KR20090011680A

KR20090011680A - 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선구조, 그리고 결선 방법

Info

Publication number: KR20090011680A
Application number: KR1020070075510A
Authority: KR
Inventors: 안상철; 하일우; 유재표; 현재진
Original assignee: 한국델파이주식회사
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-02
Also published as: US20090026854A1; KR100983929B1; CN101355274B; US7859158B2; CN101355274A

Abstract

본 발명은 자동차용 교류발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는

일단 외주에 슬립 링이 결합되고, 상기 슬립 링과 연결된 리드 와이어가 안착되어 결합되기 위해 길이 방향으로 외주의 일측 및 타측에 각각 일정 깊이로 형성된 가이드 홈을 포함하는 로터 샤프트;

상기 로터 샤프트의 중간에는 로터 코일을 권취된 스풀 보빈이 압입되고, 상기 스풀 보빈의 외방에는 축방향으로 다수개의 로터 폴을 갖는 로터 세그먼트가 결합되어 스풀 보빈을 수용하도록 구비되는 로터 어셈블리;

상기 로터 샤프트(rotor shaft)와의 결합을 위한 관통공으로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 사각 형상의 돌출 허브가 형성되되, 상기 돌출 허브의 내측은 중공형태로 형성되는 리어 팬(rear fan);

상기 리어 팬의 하측에서 상기 돌출 허브의 내방으로 결합되도록 중앙부엔 도넛(doughnut) 형상의 리어 팬 지지부가 형성되되, 상기 리어 팬 지지부의 중앙엔 상기 로터 샤프트와의 결합을 위한 관통공이 형성되고, 상기 리어 팬 지지부로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 일체로 결합편이 형성되되 상기 결합편의 일단에 상기 필드 코일이 결합되기 위한 슬롯(slot)이 형성되고, 상기 결합편으로부터 일정 높이만큼 일체로 돌출 형성된 대략 "ㄷ" 형상의 가이드 포켓(guide pocket)이 형성되되 상기 가이드 포켓의 일측 모서리에 상기 슬롯에 결합된 상기 필드 코일이 결합되기 위한 슬롯이 형성되어 이루어지는 로터 인설레이터(rotor insulator);

를 포함하여 이루어지며, 상기 필드 코일과 상기 리드 와이어를 상호 트위스팅(twisting)하여 형성한 꼬임부를 솔더링(soldering) 공정을 적용하고, 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓 내측에 벤딩(bending)시켜 상기 꼬임부의 외측 및 상기 가이드 포켓 내부에 에폭시(epoxy)를 도포시킨 후, 상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측이 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓에 밀착되도록 상기 리어 팬이 상기 로터 인설레이터의 전방에 결합되어 이루어지는 상기 필드 코일과 상기 리드 와이어의 결선 구조를 포함하여 이루어짐으로써, 필드 코일에 인설레이터 튜브를 조립하는 공정을 삭제하여 작업 공정의 단순화 및 그에 따른 비용 절감의 효과가 있으며, 로터 인설레이터의 가이드 포켓 내부에서 필드 코일과 리드 와이어의 꼬임부에 대한 솔더링(soldering) 또는 웰딩(welding) 공정, 벤딩(bending) 공정 그리고 에폭시(epoxy) 도포 공정을 주위 돌출 부위와의 간섭없이 적용할 수 있어 작업 공정의 단순화에 따른 불량률을 최소화할 수 있는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조, 그리고 결선 방법을 요지로 한다.

교류 발전기(alternator), 로터 어셈블리(rotor assembly), 로터 코일(rotor coil), 필드 코일(field coil), 리드 와이어(lead wire)

Description

자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조, 그리고 결선 방법{structure for fixing field coil and lead wire of an alternator for a vehicle, and method there of}

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 교류발전기를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 자동차용 교류발전기의 리어 팬(rear fan)을 나타내는 도면,

도 3은 종래 기술에 따른 자동차용 교류발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조를 개략적으로 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 교류 발전기를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리어 팬을 개략적으로 나타내는 전면 사시도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리어 팬을 개략적으로 나타내는 후면 사시도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로터 인설레이터를 개략적으로 나타내는 전면 사시도

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로터 인설레이터를 개략적으로 나타내는 후면 사시도,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조가 적용된 로터 어셈블리의 측단면도 및 정면도,,

도 10a 내지 10f는 본 발명의 실시예에 따른 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조의 결선 방법을 개략적으로 나타내는 로터 어셈블리의 측단면도 및 정면도,

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 리어 팬의 변형예를 개략적으로 나타내는 로터 어셈블리의 측단면도 및 요부 확대도.

