KR20110091130A - 차량용 발전기의 히트싱크 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 발전기의 히트싱크 구조에 관한 것으로서, 엔진의 회전력에 의해 발전된 전류를 안정되도록 하는 포지티브 다이오드 및 네거티브 다이오드가 실장되는 차량용 발전기의 히트싱크 구조에 있어서, 상기 히트싱크는 포지티브 다이오드 홀과 네거티브 다이오드 리드홀이 교번 설치되어 있고, 상기 포지티브 다이오드 홀 둘레에 방열핀이 다수 돌출 형성되며, 상기 방열핀과 경계면을 공유하도록 네거티브 다이오드 리드홀이 확장 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명은 히트싱크의 포지티브 다이오드 홀 둘레에 다수의 방열핀이 형성되도록 하고, 네거티브 다이오드 리드홀의 영역을 방열핀의 경계영역으로 확장시켜 방열핀의 대기접촉 면적이 확장되도록 함으로써, 히트싱크의 방열성능을 향상시키는 효과를 갖는다.

Description

차량용 발전기의 히트싱크 구조{Heat Sink of Alternating generator for vehicle}

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전기의 발전 과정에서 발생되는 다이오드의 열을 효과적으로 방열하는 구조가 개선된 차량용 발전기의 히트싱크구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 교류발전기는 엔진과 벨트로 연결되어 주행 중 전기를 발전시켜 소모된 배터리전원을 충전시켜주거나 다른 전장품으로 전원을 공급하는 역할을 수행한다.

도 1은 일반적인 차량용 교류발전기를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 정류기 결합구조를 나타내는 확대단면도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이 드라이브 및 슬립링 엔드프레임(11,12) 사이에 스테이터코어(13)와 스테이터코일(14)로 구성되는 스테이터어셈블리(15)가 압입 고정된다.

상기 스테이터어셈블리(15)의 내측으로는 드라이브 및 슬립링 엔드프레임(11,12)에 고정된 베어링(16)에 의하여 지지되고, 선단에는 동력을 전달받을 수 있도록 풀리(18)를 가지는 로터샤프트(19)가 횡방향으로 설치된다.

상기 로터샤프트(19)중간 부위에는 로터코일(20)을 권취하여 로터샤프트(19)의 후방에 압입된 슬립링(21)과 연결시킨 스풀보빈(22)이 결합된다.

상기 스풀보빈(22)의 외방에는 축방향으로 다수개의 로터폴을 가지는 로터코어(23)가 결합되어 스풀보빈(22)을 수용하는 로터어셈블리(24)가 구비된다.

상기 로터어셈블리(24)의 슬립링(21)에는 배터리전원을 슬립링(21)을 통하여 로터코일(23)로 인가시켜 로터코어(23)를 자화시키기 위한 브러쉬(25)를 내장한 브러쉬홀더(26)가 연접된다.

상기 슬립링(21)의 외측으로는 로터 및 스테이터어셈블리(15)에서 발전되는 전압을 일정한 상태로 유지하기 위한 전압조정기(27)와 전압이 조정된 교류를 직류로 정류하는 수단으로 히트싱크와 다이오드 및 터미널 등으로 구성되는 정류기(30)가 구비된다.

도 2에서 보는 바와 같은 정류기(30)는 인슐레이터(35), 히트싱크(33), 터미널 어셈블리(31)가 차례로 적층되고, 각각은 리벳(39) 결합되고 있다.

이때, 상기 정류기(30)에는 다이오드(37)가 결합되는데, 상기 다이오드(37)의 몸체가 히트싱크(33) 측에 결합되고, 다이오드(37)의 리드 와이어가 터미널 어셈블리(31) 측에 결합된다.

상기한 구성의 차량용 발전기는 고정된 도체(코일) 내에서 자기극을 회전시키면 도체에 교류의 기전력이 발생되도록 한 것으로서, 이러한 기전력은 자기극에 의해 발생하는 자기력선속수와 회전속도와의 곱에 비례하고, 차량용 발전기는 그 주파수를 일정하게 하기 위해서 회전수가 일정해지도록 운전하는 경우가 많다.

또한 기전력의 크기를 바꾸기 위해서는 자기극에 감긴 여자코일의 전류를 조정하는 경우가 많고, 단상과 3상이 존재하고 있다.

이와 같은 차량용 발전기의 작동은 점화스위치를 닫으면 축전지의 전류가 전압조정기의 아이지(IG) 및 에프(F)단자를 거쳐 발전기의 로터 코일로 흐르게 되고, 로터에는 자장이 발생하게 된다.

