부(54a), 제 2의 Y-V 코일부(54b), 제 1의 Y-W 코일부(55a) 및 제 2의 Y-W 코일부(55b)를 구성하고 있다.

제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a)은, 제 1의 △-U 코일부(50a), 제 1의 △-V 코일부(51a) 및 제 1의 △-W 코일부(52a)의 각각이 △형으로 결선되어 제 1의 △결선부가 구성되고, 이 제 1의 △결선부에, 제 2의 Y-U 코일부(53b), 제 2의 Y-V 코일부(54b) 및 제 2의 Y-W 코일부(55b)가 Y형으로 결선되어 있다. 제 2의 Y-U 코일부(53b), 제 2의 Y-V 코일부(54b) 및 제 2의 Y-W 코일부(55b)의 각각의 타단부는 단면 원형 모양의 출력선(70)을 통하여 각각 정류기(12)에 접속되어 있다.

제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)은, 제 2의 △-U 코일부(50b), 제 2의 △-V 코일부(51b) 및 제 2의 △-W 코일부(52b)의 각각이 △형으로 결선되어 제 2의 △결선부가 구성되고, 이 제 2의 △결선부에, 제 1의 Y-U 코일부(53a), 제 1의 Y-V 코일부(54a) 및 제 1의 Y-W 코일부(55a)가 Y형으로 결선되어 있다. 제 1의 Y-U 코일부(53a), 제 1의 Y-V 코일부(54a) 및 제 1의 Y-W 코일부(55a)의 각각의 타단부는 출력선(70)을 통하여 각각의 정류기(12)에 접속되어 있다.

제 1의 △-U 코일부(50a) 및 제 1의 Y-U 코일부(53a)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 동일한 슬롯(15a)에 수납되어 있다. 이 슬롯(15a)의 오른편의 슬롯(15a)에는, 제 2의 △-U 코일부(50b) 및 제 2의 Y-U 코일부(53b)가 동일한 슬롯(15a)에 수납되어 있다.

도 5에서, 도시되어 있지 않지만, 각 슬롯(15a)에는 시계 방향으로, 또한 제 1의 △-V 코일부(51a) 및 제 1의 Y-V 코일부(54a), 제 2의 △-V 코일부(51b) 및 제 2의 Y-V 코일부(54b), 제 1의 △-W 코일부(52a) 및 제 1의 Y-W 코일부, 제 2의 △-W 코일부(52b) 및 제 2의 Y-W 코일부(55b)가 순차적으로 수납되어 있다.

이와 같이, 각 슬롯(15a)에는, 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a), 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b) 각각 동상(同相)의 코일부가, U상, V상 및 W상의 순서로 시계 방향으로 수납되어 있다.

또한, 각 슬롯(15a) 내에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제 1의 Y-U 코일부(53a), 제 2의 Y-U 코일부(53b), 제 1의 Y-V 코일부(54a), 제 2의 Y-V 코일부(54b), 제 1의 Y-W 코일부(55a) 및 제 2의 Y-W 코일부(55b)를 각각 구성하는 Y결선 도체는, 제 1의 △-U 코일부(50a), 제 2의 △-U 코일부(50b), 제 1의 △-V 코일부(51a), 제 2의 △-V 코일부(51b), 제 1의 △-W 코일부(52a) 및 제 2의 △-W 코일부(52b)를 각각 구성하는 △결선 도체보다도, 내경측에 배치되어 있다.

또한, 정류기(12)에 접속된 출력선(70)은, 슬롯(15a) 내의 최내층에서부터 연장되어 나와 있다.

이와 같이 구성된 차량용 교류 발전기에서는, 전류가 배터리(도시 생략)로부터 브러시(10) 및 슬립 링(9)을 통하여 회전자 코일(13)에 공급되고, 자속이 발생된다. 이 자속에 의해, 한쪽의 폴 코어(20)의 폴형상 자극(22)이 N극으로 착자되고, 다른 편의 폴 코어(21)의 폴형상 자극(23)이 S극으로 착자된다. 한편, 엔진의 회전 토오크가 벨트 및 풀리를 통하여 샤프트(6)에 전달되고, 회전자(7)가 회전된 다. 그러면, 고정자 코일(16)에 회전 자계가 주어지고, 고정자 코일(16)에 기전력이 발생한다. 이 교류의 기전력이 정류기(12)를 통과하여 직류로 정류됨과 함께, 합성된 후 그 크기가 레귤레이터(18)에 의해 조정되고, 배터리에 충전된다.