도 12는 본 발명에 따른 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 방법을 개략적으로 나타내는 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1: 교류 발전기 10: 리어 하우징

11: 프론트 하우징 14: 스테이터 어셈블리

16: 로터 샤프트 24: 로터 어셈블리

30: 리어 팬 31: 관통공

33: 돌출 허브 50: 로터 인설레이터

51: 관통공 53: 리어 팬 지지부

55: 가이드 포켓 55a: 슬롯

57: 결합편 57a: 슬롯

57b: 회전 방지부 60: 꼬임부

본 발명은 자동차용 교류발전기에 관한 것으로서, 슬립 링의 리드 와이어와 로터 어셈블리의 필드 코일의 전기적 결합을 위한 결선구조를 로터 인설레이터의 가이드 포켓 내측에서 트위스팅(twisting) 공정, 솔더링 공정, 벤딩 공정 및 에폭시 도포 공정 등을 외부의 돌출부위의 간섭없이 적용할 수 있도록 하여 리어 팬의 전면에 돌출 형성된 돌출 허브와 가이드 포켓 사이의 공간 내에 에폭시의 경화로 인해 리드 와이어와 필드 코일의 결선 구조를 이루어지도록 함으로써, 필드 코일에 인설레이터 튜브를 조립하는 공정을 삭제하여 작업 공정의 단순화 및 그에 따른 비용 절감의 효과가 있으며, 로터 인설레이터의 가이드 포켓 내부에서 필드 코일과 리드 와이어의 꼬임부에 대한 웰딩(welding) 공정, 솔더링(soldering) 공정, 벤딩(bending) 공정 그리고 에폭시(epoxy) 도포 공정을 주위 돌출 부위와의 간섭없이 적용할 수 있어 작업 공정의 단순화에 따른 불량률을 최소화할 수 있는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조, 그리고 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 교류발전기는 엔진의 전장 부품 중의 하나로서, 저속 에서 발생 전압을 높게 하고, 고속에서 안정된 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위해, 알터네이터(alternator)라 명칭되는 통상의 3상 교류발전기를 사용하게 된다.

이러한 자동차용 3상 교류발전기인 알터네이터는 엔진과 벨트로 연결되고 로터 어셈블리(rotor assembly)의 여자 상태에서 스테이터 어셈블리(stator assembly)를 통하여 생성되는 교류 전기를 정류기(rectifier)를 통하여 직류로 변환하여 자동차의 각종 전기적 부하를 감당하는 동시에 소모된 배터리에 전원을 충전시켜 주고, 다른 전장 부품으로 작동에 필요한 전류를 공급해주는 역할을 담당한다.

여기서, 로터 어셈블리(rotor assembly)는 여자 전류를 이용한 전자기장의 형성을 위하여 샤프트 상에 여자 코일, 슬립링 등을 구비하며, 엔진의 구동력으로 회전하는 상태에서 자동차의 주행에 따른 충격과 진동을 동시에 받으므로 특히 내구성이 요구되는 부분 중 하나이다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 교류발전기를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 자동차용 교류발전기의 리어 팬(rear fan)을 나타내는 도면이고, 도 3은 종래 기술에 따른 자동차용 교류발전기의 리어 팬(rear fan)과 와이어(wire)의 결선구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차용 교류발전기(100)는 프론트 하우징(front housing,111)과 리어 하우징(rear housing,110) 상간에 스테이터 코어(stator core,112)와 스테이터 코일(stator coil,113)로 구성되는 스테이터 어셈블리(stator assembly,114)가 압입설치되고, 이의 내방으로는 프 론트 하우징(111)과 리어 하우징(110)에 압입되는 베어링(bearing,115)에 의하여 지지되는 로터 샤프트(rotor shaft,116)가 구비된다.

상기 로터 샤프트(116)의 중간에는 로터 코일(117)을 권취하여 후방에 구비되는 슬립링(slip ring,118)과 연결시킨 스풀 보빈(spool bobbin,119)이 압입되고, 상기 스풀 보빈(119)의 외방에는 축방향으로 다수개의 로터 폴(120)을 갖는 로터 세그먼트(rotor segment,122)가 결합되어 스풀 보빈(119)을 수용하는 구성으로 로터 어셈블리(124)가 구비된다.

즉, 상기 로터 어셈블리(124)의 구성은 상기 로터 샤프트(116)을 중심으로, 로터 코일(117), 로터 세그먼트(111), 스풀 보빈(119) 및 후방에 구비되는 리어 팬(rear fan,130)으로 이루어진다.

그리고, 상기 로터 어셈블리(124)의 슬립링(118) 외방에는 로터 어셈블리(124) 및 스테이터 어셈블리(114)에서 발생하는 전압을 일정한 상태로 유지하는 전압 조정기와 교류를 직류로 전환하는 정류기(rectifier,126)가 고정된다.

더불어, 상기 로터 샤프트(116)의 일측에는 리어 팬(130)이 상기 로터 샤프트(116)에 관통되어 위치하도록 구비되며, 배면 적소에는 로터 코일(117)에서 제공되는 필드 코일(117a)이 인입되기 위한 코일 인입공(132)이 적어도 하나 이상 형성된다.

