KR20040039455A - 교류발전기용 환기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자를 구비한 교류발전기용 환기장치에 관한 것으로, 회전자의 회전에 연동되고, 휠디스크를 형성하는 부분과 그로 부터 연장된 다수의 블레이드들(47, 48)을 포함하는 유형이다. 환기장치는 인서트(50) 상에 플라스틱 몰딩에 의하여 형성되며, 이 인서트는 바람직하게는 금속으로 형성되고 환기장치를 회전자 상에 고정시키는 휠디스크의 일부를 구성하며, 환기장치 내에서 구조적 강도를 강화하는 수단을 형성한다. 이 인서트(50, 65)는 환기장치의 블레이드(48, 69)의 일 부분을 포함한다. 본 발명은 자동차용 교류발전기를 위한 높은 냉각력을 갖는 환기장치를 구현하기 위해 사용될 수 있다.

Description

교류발전기용 환기장치{ALTERNATOR FAN}

이러한 형태의 환기장치들은 이미 알려져 있으며 예컨대 본 출원인의 프랑스 특허 N°2 673 338에도 기술되어 있다. 이 특허에 기술된 환기장치는, 인서트가 금속재로 되어 있으며, 휠디스크를 형성하는 부분에 위치해 있어, 특히 용접으로 환기장치를 회전자에 고정시키는 데에 사용된다. 따라서, 플라스틱으로 된 환기장치는 블레이드와 함께 인서트에 몰딩되는데, 이 환기장치의 블레이드는 그 수와 형태, 배치를 환기장치의 사용 및 냉각효율에 따라 달리 할 수 있는 환기장치를 구현하는 것이 가능하다.

이러한 환기장치는 비효율적인 환기장치에서는 과잉발열을 발생할 수 있는 교류발전기에서도 사용될 수 있다.

하지만 이러한 종래의 환기장치는, 제조에 값비싼 플라스틱이 많이 필요하여제조비용이 크고, 또한 많은 플라스틱이 사용되어 기계적 내구력이 떨어진다.

본 발명은 교류발전기, 특히 자동차용 교류발전기에 사용되는 환기장치에 관한 것이다. 이 환기장치는 교류발전기 회전자의 회전에 연동되며, 휠디스크를 형성하는 부분과 이로 부터 연장된 다수의 환기장치 블레이드를 포함한다. 이 환기장치는 또한 기계식 인서트에 플라스틱 재료의 몰딩에 의하여 형성된다. 상기 인서트는 금속 등과 같이 플라스틱보다 구조적으로 내구성이 좋은 재료로 만들어지고, 환기장치를 지지대에 고정시키는 부분을 형성한다.

- 도 1은 표준형 교류발전기의 축단면도,

- 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 종류의 블레이드를 갖는 환기 장치의 정면도,

- 도 3은 도 2에 따른 환기 장치의 배면도,

- 도 4는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도(블레이드는 생략됨),

- 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 종류의 블레이드를 갖는 환기 장치의 사시도,

- 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 종류의 블레이드를 갖는 환기 장치의 정면도,

- 도 7은 도 6에 따른 환기 장치에 사용된 금속 인서트의 평면도로, 짧은 블레이드를 형성하는 부분이 접히기 전의 형태를 도시한 도면,

- 도 8은 도 6에 따른 인서트를 도시한 것으로 접힘에 의하여 짧은 블레이드가 형성된 형태를 도시한 도면,

- 도 9는 도 6에 따른 환기 장치의 다른 실시예를 도 6과 유사한 방식으로 도시한 도면,

- 도 10은 본 발명에 따른 축방향 환기 장치의 사시도,

- 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 환기 장치의 사시도,

- 도 12는 도 3의 다른 실시예를 도시한 도면,

- 도 13은 도 3의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명은 이러한 단점을 갖지 않는 더 고급 형태의 환기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 환기장치는, 회전자를 가진 교류발전기에 사용되는 것으로서, 교류발전기 회전자의 회전에 연동되며, 휠디스크를 형성하는 부분과 이로 부터 연장된 다수의 환기장치 블레이드들을 포함하는 유형이다. 이 환기장치는 인서트에 플라스틱 재료로 몰딩하는 방식으로 구현되며, 이 인서트는 회전자 상에 환기장치를 고정하기 위한 휠디스크의 일부를 이룬다. 상기 인서트는 환기장치의 회전시 발생되는 기계적 응력을 견디기 위한 보강구조를 형성한다. 본 발명은 특히, 상기 인서트가 환기장치 블레이드의 적어도 일 부분을 포함하고 있어, 환기장치의 기계적 내구력을 향상시키고 플라스틱이 더욱 잘 고정되도록 하는 것을 그 특징으로 한다.

