KR100758011B1

KR100758011B1 - 과전류에 대하여 보호기능을 갖는 엔진 스타터

Info

Publication number: KR100758011B1
Application number: KR1020060091451A
Authority: KR
Inventors: 구니아키 니토
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2007-09-11
Also published as: DE102006043631A1; CN1936315A; US7679235B2; US20070063597A1; KR20070032932A; JP2007089251A

Abstract

본 발명에 따른 엔진 시동용 스타터는 배터리로부터 시동전류가 공급되는 모터를 갖고, 상기 모터는 전류의 공급으로 자계를 형성하기 위한 계자코일을 갖고, 상기 스타터는 배터리로부터 계자코일에 전류를 공급하는 배선을 갖는다. 상기 배선은 길이방향에 직교한 단면을 갖고, 상기 단면은 계자코일 권선의 길이방향에 직교한 단면보다 작아서, 상기 단면적감소부는 상기 배선에 통합된다. 상기 단면적감소부는 과전류가 내부회로를 흐르는 조기에 모터의 내부회로를 차단하기 위한 퓨즈로서 기능을 한다.

엔진, 스타터, 시동전류, 모터, 계자코일, 커넥터바, 연결선, 퓨즈

Description

과전류에 대하여 보호기능을 갖는 엔진 스타터{ENGINE STARTER WITH PROTECTIVE FUNCTION AGAINST OVER CURRENT}

도1은 본 발명의 제1실시예가 적용된 엔진 스타터에서 커넥터바와 모터 리드선를 보여주는 평면도.

도2는 제1실시예에 따른 커넥터바가 계자코일에 접속되는 요크를 보여주는 축상 평면도.

도3은 제1실시예에 따른 스타터의 부분 단면을 포함하는 측면도.

도4는 제1실시예에 따른 커넥터바의 단면적감소율과 용단 시간의 관계의 측정결과를 보여주는 그래프.

도5는 제1실시예에 따른 커넥터바의 단면적감소부의 길이와 용단 시간의 관계의 측정결과를 보여주는 그래프.

도6은 본 발명의 제2실시예가 적용된 엔진 스타터에서 연결선을 통해 접속된 계자코일의 전개도.

도7a는 제1실시예에 따른 배터리로부터 계자코일으로 전류를 공급하기 위한 배선의 전체 배치를 보여주는 구성도.

도7b는 제2실시예에 따른 배터리로부터 계자코일으로 전류를 공급하기 위한 배선의 전체 배치를 보여주는 구성도.

도8은 커넥터바의 단면적(S1), 연결선의 단면적(S2) 및 계자코일의 단면적(S0)을 보여주는 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스타터 2 : 모터

3 : 피니언기어 4 : 출력샤프트

7 : 전자기스위치 8 : 클러치

9 : 요크 10 : 계자코일

19 : 회전자 25 : 커넥터바

30 : 연결선 34 : 배터리

본 발명은 엔진스타터(즉, 엔진용 스타터)에 관한 것으로, 구체적으로는 스타터에 장착된 모터에 지속적인 전류 인가로 인해 스타터에서 발생되는 과열을 방지하는 엔진스타터에 관한 것이다.

미국특허공보 제 6,184,602호(일본특개평 11-289724호)에 제안된 스타터모터는 예를 들면, 브러시 및 정류자를 통하여 전기자코일과 직렬로 접속된 계자코일을 구비한다. 상기 계자코일은 커넥터바를 통해 모터 리드선(lead)에 접속된다. 이와 같은 계자코일을 구비하는 스타터모터에서, 키 스위치의 복귀 실패로 인하여 전류가 지속적으로 공급될 경우, 예를 들면, 전기자의 절연부재가 모터에서의 열발생으로 인해 녹아 전기자의 권선이 접지부 또는 다른 전도체부와 접촉되는 문제점이 있다. 특히, 상기 절연부재의 권선이 녹아서 권선층 사이에 단락이 발생되고, 단락이 요크등의 접지부에 영향을 미치고, 그 결과로 최종적으로 계자코일을 용단하도록 큰 단락 전류가 계속 흐르고, 또한 계자코일이 용단될 경우에 제어할 수 없어서 상기 코일부가 용단되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 대책, 즉 큰 열적 부하가 스타터모터에 과도하게 가해짐에 따른 비정상적 환경에서의 대책은 스타터모터로부터 배터리를 조기에 전기적으로 분리시키도록 제어하는 것이다. 바람직하게, 이런 용단 결과를 소정의 용단부에서 발생시킬 수 있다.

