KR19990077581A - 차량용교류발전기 - Google Patents
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Abstract
회전자(2)는 한 쌍의 갈고리형(claw shape) 자극(磁極)(3N, 3S) 및 복수의 영구자석(5)으로 구성된다. 영구자석(5)은 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부(claw portion) 사이에 배치된다. 영구자석 이탈 방지부재(61)는 갈고리형 자극(3N, 3S)의 외주부에 배치되어, 회전자(2)가 회전할 때 영구자석(5)의 이탈을 방지한다. 영구자석 지지부재(62)는 내주측면으로부터 영구자석(5)을 지지한다. 영구자석 이탈 방지부재(61)가 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부 사이에 배치되어 있는 구성에서, 영구자석(5)을 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부 사이에 배치하는 작업동작이 향상될 수 있으므로, 향상된 발전효율을 갖는 차량용 교류 발전기가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 차량용 교류 발전기에 관한 것으로, 특히 자동차에 사용되는 발전장치에 적합한 차량용 교류 발전기에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 교류 발전기는 회전자와 고정자로 구성된다. 회전자는복수의 갈고리부가 자극의 선단부에 형성되며, 한 쌍의 대향 배치된 갈고리형 자극(magnetic pole) 및 상기 갈고리형 자극을 자화(磁化)시키는 계자권선(界磁捲線)으로 구성된다. 또한, 상기 고정자는 소정 간격으로 분리 배치되어, 상기 회전자의 갈고리형 자극의 자화에 따른 교류전압을 발생시킨다.
상기한 차량용 교류 발전기에 있어서, 회전자가 회전하며 직류전류가 상기 계자권선 내에 흐르므로, 상기 한 쌍의 갈고리형 자극에 N 극 및 S 극이 발생된다. 상기 N극 갈고리형 자극의 갈고리부로부터 흐르는 자속(磁束)은 자기회로를 형성하고, 상기 자기회로 내에서 자속은 상기 고정자의 철심을 통하여 흘러 상기 S극 갈고리형 자극의 갈고리부로 회귀한다. 이 때, 상기 자기회로의 자속은 상기 고정자의 고정자 권선과 교차하므로, 교류 유도전압이 고정자 권선에 발생한다.
상기한 차량용 교류 발전기에서, 상기 고정자 권선과 교차하는 자속량은 발전전류에 영향을 준다. 그러므로, 종래의 차량용 교류 발전기에서는 영구자석이 상기 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치되어, 상기 계자권선에 의해 형성된 상기 자속이 증가되고, 따라서, 상기 고정자 권선에 교차하는 자속량이 증가되었다.
또한, 예를 들어 일본국 특개평 제 4-251553 호 및 7-312854 호에 공개된 종래의 차량용 교류 발전기에서는, 상기 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 영구자석이 상기 회전자의 회전에 의한 원심력에 따라서 이탈하는 것을 방지하도록, 이탈 방지부재(비자성체 보호커버)가 상기 갈고리형 자극의 최외곽 외주부에 배치된다.
그러나, 일본국 특개평 제 4-251553 호에 기재된 종래의 차량용 발전기에서는, 비자성체 보호커버를 사용하여 영구자석의 이탈이 방지될 수 있으나, 상기 갈고리형 자극 사이에 각각의 복수의 영구자석을 직접 배치해야 하므로, 작업동작이 저하된다.
상기 종래의 차량용 교류 발전기 구조에 반하여, 예를 들어 일본국 특개평 제 3-265450 호에 상술된 바와 같이, 다른 형태의 차량용 교류 발전기 구조가 나타나고 있다, 즉, 교류 발전기에서 영구자석이 상기 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치되며, 또한 비자성체 보호커버가 상기 영구자석의 외주면에만 배치된다. 이 보호커버는 상기 영구자석의 이탈방지 및 지지의 양쪽 용도로 사용된다.
그러나, 일본국 특개평 제 3-265450 호에 나타난 차량용 교류 발전기에서는, 상기 영구자석의 이탈 방지부재는 또한 상기 영구자석의 지지로 사용되어, 상기 이탈 방지부재를 상기 영구자석의 외주부 및 상기 갈고리형 자극의 내주측면에 배치해야 하므로, 영구자석의 크기가 제한되어 작아지게 된다. 결과적으로, 영구자석의 제공에 의한 자속의 자계 증가작용이 작아지게 되어, 발전효율의 향상이 크게 기대되지 않는 문제점이 있다.
또한, 일본국 특개평 제 7-15929 호는 무(無)브러시(brushless) 모터에 사용되는 교류 발전기의 오스테나이트 계 스테인레스 강(austenitic system stainless steel) 갈고리형 자극 내에서, 상기 갈고리형 자극 사이의 부분은 열처리된 비자성체이다.
그러나, 상기 일본국 특개평 제 7-15929 호에서, 상기 갈고리형 자극은 오스테나이트 계 스테인레스 강을 사용하여 형성되어, 오스테나이트 계 스테인레스 강의 두께가 5 mm 정도는 되어야 자속누출이 감소되고, 사용될 레이저의 큰 출력이 필요하므로, 장비가 대형화 된다. 또한, 박판(薄板)이 사용될 경우, 상기 갈고리형 자극 사이의 자속누출이 증가된다는 문제점이 있다. 또한, 차량용 교류 발전기에서, 한랭지역(cold district)과 같은 곳에서는, 비자성 부분이 자성극체로 회귀할 우려가 있다.
본 발명의 목적은 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 이탈 방지부재가 제공되는 구조의 차량용 교류 발전기를 제공하는 것으로, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이의 영구자석을 배치하는 작업동작이 향상될 수 있고, 또한, 발전효율이 향상될 수 있는 차량용 교류 발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 영구자석이 영구자석 지지부재에 따른 일체형 자석모듈(magnet module)로서 미리 형성되고, 상기 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 상기 자석모듈이 일체형으로 결합되어, 발전전류가 증가됨으로써, 발전효율이 향상될 수 있는 차량용 교류 발전기를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 각각 복수의 갈고리부를 구비하며 대향 배치된 한 쌍의 갈고리형 자극; 상기 대향 배치된 갈고리형 자극의 상기 갈고리부 사이에 배치된 복수의 영구자석; 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 영구자석 이탈 방지부재를 구비한 회전자; 및 상기 회전자에 소정 간격으로 분리 배치된 회전자를 포함하며, 내주측면으로부터 상기 영구자석을 지지하는 영구자석 지지부재를 더욱 포함하는 차량용 교류 발전기에 있어서, 상기 영구자석 이탈 방지부재는 상기 갈고리형 자극의 상기 갈고리부 및 상기 영구자석의 외주측면에 배치된다.