따라서, 플라스틱 몰딩된 환기장치는 인서트 덕분에 더욱 강화된 기계적 내구력을 갖는다. 이 인서트는 바람직하게는 금속으로 구성되고, 블레이드의 적어도 일 부분을 포함하며, 환기장치에서 플라스틱으로 된 부분을 더욱 튼튼하게 한다.또한, 환기장치의 플라스틱 몰딩 비용이 줄어들게 되는데, 이는 인서트가 블레이드의 적어도 일 부분을 포함하기 때문에 비교적 상당한 공간을 차지하고, 기계적 내구력을 향상시키므로, 환기장치의 플라스틱 몰딩에 필요한 플라스틱의 양이 현저하게 줄어들기 때문이다. 게다가, 인서트 덕분에, 필요한 블레이드의 형태, 배치 및 수를 정하는 것이 가능하다. 블레이드는 아주 견고한 상태를 유지하면서 서로 매우 근접해 있거나 혹은 복합적인 형태를 가질 수 있는데, 이는 인서트가 환기장치 블레이드의 적어도 일 부분을 포함하며, 이로 인해 인서트에 플라스틱이 더욱 잘 부착될 수 있고 환기장치의 동질성이 향상되기 때문이다. 그러므로 환기장치는 고속으로 회전할 수 있고 성능이 강하며 적은 소음으로 자동차 교류발전기 내에 조립될 수 있다.

본 발명은 다음의 여러 다른 특징에 의해 바람직하게 보충될 수 있다. 이 특징들은 각기 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 모든 조합으로 채택될 수 있다.

- 인서트는 적어도 환기장치의 휠디스크 부분의 거의 전면에 걸쳐 연장된다.

이에 의하여, 사용되는 플라스틱의 양이 줄어들고, 휠디스크 부피의 대부분을 인서트가 차지하여 환기장치의 기계적 내구성이 향상된다.

- 인서트는 환기장치의 플라스틱 몰딩 부분의 적어도 3분의 2까지 방사상으로 연장된다.

이에 의하여, 환기장치에서 플라스틱 몰딩되지 않은 부분이 인서트의 단부에 매우 가까이 위치하게 되어, 회전 동작시 환기장치의 외부 부분에 작용하는 기계적 응력을 현저히 감소시키게 되므로, 환기장치의 원주 가장자리의 기계적 내구성이보장된다.

- 인서트의 외부 가장자리는 거의 원형의 윤곽을 가진다.

- 인서트의 외부 가장자리는 톱니 형태의 윤곽을 가진다.

- 환기장치는 두 종류의 블레이드들을 갖는데, 그 중 한 종류는 주 블레이드로서 다른 한 종류를 이루는 보조 블레이드보다 길이가 길고, 보조 블레이드들 중 적어도 하나는 두 개의 주요 블레이드들 사이에 위치한다. 이들 보조 블레이드들은 적어도 부분적으로 인서트의 일부를 형성한다.

- 주 블레이드는 적어도 부분적으로 인서트의 일부를 형성한다.

이에 의하여, 시트로 된 큰 블레이드와 플라스틱으로 된 작은 블레이드를 얻어낼 수 있다.

- 같은 종류의 블레이드들은 연속되어 있다.

- 인서트는 적어도 하나의 보조 블레이드 혹은 주 블레이드을 갖는 환기 장치 형상의 시트로 형성된다.

- 환기장치는 원심 환기장치, 구심 환기장치, 축방향 환기장치, 축-원심 환기장치 혹은 축-구심 환기장치이다.

- 인서트의 일부를 이루지 않는 블레이드 혹은 블레이드의 부분은 인서트 상에 플라스틱 몰딩하여 얻어진다.

- 플라스틱 몰딩된 블레이드는 적어도 하나의 보조 블레이드를 적어도 부분적으로 구비한다.

- 인서트면은 적어도 부분적으로 플라스틱으로 덮여있다.

- 보조 블레이드들은 적어도 부분적으로 플라스틱으로 덮여있다.

- 인서트의 적어도 환기장치를 그 지지대에 고정시키기 위한 부분에는 플라스틱이 덮이지 않는다.

- 환기장치는 축방향 환기장치로서 휠디스크의 일부를 갖고, 그 외부 가장자리에 원통형 부분을 가지며, 인서트의 적어도 일부를 형성하는 원통형 부분의 외부둘레 상에 고정되는 블레이드를 갖는다.

- 환기장치는 축방향의 환기장치로서, 블레이드를 갖는 휠디스크의 일 부분을 포함하며, 인서트는 적어도 휠디스크 면 상에 연장되어 있다.

- 금속 인서트는 몰딩의 기계적 내구력을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 공동을 가진다.

발명의 다른 목적 및 특징, 상세 사항 및 장점은 다음의 설명에서 더욱 명확하게 드러날 것이며, 이에 의하여 본 발명은 더 잘 이해될 것이다. 다만, 다음의 설명은 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 예시한 것이다.

