KR20010067218A - 교류발전기 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 코일단부에서의 정렬도가 높고, 고정자철심과 권선과의 절연성 및 조립작업성이 향상한 교류발전기를 제공한다.

이 교류발전기는, 회전자와, 이 회전자를 둘러싼 고정자철심(15) 및 그의 고정자철심(15)에 장착된 다상고정자권선을 가진 고정자(8)를 구비하고, 고정자철심 (15)은 양단부를 접촉함으로써 원통상으로 되는 축선방향에 연장시킨 접촉부를 가지며, 또 다상고정자권선(16)은, 긴 소선(30)이, 고정자철심의 단면측의 슬롯(15a)밖에서 접혀져서, 소정 슬롯수마다 슬롯(15a)내에서 슬롯 깊이 방향으로 내층과 외층이 서로 점유되도록 감겨진 권선을 복수 구비하고있는 교류발전기이며, 고정자철심(15)과 권선의 코일의 직선부(30b)와의 사이에는 절연부재(19)가 삽입되어있는 교류발전기.

Description

교류발전기 및 그의 제조방법{ALTERNATOR AND METHOD OF MANUFACTURE THEREFOR}

본 발명은, 예로서 승용차, 트럭등의 자동차에 탑재되는 내연기관에 의해 구동되는 교류발전기 및 그의 제조방법에 관한것이다.

도 29 는 예로서 일본 특허 제 2927288 호에 개재된 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 사시도, 도 30 은 도 29 의 고정자에 적용되는 도체세그멘트를 나타내는 사시도, 도 31 및 도 32 는 각각 도 29 의 고정자의 요부를 앞측 및 뒤측에서 본 사시도이다.

이 고정자(300)는, 고정자철심(301)과, 고정자철심(301)에 감긴 고정자권선(302)과, 슬롯(303)내에 장착된 고정자권선(302)을 고정자철심(301)에 대해서 절연하는 절연부재(304)를 구비하고 있다. 고정자철심(301)은, 판상자성부재인 엷은 강판을 중첩하여 적층된 원통상의 적층철심이며, 축방향으로 뻗치는 슬롯(303)이 내주측에 개구되도록 소정피치로 주방향에 복수개 구비되어 있다. 고정자권선(302)은, 다수의 짧은 도체세그멘트(305)를 접합하여 소정의 권선 패턴으로 구성되어 있다.

상기 구성의 차량용 교류발전기의 고정자(300)는, 고정자권선(302)이, 약 U자상으로 형성된 짧은 도체세그멘트(305)를 고정자철심(301)의 슬롯(303)에 뒤측에서 삽입하고, 압측에 연장하는 도체세그멘트(305)의 단부동지를 접합하여 구성되어 있음으로, 코일단부군은, 다수의 접합부에서 구성되어 있으며, 접합부 동지가 단락되기 쉽고, 단락사고가 발생하기 쉬웠다.

또, 다수의 짧은 도체세그멘트(305)를 고정자철심(301)에 삽입하고, 또한 단부동지를 용접, 납땜등에 의해 접합하여야되며, 매우 작업성이 나뻤다. 또, 도체세그멘트(305)의 슬롯(303)에 압입량은 고정자철심(301)의 축방향길이 이상을 필요로하고, 절연피막 및 절연지를 손상시키기 쉽고, 제품후의 품질을 저하시키고 있었다. 또한, 단부동지의 접합시에, 납땜 및 용접 용해에 의한 접합부간의 단락이 빈발하고, 다량생산성이 매우 나빴다.

도체세그멘트(305)를 사용한 종래의 구성에 대하여, 특개평 8-298756 호 공보에는, 반원상의 분할철심부의 슬롯에, 미리 평각도체를 거이 6각상으로 복수회 감어 형성한 복수개의 코일조각을 삽입하여 구성된 고정자구조가 나타나있다.

이 고정자는, 반원상의 분할철심부의 슬롯에 경외측방향으로 코일조각이 순차 삽입되어있다. 즉, 6각형상의 코일 조각의 대향하는 1개의 측면부가 슬롯의 내측의 층인 내주층에 위치하고, 대향하는 측면부는 소정의 슬롯을 넘어서 외측의 층인 외주층에 위치하도록 삽입되어 있다.

이 고정자에서는, 슬롯에서 연장한 코일단부의 정렬도가 높으나, 분할철심동지를 결합하는 경우에, 이미 일방의 분할철심부의 슬롯에 코일 조각의 일방의 측면부가 삽입되어 있으나, 타방의 분할철심부의 슬롯의 코일 조각의 삽입작업은, 분할철심부의 연결작업을 병행하여 행할 필요성이 있음으로, 임시지지치구(temporary holding rig)등을 사용하여 복잡한 작업을 행하지 않으면 않되어, 현저하게 생산성이 나빴다. 또 분할철심부와 코일 조각간의 절연부재에 대해서의 개재는 없으나,상기 작업 형태에서는, 절연부재의 삽입작업도 복잡하게 되지 않을 수 없다.

또, 복수개의 분할철심부를 접합하여 고정자철심을 형성하는것도 까다로우며, 또 각 분할철심부의 경방향의 크기등을 동일하게 형성하는것도 어려웠다.

또, 특개평 9-103052 호 공보에는, 슬롯내의 도체점유율 향상을 위해, 스트레이트형상의 소철심에, 스트레이트형상으로 형성된 권선군을, 슬롯 깊이 방향으로 삽입하여, 후행정에서 소철심을 원통형상으로 굽힌것이 개재되어있다.

