KR100925299B1 - 회전 전기 기계용 전류 정류 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후방 베어링을 포함하는 회전 전기 기계용 전류 정류 조립체에 관한 것으로, 상기 전기 정류 조립체는 플레이트형 지지체(1)상에 지지된 다수의 포지티브 다이오드(2)와, 기계의 후방 베어링(6)에 의해 지지된 다수의 네가티브 다이오드(7)와, 포지티브 다이오드 및 네가티브 다이오드를 접속하는 수단(9)과, 냉각제의 강제식 축방향 유동을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 다이오드의 지지체(1)는 냉각제의 상기 축방향 유동(F1)을 기계의 반경방향으로 연장하는 냉각 핀(4)을 지지한다. 이 조립체는 대류 또는 전도에 의한 네가티브 다이오드 지지체의 혼합 냉각을 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 차량 교류 발전기용으로 유용하다.

Description

회전 전기 기계용 전류 정류 장치{CURRENT RECTIFIER ASSEMBLY FOR ROTATING ELECTRICAL MACHINES, IN PARTICULAR MOTOR VEHICLE ALTERNATOR}

본 발명은, 스테이터 및 이 스테이터 내측에 장착된 로터를 포함하는 타입의 회전 전기 기계용, 특히 차량용 교류 발전기용 전류 정류 장치에 관한 것으로, 이 장치는 기계의 로터용 후방 지지 베어링과 같은 플레이트 형태의 지지체에 의해 지지된 다수의 포지티브 다이오드와, 플레이트 형태의 지지체에 의해 지지된 다수의 네가티브 다이오드와, 포지티브 다이오드 및 네가티브 다이오드를 전기적으로 상호접속하기 위한 접속 장치와, 기계의 축방향으로 유동하는 냉각 유체의 강제 유동을 발생하기 위한 수단을 구비하며, 포지티브 다이오드용 지지체는 기계의 축을 향해 배향된 전방면상에서 냉각 유체의 상기 축방향 유동을 기계의 반경방향으로 연장시키는 냉각 핀을 지탱한다. 공지된 방식에 있어서, 로터는 샤프트를 통해 전방 및 후방 베어링에 회전하도록 장착되며, 각각의 베어링은 이러한 목적을 위해 로터의 샤프트에 회전 장착하도록 중앙 볼 베어링을 지탱한다. 베어링은 그 외주연부에서 스테이터 및 보다 정확하게는 스테이터의 본체를 내부적으로 지탱하도록 구성된다. 베어링은 케이싱을 구성하도록 서로 결합되며, 그 내측에 전술된 바와 같이 로터 및 스테이터가 배치된다. 후방 베어링은 그 후방 베어링상에 고정된 캡에 의해 씌워진 정류 장치를 지탱한다. 지지체는 금속으로 이루어지며, 베어링도 마찬가지이며, 이들은 접지되어 있으며, 냉각 유체, 예를 들어 공기의 통과를 위한 관통 개구를 구비하며, 냉각 유체의 유동은 로터에 고정되고 기계의 내부에 위치된 적어도 하나의 팬에 의해 발생된다. 상기 베어링은 예를 들어 케이싱을 구성하기 위해 스크루 또는 스트레처(stretcher)에 의해 서로 접속된다.

스테이터에 의해 유도된 교류 전류를 차량의 전력 소비부에 공급하기 위한 직류 전류로 변환할 수 있는 이러한 타입의 정류 장치는 본 출원인의 프랑스 특허 제 2 687 861 호에 이미 공지되어 있다. 정류 장치는 반경방향 핀 사이의 유체 유동을 통해 포지티브 다이오드용 지지체의 냉각을 대류에 의해서만 보장하도록 설계되는 반면에, 네가티브 다이오드용 지지체의 냉각은 전도에 의해 얻어진다.

