KR20000013662A - 차량용 교류발전기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 교류 발전기에 관한 것으로, 상세하게는 영구자석과 전자석을 일체로 하여 교류발전기의 로터를 형성함으로서 차량 엔진의 회전수가 낮을 때는 로터코일의 필드전류를 제한하여 영구자석의 자속을 이용함으로서 로터코일에서 발생되는 열을 줄이고 차량엔진의 회전수가 높을 때는 로터코일의 필드전류를 증가시킴으로서 출력을 제어할 수 있는 차량용 교류발전기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 교류 발전기에 의하여, 영구자석과 전자석을 일체로 하여 교류발전기의 로터를 형성함으로서 차량 엔진의 회전수가 낮을 때는 조정기가 로터코일에 흐르는 전류를 제한하여 영구자석의 자속을 이용함으로서 로터코일에서 발생되는 열을 줄여서, 로터코일의 열화를 방지하고 교류발전기의 수명을 연장시킬 수 있다.
Description
본 발명은 차량용 교류 발전기에 관한 것으로, 상세하게는 영구자석과 전자석을 일체로 하여 교류발전기의 로터를 형성함으로서 차량 엔진의 회전수가 낮을 때는 로터코일의 필드전류를 제한하여 영구자석의 자속을 이용함으로서 로터코일에서 발생되는 열을 줄이고 차량엔진의 회전수가 높을 때는 로터코일의 필드전류를 증가시킴으로서 출력을 제어할 수 있는 차량용 교류발전기에 관한 것이다.
자동차는 많은 전기 기기를 가지고 있다. 이들 전기 기기는 배터리 또는 발전기로부터 전력을 공급받게 되는데, 이 발전기를 중심으로 한 일련의 장치를 충전장치(charging system)라 한다.
자동차에 있어서 각종 전기적 부하장치와 배터리에 전력을 공급하는 발전기는 먼저 직류 발전기가 있는데 직류 발전기는 정류자(commutator)를 가지고 있기 때문에 크기, 중량, 출력, 회전속도 등에 있어 여러 가지 제약을 받았다. 그래서 정류자를 반도체 정류기로 대체하여 단점을 보완한 것이 교류 발전기(Alternator)이다.
교류발전기는 크게 나누어 엔진의 회전을 전달받아 자속을 발생시키며 회전하는 로터와, 로터가 발생시키는 자속에 의하여 3상 교류를 발생시키는 스테이터코일을 구비한다.
도 1은 종래의 차량용 교류발전기 로터의 분해 사시도이다.
로터는 전류를 인가받아 자속을 발생시키는 로터코일(3)과, 로터코일(3)이 발생시키는 자속에 의하여 자석이 되는 로터코어(1)(1)를 구비한다. 그리고 로터에는 로터코일(3)에 전류를 인가하기 위한 슬립링이 있는데 이 슬립링에는 브러시가 접속되어 로터코일(3)에 전류를 인가한다.
키 스위치를 '온' 하게 되면, 배터리, 전압조정기, 브러시를 거쳐서 로터코일(3)에 배터리의 직류전류가 인가된다. 로터코일(3)에 직류전류가 인가되면 로터코일(3)의 권수에 따라서 입력기자력이 발생되게 된다. 그리고 로터의 축과 일체로 회전되는 로터코어(1)(2)는 로터코일(3)에 의하여 한쪽이 N극, 다른 쪽이 S극으로 자화된다.
로터가 회전되면 스테이터의 3개의 스테이터코일은 로터가 발생시키는 자력선을 끊기 때문에 스테이터코일에 3상 교류전압이 유기된다.
스테이터코일에 유기된 3상 교류는 정류부에 인가되어 전파정류가 된다. 그리고 정류된 전류는 배터리를 충전하고 차량의 전기부하를 구동시키는데 이용된다.
로터(rotor)는 교류 발전기의 출력을 제어하는 수단으로 사용된다. 교류발전기의 출력을 제어하기 위해서는 엔진시동 직후 회전수가 높지 않을 때는 로터코일(2)에 전류를 많이 공급한다.
