KR100820283B1 - 고강도 히트싱크를 갖는 정류기를 구비한 차량용교류발전기 - Google Patents

고강도 히트싱크를 갖는 정류기를 구비한 차량용교류발전기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 차량 교류발전기용 정류기는 각각 하나의 정류소자가 끼워맞춰지는 끼움공 및 상기 끼움공이 개방되는 주면을 갖는 히트싱크를 포함한다. 히트싱크는 실질적으로 복수의 환형으로 이루어지고, 대응하는 하나의 끼움공 주위에서 상기 히트싱크의 주면에 각각 형성되는 환형 리브를 구비한다. 각 리브는 대응하는 끼움공을 형성하는 상기 히트싱크의 내부 가장자리와 상기 히트싱크의 외곽을 형성하는 상기 히트싱크의 외부 가장자리 사이의 최소거리가 작은 상기 주면의 영역에 위치되는 제1부분 및 상기 내부 가장자리와 외부 가장자리 사이의 최소거리가 큰 상기 주면의 영역에 위치되는 제2부분을 구비한다. 상기 제1부분은 상기 히트싱크의 주면으로부터 상기 제2부분보다 큰 돌출높이를 갖는다.
교류발전기, 정류기, 히트싱크, 환형리브, 끼움공, 돌출높이, 정류소자

Description

고강도 히트싱크를 갖는 정류기를 구비한 차량용 교류발전기{AUTOMOTIVE ALTERNATOR WITH RECTIFIER HAVING HIGH-STRENGTH HEAT SINKS}
도1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 차량용 교류반전기의 전체 구성을 나타낸 부분 단면도.
도2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 정류기의 전체 구성을 나타낸 평면도.
도3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 정류기를 포함하는 차량용 교류발전기의 일부분을 나타낸 부분 단면 확대도.
도4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 정류기의 네거티브측 히트싱크를 나타낸 평면도.
도5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 정류기의 네거티브측 히트싱크를 나타낸 평면도.
도6은 도5의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도.
도7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 정류기의 네거티브측 히트싱크의 일부분을 나타낸 평면도.
도8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 정류기의 전체 구성을 나타낸 평면도.
도9는 본 발명의 제4실시 예에 따른 정류기의 포지티브측 히트싱크의 일부분 을 나타낸 사시도.
도10은 본 발명의 제4실시 예에 따른 정류기의 네거티브측 히트싱크의 일부분을 나타낸 사시도.
도11은 도10의 반대 방향에서 본 발명의 제4실시 예에 따른 정류기의 네거티브측 히트싱크의 일부분을 나타낸 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 차량용 교류발전기 2: 회전자
4: 고정자 5: 정류기
10: 풀리 501: 포지티브측 히트싱크
502: 포지티브측 다이오드 502A, 504A: 끼움공
503: 네거티브측 히트싱크 504: 네거티브측 다이오드
513: 단자 블록 601, 602: 환형 리브
603: 관통공
본 발명은 대략 차량용 교류발전기 및 정류기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고강도 히트싱크를 갖는 정류기를 포함하는 차량용 교류발전기에 관 한 것이다.
최근 주행저항을 감소시키기 위한 슬란트-노이즈 설계를 적용하고, 차량 객실의 보다 충분한 공간을 확보하기 위한 요구를 만족시키기 위하여 차량의 엔진룸이 협소화되고 있다. 한편 엔진룸에 설치되는 다수의 엔진 부품들은 증가하고 있다. 그 결과, 차량용 교류발전기는 엔진룸의 높은 주위온도의 영향을 받으며, 소형화도 보다 요구되고 있다.
한편 차량의 쾌적성 및 안전성을 향상시키기 위한 전기부하의 증가로 인하여, 차량용 교류발전기는 큰 발전용량을 갖도록 요구되고 이에 따라 많은 양의 열을 발생하게 된다.
특히 차량용 교류발전기 중에서, 복수의 정류소자(예를 들면, 다이오드)를 포함하는 정류기는 차량용 교류발전기가 동작하는 동안 온도가 크게 상승하게 된다. 따라서 차량용 교류발전기의 크기 및 비용 증가 없이 정류기의 충분한 냉각이 요구된다.
미국특허 제6809443호 공보에는 차량용 교류발전기에 통합된 정류장치를 제안하고 있다. 구체적으로 상기 정류장치에서, 정류소자는 한 쌍의 냉각핀(즉, 히트싱크)에 형성된 수용공에 압입 끼워맞춰지고, 이에 따라 종래 납땜 작업을 생략한다. 상기 각 냉각핀은 차량용 교류발전기의 회전샤프트에 대하여 반경방향으로 연장하는 복수의 리브를 구비하여 차량용 교류발전기의 크기를 증가시키지 않고 냉각핀의 냉각성능을 향상시킨다.
미국특허출원 제2004-0256924호 공보에는 차량용 교류발전기에 통합된 정류 기를 제안하고 있다. 구체적으로 상기 정류기에서 정류소자는 한 쌍의 방열핀(즉. 히트싱크)에 형성된 압입공에 압입 끼워맞춰진다. 상기 방열핀은 각각 차량용 교류발전기의 회전샤프트에 대하여 반경방향으로 연장하는 복수의 반경방향 서브핀을 구비한다. 또한 상기 각 방열핀은 상 하나의 압입공 근방에 각각 형성된 복수의 아크형 서브핀을 구비하며, 이에 따라 방열핀의 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 각 방열핀은 압입공 근방에서 큰 두께를 구비하여 상기 정류소자를 압입공으로 압입 끼워맞추는 동작 동안 발생하는 크랙을 방지한다.