이러한 정류 장치는 보다 높은 전력의 교류 발전기에 사용되는 동시에 수용가능한 크기를 갖게 하도록 냉각 용량이 증가되는 것을 허용하지 않는 단점을 갖는다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 전술된 단점을 극복하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 전류 정류 장치는 대류 및 전도에 의해 네가티브용 지지체의 혼합 냉각을 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 네가티브 다이오드는 기계의 후방 베어링의 상부 표면상에 국부적으로 후육부에 끼워맞추어진다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 캡은, 지지체의 후방 베어링, 즉 네가티브 다이오드의 영역에서, 축방향 스트림(F1)을 결합시키기 위해, 네가티브 다이오드가 끼워맞추기 위한 후육부를 포함하는 베어링의 상부 표면 위를 통과하는 축방향 냉각 유체 스트림(F1)의 유동 영향하에서 냉각 유체의 스트림용 측방향 입구 포트를 포함한다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 후육부는 절두원추형 형태를 가지며, 그것의 상부 면에는 네가티브 다이오드가 끼워맞추어진다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 정류 장치는 냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)에 의해 포지티브 다이오드의 지지체를 냉각시키기 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 포지티브 다이오드용 지지체는 기계의 축을 향해 배향된 에지상에 축방향 냉각제 스트림(F1)의 일부를 방향 전환하기 위한 수단을 포함하여, 포지티브 다이오드가 끼워맞추어지는 지지체의 상부 표면 위를 통과하는 반경방향 스트림(F2)을 생성한다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 반경방향 냉각 유체 스트림(F2)은 축방향 냉각 유체 스트림(F1)을 합류시키도록 기계의 축을 향해 포지티브 다이오드의 지지체 아래로 유동시킨다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 포지티브 다이오드용 지지체를 냉각하기 위한 유체의 반경방향 스트림(F2)을 구성하는 축방향 냉각제 스트림의 일부를 방향 전환하기 위한 수단은 기계의 축을 향해 배향된, 포지티브 다이오드용 지지체의 에지상에 형성된 턱부(sill)에 의해 구성된다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 포지티브 다이오드용 지지체는 베어링으로부터의 거리와 커넥터로부터의 거리 사이의 비율이 0.85 내지 1.25의 범위가 되도록 접속 장치와 후방 베어링 사이에 배치된다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 네가티브 다이오드가 끼워맞추어진 후육부에 의해 구성된 열 소산량과, 상기 후육부에 의해 야기되는 에너지 손실 사이의 관계는 후육부의 형태의 적절한 치수설정에 의해 최적화되도록 배열된다.

단지 예시로서 주어지고 본 발명의 많은 실시예를 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 하기의 상세한 설명에 의해서, 본 발명이 보다 명확하게 이해될 것이며, 본 발명의 다른 특징, 상세 내용 및 이점을 보다 명확하게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전류 정류 장치의 제 1 실시예를 도시하는 모식적인 반경방향 단면도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따라 지지체내의 네가티브 다이오드의 끼워맞춤을 나타내는 상세도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 모식적인 반경방향 단면도,

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 정류 장치용 반경방향 냉각 핀의 3개의 상이한 변형예를 도시하는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 전류 정류 장치의 또다른 실시예에 대한 모식적인 반경방향 단면도,

도 6은 도 5에 참조 부호(12)로 도시된 캡의 사시도,

도 7은 캡이 구비되고, 교류 발전기의 후방 베어링상에 장착된 경우에, 본 발명에 따른 정류 장치의 사시도,

도 8은 본 발명에 따른 정류 장치와 결합된 교류 발전기 스테이터 및 로터의 일 실시예의 사시도.

도 1은 예를 들어 다상 교류 발전기용 전류 정류 장치의 모식도로서, 이 정류 장치의 일반적인 구조는 예를 들어 프랑스 특허 공개 제 2 687 861 호 및 유럽 특허 제 055 15 259 호에서 그 자체로 공지되어 있다.

도 1 및 도 4a 내지 도 4d는, 정류 장치는 지지체(1)를 포함하며, 이 지지체(1)는 본 경우에 다수의 포지티브 다이오드(positive diode)(2)를 갖는 금속으로 이루어지며, 기계의 회전축(도시되지 않음)을 향해 배향된 전방면상에서, 상기 축을 향해 연장하는 냉각 핀(fin)(4)을 지지하는 플레이트의 형태이다. 본 경우에 기본적으로 알루미늄으로 이루어진 금속 지지체의 기능은 다이오드를 위한 냉각을 제공하는 것이며, 그에 따라 포지티브 라디에이터로 불려진다. 라디에이터(1)는 기계의 축을 향해 소정의 축방향 거리(D2)에서 후방 베어링(6) 위에 위치되며, 이 후방 베어링(6)의 보어내에 다수의 네가티브 다이오드(negative diode)(7)가 강제 끼워맞춤된다. 후방 베어링(6)은 금속으로 이루어지며, 본 예시에서는 본질적으로 알루미늄으로 이루어진다. 참조 부호(9)는 라디에이터(1) 위에 배치된 전기 접속 수단을 지시하며, 이 수단의 기능은 각 쌍의 포지티브 다이오드(2) 및 네가티브 다이오드(7)의 꼬리부(11)를 참조 부호(10)에서 전기적으로 상호접속하는 것이다. 이들 다이오드는 평행하게 접속된다. 지지체는 접지되어 있는 금속으로 이루어지며, 베어링도 마찬가지인 반면에, 접속 장치(9)는, 특히 다이오드의 꼬리부와 참조 부호(10)에서의 국부적 접촉, 및 교류 발전기의 스테이터의 상(phase)의 출력부와의 전기적인 접속을 제공하기 위해 공지된 방식으로 특정 위치에서 노출된 전기 접속 스트립을 캡슐로 싸는 전기 절연 재료로 이루어진다. 이들 노출된 부분의 위치는 도 1, 도 3 및 도 5에서 알 수 있다. 이들 도면에 있어서, 꼬리부(11)와의 노출 접촉부(10)는 기계의 회전축에 대하여 축방향으로 배향되며, 꼬리부(11)와의 국부적인 접촉을 형성하도록 국부적인 변형이 프레스 성형된다. 이들 접촉부는 서로 평행하다. 네가티브 다이오드의 꼬리부는 포지티브 다이오드의 꼬리부보다 길다. 꼬리부(11)는 후방 베어링으로부터 축방향으로 멀리 지향된다. 또한, 동일 도면들에서는 교류 발전기의 상의 적절한 출력부에 시밍(seaming)함으로써 체결용 러그 형태의 노출 부분을 모식적으로 볼 수 있다.