이때, 기관이 시동되고 로터가 회전을 시작하며 스테이터 코일에 발전 작용이 일어나 3상 교류를 발생하게 된다. 상기 3상 교류는 다이오드에 의해 전파 정류되어 B단자에 도달하게 되며 이러한 B단자의 전압이 축전지 전압보다 높을 때는 즉시 축전지의 충전과 각 부하에 전류를 공급하게 된다.

차량용 발전기의 회전속도가 점차 높아지고 B단자의 전압이 규정값에 달하면 전압조정기가 작동하기 시작해 로터코일(23)로 가는 전류를 감소시키기 때문에 발전기의 발전 작용은 제어되고 B단자의 전압은 규정값으로 유지되게끔 되어 있다. 또한 기관회전을 정지시키면 축전지에서 발전기에 전류가 역류하려고 하지만 다이오드가 이것을 저지하기 때문에 역류하지 않는다. 이상과 같이 발전기의 발생전압은 항상 규정값으로 유지되면서 축전지나 각 부의 전기장치에 공급되고 있다.

이와 같은 종래의 차량용 교류발전기(1)는 상기와 같은 과정을 통해 교류전류를 직류로 변환하는데 필요한 다이오드(37)는 포지티브(+) 다이오드와, 네거티브() 다이오드 2종류가 6개 또는 8개가 2개의 히트싱크(33)에 부착되어 정류작용에서 발생하는 열을 방열한다.

이러한 차량용 발전기(1)의 히트싱크(33)는 스테이터어셈블리(15) 및 로터어셈블리(24)를 통하여 생산된 교류전기를 정류기를 통하여 직류로 변환하여 차량에 필요한 전기를 생산하는 과정에서, 이러한 기능을 수행하는 동안 정류기의 핵심 부품인 다이오드(37)에 높은 열이 발생되어 반도체의 내열온도를 넘을 경우가 발생하게 된다.

이러한 경우에는 다이오드(37)의 열적 파손을 초래하여 차량용 발전기(1)의 기능이 상실되는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

도 3은 종래기술의 히트싱크구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 종래기술의 히트싱크구조를 도시한 저면도로서, 동 도면에서 보는 바와 같은 히트싱크(33)는 포지티브 다이오드 홀(331)과 네거티브 다이오드 리드홀(333)이 원둘레에 교번 설치되고 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 히트싱크(33)는 다이오드(37)의 열을 대기 중에 방열하도록 하고 있으나, 종래의 히트싱크(33)에서는 다이오드(37)와 접촉되는 부분이 협소하여 다이오드(37)에서 발생되는 열이 효과적으로 방열되지 못하여, 다이오드(37)가 손상되고, 결국 발전기(11)에서 원하는 전원이 공급되지 못하는 등의 문제점이 있었다.

이러한 전원 공급이상은 밧데리 뿐만 아니라 컨트롤러 등 자동차 전장품을 손상시키기 때문에 자동차 운행에 지대한 문제점을 유발시키게 된다.

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 목적은 히트싱크의 포지티브 다이오드 홀 둘레에 다수의 방열핀이 형성되도록 한 차량용 발전기를 제공함에 있다.

상기 본 발명의 목적은 엔진의 회전력에 의해 발전된 전류를 안정되도록 하는 포지티브 다이오드 및 네거티브 다이오드가 실장되는 차량용 발전기의 히트싱크 구조에 있어서, 상기 히트싱크는 포지티브 다이오드 홀과 네거티브 다이오드 리드홀이 교번 설치되어 있고, 상기 포지티브 다이오드 홀 둘레에 방열핀이 다수 돌출 형성되며, 상기 방열핀과 경계면을 공유하도록 네거티브 다이오드 리드홀이 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 발전기의 히트싱크 구조에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 방열핀은 포지티브 다이오드 홀 둘레에 방사상으로 펼쳐진 다수의 리브형상으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 방열핀 중 네거티브 다이오드 리드홀과 경계면을 공유하지 않는 나머지 방열핀의 경계면이 공유되도록 하는 방열홀이 더 형성되도록 할 수 있다.

또한, 상기 방열홀은 포지티브 다이오드 홀을 중심으로 네거티브 다이오드 리드홀과 대향되는 위치에 형성되도록 할 수 있다.

상기 구성에 따른 본 발명은 히트싱크의 포지티브 다이오드 홀 둘레에 다수의 방열핀이 형성되도록 하고, 네거티브 다이오드 리드홀의 영역을 방열핀의 경계영역으로 확장시켜 방열핀의 대기접촉 면적이 확장되도록 함으로써, 히트싱크의 방열성능을 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 차량용 교류발전기를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 정류기 결합구조를 나타내는 확대단면도.
도 3은 종래기술의 히트싱크구조를 도시한 평면도.
도 4는 종래기술의 히트싱크구조를 도시한 저면도.
도 5는 본 발명에 따른 히트싱크구조를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 히트싱크구조를 도시한 저면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 히트싱크구조를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 히트싱크구조를 도시한 저면도이다.