그러나 상기한 종래의 정류장치 및 정류기에서, 냉각핀 또는 방열핀은 그에 수용공 또는 압입공과 리브 또는 서브핀이 형성되기 때문에, 매우 복잡한 형태를 갖는다. 그러므로 상기 냉각핀 또는 방열핀에 두께 감소부 및 응력 집중부가 존재할 수 있으며, 이들 부분에서 수용공 또는 압입공으로 정류소자를 압입 끼워맞추는 동작에 의하여 유발되는 응력으로부터 냉각핀 또는 방열핀이 견딜 수 없게 되어 냉각핀 또는 방열핀에 크랙을 발생시킬 수 있다.
또한 냉각핀 또는 방열핀의 제조비용을 최소화하기 위하여 알루미늄 다이캐스팅으로 제조하는 것이 바람직하다. 그러나 몇몇 경우에 알루미늄 다이캐스팅으로 냉각핀 또는 방열핀을 결함없이 제조하는 데는 어려움이 있으며, 그 결과 압입 끼워맞춤동작 동안 제조된 냉각핀 또는 방열핀의 크랙을 방지하는데 어려움이 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 히트싱크의 강도를 높일 뿐만 아니라 뛰어난 냉각성능을 확보할 수 있는 진보된 구성의 히트싱크를 구비한 차량용 교류발전기의 정류기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 진보된 정류기가 통합된 차량용 교류발전기를 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1관점에 따르면, 차량 교류발전기의 고정자에 의하여 발생한 교류전력을 직류전류로 정류하도록 구성되는 복수의 정류소자; 및 주면에서 개방되고 각각 상기 정류소자 중 하나가 끼워맞춰지는 복수의 끼움공을 갖는 히트싱크를 포함하며, 상기 히트싱크는 실질적으로 복수의 환형으로 이루어지고, 대응하는 하나의 끼움공 주위에서 상기 히트싱크의 주면에 각각 형성되는 환형 리브를 구비하고, 상기 각 리브는 대응하는 끼움공을 형성하는 상기 히트싱크의 내부 가장자리와 상기 히트싱크의 외곽을 형성하는 상기 히트싱크의 외부 가장자리 사이의 최소거리가 작은 상기 주면의 영역에 위치되는 제1부분 및 상기 내부 가장자리와 외부 가장자리 사이의 최소거리가 큰 상기 주면의 영역에 위치되는 제2부분을 구비하며, 상기 제1부분은 상기 히트싱크의 주면으로부터 상기 제2부분보다 큰 돌출높이를 갖는 차량 교류발전기용 정류기를 제공한다.
이러한 구성을 통해, 상기 정류소자를 히트싱크의 끼움공으로 압입 끼워맞추는 동작 동안, 히트싱크에서 유발되는 응력을 균일화할 수 있다. 그 결과 히트싱크의 크래킹을 확실하게 방지할 수 있다. 또한 위의 구성으로, 히트싱크의 전체 면적은 증가하고, 이에 따라 히트싱크의 냉각용량을 증대시킨다. 그 결과, 고강도의 히트싱크를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 뛰어난 냉각성능도 확보할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 상기 정류소자는 포지티브측 정류소자이고, 상기 히트싱크는 포지티브측 히트싱크이고, 상기 정류기는 상기 포지티브측 히트싱크와 동일 구성을 갖는 네거티브측 히트싱크 및 상기 네거티브측 히트싱크의 복수의 끼움공 중 하나에 각각 끼워맞춰지는 복수의 네거티브측 정류소자를 더 포함한다.
상기 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크는 그 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크의 주면이 서로 평행하도록 배치된다.
상기 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크 사이에 개재되며, 내부에 상기 포지티브측 정류소자, 네거티브측 정류소자 및 고정자 간을 전기적으로 접속시키기 위한 도전부재를 구비하는 단자블록을 더 포함한다.
상기 히트싱크의 주면의 적어도 하나의 리브의 제2부분은 그 주면과 동일 평면으로 이루어진다.
상기 히트싱크의 주면의 각 리브는 상기 제1부분과 제2부분 사이에 연결부를 더 구비하고, 상기 연결부는 상기 제1부분과 제2부분의 사이에서 경사지는 면으로 형성되고, 상기 연결부와 상기 제1부분의 사이 및 상기 연결부와 상기 제2부분의 사이의 경계는 라운드지게 이루어진다.