방금 설명된 정류 장치는 중공형 캡(12)에 의해 밀폐되며, 이 캡(12)은 기계의 축에 직각으로, 즉 종방향으로 배향된 수평 상부 벽에서 냉각 유체용의, 예를 들어 공기용의 입구 포트(14)를 구비하는 반면에, 그 축방향으로 배향된 환형의 측방향 벽에서 냉각 유체용 측방향 입구 포트(16)를 구비한다. 이들 포트는 기계의 축에 대하여 라디에이터와 후방 베어링(6) 사이의 공간 레벨에 위치된다. 캡은 금속의 후방 베어링(6)에 대하여 고정되며, 이 캡은 이러한 예에서 전기 절연 재료, 바람직하게는 성형가능한 플라스틱 재료로 이루어진다. 캡의 축방향으로 배향된 환형 벽이 후방 베어링에 근접하게 위치된 포트(16)를 구비하여, 본 명세서에서 후술되는 방식으로 냉각 유체를 안내한다는 것이 중요하다. 캡의 상부 벽은 캡의 베이스를 구성한다.

방금 설명된 정류 장치는 냉각 유체의 강제 유동에 의해 냉각되며, 이 냉각 유체는 공기인 것이 바람직하며, 그 자체가 공지된 송풍기(도 8에 도시됨)에 의해 구동되며, 이 송풍기는 로터와 함께 회전하도록 기계의 로터에 결합된다. 후방 베어링은 냉각 유체용 통과 개구를 구비하며, 이 개구는 참조 부호(18)로 표시되며, 캡(12)의 상부 벽내의 포트(14)와 실질적으로 정렬되며, 이 캡은 예를 들어 스냅-끼워맞춤에 의해 베어링(6)상에 고정된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 라디에이터(1)는, 기계의 축을 향해 배향된 그것의 반경방향 내측 에지의 레벨에서, 축방향 상방으로 연장하는 턱부(sill)를 포함하지만, 이 턱부가 필수적으로 제공될 필요는 없다. 모든 경우에 있어서, 라디에이터(1)는 포지티브 다이오드를 장착하기 위한 편평한 영역을 구비한다. 이러한 영역은 라디에이터의 외주연부로 연장하며, 기계의 축에 대하여 횡방향으로 배향된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 후방 베어링(6)은, 각각의 네가티브 다이오드(7)가 끼워맞추어진 위치에, 도 2a 및 도 2b에 보다 상세하게 도시된 절두원추형의 후육부(22)를 포함한다. 네가티브 다이오드가 그내에 직접 끼워맞추어진, 후방 베어링의 상부면상의 이들 절두원추형의 후육부(22)는 다이오드의 양호한 냉각을 제공한다. 이와 관련하여, 전도 및 대류에 의한 혼합 냉각이 본 명세서에서 후술되는 바와 같이 얻어진다. 또한, 반경방향 냉각 핀(7)이, 라디에이터(1)의 면(23) 아래의 참조 부호(22)에서 포지티브 다이오드(2)가 끼워맞추어진 영역내로 거의 연장된다는 것이 중요하다. 또한, 핀(4)은 턱부(20)의 반경방향 외측 에지(24)까지 연장한다.

특히 턱부(20)로 인해, 본 발명에 따른 정류 장치는, 캡(2)의 상부 벽의 포트(14) 및 후방 베어링의 개구(18)를 축방향으로 직접 통과하여 냉각 핀(4) 사이를 유동하는 제 1 축방향 스트림(F1)을 포함하는 유리한 냉각 유동 구성을 달성할 수 있게 한다.