여기서, 상기 로터 코일(117)의 일측에 결합되는 리어 팬(130) 상으로 슬립링(118)의 리드 와이어(lead wire,118a)와 로터 코일(117)의 필드 코일(field coil,117a)을 인출한 다음, 상기 리드 와이어(118a)와 필드 코일(117a)을 상호 트 위스트(twist) 결선하여 꼬임부(137)를 형성하고, 상기 꼬임부(137)의 상부에 용접을 통한 접합부(139)를 형성하였다.

한편, 상기 리어 팬(130)은 냉각 팬이라고도 불리며, 그 배면 적소에 로터 코일(117)의 필드 코일(117a)이 인입되기 위한 코일 인입공(132)이 형성되고, 전면 적소에 필드 코일(17a)을 가이드하기 위해 중심 방향으로 일정 길이만큼 코일 가이드홈(133)이 형성된다.

상술한 바와 같이, 상기 리어 팬(130)의 결합공(131) 입구측에서 절곡되어 전면에 설치되는 슬립링(118)의 리드 와이어(118a)와 코일 인입공(133)을 통하여 리어 팬(130)의 전면으로 인입된 후, 코일 가이드홈(133)에 안착되어 설치되는 로터 코일(117)의 필드 코일(117a)을 상호 연결시키게 된다.

이때, 상기 슬립링(118)의 리드 와이어(118a)와 상기 로터 코일(117)의 필드 코일(117a)을 상호 연결시키기 위해서는 트위스트(twist) 또는 티그 웰딩(tig welding)을 실시한 후, 초음파 용접(ultrasonic welding)을 실시하게 된다.

하지만, 이러한 초음파 용접으로 인해 발생되는 진동에 의하여 리드 와이어(118a)에 충격을 주며, 이로 인해 리드 와이어(118a)가 이탈되어 베어링(115)과 접촉하여 자동차용 교류발전기(100) 내부에 전기적 단락 현상인 쇼트(short)를 유발시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자동차의 주행에 따른 교류발전기(100)의 고속 회전 시 리드 와이어(118a)의 단선에 의한 교류발전기(100) 내부에 쇼트(short)가 발생될 수 있는 등 불량이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 초음파 용접에 의한 리드 와이어(118a) 및 필드 코일(117a)의 고정 방 식은 리드 와이어(118a)의 단선 여부를 외부에서 파악하기 힘든 구조로 형성됨으로써 초기 품질 관리가 불가하다는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 로터 코일(117)의 필드 코일(117a)이 일정 부분 상기 로터 어셈블리(130)의 외부에 노출되어 부식으로 인해 산화가 발생할 수도 있으며, 상기 필드 코일(117a)은 도체인 와이어(wire) 외측에 부도체 즉, 플라스틱류의 인설레이터 튜브(insulator tube)가 씌워진 구조로, 이때 상기 인설레이터 튜브를 상기 와이어에 씌우는 조립 과정이 자동화하기에는 어려운 실정이며, 정확한 치수를 유지하며 상기 필드 코일(117a)을 상기 인설레이터 튜브 내측에 조립하는 것이 매우 어렵다.

더욱이, 이러한 인설레이터 튜브 내부에서 상기 필드 코일(117a)의 움직임을 완벽하게 막지 못하여 고속 회전에서 잠재적인 불량요인이 될 수도 있으며, 상기 리드 와이어(118a)와 필드 코일(117a)의 전기적 연결을 위한 솔더링(soldering) 공정을 적용할 경우, 인설레이터 튜브 내 모세관 현상에 의해 솔더(solder)가 상기 인설레이터 튜브 내부로 유입됨으로서 인설레이터 튜브의 경화 및 열화가 발생할 수도 있으며, 티그 웰딩 또는 초음파 용접시 튜브의 열화가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 일단 외주에 슬립 링이 결합되고, 상기 슬립 링과 연결된 리드 와이어가 안착되어 결합되기 위해 길이 방 향으로 외주의 일측 및 타측에 각각 일정 깊이로 형성된 가이드 홈을 포함하는 로터 샤프트; 상기 로터 샤프트의 중간에는 로터 코일을 권취된 스풀 보빈이 압입되고, 상기 스풀 보빈의 외방에는 축방향으로 다수개의 로터 폴을 갖는 로터 세그먼트가 결합되어 스풀 보빈을 수용하도록 구비되는 로터 어셈블리; 상기 로터 샤프트(rotor shaft)와의 결합을 위한 관통공으로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 사각 형상의 돌출 허브가 형성되되, 상기 돌출 허브의 내측은 중공형태로 형성되는 리어 팬(rear fan); 상기 리어 팬의 하측에서 상기 돌출 허브의 내방으로 결합되도록 중앙부엔 도넛(doughnut) 형상의 리어 팬 지지부가 형성되되, 상기 리어 팬 지지부의 중앙엔 상기 로터 샤프트와의 결합을 위한 관통공이 형성되고, 상기 리어 팬 지지부로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 일체로 결합편이 형성되되 상기 결합편의 일단에 상기 필드 코일이 결합되기 위한 슬롯(slot)이 형성되고, 상기 결합편으로부터 일정 높이만큼 일체로 돌출 형성된 대략 "ㄷ" 형상의 가이드 포켓(guide pocket)이 형성되되 상기 가이드 포켓의 일측 모서리에 상기 슬롯에 결합된 상기 필드 코일이 결합되기 위한 슬롯이 형성되어 이루어지는 로터 인설레이터(rotor insulator);를 포함하여 이루어지며, 상기 필드 코일과 상기 리드 와이어를 상호 트위스팅(twisting)하여 형성한 꼬임부를 솔더링(soldering) 공정을 적용하고, 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓 내측에 벤딩(bending)시켜 상기 꼬임부의 외측 및 상기 가이드 포켓 내부에 에폭시(epoxy)를 도포시킨 후, 상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측이 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓에 밀착되도록 상기 리어 팬이 상기 로터 인설레이터의 전방에 결합되어 이루어지는 상 기 필드 코일과 상기 리드 와이어의 결선 구조를 포함하여 이루어지는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 로터 세그먼트의 상측에 로터 인설레이터를 로터 샤프트와의 관통결합을 통해 밀착시켜 설치하는 단계;