또한, 회전자(7)의 축선 방향의 양단면에 고정된 원심 팬(5)의 회전에 의해, 리어 브래킷(2)측에서는, 외기가 흡기 구멍(2a)을 통하여 흡입되어 정류기(12), 레귤레이터(18)를 냉각하고, 그 후 팬(5)에 의해 원심 방향으로 구부러져서 고정자 코일(16)의 코일 엔드(16r)를 냉각하고, 배기 구멍(2b)으로부터 외부로 배출된다.

또한, 프런트 브래킷(1)측에서는, 외기가 흡기 구멍(1a)을 통하여 흡입된 후 팬(5)에 의해 원심 방향으로 구부러져서 고정자 코일(16)의 코일 엔드(16f)를 냉각하고, 배기 구멍(1b)으로부터 외부로 배출된다.

이 실시의 형태의 차량용 교류 발전기에 의하면, 단일한 고정자 철심(15)에 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a) 및 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)이 권장되어 있고, 복수의 고정자를 갖는 종래의 것과 달리 축선 방향의 치수를 단축할 수 있고, 차량용 교류 발전기는 소형화된다. 또한, 종래 필요로 한 고정자간에 걸치는 배선 작업은 불필요하게 되고, 배선 작업은 고정자 코일(16)의 코일 엔드(16r)상에서 간단하게 행할 수 있다.

또한, 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a)과 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)은 거의 전기각으로 30도의 위상차를 갖도록 배치되어 있고, 자기(磁氣) 가진력(加振力)의 고조파 성분(5f, 7f)이 상쇄되고, 전자음(電磁音)이 저감된다.

또한, 고정자 코일부(161)는 전절권으로 구성되어 있기 때문에, 완전하게 자 기가 장력의 고조파 성분(5f, 7f)이 상쇄되고, 전자음이 저감된다.

또한, 모든 코일부를 단절권(短節卷)으로 구성하고, 전 슬롯에서의 도체 갯수가 동등하게 되도록 구성하여도 같은 효과를 갖는다.

또한, 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a), 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)의 교류 출력이 각각 제 1 및 제 2의 정류기(12)에 의해 독립하여 정류된 후, 합성되어 출력되도록 되어 있기 때문에, 고출력의 전력을 얻을 수 있다.

또한, Y결선 도체와 △결선 도체의 권수비를 1:√3으로 하면, 자기 가진력의 고조파 성분(5f, 7f)은 완전하게 상쇄되지만, 정확하게는 1:√3으로 설정하는 것이 곤란하여, Y결선된 제 1의 직렬 접속 코일부(162a)가 2턴, △결선된 제 2의 직렬 접속 코일부(162b)가 4턴으로 하고 있다.

이 실시의 형태에서는, 1:√3에 가까운 정수비, 즉 1:2의 설정에 의해 한쪽의 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일(160a)이 고장난 경우에 있어서, 다른쪽의 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일(160b)의 운전만으로도, 자기 가진력의 고조파 성분(5f, 7f)이 상쇄되기 때문에, 전자음은 낮고 탑승자에게 큰 불쾌감을 주지 않는다.

또한, 연속선(30)은 6슬롯마다, 슬롯(15a) 내에서 슬롯 깊이 방향(지름방향)에 관하여, 내층과 외층으로 교대로 채택하도록 파권으로 권장되어 코일부(31 내지 36)가 구성되고, 또한 각각의 코일부(31 내지 36)에서는, 턴 수가 짝수의 △결선 도체 및 Y결선 도체가 분리되어서 절권선성(折卷線性; windability)이 좋다.

또한, 각 연속선(30)을 직사각형 단면의 길이 방향을 지름방향으로 정돈하여 슬롯(15a) 내에서 배설되어 있어, 점적률이 높고, 발전기의 출력 효율이 향상된다.

또한, 전류 밀도가 높은 Y결선부의 코일부(53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b)가 고정자 철심(15)의 내경측에 배치되고, 팬(5)에 접근하고 있기 때문에, 전류 밀도가 높다, Y결선부의 코일부(53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b)는 효율 좋게 냉각되고, 고정자 코일(16)에서의 온도 분포의 불균일을 방지할 수 있다.

또한, 정류기(12)에 접속된 출력선(70)은, 슬롯(15a) 내의 최내층에서부터 연장되어 나와 있기 때문에, 출력선(70)과 리어 브래킷(2)과의 거리를 충분히 확보할 수 있고, 교류 출력단인 출력선(70)과 접지가 되는 리어 브래킷(2)과의 사이의 누설 전류를 방지할 수 있고, 녹슬음(rusting) 또는 전해부식을 막을 수 있다.