제 2 스트림(F2)은 캡 상부의 각 포트(14)를 통해 흡인된 공기의 일부를 반경방향 외측으로 방향을 전환시키는 턱부(20)에 의해 생성된다. 이러한 스트림(F2)은 라디에이터(1)의 상부 면 및 그에 따라 포지티브 다이오드(2)를 통과하여, 캡(12)과 라디에이터(1) 사이의 환형 공간에서 축방향으로 유동한 후에 라디에이터(1)와 후방 베어링(6) 사이의 공간에서 기계의 축을 향해 반경방향으로 유동하며, 그 후에 라디에이터(1)의 하부면(23)과 베어링(6)의 상부면 사이의 공간에서 스트림(F2)과 결합하도록, 캡(12)의 측방향 포트(16)를 통해 도입되어 반경방향으로 유동하는 제 3 스트림(F3)의 영향하에서 후방 베어링의 개구(18)를 통과한다.

커넥터(9)가 라디에이터(1) 위에 위치되어, 스트림(F2)의 양호한 반경방향 전달을 달성한다는 것이 중요하다. 또한, 한편으로 커넥터(9) 및 다른 한편으로 베어링(6)에 대한 라디에이터(1)의 위치설정은 중요하다. 하기의 관계가 성립되는 경우에 최적의 위치설정이 달성된다는 것을 발견하였다.

0.85 < D2/D1 < 1.25

여기서, D1은 커넥터(9)와 라디에이터(1)의 상부면 사이의 거리이며, D2는 후방 베어링(6)의 상부면과 라디에이터(1) 아래의 냉각 핀(4)의 연장부(22)의 바닥 에지 사이의 거리이다.

턱부(20)와 관련하여, 그 형태를 양호하게 선택하면 그 효과가 최적화되는데, 즉 상부 포트(14)를 통해 축방향으로 도입된 후에 반경방향으로 통과하여 라디에이터 또는 포지티브 소산 장치(dissipator)를 냉각시킨다. 다음에, 포지티브 라디에이터 위에서 기계의 외측을 향한 이러한 스트림(F2)은 스트림(F3)에 의해 라디에이터 아래에서 내측으로 유도되며, 이 스트림(F3)은 후방 베어링과 라디에이터 사이에 위치하는 공간과 대향하는 캡의 측방향 포트(16)를 통해 도입된다. 또한, 라디에이터 아래에 위치된 핀 부분(22)은 개량된 냉각을 보장한다.

구성요소들 사이의 공간은 기계에서의 에너지 손실이 최소한으로 감소되는 방식으로 스트림(F3)을 최적화하였다는 것이 중요하다. 이와 관련하여, 에너지 손실이 작아질수록, 냉각 스트림의 속도가 점점 빨라질 것이며, 이것은 구성요소의 냉각을 위해 중요한 것이다. 따라서, D2가 D1보다 크도록 보장하는 것이 유리하다.

또한, 네가티브 다이오드의 냉각이 절두원추형의 후육부(22)의 형태를 적절한 크기로 함으로써 최적화될 수 있다는 것이 중요하다. 이와 관련하여, 이들 후육부는 열교환 표면이 후방 베어링과 공기 사이에서 증가되게 할 수 있으며, 이들 후육부는 대류에 의한 냉각용 핀의 기능을 수행하면서 에너지 손실을 일으키는 스트림의 유동에 대한 장애물을 구성한다.

2.5kW 내지 3kW의 교류 발전기에 대한 예로써, 대류에 의해 열을 소산시키기에 충분한 재료를 갖도록 1.5mm의 최소값을 갖고, 에너지 손실을 최소화하도록 3mm의 최대값을 갖기 위해 도 2b에서 보다 큰 폭(l)을 선택함으로써, 후방 베어링의 두께 e = 5mm + 2mm - 1mm에 대한 냉각제의 유동에서 손실된 에너지와 열 소산량 사이에서 최적화가 얻어진다. 동일한 이유로 높이(h)는 2mm 내지 4mm 범위에 있어야 하며, 이것은 또한 축방향 크기를 최적화하게 한다. 원추형의 기울기에 대한 최적의 관계를 다음과 같이 공식화할 수 있다.

1 < h/l < 5

여기서, h는 베어링의 상부면과 비교할 때 절두원추형의 후육부의 상부면의 높이이며, 기울기(p)의 시작점 및 종료점 사이의 수평 거리를 구성한다.

본 발명의 또 다른 기본 특징에 따르면, 반경방향 핀(4)의 열교환을 위한 형태 및 표면적은 최소 크기내에서 최적의 냉각 효과를 얻도록 최적화되었다. 도 4a 내지 도 4d는 이들 핀의 3개의 가능한 구성을 나타낸다. 포지티브 라디에이터 및 또한 임의의 턱부의 외측 주변부가 물결모양으로 이루어질 수 있어, 핀의 반경방향 연장부가 상이하다는 것이 중요하다.