도 1은 본 발명이 주로 사용될 상황을 명확히 하기 위하여 자동차 열기관에 사용되고 내부 환기 장치를 갖는 다상(多相)의 교류발전기의 일반적인 구조를 간략히 도시한 것이다. 도시된 교류발전기는 고정자(2)로 둘러싸인 회전자(1)를 구비하고, 회전자(1)는 회전자 샤프트(3) 상의 회전에 연동되도록 조립되며, 회전자 샤프트는 전방단부에는 회전에 연동되는 풀리(5)를 구비하고 후방단부에는 콜렉터(6)를 이루고 있는 콜렉터 링들(참조번호 없음)을 갖는다. 풀리(3)는 종래의 방식대로 벨트 트랜스미션을 통해 자동차의 열기관에 연결되도록 되어 있다.

여기서 회전자(1)는 갈고리형으로, 두 개의 극성 휠(8a,8b)을 구비하며, 회전자는 하나의 휠에서 다른 휠로 각지게 어긋나있는 축방향의 톱니를 갖고 있다. 참조번호 9는 휠(8a,8b) 사이에 조립된 회전자의 필드코일을 가리킨다. 고정자는 본체(11)를 갖는데, 이 본체는 내부에 고정자 코일(12)의 전선이나 바늘들이 지나갈 수 있는 홈들을 갖고 있다. 코일(12)은 시트 패키지(package of sheets)로 형성된 본체(11)를 가로지르며, 본체(11)의 양쪽으로 돌출부를 이루며 뻗어있어, 앞꼭지와 뒷꼭지(참조번호 없음)를 형성한다. 코일(12)의 수는 특히, 교류발전기가 포함하는 상의 수에 따라 달라진다.

회전자 샤프트(3)는 전방 볼베어링(14)과 후방 볼베어링(15)에 의해 지지된다. 이들 전방 및 후방 볼베어링은 각각 공기의 순환을 위해 구멍이 나 있는 전방 축받이(17) 및 후방 축받이(18) 내에 위치한다. 축받이들은 패인 형태를 하고 있어, 축받이 외부 둘레에 고정자의 본체(11)를 갖기 위한 형태를 하고 있다. 위에서 언급된 프랑스 특허 FR A 2 673 338에서 볼 수 있듯이, 이음부는 서로 연결이 되어 있으며 축받이(17,18)는 자동차의 고정부에 부착될 케이스를 형성한다.

참조번호 16은 발생된 교류 전류를 다이오드(16')로 정류하는 기존의 장치를 가리킨다. 여기서 이 정류 장치는 후방 축받이(18)에 의해 지지되는데, 이 후방 축받이는 또한 전압 제어기(도 1에 도시되지 않음)와 브러시 홀더(도 1에 부분적으로도시됨)를 지지한다. 브러시 홀더에 슬라이딩하여 조립되는 브러시(참조번호 없음)는 콜렉터(6)의 콜렉팅 링과 연동된다. 이들 링들은 필드코일(9)의 단부에 유선 연결에 의하여 연결되어 있는 반면, 브러시들은 이미 알려져 있는 방식으로 필드 코일을 조절하는 전압 조절기에 연결되어 있다.

교류발전기는 전방 환기장치(19)와 후방 환기장치(20)을 포함하며, 이들 환기장치들은 각각 전방 극성 휠(8a)과 후방 극성 휠(8b)의 정면 상에서 회전에 연동되지 않고 고정되어 있는 점을 숙지하여야 한다. 각각의 환기장치들은, 지지대의 극성 휠의 정면에 고정되어 작동하는 휠 디스크(21)의 일부와 다수의 블레이드(22)들을 포함한다. 따라서 이들 환기장치들은 전방 축받이(17) 및 후방 축받이(18) 부근까지 연장되어 있으며, 공기가 통하는 공간으로 냉각 유체가 순환 하도록 하여, 정류장치(16)의 다이오드(16'), 베어링(14,15), 회전자(1)의 코일 및 고정자의 코일(12)과 같은 교류발전기의 가장 많이 가열되는 활동부를 냉각하는 기능을 한다. 이는 화살표로 표시된 방식으로, 축받이에서 적절한 여러 개구부를 통함으로써 이루어진다. 좀 더 구체적으로, 각 축받이(17,18)는 중심 결합된 베어링(14,15)의 부근에, 블레이드(22)의 일부에 대해 공기가 들어가는 개구부와 코일(12)의 꼭지에 대해 공기가 나가는 개구부를 갖는다. 환기장치들은 코일들의 꼭지들 아래에 설치된다. 후방 환기장치(20)는 정류장치(16)를 냉각시켜야 하기 때문에 전방 환기장치보다 더 강력하다.

교류발전기의 전류량이 높아지면 높아질수록, 환기장치의 냉각 성능도 더욱 커야하는 것은 명확하다. 이러한 회전 기계의 전류량은 기계 부피의 증가 없이 증가되어야 한다. 이러한 목적은 블레이드의 적절한 형태에 의하여 이루어진다.