상기한 본 발명에 따른 차량용 교류 발전기 구성에서, 영구자석은 영구자석 지지부재에 의해 지지되므로, 회전자 결합 중의 작업동작은 향상될 수 있고, 영구자석이, 내주부로부터 영구자석 지지부재를 지지하여 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치되므로, 영구자석의 크기가 크게 형성될 수 있으므로, 결과적으로, 발전효율이 향상될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 영구자석 이탈 방지부재는 비자성체 부재로 구성된다.
더욱 바람직하게는, 상기 영구자석 이탈 방지부재의 두께가 상기 회전자와 고정자 사이 간격의 1/2 이하이다. 이러한 구성으로, 자성간격 길이의 증가가 방지될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 영구자석 이탈 방지부재는 자성체로 구성되며, 또한 상기 영구자석의 외주측면 위치에 개구부를 갖는다.
상기 차량용 교류 발전기에서, 상기 영구자석 이탈 방지부재가 자성체로 구성되므로, 자성간격 길이가 기계적 간격 길이와 등가이고, 자성저항의 증가가 방지될 수 있다. 또한, 자성체로 구성된 이탈 방지부재의 폭은 영구자석의 외주측면에서 협소하므로, 자성포화(magnetic saturation)가 용이하게 유도되고, 자속누출이 감소될 수 있으므로, 고정자 권선을 교차하는 자속량이 증가될 수 있어, 결과적으로 발전효율이 향상될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 영구자석 이탈 방지부재가 갈고리형 자극의 갈고리부에 형성된 단차부(step stage difference portion)의 저단부에 배치되고, 또한 상기 영구자석 이탈 방지부재의 두께가 상기 단차부의 단차와 등가인 것이다.
상기 차량용 발전기에서, 상기 영구자석 이탈 방지부재의 표면이 갈고리형 자극 표면과 동일한 표면을 구비하므로, 상기 회전자의 기계적 강도가 향상되어, 결과적으로 회전자의 권선손실이 감소될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 복수의 갈고리부가 선단부에 형성되어 대향 배치된 갈고리형 자극; 상기 갈고리형 자극을 자화(磁化)시키는 계자권선; 상기 갈고리형 자극의 상기 갈고리부 사이에 배치되어 상기 계자권선에 의해 형성된 자속을 자기적으로 증가시키며 영구자석 지지부재에 의해 일체로 더욱 내부에 형성된 영구자석; 회전자에 소정 간격으로 분리 배치되며 상기 갈고리형 자극의 자화에 의해 교류전압을 발생하는 권선을 구비한 고정자 및 상기 갈고리형 자극의 최외곽 외주부에 배치된 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 금속형 이탈 방지부재를 포함하는 차량용 교류 발전기에 있어서, 상기 금속형 이탈 방지부재 내에 자성체 부분과 비자성체 부분이 혼합된다.
이탈 방지부재의 재료로서, 자성체와 비자성체가 결합된 결합부재가 용접가공을 이용하여 결합되고, 상기 자성체가 상기 갈고리형 자극 표면에 배치되며, 상기 비자성체가 상기 갈고리형 자극 사이의 대응 부분에 배치됨으로써, 자속누출이 자성간격 길이의 증가없이 감소될 수 있으며, 결과적으로, 성능향상이 실현될 수 있다.
또한, 상기 이탈 방지부재에 자성체 및 비자성체의 특성을 구비한 복합금속 커버가 사용되며, 상기 자성체는 상기 갈고리형 자극의 표면에 배치되고, 상기 비자성체는 상기 갈고리형 자극 사이의 대응 부분에 배치되어, 자속누출이 감소되고, 자성간격 길이의 증가가 억제되어, 결과적으로, 우수한 성능을 얻을 수 있다. 상기 차량용 교류 발전기에서, 바람직하게는, 상기 이탈 방지부재가 원통형 연속부재이다. 이러한 구성으로, 상기 이탈 방지부재를 상기 영구자석의 외주측면 및 상기 갈고리형 자극의 갈고리부 외주측면에 설치하는 작업이 용이하게 수행될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 갈고리형 자극의 갈고리부 외주측면의 선단부에 축 방향으로, 고단부 및 저단부를 구비한 적어도 하나의 단부가 형성되어, 상기 갈고리부의 저단부에, 상기 이탈 방지부재의 외주면이 배치되어, 상기 갈고리부의 고단부 외주면과 실질적으로 동일한 면을 구비하게 된다. 이러한 구성으로, 상기 이탈 방지부재 및 갈고리형 자극의 갈고리부가 강하게 고정되어, 회전자의 기계 강도가 향상되고, 결과적으로 회전자의 권선손실이 감소된다.
더욱 바람직하게는, 상기 이탈 방지부재가 상기 갈고리형 자극의 갈고리부에 수축 끼워맞춤 또는 프레스 끼워맞춤 등 후 용접가공 또는 배니쉬(vanish) 가공에 따라서 고정되는 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 갈고리부가 선단부에 형성되며 한 쌍의 대향 배치된 갈고리형 자극을 구비한 회전자; 상기 갈고리형 자극을 자화(磁化)시키는 계자권선; 상기 갈고리형 자극의 상기 갈고리부 사이에 결합되어 상기 계자권선에 의해 형성된 자속을 증가시키는 영구자석; 원통형으로 만들어진 박판으로 상기 영구자석과 일체형으로 형성된 자석모듈; 상기 영구자석 외주측면에 배치되어 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 이탈 방지부재 및 상기 회전자와 소정 간격으로 분리 배치되어 교류전압을 발생시키는 회전자를 포함하는 차량용 교류 발전기에 있어서, 상기 영구자석은 고체자석이며, 상기 자석모듈은 상기 고체자석 및 베니쉬 부재 또는 수지 등에 따른 상기 고체자석의 외주측면에 배치된 상기 이탈 방지부재를 내부적으로 결합하여 형성된다.
