KR20100033948A - 회전 전기 장치용 코일 지지체 - Google Patents

Abstract

전기 장치의 계자 코일을 지지하기 위한 제1외부직경을 가지는 섕크와 상기 섕크의 일 단부에 구비되는 베이스를 포함하는 전기 장치용 코일 지지체가 개시된다. 상기 베이스는 상기 제1외부직경보다 큰 제2외부직경을 가지는 베이스를 포함하고, 상기 전기 장치를 통해 흐르는 냉각 유체를 증가시키기 위한 복수의 오목부를 포함한다. 또한, 상기 코일 지지체를 포함하는 전기 장치 및 저기 장치를 냉각하는 방법이 개시된다.

교류기, 로터, 스테이터, 계자코일

Description

회전 전기 장치용 코일 지지체{COIL SUPPORT FOR ROTATING ELECTRICAL MACHINE}

본 명세서는 전기 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 명세서는 회전 전기 장치용 권선 지지체(winding support)에 관한 것이다.

예를 들어 교류기(alternator)와 같은 회전 전기 장치는 상기 교류기를 통과하는 공기 유동(airflow)에 의하여 상기 교류기의 내부 부품들의 온도를 제어한다. 공기는 일반적으로 상기 장치의 전방에 위치한 원심 팬(centrifugal fan)에 의해 상기 장치의 후방에 있는 공기 유동 개구부를 통해 상기 장치 안으로 유입된다. 일반적인 계자 코일 지지체(field coil support)의 베이스(base)는 상기 장치의 배면 벽(back wall) 근처에 위치한다. 따라서, 효율적인 구동을 위해 상기 공기 유동 개구부는 일반적으로 상기 계자 코일 지지체의 반경 반향 외측에 위치하여 상기 개구부가 폐쇄되지 않도록 한다. 주어진 사이즈 패키지(size package)에서 상기 전기 장치로부터 증가된 동력을 공급하기 위하여 계자 코일 및 그를 수용하는 상기 지지체의 크기가 증가됨에 따라, 상기 전기 장치의 내부 부품에 필요한 냉각 유체를 제공하기 위한 충분한 영역의 공기 유동 개구부를 구비하는 것이 크게 어려워졌다. 또한, 상기 장치의 후방에 위치한 다이오드 정류기 및 전압 조정기와 같은 필요 전자 패키지(electronics package)의 크기 및 위치는 충분한 냉각 유체의 공급을 추가적으로 방해한다.

본 발명에 따른 전기 장치용 코일 지지체는 상기 전기 장치의 계자 코일을 지지하기 위한 제1외부직경을 가지는 섕크와 상기 섕크의 일 단부에 구비되는 베이스를 포함한다. 상기 베이스는 상기 제1외부직경보다 큰 제2외부직경을 가지며, 상기 전기 장치를 통해 흐르는 냉각 유체를 증가시키기 위한 복수의 오목부를 포함한다.

본 발명에 따른 전기 장치는 적어도 제1단부에 복수의 냉각 유체 개구부를 포함하는 하우징을 포함한다. 계자 코일 지지체는 상기 전기 장치를 중심으로 상기 하우징 안에 위치한다. 계자 코일 지지체는 코일 지지체는 상기 전기 장치의 계자 코일을 지지하기 위한 제1외부직경을 가지는 섕크와 상기 섕크의 일 단부에 구비되는 베이스를 포함한다. 상기 베이스는 상기 제1외부직경보다 큰 제2외부직경을 가지며, 상기 전기 장치를 통해 흐르는 냉각 유체를 증가시키기 위한 복수의 오목부를 포함한다.

본 발명에 따른 전기 장치를 냉각하는 방법은 하우징의 제1단부에 구비된 복수의 냉각 유체 개구부를 통해 상기 전기 장치 안으로 냉각 유체를 흡입하는 단계를 포함한다. 상기 냉각 유체는 코일 지지체의 베이스에 위치한 복수의 오목부를 지나 흐르고, 상기 베이스는 상기 하우징의 상기 제1단부에 인접하여 배치된다. 상기 전기 장치의 부품들은 상기 냉각 유체를 통해 냉각된다.

