KR20010062023A - 교류발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각상의 고정자권선을 장척의 소선을 감아 돌려서 구성된 다수의 권선에 의해 구성하고 고정자의 생산성을 향살할 수 있는 동시에 코일엔드군에서의 단락사고를 방지할 수 있는 교류발전기를 얻는다.

다상고정자권선(16)은 제 1 내지 제 4 권선 31∼34 를 직렬로 접속해서 구성되어 있다. 제 1 내지 제 4 권선 31∼34 는 각각 하나의 소선(30)을 6슬로트마다에 슬로트(15a)내에서 슬로트 깊이 방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어있다. 그리고 고정자철심(15)의 단면측에서 반려된 소선(30)의 턴부가 주방향으로 나열되어 코일엔드군을 구성하고 있다.

Description

교류발전기{ALTERNATOR}

본 발명은 예를들면 내연기관에 의해 구동되는 교류발전기에 관해 특히 승용차 적중 타는것에 탑재되는 차량용 교류발전기의 고정자구조에 관한것이다.

근년 교류발전기에서 소형 고출력 및 품질의 향상이 더욱 요구되어있다. 소형 고출력을 실현하는데는 자기 장하(裝荷)와 전기 장하의 분배를 연하히 최적으로 또 한정된 용적중에서 어떻게 고밀도로 구성하는가가 중요해진다.

예를들면 차량용 교류발전기에서는 차량엔진룸일 점점 협소화되가는데 탑재 스페이스에 여유가 없어지고 있으며 차량부하의 증대에 의한 발전출력의 향상이 요구되고 있다. 또 차내외 모두 소음저감의 필요성이 높아지고 엔진소음이 저하하고 있으나 차량에의 전지부하 공급을 위한 상시 발전가동 하고있는 차량용 교류발전기의 소음이 문제가 되고 있다. 특히 저속에서 고속까지 비교적넓은 회전역에서 회전 구동되는 차량용 교류발전기에서는 그 팬 소음이나 자기적 소음도 문제가 되고있다.

또 차량용 교류발전기에서는 상시 발전가동하고 있으므로, 출력전류의 쥴열때문에 그 발열량이 많고, 나타나는 열적환경은 엄하고 극히 높은 내열성이 요구되고 있다.

또 차량엔진룸에서 차량용 교류발전기는 엔진에 직접부착되는 경우가 많고 우수,염수,오수등에 더해 엔진오일이나 부동액에 피수되고 극히 부식환경이 임한조건이 되고있다. 그리고 부식에 의해서는 발전정지에 이르는등 문제가 있으나 발전정지의 원인의 대부분은 고정자 제조과정에서 발생하는 권선의 절연피막의 손상이나 구조적인 권선 노출부의 전기 단락에 의한것이다.

특히 교류발전기의 소형 고출력에 대해서는 고정자의 자기회로내에 수납하는 전기도체의 점적율의 향상, 나아가서는 고정자권선의 브리지부(고정자철심외의 브리지부를 코엘엔드라부른다)의 정렬화 및 고밀도화가 필요해지고 이에더해 상기와같은 저소음, 내열환경성, 내부식성등의 응하기위해 각종의 개량이 제안되고 있다. 그리고 고정자의 전기도체에 단척의 도체 세그멘트를 사용해서 전기도체의 점적율 향상이나 코일엔드의 정렬화 및 고밀도화를 도모하는 구조가 예를들면 WO92/06527 호 공보나 일본국 특허 제 2927288 호에 제안되어있다.

도 29 는 예를들면 일본국 특허 제 2927288 호에 기재된 종래의 차량용 교류발전기의 요부를 표시하는 측면도, 도 30 은 도 29 에 표시된 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도, 도 31 및 도 32 는 각각 도 29 에 표시된 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 프로트측 및 리어측에서 본 사시도이다.

도 29 내지 도 32 에서 고정자(50)는 고정자철심(51)과 고정자철심(51)에 권장된 고정자권선(52)과 슬로트(51a) 내에 장착되어서 고정자권선(52)을 고정자철심(51)에 대해 절연한는 인슐레이터(53)를 구비하고 있다.

고정자철심(51)은 얇은 강판을 겹쳐 적충된 원통상의 적충철심이고 축방향으로 뻗은 슬로트(51a)가 내주측에 개구하도록 소정피치로 주방향으로 다수 설치되어있다. 여기서는, 회전자(도시않음)의 자극수(16)에 대응해서 3상의 권선을 2조 수용하도록 96개의 슬로트(51a)가 형성되어 있다. 고정자권선(52)은 다수의 단척의 세그멘트(54)를 접합해서 소정의 권선 패턴으로 구성되어 있다.

도체 세그멘트(54)는 절연피복된 구형 단면의 동선재를 대략 U 자형으로 성형한것으로 6슬로트(1 자극피치) 떨어진 2개의 슬로트(51a)마다에 축방향의 리어측에서 2개씩 삽입되어 있다. 그리고 도체 세그멘트(54)의 프로트측으로 연출하는 단부끼리가 접합되어서 고정자권선(52)을 구성하고 있다.

구체적으로는 6슬로트 떨어진 각조의 슬로트(51a)에서 하나의 도체 세그멘트(54)가 리어측에서 하나의 슬로트(51a)내의 외주측에서 첫번째의 위치와 다른 슬로트(51a)내의 외주측에서 2번째의 위치에 삽입되고 또 하나의 도체 세그멘트(54)가 리어측에서 하나의 슬로트(51a)내의 외주측에서 3번째의 위치와, 다른 슬로트(51a)의 외주측에서 4번째의 위치에 삽입되어 있다.

여기서 각 슬로트(51a)내에서는 도체 세그멘트(54)의 직선부(54a)가 경방향으로 1렬에 4개 나란히 배열되고 있다. 그리고 하나의 슬로트(51a)내의 외주측에서 첫번째의 위치에서 프론트측에 연출한 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와, 그 슬로트(51a)에서 시계방향으로 6슬로트 떨어진 다른 슬로트(51a)내의 외주측에서 2번째의 위치에서 프론트측에 연출한 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)가 접합되어서 2턴의 외층권선이 형성되어 있다. 즉 하나의 슬로트(51a)내의 외주측에서 3번째의 위치에서 프론트측에 연출한 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와, 그 슬로트(51a)에서 시계방향으로 6슬로트 떨어진 다른 슬로트(51a)내의 외주측에서 4번째의 위치에서 프론트측에 연출한 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)가 접합되어서 2턴의 내층권선이 형성되어 있다. 또 6슬로트 떨어진 각조의 슬로트(51a)에 삽입된 도체 세그멘트(54)에서 구성되는 외층권선과 내층권선이 직렬로 접속되어서 4턴의 1상분의 고정자권선(52)이 형성되어 있다.

마찬가지로 각각 4턴의 고정자권선(52)이 6상분 형성되어 있다. 그리고 이들의 고정자권선(52)은 3상분씩 교류결선되어서, 2조의 3상 고정자권선을 구성하고 있다.

이와같이 구성된 종래의 고정자(50)에서는 고정자철심(51)의 리어측에서는 같은조의 슬로트(51a)에 삽입된 2개의 도체 세그멘트(54)의 턴부(54c)가 경방향으로 나란히 배열되어 있다. 이결과 턴부(54c)가 주방향으로 2렬로 배열되어서 리어측의 코일엔드군을 구성하고 있다.

한편 고정자철심(51)의 프론트측에서는 하나의 슬로트(51a)내의 외주측에서 첫번째의 위치에서 프론트측에 연출된 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와 6슬로트 떨어진 슬로트(51a)내의 외주측에서 2번째의 위치에서 프론트측으로 연출한 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와의 접합부와 하나의 슬로트(51a)내의 외주측에서 3번째의 위치에서 프론트측으로 연출한 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)와의 접합부가 경방향으로 나란히 배열되어 있다. 이결과 단부(54b)끼리의 접합부가 주방향으로 2렬로 배열되어 프론트측의 코일엔드군을 구성하고 있다.

이 종래의 차량용 교류발전기의 고정자(50)에서는 이상과같이 고정자권선(52)이 대략 U 자상으로 성형된 단척의 도체 세그멘트(54)를 고정자철심(51)의 슬로트(51a)에 리어측에서 삽입하고 프론트측으로 연출하는 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 접합해서 구성되어 있다.

그래서 납땜이나 용접에 의해 절연피막이 소실된 단부(54b)끼리의 접합부를 주방향으로 배열해서 프론트측의 코일엔드군이 구성되어 있으므로 피수에 의해 부식하기쉬운 코일엔드 구조로 되어있고 내부식성이 극히 낮았었다.

또 코일엔드군은 96개소의 접합부를 2열로 즉 192개소의 접합부로 구성되어 있으므로 접합부끼리가 단락하기쉬운 구조로 되어있고 단락사고가 발생하기 쉬웠었다.

또 다수의 단척의 도체 세그멘트(54)를 고정자철심(510에 삽입하고 또 단부(54b)끼리를 용접,납땜등에 의해 접합해야하며 현저하게 작업성이 저하해 버렸다. 또 도체 세그멘트(54)의 슬로트(51a)에의 밀어넣는 량은 고정자철심(51)의 축방향길이 이상을 필요로하고, 절연피막에 손상을 주기쉽고 제품후의 품질을 저하시켰었다. 또 단부(54b)끼리의 접합시에 납땜 흐름이나 용융부분이 녹아 접합부간의 단락이 빈발하고 량산성이 현저하게 저하했었다.

또 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리는 그 일부가 지그로 크램프하고 그 접점부를 납땜이나 용접으로 접합하고 있었다. 그래서 지그에 의한 크램프 면적이 필요하게 되고, 납땜부나 용접부의 팽창이 생기므로 코일엔드 높이가 높아지는 동시에 접합부간도 협소하였었다. 이결과, 코일엔드부의 코일의 누설리엑턴스가 증가해서 출력이 악화되는 동시에 통풍저항이 증가해서 바람소음이 악화했었다.

또 자기소음의 대책으로 전기적 위상차 30℃ 의 위치만큼 어긋난 2조의 3상 권선을 슬로트에 권장함으로써, 자기맥동력을 상로 상쇄하는것이 예를들면 일본국 특개평 4-26345 호 공보에 제안되어있다. 그러나 이 자기소음의 개선예를 소형의 고정자에 채용하여하면 2배의 수의 슬로트가 필요하고, 슬로트 간격이 극히 좁아져 버린다. 그래서 연속한 도선을 환상으로 감아서 환상코일을 제작하고 계속해 이 환상코일을 성형으로 변형해서 성형코일을 제작하고 이 성형코일의 직선부를 고정자철심의 슬로트에 끼워서 고정자권선을 제작하는 일반적인 권선방법으로는 대응할 수 없었다. 또 도체 세그멘트(54)를 사용한 상술의 권선방법으로는 슬로트에의 삽입때에 도체 세그멘트(54)이 좌굴 등이 발생해버려 대응할 수 없었다. 또 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 용접한 경우 용접시의 온도상승에 의해 도체 세그멘트(54)가 연화해서 고정자로서의 강성이 저하하고 자기소음의 저감효과가 적어졌었다.