그러나, 전술한 타입의 스타터에서, 계자코일과 커넥터바의 두 저항은 작게 설정된다. 이에 따라, 대전류가 단락 시 계자코일과 커넥터바를 통해 흐를 경우, 열발생은 과도하지 않아 회로는 소정의 시간대가 경과한 경우에만 용단된다. 단락 전류가 계자코일을 통해 흐르는 상태에서, 안전성을 위해 가능한 한 단락 시간을 줄이는 것이 중요하다. 예를 들면, 이를 위하여 조기에 계자코일의 권선이 용단되도록 열발생을 가속화하기 위해 계자코일의 전체 권선의 저항을 증가시킬 수 있다. 그러나, 이러한 접근은 용단된 권선이 완전한 단선을 제공하지 못하고 인접한 권선과 단락을 형성하거나, 완벽하게 단선되도록 어떤 시간대가 요구된다든지, 모터에서의 출력이 감소되는 다른 문제점들이 야기될 수 있다.

그러한 문제점들을 해결하기 위하여, 일본공개특허 제 2005-110484호에는 배터리 케이블을 통해 배터리로부터 엔진 스타트를 위한 전류를 공급받는 모터 리드선과 모터의 내부 회로에 배치되는 금속의 중간부재간의 전기적 접속이 이루어져 보통 퓨즈 기능, 즉 모터 회로를 차단하도록 중간 부재를 용단하는 기능보다 과도하게 더 큰 열부하가 모터의 내부회로에 가해지는 것과 관련된 고정자모터가 제안되어 있다. 퓨즈로서의 기능을 향상시키기 위하여, 중간부재의 소재는 선택적으로, 예를 들면 중간 부재에 연결되는 배선(보통, 구리선)보다 더 높은 전기저항 및 더 낮은 열전도율을 가지는 철, 알루미늄 또는 주석이 될 수 있다.

그러나, 이러한 중간 부재, 즉 원래 스타터에 구비되지 않은 부재를 제공하는 것은 몇몇 문제점들을 야기시킨다. 예를 들면, 부품수가 증가된다. 또한, 중간 부재를 권선에 용접시키거나 용접성을 향상시키도록 중간 부재에 표면 처리(예를 들면, 주석 도금)를 하는 것과 같이 공정수가 증가된다. 또한, 중간 부재를 수용하기 위한 공간을 확보하기 위하여 중간 부재 이외 다른 몇몇 부재들의 형상이 변경되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 배경에서의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 단락 전류가 내부 회로에 흐르게 될 경우, 조기에 모터의 내부 회로를 차단시키기 위한 용단 기능을 갖는 스타터를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 형상 및 조립공정이 양호하며 용이한 스타터를 제공하는 데 에 그 목적이 있다.

본 발명은 배터리로부터 시동전류가 공급되는 모터를 구비하는 엔진을 시동하기 위한 스타터를 제공하되, 상기 모터는 자계를 생성하도록 시동전류가 공급되는 계자코일을 구비하며, 상기 스타터는 상기 계자코일에 시동전류를 공급하는 배선을 구비하고, 상기 배선은 배선의 길이방향에 직교한 단면적이 계자코일 권선의 길이방향에 직교한 단면적보다 작은 일체로 형성된 부분을 갖고, 이에 따라 상기 부분은 퓨즈로서의 기능을 한다.

상기 부분의 한 쌍의 길이 및 단면적은 상기 부분이 소정의 용단 시간에 용단되는 퓨즈로서의 기능을 행하도록 결정되는 것이 바람직하다.

상기 배선은 시동전류가 흐르는 모터리드선과 계자코일을 접속하는 커넥터바인 것이 바람직하다.

상기 모터는 다수의 계자코일을 구비할 경우, 상기 계자코일 중 하나의 권선단부는 연결선을 통해 계자코일 중 다른 하나의 권선단부에 접속되고, 상기 배선은 연결선인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 몇몇 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예에서, 동일한 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

[제1실시예]

이하, 도1 내지 도3을 참조하여 제1실시예를 설명한다.

[요약]

도3에 나타낸 바와 같이, 제1실시예에 따른 스타터(1)는 모터(2), 전자기스위치(7), 감속기(후술됨) 및 클러치(8)를 포함한다. 상기 모터(2)는 통합된 전기자(후술됨)에 대하여 토크를 발생한다. 상기 전자기스위치(7)는 피니언기어(3)에서 축방향으로 지지하는 출력샤프트(4)를 통하여 배터리(34)로부터 상기 모터(2)로 시동전류를 간헐적으로 통과시킨다.(도 7a 및 도7b 도시)

또한, 상기 전자기스위치(7)는 로드(5) 및 볼(6)을 통하여 엔진방향(도3의 왼쪽방향)으로 출력샤프트(4)를 미는 기능을 갖는다. 상기 감속기는 상기 모터(2)의 회전을 감속시키며, 상기 클러치(8)는 상기 출력샤프트(4)로 감속된 회전을 전달한다.