로터 코일로부터 제공되는 필드 코일을 축방향으로 길이에 여유를 두어 위치시키고, 로터 샤프트의 상단에 결합된 슬립 링과 연결된 리드 와이어를 필드 코일과 평행하게 길이에 여유를 두어 위치시키는 단계;

필드 코일과 리드 와이어를 접촉시켜 위치시킨 후, 필드 코일과 리드 와이어를 상호 꼬아서 즉, 트위스팅(twisting) 공정을 적용시켜 꼬임부를 형성시킨 후, 꼬임부의 끝단을 로터 인설레이터의 가이드 포켓에 수용될 수 있을 정도의 길이만큼 알맞게 커팅(cutting)시켜 꼬임부의 외측면에 솔더링(soldering) 공정을 적용시키는 단계;

꼬임부를 로터 인설레이터의 가이드 포켓의 내측에 바람직하게 벤딩(bending) 공정을 통해 수용 및 고정시키는 단계;

솔더링 공정이 적용된 꼬임부의 외측면과 가이드 포켓 내측에 에폭시(epoxy) 도포 공정을 적용시키는 단계; 및

가이드 포켓 내측의 꼬임부의 외측에 도포시킨 에폭시가 경화되기 전, 리어 팬을 로터 인설레이터의 상측에 밀착시켜 조립시키는 단계;

를 포함하여 이루어지는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어 의 결선 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조는,

를 포함하여 이루어지며, 상기 필드 코일과 상기 리드 와이어를 상호 트위스팅(twisting)하여 형성한 꼬임부를 솔더링(soldering) 공정을 적용하고, 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓 내측에 벤딩(bending)시켜 상기 꼬임부의 외측 및 상기 가이드 포켓 내부에 에폭시(epoxy)를 도포시킨 후, 상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측이 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓에 밀착되도록 상기 리어 팬이 상기 로터 인설레이터의 전방에 결합되어 이루어지는 상기 필드 코일과 상기 리드 와이어의 결선 구조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 리어 팬의 관통공과 상기 리어 팬 지지부의 관통공의 직경 크기는 동일한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 리어 팬의 돌출 허브의 돌출 높이는 다양한 크기로 변경가능하게 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 로터 인설레이터가 다수의 상기 로터 폴 사이에서 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 결합편의 양 끝단에는 하방으로 일정 높이만큼 돌출 형성된 회전 방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 솔더링 공정 외에 웰딩(welding) 공정이 적용가능한 것을 특징으로 한다.

상기 에폭시 외에 다양한 재질로 도포 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측에 상기 리드 와이어가 안착되어 조립 되기 위한 곡선 형상의 조립홈을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측에 상기 필드 코일이 안착되어 조립되기 위한 테이퍼(taper) 형상의 조립홈을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측면에 다수개의 돌기를 돌출형성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 방법은,

로터 세그먼트의 상측에 로터 인설레이터를 로터 샤프트와의 관통결합을 통해 밀착시켜 설치하고 로터 코일로부터 제공되는 필드 코일을 축방향으로 길이에 여유를 두어 위치시키고, 로터 샤프트의 상단에 결합된 슬립 링과 연결된 리드 와이어를 필드 코일과 평행하게 길이에 여유를 두어 위치시키는 단계;

필드 코일과 리드 와이어를 접촉 및 정렬시키는 단계;

필드 코일과 리드 와이어를 상호 꼬아서 즉, 트위스팅(twisting) 공정을 적용시켜 꼬임부를 형성시킨 후, 꼬임부의 끝단을 로터 인설레이터의 가이드 포켓에 수용될 수 있을 정도의 길이만큼 알맞게 커팅(cutting)시켜 꼬임부의 외측면에 솔더링(soldering) 공정을 적용시키는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 꼬임부의 외측면에 솔더링 공정 대신 웰딩(welding) 공정을 적용시키는 것을 특징으로 한다.