또 차량용 교류발전기의 출력의 여러가지 요구에 대해 전자설계적으로 대응할 필요가 있다. 특히 차량엔진의 아이들 회전수에 대응해서 발전기의 저속히전역의 출력향상은, 출력개시 회전수를 저속측으로 시프트할 필요가 있다. 그런데는 기자력 즉 계자코일에 공급하는 전류를 증가하고 또는 고정자의 총도체수, 즉 턴수를 중가해서 발전기의 유기전력을 향상시킬 필요가 있다. 여기서 전자에서는 계자코일에 전류를 공급함으로써 출력개시 회전수를 저속측에 시프트할 수 있으나 자기회로의 포화감소를 위해 한계가 있다. 또 후자에서는 턴수를 증가함으로서 출력개시 회전수를 저속측으로 시프트할 수 있으나 도체 세그멘트(54)에 의한 권선으로 도체 총수를 증가하려고 하면 이에따라 접합부수도 증가해 버리고 접압 스페이스가 없어지고 과도한 턴수증가에는 실질적으로 대응한다.

본 발명은 상기와같은 종래의 기술의 과제로보아 금일의 교류발전기에 공통적으로 요구되는 성능과 품질을 만족할 수 있는 높은 실용성과 생산성을 겸비한 교류발전기를 얻는것을 목적으로 한다.

또 소형,고출력,저소음을 겸한 차량용에 적용할 수 있는 교류발전기를 얻는것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 교류발전기는 회전주방향을 따라 NS극을 형성하는 회전자와 이 회전자와 대양 배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 다상고정자권선을 갖는 고정자 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬로트가 주방향으로 소정피치로 복수형성된 적충철심을 구비하고 상기 다상고정자권선은 장척의 소선이 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬로트로 반환되어 소정의 슬로트수 마다에 상기 슬로트내에서 슬로트 깊이 방향으로 내층과 외층을 교로로 재택하도록 권장된 권선을 다수 소유하고 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬로트외에서 반려된 상기 소선의 턴부가 주방향으로 나란히하여 코일엔드군을 구성하고 있는것이다.

또 상기 소선이 상기 슬로트의 각각에 슬로트 깊이 방향으로 2n 개씩 배열되고 상기 소선의 턴부가 주방향으로 n 열로 나란히 배열되어 있는것이다.

또 상기 소선이 상기 슬로트의 각각에 슬로트 깊이 방향으로 2n 개씩 배열되고 상기 소선의 턴부가 n 층으로 겹쳐져 배열되어 있는것이다.

또 상기 고정자철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드군을 구성하는 상기 턴부가 주방향으로 동일형상으로 형성되어 있는것이다.

또 상기 고정자철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드군에서 주방향으로 인접한 상기 턴부간의 공간이 대략 동일하게 형성되어 있는것이다.

또 상기 코일엔드군을 구성하는 상기 턴부의 각각이 균등한 방열부를 갖고 있는것이다.

또 상기 소선이 권장되는 슬로트피치는 상기 회전자의 NS 극에 대응한 피치이다.

또 상기 슬로트의 개구부가 부등피치로 형성된 것이다.

또 상기 슬로트의 개구부의 개구치수가 상기 소선의 슬로트 폭방향 치수보다 작은것이다.

또 상기 소선의 상기 슬로트내에서의 단면형상이 상기 슬로트 형상에 따른 대략 구형형상이다.

또 상기 소선의 단면 형상이 액략 편평형상이다.

또 상기 코일엔드군을 구성하는 상기 권선의 턴부에는 수지를 구비한 것이다.

또 상기 코일엔드군을 구성하는 상기 턴부가 갖는 상기 수지는 그 수지의 주재부아도 열전도율이 높은 부재가 혼입되어있는 것이다.

또 상기 수지가 상기 브래킷에 맞닿아 있는것이다.

또 상기 고정자의 한쪽에 배치되고 또 상기 고정자권선의 권선단에 접속되고 상기 고정자권선에서의 교류출력을 직류로 정류하는 정류기를 구비하고 상기 회전자는 상기 N 극 및 S 극을 제공하는 다수의 클로상자극을 갖는 런델형 회전자철심과, 이 회전자의 회전에 의해 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시키는 냉각수단을 구비하고, 상기 코일엔드군 및 상기 정류기가 상기 냉각풍을 상기 브래킷내에 통풍시킴으로서 냉각되도록 되어있다.

또 상기 냉각수단이 상기 회전자철심의 적어도 한쪽의 단부에 배치된 팬이다.

또 상기 팬이 상기 회전자철심의 양단부에 배치되어 있는것이다.

또 상기 코일엔드군을 포함한 상기 고정자의 축방향 길이가 상기 회전자철심의 축방향 길이보다도 짧은것이다.

또 상기 코일엔드군의 내주측을 구성하는 상기 소선의 경사방향이 상기 고정자의 양단측에서 평행하게 되어 있는것이다.

또 상기 고정자권선이 수용되는 슬로트수가 매극매상당 2이고 상기 다상고정자권선은 매극매상당의 슬로트에 대응하는 제 1 의 다상 권선군과 제 2 의 다상 권선군이 직렬로 접속되고 그 권선단이 상기 정류기에 접속되어 있는것이다.

또 상기 정류기는 상기 제 1 의 다상 권선군의 교류출력을 정류하는 제 1 의 정류기와, 상기 제 2 의 다상 권선군의 교류출력을 정류하는 제 2 의 정류기를 구비하고 상기 제 1 및 제 2 의 다상 권선군의 교류 출력이 각각 상기 제 1 및 제 2 정류기에 의해 정류된후 합성되어 출력되도록 구성되어 있다.

또 상기 제 1 및 제 2 의 다상 권선군은 각각 3상 결선된 것으로 상기 제 1 의 다상 권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부와 상기 제 2 의 다상 권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부가 30℃ 의 전기각으로 등간격으로 배열되어 있는것이다.

또 상기 제 1 및 제 2 의 다상 권선군은 각각 3상 결선된 것으로 상기 제 1 의 다상 권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부와 상기 제 2 의 다상 권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부가(α°)(60°- α°)와의 전기각을 교호로 취하도록 배열되어 있는것이다.

또 상기 제 1 및 제 2 의 다상 권선군의 적어도 한쪽은 성형결선된 것으로 성형결선된 다상 권선군의 중성점이 상기 정류기에 접속되어 있는것이다.

또 상기 클로상자극에 자계를 공급하는 계자코일에 흐르는 계자전류는 발전기 회전수가 어느영역 이상에서 전류제한되도록 구성되어 있는것이다.

또 자석이 상기 클로상자극간에 개장되어 있는것이다.

도 1 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기의 구성을 표시하는 단면도.

도 2 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 3 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기에 있어서의 고정자권선의 1상분의 결선상태를 설명하는 리어측 단면도.

도 4 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기의 회로도.

도 5 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면.

도 6 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면.

도 7 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기에 내층측의 소선군을 표시하는 도면.

도 8 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 소선군을 표시하는 도면.

도 9 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 소선의 요부를 표시하는 사시도.

도 10 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 소선의 배열을 설명하는 도면.

도 11 은 이 차량용 교류발전기가 적용되는 고정자철심의 구조를 설명하는 도면.

도 12 는 이 차량용 교류발전기가 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도.

도 13 은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선군의 철심에의 장착상태를 표시하는 평면도.

도 14 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기가 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도.

도 15 는 본 발명에 의한 차량용 교류발전기의 출력특성을 표시하는 도면.

도 16 은 본 발명의 실시의 형태 2 에 관한 차량용 교류발전기에서의 고정자권선의 1상분의 결선상태를 설명하는 리어측 단면도.

도 17 은 본 발명의 실시의 형태 2 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소권선군의 권장전의 상태를 표시하는 평면도.

도 18 은 도 17 에 표시되는 소권선군을 구성하는 소선의 성형형상을 설명하는 사시도.

도 19 는 도 17 에 표시되는 소권선군에서의 소선의 배열상태를 설명하는 사시도.

도 20 은 본 발명의 실시의 형태 2 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 대권선군을 구성하는 소선의 성형형상을 설명하는 사시도.

도 21 은 본 발명의 실시의 형태 2 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 대권선군에서의 소선의 배열상태를 설명하는 사시도.

도 22 는 본 발명의 실시의 형태 2 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선에서의 소선의 배열상태를 설명하는 사시도.

도 23 은 본 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기를 표시하는 단면도.

도 24 는 본 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자를 표시하는 사시도.

도 25 는 본 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 회전자를 표시하는 사시도.

도 26 은 본 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 회전자의 구조를 설명하는 사시도.

도 27 은 본 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기의 회로도.

도 28 은 본 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자철심의 구조를 설명하는 도면.

도 29 는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 표시하는 측면도.

도 30 은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 도체 세그멘트를표시하는 사시도.

도 31 은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 프론트측에서 본 사시도.

도 32 는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 리어측에서 본 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프론트 브래킷 2 : 리어 브래킷

7 : 회전자 8,8A,8B : 고정자

15 : 고정자철심 15a : 슬로트

15b : 개구부 16,16A : 다상고정자권선

16a : 프론트측의 코일엔드군 16b : 리어측의 코일엔드군

25 : 절연성수지 30,40,400 : 소선

30a,40a,400a : 턴부 32,42 : 제 2 권선

33,43 : 제 3 권선 34,44 : 제 4 권선

이하 본 발명의 실시의 형태를 도면에 따라 설명한다.

실시의 형태 1

도 1 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 관한 차량용 교류발전기의 구성을 표시하는 단면도, 도 2 는 이 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도, 도 3 은이 차량용 교류발전기에서의 고정자권선의 1상분의 결선상태를 설명하는 리어측 단면도, 도 4 는 이 차량용 교류발전기의 회로도, 도 5 및 도 6 은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선구의 제조공정을 설명하는 도면이다.

도 7 은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 내층측의 소선군을 표시하는 도면이고 도 7 의 (a)는 극 측면도, 도 7 의 (b)는 그 평면도이다. 도 8 은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 소선군을 표시하는 도면이도 도 8 의 (a)는 그 측면도, 도 8 의 (b)는 그 평면도이다. 도 9 는 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 요부를 표시하는 사시도, 도 10 은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 배열을 설명하는 도면이다. 도 11 은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자철심의 구조를 설명하는 도면이고, 도 11 의 (a)는 그 측면도, 도 11 의 (b)는 그 배면도이다. 도 12 는 이 차량용 교류발전기가 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도, 도 13 은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선권의 철심에의 장착상태를 표시하는 평면도이다. 도 14 는 각각 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도이다. 또 도 2 에서는 유도선 및 브리지 결선이 생략되어 있다.

도 1 에서 차량용 교류발전기는 런델형의 회전자(7)가 알루미늄제의 프론트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)에서 구성된 케이스(3)내에 샤프트(6)를 통해서 회전이 자유롭게 장착되고 고정자(8)가 회전자(7)의 외주측을 덮도록 케이스(3)의 내벽면에 고착되어서 구성되어 있다.