상기 모터(2)는 자계를 형성하기 위한 계자유닛 및 상기 계자유닛의 내부 주위에 위치된 전기자를 포함하는 공지된 DC모터이다. 상기 모터(2)에서, 전기자에 대한 토크는 상기 계자유닛 및 전기자간에서 작용하는 전자기력에 의해 발생된다.

상기 계자유닛은 자기회로를 형성하는 실린더형 요크(9) 및 상기 요크(9)의 내부 주위에 위치된 계자코일(10)로 이루어지며, 시동전류가 상기 계자코일(10)을 흐르는 경우 자계를 형성한다. 상기 계자코일(10)은 상기 요크(9)의 내부 주위에 위치되는 계자자극(11)에 감겨지는 권선구조를 가진다. 예를 들면, 이러한 구조는 권선으로 감겨진 4 계자극(11)의 각각이 4 계자코일(10)에 제공될 수 있다. 상기 계자코일의 권선은 복수개의 부권선이 결합되어 이루어질 수 있다.

상기 전기자는 주로 전기자철 코어(17)에 감기는 전기자코일(18) 및 전기자 샤프트(16)의 일단(도3의 오른쪽)에 제공되는 정류자(19)로 구성된다. 상기 전기자철 코어(17)는 한 쌍의 베어링(12,13)을 통하여 전방 하우징(14) 및 단부 프레임(15)에 의해 회전가능하게 지지되는 상기 전기자샤프트(16)의 외부 주위에 압입 끼움되어 톱니끼움(serration fitting) 형태를 이룬다.

상기 정류자(19)는 상기 전기자샤프트(16)의 주연에서 몰드수지(미도시)에 의해 지지되고 원주형 및 실린더형으로 정류자세그먼트 사이에서 균일한 간격으로 배치되는 다수의 정류자세그먼트로 구성된다. 다수의 카본 브러시(20)는 상기 정류자(19)의 외주연에 배치되며, 브러시 스프링(21)에 의해 상기 정류자(19)에 대해 가압된다.

상기 브러시(20)는 상기 계자코일(10)에 접속되는 두 정극측 브러시(20a) 및, 예를 들면 상기 요크(9)에 접지되는 두 부극측 브러시(20b)를 구비한다.

상기 출력샤프트(4)는 상기 클러치(8)의 내부링을 형성하는 스플라인 튜브(spline tube)(22)에 결합되어, 그들 사이에 헬리컬 스플라인 결합이 이루어지고, 상기 스플라인 튜브(22)에 대하여 축방향(도3의 왼쪽 및 오른쪽 방향)으로 이동가능하게 이루어진다. 리턴 스프링(29)은 엔진시동시 전방(도3의 왼쪽 방향)으로 가압되는 출력샤프트(4)를 후퇴시키도록 상기 스플라인 튜브(22) 및 출력샤프트(4)의 사이에 배치된다. 상기 피니언 기어(3)는 상기 출력샤프트(4)와 일체로 회전하도록 상기 전방 하우징(14)으로부터 전방으로 돌출한 출력샤프트(4)의 단부와 스플라인 결합을 이룬다. 상기 전자기스위치(7)는 키 스위치(미도시)가 전자기를 형성하도록 온(on)될 경우에, 전류가 배터리(34)로부터 공급되는 여자코일(23), 상기 여자코일(23)의 내부에 삽입되어 도3의 왼쪽 방향으로 이동하도록 전자석으로 흡인되는 플런저(미도시) 및 상기 플런저의 이동에 따라서 개폐되는 모터접점을 포함한다.

상기 모터접점은 상기 플런저와 일체로 이동가능하거나 플런저의 이동과 연동되는 가동접점(32)(도7a 및 도7b에 도시) 및 상기 모터(2)의 전류공급회로에 접속되는 한 쌍의 고정접점(31)(도7a 및 도7b에 도시)을 포함한다. 상기 모터접점은 상기 가동접점(32)이 두 고정접점(31)과 도전되게 접촉할 경우에, 폐쇄상태가 되며, 상기 가동접점(32)이 두 고정접점(31)간에 도전되지 않도록 두 고정접점(31)으로부터 분리될 경우에, 개방상태가 된다. 상기 한 쌍의 고정접점(31) 중, 하나의 고정접점(31)은 배터리 케이블(33)(도7a 및 도7b에 도시)을 통하여 차량내 배터리(34)(전원(34))에 접속되고, 다른 고정접점(31)은 도2에 나타낸 바와 같이, 모터리드선(24)을 통하여 커넥터바(25)에 접속된다.