도 2는 이러한 목적에 맞게 설계된 환기 장치를 도시한다. 이 환기장치는 전체로 참조번호 24로 지시된다. 이 환기장치는, 참조번호 25번으로 표시된 거의 원형에 가까운 평평한 휠 디스크 일부를 포함하며, 이 휠디스크 일부는 원형의 중앙 개구부(27)을 갖고 있어, 도 1의 교류발전기 샤프트(3)가 관통한다. 이 환기장치는 또한 두 종류의 블레이드를 갖는데 이들은 휠디스크(25)에 대해 축방향으로 돌출되어 있으며, 그 중 하나는 길이가 긴 주 블레이드들(29)이며, 다른 하나는 길이가 보다 짧은 보조 블레이드(31)들이다. 보조 블레이드들은 각기 길이가 긴 두 개의 주 블레이드들(29) 사이에 위치한다. 이러한 배치를 통해, 환기장치의 파워를 높여주고, 냉각 공기관이 블레이드에서 떨어져 나갈 위험을 줄인다. 즉, 공기가 주 블레이드(29)에서 떨어져나가도 보조 블레이드들이 공기가 다시 주 블레이드(29)들 에 밀착되도록 할 것이다. 따라서, 각각의 보조 블레이드(31)은, 길이가 길고 서로 인접해 있는 두 개의 주 블레이드(29) 사이에 그 내부 가장자리에서 외부 가장자리로 나가면서 넓어지도록 형성된 환기통로(33) 내에 위치한다. 휠디스크(25)는 환기통로들의 바닥을 구성한다.

주 블레이드 보다 짧은 보조 블레이드들(31)은, 길이가 긴 주 블레이드(29)들의 내부 가장자리 상에 방사상으로 장착된다. 블레이드(31)들은 전기 회전 기계의 소음을 줄이고 전류량과 효율을 향상시키기 위한 것이다. 보조 블레이드는 냉각유체를 압축하는 방식으로 장착되어 냉각 유체가 주 블레이드(29)들과 접촉하도록 한다. 따라서, 공기의 재순환은 차단되며, 공기의 흐름이 더욱 층류를 이루어 소음과 마찰이 거의 발생하지 않는다. 전방 환기장치(19)를 제거할 필요가 있는 경우, 이러한 배치는 교류발전기가 하나의 환기장치를 갖는 것이 가능하도록 한다.

물론 길이가 긴 주 블레이드(29)와 보조 블레이드(31)의 배치를 서로 달리 조합하는 것 또한 가능하다. 즉, 주 블레이드(29)들 사이에 다수의 보조 블레이드(31)을 배치할 수도 있다. 동일한 환기장치 내에 주 블레이드들 사이에 위치하는 보조 블레이드의 갯수는 일정할 수도 있고 혹은 가변적일 수도 있다. 예를 들어, 동일 환기장치에서 가령 2개의 주 블레이드 사이에 4개의 보조 블레이드를, 그 다음 2개의 주 블레이드 사이에 3개의 보조 블레이드을 삽입할 수 있으며, 혹은 다른 형태의 조합 또한 가능하다. 또한, 다수의 주 블레이드(29)들이 그 사이에 보조블레이드를 전혀 갖지 않은 채 설치되는 것도 가능하다. 이러한 주 블레이드들과 보조 블레이드들의 배치는 전기 회전 기계에 따라 최소 소음으로 최고의 냉각효과를 얻을수 있도록 결정된다.

주 블레이드(29)들은 일정한 각으로 분포되거나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 일정하지 않은 각으로 분포될 수 있다.

도 5는 도 2에 따른 형태의 환기장치의 사시도를 도시한 것으로, 이 환기장치는 주 블레이드(29) 중 적어도 몇몇은 통로(33) 바닥에 대해 윗부분이 앞으로 나와있는 형태로 작은 블레이드를 구비하며, 이 작은 블레이드는 주 블레이드(29)에 대해 수직으로 혹은 기울어진 형태로 연장되어 주 블레이드 위에서 유체가 2차 순환을 하는 것을 방지한다.

도 2와 도 5에 도시된 바와 같은 복합 구조의 환기장치는 물론 플라스틱 몰딩에 의해 제작될 수 있다. 하지만 위에서 설명한 바와 같이, 이 제조방식은 환기장치의 원가가 매우 높아지며 기계적 내구력은 만족스럽지 못한 중대한 단점을 갖는다.

이러한 단점을 보완하기 위해, 플라스틱보다 기계적 내구성이 강한 재료, 바람직하게는 금속으로 된 인서트를 장착한 환기장치가 제안되었다.

인서트는 이에 몰딩된 플라스틱에서 넓은 범위까지 연장된다.

금속 인서트는 진동, 토션, 굴곡, 이완의 전단력과 같은 환기장치 회전 시 발생되는 기계적 응력에 대해 환기장치가 견뎌낼 수 있도록 해 주어야 한다. 회전시 발생되는 이러한 기계적 응력들은 환기장치의 형태 변형, 주로 금속 인서트 상에 몰딩되지 않은 플라스틱 부분의 형태 변형을 초래한다. 이러한 변형은 환기장치의 몰딩부분의 구조적 파열을 초래한다.