상기 구성에 있어서, 자석모듈로서 내부에 형성된 영구자석은 고체자석이므로, 수지를 이용하여 자성분말을 고화시켜 만들어진 종래의 자석과 비교하여, 자력 및 에너지 생성도가 증대될 수 있고, 갈고리형 자극의 갈고리부로부터 유도되는 자속은 향상될 수 있으므로, 결과적으로 발전전류가 향상된다. 또한, 영구자석이 배치되는 영구자석 지지부재를 갈고리형 자극의 외주측면에 배치된 이탈 방지부재와 함께 결합하여 일체형으로 형성되므로, 회전자가 회전하여 원심력이 작용할 때 조차도, 내구성이 얻어질 수 있다. 또한, 영구자석 지지부재를 사용함으로써, 복수의 영구자석을 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 설치할 필요가 없고, 결과적으로 회전자의 결합효율이 향상될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 영구자석 지지부재는, 프레스를 이용하여 박판에 구멍을 내어 준비된 갈고리부를 이용하여, 영구자석을 지지할 수 있다. 또한, 영구자석 지지부재 및 영구자석을 포함하는 자석모듈은 상기 갈고리형 자극의 갈고리부에 베니쉬 부재를 이용하여 고정된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 전체 구성을 나타내는 단면도;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용된 영구자석 지지부재의 구성을 나타내는 평면도;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영구자석 지지부재를 사용하는 영구자석의 지지조건을 설명하는 평면도;
도 4는 도 3의 A-A' 선을 따르는 단면도;
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용된 영구자석 지지부재의 구성을 나타내는 측면도;
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용된 영구자석 지지부재의 설치조건을 나타내는 사시도;
도 7은 도 6의 B-B' 선을 따르는 확대 단면도;
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용된 영구자석 지지부재의 구성을 나타내는 사시도;
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 주요 부분을 나타내는 사시도;
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 주요 부분을 나타내는 사시도;
도 11은 도 10에 도시된 이탈 방지부재를 나타내는 사시도;
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 또 다른 이탈 방지부재를 나타내는 사시도;
도 13(a)는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 사시도;
도 13(b)는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 부분 단면도;
도 14(a)는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 사시도;
도 14(b)는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 부분 단면도;
도 15(a)는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 사시도;
도 15(b)는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 부분 단면도;
도 16(a)는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 사시도;
도 16(b)는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 나타내는 부분 단면도이다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기가 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된다.
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 전체 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기는 브래킷(1)을 구비하고, 브래킷(1)은 풀리측 선단 브래킷(1F) 및 반(反)-풀리측 선단 브래킷(1B)으로 구성된다. 브래킷(1)의 중앙부에, 샤프트(41)가 베어링 부재(42F, 42B)를 통하여 지지된다. 샤프트(41)의 일 측 선단부에, 풀리(43)가 설치되며, 샤프트(41)의 또 다른 측 선단부에 슬립 링(10)이 설치된다. 풀리(43)는 벨트를 통하여 내부 연소엔진의 출력 샤프트(비도시)에 연결된다. 슬립 링(10)에, 브러쉬 부재(11)가 미끄러지게 설치되어, 브러쉬 부재(11)로부터 이하 언급될 계자권선(4)에 전원을 공급한다.
또한, 샤프트(41)의 중앙부에 회전자(2)가 설치된다. 회전자(2)는 샤프트(41)에 고정된 요크로 구성되고, 계자권선(4)은 요크(17)의 외주에 감겨지고, 요크(17) 및 계자권선(4)을 샌드위치형으로 한 쌍의 갈고리형 자극(3N, 3S)이 제공되며, 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부 사이에 영구자석(5)이 배치된다. 슬립 링(10)으로부터의 직류전류는 계자권선(4)으로 흘러, 갈고리형 자극(3N, 3S)가 자화(磁化)된다.
여기서, 도 2를 참조하여 이후에 언급되듯이, 영구자석(5)은 영구자석 지지부재(62)에 의해 고정된다. 또한, 갈고리형 자극(3N, 3S) 및 영구자석(5)의 표면에, 영구자석(5)의 이탈을 방지하는 이탈 방지부재(61)가 배치된다. 또한, 영구자석(5)으로서 고체자석이 사용된다. 자력을 이용하여 고화되는 영구자석과 비교하면 고체자석을 영구자석으로 이용함으로써, 갈고리형 자극의 자화력 및 에너지 영역이 커지고, 갈고리형 자극의 갈고리부로부터 고정자에 이르는 자계가 증가되며, 발전전류가 커지므로, 따라서 발전효율이 향상될 수 있다.
고정자(7)는 풀리측 선단 브래킷(1F)과 반-풀리측 선단 브래킷(1B) 사이에 설치된다. 고정자(7)는 회전자(2)와 미세한 간격(기계적 간격)으로 분리되어 배치된다. 이 미세한 간격은 기계적 특성관계로부터 필요한 소정 간격으로, 통상 약 0.4 mm 정도이다. 고정자(7)는 불균등형 고정자 철심(8)을 구비하며, 고정자 철심(8)의 오목부에 고정자 권선(9)이 3상으로 감기며, 갈고리형 자극(3N, 3S)이 엔진의 구동에 따라 회전할 때 자화되어, 3상의 유도전압이 고정자 권선(9)에 발생한다.
반-풀리측 선단 브래킷(1B)의 내부에, 정류회로(12) 및 전압 조절수단(13)이 배치된다. 정류회로(12)는 비도시된 배터리의 양극에 접속된 B 단자(14) 및 배터리의 음극 단자에 접속된 접지단자(15)를 구비하여, 고정자 권선(9)에 발생되는 교류 유도전압을 정류하여 직류전압으로 변환한다. 전압 조절수단(13)은 계자권선 전류가 정류회로(12)에 의해 배터리를 충전하도록 정류된 직류전압을 약 14.3 V 정도의 정전압으로 유지하게 제어한다.
본 발명에 따른 상기의 차량용 교류 발전기에 있어서, 풀리(43)가 엔진구동에 의해 회전될 때, 샤프트(41)도 슬립 링(10) 및 회전자(2)와 함께 회전하며, 브러쉬 부재(11)로부터의 직류전류가 회전자(2) 내부의 계자권선(4)에 전기적으로 공급되며, 계자권선(4)은 갈고리형 자극(3N, 3S)의 각 자극내에 N극 및 S극을 구성하게 동작한다. 계자권선(4)에 따른 계자속(界磁束)은 자기회로를 형성하고, 이 자기회로 내에서 계자속이 N극 갈고리형 자극(3N)의 갈고리로부터 시작하여 고정자 철심(8)을 통과하여 S극 갈고리형 자극(3S)의 갈고리부로 회귀한다.
이 때에, 보조 자화용 영구자석의 자속은 계자권선(4)에 의해 형성된 자속에 대하여 평행하게 배치되어, N극으로부터 S극으로 들어가서, 계자권선(4)에 의해 형성된 자속을 증가시키며 동작하여, 결과적으로 자기회로 내의 자속량이 증가하게 된다. 자기회로의 자속이 고정자 권선에 교차하므로, 3상 유도전압이 고정자 권선(9)에 발생한다. 이 3상 유도전압은 정류회로(12)에서 직류전압으로 변환되고, 정류전압은 전압 조절수단(13)에 의해 조절되어, 약 14.3 V 정도로 유지된다.