도 33 은, 이 공법에서 제조된 고정자(400)의 전체사시도이며, 권선군의 삽입은 크게 향상되나, 권선군은 슬롯(401)간에서 주방향으로 스트레이트 브리징부를 가짐으로, 각 슬롯(401)에서 연장되는 코일단부(402)의 정렬도가 매우 나뻐, 코일단부(402)에서의 경방향의 크기확대와 도체간의 단락이 발생하였다.

또, 철심과 권선간의 절연부재에 관해서의 개재는 없으나, 코일단부의 간섭이 큼으로, 슬롯 내부에서도 권선의 변형이 큼으로, 철심과 권선과의 절연성이 좋다고는 말할 수 없다.

일본 특허 제 2927288 호에 개재된 종래의 차량용 교류발전기에서는, 다수의 짧은 도체세그멘트(305)를 고정자철심(301)에 삽입하며, 더구나 단부동지를 용접, 납땜등에 의해 접합하게되어, 크게 작업성 및 절연성이 나쁘며, 또 도체세그멘트(305)의 슬롯의 삽입시에 절연피막 및 절연지를 손상하기 쉬우며, 또 단부동지의 접합시에, 납땜 떨어짐 또는 용접 용해에 의한 접합부간의 단락의 빈발하여, 양생산이 크게 나빠지는 등의 문제점이 있었다.

또한, 특개평 8-298756 호 공보의 교류발전기에서는, 임시지지치구등을 사용하여 번잡한 작업이 수반되며, 또, 복수개의 분할철심부를 접합하여 고정자철심을 형성하는것이 까다로우며, 고정자의 조립작업성 및 절연부재의 철심에 대한 장착성이 나쁘다는 문제점이 있다.

또한, 특개평 9-103052 호 공보에 개재된 차량용 교류발전기에서는, 각 슬롯(401)에서 연장되는 코일단부(402)의 정렬도가 현저하게 나쁘며, 코일단부(402)에서의 경방향의 크기확대와 도체간의 단락이 발생하기 쉬우며, 또 슬롯내에서의 철심과 권선간에서도 절연성이 빈약하며, 단락이 발생하기 용이한 등의 문제점도 있었다.

본 발명은, 이와같은 문제점을 해결하는것을 과제로 하는것이며, 조립작업성이 대폭 향상하고, 또 고정자철심과 권선간의 절연성을 향상시킬 수가 있는 교류발전기 및 그의 제조방법을 획득하는것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1 에 의한 교류발전기는, 회전주방향을 따라 NS 극을 번갈아 형성하는 회전자와, 이 회전자를 둘러싼 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 다상고정자권선을 가진 고정자를 구비하며, 상기 고정자철심은, 축선방향으로 연장된 슬롯이 주방향에 소정피치로 복수형성되어, 접촉함으로써 원환상으로 되는 축선방향으로 연장한 접촉부를 가지고 있으며, 또 상기 다상고정자권선은, 긴 소선이 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬롯밖에서 접혀져, 소정 슬롯수마다 상기 슬롯내에서 슬롯 깊이 방향으로 내층과 외층이 번갈아 되도록 감겨진 권선을 복수개 갖고 있는것이며, 상기 고정자철심과 상기 권선간에는 절연부재가 개재하여 있는것이다.

본 발명의 청구항 2 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 고정자철심의 슬롯에 권선을 삽입하기전에 미리 권선에 절연부재를 장착하는것이다.

본 발명의 청구항 3 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 미리 슬롯과 권선간에 소절연부재를 배치하여, 슬롯에 권선을 삽입함으로써 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선간에 개재되는것이다.

본 발명의 청구항 4 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입함으로써 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선간에 개재시켜, 그후 슬롯간의 소절연부재를 분단하여 절연부재를 형성하는것이다.

본 발명의 청구항 5 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입하여 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선간에 개재시키는 도중에, 상기 슬롯간의 소절연부재를 분단하여 절연부재를 형성하는것이다.

본 발명의 청구항 6 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입함으로써 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선간에 개재시켜, 그후, 고정자철심의 내경 크기가공시에, 동시에 상기 슬롯간의 소절연부재를 분단하여 절연부재를 형성하는것이다.

본 발명의 청구항 7 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입함으로써 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선간에 개재시키고, 그후, 상기 절연부재를 수지로 고착후에 상기 슬롯간의 소절연부재를 분단하여, 절연부재를 형성하는것이다.

본 발명의 청구항 8 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 슬롯을 구획하는 이(tooth)의 선단부를 눌러 소성변형 시킬때에 상기 슬롯간의 소절연부재를 분단하여 절연부재를 형성하는것이다.

본 발명의 청구항 9 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 절연부재는 절연지이다.

본 발명의 청구항 10 에 의한 교류발전기의 제조방법에서는, 절연부재는 수지이다.

도 1 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 차량용 교류발전기의 단면도이다.

도 2 는 도 1 의 고정자의 사시도이다.

도 3 은 도 1 의 고정자권선의 1상분의 결선상태를 설명하는 정면도이다.

도 4 는 도 1 의 차량용 교류발전기의 회로도이다.

도 5 는 도 1 의 고정자철심의 단면도이다.

도 6 은 도 1 의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도이다.

도 7 은 도 1 의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도이다.

도 8 은 도 1 의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 내층측의 코일군을 나타내는 도이다.

도 9 는 도 1 의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 코일군을 나타내는 도이다.

도 10 은 도 1 의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 요부를 나타내는 사시도이다.

도 11 은 도 1 의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 배열을 설명하는 도이다.

도 12 는 소철심의 분해사시도이다.

도 13 은 도 1 의 고정자철심의 굽힘변형전의 소철심의 사시도이다.

도 14 는 소철심에 용접부가 형성된 양상을 나타내는 도이다.