그러므로 인서트는 비교적 낮은 원가로 몰딩된 환기장치의 기계적 내구력을 완벽하게 보장해 줄 수 있는 기하학적 형태를 갖춰야 한다. 인서트는 낮은 비용으로 도 2와 도 5의 블레이드과 같은 복합 블레이드의 구현을 가능케 해야 한다.

제 1 실시예에서, 일 특징에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 인서트는 환기장치 휠디스크의 거의 전체 면적에 걸쳐 연장되어 있다. 이 면적은 인서트 상에 몰딩된 플라스틱이다. 참조번호 90으로 표시된 점선은 인서트의 경계를 보여준다.

도 12는 몰딩된 인서트의 다른 실시예를 도시한 것이다. 인서트는 몰딩 부분의 적어도 3분의 2까지 방사상으로 연장되어 있다. 환기장치의 몰딩되지 않고 남은 외부 가장자리 부분은, 상기된 기계적 응력을 견디기에 충분히 작은 방사상거리(91)을 갖는다.

또한, 도 3과 도 13에 도시된 바와 같이 외부둘레의 경계가 원형이 아닌 금속 인서트도 사용할 수 있다. 도 13은 그 외부둘레가 원형이 아닌 예를 들어 톱니가 난 바퀴 형태를 하고 있는 인서트를 보여준다. 이 톱니(92)들은 규칙적 또는 불규칙적 형태를 가질 수 있다. 톱니의 기하학적 형태는 고속 회전 시, 환기장치의 기계적 내구력을 보장할 수 있도록 결정되어야 한다.

또한, 금속 인서트는 몰딩의 더 나은 기계적 내구력을 보장하기 위하여 공동(93)을 가지며, 이 공동을 관통하는 플라스틱이 단자를 형성한다. 이 공동(93)은 금속 인서트의 단 한면에만 몰딩하는 것이 가능하도록 하여 환기장치의 비용을 더 줄일 수 있다. 향상된 기계적 내구력을 위하여, 내부로 플라스틱이 몰딩되는 이러한 공동은 기계적 내구력을 향상시킬 수 있도록 국부적으로 위치될 수 있다.

이미 알수있는 바와 같이, 가장 경제적인 해결책은 도 3, 도 12, 도 13에 도시된 것으로, 인서트가 거의 휠디스크의 모든 부분을 차지하는데 이는 더 적은 플라스틱을 소비하고 그 부피는 금속 인서트가 거의 차지하기 때문이다. 또 다른 형태들 역시 종래기술에 비해 경제적일 수 있는데, 효과적으로 기계적 내구력을 확보하기 위해서는 적어도 인서트가 모든 경우에 있어 충분히 큰 면적, 즉 적어도 종래 기술에서의 것보다 넓은 면을 차지해야 한다.

하지만, 도 3, 도 12, 도 13에 나타난 바와 같이, 인서트는 국부적으로 플라스틱으로 덮이지 않은 상태다. 플라스틱으로 덮이지 않은 이 부분은 크라운 형태로, 도 3에 참조번호 39로 표시되어 있으며, 중앙 개구부(27)을 둘러싸고 있다. 도4는 이 크라운의 세그먼트를 도시하고 있다. 이 부분은 서로 맞은편 지름 방향의 두개의 돌출부(참조번호 없음)를 가지고 있는 점에 주의하여야 한다. 이들 돌출부는, 도 1에 도시된 필드코일(9)과 콜렉터(6) 사이의 유선 연결이 통과할 수 있도록 내부 공동을 가진다.

크라운(39)은 전기 기계의 회전자(1)의 극성 휠(8a,8b)의 외부 정면 상에 용접 등의 방식으로 횔디스크(25)를 고정하는 것이 가능하게 한다. 도시된 실시예에서는 거의 등각으로 크라운 위에 분포되어 있는(하지만 필수적인 것은 아님) 환형 영역(41)들은 용접 포인트를 형성하며, 도 4에서는 참조번호 43으로 지시된 국부적 변형부분에 해당되는데, 이 변형부분은 극성 휠 상에 크라운을 붙이는 면으로부터 돌출되어 있고 전부 용접 포인트를 형성한다.

도 2에 도시된 정면에 참조번호 45로 지시된 인서트의 덮이지 않은 영역은 회전자에 인서트를 고정시키게 된다. 이 영역은 도 4의 기능 영역(43)에 해당된다.

본 실시예에 있어서, 인서트는 환기장치의 휠디스크 거의 전 영역을 차지하며, 그래서 이 환기장치에 더 나은 기계적 내구력을 갖게 한다.

일 특징에 따르면, 인서트(38) 상 몰드 제작시 도 2와 도 5 상에 도시된 것과 같은 블레이드 전부를 동시에 구현하지는 않을 것이다.

발명에 따라 좀 더 상술하면, 도 6 내지 도 11의 바람직한 실시예에 도시된 바와 같이, 인서트는 환기장치 블레이드의 적어도 일부를 포함한다.