샤프트(6)는 프론트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)에 회전가능하게 지지되어 있다. 이 샤프트(6)의 일단기는 풀리(4)가 고착되고 엔진의 회전토크를 벨트(도시않음)를 통해서 샤프트(6)에 전달할 수 있도록 되어있다.

회전자(7)에 전류를 공급하는 슬립링(9)이 샤프트(6)의 타단부에 고착되어 한상의 브러시(10)가 이 슬립링(9)에 맞닿도록 케이스(3)내에 배치된 브러시홀더 (11)에 삽입되어 있다. 고정자(8)에서 생긴 교류전압의 크기를 조정하는 레귤레이터(18)가 브러시홀더(11)에 감착된 히트싱크(17)에 접착되어 있다. 고정자(8)에 전기적으로 접속되고 고정자(8)에서 생긴 교류를 직류로 정류하는 정류기(12)가 케이스(3)내에 장착되어 있다.

회전자(7)는 전류를 흘려서 자속을 발생하는 회전자코일(13)과 이 회전자코일(13)을 덮도록 설치되고 회전자코일(13)에서 발생된 자속에 의해 자극이 형성되는 한쌍의 폴코어(20),(21)로 구성된다. 한쌍의 폴코어(20),(21)는 철제로 각각 8개의 클로상의 클로상자극(22),(23)이 외주연에 주방향으로 등각피치로 설치되고 클로상자극(22),(23)을 맞물리도록 대향해서 샤프트(6)에 고착되어 있다. 또, 팬(5)이 회전자(7)의 축방향의 양단에 고착되어 있다.

또 흡기공(1a),(2a)이 프론트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)의 축방향의 단면에 설치되고 배기공(1b),(2b)이 프론트 브래킷(1) 및 리어 브래킷(2)의 외주 양어깨부에 고정자권선(16)의 프론트측 및 리어측의 코일엔드군(16a),(16b)의 경방향 외측에 대향해서 설치되어 있다.

고정자(8)는 도 2 에 표시한 바와같이 축방향으로 뻗은 슬로트(15a)가 주방향에 소정피치로 다수 형성된 원통상의 적충절심으로된 고정자철심(15)과, 고정자철심(15)에 권장된 다상고정자권선(16)과, 각 슬로트(15a)내에 장착되어서 다상고정자권선(16)과 고정자철심(15)을 전기적으로 절연하는 인슐레이터(19)를 구비하고 있다. 그리고 다상고정자권선군(16)은 하나의 소선(30)이 고정자철심(15)의 단면측의 슬로트(15a)외에서 되돌려져 소정슬로트수 마다에 슬로트(15a)내에서 슬로트 깊이 방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 웨이브와인딩되어 권장된 권선을 다수 구비하고 있다. 여기서는 3상 고정자권선(160)을 2조 수용하도록 96개의 슬로트(15a)가 등간격으로 형성되어 있다. 또 소선(30)에는 예를들면 절연피복된 장방형의 단면을 갖는 창척의 동선이 사용된다.

다음에 1상분의 고정자권선군(161)이 권선구조에 대해 도 3 을 참조해서 구체적으로 설명한다.

1상분의 고정자권선군(161)은 각각 하나의소선(30)으로된 제 1 내지 제 4 의 권선(31∼34)로부터 구성되어 있다. 그리고 제 1 의 권선(31)은 하나의 소선 (30)을 슬로트번호의 1번부터 91번까지 6슬로트 마다에 슬로트(15a)내의 외주측에서 1번째의 위치와 외주측에서 2번째의 위치를 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 제 2 권선(32)은 소선(30)을 슬로트번호 1번에서 91번까지 6슬로트 마다에 슬로트(15a)내의 외주측에서 2번째의 위치와 외주측에서 1번째의 위치를 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 그리고 각 슬로트(15a)내에는 소선(30)이 장방형 단면의 길이방향을 경방향으로 나란히해서 경방향으로 1렬에 4개 나란히 배열되어 있다.

그리고 고정자철심(15)의 일단측에서 슬로트번호의 1번에서 연출하는 제 1 권선(31)의 단부(31a)와, 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 3 권선(33)의 단부

(33b)가 접합되고, 또 슬로트번호 1 번에서 연출하는 제 3 권선(33)의 단부(33a)와 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 1 권선(31)의 단부(31b)가 접합되어서 2턴의 권선이 형성되어 있다. 또 고정자철심(15)의 타단측에서 슬로트번호의 1번에서 연출하는 제 2 권선(32)의 단부(32a)와 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 4 권선 (34)의 단부(34a)와 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 2 권선(32)의 단부(32b)가 접합되어서 2턴의 권선이 형성되어 있다. 또 슬로트번호의 61번과 67번으로부터 고정자철심(15)의 일단측에 연출하는 제 1 권선(31)의 소선(30)부분이 절단된다. 그리고 제 1 권선(31)의 절단단(31c)와 제 2 권선(32)의 절단단(32c)이 접합되어서 제 1 내지 제 4 권선(31∼34)를 직렬 접속해서된 4턴의 1상분의 고정자권선군 (161)이 형성되어 있다.

또 제 1 권선(31)의 절단단(31c)과 제 2 권선(32)의 절단단(32c)의 접합부가 브리지 결선접속부가 되고 제 1 권선(31)의 절단단(31d)과 제 2 권선(32)의 절단단 (32d)가 각각 유도선(0) 및 중성점(N)가 된다.

마찬가지로 해서, 소선(30)이 권장되는 슬로트(15a)를 하나씩 물려서 6상분의 고정자권선군(161)이 형성되어 있다. 그리고 도 4 에 표시된 바와같이 고정자권선군(161)이 3상분씩 성형결선되어서 2조의 3상 고정자권선군(160)을 형성하고 각 3상 고정자권선군(160)이 각각 정류기(12)에 접속되어 있다. 각 정류기(12)의 직류 출력은 병렬로 접속되어서 합성된다.

여기서, 제 1 내지 제 4 권선(31∼34)을 구성하는 각각의 소선(30)은 하나의 슬로트(15a)에서 고정자철심(15)의 단면측에 연출하고 되돌려져서 6슬로트 떨어진 슬로트(15a)에 들어가도록 웨이브와인딩 형식으로 권장되어 있다. 그리고 각각의소선(30)은 6슬로트 마다에 슬로트 깊이방향(경방향)에 관해 내층과 외층을 교호로 채택하도록 권장되어 있다.

고정자철심(15)의 단면측으로 연출해서 되돌려진 소선(30)의 턴부(30a)가 코일엔드를 형성하고 있따. 그래서 고정자철심(15)의 양단에서 대략 동일형상으로 형성된 턴부(30a)가 주방향으로 또 경방향으로 서로 이간해서 2렬이 되어 주방향으로 정연하게 배열되어 코일엔드군(16a),(16b)을 형성하고 있다.

계속해 고정자(8)이 조립방법에 의해 도 5 내지 도 14 를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

우선 도 5 에 표시된 바와같이 12개의 장척의 소선(30)을 동시에 동일평면상에서 번개 상태로 구부려 형성한다. 계속해, 도 6 에 화살표로 표시한 바와같이 직각방향으로 지그로 접어가서 도 7 에 표시되는 소선군(35A)을 제작한다. 또 마찬가지로해서 도 8 에 표시한 바와같이 브리지 결선 및 유도선을 갖는 소선군(35B)를 제작한다. 그리고 권선군(35A),(35B)이 장착된 철심(36)을 환상으로 성형하기 쉽게 하기위해, 권선군(35A),(35B)은 300℃ 로 10분간 아닐 처리된다.

또 각 소선(30)은 도 9 에 표시된 바와같이 턴부(30a)에서 연결된 직선부 (30b)가 슬로트 피치(6p)로 배열된 평면상 패턴으로 구부려 형성되어 있다. 그리고 인접한 직선부(30b)가 턴부(30a)에 의해 소선(30)의 폭(w)분씩 밀려져 있다.소선군(35A),(35B)은 이같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(30)을 도 10 에 표시된 바와같이 6슬로트 피치 밀려서 직선부(30b)를 겹쳐서 배열된 소선상이 1슬로트 피치씩 밀려서 직선부(30b)를 겹쳐서 배열된 소선쌍이 1슬로트 피치씩 밀려서 6쌍 배열되어 구성되어 있다. 그리고 소선(30)의 단부가 소선군(35A),(35B)의 양단의 양측에 6개씩 연출되어 있다. 또 턴부(35A),(35B)의 양측부에 정렬되어 배열되고 있다.

또 대형 형상의 슬로트(36a)가 소정의 피치(전기각으로 30℃)로 형성된 spcc 재를 소정매수 적충하고 그 외주부를 레이저 용접해서 도 11 에 표시된 바와같이 직방체의 철심(36)을 제작한다.

그리고, 도 12 의 (a)에 표시된 바와같이 인슐레이터(19)가 철심(36)의 슬로트(36a)에 장착되고 2개의 소선군(35A),(35B)의 각 직선부를 각 슬로트(36a)내에 겹쳐서 집어넣는다. 이로써 도 12 의 (b)에 표시된 바와같이, 2개 소선군(35A), (35B)이 철심(36)에 장착된다. 이때 소선(30)의 직선부(30b)를 인슐레이터(19)에 의해 철심(36)과 절연되어서 슬로트(36a)내에 경방향으로 4개 나란히 수납되어 있다. 또 2개의 소선군(35A),(35B)은 도 13 에 표시된 바와같이 겹쳐서 철심(36)에 장착되어 있다.

계속해서 철심(36)을 둥굴게해서 그 단면끼리를 당접시켜서 용접하고 도 12 의 (c)에 표시된 바와같이 원통상의 철심(37)을 얻는다. 철심(36)을 둥굴게함으로써 슬로트(36a)(고정자철심의 슬로트(15a)에 상당)는 대략 구형단면형상이 되고 그 개구부(36b)(슬로트 15a 의 개구부 15b 에 상당)는 직선부(30b)의 슬로트 폭방향치수보다 작아진다. 그리고, 도 3 에 표시되는 결선방법에 따라 각 소선(30)의 단부끼리를 결선해서 고정자권선군(161)을 형성한다. 그후 철심(37)이 spcc 재를 적충해서된 원통상의 외장철심(38)에 삽입된후 가열조립해서 일체화하고 도 14 에 표시되는 고정자(8)를 얻는다. 여기서 철심(37)과 외장철심(38)과의 일체물이 고정자철심(15)에 상당한다.

이와같이 구성된 차량용 교류발전기에서는 전류가 배터리(도시않음)로부터 브러시(10) 및 슬립링(9)을 통해서 회전자코일(12)에 공급되고 자속이 발생된다. 이 자속에 의해 한쪽의 폴코어(20)의 클로상자극(22)이 N 극 에 착자되고 다른쪽의 폴코어(21)이 클로상자극(23)이 S 극에 착자된다. 한편 엔진의 회전토크가 벨트 및 풀리(4)를 통해서 샤프트(6)에 전달되고 회전자(7)가 회전된다. 그래서 다상고정자권선(16)애 회전자계가 부여되고 다상고정자권선(16)에 기전력이 발생한다.