그런데 로터코일(3)에 전류를 많이 공급하게 되면 그에 따라 발열량도 커지게 된다. 발열량이 커지게 되면 소자가 열화하여 소자의 특성이 떨어지고 나아가서는 교류발전기의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 영구자석과 전자석을 일체로 하여 교류발전기의 로터를 형성함으로서 차량 엔진의 회전수가 낮을 때는 로터코일의 필드전류를 제한하여 영구자석의 자속을 이용함으로서 로터코일에서 발생되는 열을 줄이고 차량엔진의 회전수가 높을 때는 로터코일의 필드전류를 증가시킴으로서 출력을 제어할 수 있는 차량용 교류발전기를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래의 차량용 교류발전기 로터의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 교류발전기 로터의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 교류발전기 로터의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 제어 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11:스테이터 12,13:브라켓
14,15:베어링 16:회전축
17:풀리 18,19:냉각팬
20:로터 21:로터코어
22:로터코일 23:영구자석
31:슬립링 32:브러시
33:차폐부 34:정류부
35:전압조정기 40:발전기조정기
SC:스테이터코일 SW:점화스위치
BAT:배터리
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 자속을 발생시키는 로터코일과 로터코일이 발생시키는 자속에 의하여 전자석이 되는 로터코어가 마련된 로터와, 로터의 회전에 의하여 전압을 발생되는 스테이터코일을 구비하는 차량용 교류발전기에 있어서, 로터코어에 마련되어 로터코일에 흐르는 전류가 감소되더라도 스테이터코일에 전압이 발생되도록 자속을 발생시키는 영구자석, 로터가 저속으로 회전할 때 로터코일에서 발생되는 열이 감소되도록 로터코일에 흐르는 전류를 감소시키고 로터가 고속으로 회전할 때에는 로터코일에 흐르는 전류를 증가시켜 교류발전기의 출력을 제어할 수 있는 조정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양호한 실시 예를 상세하게 설명하겠다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 교류발전기 로터의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 교류발전기 로터의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 교류발전기의 제어 회로도이다.
본 발명에 따른 차량용 교류발전기는, 코어와 스테이터코일(SC)로 구성된 원통상의 스테이터(11)가 마련되고, 이 스테이터(11)는 이를 지지하는 전, 후방 브라켓(12)(13)과 함께 교류발전기의 몸체를 이룬다.
또한 몸체의 내부 중심에는 전, 후방 베어링(14)(15)에 의하여 축지지되며, 그 일단부가 전방브라켓(12)의 외측으로 돌출되어 이에 풀리(17)가 결합되는 회전축(16)이 구비된다. 회전축(16)에는 로터코일(22)이 내장된 로터(20)가 결합되어, 외측의 스테이터(11)와 상호작용을 하게된다.
로터(20)의 양측에는 몸체내의 부품을 냉각시키는 냉각팬(18)(19)이 설치된다. 그리고 후방브라켓(13)의 외측으로 연장된 회전축에는 로터(20)의 로터코일(22)에 전류를 공급하기 위한 슬립링(31)이 마련된다.
또한 이 회전축의 둘레에는 슬립링(31)에 접촉되는 브러시(32)와 이를 지지하는 브러시 홀더가 구비되고, 그 밖에 교류를 정류하여 직류로 변환시키는 정류기(34)와 발전기의 출력전압을 조절하는 전압조정기(35) 등이 마련된다.
전술한 스테이터(11)의 코어는 성층철심이며 로터코어(21)와 함께 자기회로를 구성하고 있다. 스테이터코일(SC)은 코어 안 둘레에 있는 홈(slot)속에 3개의 독립한 코일이 들어가 있다.
스테이터코일(SC)은 주로 Y결선으로 접속되어 있다. 발전을 하면 이 스테이터코일(SC)에 3상교류가 유기된다.