도 15a, 도 15b 는 소철심에 권선이 삽입되는 수준을 설명하는 도이다.

도 16a, 도 16b, 도 16c 는 도 1 의 고정자철심의 굽힘가공을 설명하기위한 도이다.

도 17 은 도 16c 의 요부확대도이다.

도 18 은 도 1 의 고정자권선을 구성하는 소선군의 소철심에의 장착상태를 나타내는 평면도이다.

도 19 는 내주철심부에 외주철심부가 압입되는 양상을 나타내는 도이다.

도 20 은 내주철심부에 외주철심부가 압입된후의 고정자의 단면도이다.

도 21 은 실시의 형태 2 에 있어서, 소철심에 권선이 삽입되는 양상을 나타낸 단면도이다.

도 22 는 실시의 형태 3 에 있어서, 소철심에 권선이 삽입되는 양상을 나타낸 단면도이다.

도 23a 는 실시의 형태 3 의 권선의 평면도, 도 23b 는 그의 측면도이다.

도 24 는 본 발명의 실시의 형태 4 에 있어서, 도 24a ∼ 도 24e 는 소철심에 권선이 삽입되는 수준을 나타낸 도이다.

도 25 는 본 발명의 실시의 형태 5 에 있어서, 도 25a ∼ 도 25e 는 소철심에 권선이 삽입되는 수준을 나타낸 도이다.

도 26 은 소철심에 권선이 삽입될때의 변형예이다.

도 27 은 본 발명의 실시의 형태 6 에 있어서, 도 27a, 도 27b 는 고정자철심의 내주면에 있는 소절연부재를 분단하는 수준을 나타낸 도이다.

도 28 은 본 발명의 실시의 형태 7 에 있어서, 도 28a, 도 28b 는 소철심에 권선이 삽입된후에, 이(tooth)의 선단부가 소성변형(plastic deformation)되는 양상을 나타낸 도이다.

도 29 는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 사시도이다.

도 30 은 도 29 의 고정자에 적용되는 도체세그멘트의 사시도이다.

도 31 은 도 29 의 고정자의 요부를 전방에서본 사시도이다.

도 32 는 도 29 의 고정자의 요부를 뒤에서본 사시도이다.

도 33 은 종래의 차량용 교류발전기의 타의 예를 나타낸 고정자의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전방브래킷 2 : 후방브래킷

7 : 회전자 8 : 고정자

15, 84 : 고정자철심 15a, 36a : 슬롯

15b : 개구부 16, 16A : 다상고정자권선

16a : 앞측의 코일단부군 16b : 뒤측의 코일단부군

19 : 절연부재 30 : 소선

31, 41 : 제 1 권선 32, 42 : 제 2 권선

33, 43 : 제 3 권선 34, 44 : 제 4 권선

36 : 소철심 51 : 이(tooth)

73 : 내주철심부 76 : 외주철심부

75 : 용접부 77 : 접촉부

실시의 형태 1

도 1 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 차량용 교류발전기의 구성을 나타낸 단면도, 도 2 는 이 차량용 교류발전기의 고정자를 나타낸 사시도, 도 3 은 이 차량용 교류발전기에 있는 고정자권선의 1상분의 결선상태를 설명하는 정단면도, 도 4 는 이 차량용 교류발전기의 회로도, 도 5 는 도 1 의 고정자철심의 정단면도이다. 또한, 도 2 에서는 리드선 및 브리징선은 생략되어있다.

이 교류발전기는, 알미늄제의 전방브래킷(1) 및 후방브래킷(2)으로 구성된케이스(3)와, 이 케이스(3)내에 구비된 1단부에 활차(4)가 고정된 축(6)과, 이 축(6)에 고정된 룬델(Lundel)형의 회전자(7)와, 회전자(7)의 양측면에 고정된 환풍기(5)와, 케이스(3)내의 내벽면에 고정된 고정자(8)와, 축(6)의 타단부에 고정되어 회전자(7)에 전류를 공급하는 슬립링(9)과, 슬립링(9)에 습동하는 한쌍의 브러시(10)와, 이 브러시(10)를 수납한 브러시홀더(11)와, 고정자(8)에 전기적으로 접속되어 고정자(8)에서 발생한 교류를 직류로 정류하는 정류기(12)와, 브러시홀더(11)에 감착된 히트싱크(17)와, 이 히트싱크(17)에 접착되어 고정자(8)에서 발생한 교류전압의 크기를 조정하는 조정기(18)를 구비하고있다.

회전자(7)는, 전류를 흘려 자속을 발생하는 회전자코일(13)과, 이 회전자코일(13)을 덮기위해 배치된 한쌍의 폴코어(pole core)(20,21)로 구성되어있다. 한쌍의 폴코어(20,21)는, 철제로, 각각 8개의 발톱상자극(22,23)이 외주 에지에 주방향으로 등각피치에서 맞물리도록 대향하여 축(6)에 고착되어있다.

고정자(8)는, 축방향으로 연장한 슬롯(15a)이 주방향에 소정피치에서 복수 형성된 원통상의 적층철심으로된 고정자철심(15)과, 고정자철심(15)에 감겨진 다상고정자권선(16)과, 각 슬롯(15a)내에 장착되어 다상고정자권선(16)과 고정자철심 (15)을 전기적으로 절연하는 절연부재(19)를 구비하고있다. 고정자철심(15)은, 내주철심부(73)와, 이 내주철심부(73)에 감착된 통상의 외주철심부(76)로 구성되어있다. 내주철심부(73)의 코어백(core back)의 크기는 2.6㎜ 이며, 외주철심부(76)의 코어백의 크기는 1㎜ 이다. 그리고, 다상고정자권선군(16)은, 1개의 소선(30)이 고정자철심(15)의 단면측의 슬롯(15a)밖에서 접혀져, 소정 슬롯수마다 슬롯(15a)내에서 슬롯 깊이 방향에 내층과 외층과를 번갈아 취하도록 파동감김으로 감겨진 권선을 복수 구비하고있다. 여기서는, 고정자철심(15)에는, 회전자(7)의 자극수 16에 대응하여, 3상고정자권선(160)을 2조 수용하도록, 96의 슬롯(15a)이 등간격으로 형성되어있다. 또, 소선(30)에는, 예로써 절연피복된 장방형의 단면을 가진 긴 동선재가 사용된다.