이 교류의 기전력이 정류기(12)를 통해서 직류로 정류되는 동시에 그 크기가 레귤레이터(18)에 의해 조정되고 배터리에 충전된다.

그리고 리어측에서는 팬(5)의 회전에 의해 외기가 정류기(12)의 히트싱크 및 레귤레이터(18)의 히트싱크(17)에 각각 대향해서 설치된 흡기공(2a)을 통해서 흡입되고 샤프트(6)의 축에 따라 흘러서 정류기(12) 및 레귤레이터(18)를 냉각하고 그후 팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려져 다상고정자권선(16)이 리어측의 코일엔드군(16b)을 냉각하고 배기공(2b)으로부터 외부로 배출된다. 한편 프론트측에서는 팬(5)의 회전에 의해 외기가 흡기공(1a)에서 축방향으로 흡입되고 그후 팬(5)에 의해 우너심방향으로 구부려져서 다상고정자권선(16)의 프론트측의 코일엔드군(16a)을 냉각해 배기공(1b)으로부터 외부로 배출된다.

이와같이 이 실시의 형태 1 에 의하면 다상고정자권선(161)은 2조의 3상 고정자권선군(160)은 3상의 고정자권선군(161)을 교류결선해서 구성되어 있다. 또 고정자권선군(161)은 제 1 내지 제 4 권선(31∼34)을 직렬접속해서 구성되어 있다. 그리고 제 1 권선(31)은 하나의 소선(30)을 6슬로트 마다에 슬로트(15a)내의 외주측에서 첫번째의 위치와 2번째의 위치를 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 즉 제 1 권선(31)은 하나의 소선(30)을 6슬로트 마다에 슬로트(15a)내에서 슬로트 깊이 방향으로 내층과 외층을 교로호 채택하도록 웨이브와인딩되어 구성되어 있다. 마찬가지로 제 2, 제 3 및 제 4 권선(32),(33),(34)도 또 하나의 소선(30)을 6슬로트 마다에 슬로트(15a)내에서 슬로트 깊이 방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 웨이브와인딩 되어 구성되어 있다.

여기서 다상고정자권선(16)을 구성하는 제 1 내지 제 4 권선(31∼34)은 각각의 하나의 소선(30)(연속선)에 의해 제작되어 있으므로 종래의 고정자(50)와 같이 다수의 단척의 도체 세그멘트(54)를 고정자철심(51)에 삽입하고 또 단부(54b)끼리를 용접,납땜등에 의해 접합할 필요가 없고 고정자(8)의 생산성을 현저하게 향상시킬수가 있다.

또 코일엔드 소선(30)의 턴부(30a)에서 구성되므로 코일엔드군(16a),(16b)에서의 접합개소는 제 1 내지 제 4 권선(31∼34)의 단부끼리의 접합부 및 브리지 결선접합부만이 되어 접합장소가 현저하게 삭감된다. 이로써 접합에 의한 절연피막의 소실에 따른 단락사고의 발생이 억제되므로 우수한 절연성이 얻어진다. 또 용접에 의한 도체의 연화가 없고 고정자로서의 강성이 높아지고 자기소음을 저감할 수 있다.

또 코일엔드군(16a),(16b)은 턴부(30a)를 주방향으로 배열해서 구성되어 있다. 이로서 도체 세그멘트(54)의 단부(54b)끼리를 접합하고 있는 종래의 코일엔드군에 비해, 코일엔드군의 고정자철심(15)의 단면으로부터의 연출고를 낮게할 수 있다. 이로써, 코일엔드군(16a),(16b)에서의 통풍저항이 작아지고 회전자(7)의 회전에 기인하는 바람소리를 저감시킬 수 있다. 또 코일엔드의 코일의 누설 디액턴스가 감소하고 출력효율이 향상된다.

또 4개의 소선(30)이 슬로트(15a)내에 경방향으로 1렬로 배열되고 턴부(30a)가 주방향으로 2렬로 나란히 배열되어 있다. 이로써 코일엔드군(16a),(16b)을 구성하는 턴부(30a)가 각각 경방향으로 2렬로 분산되므로, 코일엔드군(16a),(16b)의 고정자철심(15)의 단면으로부터의 연출높이를 낮게할 수 있다. 이결과 코일엔드군 (16a),(16b)에서의 통풍저항이 작아지고 회전자(7)의 회전에 기인하는 바람소리를 저감시킬수가 있다.

또 고정자철심(15)의 단면측에서 되돌려진 턴부(30a)가 6슬로트 떨어진 다른 슬로트(15a)내에 다른층으로 배치된 2개의 직선부(30b)를 직렬로 접속하고 있다. 이로써 각상의 코일엔드간의 간섭이 억제되고 고정자권선의 고 점적화가 도모되므로 고출력확 실현된다. 또 각 턴부(30a)를 용이하게 대략 동일형상으로 형성함으로써 즉 코일엔드군(16a),(16b)을 구성하는 턴부(30a)를 주방향으로 대략 동일형상으로 형성함으로써 코일엔드군(16a),(16b)의 내경측 단면에서의 주방향의 凹凸 이억제되므로 회전자(7)와 코일엔드군(16a),(16b) 사이에서 발생하는 바람소음을 저감시킬 수 있다. 또 누설 인덕턴스가 같아지고 안정된 출력이 얻어진다. 또 턴부 (30a)가 주방향으로 이간하고 또 턴부(30a)간의 공간이 주방향으로 대략 동일하게 형성되어 있으므로 코일엔드군(16a),(16b)내로의 통풍이 용이해지고 냉각성이 높아지는 동시에 냉각풍과 코일엔드와의 간섭에 의한 소음이 저감된다. 또 각 턴부 (30a)가 대략 동일형상으로 형성되어 주방향으로 정렬되어 배열되어 있으므로 각 턴부(30a)에서의 방열성이 동등해지고 또 코일엔드군(16a),(16b)에서의 방열성이 동등해진다. 이로서 다상고정자권선(16)에서의 방열은 각 턴부(30a)로부터 균등하게 방열되게되어 다상고정자권선(16)의 냉각성이 향상된다.

또 소선(30)이 권장되는 슬로트 피치는 회전자(7)의 NS 극 피치에 대응한 피치치므로 전절권선이 되고 큰 출력을 낼수가 있다. 또 슬로트(15a)의 개구부(15b)의 개구치수가 소선(30)의 슬로트 폭방향 치수보다 작게 구성되어 있으므로 슬로트 (15a)로부터 직경방향 내측에의 소선(30)의 돌출이 저지되는 동시에 개구부(15b)에서의 회전자(7)와의 간섭음도 저감된다.

또 직선부(30b)가 장방형 단면으로 형성되어 있으므로 직선부(30b)를 슬로트 (15a)내에 수용했을때에 직선부(30b)의 단면형상이 슬로트 형성에 따른 형성으로 되어있다. 이로써 슬로트(15a)내에서의 소선(30)의 점적율을 높이는것이 용이해짐과 동시에 소선(30)에서 ㄱ정자철심(15)에의 전열을 향상시킬수가 있다. 여기서 이 실시의 형태 1 에서는 직선부(30b)가 장방형 단면으로 형성되어 있는것으로 되어 있으나 직선부(30b)의 단면형상을 대략 구형단면의 슬로트 형상에 따른 대략 구형단면 형성이면 된다. 이 대략 구형형상이라는것은 장방형에 한하지않고 정방형 4변의 평면과 둥근각으로 구성된 형상, 장방형의 단변을 원호로한 장원형 등이라도 된다.

또 소선(30)이 장방향의 단면 형상으로 형성되어 있으므로 코일엔드를 구성하는 턴부(30b)로부터의 방열면적이 커지고 다상고정자권선(16)의 발열이 효과적으로 방열된다. 또 장방형 단면의 장변을 경방향의 평행으로 배치함으로써 턴부 (30b)간의 극간을 확보할 수 있고, 코일엔드군(16a),(16b)내에의 냉각풍의 통풍을 가능하게 할 수 있고 경방향에의 통풍저항을 저감시킬수가 있다. 여기서 이 실시의 형태 1 에서는 직선부(30b)가 장방형 단면에 형성되어 있는것으로 하고 있으나, 직선부(30b)의 단면형상은 장방형단면에 한하지않고 장타원단면등, 대략 편평형상이면된다.

또 회전자(7)의 자극수(16)이고 96개의 슬로트(15a)가 고정철심(15)에 등각피치로 형성되어 있다. 그리고 권선(30)이 6슬로트 마다의 슬로트(15a)에 웨이브와인딩 되어 있으므로 권선(30)이 웨이브와인딩되는 슬로트의 피치가 회전자(7)의 NS 극에 대응한 피치로 되어있다. 이로써 최대토크가 얻어지게 되고 고출력화를 실현할 수 있다. 또 도 4 에 표시된 바와같이 제 1 내지 제 4 권선(31∼34)을 직렬로 접속해서 구성된 고정자권선군(161)이 3개씩 성형결선되어서 2조의 3상 고정자권선군(160)을 구성하고 2조이 3상 고정자권선군(160)이 각각 정류기(12)에 접속되고 또 2개의 정류기(12)이 출력이 병렬로 접속되어 있다. 이로써 4턴의 3상 고정자권선군(160)의 직류출력을 합성해서 인출할수가 있고 저회전역에서의 발전부족을 해소할수가 있다.

또 연속선으로된 2개의 소선군(35A),(35B)을 2렬로 나란히 해서 고정자철심 (15)의 슬로트(15a)에 삽입할 수 있으므로 다수의 도체 세그멘트(54)를 하나씩 슬로트에 삽입하는 종래기술에 비해 작업성을 현저히 향상시킬수가 있다.

또 다상 고정자건선의 턴수를 증가하는 경우 연속선으로된 소선군35 (35A,35B)를 직선부(30b)끼리를 상대해서 나란히되도록 겹쳐서 권장함으로써 쉽게 대응할수가 있다. 또 이 실시의 형태 1 에 의한 고정자(8)는 연속선으로된 소선군 (35)을 직방체의 철심(36)의 슬로트(36a)에 개구부(36b)의 개구치수를 소선(30)의 슬로트 폭 방법치수보다 크게할수가 있으므로 소선군(35)의 삽입 작업성을 높일수가 있다. 또 철심(36)을 환상으로 성형함으로써 개구부(36b)의 개구치수를 소선(30)의 슬로트 폭방법치수보다 작게할 수 있으므로 점적율을 높일 수 있고 출력을 향상시킬수가 있다. 또 슬로트수가 많아져도 고정자의 생산성을 저하되는일이 없다.