또한, 고정자 철심(15)은 알루미늄제의 프런트 브래킷(1), 리어 브래킷(2)의 내주측에 끼워맞추고 있기 때문에, 전류 밀도가 높은 쪽 Y결선부의 도체를 외경측에 배치하고, 단면 직사각형 모양을 한 도체중 최외경측에 배치된 3변이 인슐레이터(19)를 사이에 두고 슬롯(15a)의 내벽면과 거의 간극 없이 밀접하여 슬롯 내에 수납하도록 하여도 좋다.

이 경우에는, Y결선 도체에서 생긴 열은, 고정자 철심, 브래킷을 통하여 외부로 방출되고, Y결선 도체는 효율적으로 냉각된다.

또한, 고정자 철심의 부근에서 브래킷의 외주면에 방열 핀을 형성함으로써, 도체의 냉각 효과를 더욱 향상시키도록 하여도 좋다.

제 2 실시형태

도 6이 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 차량용 교류 발전기의 주요 부분 단면도이다.

이 제 2 실시형태의 차량용 교류 발전기에서는, 제 1의 △-U 코일부(150a), 제 2의 △-U 코일부(150b), 제 1의 △-V 코일부, 제 2의 △-V 코일부, 제 1의 △-W 코일부 및 제 2의 △-W 코일부는, △결선 도체인 제 1의 연속선이 2턴되어 구성되어 있고, 제 1의 Y-U 코일부(153a), 제 2의 Y-U 코일부(153b), 제 1의 Y-V 코일부, 제 2의 Y-V 코일부, 제 1의 Y-W 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부(155b)는, 제 1의 연속선과 단면적이 다른 도체로 이루어지는 Y결선 도체인 제 2의 연속선이 2턴되어 구성되어 있다.

또한, 제 2의 연속선의 도체의 단면적은, 제 1의 연속선의 도체의 단면적에 대하여, 약√3배가 되도록 구성되어 있다.

이 제 2 실시형태의 차량용 교류 발전기에서는, △결선부에서의 코일부(150a, 150b, 152b)의 발생 전류의 밀도와 Y결선부에서의 코일부(153a, 153b, 155b)의 발생 전류의 밀도는 거의 동등하게 되고, 고정자 코일(16)의 온도 분포가 거의 균일화된다.

또한, △결선부에 각각 Y형으로 결선된, 제 2의 Y-U 코일부(153b), 제 2의 Y-V 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부(155b) 각각의 단부(132a)는, 고정자 철심(15) 축선 방향으로 직선형상으로 연장하여 나와 있고, 이 단부(132a)의 양면에, 도 7에 도시한 바와 같이 제 1의 △-U 코일부(150b), 제 1의 △-V 코일부 및 제 1의 △-W 코일부 각각의 단부(133b, 136a)가 면접촉에 의해 접합되어 있다.

또한, △결선부에 Y형으로 결선된 다른 개소에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 단부(132a)의 편면에, 양단부(133b, 136a)가 면접촉에 의해 접합되어 있다.

또한, 이들의 접합은, 무산소 구리로 구성된 각각의 단부(132a, 133b, 136a)가, 평면끼리를 접촉한 상태에서 TIG(tungsten inert gas) 용접으로 접합하도록 하여도 좋다.

이와 같이, 단부(132a, 133b, 136a)끼리는 면접촉으로 융접(融接) 접합하고 있고, 접촉 면적이 크기 때문에, 단부(132a, 133b, 136a)에서의 발열을 억제할 수 있다.

또한, 제 2의 Y-U 코일부(153b), 제 2의 Y-V 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부(155b) 각각의 단부(132a)는, 코일 엔드(16r)로부터 축선 방향으로 돌출하고 있고, 피막 박리에 의해 단부(132a)가 손상되는 일은 없다.

또한, 단부(132a)는 단부(133b, 136a)에 의해 보강되어 있고, 단부(132a, 133b, 136a)끼리는 강고하게 결합되어 있다.

또한, 도 9, 도 1O에 도시한 바와 같이, 단부(132a), 단부(133b) 및 단부(136a)를 얇은 피막을 갖는 주석을 부착시킨 탄소강 강판으로 이루어지는 띠 모양의 링(60)으로 둘러싸고, 압접에 의해 서로 강고하게 접합하도록 하여도 좋다.

또한, 단면 4각형 모양의, 단부(133b) 및 단부(136a)를 단면 원형 형상으로 하여도 좋다. 이 경우, 단면 원형 형상의 단부(133b) 및 단부(136a)는 임의의 방향으로 절곡하여 변형이 가능해지고, 그만큼 배선 접속의 자유도가 향상된다.