상기 커넥터바(25)는 상기 모터리드선(24)과 4 계자코일(10)사이를 전기적 으로 접속하는 구성부품이며, 예를 들면 구부러지게 제공되는 원형 단면을 가지는 구리로드 부재로 이루어진다. 도1에 나타낸 바와 같이, 편평접속부(25a,25c)는 상기 계자코일(10)에 접속되도록 상기 편평접속부(25a,25c)사이에 형성되는 편평접속부(25b)와 함께 상기 커넥터바(25)의 양 단부에 형성된다.

상기 제1실시예에서, 상기 커넥터바(25)의 전체 길이(L1)는 80mm이다. 상기 커넥터바(25)는 전 길이에 걸쳐서, 각 계자코일(10)의 권선(WG)의 길이방향(LD0)에 직교한 단면적(S0)의 절반보다 작은 상기 커넥터바(25)의 길이방향(LD1)에 직교한 단면적(S1)을 갖는다. 즉, 상기 계자코일(10)의 권선(WG)의 단면적(S0)에 대한 상기 커넥터바(25)의 단면적감소율(S1/S0)은 50%이상이다.

이때, 상기 단면적감소부는 배선(전류계전요소)의 길이방향(예를 들면, LD1,LD2)에 직교한 단면적(예를 들면, S1,S2)이 상기 계자코일 권선(WG)의 길이방향(LD0)에 직교한 단면적(S0)보다 평균적으로 더 작은 배선부(전류계전요소)로 형성되며, 상기 배선부(전류계전요소)는 배터리(전원)로부터 계자코일에 시동전류를 공급하는 임의의 각 배선(전류계전요소)으로 형성된다.

이때, 상기 단면적감소율은 계자코일 권선의 길이방향에 직교한 단면적에 대하여 전술한 배선의 단면적감소부의 단면적의 비율을 정의한다.

상기 감속기는 상기 전기자샤프트(16)의 전방측의 단부에 형성된 구동기어(26), 상기 구동기어(26)와 치합되는 아이들기어(27) 및 상기 아이들기어(27)와 치합되는 클러치기어(28)를 포함한다. 전기자샤프트(16)의 회전을 상기 구동기어(26)로부터 상기 아이들기어(27)를 통하여 상기 클러치기어(28)로 연속적으로 전달함으로써 속도는 감속된다.

상기 클러치(8)는 상기 클러치기어(28)로 전달된 회전을 상기 스플라인 튜브(22)로 전달한다. 상기 클러치(8)는 엔진 시동에 따라 상기 스플라인 튜브(22)의 회전속도가 상기 클러치기어(28)의 회전속도를 초과하면, 상기 스플라인 튜브(22)로부터 상기 클러치기어(28)로 동력전달을 차단하는 일방향 클러치로 구성된다.

[정상상태에서의 작동]

이하, 도3을 참조하여, 제1실시예에 따른 정상상태에서의 스타터 작동, 즉 모터(2)에 과전류가 공급되지 않는 경우를 설명한다. 키 스위치가 턴온될 경우, 전류는 전자석을 형성하도록 전자기스위치(7)의 계자코일(23)에 공급된다. 그런 다음, 플런저는 전자석에 의하여 끌어당겨져 이동되며, 이에 따라 로드(5) 및 볼(6)을 통하여 전방측(엔진측)으로 출력샤프트(4)를 전방으로 밀게 되고, 출력샤프트(4)에 축방향으로 지지되는 피니언기어(3)는 엔진의 링기어(미도시)에 접촉됨으로써 정지된다.

한편, 모터접점이 상기 플런저의 이동에 의하여 폐쇄되는 경우, 전류는 전자기 스위치(7)를 통해 배터리로부터 모터(2)로 공급된다. 그런 다음, 상기 계자유닛과 전기자사이에 전자기력이 작용하여 상기 전기자는 회전을 시작한다.

상기 전기자의 회전이 감속기에 의해 감속되면, 상기 전기자의 회전은 출력샤프트(4)를 회전시키기 위하여 상기 클러치(8)를 통해 출력샤프트(4)로 전달된다. 상기 출력샤프트(4)가 회전되는 경우, 상기 피니언기어(3)는 상기 링기어와 치합한 위치에 이르게 될 때까지 회전된다. 상기 링기어와 상기 피니언기어(3)의 치합에 따라, 상기 출력샤프트(4)의 회전은 엔진의 크랭크축(미도시)을 회전시키기 위하여 상기 피니언기어(3)로부터 링기어로 전달된다.

엔진이 시동된 후에, 상기 키 스위치가 턴오프되는 경우, 여자코일(23)로의 전류공급은 전자석의 흡인력을 제거하기 위하여 중단된다. 그런 다음, 상기 출력샤프트(4)는 리턴스프링(29)(도3 도시)의 반발력을 받아 후퇴하며, 이에 따라 상기 피니언기어(3)는 상기 링기어로부터 치합해제되며, 상기 플런저는 상기 리턴스프링(29)의 반발력에 의해 초기위치로 복귀된다. 그 결과, 상기 모터접점은 배터리로 부터 모터(2)로 전류공급이 중단되도록 개방된다.