리어 팬의 돌출 허브 내측으로 로터 인설레이터는 밀착 및 삽입되도록 조립하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 교류 발전기를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리어 팬을 개략적으로 나타내는 전면 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리어 팬을 개략적으로 나타내는 후면 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로터 인설레이터를 개략적으로 나타내는 전면 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로터 인설레이터를 개략적으로 나타내는 후면 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조가 적용된 로터 어셈블리의 측단면도 및 정면도이고, 도 10a 내지 10f는 본 발명의 실시예에 따른 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조의 결선 방법을 개략적으로 나타내는 로터 어셈블리의 측단면도 및 정면도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 리어 팬의 변형예를 개략적으로 나타내는 로터 어셈블리의 측단면도 및 요부 확대도이고, 도 12는 본 발명에 따른 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 방법을 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 교류발전기(1)는 프론트 하우징(front housing,11)과 리어 하우징(rear housing,10) 상간에 스테이터 코어(stator core,12)와 스테이터 코일(stator coil,13)로 구성되는 스테이터 어셈블리(stator assembly,14)가 압입설치된다.

그리고, 상기 스테이터 어셈블리(14)의 내방으로는 상기 프론트 하우징(11)과 리어 하우징(10)에 압입되는 베어링(bearing,15)에 의하여 지지되는 로터 샤프트(rotor shaft,16)가 구비된다.

상기 로터 샤프트(16)의 일단 외주에 슬립 링(slip ring,18)이 결합되고, 상기 슬립 링(18)과 연결된 리드 와이어(lead wire,18a)가 안착되어 결합되기 위해 길이 방향으로 외주의 일측 및 타측에 각각 일정 깊이로 형성된 가이드 홈을 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 로터 샤프트(16)의 중간에는 로터 코일(rotor coil,17)이 권취된 스풀 보빈(spool bobbin,19)이 압입되고, 상기 스풀 보빈(19)의 외방에는 축방향으로 다수개의 로터 폴(rotor pole,20)을 갖는 로터 세그먼트(rotor segment,22)가 결합되어 상기 스풀 보빈(19)을 수용하는 구성으로 로터 어셈블리(rotor assembly,24)가 구비된다.

즉, 상기 로터 어셈블리(24)의 구성은 상기 로터 샤프트(16)을 중심으로, 로 터 코일(17), 로터 세그먼트(11), 스풀 보빈(19) 및 후방에 구비되는 리어 팬(rear fan,30)으로 이루어진다.

그리고, 상기 로터 어셈블리(24)의 상기 슬립링(18) 외방에는 상기 로터 어셈블리(24) 및 스테이터 어셈블리(14)에서 발생하는 전압을 일정한 상태로 유지하는 전압 조정기와 교류를 직류로 전환하는 정류기(rectifier,26)가 고정된다.

더불어, 상기 로터 샤프트(16)의 일측에는 리어 팬(30)이 중앙에 형성된 관통공(31)을 통해 관통결합되어 중앙부에 위치하도록 구비된다.

그리고, 상기 리어 팬(30)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 관통공(31)으로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 사각 형상의 돌출 허브(33)가 형성되되, 상기 돌출 허브(33)의 내측은 중공형태로 형성되며, 후면의 상기 돌출 허브(33)의 내측의 일단부에는 상기 로터 코일(17)로부터 제공되는 필드 코일(field coil,17a)이 바람직하게 수용될 수 있도록 결합홈(33a)이 형성되어 이루어진다.

상기 리어 팬(30)의 관통공(31)과 상기 리어 팬 지지부(53)의 관통공(51)의 직경 크기는 동일하게 형성하여 상기 로터 샤프트(16)의 외경에 바람직하게 압입 및 설치할 수 있다.

그리고, 상기 리어 팬(30)의 상기 돌출 허브(33)의 돌출 높이는 다양한 크기로 변경가능하게 형성할 수 있어 다양한 크기의 자동차용 교류 발전기에 적용하여 사용할 수 있다.

그리고, 상기 돌출 허브(33)의 내방으로 결합되도록 중앙부엔 도넛(doughnut) 형상의 리어 팬 지지부(53)가 형성되되, 상기 리어 팬 지지부(53)의 중앙엔 상기 로터 샤프트(16)와의 결합을 위한 관통공(51)이 형성되고, 상기 리어 팬 지지부(53)로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 일체로 결합편이 형성되되 상기 결합편(57)의 일단에 상기 필드 코일(17a)이 결합되기 위한 슬롯(slot,57a)이 형성되고, 상기 결합편(57)으로부터 일정 높이만큼 일체로 돌출 형성된 대략 "ㄷ" 형상의 가이드 포켓(guide pocket,55)이 형성되되 상기 가이드 포켓(55)의 일측 모서리에 상기 슬롯(57a)에 결합된 상기 필드 코일(17a)이 결합되기 위한 슬롯(55a)이 형성되어 이루어지는 로터 인설레이터(rotor insulator,50)(도 7 및 도 8 참조)가 상기 리어 팬(30)의 후면에 결합되도록 구비된다.