또한, 도 7 내지 도 1O에서는, △결선부와, 제 2의 Y-U 코일부(153b), 제 2의 Y-V 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부(155b) 각각의 단부(132a)와의 접합 상태에 관해 설명하였지만, △결선부와, 제 1의 Y-U 코일부, 제 1의 Y-V 코일부 및 제 1의 Y-W 코일부 각각의 단부와의 사이에서도, 같은 형태로 접합된다.

제 3 실시형태.

도 11은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 차량용 교류 발전기의 주요 부분 단면도이다.

이 제 3 실시형태의 차량용 교류 발전기에서는, 고정자 코일(16)중 내경측에 배치된 Y결선부의 코일 엔드인 Y코일 엔드부(120a)가 외경측에 배치된 △결선부의 코일 엔드인 △ 코일 엔드부(120b)보다도 축선 방향으로 길다.

이와 같이 함으로써, 전류 밀도가 높은 쪽의 Y코일 엔드(120a)는 원심 팬(5)에 접근하고, 보다 냉각풍의 충돌 흐름이 증가하고, Y결선부는 보다 효율 좋게 냉각되고, 고정자 코일(16)의 불균일한 온도 분포의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 각 코일부는, 연속선으로 구성되어 있지만, 슬롯안에 수납되는 한 쌍의 직선부와, 이 직선부끼리를 연결한 연결부와, 직선부의 선단부에 마련되고 고정자 철심의 일단면으로부터 돌출한 연결부로 이루어지는 거의 U자 모양으로 형성된 복수의 도체 세그먼트끼리를 접속하고 코일부를 구성하여도 좋다.

또한, 회전 전기기계로서 차량용 교류 발전기에 관해 설명하였지만, 본 발명은, 회전 전기기계인 전동기, 발전전동기에도 적용할 수 있음은 물론이다.

Claims (16)

1. 축선 방향으로 늘어난 복수의 슬롯을 갖는 고정자 철심과,

   상기 슬롯에 권장된, 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일 및 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일을 구비하고,

   상기 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일은, 제 1의 △-U 코일부, 제 1의 △-V 코일부 및 제 1의 △-W 코일부의 각각이 △형으로 결선된 제 1의 △결선부와, 이 제 1의 △결선부에 각각 Y형으로 결선된, 제 2의 Y-U 코일부, 제 2의 Y- V 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부를 가지며,

   상기 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일은, 제 2의 △-U 코일부, 제 2의 △-V 코일부 및 제 2의 △-W 코일부의 각각이 △형으로 결선된 제 2의 △결선부와, 이 제 2의 △결선부에 각각 Y형으로 결선된, 제 1의 Y-U 코일부, 제 1의 Y- V 코일부 및 제 1의 Y-W 코일부를 가지며,

   상기 제 1의 △-U 코일부, 상기 제 1의 Y-U 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 1의 △-V 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 1의 △-W 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고,

   또한, 상기 제 2의 △-U 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 2의 △-V 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부는, 동일한 상기 슬롯에 수납되고, 상기 제 2의 △-W 코일부, 상기 제 2의 Y-W 코일부는, 동일한 상 기 슬롯에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일 및 상기 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일은, 전기각으로 약 3O도의 위상차를 가지고 상기 고정자 철심의 상기 슬롯에 권장되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
3. 제 2항에 있어서,

   각 상기 코일부는, 도체가 전절권(全節卷)으로 구성되고, 또한 각 상기 슬롯 모두 각각 동수개의 도체가 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제 1의 3상 Y-△ 혼합코일 및 상기 제 2의 3상 Y-△ 혼합코일은, 각각 개별적으로 정류기에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1의 Y-U 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부 및 상기 제 2의 Y-W 코일부의 각 도체의 권회수(卷回數)와, 상기 제 1의 △-U 코일부, 상기 제 1의 △-V 코일부, 상 기 제 1의 △-W 코일부, 상기 제 2의 △-U 코일부, 상기 제 2의 △-V 코일부 및 상기 제 2의 △-W 코일부의 각 도체의 권회수의 비는, 1:2인 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   각 상기 코일부는, 도체의 권회수가 짝수인 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1의 Y-U 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부 및 상기 제 2의 Y-W 코일부를 구성하는 각 Y결선 도체의 상기 슬롯 내의 단면적과, 상기 제 1의 △-U 코일부, 상기 제 1의 △-V 코일부, 상기 제 1의 △-W 코일부, 상기 제 2의 △-U 코일부, 상기 제 2의 △-V 코일부 및 상기 제 2의 △-W 코일부를 구성하는 각 △결선 도체의 상기 슬롯 내의 단면적과의 비는, √3:1인 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 Y결선 도체는, 단면적이 지름방향 길이가 긴 변이고 둘레방향 길이를 짧은 변으로 하는 대략 사각형 형상이고, 상기 △결선 도체는, 단면적이 거의 사각 형상이고, 상기 Y결선 도체 및 상기 △결선 도체는 상기 슬롯 내에 지름방향 1렬로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 고정자의 내측에 회전 가능하게 마련된 회전자의 단면에는 상기 고정자 코일을 냉각하는 팬이 부착되어 있고,