[비정상적인 상태에서의 작동]

이하, 제1실시예에 따른 비정상적인 상태에서의 스타터 작동을 설명한다. 이는 과전류가 모터(2)로 공급될 경우, 커넥터바(25)의 단면적감소부가 어떻게 기능을 하는 지를 나타낸다.

상기 제1실시예에 따른 모터(2)에서, 전류가 모터(2)로 연속 공급될 경우, 예를 들면 키스위치의 복귀 실패 또는 미도시된 스타터 계전기의 용접으로 인하여, 상기 계자코일(10)의 권선(WG)의 단면적(S0)에 대응하는 커넥터바(25)의 단면적(S1)의 감소율(S1/S0)은 상기 커넥터바(25)의 전체길이의 50%이상으로 설정된다.(도8 참조) 이에 따라, 상기 커넥터바(25)(이 경우, 커넥터바(25)의 총길이)의 단면적감소부에 발생된 줄열(Jule heat)은 커지게 되어 현저히 온도가 상승된 상기 커넥터바(25)의 단면적감소부는 단시간에 용단된다.

[퓨즈부의 용단 시간, 실험결과]

이하, 도4 및 도5를 참조하여, 퓨즈부(단면적감소부, 단면감소부(the cross section reduction portion))의 용단 특성과 관련한 실험결과(단면적감소부의 용단 시간)를 설명한다. 실험에서, 총 길이(L1) 80mm의 커넥터바(25)를 사용하였다. 상기 실험은 용단 시간을 종래의 용단 시간의 1/3이하 수준까지 향상시키는데 주안점을 두었다.

[감소율과 관련한 용단 시간의 상관관계]

도4는 상기 계자코일(10)의 권선(WG)의 단면적(S0)과 관련하여, 단면적감소 율(S1/S0)에 대한 상기 커넥터바(25)(퓨즈부)의 단면적감소부의 용단 시간과의 상관관계의 실험결과를 보여준다.

상기 실험에 따르면, 단면적감소율은 50%이상으로 한 경우에, 상기 계자코일(10) 권선의 단면적은 상기 커넥터바(25)의 단면적과 같은 종래 부재와 비교한 결과, 상기 커넥터바(25)의 용단 시간(t′fa)는 종래의 용단 시간(tfa)의 약 1/3이하 수준으로 감소될 수 있었다.

그러나, 단면적감소부(퓨즈부)의 길이가 작은 경우, 길이방향에서 퓨즈부의 양단부, 즉 상기 커넥터바(25) 및 계자코일(10)에 접속된 상기 모터리드선(24)의 열전도량은 상기 퓨즈부에 발생된 열량보다 더 크다. 결론적으로, 상기 퓨즈부의 온도는 현저하게 높아지지 않는다. 이에 따라, 상기 커넥터바(25)의 용단 시간은 증가되게 되거나, 용단 온도에 도달하지 않을 수 있다. 이런 상황하에서, 상기 실험은 퓨즈부의 길이에 대한 퓨즈부의 용단 시간과의 상관관계를 시험하기 위하여 실행되었다. 그 결과는 도5와 같다.

[길이와 관련한 용단 시간과의 상관관계]

도5는 커넥터바의 길이(L1)에 대한 커넥터바(25)(퓨즈부)의 단면적감소부의 용단 시간의 상관관계와 관련된 실험결과를 보여준다.

도5에 나타낸 바와 같이, 상기 실험에 따르면, 단면적감소율이 50%로 된 경우, 상기 커넥터바(25)의 용단 시간(t′fa)은 상기 퓨즈부의 길이를 40mm이상(즉, 상기 커넥터바(25)의 총길이의 1/2이상)으로 설정한 종래 구조의 용단 시간(tfb)의 1/3이하로 감소되었다.

또한, 상기 퓨즈부의 길이가 약 10mm로 설정된 경우, 용단 시간은 종래 구조의 용단 시간과 거의 동일하였다. 상기 퓨즈부가 연장된 경우, 용단 시간은 기하급수적으로 감소되는 경향을 보였다. 상기 퓨즈부의 길이가 20mm였을 시, 상기 퓨즈부의 용단 시간은 종래의 약 1/2이였으며, 상기 퓨즈부의 길이가 40mm였을 시, 종래의 약 1/3이였다. 단면적감소부의 길이가 40mm이상이였을 경우, 용단 시간의 감소 효과는 길이 증가량만큼 작아지는 경향을 보였다. 그러나, 단면적감소부의 길이 증가는 용단 시간을 감소시킬 수 있었다. 이에 따라, 더 짧은 용단 시간을 갖는 효과적인 퓨즈로서 기능을 하는 단면적감소부를 갖기 위해서, 단면적감소부의 길이는 10mm이상, 바람직하게는 20mm이상, 더 바람직하게는 40mm이상 길어야 한다.