또, 전방브래킷(1) 및 후방브래킷(2)의 축방향의 단면에는, 흡기공(1a,2a) 형성되어, 배기공(1b,2b)이 전방브래킷(1) 및 후방브래킷(2)의 외주양견부에 고정자권선(16)의 앞측 및 뒤측의 코일단부군(16a,16b)의 경방향 외측에 대향하여 구비되어있다.

1상분의 고정자권선(161)은, 각각 1개의 소선(30)으로된 제 1 내지 제 4 의 권선(31∼34)으로 구성되어있다. 그리고, 제 1 권선(31)은 1개의 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6번째 슬롯마다, 슬롯(15a)내의 외주측에서 1번째의 위치와 외주측에서 2번째의 위치와를 번갈아 취하도록 파동감음으로 구성되어있다. 제 2 권선(32)은 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6번째 슬롯마다, 슬롯(15a)내의 외주측에서 2번째의 위치와 외주측에서 1번째의 위치를 번갈아 취하도록 파동김기하여 구성되어있다. 제 3 의 권선(33)은, 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91까지 6번째 슬롯마다, 슬롯(15a)내의 외주측에서 3번째의 위치와 외주측에서 4번째의 위치를 번갈아 취하도록 파동감기하여 구성되어있다. 제 4 권선(34)은, 소선(30)을 슬롯번호 1번에서 91번까지 6번째 슬롯마다, 슬롯(15a)내의 외주측에서 4번째의 위치와 외주측에서 3번째의 위치를 번갈아 취하도록 파동감기하여 구성되어있다. 그리고, 각 슬롯(15a)내에는, 소선(30)이 장방형단면의 장수방향을 경방향으로 정돈하여 경방향으로 1렬로 4개 잇따라 배열되어있다.

그리고, 고정자철심(15)의 1단측에서는, 슬롯번호의 1번에서 연장하는 제 1 권선(31)의 단부(31a)와 슬롯번호의 91번호에서 연장하는 제 3 권선(33)의 단부(33b)가 접합되며, 또 슬롯번호의 1번에서 연장하는 제 3 권선(33)의 단부(33a)와 슬롯번호의 91번에서 연장하는 제 1 권선(31)의 단부(31b)와 접합되어, 2회전의 권선이 형성되어있다.

또, 고정자철심(15)의 타단측에서는, 슬롯번호의 1번에서 연장하는 제 2 권선(32)의 단부(32a)와 슬롯번호의 91번에서 연장하는 제 4 권선(34)의 단부(34b)와 접합되며, 또 슬롯번호의 1번에서 연장하는 제 4 권선(34)의 단부(34a)와 슬롯번호의 91번에서 연장하는 제 2 권선(32)의 단부(32b)와 접합되어, 2회전의 권선이 형성되어있다.

또한, 슬롯번호의 61번과 67번으로부터 고정자철심(15)의 1단측에 연장하는 제 2 권선(32)의 소선(30)의 부분이 분단되어, 슬롯번호의 67번과 73번으로부터 고정자철심(15)의 1단측에 연장하는 제 1 권선(31)의 소선(30)의 부분이 분단된다. 그리고, 제 1 권선(31)의 분단단(31c)와 제 2 권선(32)의 분단단(32c)이 접합되어, 제 1 내지 제 4 권선(31∼34)을 직렬 접속하여되는 4회전의 1상분의 고정자권선군(161)이 형성되여있다.

또한, 제 1 권선(31)의 분단단(31c)와 제 2 권선(32)의 분단단(32c)의 접합부가 부리징결선접속부로 되며, 제 1 권선(31)의 분단단(31d)와 제 2 권선(32)의분단단(32d)과 각각 리드선(0) 및 중성점(N)으로 된다.

마찬가지로, 소선(30)이 감겨진 슬롯(15a)을 1개씩 변경하여 6상분의 고정자권선(161)이 형성되어있다. 그리고, 고정자권선(161)이 3상분씩 성형결선되어 2조의 3상고정자권선군(160)을 형성하여, 각 3상고정자권선군(160)이 각각 정류기(12)에 접속되어있다. 각 정류기(12)의 직류출력은 병렬로 접속되어 합성된다.

이와같이 구성된 차량용 교류발전기에서는, 전류가 배터리(도면 생략)에서 브러시(10) 및 슬립링(9)을 통하여 회전자코일(13)에 공급되어 자속이 발생된다. 이 자속에 의해 한쪽의 폴코어(20)의 발톱상자극(22)이 N 극으로 착자되며, 다른쪽의 폴코어(21)의 발톱상자극(23)이 S 극으로 착자된다. 동시에, 엔진의 회전토크가 벨트 및 활차(4)를 통하여 축(6)에 전달되어 회전자(7)가 회전된다. 그리하여 다상고정자권선(16)에 회전자계가 주어져 다상고정자권선(16)에 기전력이 발생한다. 이 교류의 기전력이 정류기(12)를 통과하여 직류로 정류됨과 동시에 그의 크기가 조정기(18)에 의해 조정되어 배터리에 충전된다.