이때, 상기 로터 인설레이터(50)가 다수의 상기 로터 폴(20) 사이에서 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 결합편(57)의 양 끝단에는 하방으로 일정 높이를 갖는 회전 방지부(57b)를 더 돌출 형성시켜 품질 향상을 꾀할 수 있다.

한편, 상기 리어 팬(30)의 상기 돌출 허브(33)의 내측에 상기 리드 와이어(18a)가 안착되어 조립되기 위한 곡선 형상의 조립홈(31a)을 더 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 리어 팬(30)의 상기 돌출 허브(33)의 내측에 상기 필드 코일(17a)이 안착되어 조립되기 위한 테이퍼(taper) 형상의 조립홈(33a)을 더 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 교류 발전기(1)의 상기 필드 코일(17a) 및 상기 리드 와이어(18a)의 결선 구조는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 로터 세그먼트(22)의 전면에 상기 로터 인설레이터(50)가 상기 로터 샤프트(16)를 통해 결합되고, 상기 로터 인설레이터(50)의 전방에 상기 리어 팬(30)이 결합되어 이루어진다.

이때, 상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)의 결선구조는, 상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)를 상호 트위스팅(twisting)하여 형성한 꼬임부(60)를 상기 로터 인설레이터(50)의 상기 가이드 포켓(55) 내측에 벤딩(bending)시켜 솔더링(soldering) 공정을 적용하여 고정시킨다.

그리고, 상기 꼬임부(60)의 외측 및 상기 가이드 포켓(55) 내부에 에폭시(epoxy)를 도포시킨 후, 상기 리어 팬(30)의 상기 돌출 허브(33)의 내측이 상기 로터 인설레이터(50)의 상기 가이드 포켓(55)에 밀착되도록 상기 리어 팬(30)이 상기 로터 인설레이터(50)의 전방에 결합됨으로써 이루어진다.

이때, 상기 에폭시 외에 다양한 재질로 상기 꼬임부(60)의 외측 및 상기 가이드 포켓(55) 내부를 도포할 수 있다.

그리고, 상기 가이드 포켓(55)에 의해 도포된 상기 에폭시가 경화되기 전에 흘러내리는 경우를 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 도 10a 내지 도 10f에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 필드 코일과 리드 와이어의 결선 방법(fixing method)은 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이, 로터 어셈블리(24)의 로터 세그먼트(22)의 상측에 로터 인설레이터(50)를 로터 샤프트(16)와의 관통결합을 통해 밀착시켜 설치한다. 즉, 상기 로터 인설레이터(50)의 조립을 실행하며, 그리고, 로터 코 일(17)로부터 제공되는 필드 코일(17a)을 축방향으로 길이에 여유를 두어 위치시키고, 상기 로터 샤프트(16)의 상단에 결합된 슬립 링(18)과 연결된 리드 와이어(18a)를 상기 필드 코일(17a)과 평행하게 길이에 여유를 두어 위치시키는 인설레이터 조립, 필드 코일 및 리드 와이어 위치 단계(S100)를 실행한다.(도 12 참조)

또한, 도 10b 및 10c에 도시된 바와 같이, 상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)를 접촉시켜 정렬시키는 필드 코일 및 리드 와이어의 정렬 단계(S200)를 실행한 후, 상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)를 상호 꼬아서 즉, 트위스팅(twisting) 공정을 적용시켜 꼬임부(60)를 형성시킨 후, 상기 꼬임부(60)의 끝단을 상기 로터 인설레이터(50)의 가이드 포켓(55)에 수용될 수 있을 정도의 길이만큼 알맞게 커팅(cutting)시켜 상기 꼬임부(60)의 외측면에 솔더링(soldering) 공정을 적용시키는 필드 코일 및 리드 와이어의 트위스팅 및 솔더링 단계(S300)를 실행한다.(도 12 참조)

이때, 상기 단계(S300) 실행 중, 상기 솔더링 공정 외에 웰딩(welding) 공정을 적용하여도 상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)의 상기 꼬임부(60)를 바람직하게 고정시킬 수 있다.

그리고, 도 10d 및 도 10e에 도시된 바와 같이, 상기 꼬임부(60)를 상기 로터 인설레이터(50)의 상기 가이드 포켓(55)의 내측에 바람직하게 벤딩(bending) 공정을 통해 수용 및 고정시키는 필드 코일 벤딩 단계(S400)를 실행한 후, 상기 가이드 포켓(55) 내에 에폭시(epoxy) 도포 공정을 적용하여 솔더링 공정이 적용된 상기 꼬임부(60)의 외측면과 상기 가이드 포켓(55) 내측에 상기 에폭시가 덮이도록 에폭 시 도포 단계(S500)를 실행한다.