그리고 로터코일(22)은 배터리(BAT)에서의 전류로 자속을 발생하는 부분이며, 로터코일(22)의 양단은 슬립 링(31)에 연결되어 있다.
로터코어(21)는 로터코일(22)에 발생한 자속으로 자석이 되는 부분이며, 자극수에 따라서 4극식, 6극식, 12극식 등으로 구분된다.
슬립링(31)은 2개이며, 배터리(BAT) 전류를 로터코일(22)에 통전하는 부분으로 브러시(32)와 접촉하는 면은 금속제로 다듬질되어 있으며 회전축(16)과는 절연되어 있다.
또한 로터코어(21)의 자극 사이는 소정간격 벌어져 있는데 이 간격사이에 영구자석(23)이 끼워져 있다. 이 영구자석(23)은 로터코어(21)의 자극의 개수만큼 끼워져 있다.
그리고 영구자석(23)의 N극은 로터코어(21)의 N극 쪽으로 향하고 영구자석(23)의 S극은 로터코어(21)의 S극 쪽으로 향하도록 설치되어 있다.
한편 브러시(32)는 슬립링(31)과 항상 접촉하면서 로터코일(22)에 통전하는 부분으로 브러시 홀더 중에 삽입되어 스프링의 힘으로 슬립링(31)으로 접촉되어 있다.
그리고 슬립링(31)은 고속으로회전을 하기 때문에 이에 접촉되어 있는 브러시(32)는 마모되고, 마모된 분말은 주변으로 산란되게 된다. 이는 전기적인 장해의 원인이 된다. 그리하여 교류발전기는 슬립링(31)과 브러시(32)의 주위를 차폐시켜, 마모된 분말이 주변으로 산란되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 차단시킨다.
이를 위하여 슬립링(31)과 브러시(32)의 주위를 감싸는 원통상의 차폐부(33)가 형성되어, 마모된 브러시분말이 외부로 유출되는 것과 이물질이 슬립링(31) 주위로 유입되는 것을 차단시킨다.
먼저 점화스위치(SW)를 온 시키면 배터리(BAT)의 전류가 전압조정기의를 경유하여 교류발전기의 로터코일(22)로 흐르기 시작한다. 로터코일(22)에 전류가 흐르면 로터(20)에는 자력선이 발생한다.
점화스위치(SW)를 '온' 할 때 초기에는 배터리(BAT), 전압조정기, 브러시(32), 슬립링(31)을 거쳐서 로터코일(22)에 흐르는 직류전류와 코일의 권수에 따라서 로터코일(22)에서 자속이 발생된다.
그래서 로터코일(22)에서 발생된 자속은 로터축과 일체로 회전되는 로터코어(21)를 자화시키게 되는데 한쪽은 N극, 다른 쪽은 S극으로 자화된다.
점화스위치(SW)를 '온'하여 엔진이 시동하면 로터(20)가 회전을 시작하게 된다. 로터(20)가 회전을 하게되면 스테이터(11)의 3개의 스테이터코일(SC)이 로터(20)에서 발생되는 자력선을 끊기 때문에 스테이터코일(SC)에 3상 교류전압이 유기된다.
그리고 유기된 3상 교류전압은 정류부(34)에 인가되어 다이오드에 의하여 전파정류된다. 다이오드에 의하여 전파정류된 스테이터코일(SC)의 3상 교류전압은 발전기 출력전압이 된다. 발전기의 출력전압이 배터리(BAT)의 전압보다 높을 때는 즉각 배터리(BAT)의 충전과 각부 부하로 공급된다.
엔진의 회전수가 증가되면 교류발전기의 로터(20)의 회전수가 증가되는데, 그로 인하여 교류발전기의 발전전압 역시 상승하게 된다. 그 교류발전기의 발전전압이 소정전압에 달하게 되면 전압조정기가 작동하기 시작한다.
발전기조정기(40)는 교류발전기의 발전전압이 소정전압에 달하게 되면 로터코일(22)로 공급되는 전류를 감소시켜 교류발전기의 발전전압을 제어한다. 그리하여 교류발전기의 출력전압은 항상 일정치로 유지된다.