그리고, 뒤측에서는, 환풍기(5)의 회전에 의해 외기가 정류기(12)의 히트싱크 및 조정기(18)의 히트싱크(17)에 각각 대향되게 구비된 흡기공(2a)을 통하여 흡입되어 축(6)의 축을따라 흘러 정류기(12) 및 조정기(18)를 냉각하며, 그후 환풍기(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서 다상고정자권선(16)의 뒤측의 코일단부군(16b)을 냉각하고 배기공(2b)에서 외부에 배출된다. 한편, 앞측에서는 환풍기(5)의 회전에 의해 외기가 흡기공(1a)에서 축방향으로 흡인되며, 그후 환풍기(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서 다상고정자권선(16)의 앞측의코일단부군(16a)을 냉각하고 배기공(1b)에서 외부에 배출된다.

다음, 상기 구성의 고정자(8)의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 6 및 도 7 은 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도이다. 도 8 은 고정자권선(16)을 구성하는 내층측의 소선군을 나타내는 도이며, 도 8a 는 그의 측면도, 도 8b 는 그의 평면도이다. 도 9 는 도 2 의 고정자권선(16)을 구성하는 외층측의 소선군을 나타내는 도이며, 도 9a 는 그의 측면도, 도 9b 는 그의 평면도이다. 도 10 은 도 2 의 고정자권선을 구성하는 소선의 요부를 나타내는 사시도, 도 11 은 도 2 의 고정자권선(16)을 구성하는 소선(30)의 배열을 설명하는 도이다.

먼저, 도 6 에 나타난것같이, 12개의 긴 소선(30)을 동시에 동일 평면상에서 뢰상으로 굽힘 형성한다. 다음, 도 7 에 화살표로 나타된것같이, 직각방향으로 치구(jig)를 사용하여 접어개어, 도 8 에 나타내는 소선군(35A)을 제작한다. 또한, 동일하게하여, 도 9 에 나타난것같이 부리징결선 및 리드선을 가진 소선군(35B)을 제작한다.

또한, 각 소선(30)은 도 10 에 나타난것같이, 회전부(30a)에서 연결된 직선부(30b)가 6슬롯피치(6p)에서 배열된 평면상 패턴으로 구부러짐 형성되어있다. 인접한 직선부(30b)가 회전부(30a)에 의해, 소선(30)의 폭(W)분 변경되어있다.

소선군(35A,35B)은 이와같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(30)을 도 11 에 나타난것같이 6슬롯피치 변경하여 직선부(30b)를 중첩하여 배열된 코일쌍이 1슬롯피치씩 변경하여 6쌍 배열되어 구성되어있다. 그리고, 소선(30)의 단부는소선군(35A,35B)의 양단의 양측에 6개씩 연장되어있다. 또, 회전부(30a)는 소선군(35A,35B)의 양단부에 정렬되어 배열되어있다. 또, 소선군(35A,35B)은 성형시의 굽힘경화에 의해 그의 경도가 높게됨으로, 후공정에서의 성형을 용이하게하기위해, 300℃ × 10 분간의 열처리가 되여진다.

또, 도 1 ∼ 도 14 에 나타난것같이, 대형형상의 슬롯(36a)이 소정의 피치(전기각으로 30℃)로 형성된 판상자성부재인 SPCC재를 소정매수 적층하고, 그의 외주부를 레이저 용접하여 직방체의 소철심(36)을 제작한다. 또한, 소철심(36)의 굽힘 변경의 경우에는, SPCC재의 비틀림 변경에 기인하여 소철심(36)의 양면(36A,36B)에는 파동상의 변형이 생기기 쉬우나, 본 실시의 형태에서는 복수개소에서 축선방향으로 연장한 용접부(75)에 의해 복수의 SPCC재는 단단하게 일체화되어, 소철심(36)의 강성 높게 되어있어 파상변형은 억제된다. 또한, 이 용접부(75)는 등분간격이 아니며, 축방향으로 분단되어도 된다.

그리고, 도 15a 에 나타난것같이, 소철심(36)의 슬롯(36a)에 절연부재(19)가 들어온 상태에서, 2개의 소선군(35A,35B)의 각 직선부(30b)를 각 슬롯(36a)내에 삽입된다(도15b,도 18).

다음, 도 16a,16b,16c 에 나타난것같이, 소선군(35A,35B)이 삽입된 스트레이트상의 소철심(36)을 원통상으로 둥글게하고, 그의 단면동지를 당접, 용접하여 접촉부(77)를 형성하여, 도 16c 에 나타난것같이 원통상의 내주철심부(73)를 얻는다. 도 15b 및 도 17 에서 알 수 있는것같이 슬롯(15a)의 개구부(15b)의 폭(t2)은 슬롯(36a)의 개구부의 폭(t1)보다 작다. 또한, 직선상의 소철심(36)을 굽힘변형전에, 도 16c 에 나타난것같이 미리 소철심(36)의 양단부만을 굽힘가공하고 있음으로, 소철심(36)의 단면동지를 당접한 경우, 접촉부(77)의 근방도 포함한 양호한 원형도의 고정자철심(15)이 제공된다.

또, 도 15a 에서 알 수 있는것같이 소철심(36)의 슬롯(36a)는 개구부에 향하여 확대한 대형형상이며, 그의 개구부의 폭은, 2개의 소선군(35A,35B)의 각 직선부(30b)의 직선부(30b)의 폭보다 큼으로, 각 슬롯(36a)내에 이(tooth) 선단에 간섭되지않고, 원활하게 삽입된다. 또, 고정자철심(15)의 슬롯(15a)내의 주방향의 폭크기는, 직선부(30b)의 크기와 거의 동일함으로 소철심(36)의 굽힘변형의 경우에는, 이(51)와 직선부(30b)와 서로 프레스하여 변형되는것은 방지된다.