본 발명의 상기한 이점 및 다른 이점은 첨부하는 도면을 참조하여 설명되는 이하의 구체적인 설명에 의해 당업자에게 명백해 질 것이다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치 예를 들어, 교류기(10)가 도시되어 있다. 일부 실시예에 따르면, 교류기(10)는 브러시리스 교류기(brushless alternator)이다. 교류기(10)는 하우징(14) 안에 구비된 스테이터(12)를 포함한다. 로터(16)는 스테이터(12)의 내측에 구비되고, 중심축(18) 상에 배치되는 로터 샤프트(20)에 의해 교류기(10)의 중심축(18)을 중심으로 회전가능하다. 또한, 일반적으로 하우징(14)의 외부에 위치하여 교류기(10)의 팬 단부(24)에 위치하는 팬(22)은 로터 샤프트(20)를 통해 중심축(18)을 중심으로 회전가능하다. 도 2에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이 일부 실시예에서는 다이오드 정류기(28) 및 전압 조정기(30)를 포함하는 전자 패키지(26)가 교류기(10)의 전자 단부(32)에 구비된다. 본 실시예에서 전자 패키지(26)는 하우징(14)의 외부에 구비되지만, 다른 실시예에 따라 전자 패키지(26)가 하우징(14) 내부에 구비되는 것도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 고려되었다.

하우징(14)은 교류기(10)의 전자 단부(32)에 구비된 복수의 공기 유동 틈새(aperture)(34)를 포함한다. 공기 유동 틈새(34)는 냉각 유체(36)가 교류기(10)로 들어가서 로터(16) 및 스테이터(12)를 포함하는 교류기(10)의 내부 부품들을 냉각할 수 있도록 하여, 부품의 가용 연한을 냉각되지 않은 부품과 비교하여 더 연장시킨다. 복수의 공기 유동 출구(38)는 교류기(10)의 팬 단부(24) 측의 하우징(14)에 구비된다. 팬(22)이 로터 샤프트(20)를 이용해 회전함에 따라서, 냉각 유체(36) 는 공기 유동 틈새(34) 안으로 유입되고, 교류기(10)를 통과하여, 공기 유동 출구(38)를 통해 하우징(14)을 빠져나간다.

로터(16)는 고정 계자 코일 지지체(42)에 의해 지지된 고정 계자 코일(40)의 바깥쪽에서 중심축(18)을 중심으로 회전한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 계자 코일 지지체(42)는 실질적으로 고리 모양 구조체이고, 로터 샤프트(20)가 지지체 개구부(44)를 통해 삽입될 수 있다. 계자 코일 지지체(42)는 전자 단부(32) 측으로 배치되는 지지체 베이스(base)(46) 및 상기 지지체 베이스(46)로부터 팬 단부(24)를 향해 연장된 지지체 섕크(shank)(48)를 포함한다. 지지체 베이스(46)는 지지체 섕크(48)의 섕크 외부 직경(52)보다 실질적으로 큰 베이스 외부 직경(50)을 가진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 계자 코일(40)은 복수의 전도성 권선(54)이 지지체 섕크(48)를 감는 방식으로 지지체 섕크(48) 상에 구비된다.

다시 도 1을 참조하면, 일부 실시예에서 계자 코일 지지체(42)는 예를 들어 볼트 또는 나사와 같은 하나 이상의 기계적인 고정구(56)에 의해 전자 단부(32) 측의 하우징(14)에 고정된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 계자 코일 지지체(42)는 지지체 베이스(46)에 복수의 고정구 체결공(fastener hole)(58)을 포함하여, 하나 이상의 고정구(56)가 대응되는 하우징 체결공(미도시)을 통해 복수의 고정구 체결공(58) 내로 삽입되어 계자 코일 지지체(42)를 하우징(14)에 고정할 수 있도록 한다. 하지만, 계자 코일 지지체(42)가 예를 들어 용접이나 접착과 같은 다른 수단에 의해 하우징(14)에 고정될 수도 있다는 것이 고려되었다.

공기 유동 틈새(34)를 통해 교류기(10)로 들어오는 냉각 유체(36)의 용적을 증가시키기 위해서, 지지체 베이스(46)는 하우징(14)의 전자 단부와 접하는 지지체 베이스(46)의 단부면(62)의 면적을 감소시키는 복수의 오목한 오목부(recess)(60)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 복수의 오목부(60)는 각각의 오목부(60)가 실질적으로 공기 유동 틈새(34)의 적어도 일부분과 반경방향으로 정렬되도록 배치된다. 오목부(60)를 공기 유동 틈새(34)와 정렬하는 것은 전자 단부(32)에 접하는 단부면(62)의 면적을 감소시킨다. 이러한 구조는 중심축(18)을 향해 연장되는 방향으로 공기 유동 틈새(34)의 크기를 증가시켜서, 공기 유동 틈새(34) 내부로 유입되고 교류기(10)를 통과하여 교류기(10)의 부품들을 냉각하는 냉각 유체(36)의 체적을 증가시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 오목부(60)는 실질적으로 일정한 곡률 반경을 가지는 오목한 스캘럽(scallop)이지만, 예를 들어 직선형의 둥근홈(chamfer) 또는 v자형 새김눈(notch)과 같은 다른 형상의 오목부가 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 고려되었다. 도 4의 실시예에 따르면, 각각의 고정구 체결공(58)은 단부면(62)에서 인접한 오목부(60)들 사이에 구비된다.