본 발명의 제2관점에 따르면, 회전 샤프트를 구비하며, 회전 자계를 발생하도록 작동하는 회전자; 상기 회전자에 의하여 발생한 회전 자계로 교류 전력을 발생하도록 작동하는 고정자; 상기 회전자 및 고정자를 지지하는 프레임; 및 상기 고정자에 의하여 발생한 교류전력을 직류전류로 정류하기 위하여 상기 고정자에 전기적으로 접속되는 복수의 정류소자 및 주면에서 개방되고 각각 상기 정류소자 중 하나가 끼워맞춰지는 복수의 끼움공을 갖는 히트싱크를 구비하는 정류기를 포함하며, 상기 히트싱크는 실질적으로 복수의 환형으로 이루어지고, 대응하는 하나의 끼움공 주위에서 상기 히트싱크의 주면에 각각 형성되는 환형 리브를 구비하고, 상기 각 리브는 대응하는 끼움공을 형성하는 상기 히트싱크의 내부 가장자리와 상기 히트싱크의 외곽을 형성하는 상기 히트싱크의 외부 가장자리 사이의 최소거리가 작은 상기 주면의 영역에 위치되는 제1부분 및 상기 내부 가장자리와 외부 가장자리 사이의 최소거리가 큰 주면의 영역에 위치되는 제2부분을 구비하며, 상기 제1부분은 상기 히트싱크의 주면으로부터 상기 제2부분보다 큰 돌출높이를 갖는 차량용 교류발전기를 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 히트싱크는 그 히트싱크의 주면에서 개방되는 적어도 하나의 관통공이 형성되며, 상기 관통공은 그 관통공에 가장 가까운 하나의 리브의 제1부분보다 제2부분에 가까운 위치에 형성된다. 상기 차량용 교류발전기는 상기 히트싱크의 적어도 하나의 관통공을 통과하는 냉각풍을 발생시키도록 상기 회전자의 회전으로 회전하도록 구성되는 냉각팬을 더 포함한다.
상기 히트싱크는 그 히트싱크의 주면의 법선 방향에 직각을 이루는 방향으로 각각 연장하는 복수의 핀을 더 구비한다.
상기 핀은 상기 히트싱크의 리브의 적어도 하나의 제1부분과 일체로 형성된다.
상기 핀은 상기 히트싱크의 주면의 직교방향으로 상기 리브의 적어도 하나의 제1부분으로부터 돌출되게 형성될 수 있다. 또한 상기 핀은 상기 히트싱크의 주면의 법선 방향에 직각을 이루는 방향으로 상기 리브의 적어도 하나의 제1부분으로부터 돌출되게 형성될 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. 본 발명은 특정 실시 예로 한정되지 않으며, 이 특정 실시 예는 설명 및 이해를 돕기 위한 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 도1 내지 도11을 참조하여 설명한다.
명확한 이해를 돕기 위하여 본 발명의 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 하는 동일 구성요소는 각 도면에서 가능한 동일 도면부호로 표시하였다.
도1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 차량용 교류발전기(1)의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도1에 나타낸 바와 같이, 상기 차량용 교류발전기(1)는 회전자(2), 고정자(4), 프레임(3), 정류기(5), 브러시(7), 전압 레귤레이터(9), 커넥터 케이스(6), 보호커버(8) 및 풀리(10)를 포함한다.
상기 회전자(2)는 회전자 샤프트(21), 계자 권선(22), 폴코어(pole core)(24) 및 냉각팬(26)을 포함한다. 상기 계자 권선(22)은 폴코어(24) 둘레로 권 선되고, 그 계자 권선(22)에 계자 전류(또는 여자 전류)가 공급될 경우, 상기 폴코어(24)는 자기코어를 형성한다. 다시 말해서, 상기 회전자(2)에 의하여 회전 자계가 발생한다. 상기 냉각팬(26)은 폴코어(24)의 정류기측 축단부(즉, 도1에서 우측)에 장착되고, 정류기(5)를 통해 통과하는 냉각풍을 발생시키도록 동작한다.
상기 고정자(4)는 회전자(2)를 둘러싸도록 구성된다. 상기 고정자(4)는 3상 고정자 권선(41) 및 고정자 코어(42)를 포함한다. 상기 고정자 권선(41)은 고정자 코어(42) 둘레에 권선되어, 상기 회전자(2)에 의하여 발생한 회전 자계는 고정자 코어(42)를 통해 통과하고, 이에 따라 상기 고정자 권선(41)에 3상 교류전류가 유도된다.
상기 프레임(3)은 전방 프레임(3a) 및 후방 프레임(3b)으로 구성된다. 상기 프레임(3)은 전방 프레임(3a) 및 후방 프레임(3b)에 각각 제공되는 베어링(3c)을 통해 회전자(2)의 회전자 샤프트(21)를 지지한다. 또한 상기 프레임(3)은 복수의 고정 볼트(3e)에 의하여 고정자(4)의 고정자 코어(42)를 지지한다.
상기 정류기(5)는 고정자(4)의 고정자 권선(41)으로부터 출력된 3상 AC 전력을 전파 정류하여 DC 전력을 얻도록 구성된다. 상기 정류기(5)에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
상기 브러시(7)는 회전자 샤프트(21)에 설치된 슬립링(27)과 슬라이딩 접촉하여 상기 계자 전류는 슬립링(27)을 통해 브러시(7)로부터 계자 권선(22)으로 공급될 수 있다.
상기 전압 레귤레이터(9)는 계자 권선(22)으로 공급되는 계자 전류의 조정을 통해 정류기(5)로부터 출력된 DC 전압을 조절하도록 구성된다.
상기 커넥터 케이스(6)는 그 내부에 차량 제어장치(미도시)로부터 또는 차량 제어장치로 전기신호를 입출력하기 위한 단자가 유지된다.
상기 보호 커버(8)는 수지재료로 이루어지며, 상기 정류기(5), 전압 레귤레이터(9) 및 브러시(7)를 덮어 외부 이물질로부터 정류기. 전압 레귤레이터 및 브러시를 보호하도록 후방 프레임(3b)에 고정된다.
상기 풀리(10)는 벨트(미도시)를 통해 엔진으로부터의 구동력을 차량 교류발전기(1)로 전달하도록 회전 샤프트(21)에 설치된다.
이하 차량용 교류발전기(1)의 전체 구성을 설명한 후, 본 발명의 실시 예에 따른 정류기(5)를 상세히 설명한다.