또 코일엔드군(16a),(16b)은 높이가 낮고 접합부도 적으므로 회전자(7)의 회전에 의해, 팬(5)에 의해 형성된 냉각풍과 코일엔드군(16a),(16b)과의 사이의 간섭음이 적다. 양 코일엔드군(16a),(16b)의 형상이 대략같고, 또 팬(5)이 회전자(7)의 양단부에 설치되어 있으므로 양 코일엔드군(16a),(16b)이 밸런스좋게 냉각되고 고정자권선 온도가 균일하게 또 크게 저감된다. 여기서 팬(5)은 반드시 회전자(7)의 양단에 설치할 필요는 업속 큰 발열체인 고정자권선이나 정류기의 배치위치를 고려해서 설치하면 도니다. 예를들면 최대의 발열체인 고정자권선의 코일엔드는냉각속도가 큰 팬의 토출측에 배치하고 정류기가 배치되어 있는 측의 회전자의 단부에 팬을 배치하는것이 좋다. 또 차량엔지에 부착되는 경우 통상 풀리가 크랭크 샤프트에 밸트를 통해서 연결되므로 팬의 냉각배출풍이 벨트에 영향 하지 않도록 팬을 판 풀리츨에 배치하는것이 좋다. 또 회전자의 클로상자극의 어깨부도 송풍작용이 있고 냉각수단으로 사용할수가 있다.

또 코일엔드군(16a),(16b)의 내주측을 구성하는 소선(30)의 경사방향이 평행으로 되어있기 때문에 케이스(3)내의 축방향 흐름이 소선(30)의 경사에 따라 선회한다. 이로써 회전자(7)의 회전에 의해 생기는 축방향 흐름이 컨트롤된다.

즉 코일엔드군(16a),(16b)의 내주측을 구성하는 소선(30)이 회전자(7)의 회전방향성분과 냉각풍의 축방향 흐름성분과의 합정방향으로 경사해있으면 냉각풍의 축방향 흐름이 촉진된다.

이로인해 회전자코일(13)이 효율좋게 냉각되므로 회전자코일(13)의 온도가 내려가고 계자전류가 커지고 출력향상이 가능해진다. 이경우 코일엔드군(16a), (16b)의 내주측을 구성하는 소선(30)이 축방향 흐름성분에 따라 경사해 있으므로 간섭에 의한 바람소음도 저감된다. 한편 코일엔드군(16a), (16b)의 내주측을 구성하는 소선(30)이 회전자(7)의 회전방향ㅇ로 경사해있으면 냉각풍의 축방향 흐름이 저감된다. 이로써 경방향의 토출측의 풍량이 증가하고 토출측에 배치되어 있는 코일엔드의 냉각성이 향상된다.

또 코일엔드를 포함한 고정자(8)의 축방향길이가 폴코어(20),(21)의 축방향 길이보다 작게되어 있으므로 소형화가 실현된다. 또 팬(5)이 회전자(7)의 양단부에 설치되어 있는경우 팬 토출측에 코일엔드가 없으므로, 통풍저항이 현저히 작아지고 풍소음이 저감되는 동시에 정류기(12)등의 냉각내장물의 온도상승을 억제할수가 있다.

또 다상고정자권선(16)이 수용되는 슬로트수가 매극 매상당 2이고, 매극 매상당의 슬로트에 대응한 2개의 3상 고정자권선군(160)을 갖고있다. 이것에 의해 기작력 파형을 정현파형에 가깝게 할수가 있고 고조파 성분을 저감시킬 수 있고 안정된 출력을 얻을수가 있다. 또, 슬로트(15a) 수가 많아지므로, 고정자철심(15)의 티스가 늘어지고 대향하는 클로상자극(22),(23)간의 티스내의 자기누설이 저감되고 출력의 맥동을 억제할 수 있다. 또 슬로트(15a)가 많아질수록 슬로트(15a)에 대응한 턴부(30a)도 많아지므로 코일엔드군의 방열성이 향상된다. 또 슬로트(15a) 및 개구부(15b)가 전기각으로 30℃ 의 등간격으로 배열되어 있으므로 자기소음의 가진력의 원인인 자기맥동을 저감할 수 있다.

여기서 실시의 형태 1 에 의한 차량용 교류발전기의 특성을 측정하고 그 출력특성을 도 15 에 실선으로 표시한다. 또 회전자(7) 및 고정자(7)는 하기 조건으로 제작되고 있다.

(1)회전자 형상

회전자(7)에는 극수가 16극, 철심장이 56㎜, 외경이 105.3㎜ 의 것을 사용하였다.

(2)고정자 형상

고정자(8)는 원통상의 고정자철심(15)과, 2조의 소선군(35),(35A),(35B)으로된 다상고정자권선(16)으로 구성하고, 고정자철심(15)의 축방향길이는 36㎜ 로 코일엔드를 포함하는 고정자길이는 50㎜ 이다. 고정자철심(15)에는 96개의 슬로트 (15a)가 전기각으로 30℃ 피치에 상당하는 3.75°피치로 등간격으로 설치되어 있다. 각 슬로트 내벽형상은 측면이 평행한 구형상을 이루고 그 측면폭은 1.9㎜, 깊이는 11㎜ 이다. 또 개구폭(15b)은 1.2㎜, 코어백은 3.6㎜, 피스선단부의 경방향 두께는 0.4㎜ 이다. 또 슬로트(15a)와 소선(30)과의 사이에는 140㎛ 두께의 인슐레이터(19)가 개장되어 있다.

고정자철심(15)은, 원통상의 철심(37)을 원통상의 외주철심(38)에 삽입한후 가열조립해서 일체화한것으로 외경이 Φ136㎜, 내경이 Φ106㎜ 로 형성되어 있다. 그리고 철심(37)은 판두께 0.35㎜ 의 spcc 재를 적충해서 그 외주부를 레이저 용접해서 제작한 직방체의 철심(36)을 둥그렇게해서 그 단부끼리를 레이저 용접해서 제작하였다. 여기서 철심(36)의 슬로트(36a)의 개구부(36b)의 개구폭은 2.0㎜, 코어백의 폭은 1.0㎜ 이다. 또 슬로트(36a)내의 코어백부에는 둥굴게하기쉽게 깊이 0.5㎜ 의 절결부(36c)가 슬로트(36a) 중앙에 설치되어 있다.

한편 외주철심(38)은 판두께 0.5㎜, 폭은 2.6㎜ 의 spcc 재를 적충하고 그 외주부를 레이저 용접해서 제작한 적충체를 둥굴게해 그 단부끼리를 레이저 용접으로 제작하였다. 또 소선군(35)을 구성하는 각 소선(30)에는 두께 1.4㎜, 폭 2.4㎜ 의 동선재를 사용하였다. 또 각부는 0.4㎜의 R 형상이 되어있다.

실시의 형태 2

도 16 은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 교류발전기에서의 고정자권선의 1 상분의 결선상태를 설명하는 리어측단면도이다.

도 16 에서 1 상분의 고정자권선군(161A)는, 각각 하나의 소선(40)에서의 제 1 내지 제 4 의 권선(41~44)로 되어있다. 소선(40)에는 예를들면 절연피복된 구형 단면을 갖는 동선재가 사용된다. 그리고 제 1 권선(41)은 하나의 소선(40)을 슬로트번호의 1번에서 91번까지 6슬로트마다에 슬로트(15a)내의 외주측에서 첫번째의 위치와 외주측에서 4번째의 위치를 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 제 2 권선(42)은 소선(40)을 슬로트번호의 1번에서 91번까지 6슬로트(15a)내의 외주측에서 4번째의 위치와 외주측에서 첫번째의 위치는 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 제 3 권선(43)은 소선(40)을 슬로트번호의 1번에서 91번까지 6슬로트 마다에, 슬로트(15a)내의 외주측에서 2번째의 위치와 외주측에서 3번째의 위치를 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다.

제 4 권선(44)은 소선(40)을 슬로트번호의 1에서 91번까지 6슬로트마다에 슬로트(15a)내의 외주측에서 2번째의 위치를 교호로 채택하도록 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 그리고,각 슬로트(15a)내에는, 소선(40)이 구형단면의 길이 방향을 경방향으로 나란히 해서 경방향으로 1렬로 4개 나란히 해서 배열되어 있다.

그리고 고정자철심(15)의 일단측에서, 슬로트번호의 1번에서 연출하는 제 1 권선(41)의 단부(41a)와, 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 4권선 44의 단부(44b)가 접합되고, 또 슬로트번호의 1번에서 연출하는 제 4권선 44의 단부(44a)와, 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 1권선(41)의 단부(41)의단부(41b)가 접합되어서 2턴의 권선이 형성되었다. 또 고정자철심(15)의 타단측에서 슬로트번호의 1번에서 연출하는 제 2 권선(42)의 단부(42a)와 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 3 권선(43)의 단부(43)의 단부(43b)가 접합되고, 또 슬로트번호의 1번에서 연출하는 제3권선(43)의 단부(43a)와, 슬로트번호의 91번에서 연출하는 제 2 권선 (42)의 단부(42b)가 접합되어서 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또 슬로트번호의 61번과 67번에서 고정자철심(15)의 일단측에 연출하는 제 2 권선(42)의 소선(40) 부분의 절단되고 슬로트번호를 67번과 73번에서 고정자 철심 (15)의 일단측에 연출하는 제 1 권선(41)의 일단측에 연출하는 제 1권선(41)의 소선(40)의 부분의 절단된다. 그리고 제 1권선(41)의 소선(40)의 부분이 절단된다. 그리고 제 1 권선(41)의 절단단(41c)와 제 2권선(42)의 절단단(42c)이 접합되어서 제 1 내지 제 4 권선(41~44)가 직렬에 접속된 4턴의 1상분의 고정자권선군(161A)가 형성 된다.

또, 제 1 권선(41)의 절단단(41c)과 제 2 권선(42)의 절단단(42c)과의 접합부가 브리지결선접속부가 되고, 제1권선(41)의 절단단(41d)와 제 2권선(42)의 절단단(42d)가 각각 유도선(O)및 중심점(N)가 된다.

마찬가지로 해서 소선(40)이 권장되는 슬로트(15a)를 하나씩 물려서 6상분의 고정자권선군(161A)이 형성되어 있다.

그리고 상기 실시의 형태 1 과같이, 고정자권선군(161A)이 3상 고정자권선 군을 형성하고 각 3 상 고정자권선군이 각각 정류기(12)에 접속되어 있다. 각정류기(12)의 직류전력은 병렬에 접속되어 합성된다.

계속해 고정자 8A의 조립방법에 대해 도 17 내지 도 22 를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

우선, 12개의 장척의 소선(40)을 구부려서 가공해 도 17 에 표시하는 바와같이 소소선군(45)이 제작된다. 각 소선(40)을 도 18 에 표시되는 바와 같이 턴부(40a)에서 연결된 직선부(40b)가 슬로트피치(6P)에서 배열된 평면상패턴으로 구부러져 형성되어있다. 그리고, 인접한 직선부(40b)가 턴부(40a)에 의해 소선(40)의 폭(w)분 밀려져 있다.

소소선군(45)은 이같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(40)을 도 19 에 표시된 바와같이 6슬로트 피치(6p)밀려서 직선부(40b)를 겹쳐서 배열된 소소선쌍이 1슬로트 피치씩 밀려서 6쌍 배열되어 구성되어 있다.

그리고, 소선(40)의 단부가 소소선군(45)의 양단의 양측에 6개씩 연출되어 있다. 또 턴부(40a)가 소소선군(45)의 양측부에 정렬되어서 배열되어 있다.