마지막으로, 도 10f에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 포켓(55) 내측의 상기 꼬임부(60)의 외측에 도포시킨 상기 에폭시가 경화되기 전, 상기 리어 팬(30)을 상기 로터 인설레이터(50)의 상측에 밀착시켜 조립시키는 리어 팬 조립 단계(S600)를 실행한다.

이때, 상기 단계(S600) 실행 중, 상기 리어 팬(30)의 상기 돌출 허브(33) 내측으로 상기 로터 인설레이터(50)는 밀착 및 삽입되도록 조립된다.

따라서, 상기 리드 와이어(18a) 및 상기 필드 코일(17a)은 상기 리어 팬(30)의 상기 돌출 허브(33)와 상기 로터 인설레이터(50)의 상기 가이드 포켓(55) 사이에서 결선되어 수용된 후, 에폭시가 경화됨에 따라 매우 효과적으로 상기 리어 팬(30)의 하측에 고정되어 전기적 결합을 이루게 된다.

이는 상기 필드 코일(17a)에 종래의 인설레이터 튜브(insulator tube)를 조립하는 공정을 삭제하여 작업 공정의 단순화 및 그에 따른 비용 절감의 이점을 가질 수 있다.

또한, 상기 로터 인설레이터(50)의 상기 가이드 포켓(55) 내부에서 상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)의 상기 꼬임부(60)에 대한 솔더링(soldering) 또는 웰딩(welding) 공정, 벤딩(bending) 공정 그리고 에폭시(epoxy) 도포 공정을 주위 돌출 부위와의 간섭없이 적용할 수 있어 작업 공정의 단순화에 따른 불량률을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 리어 팬(30)의 상기 돌출 허브(33)의 내측면에 다수개의 돌기(38)를 추가적으로 돌출형성시킴으로써, 상기 꼬임부(60)에 압력이 가해져 상기 필드 코일(17a) 및 상기 리드 와이어(18a)의 결선 구조는 더욱 단단히 고정 및 지지될 뿐만 아니라, 상기 에폭시가 경화되면서 다수개의 상기 돌기(38) 사이에 밀착됨으로써 접촉면적의 증대로 인해 고속 회전에 의한 진동 발생시, 그 진동에 대한 내진성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조, 그리고 그 방법에 따라, 로터 인설레이터의 가이드 포켓 내측에 매우 견고하게 고정 및 지지되도록 결합되어 솔더링(soldering) 또는 웰딩(welding) 공정, 벤딩(bending) 공정 그리고 에폭시(epoxy) 도포 공정을 주위 돌출 부위와의 간섭없이 적용할 수 있어 작업 공정의 단순화에 따른 불량률을 최소화할 수 있으며, 리어 팬의 돌출 허브 내측에 또한 구비됨으로써, 필드 코일의 노출로 인해 발생하는 부식을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리 드 와이어의 결선 구조, 그리고 결선 방법은 로터 인설레이터의 가이드 포켓 내측에 매우 견고하게 고정 및 지지되도록 결합되어 솔더링(soldering) 또는 웰딩(welding) 공정, 벤딩(bending) 공정 그리고 에폭시(epoxy) 도포 공정을 주위 돌출 부위와의 간섭없이 적용할 수 있어 작업 공정의 단순화에 따른 불량률을 최소화할 수 있으며, 리어 팬의 돌출 허브 내측에 또한 구비됨으로써, 필드 코일의 노출로 인해 발생하는 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 리어 팬의 돌출 허브의 내측면에 다수개의 돌기를 추가적으로 돌출형성시킴으로써, 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조는 압력을 받아 더욱 단단히 고정 및 지지될 뿐만 아니라, 에폭시가 경화되면서 다수개의 돌기 사이에 밀착됨으로써 접촉면적의 증대로 인해 고속 회전에 의한 진동 발생시, 그 진동에 대한 내진성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

자동차용 교류발전기에 있어서,

일단 외주에 슬립 링이 결합되고, 상기 슬립 링과 연결된 리드 와이어가 안착되어 결합되기 위해 길이 방향으로 외주의 일측 및 타측에 각각 일정 깊이로 형성된 가이드 홈을 포함하는 로터 샤프트;

상기 로터 샤프트의 중간에는 로터 코일을 권취된 스풀 보빈이 압입되고, 상기 스풀 보빈의 외방에는 축방향으로 다수개의 로터 폴을 갖는 로터 세그먼트가 결합되어 스풀 보빈을 수용하도록 구비되는 로터 어셈블리;

상기 로터 샤프트(rotor shaft)와의 결합을 위한 관통공으로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 사각 형상의 돌출 허브가 형성되되, 상기 돌출 허브의 내측은 중공형태로 형성되는 리어 팬(rear fan);