도1 내지 도3을 참조해 보면, 상기 정류기(5)는 포지티브측 히트싱크(501), 상기 포지티브측 히트싱크(501)에 설치되는 복수의 포지티브측 다이오드(502), 네거티브측 히트싱크(503). 상기 네거티브측 히트싱크(503)에 설치되는 복수의 네거티브측 다이오드(504) 및 상기 포지티브측 히트싱크(501)와 네거티브측 히트싱크(503) 사이에 개재되는 단자 블록(513)을 포함한다.
상기 포지티브측 히트싱크(501)와 네거티브측 히트싱크(503)는 회전자(2)의 축방향(즉, 회전 샤프트(21)의 축방향)으로 서로 이격되며, 그 회전자(2)의 축방향으로 서로 오버랩(overlap)되도록 회전 샤프트(21) 둘레에 배치된다.
상기 단자 블록(513)은 수지재료로 이루어지며, 상기 포지티브측 히트싱크(501)와 네거티브측 히트싱크(503)를 서로 전기적으로 절연시킨다. 상기 단자 블 록(513)은 그에 인서트 몰딩되는 도전부재(514)를 구비한다. 상기 도전부재(514)는 포지티브측 다이오드(502)와 네거티브측 다이오드(504)에 고정자(4)의 3상 고정자 권선(41)을 전기적으로 접속시킨다.
상기 포지티브측 다이오드(502) 및 네거티브측 다이오드(504)는 고정자 권선(41)으로부터 출력된 3상 AC 전력을 전파 정류하기 위한 정류소자로서 작용한다. 상기 각 포지티브측 다이오드(502)는 포지티브측 히트싱크(501)에 형성된 복수의 끼움공(502A) 중 하나에 압입 끼워맞춰지고, 그로부터 네거티브측 히트싱크(503)측으로 연장하는 리드(lead)(510)를 구비한다. 이에 대하여 상기 각 네거티브측 다이오드(504)는 네거티브측 히트싱크(503)에 형성된 복수의 끼움공(504A) 중 하나에 압입 끼워맞춰지고, 그로부터 포지티브측 히트싱크(501) 측으로 연장하는 리드(512)를 구비한다.
상기 포지티브측 다이오드(502)로부터 연장하는 리드(510)와 상기 네거티브측 다이오드(504)로부터 연장하는 리드(512)는 단자블록(513)의 도전부재(514)에 접속되고, 이에 따라 적어도 한 세트의 3상 전파정류회로를 형성한다. 본 실시 예에서. 도2에 나타낸 바와 같이 두 세트의 3상 전파정류회로를 형성하도록 총 6개의 포지티브측 다이오드(502) 및 총 6개의 네거티브측 다이오드(504)가 채용된다. 상기 전파정류에 의하여 얻어진 DC 전력은 정류기(5)의 출력단자로서 제공되도록 상기 포지티브측 히트싱크(501)에 부착되는 볼트(500)로부터 출력된다.
상기한 구성을 갖는 정류기(5)는 후방 프레임(3b)과 보호 커버(8) 사이에 개재되고, 복수의 고정볼트(31)에 의하여 이들 사이에 고정된다. 또한 상기 고정 볼 트(31)는 후방 베어링 박스(30)를 지지하기 위한 지지부재로서 제공된다. 본 실시 예에서, 상기 네거티브측 히트싱크(503)는 포지티브측 히트싱크(501)보다 큰 외경을 가지며, 따라서 상기 네거티브측 다이오드(504)는 포지티브측 다이오드(502)의 반경방향 외측에 위치된다. 또한 도3에 나타낸 바와 같이 상기 네거티브측 히트싱크(503)는 고정 볼트(31) 부근 후방 프레임(3b)에 접한다.
본 실시 예에서, 상기 포지티브측 및 네거티브측 히트싱크(501, 503)는 모두 알루미늄 다이캐스팅에 의해 제조되어 양산성의 향상을 통해 제조비용이 절감된다.
도4를 참조해 보면, 상기 네거티브측 히트싱크(503)는 보호커버(8)를 향하는 주면(major surface)(553)에 형성된 복수의 환형 리브(601)를 구비한다.
구체적으로, 상기 각 리브(601)는 주면(553)에서 개방되는 대응하는 하나의 끼움공(504A) 주위에 형성된다. 상기 각 리브(601)는 주면(553)으로부터 다른 높이를 갖고 돌출하는 복수의 부분들을 포함한다. 상기 돌출 부분들의 돌출 높이는 그 부분들이 위치되는 각 영역에서 네거티브측 히트싱크(503)의 반경방향 두께에 반비례한다. 여기에서, 상기 주면(553)의 영역에서 네거티브측 히트싱크(503)의 반경방향 두께는 대응하는 끼움공(504A)을 형성하는 네거티브측 히트싱크(503)의 내부 가장자리(563)와 주면(553)의 해당 영역에서 네거티브측 히트싱크(503)의 외곽을 형성하는 네거티브측 히트싱크(503)의 외부 가장자리(564) 사이의 최소 거리에 의해 형성된다.