[실험의 요약]

이러한 방식으로, 상기 커넥터바(25)의 단면적감소율 및 길이 두 요소는 상기 퓨즈부(단면적감소부)의 용단 시간이 요구되는 수치와 같거나 그 이하(여기에서, 일반적인 부재의 약 1/3이하)가 되도록 결정될 수 있다.

[정리]

커넥터바(25)에 퓨즈부를 제공함으로써 얻어지는 모터 출력에 대한 영향은 퓨즈부가 계자코일(10)에 제공되는 경우, 즉, 권선의 단면적이 계자코일(10) 권선의 총 길이를 통해 감소되는 경우와 비교하면 작다. 상기 실험에 따르면, 제1실시예에서 출력감소율은 약 1%만큼만 감소되는 것으로 나타났으며, 엔진 시동성에 대한 영향은 거의 나타나지 않은 것으로 밝혀졌다.

[장점]

전술한 바와 같이, 비정상 과전류가 스타터에 공급되는 경우, 상기 커넥터바(25)의 단면적감소부는 모터(2)의 내부회로를 신속하며 확실하게 차단하는 효과적인 퓨즈로서의 기능을 할 수 있다.

또한, 전술한 단면적감소부는, 예를 들어 커넥터바(25)의 부분에 중간부재를 삽입하지 않고 커넥터바(25)에 통합될 수 있다(제1실시예에서, 상기 단면적감소부는 전체 길이에 걸쳐서 형성됨). 따라서, 상기 단면적감소부의 제공으로 인하여 상기 스타터 조립과정에서 상기 가공의 수는 증가하지 않는다. 이와 달리, 상기 퓨즈부가 커넥터바와 다른 중간부재를 이용하여 형성되는 경우, 예를 들어 상기 커넥터바와 중간부재를 용접하는 가공 또는 상기 용접부의 용접 강도를 증대시키기 위하여 중간부재에 표면처리를 하는 가공이 부가되어야 한다. 또한, 상기 단면적감소부의 단면적은 단면적감소부가 형성되기 전의 커넥터바(25)의 단면적보다 작기 때문에, 상기 커넥터바(25)를 수용하기 위한 공간이 새로이 제공될 필요가 없으며, 상기 커넥터바(25) 이외의 스타터 부재의 형상 변경도 필요가 없다.

[제2실시예]

이하, 본 발명에 따른 제2실시예를 도6을 참조하여 설명한다. 도6은 제1계자코일(10a)과 제2계자코일(10b)이 연결선(connecting wire)(30)을 통해 접속되는 계자코일(10)의 전개도이다. 본 발명에 따른 제2실시예의 모터(2)는 단면적감소부(퓨즈부, 단면감소부(section-reduced portion))가 제1계자코일(10a)과 제2계자코일(10b) 사이를 접속하는 연결선(30)에 제공된 일예를 제공한다. 상기 연결선(30)은 제1계자코일(10a)을 제2계자코일(10b)에 직렬로 접속시킨다. 구체적으로, 상기 제1계자코일(10a)의 일단부는 제2계자코일(10b)의 일단부에 연결선(30)을 통해 전기적으로 접속된다. 상기 제1계자코일(10a)의 타단부는 모터 리드선(24)에 접속되고, 상기 제2계자코일(10b)의 타단부는 정극측 브러시(20)에 접속된다.

상기 연결선(30)의 전체 길이의 단면적이 계자코일(10)의 권선(WG)의 단면적의 1/2이하가 되도록 상기 연결선(30)이 형성된다. 다시 말해서, 상기 계자코일(10)의 단면적(S0)에 대한 연결선(30)의 단면적(S2)의 감소율(S2/S0)은 50%이상이다. 상기 연결선(30)은 제1계자코일(10a)의 접속부로부터 제2계자코일(10b)의 접속부까지가 40mm이상인 길이(L2)를 갖는다. 따라서, 상기 모터(2)에 공급되는 지속적인 전류로 인하여 계자코일(10) 및 연결선(30)에 큰 단락전류(예를 들면, 수백 암페어)가 흐르는 경우, 상기 연결선(30)의 단면적(S2)은 계자코일(10)의 권선(WG)의 단면적(S0)보다 작아서(도8 참조) 상기 연결선(30)은 짧은 시간(실험에 의하면 약 20초이하)에 용단되어 상기 모터(2)의 내부회로를 신속하고 확실하게 차단한다.