도 4a에 도시된 핀의 형태는 핀이 얇은 특별한 특징을 갖는다. 도 4b 내지 도 4d의 실시예에서의 뚜렷한 특징은 핀이 3개로 그룹 지어진다는 사실에 있으며, 외측 핀은 밀폐 스트랩(strap)(26)을 통해 서로 결합된다. 또한, 도 4c는 서로 그룹지어진 핀을 구비하지만, 그룹의 형태에 있어서 각 그룹의 외측 핀의 단부상에 연속적인 접속 스트랩(28)을 갖는 4개의 핀을 구비한다. 도 4a 내지 도 4d의 장점은 후술될 것이다.

핀이 캡 및 베어링내의 축방향 개구에 면하여 배치되어, 최대화된 열교환 표면 및 에너지 손실의 저감을 통해 냉각을 최적화한다는 것을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 정류 수단의 다른 실시예를 도시한다. 도 1의 실시예와 동일하거나 유사한 요소 또는 구성요소에 대해 도 3에서도 동일 참조 부호가 사용된다. 도 3에 도시된 실시예의 특색은, 커넥터(9)가 포지티브 라디에이터(1) 및 후방 베어링(6) 사이에 배치되며, 이것은 포지티브 및 네가티브 다이오드(도시되지 않음)가 완전히 장착되게 한다는 점에 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 정류 수단의 또 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예의 특히 유리한 특징은, 라디에이터(1)의 상부 및 하부 표면을 따라 유동함으로써 대류에 의해 라디에이터(1)를 냉각하는 스트림(F2)이 포지티브 다이오드(2) 위의 캡(12)의 상부 베이스 벽에 형성된 특정 개구(30)를 통해 도입된다. 개구(30)는 기계의 축방향에서 대체로 턱부(20) 위에 위치된 솔리드(solid) 환형 영역(31)에 의해 포트(14)로부터 분리된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 개구(30)는, 포트(14)의 영역과 동축이고 또한 그 포트 영역의 외측에 반경방향으로 있는 원호로서 형성된 영역에 포트(14)와 유사하게 배치된다.

또한, 도 5의 실시예에 있어서, 후방 베어링(6)의 상부 표면이 네가티브 다이오드(7)용 절두원추형의 두꺼워진 장착부를 포함하지 않는다는 것을 알 수 있다. 이들 다이오드는 편평한 베어링의 상부 표면에 끼워맞추어진다. 최종적으로, 반경방향 핀(4)은 포지티브 라디에이터(1)의 하부 표면(23)의 측면상에서 이러한 표면의 레벨로 종단한다. 결과적으로, 도 1의 경우에서와 같이 라디에이터 아래에 핀 부분이 없다. 그러나, 본 명세서의 초기에 설명된 바와 같이, 거리(D1 및 D2)에 관한 중요 사항이 도 5의 실시예에도 적용된다는 것이 중요하다.

본 발명의 정류 장치는 조립을 용이하게 하는 다른 장점을 갖는다. 이와 관련하여, 다양한 구성요소를 기계의 상부를 통해, 즉 외측으로부터 적층함으로써 조립이 수행된다. 이것은 후방 베어링이 기계의 나머지상에 끼워맞춤되기 전에 조립 가능하게 한다. 유사하게, 다이오드는 상방으로 모두 향하는 다이오드 꼬리부와 동일 방향으로 삽입되며, 이것은 단일 납땜 수단만을 사용하는 것을 가능하게 하고 또한 부품의 이송 수단을 제거한다. 또한, 다이오드는 단일 납땜 평면만이 있는 방식으로 위치된다. 부품의 위치설정은 가장 무거운 부품을 체결부에 가능한 한 근접하여 구비하여 이들의 캔틸레버(cantilever)를 제한하도록 설계된다. 이것은 신뢰성을 향상시키며, 기계에 의해 발생된 자기력으로 인한 자기 소음 지점을 방지하도록, 진동 및 공진 주파수를 보다 높일 수 있게 한다.

마지막으로, 정류자 브리지는 3상 또는 6상 모드에 접속될 수 있다. 그것의 작은 크기 때문에, 정류 장치는 6개의 다이오드, 8개의 다이오드(정류된 중립 지점을 갖는 3상) 또는 12개의 다이오드(열이 과도한 경우에서의 6상 또는 3상)를 갖는 3상 브리지로서 사용될 수도 있다.

물론, 본 발명은 도면에 도시되고 설명된 바와 같이 많은 방식으로 변형될 수 있다. 예를 들면, 냉각 스트림(F1 내지 F3)의 생성이 보장되는 한, 어떠한 다른 적절한 형태도 가능하며, 개구의 배치도 달리 선택될 수 있다.