복수의 오목부(60)의 이용은, 계자 코일 지지체(42)가 교류기(10)의 출력을 증가시킬 수 있는 더 큰 계자 코일(40)을 수용할 수 있는 큰 크기를 가질 수 있게 하는 한편, 교류기(10)의 부품의 가용 연한을 연장시키기 위한 충분한 냉각 유체(36)가 제공될 수 있도록 한다.

상기에서 본 발명의 실시예들이 설명되었으나, 당업자가 현재 및 미래에 이하의 청구범위 안에서 다양한 개선 및 개량을 할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 청구범위는 처음 설명된 발명의 적절한 보호범위를 유지하기 위한 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치의 말단을 도시한 도면(end view)이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치의 계자 코일 지지체의 단면도이다.

도 4는 도 3의 계자 코일 지지체의 사시도이다.

Claims (20)

1. 전기 장치용 코일 지지체로서,

   제1외부직경을 가지고, 상기 전기 장치의 계자 코일을 지지하는 섕크; 및

   상기 섕크의 일 단부에 구비되고, 상기 제1외부직경보다 큰 제2외부직경을 가지는 베이스를 포함하고,

   상기 베이스는 상기 전기 장치를 통해 흐르는 냉각 유체를 증가시키기 위한 복수의 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 오목부는 상기 전기 장치의 하우징에 형성된 복수의 냉각 유체 개구부에 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 코일 지지체를 상기 전기 장치 안에 고정시키기 위한 하나 이상의 고정구 체결공을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 하나 이상의 고정구 체결공의 각각의 고정구 체결공들은 상기 복수의 오목부의 인접한 오목부들 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 오목부의 각각의 오목부들은 실질적으로 일정한 반지름을 가지는 오목한 형태인 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
6. 제1항에 있어서,

   상기 전기 장치는 브러시리스 교류기인 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
7. 전기 장치로서,

   적어도 제1단부에 복수의 냉각 유체 개구부를 포함하는 하우징;

   상기 전기 장치의 중심축을 중심으로 상기 하우징 안에 구비되는 계자 코일 지지체를 포함하고,

   상기 계자 코일 지지체는,

   제1외부직경을 가지고, 상기 전기 장치의 계자 코일을 지지하는 섕크; 및

   상기 섕크의 일 단부에 구비되고, 상기 제1외부직경보다 큰 제2외부직경을 가지는 베이스를 포함하고,

   상기 베이스는 상기 전기 장치를 통해 흐르는 냉각 유체를 증가시키기 위한 복수의 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 복수의 오목부의 각각의 오목부들은 상기 복수의 냉각 유체 개구부의 냉각 유체 개구부들과 정렬되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 하우징의 제2단부에 회전 가능한 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 냉각 유체가 상기 팬의 회전을 통해 상기 냉각 유체 개구부를 통과해 상기 전기 장치 안으로 흡입되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
11. 제7항에 있어서,

    상기 계자 코일 지지체는 상기 전기 장치의 제1단부 측에서 상기 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 계자 코일 지지체는 하나 이상의 기계적인 고정구에 의해 상기 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 계자 코일 지지체는 상기 전기 장치에 상기 코일 지지체를 고정하기 위한 하나 이상의 고정구 체결공을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 하나 이상의 고정구 체결공의 각각의 고정구 체결공들은 상기 복수의 오목홈의 인접함 오목홈들 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
15. 제7항에 있어서,

    상기 복수의 오목부의 각각의 오목부들은 실질적으로 일정한 반지름을 가지는 오목한 형태인 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
16. 제7항에 있어서,

    상기 전기 장치는 브러시리스 교류기인 것을 특징으로 하는 코일 지지체.
17. 전기 장치를 냉각하기 위한 냉각 방법으로서,

    하우징의 제1단부에 구비된 복수의 냉각 유체 개구부를 통해 상기 전기 장치 안으로 냉각 유체를 흡입하는 단계;

    상기 냉각 유체가 상기 하우징의 상기 제1단부에 인접하여 배치되는 코일 지지체의 베이스에 구비된 복수의 오목부를 지나 흐르는 단계;

    상기 냉각 유체를 통해 상기 전기 장치의 부품들을 냉각하는 단계를 포함하 는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 냉각 유체는 상기 하우징의 제2단부에 구비되는 팬에 의해 상기 전기 장치 안으로 흡입되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
19. 제17항에 있어서,

    상기 하우징의 상기 제1단부에 구비되는 전자 패키지를 지나도록 상기 냉각 유체를 흡입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
20. 제17항에 있어서,

    상기 전기 장치는 브러시리스 교류기인 것을 특징으로 하는 냉각 방법.

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