시동초기 엔진이 저속으로 회전을 하게될 때에는 발전기조정기(40)는 로터코일(22)에 흐르는 전류의 량을 제어하여 약간의 전류만을 로터코일(22)에 흐르게 하거나 흐르지 않게 할 수 있다.
만약 로터코일(22)에 전류가 흐르지 않거나 약간의 전류만 흐르게 되면 로터(20)는 같이 마련되어 있는 영구자석(23)에 의하여 대부분의 자속을 발생된다. 그리하여 영구자석(23)이 발생시키는 자속에 의하여 스테이터코일(SC)에 3상 교류가 유기된다.
이때에는 로터코일(22)에 흐르는 전류의 량이 적거나 없기 때문에 로터코일(22)에서의 발열량 또한 감소하기 때문에 소자의 열화를 방지하고 교류발전기의 수명을 연장시킬 수 있다.
엔진이 시동되고 엔진의 회전수가 소정회전수를 넘어서게 좀더 많은 자속을 발생시키기 위하여 발전기조정기(40)는 로터코일(22)에 흐르는 전류의 량을 증가시킨다. 로터코일(22)에 흐르는 전류의 량이 증가하게 되면 로터(20)에서 발생되는 자속의 세기도 역시 강해진다.
엔진의 회전수 증가에 따라서 로터(20)의 회전수가 증가하면 로터코일(22)에 흐르는 전류가 증가하게 되는데, 이때 교류발전기의 발전전압이 소정전압을 초과하게 되면 발전기조정기(40)는 로터코일(22)에 흐르는 전류를 감소시켜 출력을 제어한다.
본 발명에 따른 차량용 교류 발전기에 의하여, 영구자석과 전자석을 일체로 하여 교류발전기의 로터를 형성함으로서 차량 엔진의 회전수가 낮을 때는 조정기가 로터코일에 흐르는 전류를 제한하여 영구자석의 자속을 이용함으로서 로터코일에서 발생되는 열을 줄여서, 로터코일의 열화를 방지하고 교류발전기의 수명을 연장시킬 수 있다.
Claims (2)
- 자속을 발생시키는 로터코일과 상기 로터코일이 발생시키는 자속에 의하여 전자석이 되는 로터코어가 마련된 로터와, 상기 로터의 회전에 의하여 전압을 발생되는 스테이터코일을 구비하는 차량용 교류발전기에 있어서,상기 로터코어에 마련되어 상기 로터코일에 흐르는 전류가 감소되거나 차단되더라도 상기 스테이터코일에 전압이 발생되도록 자속을 발생시키는 영구자석,상기 로터가 저속으로 회전할 때 상기 로터코일에서 발생되는 열이 감소되도록 상기 로터코일에 흐르는 전류를 감소시키고 상기 로터가 고속으로 회전할 때에는 상기 로터코일에 흐르는 전류를 증가시켜 상기 교류발전기의 출력을 제어할 수 있는 조정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
- 제 1항에 있어서,상기 영구자석은 상기 로터코어의 자극 사이에 설치되며 상기 영구자석의 자극이 상기 로터코어의 자극과 같은 자극끼리 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980032650A KR20000013662A (ko) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 차량용 교류발전기 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019980032650A KR20000013662A (ko) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 차량용 교류발전기 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20000013662A true KR20000013662A (ko) | 2000-03-06 |
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ID=19546999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980032650A KR20000013662A (ko) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 차량용 교류발전기 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20000013662A (ko) |
Cited By (2)
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| KR20200133939A (ko) * | 2019-05-21 | 2020-12-01 | 주식회사 뫼비온 | 미세먼지 흡입청소차량 |
| KR20240069308A (ko) | 2022-11-11 | 2024-05-20 | (주)소프트피브이 | 장치 이상 감지 센서 |
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1998
- 1998-08-12 KR KR1019980032650A patent/KR20000013662A/ko not_active Application Discontinuation
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