이러한 장치는 2001년 4월 5일자로 출원되고 프랑스 특허 공개 제 FR-A-2 820 896 호로 공개된 프랑스 특허 출원 제 FR 01 04770 호와, 프랑스 특허 공개 제 FR-A-2 819 117 호에 개시된 것과 동일한 타입의 교류 발전기용인 것이 바람직하다. 보다 상세한 설명을 위해, 이들 특허는 참고로 인용되며, 이들 특허는 교류 발전기의 로터에 의해 지탱되고 후방 베어링에 인접하여 끼워맞춤된 팬을 개시하고 있다. 상기 특허에 있어서, 스테이터는, 전방 및 후방 베어링 사이에 개재되고 또한 케이싱을 규정하는 본체를 포함한다. 이러한 본체는 그 내주연부에 슬롯을 갖는 박층(lamination) 적층체로 구성되며, 상기 슬롯은 그리드를 형성하도록 배열된 바의 형태의 전기 전도성 요소에 장착되며, 그 전도성 요소의 출력부는 커넥터(9)에 접속된다. 이들 바아는 2개의 가지부(branch)를 서로 결합시키는 대체로 "U"자형 헤드를 포함하는 헤어핀 형태인 것이 바람직하며, 가지부의 자유 단부는 다른 헤어핀 및 가지부와의 접합 영역을 구성한다. 헤드는 후방 베어링 근처에 끼워맞춤된다. 바람직하게, 기계의 클로형(claw-type) 로터는 7개의 폴(pole) 쌍을 포함하며, 스테이터의 원통형 본체의 외경은 132mm 내지 138mm이다.

그에 따라 도 7에 있어서, 스테이터는 참조 부호(200)로 도시될 수 있으며, 이 스테이터의 본체(201)는 헤어핀(202)의 가지부의 통과를 위해 몸체에 의해 규정 된 슬롯을 나타내도록 모두가 도시되지는 않은 헤어핀(202)을 지탱한다. 헤어핀의 헤드는 본체(201)의 외측상에 쪽진 머리 형상부(chignon)를 구성하며, 도 8에 가장 잘 도시된 후방 베어링(6)에 인접하여 있다. 커넥터(9)상에 고정될 상의 출력부는 참조 부호(203)로 도시되어 있다.

헤어핀(202)의 헤드는 후방 팬(300)의 외측상에 배치되며, 이 후방 팬(300)은 이러한 경우에 원심형이고, 클로형 로터(400)의 후방 축방향 단부에 의해 지탱되며, 상기 클로형 로터의 다른 축방향 단부에서는 교류 발전기의 전방 베어링(도시되지 않음)에 인접한 전방 팬(301)을 지탱한다.

전술된 특허에 개시된 바와 같이, 헤어핀(202)은 스테이터의 본체 외측에 용접된 전방부를 구비하며, 스테이터의 상의 권선을 형성하도록 분리된다.

4개의 헤어핀 가지부가 각 슬롯내에 장착된다.

로터(400)는 2개의 클로형 폴 휠(401, 402)을 포함하며, 이 휠의 플레이트 사이에는 로터에 의해 지탱된 여기 권선이 장착된다.

로터는 전술된 바와 같이 7개의 폴 쌍을 구비하며, 클로는 여기 권선에 전압이 인가될 때 자극을 구성한다.

도 8은 도 1의 로터 및 스테이터와 결합된 도 1 및 도 4a 내지 도 4d의 타입의 정류 장치의 사시도를 도시한다.

일부 부품은 특히 커넥터(9)의 전기 접촉 트랙을 나타내기 위해 이 도면에서 절단되어 도시되어 있다.

도 8은 반경방향으로 배향된 핀(4)과 함께 차량의 배터리의 단자에 접속되도록 배열된 단자(B1)를 참조 부호(500)로 도시한다. 이들 핀은 반경방향으로 연장하고 냉각 유체 스트림을 방향 전환하여 이 스트림을 축방향으로 유동하게 한다.

후방 베어링(6)은 중공형이며, 플레이트 형태의 후방 베어링의 베이스는 도 1의 네가티브 다이오드를 지지하는 반면에, 그것의 축방향으로 배향된 환형 플랜지(161)는 후방 팬(300)에 의해 흡인된 공기를 후방 베어링(6)의 베이스의 공기 입구 포트(18)를 통해 배출하기 위한 포트(162)를 지탱한다. 플랜지(161)는 팬(300) 및 헤어핀(202)의 헤드를 둘러싼다.

또한, 교류 발전기를 차량의 고정부에 체결하기 위한 아암 또는 러그가 참조 부호(163)로 도시되어 있다.

바람직하게, 절연체는 전기 전도성 요소와 슬롯의 에지 사이에 개재된다. 일 실시예에 있어서, 이러한 절연체는 전기 전도성 요소 전에 슬롯내에 장착된다. 바람직하게 직사각형 단면인 바아의 형태인 전도성 요소 때문에, 교류 발전기의 전력이 증가된다. 본 발명에 따른 정류 장치는 이러한 타입의 교류 발전기에 매우 적합하다. 본 발명에 따른 장치 때문에, 로터의 동력은 증대될 수 있고, 일 실시예에서 스테이터가 전형적으로 클로 타입으로 이루어진 로터를 둘러싼다고 가정하면, 로터는 2001년 5월 29일자로 출원된 프랑스 특허 출원 제 FR 00 06853 호에 개시된 바와 같이 프로파일된 여기 권선을 구비한다. 이러한 로터는 링을 구비하며, 이 링은 로터 권선의 단부에 결합되고 전압 조절 장치에 결합된 브러시 캐리어의 브러시용 마찰 트랙으로 작용한다.

