KR20130079346A

KR20130079346A - 이중 축류를 구비한 교류 발전기

Info

Publication number: KR20130079346A
Application number: KR20127027304A
Authority: KR
Inventors: 마이클 디. 브래드필드
Original assignee: 레미 테크놀러지스 엘엘씨
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2013-07-10
Also published as: CN102934328B; US20110254392A1; CN102934328A; WO2011133498A1; DE112011101406T5; US8269384B2

Abstract

차량 교류 발전기는 하우징 내에 위치된 회전자와 고정자를 포함한다. 하우징은 전면, 배면, 및 전면과 배면 사이에서 연장하는 외벽을 포함한다. 전면은 복수의 공기 유입 구멍들을 포함하고, 배면은 복수의 공기 배출 구멍들을 포함한다. 외벽은 외벽을 통해 연장하는 공기 구멍들이 없다. 회전자는 하우징 내에 위치되고, 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 고정자는 회전자와 하우징의 외벽 사이에서 하우징 내에 위치된다. 고정자는 외부면, 전방 단부, 및 후방 단부를 구비한 코어를 포함한다. 복수의 실질적으로 축선의 공기 통로들은 하우징의 외벽과 고정자 코어의 외부면 사이에 위치된다.

Description

이중 축류를 구비한 교류 발전기{ALTERNATOR WITH DUAL AXIAL AIRFLOW}

본 발명은 일반적으로 전기 기계에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량 전기 발전기의 냉각에 관한 것이다.

차량에서 엔진룸 기류(underhood airflow)는 차량의 움직임과 차량의 전방에 배치된 라디에이터 냉각팬들의 작용으로 인하여 차량의 전방으로부터 차량의 후방으로 유동한다. 그러나, 대조적으로, 냉각 공기는 전형적으로 예를 들어 교류 발전기, 또는 교류 발전기에 또는 그 후방에 있는 전기 기계에 들어간다. 공기는 전형적으로 교류 발전기의 후방 또는 측부에 있는 다양한 입구 포트들을 통해 교류 발전기 내로 들어가고, 그런 다음 대체로 교류 발전기의 전방을 향하여 축선 방향으로 유동한다. 공기가 교류 발전기의 전방을 향해 유동함으로써, 공기는 교류 발전기의 부품들에 의해 가열된다. 가열된 공기는 교류 발전기로부터 배출되어 엔진룸 기류와 결합하고, 그런 다음 가열된 공기의 적어도 일부가 교류 발전기를 통해 순환되는 교류 발전기의 후방으로 다시 운반된다. 교류 발전기 구성에 따라서, 가열된 공기의 30-35% 정도가 교류 발전기를 통해 재순환되고, 교류 발전기로 들어오는 냉각 공기의 온도를 20-30℃ 상승시킨다. 냉각 공기의 증가된 온도는 공기의 냉각 능력의 감소를 유발하며, 교류 발전기 성능에 부정적인 영향을 가질 수 있다.

따라서, 증가된 냉각 성능과 증가된 교류 발전기 성능을 유발하는 개선된 냉각 배열을 구비한 교류 발전기를 제공하는 것이 필요하다.

차량용 전기 기계는, 하우징, 상기 하우징 내에 위치된 회전자, 상기 회전자와 상기 하우징의 외벽 사이에서 상기 하우징 내에 위치된 고정자를 포함한다. 상기 고정자는 전방 단부 및 후방 단부, 내부 부분, 및 상기 내부 부분을 둘러싸는 외부 부분을 구비한 코어를 포함한다. 상기 고정자는 상기 고정자 코어의 내부 부분 상에 위치된 고정자 권선들을 추가로 포함한다. 상기 전기 기계는 상기 고정자 코어의 전방 단부로부터 후방 단부로 연장하는 복수의 실질적으로 축선의 공기 통로들을 포함한다. 상기 복수의 실질적으로 축선의 공기 통로들은 상기 고정자 코어의 내부 부분과 상기 하우징 사이에 위치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 차량의 전기 기계를 냉각하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 전기 기계의 제 1 단부를 통하여 유입 공기 스트림을 수용하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 유입 공기 스트림을 상기 전기 기계를 통해 유동하는 제 1 공기 스트림과 제 2 공기 스트림으로 분할하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 제 1 공기 스트림은 고정자 코어의 외부면과 하우징의 비다공성 외벽 사이에서 유동한다. 상기 제 2 공기 스트림은 상기 고정자 코어로부터 방사상으로 내향하여 위치된 회전자를 통해 유동한다. 상기 방법은 상기 전기 기계의 제 2 단부를 통해 상기 제 1 공기 스트림과 상기 제 2 공기 스트림을 배출하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 여전히 또 다른 실시예에 따라서, 하우징 내에 위치된 회전자와 고정자를 포함하는 교류 발전기가 제공된다. 상기 회전자는 축을 중심으로 회전하도록 구성되고, 상기 고정자는 상기 회전자로부터 방사상으로 외향하여 위치된다. 상기 고정자는 외부면을 구비한 고정자 코어를 포함하고, 상기 외부면은 상기 고정자 코어의 전방 단부로부터 후방 단부로 연장한다. 상기 하우징은 복수의 공기 유입 구멍들을 구비한 전면과 복수의 공기 배출 구멍들을 구비한 배면 사이에 위치된 비다공성 외벽을 포함한다. 복수의 공기 통로들은 상기 하우징의 외벽과 상기 고정자 코어의 외부면 사이에 위치된다. 각각의 공기 통로는 상기 고정자 코어의 전방 단부로부터 후방 단부로 연장한다.