예를 들면, 상기 각 리브(601)는 제1부분(601a) 및 제2부분(601b)을 구비한다. 상기 제1부분(601a)은 네거티브측 히트싱크(503)의 반경방향 두께가 작은 주 면(553)의 영역에 위치되고, 제2부분(601b)은 네거티브측 히트싱크(503)의 반경방향 두께가 큰 주면(553)의 영역에 위치된다. 상기 제1부분(601a)은 제2부분(601b)보다 주면(553)으로부터 큰 돌출 높이를 갖는다. 다시 말해서, 각 리브는 대응하는 끼움공을 형성하는 상기 히트싱크의 내부 가장자리와 상기 히트싱크의 외곽을 형성하는 상기 히트싱크의 외부 가장자리 사이의 거리가 가까운 주면의 영역에 제1부분이 위치되고, 제2부분은 상기 내부 가장자리와 외부 가장자리 사이의 거리가 상기 제1부분이 형성되는 거리보다 상대적으로 먼 주면의 영역에 위치된다. 따라서 끼움공이 형성되는 히트싱크의 외곽부분(제1부분)에서의 강도 보강이 이루어질 수 있다.
상기 각 리브(601) 부분들의 돌출 높이는 네거티브측 히트싱크(503)의 기하학적 관성 모멘트(I)가 대응하는 끼움공(504A)의 원주방향을 따라 균일하도록 설정되는 것이 바람직하다. 상기 회전자(2)의 축방향과 평행한 상기 네거티브측 히트싱크(503)의 단면에서의 기하학적 관성 모멘트(I)는 다음의 식으로 결정될 수 있다.
I = 1/12 × B × H3
여기에서 B는 단면의 반경방향 폭이고, H는 단면의 축방향 높이이다.
유사하게, 다시 도2를 참조해 보면, 상기 포지티브측 히트싱크(501)는 보호 커버(8)를 향하는 주면(551)에 형성된 복수의 환형 리브(602)를 구비한다.
구체적으로, 각 리브(602)는 주면(551)에서 개방되는 대응하는 하나의 끼움공(502A) 주위에 형성된다. 상기 각 리브(602)는 그 주면(551)으로부터 다른 높이 로 돌출하는 복수의 돌출부분을 포함한다. 상기 돌출 부분들의 돌출 높이는 그 부분들이 위치되는 각 영역에서 포지티브측 히트싱크(501)의 반경방향 두께에 반비례한다.
예를 들면, 상기 각 리브(602)는 제1부분(602a) 및 제2부분(602b)을 구비한다. 상기 제1부분(602a)은 포지티브측 히트싱크(501)의 반경방향 두께가 작은 주면(551) 영역에 위치되고, 상기 제2부분(602b)은 포지티브측 히트싱크(501)의 반경방향 두께가 큰 주면(551)의 영역에 위치된다. 상기 제1부분(602a)은 제2부분(602b)보다 주면(551)으로부터 큰 돌출높이를 갖는다. 다시 말해서, 각 리브는 대응하는 끼움공을 형성하는 상기 히트싱크의 내부 가장자리와 상기 히트싱크의 외곽을 형성하는 상기 히트싱크의 외부 가장자리 사이의 거리가 가까운 주면의 영역에 제1부분이 위치되고, 제2부분은 상기 내부 가장자리와 외부 가장자리 사이의 거리가 상기 제1부분이 형성되는 거리보다 상대적으로 먼 주면의 영역에 위치된다. 따라서 끼움공이 형성되는 히트싱크의 외곽부분(제1부분)에서의 강도 보강이 이루어질 수 있다.
또한 상기 각 리브(602)의 돌출 부분들의 돌출 높이는 포지티브측 히트싱크(501)의 기하학적 관성 모멘트(I)가 대응하는 끼움공(502A)의 원주방향을 따라 균일하도록 설정된다.
전술한 구성의 환형 리브(601, 602)에 의하여, 상기 네거티브측 다이오드(504)와 포지티브측 다이오드(502)를 각각 네거티브측 히트싱크(503)의 끼움공(504A)과 포지티브측 히트싱크(501)의 끼움공(502A)으로 끼워맞추는 동작 동안, 상기 네거티브측 및 포지티브측 히트싱크(503, 501)에서 유발되는 응력을 균일화할 수 있다.
그 결과, 상기 네거티브측 히트싱크(503) 및 포지티브측 히트싱크(501)의 작은 반경방향 두께 부분에서의 어떠한 응력 집중도 방지할 수 있어, 상기 히트싱크(503, 501)가 크래킹되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한 전술한 구성으로, 상기 네거티브측 및 포지티브측 히트싱크(503, 501)의 전체 면적은 증가하고, 이에 따라 상기 히트싱크(503, 501)의 냉각용량을 증대시킨다.
그 결과, 네거티브측 및 포지티브측 히트싱크(503, 501)는 높은 강도의 히트싱크로 확보될 수 있을 뿐만 아니라, 뛰어난 냉각성능을 확보할 수 있다.
도5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 정류기(5)의 네거티브측 히트싱크(503)의 일부분을 나타낸 도면이다.
본 실시 예에서, 도5에 나타낸 바와 같이, 상기 네거티브측 히트싱크(503)의 주면(553)에 형성된 각 리브(601)는 제1부분(601a) 및 제2부분(601c)을 포함한다. 상기 제1부분(601a)은 네거티브측 히트싱크(503)의 반경방향 두께가 작은 주면(553)의 영역에 위치되고, 상기 제2부분(601c)은 네거티브측 히트싱크(503)의 반경방향 두께가 큰 주면(553)의 영역에 위치된다. 상기 제1부분(601a)은 주면(553)으로부터 큰 돌출 높이를 가지며, 상기 제2부분(601c)은 주면(553)과 동일 평면으로 이루어진다. 다시 말해서, 상기 각 리브(601)는 불완전한 링 형태를 갖는다.