포지티브 라디에이터가 몰딩에 의해 형성된다고 가정하면, 교류 발전기의 축(1)을 향해 반경방향으로 연장하는 다수의 박형 냉각 핀(4)이 제공된다. 이 핀은 반경방향으로 그리고 기계의 축에 평행하게 배향된 평면내에 놓인다. 축방향 및 반경방향으로 넓은 연장부를 갖는 핀은 라디에이터에 매우 넓은 열교환 표면을 제공하며, 그에 의해 교류 발전기의 후방 단부에서의 공간의 부족을 보상한다. 다수의 세밀한 냉각 핀은, 12개의 다이오드, 즉 포지티브 라디에이터에 6개의 다이오드 및 네가티브 라디에이터에 6개의 다이오드를 설치하는 것을 필요로 하는 고전류 밀도의 정류 장치, 즉 정류자 브리지에 본 발명에 따른 라디에이터를 이용할 수 있게 한다.

그러나, 핀(4)이 반경방향으로 연장한다는 점으로 인해, 인접 핀(4)의 단부는 서로 매우 근접하여 있다. 핀이 그 단부에서 접근됨으로써, 핀 사이의 몰딩 공구가 부서지기 쉽고 상기 핀 사이에서의 몰딩 플래시를 방지하는데 사용되는 스트리핑 공구가 부서지기 쉬운 단점을 갖는다. 동시에, 핀의 정점 반경이 매우 작다. 이것은 몰드로부터의 구성요소의 제거에 필요한 스트리핑에 의해 더 가중된다. 따라서, 몰드의 충전 부족과 함께, 이러한 지점에서 몰드내에의 알루미늄의 용착의 위험성이 있다. 이들 문제에 취급중 핀의 파손 가능성이 추가될 수 있다.

도 4b 및 도 4c는 방금 설명된 문제에 2가지 해결책을 나타낸다. 도 4a에 따른 개량된 포지티브 라디에이터의 실시예에 있어서, 핀은 3개로 그룹지어지며, 그렇게 구성된 각 그룹의 2개의 최외측 핀의 단부는 접속 스트랩(26)에 의해 서로 결합되는 반면에, 중앙 핀은 자유롭게 남아 있다. 도 4c에 도시된 실시예에 있어서, 다양한 접속 스트랩은 서로 결합되어 2개의 최외측 핀 사이에서 연장하는 연속 적인 접속 스트랩을 구성한다.

도 4d는 와이핑 블레이드(74)가 접속 스트랩과 결합하여 형성될 수 있다는 유리한 가능성을 나타내며, 이것은 몰드용 충전 조건이 최적화되게 한다. 이들 블레이드(74)는 몰딩 작업후에 제거되며, 세밀한 스트랩을 얻을 수 있게 한다.

전술된 포지티브 라디에이터는 많은 장점을 갖는다. 도시된 다양한 모든 실시예는 다수의 얇은 냉각 핀에 의해 형성된 넓은 열교환 표면을 갖는다는 주요 장점을 갖는다. 라디에이터가 단일 플레이트 형태로 이루어진다고 가정하면, 핀은 라디에이터의 전체 반경방향 내측 에지상에 균일 간격으로 끼워맞추어질 수 있다.

도 4a 내지 도 4d의 개량된 포지티브 라디에이터는, 핀 사이의 몰딩 공구의 강화, 서로 결합되지 않은 핀의 정점 반경의 증대(몰드의 충전 부족, 및 이러한 지점에서 몰드내에의 알루미늄 용착의 위험성을 최소화함), 및 서로 접속된 그들 핀을 위한 작은 핀 단부 반경의 제거(몰드의 충전 부족, 또는 이러한 지점에서 몰드내에의 알루미늄 용착의 위험성의 제거에 기여함)와 같은 추가적인 장점을 갖는다. 결과적으로, 이것은 몰드 충전 조건을 향상시킨다. 서로 결합된 핀의 영역내로 스트림을 방향 전환하는 것은 벤투리(Venturi) 효과에 의해 라디에이터의 효율을 증대시킨다. 접속 스트랩 또는 접속 바아로부터 생기는 라디에이터의 강화는 취급중 라디에이터의 손상의 위험성을 감소시키고, 핀을 공진 상태로 두어 발생하는 소음을 저감시킨다. 이것은 알루미늄의 용적을 소정 크기로 증대시키며, 그 결과 전이 상에 있어서의 라디에이터의 효율을 향상시킨다는 것이 또한 중요하다.