이와 같은 실험의 결과는 상기 연결선(30)의 퓨즈부의 길이가 40mm이상으로 이루어지는 경우에 상기 연결선의 길이가 연장됨에 따른 용단 시간의 감소 효과가 약화되는 제1실시예에의 결과와 유사하다. 한편, 상기 연결선(30)의 길이가 40mm보다 작게 이루어지는 경우, 상기 연결선의 길이가 연장됨에 따른 용단 시간의 감소 효과는 상대적으로 양호하게 나타난다. 이러한 방식에서, 그 결과는 제1실시예에서 달성된 결과와 유사하다(도5 참조).

전술한 바와 같이, 비정상 과전류가 스타터에 공급되는 경우, 상기 연결선(30)의 단면적감소부는 모터(2)의 내부회로를 신속하고 확실하게 차단하는 효과 적인 퓨즈로서의 기능을 할 수 있다.

예를 들어, 상기 단면적감소부는 연결선(30) 부분에 중간부재를 삽입하지 않고 연결선(30)에 통합되는 것을 특징으로 한다(제2실시예에서, 상기 단면적감소부는 연결선(30)의 전체 길이에 걸쳐 형성됨). 따라서, 상기 퓨즈부가 중간부재로 형성되는 경우와 달리, 상기 단면적감소부의 제공으로 인하여 상기 스타터 조립과정에서 상기 가공의 수는 증가하지 않는다. 또한, 상기 단면적감소부의 단면적은 단면적감소부가 형성되기 전의 연결선(30)의 단면적보다 작기 때문에, 상기 연결선(30)을 수용하기 위한 공간이 새로이 제공될 필요가 없으며, 상기 연결선(30) 이외에는 스타터 부재의 형상 변경도 요구되지 않는다.

[변형예]

본 발명에 따른 제1실시예의 커넥터바(25)에서, 상기 접속부(25a, 25b) 이외 부분의 단면은 원형 형상이다. 그러나, 상기 단면은 이와 같은 원형 형상에 한정되지는 않고, 예를 들어 직사각형이나 정사각형 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 커넥터바(25)는 단면적을 효과적으로 감소시키기 위해서 중공 구조를 가지는 것이 바람직하다. 유사하게, 본 발명에 따른 제2실시예에의 연결선(30)의 단면 형상은 원형, 직사각형, 또는 정사각형 형상 등과 같이 적절하게 선택될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에서, 상기 커넥터바(25)의 전체 길이의 단면적은 계자코일(10)의 단면적보다 작게 이루어진다. 그러나, 상기 단면적감소부(퓨즈부)가 바람직한 용단 특성(예를 들어, 용단 시간의 감소율)을 갖는 퓨즈로서 기능을 할 수 있는 소정 길이보다 작지 않게 이루어질 경우, 상기 퓨즈부 이외 부분의 단면적은 종래의 구조와 동등할 수 있다. 유사하게, 본 발명의 제2실시예에서, 상기 단면적감소부(퓨즈부)가 바람직한 용단 특성(예를 들어, 용단 시간)을 갖는 퓨즈로서 기능을 할 수 있는 소정 길이보다 작지 않게 이루어질 경우, 상기 퓨즈부 이외 부분의 단면적은 종래의 구조와 동등할 수 있다. 상기 단면적감소부는 전체 길이에서 동일한 단면을 가질 필요가 없지만, 바람직한 용단 특성을 구현하기 위해서 효과적인 단면을 가질 수 있다. 또한, 상기 퓨즈부가 바람직한 용단 특성을 가질 수 있도록 상기 단면적감소부의 길이 및 단면적의 조합을 결정할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에서 단면적감소부의 바람직한 용단 특성은 상기 용단 시간이 종래에 비해 약 1/3이하로 감소시키는 것을 포함하고, 본 발명의 제2실시예에서 단면적감소부의 바람직한 용단 특성은 상기 용단 시간이 종래에 비해 약 20초 이하로 감소시키는 것을 포함한다. 그러나, 본 발명에서, 상기 단면적감소부의 바람직한 특성은 용단 시간이 종래에 비해 약 1/3이하 또는 약 20초 이하로 감소시키는 것에 한정되지 않을 수 있다.

최종적으로, 도7a 및 도7b는 본 발명의 각 제1 및 제2실시예에 따른 배터리에서 계자코일까지 전류 공급용 배선의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 상기 제1 및 제2실시예에서, 상기 단면적감소부는 퓨즈로서의 기능을 하도록 커넥터바(25) 및 연결선(30)에 각각 제공된다. 그러나, 상기 단면적감소부는 커넥터바(25) 및 연결선(30) 이외의 부분(전류계전 요소(current-relaying element))에 제공될 수 있고, 상기와 같이 커넥터바(25) 및 연결선(30) 이외의 부분은 배터리 케이블(34)의 부분(전류계전 요소), 계자코일(10a)의 인발 리드선(10ai, 10ao), 또는 계자코 일(10b)의 리드선(10bi, 10bo) 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 장점 및 효과를 설명하기 위해, 전술한 바와 같이 퓨즈가 배선(전류계전 요소)에 통합된 각각의 경우에서 구체적인 스타터를 설명하였다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명은 단락 전류가 내부 회로에 흐르게 될 경우, 조기에 모터의 내부 회로를 차단시키기 위한 용단 기능을 갖는 스타터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 형상 및 조립공정이 양호하며 용이한 스타터를 제공할 수 있다.