또, 폴리아미드를 재질로한 140㎛ 두께의 절연지로 구성된 절연부재(19)는, 슬롯(36a)내에 권선 삽입전에 미리 수용되어있어, 이(51)의 선단부까지 연장되어 있음으로, 직선부(30b)와 이(51)의 선단부와의 접촉에 의해 소선(30)의 손상이 방지되며, 또 직선부(30b)의 슬롯(36a)내의 가이드로서도 작용하고있어, 특히 절연지가 있음으로써, 권선이 절연지상을 미끄러지는것같이 삽입됨으로 고정자(8)의 조립성을 향상시키고 있다.

또, 소철심(36)의 굽힘 변형시에, 직선부(30b)가 이(51)에서의 변형을 받게될지라도, 절연부재(19)가 개재되어 있음으로, 미끄러짐등에 의해 변형력은 완충된다.

또, 절연부재(19)의 슬롯(15a)의 개구부(15b)측에서는, 그의 양단부가 이(51)의 선단부의 R형상을 따르도록 변형됨으로써 직선부(30b)를 양측에 덮게되어, 내주철심부(73)의 내경면에서 내측방향으로 돌출되지 않는다.

그후, 도 19, 도 20 에 나타난것같이, 내주철심부(73)를 형성하며, 그후 원통상의 외주철심부(76)를 압입하여 고정자철심(15)의 강성을 높이고 있다. 이경우, 외주철심부(76)의 압입전의 내주철심부(73)의 외경크기(이때에는, 접촉부(77)에 에어갭이 있다)는, 외주철심부(76)의 내경크기보다 약간 크게되어 있어, 외부철심부(76)의 압입시에 내주철심부(73)의 형상은 외주철심부(76)에서 규제되어, 내주철심부(73)의 원형도를 높일수가 있다.

그후, 도 3 에 나타난 결선방법에 의거하여, 각 소선(30)의 단부동지를 결선하여 고정자권선군(161)을 형성하여, 고정자(8)의 제조는 완료한다.

상기의 차량용 교류발전기에서는, 다상 고정자권선(16)을 구성하는 제 1 ∼ 제 4 권선(31∼34)은 각각 1개의 소선(30)(연속선)에 의해 제작되어 있음으로, 종래의 고정자(300)와같이, 다수의 짧은 도체세그멘트(305)를 고정자철심(301)에 삽입하며, 또, 단부(305b)동지를 용접, 납땜등에 의애 접합할 필요가 없으며, 고정자(8)의 생산성을 현저하게 향상시킬수가 있다.

또한, 2개의 소선군(35A,35B)의 직선부(30b)를 소철심(36)의 슬롯(36a)내에 수용한 상태에서 스트레이트상의 소철심(36)을 원통상으로 둥글게하여, 그의 단면동지를 인접시켜서 용접하여있어, 다수의 도체세그멘트(305)를 1개씩 슬롯에 삽입하는 종래기술에 비하여, 고정자(8)의 조립작업성이 대폭으로 향상한다. 특히, 권선군이 6슬롯마다 슬롯 깊이 방향으로 내층과 외층이 엇갈리게 되도록 감겨져 있음으로, 코일단부의 회전수가 간섭없이 정연하게 배열되어있어, 대상의 소철심을 원통상으로 둥글게하여도 소선의 간섭 및 단락은 발생않음과 동시에, 슬롯내의 소선의 변형도 적으며, 철심과의 사이에 개재하는 절연지에 의한 미끄러짐 및 완충효과에 의해, 절연성과 조립작업성이 향상한다.

또한, 발전기의 성능상으로는 다음의 효과도 얻어진다. 코일단부가 소선(30)의 회전부(30a)로 구성됨으로, 코일단부군(16a,16b)에 있는 접합개소는 제 1 ∼ 제 4 권선(31∼34)의 단부동지의 접합부 및 브리징결선접합부만으로 되어, 접합개소가 현저히 삭감된다. 이것에 의해, 접합에 의한 절연피복의 소실에 따른 단락사고의 발생이 억제됨으로 우수한 절연성이 생성된다. 또, 용접에 의한 도체의 연화가 없어, 고정자로써의 강성이 높게되어 가지잡음을 저감할 수 있다.

또한, 코일단부군(16a,16b)은, 회전부(30a)를 주방향으로 서로 간섭하지않고 정연하게 배열되어 구성되어있다. 이 때문에, 도체세그멘트(305)의 단부동지를 접하여있는 종래의 코일단부군에 비하여, 코일단부군의 고정자철심(15)의 단면에서의 연장높이를 낮게할 수 있다. 따라서, 코일단부군(16a,16b)에 있는 통풍저항이 작게되어, 회전자(7)의 회전에 기인하는 풍음을 저감시킬 수 있다. 또, 코일단부군의 소선의 누설래액턴스가 감소하고, 출력 효율이 향상한다.

또한, 4개의 소선(30)이 슬롯(15a)내에 경방향으로 1렬로 배열되어, 회전부(30a)가 주방향으로 2렬로 나란하게 배열된다. 이 때문에, 코일단부군 (16a,16b)을 구성하는 회전부(300a)가 각각 경방향으로 2렬로 분산됨으로, 코일단부군(16a,16b)의 고정자철심(15)의 단면에서의 연장높이를 낮게할 수 있다. 그 결과, 코일단부군(16a,16b)에서의 통풍저항이 작게되어, 고정자(7)의 회전에 기인하는 통풍을 저감시킬 수가 있다.