Claims (15)

1. 축 및 후방 베어링(6)을 구비하는 회전 전기 기계용의 전류 정류 장치에 있어서,

   플레이트 형태의 제 1 지지체에 의해 지지되는 복수의 포지티브 다이오드(2)(positive diode)와,

   상기 후방 베어링에 의해 유지되는 플레이트 형태의 제 2 지지체에 의해 지지되는 복수의 네가티브 다이오드(7)(negative diode)와,

   상기 포지티브 다이오드 및 네가티브 다이오드를 전기적으로 상호접속하기 위한 전기 접속 장치(9)와,

   상기 전류 정류 장치를 덮는 캡(12)과,

   상기 회전 전기 기계의 축방향으로 유동하는 강제적인 냉각 유체의 축방향 스트림(F1)을 발생시키기 위한 수단을 구비하며,

   상기 포지티브 다이오드의 제 1 지지체는, 상기 회전 전기 기계의 축을 향하는 그 전방면상에, 상기 회전 전기 기계의 반경방향으로 냉각 유체의 상기 축방향 스트림을 따라 연장되는 냉각 핀을 구비하며,

   상기 전류 정류 장치는 대류 및 전도에 의해 상기 네가티브 다이오드용의 제 2 지지체를 혼합 냉각하기 위한 수단을 더 포함하고,

   상기 네가티브 다이오드(7)는 상기 후방 베어링(6)에 끼워 맞춰지고, 상기 캡(12)은, 제 2 지지체의 후방 베어링(6)의 영역에서, 상기 네가티브 다이오드(7)와 냉각 유체의 스트림(F3)용의 측방향 입구 포트(16)를 포함하고, 냉각 유체의 축방향 스트림(F1)의 유동 영향하에, 상기 냉각 유체의 스트림(F3)은 상기 네가티브 다이오드(7)가 끼워맞춤되는 베어링의 상부 표면 위를 통과하는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 네가티브 다이오드는, 회전 전기 기계의 후방 베어링(6)의 상부 표면상의 국부적인 후육부(22)에 끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 후육부는 절두원추형이며, 상기 후육부의 상부면에는 상기 네가티브 다이오드(7)가 끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)에 의해 상기 포지티브 다이오드(2)의 지지체(1)를 냉각하기 위한 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)에 의해 냉각하기 위한 상기 냉각 수단은, 정류 장치를 덮는 케이싱의 벽에 배치되고 회전 전기 기계의 축에 직각으로 연장되는 개구(14, 30)를 포함하는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 포지티브 다이오드(2)용 지지체(1)는, 회전 전기 기계의 축을 향하는 에지상에, 냉각 유체의 축방향 스트림(F1)의 일부를 방향 전환하기 위한 수단을 포함하여, 상기 포지티브 다이오드가 끼워맞춤되는 지지체(1)의 상부 표면 위를 통과하는 냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)을 생성하는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)은, 회전 전기 기계의 축을 향해 상기 포지티브 다이오드의 지지체(1) 아래로 유동하여 냉각 유체의 축방향 스트림(F1)과 합류하는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   반경방향의 냉각 유체 스트림(F3)에 의해, 냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)의 반경방향 유동은 상기 포지티브 다이오드(2)용 지지체(1) 아래로 회전 전기 기계의 축을 향하여 흐르게 되는 것을 특징으로 하는

   회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)에 의해 냉각하기 위한 상기 냉각 수단은, 회전 전기 기계의 축을 향하는 포지티브 다이오드(2)용 지지체(1)의 에지상에, 지지체로부터 냉각 유체 스트림(F1, F2) 사이의 입구 포트(14, 30)를 향해 돌출하는 턱부(sill)(20)와 같은 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 포지티브 다이오드(2)용 지지체(1)는, 후방 베어링(6)으로부터의 거리(D2)와 전기 접속 장치(9)로부터의 거리(D1) 사이의 비율이 0.85 내지 1.25의 범위가 되도록, 전기 접속 장치(9)와 후방 베어링(6) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 거리의 비율이 1 보다 큰 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
13. 삭제
14. 제 10 항에 있어서,

    케이싱(12)의 중첩 벽에 형성된 개구는, 회전 전기 기계의 반경방향에 정렬된, 냉각 유체의 축방향 스트림(F1)용 입구 포트(14) 및 냉각 유체의 반경방향 스트림(F2)용 입구 포트(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 전류 정류 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    냉각 유체 스트림(F1, F2)용의 상기 입구 포트(14, 30)는, 상기 턱부(20) 위에 소정 높이에 위치하는 케이싱의 편평한 환형 영역(31)에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는

    회전 전기 기계용 전류 정류 장치.

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