동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명의 차량용 발전기의 히트싱크(33)는 포지티브 다이오드 홀(331)과 네거티브 다이오드 리드홀(333)이 원둘레에 교번 설치되고 있다.

이때, 상기 포지티브 다이오드 홀(331) 둘레에는 다수의 방열핀(335)이 돌출 형성되도록 하는데, 상기 방열핀(335)은 포지티브 다이오드 홀(331) 둘레에 방사상으로 펼쳐진 다수의 리브형상으로 제작할 수 있다.

상기 방열핀(335)은 가급적 얇은 판 상으로 형성하고, 최대한의 개수를 촘촘히 배열하는 것이 바람직한데, 이는 최대한 대기와 열교환을 위한 최대 접지면적을 확보하기 위함이다.

이와 같은 방열핀(335)의 두께는 0.1~2mm 사이로 제작할 수 있고, 방열핀(335)과 방열핀(335) 사이의 간격 또한 0.1~2mm 사이를 유지하도록 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 방열핀(335)은 대기 접지면적을 확보하기 위해 네거티브 다이오드 리드홀(333)과 경계면을 공유할 수 있다.

이로 인해, 네거티브 다이오드 리드홀(333)의 형상은 종래의 진원 형상과는 달리 일측방향 즉, 방열핀(335) 방향으로 홀의 영역이 확장된 형태로 제작된다.

이와 같은 네거티브 다이오드 리드홀(333)의 확장영역은 방열핀(335)의 경계를 포함하는 최대의 영역으로 형성되도록 하는데, 가급적, 히트싱크(33)의 중심측방향 보다 원주방향 쪽으로 영역이 확장되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 방열핀(335) 중 네거티브 다이오드 리드홀(333)과 경계면을 공유하지 않는 나머지 방향의 방열핀(335)이 존재하게 되는데, 이때의 방열핀(335)의 경계면이 공유되도록 하는 방열홀(337)이 더 형성되도록 할 수 있다.

이와 같은 방열홀(337)은 네거티브 다이오드 리드홀(333)과 떨어진 위치에 존재하게 되며, 본 발명의 확장된 네거티브 다이오드 리드홀(333)과 함께, 방열핀(335)의 대기 접지면적을 확보할 수 있도록 한다.

상기한 방열홀(337)은 포지티브 다이오드 홀(331)을 중심으로 네거티브 다이오드 리드홀(333)과 대향되는 위치에 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 가급적, 히트싱크(33)의 중심측방향 보다 원주방향 쪽으로 영역이 확장되는 것이 바람직하다.

상기 구성에 따른 본 발명은 히트싱크의 포지티브 다이오드 홀 둘레에 다수의 방열핀이 형성되도록 하고, 네거티브 다이오드 리드홀의 영역을 방열핀의 경계영역으로 확장시켜 방열핀의 대기접촉 면적이 확장되도록 함으로써, 히트싱크의 방열성능을 향상시킬 수 있게 된다.

33: 히트싱크
331: 포지티브 다이오드 홀
333: 네거티브 다이오드 리드홀
335: 방열핀
337: 방열홀

Claims (4)

1. 엔진의 회전력에 의해 발전된 전류를 안정되도록 하는 포지티브 다이오드 및 네거티브 다이오드가 실장되는 차량용 발전기의 히트싱크 구조에 있어서,
   상기 히트싱크는 포지티브 다이오드 홀(331)과 네거티브 다이오드 리드홀(333)이 교번 설치되어 있고, 상기 포지티브 다이오드 홀(331) 둘레에 방열핀(335)이 다수 돌출 형성되며, 상기 방열핀(335)과 경계면을 공유하도록 네거티브 다이오드 리드홀(333)이 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 발전기의 히트싱크 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 방열핀(335)은 포지티브 다이오드 홀(331) 둘레에 방사상으로 펼쳐진 다수의 리브형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 발전기의 히트싱크 구조.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 방열핀(335) 중 네거티브 다이오드 리드홀(333)과 경계면을 공유하지 않는 나머지 방열핀(335)의 경계면이 공유되도록 하는 방열홀(337)이 더 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전기의 히트싱크 구조.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 방열홀(337)은 포지티브 다이오드 홀(331)을 중심으로 네거티브 다이오드 리드홀(333)과 대향되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 발전기의 히트싱크 구조.

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