다음에, 도 2를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용되는 영구자석 지지부재의 구성이 이하 설명되고, 도 3 내지 도 5를 더 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영구자석 지지부재를 사용한 영구자석의 지지조건이 이하 설명된다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용되는 영구자석 지지부재의 구성을 나타내는 단면도, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영구자석 지지부재를 사용한 영구자석의 지지조건을 설명하는 평면도, 도 4는 도 3의 A-A' 선을 따른 단면도 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용되는 영구자석 지지부재의 구성을 나타내는 측면도이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 사용되는 영구자석 지지부재(62)는, 비자성체로 만들어진 박판이 프레스 끼워맞춤 공정을 거치고 도면에 도시된 형상을 구비하게 제조된다. 영구자석 지지부재(62)는 내측면에 세로방향으로 형성된 갈고리부(62m) 및 외측면에 가로방향으로 형성된 갈고리부(62n)을 구비한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에서, 영구자석 지지부재(62)는 12개의 영구자석을 지지하므로, 영구자석 지지부재(62)는 24개의 갈고리부(62m, 62n)을 구비한다.
비자성체 박판은 0.1 mm - 1.0 mm 정도의 두께를 갖고, 재료로는 스테인레스 평판, 비자성 스프링 강 및 인청동(phosphorous bronze) 등이 사용된다. 여기서, 스프링 강이 사용되는 이유는, 갈고리부에서 금속이 탄성을 가짐으로써 영구자석의 지지가 용이하게 되어 우수한 작업동작의 장점이 있기 때문이다.
다음에, 도 3 및 도 4는 영구자석(5a, 5b, 5c, ... , 5h)이 영구자석 지지부재(62)에 의해 지지되는 조건을 나타낸다. 예를 들어, 영구자석(5e)은 영구자석 지지부재(62) 상에 장착되고, 두 개의 갈고리부(62m, 62n)에 의해 샌드위치되어 지지된다. 영구자석(5e)은 사각형이고, 갈고리부(62m)는 영구자석(5)의 가로방향으로, 반면 갈고리부(62n)는 영구자석(5)의 세로방향으로 각각 영구자석(5)을 지지한다.
다음에, 도 5에 도시된 바와 같이, 영구자석(5a, 5b, 5c, ... , 5l)을 지지하는 영구자석 지지부재(62)는 원통형으로 구부려진다. 도면에 도시된 P 점은 연결점이며, 용접가공을 이용하여 고정된다. 상세한 설명은 생략하지만, 회전자 갈고리형 자극의 자극 수가 12개일 때, 영구자석(5a, 5b, 5c, ... , 51)을 지지하는 영구자석 지지부재(62)는 12각형을 갖는 원주형이다. 또한, 도 5의 조건에서 회전자(2)와 영구자석 지지부재(62)의 결합에 있어서, 갈고리형 자극 사이의 영구자석 지지부재(62) 내에 배치된 영구자석(5)의 볼록부는 일치되어 결합된다.
이하, 회전자(2)의 결합공정을 도 1을 참조하여 설명한다.
우선, 샤프트(41)에 갈고리형 자극(3N)이 설치된다. 또, 요크(17) 및 계자권선(4)이 일체로 설치되는 결합체가 샤프트(41)에 결합된다. 또, 도 5에 도시된 바와 같이 원주형으로 처리되어, 영구자석(5)을 지지하는 영구자석 지지부재(62)가 샤프트(41)에 설치된다. 이 때, 영구자석(5)은 갈고리형 자극(3N)의 갈고리부 사이에 배치되게 설치된다. 또, 갈고리형 자극(3S)이 샤프트(41) 내에 설치된다. 이 때, 영구자석(5)은 갈고리형 자극(3S)의 갈고리부 사이에 배치되게 설치된다.
상기한 바와 같이, 복수의 영구자석(5)은 미리 영구자석 지지부재(62)에 의해 지지되고, 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부에 회전자(2)를 설치하는 것은 용이하게 수행될 수 있어, 결과적으로 작업동작이 향상된다.
다음에, 도 6 및 도 7을 참조하여, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 영구자석(5)의 조건이 설명되며, 도 6 및 도 8을 참조하여, 갈고리형 자극의 외주부에 배치된 영구자석 이탈 방지부재의 구성이 설명된다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용된 영구자석 지지부재의 설치조건을 나타내는 사시도, 도 7은 도 6의 B-B' 선을 따른 확대 단면도 및 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 사용된 영구자석 지지부재의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 대향 배치된 갈고리형 자극(3N, 3S)의 선단부에, 복수의 갈고리부(33N, 33S)(이하, 갈고리부(33)로 지칭)가 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 갈고리형 자극(3)의 갈고리부(33)의 축방향 외주측면 선단부에, 일 저단부(20a) 및 일 고단부(20b)가 형성된 구성이 존재한다.
갈고리형 자극(3N)의 갈고리부(33N) 및 갈고리형 자극(3S)의 갈고리부(33S)에, 보조 자화용 자석(5)이 배치되어, 갈고리형 자극(3N, 3S)에 의해 형성된 극성에 대하여 동일한 극을 접속시킨다. 영구자석(5)은 소결자석(sintering magnet) 및 본드자석(bond magnet)과 같은 고체자석이고, 영구자석 지지부재(62)를 통해 지지된다.
여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 갈고리형 자극(3N, 3S)의 각 갈고리부(33N, 33S)의 단면형상은 외주측면에서 폭이 넓어지고, 내주측면에서 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태를 갖는다. 본 발명에 따른 제 1 실시예에서, 인접한 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부(33N, 33S) 외주측면의 거리(L1)은 8 mm 이고, 내주측면의 거리(L2)는 10 mm 이다. 또한, 영구자석 지지부재(62)는 0.1 mm의 두께를 갖는다.
영구자석 지지부재(62)가 회전자(2)의 내주측면으로부터 영구자석(5)을 지지하므로, 갈고리부(62m)는 갈고리형 자극의 갈고리부(33N, 33S) 및 영구자석(5) 사이의 간격에 배치된다.
따라서, 영구자석(5)의 크기에 있어서, 인접한 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부(33N, 33S) 외주측면의 거리(L1)과 실질적으로 동일한 길이를 구비하는 큰 크기의 자석이 사용할 수 있으므로, 영구자석(5)의 제공에 따른 자속의 자화증가 동작이 확대될 수 있어, 결과적으로 발전효율이 향상될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 영구자석(5)의 외주측면 및 갈고리형 자극의 갈고리부(33)의 외주측면에, 원통형 비자성체로 구성되어 영구자석(5)의 이탈을 방지하는 이탈 방지부재(61)가 배치된다. 상기 이탈 방지부재(61)는 수축 끼워맞춤 또는 프레스 끼워맞춤 가공 등의 수단에 의해 일체형 원통형태 부재로 만들어진다. 또한, 고속 회전시 발생하는 갈고리형 자극(3)의 들뜸이 방지될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 이탈 방지부재(61)는 갈고리부(33)의 단차(고단부(20b)와 저단부(20a)의 차이) 두께와 유사한 치수의 두께를 갖고, 갈고리부(33)의 저단부(20a)에 이탈 방지부재(61)의 외주측면 및 갈고리부(33)의 고단부(20b)의 외주측면은 실질적으로 동일 측면을 갖도록 설치된다. 이탈 방지부재(61)의 선단부 및 갈고리부(33)의 고단부(20b)는 용접되어, 그 사이의 용접부(21)에 의해 고정된다.