Claims

자계를 발생시키기 위하여 계자코일에 통전하도록 전원으로부터 시동전류를 제공받는 계자코일을 구비한 모터; 및

상기 계자코일과 전원을 접속하는 최소한의 전기경로 부품을 형성하기 위하여 배치되며, 상기 계자코일로 이루어지는 권선의 단면적보다 작은 단면적의 단면적감소부를 갖는 전류계전 요소를 포함하며,

상기 단면적감소부의 단면적은 그 단면적감소부가 시동전류의 과도한 양에 대하여 퓨즈로서의 기능을 하도록 결정되는

엔진 시동용 스타터.
제1항에 있어서,

상기 전류계전 요소는

상기 계자코일과 모터의 리드선을 접속하는 커넥터바인

엔진 시동용 스타터.
제1항에 있어서,

상기 계자코일은 복수개의 계자코일로 이루어지고,

상기 계자코일의 일단부는 연결선을 통해 계자코일의 타단부에 접속되고,

상기 단면적감소부는 연결선과 일체로 형성되는

엔진 시동용 스타터.
제2항에 있어서,

상기 단면적감소부는

상기 커넥터바 길이의 절반과 같거나 더 긴 길이를 갖는

엔진 시동용 스타터.
제3항에 있어서,

상기 단면적감소부는

상기 연결선 길이의 절반과 같거나 더 긴 길이를 갖는

엔진 시동용 스타터.
제4항에 있어서,

상기 단면적감소부는 40mm와 같거나 더 긴 길이를 갖는

엔진 시동용 스타터.
제5항에 있어서,

상기 단면적감소부는 40mm와 같거나 더 긴 길이를 갖는

엔진 시동용 스타터.
제4항에 있어서,

상기 커넥터바의 단면적감소부의 단면적은 계자코일로 이루어지는 권선 단면적의 절반과 같거나 작게 이루어지는

엔진 시동용 스타터.
제5항에 있어서,

상기 연결선의 단면적감소부의 단면적은 계자코일로 이루어지는 권선 단면적의 절반과 같거나 작게 이루어지는

엔진 시동용 스타터.
제8항에 있어서,

상기 커넥터바의 단면적감소부는 40mm와 같거나 더 긴 길이를 갖는

엔진 시동용 스타터.
제9항에 있어서,

상기 연결선의 단면적감소부는 40mm와 같거나 더 긴 길이를 갖는

엔진 시동용 스타터.
제1항에 있어서,

상기 단면적감소부는 계자코일로 이루어지는 권선 단면적의 절반과 같거나 그보다 작은 단면적을 갖는

엔진 시동용 스타터.
제12항에 있어서,

상기 단면적감소부는 10mm보다 긴 길이를 갖는

엔진 시동용 스타터.
제12항에 있어서,

상기 단면적감소부의 길이는 20mm와 같거나 더 길게 이루어지는

엔진 시동용 스타터.
제12항에 있어서,

상기 단면적감소부의 길이는 40mm와 같거나 더 길게 이루어지는

엔진 시동용 스타터.
제12항에 있어서,

상기 전류계전 요소는

상기 계자코일과 모터의 리드선을 접속하는 커넥터바인

엔진 시동용 스타터.
제12항에 있어서,

상기 계자코일은 복수개의 계자코일로 이루어지고,

상기 계자코일의 일단부는 연결선을 통해 계자코일의 타단부에 접속되고,

상기 단면적감소부는 연결선과 일체로 형성되는

엔진 시동용 스타터.
제13항에 있어서,

상기 전류계전 요소는

상기 계자코일과 모터의 리드선을 접속하는 커넥터바인

엔진 시동용 스타터.
제13항에 있어서,

상기 계자코일은 복수개의 계자코일로 이루어지고,

상기 계자코일의 일단부는 연결선을 통해 계자코일의 타단부에 접속되고,

상기 단면적감소부는 연결선과 일체로 형성되는

엔진 시동용 스타터.
제1항에 있어서,

상기 단면적감소부의 길이 및 단면적은 시동전류가 소정 양보다 큰 전류에 대하여 그 단면적감소부가 소정 시간 간격으로 퓨즈로서의 기능을 하도록 결정되는

엔진 시동용 스타터.