또한, 소선(30)의 회전부(30a)에서 연결된 직선부(30b)가 장방형단면에 형성되어있음으로, 직선부(30b)를 슬롯(15a)내에 수용했을때에, 직선부(30b)의 단면형상이 슬롯형상을 따른 형상으로 되어있다. 이것에의해, 고정자철심(15)의 다상고정자권선(16)의 삽입성이 향상됨과 동시에, 슬롯(15a)내에 있는 소선(30)의 점적율을 높이는것이 용이하게됨과 아울러, 소선(30)에서 고정자철심(15)에 전열을 향상시킬 수 있다.

실시의 형태 2

도 21 은 본 발명의 실시의 형태 2 를 나타내며, 소철심에 삽입전에 미리 2개의 코일군(35A,35B)의 직선부(30b) 전체를 절연지로된 절연부재(19)가 감겨져있는 점이 실시의 형태 1 과 다르다. 이것에 의하면, 슬롯에 절연부재를 장착할 필요가 없다.

실시의 형태 3

도 22, 도 23 은 본 발명의 실시의 형태 3 을 나타내는것으로, 소철심에 삽입전에 미리 2개의 소선군(35A,35B)의 직선부(30b) 전체를 나이론수지로된 절연부재(19)로 덮인 점이 실시의 형태 1,2 와 다르다. 이것에 의해, 슬롯에 절연부재를 장착할 필요가 없으며, 또 소선군이 수지성형고착에 의해, 서로 유지됨으로, 권선의 취급이 용이하게 된다. 또, 수지로 성형됨으로, 슬롯형상에 따른 형성으로하는것이 용이하며, 나아가서는 슬롯내의 도체의 점적율이 향상한다. 특히, 절연부재로써 절연지를 사용하에는 단부의 중첩등이 필요하나, 본 실시예의 경우에는 불필요하다.

실시의 형태 4

도 24a ∼ 도 24e 는 본 실시의 형태 4 를 나타내는 것이며, 대상의 소절연부재(72)를 소철심(36)의 슬롯(36a)에 놓여지며, 그후 2개의 소선군(35A,35B)의 각 직선부(30b)를 소절연부재(72)를 통하여 각 슬롯(36a)내에 삽입하는 것이다. 소절연부재(72)와함께, 소선군(35A,35B)이 소철심(3)에 미끄러지게 삽입됨으로, 양자의 접촉에 의한 소선(30)의 손상을 방지할 수 있어 고정자(8)의 조립성이 향상한다. 또한, 직선부(30b)의 삽입후에는, 고정자철심(15)의 내경면에서 내측으로 돌출한 부분은 일괄삭제되어, 절연부재(19)가 형성된다.

실시의 형태 5

도 25a ∼ 도 25e 는 본 실시의 형태 5 를 나타내는것이며, 본 실시의 형태에서는 2개의 소선군(35A,35B)의 각 직선부(30b)가 소절연부재(72)를 통하여 각 슬롯(36a)내에 삽입되어 슬롯(36a)의 저면에 달하기전에, 소절연부재(72)의 고정자철심(15)의 내경면에서 내측에 돌출한 부분이 삭제된다. 이것에 의해, 최후까지 삽입된후에, 내경면에서 내측에 돌출한 소절연부재(72)의 부분은 없으며, 공작성이 우수함과 더불어 절연부재의 재료수율이 향상한다. 또한, 소절연부재(72)에 소정길이의 재봉틀 바늘구멍을 구비하여도 된다. 이 재봉틀바늘구멍을 구비함으로써, 직선부(30b)를 슬롯(36a)내에 어느정도 삽입한후, 각 이(51)의 양측의 삽입력에 의해 분단되어, 절연부재(19)가 얻어진다.

실시의 형태 6

도 27a, 도 27b 는 본 실시의 형태 6 을 나타내는것이며, 본 실시의 형태에서는, 고정자철심(15)의 내주크기가공과 동시에, 절연지로된 소절연부재(72)의 분단을 하는것이므로, 스트레이트형상의 소철심(36)의 단계에서 가공이 불필요하게 된다. 또, 소절연부재(72)를 와니스등의 수지(100)에 의해 고정자철심(15)의 내주면에 고착함으로써, 분단의 작업성 및 정확성이 향상한다. 또한 소절연부재에 복수의 구멍을 형성함으로써, 고정자철심(15)의 내주면에 소절연부재의 고정이 다시 확실하게 된다.

실시의 형태 7

도 28a, 도 28b 는 본 실시의 형태 7 을 나타낸것이며, 본 실시의 형태에서는, 소철심(36)과 소선군(35A,35B)를 일체화한후, 소철심(36)의 슬롯(36)을 구획하는 이(51)의 선단부를 가압, 소정변경시켜서, 슬롯(36), 개구부(36a)의 폭 크기를 작게할때, 소절연부재(72)를 분단하여 절연부재(19)를 형성하는 것이다. 이것에 의하면, 절연부재의 분단공정을 생략할 수 있다.

또한, 상기 실시의 형태에 있어서, 도 26 에 나타난것같이, 소절연부재(72)를 장수방향으로 요철상으로 함으로써, 슬롯(36a)의 개구부(36b)에 대한 직선부(30b)의 위치선정을 용이하게 할 수가 있다.