   각 상기 슬롯 내에서는, 상기 제 1의 Y-U 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부 및 상기 제 2의 Y-W 코일부를 구성하는 각 Y결선 도체는, 상기 제 1의 △-U 코일부, 상기 제 1의 △-V 코일부, 상기 제 1의 △-W 코일부, 상기 제 2의 △-U 코일부, 상기 제 2의 △-V 코일부 및 상기 제 2의 △-W 코일부를 구성하는 각 △결선 도체보다도 내경측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
10. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

    각 상기 슬롯 내에서는, 상기 제 1의 Y-U 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부 및 상기 제 2의 Y-W 코일부를 구성하는 각 Y결선 도체는, 상기 제 1의 △-U 코일부, 상기 제 1의 △-V 코일부, 상기 제 1의 △-W 코일부, 상기 제 2의 △-U 코일부, 상기 제 2의 △-V 코일부 및 상기 제 2의 △-W 코일부를 구성하는 △결선 도체보다도 외경측에 배치되고,

    최외경측에 배치된 단면 직사각형 형상의 상기 Y결선 도체의 3변이 인슐레이터를 사이에 두고 내벽면과 밀접하여 상기 슬롯 내에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
11. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1의 Y-U 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부 및 상기 제 2의 Y-W 코일부의 각 단부는, 상기 슬롯 내의 최내경측으로부터 연장하여 나와 있고, 이각 단부가 출력선을 통하여 상기 고정자의 내경측에 마련된 정류기와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 출력선은, 단면 원형 형상인 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
13. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1의 △결선부에 각각 Y형으로 결선된, 제 2의 Y-U 코일부, 제 2의 Y-V 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부 각각의 단부는, 상기 고정자 철심으로부터 축선 방향으로 직선 형상으로 연장하여 나와 있음과 함께, 단면 형상이 직사각형 형상이고, 또한 이 단부에 각각 접속된, 제 1의 △-U 코일부, 제 1의 △-V 코일부 및 제 1의 △-W 코일부 각각의 단부는 단면 형상이 직사각형 형상이고, 이들의 상기 단부끼리는 면접촉에 의해 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
14. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1의 △결선부에 각각 Y형으로 결선된, 제 2의 Y-U 코일부, 제 2의 Y-V 코일부 및 제 2의 Y-W 코일부 각각의 단부는, 상기 고정자 철심으로부터 축선 방향으로 직선 형상으로 연장하여 나와 있음과 함께, 단면 형상이 직사각형 형상이고, 또한 이 단부에 각각 접속된, 제 1의 △-U 코일부, 제 1의 △-V 코일부 및 제 1의 △-W 코일부 각각의 단부는 단면 형상이 원형 형상이고, 이들의 상기 단부 끼리는 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
15. 제 13항에 있어서,

    각각의 상기 단부는, 주석이 피막된 탄소강 강판으로 이루어지는 링으로 둘러싸이고, 이 링의 가압에 의해 각각의 상기 단부는 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
16. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 고정자의 내측에 회전 가능하게 마련된 회전자의 단면에는 상기 고정자 코일을 냉각하는 팬이 부착되어 있고,

    상기 고정자 철심의 양단면으로부터 축선 방향으로 연장되어 나온, 상기 고정자 코일의 코일 엔드는, 상기 제 1의 Y-U 코일부, 상기 제 1의 Y-V 코일부, 상기 제 1의 Y-W 코일부, 상기 제 2의 Y-U 코일부, 상기 제 2의 Y-V 코일부 및 상기 제 2의 Y-W 코일부의 코일 엔드부인 Y 코일 엔드부와, 상기 제 1의 △-U 코일부, 상기 제 1의 △-V 코일부, 상기 제 1의 △-W 코일부, 상기 제 2의 △-U 코일부, 상기 제 2의 △-V 코일부 및 상기 제 2의 △-W 코일부의 코일 엔드부인 △코일 엔드부로 구성되고,

    상기 Y 코일 엔드부의 축선 방향의 길이는, 상기 △ 코일 엔드부의 축선 방향의 길이보다도 짧은 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.

Images