계속해 도시하지 않았으나, 12개의 장척의 소선 (400)을 구부려 가공해서 대소선군이 제작된다. 각 소선(400)은 도 20 에 표시된 바와같이 턴부(400a)에서 연결된 직선부 (400b)가 6슬로트 피치(6P)로 배열된 평면상 패턴으로 구부려서 형성되어 있다. 그리고, 인접한 직선부(400b)가 턴부(400a)에서 연결된 직선부(400b)가 6슬로트피치(6P)로 배열된 평면상패턴으로 구부러져 형성되어있다. 그리고, 인접한 직선부(400b)가 턴부(400a)에 의해 소선(400)의 폭의 거의 2배(2w)분 밀려져 있다. 또 턴부(400a)의 내경이 소선군(45)를 구성하는 소선(40)의 턴부(40a)의 외경(D)와 대략 동등하게 형성되어 있다.

대소선군은 이같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(400)을 도 21 에 표시된 바와같은 6슬로트 피치(6P)밀려서 직선부(400b)를 겹쳐서 배열된 대소선쌍이 1슬로트 피치씩 밀려서 6쌍 배열되어 구성되어 있다.

그리고 소선(400)의 단부가 대소선군의 양단의 양측에 6개씩 연출되어 있다. 또, 턴부(400a)가 대소선군의 양측부에 정렬되어 배열되고 있다.

또 소선(400)은 소선(40)과 같은 것이다. 그리고 대소선군은 턴부(400a)의 경 직선부(400b)의 밀린 량 및 구부리는 방향이 다른점을 제외하고, 소소선군(45)과 같이 구성되어 있다.

계속해 이같이 구성된 소소선군(45)을 대소선군내에 삽입하고 2중의 소선군을 얻는다. 이때 2중의 소선군에서는 도 22에 표시된 바와같이 턴부(400a)는 턴부 (40a)를 둘러싸듯이 배치되고 직선부(400b)는 2개의 직선부(40b)의 양측에 배치되어 있다. 또 도 22 는 1상분의 고정자권선군을 구성하는 제 1 내지 제 4 권선(41∼44)의 요부를 표시하고 있다.

계속해, 도시하지 않았으나, 인슐레이터(19)가 철심(36)의 슬로트(36a)에 장착되고 2중의 소선군의 각 직선부(40b),(400b)를 각 슬로트(36a) 내에 밀어넣어서 2중의 소선군이 철심(36)에 장착된다. 이로써 소선(40),(400)의 직선부(40b),(400b )는 인슐레이터(19)에 의해 철심(36)과 절연되어서 슬로트(36a)내에 경방향으로 4개 나란히 수납되어 있다.

그후, 철심 (36)을 말아서 그 단면끼리를 당접시켜서 레이저 용접하고, 원통상의 철심(37)을 얻는다. 그리고 도 16에 표시되는 결선방법에 따라, 각 도선(40),(400)의 단부끼리를 결선해서 다상고정자권선(16A)을 형성한다. 그 후 철심 (37)이 SPCC재를 적충해서 된 원통상의 의주철심(38)에 삽입되고, 가열조립해서 일체화하여서 고정자 8A 를 얻는다.

이와같이 구성된 고정자 (8A)에서는 제 1 내지 제 4 권선(41~44)를 구성하는 각각의 소선(40),(400)은 하나의 슬로트(15a)에서 고정자철심(15)의 단면측으로 연출하고 , 되돌려저서 6슬로트 떨어진 슬로트(15a)에 들어가도록 웨이브와인딩으로 권장되어 있다.

그리고, 고정자철심(15)의 단면측으로 연출해서 되돌려진 소선(40),(400)의 턴부(40a),(400a)가 코일엔드를 형성하고 있다.

이결과 고정자철심(15)의 양단에서 턴부(400a)가 턴부(40a)를 둘러싸듯이 해서, 턴부(40a),(400a)가 주방향으로 정연하게 배열되어서 코일엔드군(16a),(16b)을 형성되고 있다.

따라서 이 실시의 형태 2 에서도 상기 실시의 형태 1 과 같은 효과를 나타낸다. 또 이 실시의 형태 2 에 의하면 턴부(40a),(400a)가 겹쳐서 2층이 되어 주방향으로 배열되어 있으므로, 코일엔드높이는 소선(40)의 하나분이 높아지나 주방향에서의 턴부(40a) (400a)간 거리가 커지고 소선간의 단락사고를 방지할 수 있다.

또 다상고정자권선의 턴수를 증가하는 경우 연속선으로 된 소선군을 높이 방향으로 겹쳐서 권장함으로서 용이하게 대응할 수 가 있다.

실시의 형태 3

도 23은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 교류발전기를 표시하는 단면도, 도 24는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 교류발전기가 적용되는 고정자를 표시하는 사시도, 도 25 는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 교류발전기가 적용되는 회전자의 요부를 표시하는 사시도, 도 26 은 이 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 회전자의 구조를 설명하는 사시도, 도 27 은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 교류발전기의 회로도, 도 28은 본 발명의 실시의 형태 3 에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자철심의 구조를 설명하는 도면이고, 도 28(ａ)를 그 측면도, 도 28(b)는 그 배면도이다. 또 도24는 유도선이 생략되어 있다.

이 교류발전기에서는 도 23에 표시되는 바와같이 팬(5)은 회전자(7)의 리어측에만 설치되고, 고정자(8)B가 절연성수지(25)를 통해서 케이스 (3)에 당접해서 부착되어 있다. 이 절연성수지(25)는 열 전도율이 0.5 (W/mk)의 에폭시수지 (주제)와 열전도율이 3.5(W/mk)의 알루미나를 1:4 의 비율로 혼합한것이다.

고정자(8B)는 고정자철심(15B)에 권장된 다상고정자권선(16B)의 코일엔드군(16a),(16b)가 도 24 에 표시된 바와같이 절연성수지(25)로 일체를 몰드되어서 구성 되어 있다.

그리고, 다상고정자권선(16B)는 각각 제 1 및 제 2 권선 (31),(32)를 직렬로 접속해서 되는 2턴의 6상분의 고정자권선군(166)을 교류결선해서 제작된 2조의 3상 고정자권선군(165)을 구비하고 있다.

또 회전자(7)에는 클로상자극(22),(23)의 측면에 2개의 영구자석(26)을 한쌍으로한 자석부재가 설치되어 있다.

즉 도 25 및 도 26 에 표시된 바와같이 클로상자극(22),(23)의 측면 형상에 따른 형상의 영구자석(26)을 자석 보존부재(27)에 의해 클로상자극내경측을 둘러싸듯이 구성되어 있다. 사용되는 영구자석(26)은 클로상자극(22),(23)의 측면 향상에 따른 대략대형으로 두께 2mm의 페라이트자석을 사용하고 있고 -40℃ 에서의 차량용 교류발전기의 발전시에 반자계(자석의 자계와 역방향의 자계)가 자석에 작용해도 감자를 억제할 수 있는 이 방성자석에 설정하고 있다.

또 도 2 에 표시된 바와같이 각각 제 1 및 제 2 권선(31),(32)을 직렬로 접속해서된 2턴의 3상분의 고정자권선군(166)이 성형결선되어 2조의 3상 고정자권선군(165)을 구성하고, 2조의 3상 고정자권선군(165)이 각각 정류기(12)에 접속되고 각정류기(12)의 출력이 병렬에 접속되어서 합성되도록 회로구성되어 있다. 또 3상 고장자권선군(165)의 형성 결선의 중성점이 정류기(12)에 접속되어 있다.

또 직방체의 철심(36B)는, 도 28에 표시된 바와같이 슬로트(36a)가 전가각으로 30°피치로 설치되고, 개구부(36b)가 36°의 전기각과 24°의 전기각을 교호로 취하도록 설치되어있다. 이로써 2조의 3상 고정자권선군(165)의 위상차가 36°가 된다. 또 상기 실시의 형태 1에서는 2조의 3상 고정자권선군(160)의 위상차는 30°가 된다.

또 이 실시의 형태 3, 고정자의 턴수를 본 권선구조에서 슬로트내의 점적율이 최대한 취할 수 있는 최소의 턴수인 2턴으로 하고 있으므로 발전기의 출력발생회수가 늦고 따라서 발전기 회수로 2500rpm 까지의 저속회전으로 출력이 부족하게 된다. 이를 보통하기 위해 상기와 같이 회전자 클로상자극(22),(23)간에 영구자석(26)을 개재시켜서 이 사이의 누설자속을 억제하고, 유기전력을 얻는 동시에, 더해서, 저속회전시에는 계자코일에의 계자전류를 최대한 공급하고 2500rpm 이상의 고속시에는 역으로 계자전류를 제한함으로써 필요이상의 출력을 억제함으로써 고정자나 정류기의 온도를 허용치로 억제되고 있다. 본 실시예의 경우, 저속회전시의 계자전류를 7.5A에 고속를 4A로 억제하도록 제어하고있다.

여기서 이 실시의 형태 3에 의한 차량용 교류발전기에 의해 출력특성을 도 15 에 점선으로 표시된다. 도 15 에서 본 실시의 형태 3 은 상기 실시의 형태 1 과 비해 출력발생회전수가 늦은 것이나, 2턴화에 의한 동손저감과 열전도구조에 의한 고정자 온도저감에 의해 인피던스가 너무 낮으므로 그 출력특성은 급격히 상승되어있고 차량엔진의 아이들 회전에 상당하는 발전기의 회전수 2000 ~ 2500rpm 과 고속 5000rpm에서 실시의 형태 1을 크게 상회하고 있다.

이 실시의 형태 3의 구성에 의하면 회전자의 자극에 자계를 공급하는 계자 전류를 출력에 필요한 저속회전으로 최대한 공급하고 또 회전자의 자극간에 영구자석을 개재함으로써 저속회전시의 출력을 확보할 수 가 있다. 따라서 고정자의 턴수를 최저한의 2턴으로 할 수 있고, 최대발열부의 고정자 코일의 온도를 저감할 수 있고, 고정자의 손실을 억제할 수 있고, 발전기의 출력과 효율을 향상시킬 수 있다. 한편 성형결선된 3상 고정자권선군(165)의 중성점이 정류기(12)에 접속 되어 있으므로, 발전기가 고회전수인 경우 중성점전압으로부터 효율적으로 출력을인출할 수 가 있다.

또, 냉각성에서도 고정자 코일엔드에 갖는 수지(25)는 그 수지의 주제로부터 열전도율이 높은 부재가 혼입되고 브래킷에 당접되어 있으므로 코일의 열량을 저온의 브랫킷에 열전도 할 수 가 있고, 코일의 온도를 저감할 수 있다. 또 코일엔드수지를 냉각핀같은 형상으로 함으로써 또 온도를 저감시켜도 된다.

또 수지의 봉함에 의한 부수효과로서 통상 브래킷은 어스이므로 고정자권선 이라는 것은 어느정도의 절연거리를 유지할 필요가 있으나 수지의 봉함에 의해 그절연거리는 짧게할 수 있고, 본 실시의 형태 3 과 같이 당접시키면 발전기를 소형화할 수 가 있다.