또한, 이탈 방지부재(61)가 갈고리부(33)에 대한 단차를 형성하여 갈고리부(33)의 저단부(20a)에 배치됨으로써, 이탈 방지부재(61) 및 갈고리형 자극(3)이 강하게 고정되어, 결과적으로 회전자(2) 내의 기계적 강도가 증가될 수 있다.
또한, 이탈 방지부재(61)의 외주측면 및 갈고리부(33)의 고단부(20b)가 실질적으로 동일 측면이므로, 회전자(2) 외주측면의 불균등이 제거될 수 있어, 결과적으로 회전자(2)의 회전시 발생하는 권선손실이 감소될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 비자성체 이탈 방지부재(61)의 두께(T)는 간격길이를 증가시키지 않도록 1/2 보다 짧은 간격길이를 구비한 비자성체 커버를 사용한다. 본 발명에 따른 제 1 실시예에서, 회전자(2) 및 고정자(7)의 간격길이는 0.35 mm 이고, 비자성체 이탈 방지부재(61)의 재료는 스테인레스 강으로 두께는 0.1 mm 이며, 따라서 자성 간격길이는 0.45 mm 이다. 이러한 이탈 방지부재의 두께에서, 발전전류에 미치는 영향은 매우 적으며, 따라서 문제점이 없다. 그러나, 이탈 방지부재(61)의 두께가 간격길이의 1/2 보다 길어지면, 특성의 저하는 피할 수 없다.
또한, 이탈 방지부재(61)의 축방향 길이를 사용될 영구자석(5)의 앞 방향 길이보다 조금 더 길게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정자(7)의 고정자 철심(8) 폭은 실질적으로 회전자(2) 내에 배치된 영구자석(5)의 축방향 길이와 등가이다. 결과적으로, 이탈 방지부재(61)의 축방향 길이가 사용될 영구자석(5)의 앞 방향 길이보다 길게 만들어져, 자속누출이 감소될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 있어서, 영구자석 지지부재를 사용하여 영구자석(5)은 내부측면에 지지되고, 이탈 방지부내(61)가 갈고리형 자극(3)의 갈고리부(33) 외주측면 및 영구자석(5)의 외주측면에 배치된다. 따라서, 영구자석(5)이 이탈 방지부재(61)를 통하여 지지된 후, 영구자석(5)은 회전자에 설치되므로, 영구자석(5)을 설치하는 작업동작이 향상될 수 있다.
또한, 영구자석 지지부재(62)가 내주측면으로부터 영구자석(5)을 지지하고, 이탈 방지부재(61)가 외주측면에 배치되며, 또한 갈고리형 자극(3)의 갈고리부(33) 사이에 배치된 영구자석(5)이 크게 만들어질 수 있으므로, 발전효율이 향상될 수 있다.
또한, 갈고리형 자극(3)의 갈고리부(33)에 단차가 제공되고, 실질적으로 상기 단차와 동일한 두께를 갖는 이탈 방지부재(61)가 상기 단차에 제공되므로, 회전자(2)의 회전시 권선손실이 감소될 수 있다.
다음에, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 교류 발전기가 설명된다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 주요부를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 전체 구성의 도 1의 것과 유사하고, 영구자석 지지부재에 의한 영구자석의 지지조건은 도 2 내지 도 5의 것과 유사하다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에서, 갈고리형 자극(3N', 3S')의 갈고리부(33N', 33S')는 도 6에 도시된 실시예와 다르고, 도 6에 도시된 단차(고단부와 저단부의 단차)는 제공되지 않는다. 따라서, 비자성체 박판으로 구성된 이탈 방지부재(61)는 갈고리형 자극(3N', 3S')의 갈고리부(33N', 33S')의 외주부에 직접 배치된다. 이탈 방지부재(61)는 용접부(21)에서 갈고리부(33N', 33S')에 고정된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에서, 영구자석 지지부재(62)를 사용하여 영구자석(5)이 내주측면에 지지되고, 이탈 방지부재(61)가 갈고리형 자극(3N', 3S')의 갈고리부(33N', 33S') 외주측면 및 영구자석의 외주측면에 배치된다. 따라서, 영구자석(5)이 이탈 방지부재(61)에 의해 지지된 후 회전자(2)에 설치되므로, 영구자석(5)을 설치하는 작업동작이 향상될 수 있다.
또한, 영구자석 지지부재(62)가 내주측면으로부터 영구자석(5)을 지지하고, 이탈 방지부재(61)가 외주측면에 배치되며, 갈고리형 자극(3N', 3S')의 갈고리부(33N', 33S') 사이에 배치된 영구자석이 크게 만들어질 수 있으므로, 발전효율이 향상될 수 있다.
다음에, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 교류 발전기가 설명된다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 주요부를 나타내는 사시도이며, 도 11은 도 10에 도시된 이탈 방지부재를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 다른 차량용 교류 발전기의 전체 구성은 도 1의 것과 유사하며, 영구자석 지지부재에 의한 영구자석의 지지조건은 도 2 내지 도 5의 것과 유사하다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에서, 이탈 방지부재(61')의 재료로서 비자성체가 사용된다. 이탈 방지부재(61')에서, 갈고리형 자극(33N, 33S)과 중첩되는 부분(61Z)의 폭(L3)은 사용될 영구자석(5)의 길이보다 조금 더 길고 갈고리형 자극(33N, 33S)와 유사한 형태를 갖는다. 또한, 갈고리형 자극(33N, 33S)과 중첩되지 않는 부분, 즉 갈고리형 자극(33N, 33S) 사이에 배치된 부분에서, 개구부(61Y)가 중앙부에 제공되고, 비중첩 부분과 중첩부분 사이에 연결부(61X)가 연결된다. 자속누출의 감소는 연결부(61X)의 자성체 폭을 좁게하여 향상된다.
이탈 방지부재(61')의 재료로 자성체를 사용함에 따라서, 회전자(2)와 고정자(7) 사이의 자성간격은 기계적 간격과 일치되어, 결과적으로 회전자(2)와 고정자(7) 사이의 자성저항의 증가가 방지될 수 있다. 또한, 고정자 측에서 보면, 회전자 외주측면의 대부분이 자성체이므로, 자속이 고정자 측에서 회전자 측으로 향할 때 발생하는 간격 사이의 자속진동(magnetic flux pulsation)은 감소될 수 있고, 또한 자성진동(magnetic vibration)이 감소되어, 결과적으로 잡음이 감소될 수 있다.