본 발명은 인서트의 부분을 이용하여 환기장치의 기계적 내구력을 향상시키고, 플라스틱이 더욱 잘 부착되도록 즉, 환기장치의 동질성을 향상시키고 플라스틱이 인서트에 더 잘 부착되도록 한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 제 1 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예는 특히 도 2에 도시된 형상의 블레이드를 갖는 환기장치, 즉 두 종류의 블레이드를 갖는 바람직한 환기장치에 관한 것이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 두 종류의 블레이드 중 한 종류는 참조번호 47로 표시된 길이가 긴 주 블레이드이며, 다른 한 종류는 두 개의 긴 블레이드들 사이에 위치하는 참조번호 48로 표시된 길이가 짧은 블레이드이다. 따라서, 블레이드(47,48)를 가진 환기장치는 도 2에서와 동일한 장점을 가지고, 향상된 기계적 내구력을 가진다.

도 6 내지 도 8에 따른 본 실시예의 특징은 짧은 블레이드들이 몰딩에 의하여 형성되지 않고, 참조번호 50으로 지시된 금속 인서트의 일부를 이루고 있다는 점이다.

도 7은 반가공 시트 형태의 인서트를 도시한 것으로, 그 가장자리에는 후에 접힘에 의하여 도 8에 도시된 바와 같은 짧은 블레이드(48)를 형성하는 절단부(48')를 갖는다. 인서트는, 예컨대 약 90°정도로 접히고 나면 그 자체로 이미 짧은 블레이드을 갖는 환기장치를 형성한다. 물론 나선 원심 환기장치 등에 있어서는 90°가 아닌 다른 각도를 가질 수도 있다. 도 7에 따른 인서트 평판을 도 8에 도시된 환기장치 인서트로 변환시, 블레이드(48)들은 인서트에 플라스틱이 더욱 잘 부착되도록 해주는 리브(54)에 의해 보강된다는 점을 주목하여야 한다. 블레이드(48)들은 불규칙적으로 휠디스크(50)의 부분의 주변에 분포되어 있다는 점을 또한 주목하여야 하는데, 도 6 내지 8에서 블레이드들이 왼편보다 오른편에서 더욱촘촘하게 배치되어 있다. 인서트에 대한 설명을 보충하기 위해, 회전자에 환기장치를 고정시키기 위해 마련된 원형의 영역을 참조번호 56으로 표시하였다. 이 영역(56)들은 바람직하게는 도 4의 국부적 변형부분(43)의 형태를 띤다. 또한 인서트는 서로 반대의 지름 방향을 향하는 두 개의 공동을 갖는 것을 알 수 있는데, 도 1의 코일(9)과 콜렉터(6)의 연결 링들 사이의 유선 연결이 통과하기 위한 것이다.

도 7에 도시된 인서트에 플라스틱 몰딩함으로써, 도 6에 도시된 플라스틱으로 형성된 길이가 긴 주 블레이드(47)를 갖는 환기장치를 구현할 수 있다. 도 6에서, 참조번호 58로 표시된 것은 도 8의 금속 인서트의 외부 윤곽선이다. 환기장치 전체에서, 금속 인서트는 각 고정 부위(56) 둘레 영역(60)에서 덮이지 않은 상태이다. 따라서 인서트는 용접 등의 방법으로 회전자에 고정될 수 있다. 콜렉터(6)와 코일(9) 사이의 상기 언급된 유선 연결은 양호하게 차단되는데 이는 도 7의 반대 방향의 공동들이 용접 이후 완전히 꿰뚫지 않은 구멍들이 되고, 그 구멍들의 바닥은 플라스틱으로 차단되어 플라스틱과 링(8b)의 면 사이에 선들이 삽입되기 때문이다.

도 9는 도 8의 환기장치의 다른 실시예의 부분 단면도로서, 그 특징은 플라스틱을 더 많이 절약할 수 있다는 점이다. 즉, 도 9에서 참조번호 63으로 표시된 플라스틱 윤곽 부분에서 볼 수 있듯이, 짧은 보조 블레이드(48)에서는 플라스틱이 제거되는 것이다.

도 8과 도 9에서, 인서트는 절단부(48)를 갖고 이 절단부 사이에 플라스틱이 고착되기 때문에 플라스틱이 효과적으로 부착될 수 있다. 물론, 도 13에서와 같이인서트에 공동이 구비될 수도 있다.

도 10은 본 발명에 따른 환기장치의 제조 원리를 도시한 것으로, 중앙에 뚫려있는 휠디스크 형태의 중앙부를 갖고 그 외부 가장자리에 원통형 부분(67)을 갖는 도시된 축방향 환기장치와 같은 다른 유형의 환기장치를 가능케 한다. 블레이드(69)들은 원통형 부분(67)에 대해 방사상으로 돌출 연장되어 있으며, 원통형 부분(67)에 의해 적어도 부분적으로 지지된다.