또 자기소음대책으로 고정자의 기자력 고조파성분을 억제하기위해, 제 1 과 제 2 의 권선군이 삽입된 제 1 과 제 2 의 슬로트의 개구부를 전기각으로 36-25°의 피치로 하였으므로, 제 5 고조파 성분을 저감 수 있었다. 또 이같은 주방향의 부등 피치화는 티스의 굵기가 균등하지 않고, 극세형상의 티스가 되므로 주방향의 티스 강성이 현저히 작아진다.

따라서 종래와 같은 도체 세그멘트의 주방향의 굴곡형성은 티스를 변형시키게되어 출력, 자기소음의 악화를 초래했었다.

본 구성의 연속감기의 경우 경방향에서 삽입되므로 특히 공작성에 각 영향 을 미치는 일도 없다.

상기와같이 이러한 구성에 의하면, 권선공작성을특별히 향상시키면서 자기 소음을 저감, 또 고정자의 손실저감, 수지의 열전도구조에 의해 냉각성을 특별히향상하였으므로 반 정류기측의 팬을 폐지할 수 가 있고 수지에 의한 코일엔드의 프랫화도 더해져 간섭음도 각별히 저감시킬 수 가 있었다.

또 상기 실시의 형태 3 의 구성의 2턴이고, 출력발생회전수가 부족하는 경우는 2조의 3상 고정자권선부를 직렬접속시켜서 정류시켜도 된다. 이와같이 슬로트에 수용된 도체권수가 필요출력에 대해 부족한 경우, 2배의 도체수로 할 수가 있 다.

또 상기 실시의 형태 3 에서는 수지(25)에 의해 코일엔드군을 봉합하도록 구성하고 있으나, 코일엔드에 여러곳 돌출하는 브리지결선부나 중성점결합부도, 마찬가지로 수지봉합해도 된다. 이 구성에 의하면 이들의 접속부의 절연성이 확보되는 동시에 성형고정되어 있으므로 진동에 의한 단선의 발생이 없어지고, 품질이 향상된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는, 팬(5)이 케이스(3)내에 배치되어 있는 것으로 하고있으나, 팬은 차량용 교류발전기의 외부에 회전자의 회전에 따라 회전하도록 설치해도 된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 4턴과 2턴의 것에대해 설명하고 있으나, 다시 저속출력이 요구되는 경우에는 6턴,8턴으로 해도된다. 이 경우에도, 권선군을 경방향으로 겹쳐서 고정자 코어에 삽입하는 것만으로도 대응할 수 있다. 물론 홀수의 턴수라도 된다. 또 상기 각 실시의 형태에서는 전절권발전기에 적용하는 것으로 설명하고 있으나, 단절권(전절권이 아닌) 발전기에 본 구조를 적응해도 된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 회전자 코일을 브래킷에 고정하고 에어겝 에서 회전자께를 공급하는 타입의 차량용 교류발전기에도 적용할 수 있다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 16극의 자극수에 대해 고정자의 슬로트수를 96슬로트로 하였으나, 12극의 자극수에 대해서는 3상으로 72개의 슬로트, 20극의 자극수에 대해서는 120의 슬로트를 채용해도 된다. 또 매극매상 1의 경우는 16극의 자극수로 슬로트수 48,12극의 자극수로 슬로트수 36,20극의 자극수로 슬로트수 60도 된다.

특히 실시의 형태 3과같이 고정자권선의 권수가 2턴으로 적은경우 다극화 하는 것은 적합하다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 고정자철심을 SPCC재의 적층체로 구성하고 있으나 외장철심은 일체물인 파이프형상의 것을 사용해도 된다.

또, 직방체의 철심의 슬로트에 권선군을 삽입한 후, 경방향에서 티스선단을 가공지그를 맞대여서 소성변형시켜 슬로트의 개구부를 좁혀도된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 코일엔드를 포함한 고정자의 축방향 길이가 회전자의 축방향 길이보다 작게구성되어 있는 것으로 하였으나, 본 발명은 코일엔드를 포함한 고정자의 축방향 길이가 회전자의 축방향 길이보다 2개 구성되어 있는 발전기에 적용해도 된다. 이경우, 팬토출측에 코일엔드가 존재하므로, 고정자 의 온도상승을 억제할 수 가 있다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 클로상자극을 갖는 런델형의 회전자는 사용하는것으로 하고 있으나, 돌극형의 자극을 갖는 세일리먼트(Salient)형의 회전자 를 사용하여도 같은 효과가 얻어진다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 팬(5)으로서 원심팬을 사용하는 것으로 되어 있으나, 축류성분을 발생하는 축류팬이나 사류팬이라도 원심성분을 갖이므로, 축류 팬이나 사류팬을 사용하여도 같은 효과가 얻어진다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 소선군성형시에 턴부의 정상부의 절연피막 이 일부 손상되는 염려가있으나, 턴부의 정상부는 다른턴부의 정상부에 대해 충분한 거리가 확보되어 단락의 문제는 적다.

또 상기 실시의 형태 1에서는 1상분의 고정자권선이 각각 2턴의 내층측 및 외층측의 소선군에서 구성되어 있으므로, 내층측 및 외층측의 소선군의 도체형상이나 단면적을 변경시킬 수 가 있다. 이경우 높은 냉각성이 얻어지는 회전자에 근접하는 측, 즉 내층측의 소선군의 도체를 작게하는 것이 좋다. 이구성에 의하면 도체면적이 강한만큼 자기회로인 철심면적을 이용해도 된다. 또 도체재료인 동의 코스트를 삭감할 수 있다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 정류기가 반 풀리측에 배치되고, 팬도 회전자에 대해 같은쪽에 배치되어 있으나 팬을 풀리측에 배치해도 된다. 정류기의 온도에 특히 문제가 없는 경우이면 팬을 반풀리 측에 배치해도 된다. 고장자의 코일엔드의 높이가 낮으므로, 팬의 통풍로에서의 토출측의 통풍저항을 현저하게 감소해 있으므로, 전체풍량은 증가한다. 따라서 정류기나 풀리와 팬과의 위치관계는 엔진의 부탁위치나, 바람소음, 자기소음, 각부의 온도상태를 감안해. 최적한 위치를 선택하면 된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 소선을 이간시켜서 권선을 형성하도록 하고잇으나, 소선은 절연피막을 갖고 있으므로, 소선을 완전히 밀접시키도록 권선을 성형해도 된다. 이구성에 의하면 코일엔드를 다시 고밀도화 할 수 있고, 치수를 더욱 작게할 수 있다. 또 소선간의 극간을 더욱 저감할수가 있다. 또 소선간의 극간을 작게함으로써 凹凸이 적어지므로 바람소음을 더욱 저감할 수 가 있다. 또 소선간의 접촉에 의해 권선의 강성이 높아지므로 진동에 의한 소선간이나 철심과 의 단로 또 나아가서는 자기소음을 저감할 수 가 있다. 또 소선간의 열전도성이 좋아지므로 소선의 온도가 균일하게되어 고정자의 온도가 저감된다.

또 상기 각 실시의 형태에는, 소선군의 고정자철심에의 삽입시에, 미리 철심측에 인슐레이터를 삽입하고 있으나, 소선군의 슬로트 수용부에 인슐레이터를 미리 감아두어 철심에 삽입하도록 해도 된다. 또 장척의 인슐레이터를 직방체의 철심상에 올려놓고, 그 위에서 소선군을 삽입하도록해서 인슐레이터도 동시에 슬로트내에 수용하도록 해도 된다.

이 경우, 후공정에서 돌출한 인슐레이터를 일괄제거하면 된다.

또, 미리 소선군의 슬로트 수용부를 절연수지로 몰드해 두어도 된다. 이 경우 향산성이 각별히 향상된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 직방체의 철심을 구부려서 제작한 환상의 철심을 외장철심에 삽입한 후 가열처리에 의해 일체화 하는것으로 되어있으나 직방체의 철심을 구부려서 제작한 환상의 철심을 외장철심에 압입해서 일체화 하도록 해도 된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 코어맥의 폭이 1.0mm의 환상의 철심을 코어맥의 폭 2.6mm의 외장철심에 삽입한 후 가열처리 해서 일체화해서 고정자철심을 체작하는 것으로 되어 있으나, 환상의 철심의 고어백리폭을 3.6mm로 하고 의장 철심을 생략해도 된다. 환상의 철심을 외장철심에 삽입해서 가열처리 한 경우 환상의 철심과 외장철심사이에 극간이 생겨버려 출력데타를 초래하는 동시에 고정자철심으로서의 강성이 저하해 버려 자기소음이 악화해버린다는 문제가 있었다. 그래서 고정자철심을 코어백의 폭이 3.6mm의 환상의 철심만으로 구성한 경우 상술한 환상의 철심과 외상철심사이에 생기는 극감에 기인한출력저하가 없어지는 동시에, 환상철심과 외장철심으로 구성함으로써, 고정자철심으로서의 강성의 저하가 없고 자기소음의 악화도 방지할 수가 있다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 장방형단면형상의 동선을 소선에 용하는 것으로되서 설명하고 있으나, 소선은 장방형단면형상의 동선에 소정되는 것은 아니고, 예를들면 원형단면형상의 동선이라도 된다. 이 경우 소선의 성형성이 향상이므로, 소선의 배치나 접속이 용이해지고, 작업성이 각별히 향상된다. 또 소선은 등선에 한정되는 것이 아니고 알루미늄선이라도 된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 소선을 슬로트에서 경방향으로 4층으로 배열하고 코일엔드로 턴부가 경방향으로 2렬로 배열되어 있는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는것이 아니고, 예를들면 소선이 슬로트내에서 경방향으로 6층으로 배열되고 코일엔드에서 턴부가 경방향으로 3렬로 배열하고 있는 구성도 되고 , 소선이 슬로트내에서 경방향으로 4렬로 배열되어 있는 구성이라도 된다.

슬로트내에서의 소선의 층수 및 코일엔드에서의 턴부의 렬수가 증가할수록, 접속수가 증가하므로, 본 발명은 이같은 다층다열의 구성에 적합하다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로 아래에 기재된다와 같은 효과를 나타낸다.

본 발명에 의하면 회전주 방향에 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자 와 대향 매치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 다상고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗은 슬로트가 주방향으로 소정피치 로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 다상고정자권선은, 장척의 소선기 상기 고정자 철심의 단면측의 상기 슬로트외에서 되돌려져 소정슬로트수 마다에 상기 슬로트내에서 슬로트 깊이 방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 권장된 권선을 다수 소유하고 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬로트외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 주방향으로 나란히 코일엔드군을 구성하고 있다.

그래서 다상고정자권선의 주요부가 연속선으로 구성되고, 도체 세그멘트 를 사용할때에 비해 접합부가, 현저히 삭감되므로, 우수한 절연성이 얻어지는 동시에 회전자의 회전자의 회전에 의한 간섭음이 저감된다. 또 코일엔드를 고밀도로 할 수 있으므로 코일엔드 높이를 낮출 수 있고 스페이스 효율이 우수하다. 또 코일엔드의 코일의 누설 리엑턴스가 감소하고, 출력수율을 향상시킬 수가 있다. 또 용접에 의한 도체의 연화가 없고 고정자로서의 강성이 높여지고 자기소음을 저감시킬 수 있다. 또 종래 필요했던 다수의 도체 세그멘트 의 삽입, 접합공정이 생략되므로 작업성이 현저히 향상된다.