상기된 특징들과 이점들뿐만 아니라, 다른 것들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조하는 것에 의해 당업자에게 더욱 자명하게 될 것이다. 하나 이상의 이러한 것들 또는 다른 유익한 특징들을 제공하는 전기 기계를 제공하는 것이 필요하게 되지만, 본 명세서에 개시된 교시들은 이것들이 상기된 하나 이상의 이점들을 달성하는지에 관계없이 첨부된 청구항들 내에 놓이는 이러한 실시예들로 확장한다.

도 1은 이중 축류(dual axial airflow)를 구비한 교류 발전기의 절반부의 단면도.
도 2는 선 Ⅱ-Ⅱ을 따르는 도 1의 교류 발전기의 고정자 코어와 하우징의 단면도.
도 3은 선 Ⅲ-Ⅲ을 따르는 도 1의 교류 발전기의 고정자 코어의 단면도.
도 4는 선 Ⅲ-Ⅲ을 따르는 도 2의 교류 발전기의 절반부의 단면도.
도 5는 도 1의 교류 발전기를 통과하는 기류의 단면도.
도 6은 도 1의 교류 발전기를 위한 하우징의 정면 사시도.
도 7은 도 6의 하우징의 배면도.

도 1을 참조하여, 적어도 한 실시예에서, 차량용 전기 기계는 교류 발전기(10)의 형태로 제공된다. 교류 발전기(10)는 회전자(12), 고정자(14), 정류기(16), 및 전압 조절기(도시되지 않음)를 포함하고, 이 모두는 하우징(20)에 의해 지지된다. 회전자(12)는 고정자 권선(24)에서 AC 고정자 출력을 유도하도록 구성되는 전기장 코일(22, field coil)을 포함한다. 고정자 권선(24)은 차량 배터리를 충전하도록 사용되는 DC 출력으로 AC 고정자 출력을 변환하는 정류기(16)에 연결된다. 전압 조절기는 시스템 전압을 모니터하고, 전기장 코일을 통하는 전류를 제어하는 것에 의해 교류 발전기의 출력을 조절한다.

회전자(12)와 고정자(14) 배열의 한 실시예는 도 1의 실시예에 도시된다. 이 실시예에서, 회전자(12)는 벨트 구동 샤트프(26)에 동작 가능하게 연결된다. 회전자(12)와 샤프트(26)는 샤프트 축(28, shaft axis)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 샤프트(26)의 한쪽 단부는 벨트(도시되지 않음)를 결합하는 풀리(30)에 연결된다. 샤프트(26)의 다른 쪽 단부는 하우징(20)에 의해 보유되는 베어링(34)을 결합하는 저널(32)을 포함한다.

도 1의 실시예에서, 회전자(12)의 전기장 코일(22)은 철심(38)을 에워싸는 스풀(36) 주위에 감겨진다. 마주하는 손톱형 자극 세그먼트(40, claw-pole segment)들은 전기장 코일(22)로부터 방사상으로 외향하여 전기장 코일(22)을 둘러싼다. 양쪽 손톱형 자극 세그먼트(40)들과 철심(38)은 샤프트(26)와 함께 회전하도록 구성된다. 전기장 코일(22)은 전기 기계의 동작 동안 전기장 코일(22)을 통하여 전류가 흐를 때 전자기장을 만들도록 구성된다. 전자기장은 회전자의 세그먼트(40)들 상에서 복수의 교번적인 N 및 S 자극을 유발한다. 샤프트(26)가 회전될 때, 회전자(12)는 복수의 N 및 S 자극을 가진 회전 자기장을 제공한다. 교류 발전기를 위한 하나의 예측된 회전자 실시예가 기술되었지만, 다른 회전자 실시예들이 가능하다는 것이 인식될 것이다.