상기 리어 팬의 하측에서 상기 돌출 허브의 내방으로 결합되도록 중앙부엔 도넛(doughnut) 형상의 리어 팬 지지부가 형성되되, 상기 리어 팬 지지부의 중앙엔 상기 로터 샤프트와의 결합을 위한 관통공이 형성되고, 상기 리어 팬 지지부로부터 일측 및 타측으로 일정 길이만큼 일체로 결합편이 형성되되 상기 결합편의 일단에 상기 필드 코일이 결합되기 위한 슬롯(slot)이 형성되고, 상기 결합편으로부터 일정 높이만큼 일체로 돌출 형성된 대략 "ㄷ" 형상의 가이드 포켓(guide pocket)이 형성되되 상기 가이드 포켓의 일측 모서리에 상기 슬롯에 결합된 상기 필드 코일이 결합되기 위한 슬롯이 형성되어 이루어지는 로터 인설레이터(rotor insulator);

를 포함하여 이루어지며, 상기 필드 코일과 상기 리드 와이어를 상호 트위스팅(twisting)하여 형성한 꼬임부를 솔더링(soldering) 공정을 적용하고, 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓 내측에 벤딩(bending)시켜 상기 꼬임부의 외측 및 상기 가이드 포켓 내부에 에폭시(epoxy)를 도포시킨 후, 상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측이 상기 로터 인설레이터의 상기 가이드 포켓에 밀착되도록 상기 리어 팬이 상기 로터 인설레이터의 전방에 결합되어 이루어지는 상기 필드 코일과 상기 리드 와이어의 결선 구조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항에 있어서, 상기 리어 팬의 관통공과 상기 리어 팬 지지부의 관통공의 직경 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항에 있어서, 상기 리어 팬의 돌출 허브의 돌출 높이는 다양한 크기로 변경가능하게 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항에 있어서, 상기 로터 인설레이터가 다수의 상기 로터 폴 사이에서 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 결합편의 양 끝단에는 하방으로 일정 높이만큼 돌출 형성된 회전 방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항에 있어서, 상기 솔더링 공정 외에 웰딩(welding) 공정이 적용가능한 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 외에 다양한 재질로 도포 가능한 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항에 있어서, 상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측에 상기 리드 와이어가 안착되어 조립되기 위한 곡선 형상의 조립홈을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측에 상기 필드 코일이 안착되어 조립되기 위한 테이퍼(taper) 형상의 조립홈을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
제1항에 있어서, 상기 리어 팬의 상기 돌출 허브의 내측면에 다수개의 돌기를 돌출형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조.
자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 구조에 있어서,

로터 세그먼트(22)의 상측에 로터 인설레이터(50)를 로터 샤프트(16)와의 관통결합을 통해 밀착시켜 설치하고, 로터 코일(17)로부터 제공되는 필드 코일(17a)을 축방향으로 길이에 여유를 두어 위치시키고, 상기 로터 샤프트(16)의 상단에 결합된 슬립 링(18)과 연결된 리드 와이어(18a)를 상기 필드 코일(17a)과 평행하게 길이에 여유를 두어 위치시키는 단계(S100);

상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)를 접촉 및 정렬시키는 단계(S200);

상기 필드 코일(17a)과 상기 리드 와이어(18a)를 상호 꼬아서 즉, 트위스 팅(twisting) 공정을 적용시켜 꼬임부(60)를 형성시킨 후, 상기 꼬임부(60)의 끝단을 상기 로터 인설레이터(50)의 가이드 포켓(55)에 수용될 수 있을 정도의 길이만큼 알맞게 커팅(cutting)시켜 상기 꼬임부(60)의 외측면에 솔더링(soldering) 공정을 적용시키는 단계(S300);

상기 꼬임부(60)를 상기 로터 인설레이터(50)의 상기 가이드 포켓(55)의 내측에 바람직하게 벤딩(bending) 공정을 통해 수용 및 고정시키는 단계(S400);

솔더링 공정이 적용된 상기 꼬임부(60)의 외측면과 상기 가이드 포켓(55) 내측에 에폭시(epoxy) 도포 공정을 적용시키는 단계(S500); 및

상기 가이드 포켓(55) 내측의 상기 꼬임부(60)의 외측에 도포시킨 상기 에폭시가 경화되기 전, 상기 리어 팬(30)을 상기 로터 인설레이터(50)의 상측에 밀착시켜 조립시키는 단계(S600);

를 포함하여 이루어지는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 방법.
제10항에 있어서,

상기 단계(S300)에서 상기 꼬임부(60)의 외측면에 상기 솔더링 공정 대신 웰딩(welding) 공정을 적용시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 방법.
제10항에 있어서,

상기 단계(S600)에서 상기 리어 팬(30)의 돌출 허브(33) 내측으로 상기 로터 인설레이터(50)를 밀착 및 삽입되도록 조립하는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류 발전기의 필드 코일 및 리드 와이어의 결선 방법.