이상의 설명과같이, 본 발명의 청구항 1 에 의한 교류발전기에 의하면, 회전주방향을 따라서 NS 극을 번갈아서 형성하는 회전자와, 이 회전자를 둘러싼 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 다상고정자권선을 갖는 고정자를 구비하며, 상기 고정자철심은, 축선방향으로 연장된 슬롯이 주방향으로 소정피치로 복수형성되어, 접촉됨으로써 원환상으로 되는 축선방향으로 연장된 접촉부를 가지고 있으며, 또 상기 다상고정자권선은, 긴 소선이 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬롯밖에서 접혀져서, 소정 슬롯수마다에 상기 슬롯내에서 슬롯 깊이 방향으로 내층과 외층이 엇갈리게 되게 감긴 권선을 복수개 구비하고 있는것이며, 상기 고정자철심과 상기 권선과의 사이에는 절연부재가 개재하고 있는것이므로, 코일단부의 회전부가 간섭없이 정연하게 배열되어있어, 소철심의 굽힘가공의 경우의소선의 간섭 및 단락에 의한 소선이 손상하는것을 방지할 수 있다. 또, 슬롯내의 소선의 변형도 작으며, 철심과 권선간에 개재하는 절연부재에 의한 미끄러짐과 완충효과에 의해 절연성과 조립성이 향상한다. 또, 절연부재에 의해 슬롯내에 소선이 삽입하는 경우의 손상을 억제할 수가 있는 동시에, 원활하게 삽입되어, 삽입작업성이 향상한다.

또, 본 발명의 청구항 2 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 고정자철심의 슬롯에 권선을 삽입전에 미리 권선에 절연부재를 장착함으로, 미리 슬롯내에절연부재를 장착할 필요가 없고, 작업성이 향상한다.

또한, 본 발명의 청구항 3 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 미리 슬롯과 권선간에 절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입함으로 절연부재를 고정자철심과 상기 권선과의 사이에 개재시킴으로, 절연부재에 의해 소선이 슬롯내에 원활하게 삽입되어 삽입작업성이 향상한다. 또, 일부러, 절연부재를 슬롯내에 장착하는 공정을 구비할 필요성이 없다.

또한, 본 발명의 청구항 4 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입함으로써 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선과의 사이에 개재시켜, 그후 슬롯간의 소절연부재를 분단하여 절연부재를 형성함으로, 개개의 슬롯에 대응하여 절연부재를 구비할 필요성이 없으며, 고정자의 조립작업성이 향상한다.

또, 본 발명의 청구항 5 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입하여 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선과의 사이에 개재시키는 도중에, 상기 슬롯간의 소절연부재를 분단하여 절연부재를 형성함으로, 절연부재의 수율이 향상한다. 또, 고정자철심의 내경면에서 내측에 돌출하는 절연부재는 없으며, 이것을 제거하는 공정은 필요치 않다.

또한, 본 발명의 청구항 6 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽임함으로써 소절연부재를 고정자철심과 상기 권선과의 사이에 개재시키고, 그후, 고정자철심의 내경크기가공시에, 동시에 상기 슬롯간의 절연부재를 분단하여 절연부재를 형성함으로, 소절연부재를 분리하기위한 분단공정을 일부러 구비할 필요성이 없다.

또한, 본 발명의 청구항 7 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 미리 슬롯과 권선간에 스트레이트상의 절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입함으로써 절연부재를 고정자철심과 상기 권선과의 사이에 개재시키고, 그후, 상기 절연부내를 수지로 고착후에 상기 슬롯간의 절연부재를 분단함으로, 소절연부재의 분단이 용이하게된다.

또한, 본 발명의 청구항 8 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 슬롯을 구획하는 이(tooth)의 선단부를 가압하여 소성변형 시킬때에 상기 슬롯간의 절연부재를 분단함으로, 일부러 소절연부재를 분단하는 공정을 구비할 필요성이 없다.

또한, 본 발명의 청구항 9 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 절연부재는 절연지이므로, 변형하기 용이하며, 또 판단하기 어려움으로, 절연부재로써 적절하다.

또한, 본 발명의 청구항 10 에 의한 교류발전기의 제조방법에 의하면, 절연부재는 수지이므로, 소선군을 수지에 의해 형성, 고착할 수 있어, 서로 지지됨으로, 취급이 용이하게 된다. 또, 절연부재는 슬롯형상을 따른 형상으로 할 수 있어, 슬롯내의 도체점적율이 향상한다.

Claims (3)

1. 회전주방향을 따라 NS 극을 번갈아 형성하는 회전자와, 이 회전자를 둘러싼 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 다상고정자권선을 가진 고정자를 구비하고, 상기 고정자철심은, 축선방향으로 연장한 슬롯이 주방향으로 소정피치로 복수형성되어있음과 동시에, 양단부를 접촉시킴으로써 원환상으로되는 축선방향으로 연장한 접촉부를 가지고 있으며, 또 상기 다상고정자권선은, 긴 소선이 상기 고정자철심의 단면측의 상기 슬롯밖에서 접혀져서, 소정 슬롯수마다 상기 슬롯내에서 슬롯 깊이 방향으로 내층과 외층이 엇갈리게 감겨진 권선을 복수 구비하고있는 교류발전기에 있어서,

   상기 고정자철심과 상기 권선과의 사이에는 절연부재가 개재하고 있는 교류발전기.
2. 청구항 1 의 교류발전기의 제조방법에 있어서, 상기 고정자철심의 슬롯에 권선을 삽입하기전에 미리 상기 권선에 절연부재를 장착하는 교류발전기의 제조방법.
3. 청구항 1 의 교류발전기의 제조방법에 있어서, 미리 슬롯과 권선간에 소절연부재를 배치하고, 슬롯에 권선을 삽입함으로써 절연부재를 고정자철심과 상기 권선과의 사이에 개재시키는 교류발전기의 제조방법.