또한 도6을 참조해 보면, 상기 각 리브(601)는 제1부분(601a)과 제2부분(601c) 사이에 연결부(601e)를 구비한다. 상기 연결부(601e)는 제1부분(601a)과 제2부분(601c)의 축방향 단면으로 경사지는 면을 구비한다. 또한 상기 연결부(601e)의 면과 상기 제1부분(601a)의 축방향 단면 사이 및 상기 연결부(601e)의 면과 제2부분(601c)의 축방향 단면 사이의 경계(601f)는 라운드지게 이루어진다.
또한, 본 실시 예에서, 상기 정류기(5)의 포지티브측 히트싱크(501)는 전술한 네거티브측 히트싱크(503)의 리브(601)와 동일한 방식으로 형성되는 복수의 리브(602)를 구비한다.
제2실시 예에 따른 리브(601, 602)의 형성은 특히 치수의 제한으로 인하여 네거티브측 히트싱크(503) 또는 포지티브측 히트싱크(501)의 반경방향 두께가 작은 영역에서 리브(601, 602)가 큰 돌출 높이를 갖는 것이 불가능한 경우에 유용하다. 보다 구체적으로 이러한 경우, 상기 네거티브측 히트싱크(503) 또는 포지티브측 히트싱크(501)의 반경방향 두께가 크게 되는 영역 대신에, 리브(601, 602)의 돌출 높이를 영으로 설정함으로써 네거티브측 히트싱크(503) 또는 포지티브측 히트싱크(501)의 강도를 충분히 높은 강도로 확보할 수 있다.
또한 경사진 연결부(예를 들면, 601e) 및 라운드진 경계(예를 들면, 601f)를 제공함으로써, 상기 리브(601, 602)의 다른 부분들 사이의 경계에서 어떠한 응력집중도 방지할 수 있어, 상기 히트싱크(503, 501)의 강도를 고강도로 확실하게 확보할 수 있다.
도7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 정류기(5)의 네거티브측 히트싱크(503) 의 일부분을 나타낸 도면이다.
본 실시 예에서, 각 리브(601)는 제2실시 예에서와 같이 큰 돌출 높이를 갖는 제1부분(601a)과 영의 돌출 높이를 갖는 제2부분(601c)을 구비한다. 또한 본 실시 예에서, 상기 네거티브측 히트싱크(503)는 대응하는 하나의 리브(601)의 제2부분(601c) 부근에 각각 형성되는 복수의 관통공(603)을 구비하며, 만곡된 밴드(curved band) 형태를 갖는다.
또한 본 실시 예에서, 상기 정류기(5)의 포지티브측 히트싱크(501)는 전술한 네거티브측 히트싱크(503)의 관통공과 같이 동일한 방식으로 형성되는 복수의 관통공(603)을 구비한다.
상기 네거티브측 히트싱크(503) 또는 포지티브측 히트싱크(501)의 반경방향 두께가 큰 영역에서 관통공(603)을 제공함으로써, 상기 히트싱크(503, 501)에서 유발되는 응력을 효과적으로 균일화할 수 있고, 이에 따라 상기 히트싱크(503, 501)의 강도를 확실하게 고강도로 확보할 수 있다.
또한 상기 관통공(603)을 제공함으로써, 상기 네거티브측 히트싱크(503)와 포지티브측 히트싱크(501)의 전체 면적은 더 증가하고, 이에 따라 상기 히트싱크(503, 501)의 냉각용량을 증대시킨다.
또한 차량용 교류발전기(1)의 동작 동안, 냉각팬(26)에 의해 발생한 냉각풍은 관통공(603)을 통과하게 되고, 이에 따라 상기 네거티브측 히트싱크(503)와 포지티브측 히트싱크(501)의 냉각성능을 보다 향상시킬 수 있다.
도8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 정류기(5)를 나타낸 도면이다. 도9는 제 4실시 예에 따른 정류기(5)의 포지티브측 히트싱크(501)의 일부분을 나타낸 도면이다. 도10은 제4실시 예에 따른 정류기(5)의 네거티브측 히트싱크(503)의 일부분을 나타낸 도면이다. 도11은 도10의 반대 방향으로 네거티브측 히트싱크(503)의 일부분을 나타낸 도면이다.
도8 및 도9에 나타낸 바와 같이, 상기 포지티브측 히트싱크(501)는 각 끼움공(502A) 부근에 형성된 복수의 핀(605)을 구비한다.
구체적으로, 상기 각 핀(605)은 회전자(2)의 반경방향(즉, 히트싱크(501)의 주면(551)의 법선방향과 직교하는 방향)으로 연장한다. 또한 상기 각 핀(605)은 주면(551)의 대응하는 리브(602)의 큰 돌출높이부(602a) 중 하나와 일체로 형성되어, 상기 큰 돌출높이부(602)로부터 회전자(2)의 축방향(즉, 주면(551)의 법선방향)으로 돌출한다.
유사하게, 도8 및 도10에 나타낸 바와 같이, 상기 네거티브측 히트싱크(503)는 각 끼움공(504A) 부근에 형성되는 복수의 핀(606)을 구비한다.
구체적으로. 상기 각 핀(606)은 회전자(2)의 반경방향(즉, 히트싱크(503)의 주면(553)의 법선방향과 직교하는 방향)으로 연장된다. 또한 상기 핀(606)의 일부분은 주면(553)의 대응하는 리브(601)의 큰 돌출높이부(601a) 중 하나와 일체로 형성되어, 상기 큰 돌출높이부(601a)로부터 회전자(2)의 반경방향으로 돌출된다.