또한, 도 6에 설명된 바와 같이, 갈고리형 자극(3N, 3S)의 갈고리부(33N, 33S)의 표면에 고단부(20b) 및 저단부(20a)가 제공되므로, 갈고리형 자극(3N, 3S) 및 이탈 방지부재(61') 사이의 우수한 밀착성능이 얻어질 수 있다. 상기한 바와 같이, 자성체의 폭(L4)를 좁게 형성하여 갈고리형 자극(3N, 3S) 사이에 위치된 부분(영구자석(5)의 외주표면)에서 이탈 방지부재(61')가 자성체로 만들어지면, 자속누출은 감소될 수 있다. 또한, 이탈 방지부재(61')와 갈고리형 자극(3N, 3S)은 용접부(21)에서 용접, 고정된다.
또한, 도 11에 도시된 실시예에서는, 중앙부에 배치된 개구부(61Y)가 하나인 경우이고, 도 12에 도시된 본 발명에 따른 제 2 실시예서는, 복수의 개구부(61Y')를 제공할 수 있다.
상기 설명한 이탈 방지부재(61 또는 61')에서, 상기 원통형 부재는 회전자의 갈고리형 자극(3) 표면에 수축 끼워맞춤 가공에 의한 것이고, 그 후 갈고리형 자극(3)과 이탈 방지부재(61)는 용접가공으로 고정된다. 또한, 갈고리형 자극(3) 사이에 배치된 영구자석(5)은 영구자석 지지부재(62)에 임시로 고정되어, 영구자석(5), 영구자석 지지부재(62) 및 갈고리형 자극(3)이 베니쉬 재료를 사용하여 부착되어, 일체로 형성된다.
즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 교류 발전기의 이탈 방지부재(61')에서, 갈고리부(33) 저단부(20a)의 이탈 방지부재(61')의 외주면 및 갈고리부(33) 고단부(20b)의 외주측면이 실질적으로 동일 평면을 구비하므로, 회전자(2) 및 고정자(7) 사이의 자성간격이 기계적 간격과 일치하게 되어, 결과적으로 회전자(2)와 고정자(7) 사이의 자성저항이 증가하지 않는다.
이 때, 이탈 방지부재(61')가 자성체 박판으로 구성되므로, 도 10의 점선으로 도시된 바와 같이, 영구자석(5)의 자속의 일부분은 이탈 방지부재(61')을 통과하여 단축되어, 이탈 방지부재(61')의 좁은 폭 부분이 즉시 자기포화 된다. 또한, 이탈 방지부재(61')로 누출되는 자속량은 영구자석(5)의 총 자속 내의 소량으로 분배되어, 결과적으로 계자권선(4)에 의해 형성된 자속내에 영구자석(5)을 제공하는 효과가 손실되지 않을 수 있다.
부수적으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 교류 발전기를 자성체 지지부재가 갈고리형 자극의 갈고리부 사이의 영구자석(5)의 외주측면에 배치된 종래의 차량용 교류 발전기와 비교하면, 5 A 정도의 발전전류가 향상될 수 있다.
또한, 고정자(7)의 측면에서 보면, 회전자(2)의 외주측면은 거의 모두 자성체로 되고, 회전자(2)와 고정자(7) 사이의 자성저항은 실질적으로 일정하며, 자기회로의 자속이 고정자(7)에서 회전자(2)로 향할 때 발생하는, 회전자(2)와 고정자(7) 사이의 자속진동이 감소될 수 있고, 결과적으로 잡음이 감소될 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량용 교류 발전기가 설명된다. 도 13(a)와 13(b)는 회전자(102)의 갈고리형 자극(103)을 설명하고, 이탈 방지부재(161)의 재료로서, 자성체 및 비자성체 특성을 갖는 금속커버가 사용된다. 엄밀히 말하면, 'Hitachi Metal Company'사에서 제조된 13Cr-Fe 합금(C-0.69, Si-0.3, Mn-0.7, P-0.021, S-0.002, Cr-13.1)이 사용된 경우가 설명된다.
예를 들어, 상기 13Cr-Fe와 같이, 13Cr 스테인레스 강과 같은 복합 자성체로서, 마르텐사이트 계(martensite system) 스텐인레스 강 또는 페라이트 계(ferrite system) 스테인레스 강이 있다. 마르텐사이트 계 스테인레스 강은 13Cr 계 스테인레스 강이 사용되는 SUS 420J2 또는 SUS 403 가 있다. Cr 계 강에서, 사용될 Cr 영역은 약 12-15 이다. 13Cr 계 스테인레스 강은 C 0.5-0.6 wt.%, 0.35 wt.% 이하 Si, Mn 0.6-0.8 wt.%, 0.03 wt.% 이하 P, 0.02 wt.% 이하 S, Cr 12.5-13.5 wt.% 및 잔존부분은 Fe 인 요소로 구성된다.
도 13(a)에 도시된 바와 같이, 갈고리형 자극(103)은 한 쌍의 대향 배치된 갈고리형 자극(103N', 103S')으로 구성되고, 선단부에 복수의 갈고리부(133N, 133S)(이하, 갈고리부(133)로 칭함)가 형성된다. 도시된 바와 같이, 외주측면 선단부에서 축방향에 대해 갈고리형 자극(103)의 갈고리부(133)에서, 하나의 저단부(120a) 및 고단부(120b)를 구비한 단부가 제공될 수 있다.
도 13(a)에 도시된 바와 같이, 갈고리형 자극(103N)의 갈고리부(133N) 및 갈고리형 자극(103S)의 갈고리부(133S)에 보조자화용 영구자석(105)이 배치되어, 갈고리형 자극(103N, 103S)에 의해 형성된 극성에 대하여 동일한 극에 접촉한다. 영구자석(105)은 소결자석(sintering magnet) 또는 본드자석(bond magnet) 등이고, 상기한 영구자석 지지부재(162)에 의해 일체화 된다.
도 13(b)에 도시된 바와 같이, 영구자석(105)의 외부면 및 갈고리형 자극(103)의 갈고리부(133) 외주측면에, 영구자석(105)의 이탈을 방지하는 원통형 이탈 방지부재(161)가 배치된다. 따라서, 이탈 방지부재(161)는 일체형 원통형태로 만들어지므로, 수축가공 및 프레스 가공 등의 수단에 의하여 갈고리형 자극(103)에 용이하게 설치할 수 있으므로, 회전자(102)는 용이하게 제조될 수 있다. 또한, 고속 회전시 발생하는 갈고리형 자극(103)의 들뜸을 방지할 수 있는 기능이 있다.