이 경우, 적어도 휠디스크(65) 중앙부 및 적어도 블레이드(69) 일부는 금속으로 형성되고, 도 11에 예시적으로 도시된 바와 같이 인서트에 속하며, 원통형 부분(67)을 포함한 나머지 부분 및 블레이드(69)의 나머지 부분은 몰딩된다. 이 도면에서 상기된 유선 연결이 통과할 홈들 중 하나를 볼 수 있다.

인서트는 도 3에 도시된 바와 같이, 환기장치의 휠디스크의 전 면적에 걸쳐 연장되어 있다.

도 11은 또 다른 형태의 축방향 환기장치를 도시한다. 이 환기장치는 도 10에 도시된 환기장치와는 원통 부분(67)이 없다는 점에서 다르다. 블레이드들(69)은 휠디스크(65)의 방사상의 외부 가장자리 부분에 형성된 방사상 내부 지지대 부분(70)에 의해 지지된다. 도 10의 경우와 같이, 적어도 휠디스크 중앙 부분은 금속으로 되어 있고, 블레이드의 적어도 일부분 예컨대 지지대 부분(70)은 금속으로 되어 있으며, 인서트에 속한다. 나머지는 몰딩된다. 도 11에서 특기할 점은, 서로 반대 방향에 위치한 두 변형부분(참조번호 없음)은 도 1의 코일(9)과 콜렉터(6)의 연결 링 사이의 유선 연결이 통과하기 위한 홈통 형태이다. 블레이드(69)는 부분적으로 도시된 극성 휠의 두 톱니 사이를 지난다. 여기서 극성 휠은 도 1의 극성 휠(8b)에 해당하는 것이다. 본 발명으로 인해 이러한 배치가 가능하다.

바람직하게는 지지 부분(70)은 접힘에 의해 형성되며, 이러한 부분은 고정을 지지하는 내부 공동 형태로, 블레이드(69)에 플라스틱이 잘 부착되도록 한다.

물론, 도시된 실시예는 예시적인 것으로 다양한 변경이 가해질 수 있다. 블레이드들이 제거될 수 있고 혹은 적어도 부분적으로만 플라스틱으로 커버될 수 있다. 금속 인서트는 용접을 통해 회전자에 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 리벳팅(riveting), 쓰레딩(threading), 샤프트 고리, 나사결합 등 다른 모든 적절한 방법을 통해 결합될 수 있다.

인서트가 이미 두 종류의 블레이드들 중 한 종류의 블레이드 즉, 짧은 블레이드를 구비한 도 6 내지 도 8에 따른 실시예와의 차이는, 단지 하나의 블레이드 혹은 단지 한 블레이드의 일부, 혹은 다수의 블레이드들, 혹은 한 종류의 블레이드들 중 다수를 사용할 수 있다는 점이다.

이렇게 블레이드을 접는데에 사용되는 인서트의 시트 면에 따라, 플라스틱 몰딩으로 제조되는 블레이드들과 함께, 시트 접힘으로 형성된 블레이드들 간의 모든 조합들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 금속 인서트는 긴 블레이드들만 가지거나, 짧은 블레이드들만 가질 수 있고 또는 둘 모두의 조합을 가질 수 있다. 이러한 블레이드들은 불규칙적 방식으로 배치될 수 있다. 인서트는 예컨대 긴 블레이드 하나 혹은 짧은 블레이드 하나만을 갖도록 형태를 취할 수 있다.

도 10에 따른 축방향 환기장치의 경우, 원통형 가장자리를 형성하는 환형 부분은 또한, 적어도 부분적으로 금속 인서트의 일부를 형성할 수 있다. 또한, 인서트 상에 적어도 블레이드들의 단접을 실현할 수 있으며, 그 나머지 부분은 몰딩으로 형성될 것이다. 물론, 본 발명은 나아가 구심, 축방향-원심 혹은 축방향-구심 환기장치와 같은 원심 및 축방향의 환기장치 등 다른 모든 타입의 환기장치의 구현을 가능케 한다.

특기할 점은, 본 발명은 체적의 증가 없이 높은 전류량을 발생시키는 교류발전기에 사용될 환기장치에 의해 야기되는 문제점에 대한 효과적인 해결책을 제시한다는 것이다. 플라스틱 몰딩만으로 제조된 환기장치는 제조 비용이 높고 기계적 내구력이 좋지 못한 단점을 갖는다. 비용과 기계적 내구력 면에서 적합한 플랜지 시트 환기장치의 제조 방법에 있어서는, 필요한 냉각 효율을 확보할 수 있는 블레이드 형태, 즉, 도 2, 도 5, 도 6에 따른 두 가지 종류의 블레이드를 형성하는 것이 가능하지 않다.

따라서, 특히 이미 환기장치의 형태를 하고 있는 금속 인서트를 사용하거나 적어도 하나의 블레이드을 가지고 있는 금속 인서트를 사용하는 방식에 있어서, 본 발명은 비교적 낮은 원가로 향상된 기계적 내구력을 가지면서 증가된 냉각력을 부여하는 복합 블레이드들의 형태를 갖는 환기장치의 구현이 가능하게 한다.