또한 도11에 나타낸 바와 같이, 상기 네거티브측 히트싱크(503)는 주면(553)에 대향하며 이에 따라 후방 프레임(3b)을 향하는 주면(573)에 형성된 복수의 리브(601)를 구비한다. 또한 상기 핀(606)의 일부분은 주면(573)의 리브(601)의 큰 돌출높이부(601a) 중 하나와 일체로 형성되어 상기 큰 돌출높이부(601a)로부터 회전자(2)의 축방향(즉, 주면(573)의 법선방향)으로 돌출된다.
상기 핀(606, 605)을 제공함으로써, 상기 네거티브측 히트싱크(503)와 포지티브측 히트싱크(501)의 전체 면적은 더 증가하고, 이에 따라 히트싱크(503, 501)의 냉각용량을 증대시킨다.
또한 상기 핀(606, 605)이 리브(601)의 큰 돌출높이부(601a) 또는 리브(602)의 큰 돌출높이부(602a)와 일체로 형성되기 때문에, 복잡한 형태의 핀(606, 605)을 갖더라도, 상기 핀(606, 605)의 강도를 충분히 높은 강도로 확보할 수 있다.
그 결과, 상기 네거티브측 히트싱크(503) 및 포지티브측 히트싱크(501)의 냉각용량을 더 증대시킬 수 있고, 상기 히트싱크(503, 501)의 강도를 충분히 높은 강도로 확보할 수 있다.
상기한 본 발명의 특정 실시 예가 설명되었지만, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 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.
예를 들면, 본 발명의 제3실시 예에서, 네거티브측 히트싱크(503)의 리브(601)의 제2부분(601c) 및 포지티브측 히트싱크(501)의 리브(602)의 제2부분(602c) 각각의 부근에 만곡된 형태를 갖는 단지 하나만의 관통공(603)이 제공된다.
그러나, 네거티브측 히트싱크(503)의 리브(601)의 제2부분(601c) 및 포지티 브측 히트싱크(501)의 리브(602)의 제2부분(602c) 각각의 부근에 서로 다른 형태를 갖는 다른 개수의 관통공(603)이 제공될 수 있다.
또한 전술한 본 발명의 실시 예에서, 포지티브측 히트싱크(501) 및 네거티브측 히트싱크(503) 모두는 알루미늄 다이캐스팅에 의하여 제작된다. 그러나, 사이 히트싱크(501, 503)는 알루미늄 또는 구리와 같이 높은 열전도성을 갖는 금속재료를 기계 가공함으로써 제작될 수 있다.
또한 전술한 본 발명의 실시 예에서, 네거티브측 히트싱크(503)에 리브(601)가 및 포지티브측 히트싱크(501)에 리브(602)가 제공된다. 그러나 네거티브측 히트싱크(503)에 리브(601)만을 제공하거나, 포지티브측 히트싱크(501)에 리브(602)만을 제공할 수 있다.
또한 전술한 본 발명의 실시 예에서, 모든 끼움공(504A, 502A)은 각각 그의 부근에 형성된 하나의 리브(601) 또는 하나의 리브(602)가 제공한다. 그러나 상기 끼움공(504A, 502A) 중 일부만이 그의 부근에 형성되는 하나의 리브(601) 또는 하나의 리브(602)가 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 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.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 높은 강도뿐만 아니라 뛰어난 히트싱크의 냉각성능을 확보할 수 있는 진보된 구성을 갖는 히트싱크 및 이를 채용한 정류기를 제공하는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 회전 샤프트를 구비하며, 회전 자계를 발생하도록 작동하는 회전자;
    상기 회전자에 의하여 발생한 회전 자계로 교류 전력을 발생하도록 작동하는 고정자;
    상기 회전자 및 고정자를 지지하는 프레임; 및
    상기 고정자에 의하여 발생한 교류전력을 직류전류로 정류하기 위하여 상기 고정자에 전기적으로 접속되는 복수의 정류소자 및 주면에서 개방되고 각각 상기 정류소자 중 하나가 끼워맞춰지는 복수의 끼움공을 갖는 히트싱크를 구비하는 정류기
    를 포함하며,
    상기 히트싱크는 복수의 환형으로 이루어지고, 대응하는 하나의 끼움공 주위에서 상기 히트싱크의 주면에 각각 형성되는 환형 리브를 구비하고,
    상기 각 리브는 대응하는 끼움공을 형성하는 상기 히트싱크의 내부 가장자리와 상기 히트싱크의 외곽을 형성하는 상기 히트싱크의 외부 가장자리 사이의 최소거리가 작은 상기 주면의 영역에 위치되는 제1부분 및 상기 내부 가장자리와 외부 가장자리 사이의 최소거리가 큰 상기 주면의 영역에 위치되는 제2부분을 구비하며,
    상기 제1부분은 상기 히트싱크의 주면으로부터 상기 제2부분보다 큰 돌출높이로 형성되어 상기 히트싱크의 강도를 증대시키는
    차량용 교류발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정류소자는 포지티브측 정류소자이고,
    상기 히트싱크는 포지티브측 히트싱크이고,
    상기 정류기는 상기 포지티브측 히트싱크와 동일 구성을 갖는 네거티브측 히트싱크 및 상기 네거티브측 히트싱크의 복수의 끼움공 중 하나에 각각 끼워맞춰지는 복수의 네거티브측 정류소자를 더 포함하는
    차량용 교류발전기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정류기의 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크는 그 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크의 주면이 상기 회전자의 회전 샤프트에 직교되도록 배치되는
    차량용 교류발전기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정류기는
    상기 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크 사이에 개재되며, 내부에 상기 포지티브측 정류소자, 네거티브측 정류소자 및 고정자 간을 전기적으로 접속시키기 위한 도전부재를 구비하는 단자블록을 더 포함하는