또한, 도 13(a) 및 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 이탈 방지부재(161)는 갈고리부(133)의 단차와 실질적으로 동일한 크기의 두께를 갖고, 갈고리부(133)의 저단부(120a)에 이탈 방지부재(161)의 외부면 및 갈고리부(133) 고단부(120b)의 외주측면이 설치되어 실질적으로 동일한 평면을 형성하며, 이탈 방지부재(161)의 선단부 및 갈고리부(133)의 고단부(120b) 사이에서 용접가공에 의해 용접부(121)에 고정된다.
또한, 갈고리부(133) 및 이탈 방지부재(161)에 단부의 형성이 갈고리부(133)의 저단부(120a)에 배치되므로, 이탈 방지부재(161) 및 갈고리형 자극(133)은 강하게 고정되어, 회전자(102) 내의 기계적 강도가 증가될 수 있다. 또한, 이탈 방지부재의 외부면 및 갈고리부(133) 고단부(120b)의 외주측면이 실질적으로 동일 평면에 형성되므로, 회전자(102)의 외주측면으로부터 불균등이 제거되어, 회전자(102)의 회전시 발생하는 권선손실이 감소될 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에 따르면, 자성간격의 증가없이 갈고리형 자극 표면에 배치된 부분에 자성체를 형성하고,갈고리형 자극 사이에 배치된 부분에 비자성체를 형성할 수 있게 이탈 방지부재가 배치되므로, 갈고리형 자극 사이의 자속누출이 감소될 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량용 교류 발전기에서, 회전자와 고정자 사이의 간격거리는 0.35 mm 이고 사용된 13Cr-Fe 합금의 두께는 0.5 mm 이다.
따라서, 도 13(a) 및 도 13(b)에 도시된 본 발명에 따른 제 5 실시예에서, 저단부(120a)는 고단부(120b)에 비하여 0.5 mm 낮게된다. 또한, 이탈 방지부재(161)의 축방향에서의 길이를 사용될 영구자석의 축방향에서의 길이보다 조금 더 길게하는 것이 바람직하다.
다음에, 자성체 부분 및 비자성체 부분의 준비방법이 설명된다. 종래 'Hitach Metal Compant' 사에서 제조된 13Cr-Fe 합금은 자성체의 특성에 열을 가함으로써 비자성체의 특성을 나타내는 것이다. 열이 가해질 때, 1200-1300。C 금속의 온도에서 또는 1500。C 하에서 짧은 시간동안 금속표면을 용융하여 1 분 동안 가열한다.
엄밀히 말하자면, 13Cr-Fe 로 구성된 자성체 특성을 구비한 합금에서, 합금이 갈고리형 자극 사이에 배치된 위치에서 유일하게, 온도가 국부적으로 약 1500。C 정도로 상승하며, 플라즈마, 레이저 및 전자 빔 등을 사용하는 용접수단에 의하여 금속이 용융되어서, 합금은 비자성체의 특성을 구비할 수 있다. 또한, 사용될 플라즈마, 레이저 및 전자 빔의 직경을 갈고리형 자극 사이의 폭에 적합하게 하는 것이 바람직하지만, 빔 직경이 좁은 경우에는 여러 개의 빔으로 분할하여 수행할 수 있다,. 또한, 용접부의 산화를 방지하기 위해, Ar 가스 등의 불활성 가스 상태에서 수행할 수 있다.
상기 사실은 13Cr-Fe를 사용하여 자성체 부분 및 비자성체 부분을 구비한 이탈 방지부재에 대해 설명하지만, 이탈 방지부재(161)에서 자성체로 구성된 자성체 부분(161a) 및 비자성체로 구성된 비자성체 부분(161b)이 규칙적으로 배치되는 유사한 효과를 얻을 수 있고, 각 결합부분이 용접가공에 의해 일체로 제조된다. 또한, 이 때, 자속누출이 용이하게 발생하는 갈고리형 자극 사이에, 비자성체 부분(161b)이 배치되어, 자속누출이 감소될 수 있고, 또한 간격거리가 크지 않은 위치에, 자성체 부분(161a)이 배치되어, 간격거리가 감소되므로 우수한 발전성능이 얻어질 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 차량용 교류 발전기가 도 14(a) 및 도 14(b)를 참조하여 설명된다.
도 14(a) 및 도 14(b)는 상기 0.1 mm - 1.0 mm의 두께를 갖는 13Cr-Fe 합금 링이 축방향으로 회전자(102)의 외주측면에 적층된 갈고리부를 나타내고, 갈고리형 자극 사이에 대응하는 위치에서, 금속은 Ar 가스, 레이저 및 전자 빔 등을 이용하여 국부적으로 용융되어, 비자성체가 형성된다.
이 때, 상기 합금은 수축가공 및 끼워맞춤 가공 등에 의해 갈고리형 자극의 최외곽 외주부에 배치된다. 적층구조로 얻어진 효과는 맴돌이 전류에 기인한 손실을 감소하는 것이므로, 예를 들어, 13Cr-Fe 합금이 길고 가느다란 선형으로 형성되기 때문에, 갈고리형 자극의 외주측면에 감길 수 있다. 이 경우에, 상기 용접기를 사용하여 갈고리형 자극 사이에 배치된 부분에 대한 열처리를 하여 비슷한 효과가 얻어질 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 차량용 교류 발전기가 도 15(a) 및 도 15(b)를 참조하여 설명된다. 도 15(a) 및 도 15(b)에 도시된 동일 도면번호는 도 13(a) 및 도 13(b)에 도시된 동일 구성요소를 지시한다. 도 15(a) 및 도 15(b)와 도 13(a) 및 도 13(b)의 차이는 이탈 방지부재(161)의 갈고리형 자극 사이에 대응하는 위치에 제공된 개구부(161y)의 제공이다. 도면번호(L6)는 갈고리형 자극에 중첩되는 부분의 폭이며, 도면번호(L7)은 연결부분(161x)의 자성체의 폭이다.
또한, 도 15(a) 및 도 15(b)에 도시된 바와 같이, 개구부(161y)가 제공되는 구성이 사용되면, 개구부(161y)가 아닌 연결부만이 열처리에 따라서 비자성체 부분으로 만들어진다. 또한, 상기 실시예에서 상기와 유사한 효과가 얻어질 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 차량용 교류 발전기가 도 16(a) 및 도 16(b)를 참조하여 설명된다. 도 16(a) 및 도 16(b)에 도시된 동일 도면번호는 도 15(a) 및 도 15(b)에 도시된 동일 구성요소를 지시한다. 도 16(a) 및 도 16(b)와 도 15(a) 및 도 15(b)의 차이는 이탈 방지부재에 제공된 적어도 하나의 갈고리부(170)의 제공이다. 상기 갈고리부(170)는 갈고리부 결합동작 및 갈고리부 멈춤쇠 메카니즘으로 동작한다. 갈고리부(170)의 제공으로, 위치정렬이 회전자의 갈고리형 자극 사이에서 얻어질 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예 내지 제 8 실시예에서, 갈고리형 자극의 갈고리부에 단차를 형성하고, 이탈 방지부재(161)가 갈고리형 자극의 갈고리부 외주측면에 설치되지만, 단차가 제공되지 않는 경우에는, 얻어지는 효과가 실질적으로 동일한 효과이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 상기의 차량용 교류 발전기에 있어서, 이탈 방지부재는 자성체 재료로 만들어지고, 인접한 갈고리형 자극의 간격이 좁게 만들어지므로, 발전전류가 증가될 수 있어서, 발전효율이 향상될 수 있다.