단 한가지 종류의 블레이드이나 서로 매우 인접해있고 다수이거나 긴 형태 혹은 복합 형태의 블레이드, 그리고 사실 접힘에 의하여 형성될 수 없는 블레이드를 갖는 환기장치에 있어서, 환기장치의 일부는 시트로 형성되고, 다른 일부는 플라스틱으로 제조된다.

물론 본 발명에 따른 환기장치는 교류시동기라 불리는 가역 교류발전기에 장착될 수 있는 바, 이 가역 교류발전기는 WO 01/69762에서 기술한 바와 같이 특히 자동차 열 기관의 시동을 위한 전기 모터 방식으로 작동할 수 있다. 달리, 환기장치는 WO 02/054566에서 기술된 바와 같이, 돌출 극 회전자를 가진 교류발전기 내에 장착될 수 있다. 교류발전기는 또한 물로 냉각될 수 있으며 도 11에 도시된 형태의 축방향 환기장치들을 장착할 수 있다.

고정자 코일은 상기 방식에 의해 전체적으로 U형 바늘 형태의 전도체 요소, 그리고 바람직하게는 WO 02/05976에서 기술된 직각의 섹션을 갖는 전도체 요소를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 환기장치는 바늘의 헤드를 잘 냉각시키게 하는데 이는 환기장치가 필요한 형상을 가질 수 있기 때문이다. 교류발전기는 본 발명에 따른 환기장치의 성능 덕택에 후방 환기장치만을 가질 수도 있다.

Claims (11)

1. 회전자를 구비한 교류발전기용 환기장치로서, 상기 회전자의 회전에 연동되고, 휠디스크를 형성하는 부분과 그로 부터 연장된 다수의 블레이드들을 포함하고, 인서트 상에 플라스틱 몰딩에 의하여 형성되며, 상기 인서트는 환기장치를 회전자 상에 고정시키는 휠디스크의 일부를 구성하고, 상기 인서트(38,50,65)는 환기장치 회전 시 발생되는 기계적 응력을 견뎌낼 수 있는 보강구조를 이루는 환기장치에 있어서,

   상기 인서트(50,65)는 환기장치의 블레이드(48,69)의 적어도 일 부분을 포함하여, 환기장치의 구조적 내구력을 향상시키고 플라스틱의 고정을 향상시키는 것을 특징으로 하는 환기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   두 종류의 블레이드를 포함하고, 그 중 한 종류는 주 블레이드(47)로서 다른 종류인 보조 블레이드(48)보다 길이가 길며, 상기 보조 블레이드 중 적어도 하나는 두 개의 주 블레이드(29,47) 사이에 위치하고, 상기 보조 블레이드(48)는 적어도 부분적으로 인서트(50)의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   두 종류의 블레이드를 포함하고, 그 중 한 종류는 주 블레이드(47)로서 다른종류인 보조 블레이드(48)보다 길이가 길며, 상기 보조 블레이드 중 적어도 하나는 두 개의 주 블레이드(29,47) 사이에 위치하고, 상기 주 블레이드(29,47)는 적어도 부분적으로 인서트(50)의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   두 종류의 블레이드를 포함하고, 그 중 한 종류는 주 블레이드(47)로서 다른 종류인 보조 블레이드(48)보다 길이가 길며, 상기 보조 블레이드 중 적어도 하나는 두 개의 주 블레이드(29,47) 사이에 위치하고, 상기 인서트(50)는 적어도 하나의 보조 블레이드(48) 혹은 주 블레이드(29,47)를 갖는 환기장치 형태의 시트로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트의 일부를 이루지 않는 블레이드(29,31,47,48,69) 혹은 블레이드의 부분은 인서트에 플라스틱 몰딩으로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 플라스틱 몰딩된 블레이드(29,31,47,48,69)는 두 개의 주 블레이드(29, 47) 사이에 위치하는 적어도 하나의 보조 블레이드(48)를 적어도 부분적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트의 표면은 적어도 부분적으로 플라스틱으로 덮여있는 것을 특징으로 하는 환기장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 보조 블레이드들(31,48)은 적어도 부분적으로 플라스틱으로 덮어있는 것을 특징으로 하는 환기장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트의 적어도 환기장치를 그 지지대에 고정시키기 위한 부분(39)은 플라스틱으로 덮이지 않는 것을 특징으로 하는 환기장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    블레이드(69)를 갖는 휠디스크(65)의 일부를 포함하는 축방향 환기장치로서, 인서트는 적어도 휠디스크(65) 면에 연장되고, 적어도 하나의 블레이드(69)의 적어도 일부(70)는 인서트의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    휠디스크(65)의 일부, 원통형 부분(67), 및 상기 원통형 부분(67)의 외부면에 고정된 블레이드(69)를 구비하며, 인서트는 적어도 휠디스크(65) 면에 연장되고, 원통형 부분의 적어도 일부는 인서트의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 환기장치.