또 상기 소선이 상기 슬로트의 각각에 슬로트 깊이 방향으로 2n개씩 배열되고, 상기 소선의 턴부가 주방향으로 n렬 나란히 배열되어 있으므로, 코일엔드 높이가 낮아지고 스페이스 효율이 우수하다.

또, 상기 소선이 상기 슬로트의 각각에 슬로트 깊이 방향으로 2n개씩 배열 하고 상기 소선의 턴부가 n층으로 겹쳐서 배열되어 있으므로 턴부간의 거리를 크게 할 수 있고 소선간의 단락을 억제할 수 있다.

또 상기 고정자 철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드군을 구성하는 상기 턴부가, 주방향으로 대략 동일형상으로 형성되어 있으므로 턴부의 주방향의 凹凸이 적어져 스페이스효율이 우수하고 또 누설인턱턴스가 같고 안정된 출력이 얻어지고 또 발열이 같고 온도가 균일해지고, 고정자권선의 온도가 저하된다.

또 상기 고정자 철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드군에서 주방향으로 인접한 상기 턴부간의 공간이 대략 동일하게 형성 되었으므로, 냉각풍이 균일하게 통풍하고 냉각성이 향상되는 동시에 통풍저항이 주방향으로 균일화되고 바람소음이 저감된다.

또 상기 코일엔드군을 구성하는 상기 턴부의 각각이 균등한 방열부를 갖고 있으므로 다상고정자권선은 슬로트에 대응해서 방열부를 갖게 된다. 이로써 발열발랜스가 좋고 온도가 균일하게 되고 코일의 손실이 감소하므로 출력 효출이 향상된다. 또 발열이 같고, 온도가 균일하게 되고 고정자권선의 온도가 저하된다.

또, 상기 소선이 권장되는 슬로트피치는 상기 회전자의 NS극에 대응한 피치이다. 이로써 다상고정자권선은 회전자자극의 NS극에 대응한 피치인 전절권선이 되고, 큰 출력을 낼 수 있다.

또, 상기 슬로트의 개구부가, 부등피치로 형성되어 있으므로 고정자 기자력 고조파, 슬로트 고조파를 저감할 수 있고 자속의 맥동이 감소하고 안정된 출력과 저자기소음이 얻어진다.

또, 상기 슬로트의 개구부의 개구 치수가 상기 소선의 슬로트 폭 방향치수보다 작으므로, 소선의 슬로트로 부터의 튀어나옴이 방지되는 동시에 개구부에서 의 회전자와의 간섭음도 저감된다.

또, 상기 소선의 상기 슬로트내에서의 단면형상이 상기 슬로트 형상에 따른 대략 구형 형상이다. 이로써 슬로트내의 점적율이 높여지고 출력효율이 향상 된다. 또, 소선과 고정자철심과의 접촉면적이 커지고 열전도성이 높여지고, 고정자권선의 온도가 더욱 저하된다. 또 슬로트내에서의 소선의 이동이 방지되고, 절연피막의 손상이 억제된다. 또 상기 소선의 단면형상이 대략 편평형상이다. 이로써 슬로트내의 점적율이 높여지는 동시에 고정자권선의 방열성이 향상되고 출력 효율이 향상된다.

또 상기 코일엔드군을 구성하는 상기권선의 턴부에는 수지를 구비하므로 턴부간의 단락이 확실하게 방지되는 동시에 이물질이나 피수의 침입이 억제된다. 또 고정자 철심과, 고정자권선이 확실하게 고착되고, 우수한 내진성을 얻을 수 있다.

또 상기 코일엔드군을 구성하는 상기 턴부가 갖는 상기 수지는 그 수지의 주재보다 열전도율이 높은 부재가 혼입되어 있으므로, 고정자권선의 냉각성을 저하시키지 않고 수지에 의해 절연성이 향상되는 동시에 이물질의 침입이 저지 된다. 또, 코일엔드부의 凹凸이 없어지고 바람소음도 저감된다. 또 어스인 브래킷과 고정자권선과의 거리를 작게 할 수 있고 소형화가 도모된다.

또 상기 수지가 상기 브래킷에 당접되어 있으므로 소형화가 도모되는 동시에, 고정자권선의 발열을 저온의 브래킷에 열전도가 되고, 고정자권선의 온도를 저하시켜 출력을 높일 수 가 있다.

또, 상기 고정자의 한쪽에 배치되고 또 상기 고정자권선의 권선단에 접속되고, 상기 고정자권선으로 부터의 교류출력을 직류하는 정류기를 구비하고, 상기 회전자는, 상기 N극 및 S극을 제공하는 다수의 클로상 자극을 갖는 전렬형 회전자 철심과, 이 회전자의 회전에 의해 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시키는 냉각수단을 구비하고, 상기 코일엔드군 및 상기 정류기가 상기 냉각풍을 상기 브래킷내에 통풍시킴으로써, 냉각되도록 되어 있으므로, 회전자의 회전에 의해 클로상 자극부에서 생기는 냉각풍과 코일엔드군과의 간섭음이 저감되는 동시에 코일엔드 높이가 낮고, 냉각풍의 통풍 저항이 작아지고, 고정자와 정류기의 냉각성이 향상된다.

또, 상기 냉각수단이, 상기 회전자 철심의 적어도 한쪽의 단부에 배치된 팬이나, 이것으로 코일엔드의 형상이 균일하고 작고, 또 팬을 사용함으로써, 토출측의 냉각풍의 속도가 빨라지므로, 팬에 의해 생긴 냉각풍과 코일엔드군과의 간섭음이 저감된다. 또 팬에 의한 냉각효과에 의해, 코일엔드의 온도가 내려가고, 코일저항이 낮아지고, 출력이 향상된다.

또, 상기 팬이 상기 회전자철심의 양단부에 배치되어 있으므로, 고정자철심의 양단의 코일엔드를 밸런스좋게 냉각할 수 있고, 고정자권선의 온도를 균일하게 또 크게 저하시킬 수 가 있다.

또, 회전자철심의 양단의 팬에 의한 냉각효과에 의해, 코일엔드의 온도가 내려가고 코일저항이 낮아지고, 출력이 향상된다.]

또, 상기 코일엔드군을 포함한 상기 고정자의 축방향 길이가 상기 회전자 철심의 축방향 길이보다 짧으므로, 소형화가 도모된다.

또, 상기 코일엔드군의 내주축을 구성하는 상기 소선의 경사방향이 상기 고정자의 양단측에서 평행하게 되어있다. 이로써 코일엔드군의 내주측을 구성하는 소선의 경사방향을 따라 브래킷내의 냉각풍의 축방향 흐름이 선회하고, 회전자의 회전에 의해 생기는 축방향 흐름을 제어할 수 가 있다.

또, 상기 고정자권선이 수용되는 슬로트 수가 맥극매 상당2이고, 상기 다상고정자권선은, 맥극매상당의 슬로트에 대응하는 제 1의 다상 권선군과 제 2의 다상권선군을 구비하고 있으므로, 기자력파형이 정현파형에 가까워 지고 고조파 성분을 저감할 수 있고 안정된 출력을 얻을 수 가 있다. 또 슬로트수가많아지고, 티스가 가늘어지고 회전자가 대향하는 글로상 자극간의 티스내의 자기누설을 저감 할 수가 있고 출력의 맥등을 억제할 수 있다. 또, 슬로트수가 많아 지므로, 슬로트수에 대응해서 턴부도 증가하고 코일엔드의 방열성이 향상된다.

또, 상기 제 1의 다상권선군과 제 2의 다상권선군이 직렬로 접속되고 그 권선단이 상기 정류기에 접속되어 있으므로 슬로트내에 수용되어 있는 도체권수가 필요 출력에 대해 부족되어 있어도, 2배의 도체수로 할 수 가 있다.

또, 상기 정류기는 상기 제 1의 다상권선군의 교류출력을 정류하는 제 1정류기와 상기 제 2의 다상권선군의 교류출력을 정류하는 제 2정류기를 구비하고, 상기 제 1및 제 2의 다상권선군의 교류출력이 각각 상기 제 1및 제 2정류기에의해 정류된 후 합성되어서 출력되도록 구성되어 있으므로, 서로의 다상권선군의 출력에 영향을 주지 않고 안정해서 출력된다. 또 2개의 정류기로 정류되므로 합성출력이 크고, 하나의 정류기 또는 다이오드 온도가 허용온도를 초과해 버리는 경우에 특히 유효하다.

또 상기 제 1및 제2의 다상권선군은 각각 3상결선 된 것으로, 상기 제1이 다상권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부와, 상기 제 2의 다상권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부가 30°의 전기각으로 등간격으로 배열되어 있으므로 자기소음의 가진력의 원인인 자기맥동력을 저감할 수 있다.

또, 상기 제 1 및 제 2 의 다상권선군은 각각 3상 결선 된 것으로, 상기제 1의 다상권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부와, 상기 제 2의 다상권선군이 삽입된 슬로트군을 구성하는 슬로트의 개구부가 (α°)와 (60°- α°)와의 전기각을 교호로 채택 하도록 배열되어 있으므로 제 1 및 제 2의 다상권선에서 서로의 고조파 성분을 저감 할 수가 있다.

또 상기 제 1및 제 2의 다상권선군의 적어도 한쪽은 성형결선 된 것으로 , 성형 결선된 다상 권선군의 중성점이, 상기 정류기에 접속되어 있으므로 , 발전기가 고속회전하고 있을때, 중심점 전압으로부터 출력을 인출할 수 가 있다.

또 상기 클로상 자극에 자계를 공급하는 계자 전류는 발전기 회전수가 어느 영역 이상에서 전류 제한 되도록 구성되어 있으므로 발전기의 고속회전시의 과도의 출력을 계자전류를 억제함으로써 방지할 수 가 있다.

또 자석이 상기 클로상 자극간에 계장되어 있으므로 회전자 기자력이 올려져, 출력이 향상된다,

Claims (3)

1. 회전주 방향에 따라 N,S극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와는 대향배치 된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 다상고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗은 슬로트가 주방향으로 소정피치로 다수 형성된 적충 철심을 구비하고, 상기 다상고정자권선을 장척의 소선이 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬로트외에서 되돌려져서 소정 슬로트수 마다에 상기 슬로트내에서 슬로트 깊이 방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 권장된 권선을 다수 구비하고, 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬로트외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 주방향으로 나란히 코일엔드군을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 소선이 상기 슬로트의 각각에 슬로트 깊이 방향으로 2n 개씩 배열되고, 상기 소선의 턴부가 주방향으로 n 렬로 나란히 배열되어 있는것을 특징으로 하는 교류 발전기.
3. 제 1항에 있어서

   상기 소선이 상기 슬로트의 각각에 슬로트 깊이 방향으로 2n 개씩 배열되고, 상기 소선의 턴부가 n층으로 겹쳐 배열되어 있는것을 특징으로 하는 교류 발전기.