또한, 회전자(2)와 고정자(7) 사이의 자성진동이 감소되어, 결과적으로 잡음이 감소될 수 있다.
또한, 이탈 방지부재와 갈고리형 자극(3) 사이의 용접부가 부식하지 않으므로, 결과적으로 회전자(2)의 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 이탈 방지부재가 링 형으로 형성되므로, 회전자가 용이하게 제조될 수 있고, 고속 회전시 발생하는 갈고리형 자극의 들뜸이 방지될 수 있다.
또한, 이탈 방지부재의 갈고리부 저단부에, 이탈 방지부재의 외부면 및 갈고리부 고단부 외주측면이 실질적으로 동일 평면을 구비하도록 배치되므로, 이탈 방지부재 및 갈고리형 자극이 강하게 고정될 수 있고, 회전자 내의 권선손실이 감소될 수 있다.
본 발명에 따라서, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 영구자석은 영구자석 지지부재를 통하여 내주측면으로부터 미리 지지되고, 일체로 형성된 자석모듈은 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 결합되어, 회전자 결합시의 작업동작이 향상될 수 있다.
또한, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 영구자석의 이탈을 방지하는 이탈 방지부재의 구성에 있어서, 이탈 방지부재가 영구자석의 외주측면에, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치되며, 또한 이탈 방지부재가 비자성체 재료 또는 자성체 재료로 만들어지므로, 결과적으로 영구자석은 크게 형성될 수 있고, 발전전류가 크게 될 수 있어, 발전효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 이탈 방지부재를 구비하는 차량용 교류 발전기에서, 이탈 방지부재가 영구자석의 외부측면 및 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치되고, 이탈 방지부재의 재료가 비자성체와 비자성체가 혼합된 합성체이므로, 결과적으로 발전전류가 증대되어, 발전효율이 향상될 수 있다.
또한, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 영구자석이 영구자석 지지부재에 의해 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 일체형 자석모듈로서 미리 결합되고, 갈고리형 자극의 갈고리부 사이에 배치된 영구자석이 고체자석으로 만들어지므로, 결과적으로 발전전류가 증대되어 발전효율이 향상될 수 있다.
Claims (13)
- 복수의 갈고리부를 구비한 한 쌍의 대향 배치된 갈고리형 자극;상기 대향 배치된 갈고리형 자극의 상기 갈고리부 사이에 배치된 복수의 영구자석;상기 영구자석의 이탈을 방지하는 영구자석 이탈 방지부재를 구비한 회전자; 및상기 회전자에 소정 간격으로 분리 배치된 고정자를 구비하는 차량용 교류 발전기에 있어서,내주측면으로부터 상기 복수의 영구자석을 지지하는 영구자석 지지부재 및 상기 영구자석 지지부재가 상기 갈고리형 자극의 상기 갈고리부 및 상기 영구자석의 외주측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 1항에 있어서,상기 영구자석 지지부재는 비자성체로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 2항에 있어서,상기 영구자석 지지부재의 두께는 상기 회전자 및 고정자 사이에 형성된 간격거리의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 1항에 있어서,상기 영구자석 지지부재는 자성체로 구성되며, 상기 영구자석의 상기 외주측면에 위치한 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 1항에 있어서,상기 영구자석 지지부재는 상기 갈고리형 자극의 상기 갈고리부에 형성된 단차부의 저단부에 배치되며,상기 영구자석 지지부재의 두께는 상기 단차부의 단차와 등가인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 선단부에 복수의 갈고리부가 형성되며, 한 쌍의 대향 배치된 갈고리형 자극;상기 갈고리형 자극을 자화(磁化)하는 계자권선;상기 갈고리형 자극의 상기 갈고리부 사이에 배치되어, 상기 계자권선에 의해 형성된 자속을 자기적으로 증가시키며, 영구자석 지지부재에 의해 일체로 형성된 영구자석;회전자와 소정 간격으로 분리 배치되고, 상기 갈고리형 자극의 자화(磁化)에 의한 교류전압을 발생하는 고정자 권선을 구비한 고정자; 및상기 갈고리형 자극의 최외곽 외주부에 배치된 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 금속형 이탈 방지부재를 포함하는 차량용 교류 발전기에 있어서,상기 금속형 이탈 방지부재에 자성체 부분 및 비자성체 부분이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 6항에 있어서,상기 이탈 방지부재의 상기 자성체 부분은 실질적으로 상기 갈고리형 자극의 형태와 동일한 형태를 갖으며, 상기 갈고리형 자극과 중첩되는 위치에 배치되며,상기 부분을 제외한 다른 부분은 상기 비자성체 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 6항에 있어서,상기 이탈 방지부재의 상기 자성체 부분 및 상기 비자성체 부분은 용접가공을 이용하여 독립된 자성체 부분과 독립된 비자성체 부분을 연결하여 일체로 제조된 링(ring)인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 6항에 있어서,상기 이탈 방지부재의 상기 자성체 부분 및 상기 비자성체 부분은, 혼합 자성체의 자성체 부분에 국부적으로 온도를 상승시켜, 상기 자성체 부분이 상기 비자성체 부분으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 6항에 있어서,상기 이탈 방지부재는 복수의 혼합 자성체를 축방향으로 적층하여 구성되며,상기 갈고리형 자극 사이에 대응하는 부분은 열처리가 수행된 비자성체인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 6항에 있어서,상기 이탈 방지부재는 상기 갈고리형 자극의 최외곽 외주측면의 링 형태에 혼합 자성체 권선을 감아서 구성되고,상기 갈고리형 자극 사이에 대응하는 부분은 열처리가 수행된 비자성체인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 6항에 있어서,상기 이탈 방지부재는 상기 갈고리형 자극의 상기 갈고리부에 용접되고,상기 영구자석 지지부재, 상기 영구자석 및 상기 갈고리형 자극은 베니쉬 가공에 의해 일체로 혼합되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
- 제 6항에 있어서,상기 이탈 방지부재에 상기 회전자의 상기 갈고리형 자극 사이에 정렬되어 위치하는 적어도 하나의 갈고리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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