    차량용 교류발전기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전자의 회전으로 회전하도록 구성되어 상기 정류기를 통과하는 냉각풍을 발생시키는 냉각팬을 더 포함하는
    차량용 교류발전기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크의 주면의 적어도 하나의 리브의 제2부분은 그 주면과 동일 평면으로 이루어지는
    차량용 교류발전기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크의 주면의 각 리브는 상기 제1부분과 제2부분 사이에 연결부를 더 구비하고,
    상기 연결부는 상기 제1부분과 제2부분 사이에서 경사지는 면으로 형성되고,
    상기 연결부와 상기 제1부분의 사이 및 상기 연결부와 상기 제2부분의 사이의 경계는 라운드지게 이루어지는
    차량용 교류발전기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 그 히트싱크의 주면에서 개방되는 적어도 하나의 관통공이 형성되며,
    상기 관통공은 그 관통공에 가장 가까운 하나의 리브의 제1부분보다 제2부분에 가까운 위치에 형성되는
    차량용 교류발전기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 히트싱크의 적어도 하나의 관통공을 통과하는 냉각풍을 발생시키도록 상기 회전자의 회전으로 회전하도록 구성되는 냉각팬을 더 포함하는
    차량용 교류발전기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 그 히트싱크의 주면의 법선 방향에 직각을 이루는 방향으로 각각 연장하는 복수의 핀을 더 구비하는
    차량용 교류발전기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 핀은
    상기 히트싱크의 리브의 적어도 하나의 제1부분과 일체로 형성되는
    차량용 교류발전기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 핀은
    상기 히트싱크의 주면의 직교방향으로 상기 리브의 적어도 하나의 제1부분으로부터 돌출되게 형성되는
    차량용 교류발전기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 핀은
    상기 히트싱크의 주면의 법선 방향에 직각을 이루는 방향으로 상기 리브의 적어도 하나의 제1부분으로부터 돌출되게 형성되는
    차량용 교류발전기.
  14. 차량 교류발전기용 정류기에 있어서,
    차량 교류발전기의 고정자에 의하여 발생한 교류전력을 직류전류로 정류하도록 구성되는 복수의 정류소자; 및
    주면에서 개방되고 각각 상기 정류소자 중 하나가 끼워맞춰지는 복수의 끼움공을 갖는 히트싱크
    를 포함하며,
    상기 히트싱크는 복수의 환형으로 이루어지고, 대응하는 하나의 끼움공 주위에서 상기 히트싱크의 주면에 각각 형성되는 환형 리브를 구비하고,
    상기 각 리브는 상기 대응하는 끼움공을 형성하는 상기 히트싱크의 내부 가장자리와 상기 히트싱크의 외곽을 형성하는 상기 히트싱크의 외부 가장자리 사이의 최소거리가 작은 상기 주면의 영역에 위치되는 제1부분 및 상기 내부 가장자리와 외부 가장자리 사이의 최소거리가 큰 상기 주면의 영역에 위치되는 제2부분을 구비하며,
    상기 제1부분은 상기 히트싱크의 주면으로부터 상기 제2부분보다 큰 돌출높이로 형성되어 상기 히트싱크의 강도를 증대시키는
    차량 교류발전기용 정류기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 정류소자는 포지티브측 정류소자이고,
    상기 히트싱크는 포지티브측 히트싱크이고,
    상기 정류기는 상기 포지티브측 히트싱크와 동일 구성을 갖는 네거티브측 히트싱크 및 상기 네거티브측 히트싱크의 복수의 끼움공 중 하나에 각각 끼워맞춰지는 복수의 네거티브측 정류소자를 더 포함하는
    차량 교류발전기용 정류기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크는 그 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크의 주면이 서로 평행하도록 배치되는
    차량 교류발전기용 정류기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 포지티브측 히트싱크와 네거티브측 히트싱크 사이에 개재되며, 내부에 상기 포지티브측 정류소자, 네거티브측 정류소자 및 고정자 간을 전기적으로 접속시키기 위한 도전부재를 구비하는 단자블록을 더 포함하는
    차량 교류발전기용 정류기.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 히트싱크의 주면의 적어도 하나의 리브의 제2부분은 그 주면과 동일 평면으로 이루어지는
    차량 교류발전기용 정류기.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 히트싱크의 주면의 각 리브는 상기 제1부분과 제2부분 사이에 연결부를 더 구비하고,
    상기 연결부는 상기 제1부분과 제2부분 사이에서 경사지는 면으로 형성되고,
    상기 연결부와 상기 제1부분의 사이 및 상기 연결부와 상기 제2부분의 사이의 경계는 라운드지게 이루어지는
    차량 교류발전기용 정류기.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 히트싱크는 그 히트싱크의 주면에서 개방되는 적어도 하나의 관통공이 형성되며,
    상기 관통공은 그 관통공에 가장 가까운 하나의 리브의 제1부분보다 제2부분에 가까운 위치에 형성되는
    차량 교류발전기용 정류기.
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