고정자(18)는 "적층물들(laminations 또는 lams)"로서 전형적으로 지칭되는 평탄 철 시트들의 스택으로 구성되는 철 고정자 코어(44)를 포함한다. 적층물들은 한 세트의 전방 적층물(62)들, 한 세트의 후방 적층물(64)들, 및 한 세트의 중앙 적층물(66)들을 포함한다. 전방 적층물(62)과 후방 적층물(64)은 형상에서 동일하다. 후방 적층물(64)들의 일반적인 주변부 형상은, 하우징(20) 내에 위치된 후방 적층물(64)들의 형상을 도시하는 도 2의 단면도를 참조하여 보여질 수 있다. 후방 적층물(64)은 내부 부분(67)과 고정자의 이빨(54)들이 위치되는 관련 표면을 포함한다. 후방 적층물은 원통형 외주면이 한정되는 외부 부분(68a)을 또한 포함한다.

도 2에 도시된 후방 적층물들의 형상과 대조적으로, 중앙 적층물(66)들의 일반적인 주변부 형상은 도 3의 단면도를 참조하여 보여질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙 적층물(66)들은 형상에 있어서 전방 및 후방 적층물(62, 64)들과 유사하지만, 고정자 코어의 이빨(54)들이 위치되는 내부 부분(67)을 둘러싸는 확장된 외부 부분(68b)을 포함한다. 이러한 추가적인 외부 부분(68b)은 전방 적층물(62)들과 후방 적층물(64)들보다 큰 지름을 가지는 중앙 적층물(66)들을 초래한다. 각 중앙 적층물(66)의 외부 부분(68b)은 방사상 리브(71)들에 의해 분리된 외부 주변부 가까이에 있는 복수의 개구(69)들을 포함한다. 그 결과, 각 중앙 적층물(66)의 외부 부분(68b)은 중앙 적층물(66)의 내부 부분(67)을 둘러싸는 천공된 디스크 배열로서 제공된다. 천공된 디스크는 인접한 개구들 사이에 위치된 방사상 리브(71)를 구비한 개구(69)들을 포함한다. 다음에 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이, 중앙 적층물(66)들의 천공된 디스크 부분(68)은 고정자 코어(44)의 외부 부분들을 따르는 축선 공기 통로를 형성하도록 하우징(20)과 협력한다.

고정자 코어(44)의 전방, 후방, 및 중앙 적층물들은, 형상에 있어서 대체로 원통형이고 회전자(12)의 길이를 따라서 축선 방향으로 그리고 회전자 주위에서 원주 방향으로 연장하는 고정자 코어(44)를 제공하도록 서로 적층된다. 고정자 코어(44)의 외부면(45)은 실질적으로 매끄럽고 원통형이며, 확장부가 중앙 적층물(66)들에 의해 고정자 코어(44)의 중간에 형성된다. 상기에서 설명되고 도 1에 도시된 바와 같이, 고정자 코어(44)의 전방 및 후방 적층물(62, 64)들은 하우징(20) 내에 수용된다. 고정자 코어(44)의 중앙 적층물(66)들은 연결부(60)에서 하우징(20)의 외측으로 연장한다. 고정자 코어(44)의 전방 및 후방 적층물들의 외부면(45)은 고정자의 외부 원통형 표면을 따라서 축선으로 연장하는 복수의 축선 그루브(94)들 또는 다른 만입부(indentation)들을 또한 포함할 수 있다. 다음에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 축선 그루브(94)들은, 전방 및 후방 적층물(64, 64)들에서 고정자 코어(44)와 하우징(20) 사이에서 연장하는 체결구(98)들을 수용하도록 구성된다. 중앙 적층물들은 체결구(98)들을 통과시키는 구멍(95)들을 포함한다.

고정자 코어(44)는 고정자 코어(44)의 내부 부분(67) 상에 형성된 복수의 이빨(54, 도 2 및 도 3 참조)들 내에서 고정자 권선(24)을 보유하도록 구성된다. 고정자 권선(24)은 이빨들 사이에 위치된 작업 세그먼트들, 및 고정자 코어(44)를 지나서 연장하고 작업 세그먼트들을 연결하는 전방 및 후방 단부 턴(48, turn)들을 포함한다. 전기 기계(10)의 동작 동안, 회전자(12)의 회전 자기장은 고정자 권선(24)에서 AC 전압을 유도한다.

앞에서 설명된 바와 같이, 고정자 권선(24)들은 정류기(16)에 연결된다. 정류기(16)는 교류 발전기의 전방 단부 상에서 냉각 리브(52)들을 구비한 금속제 히트 싱크(51)들 상에 장착된 복수의 다이오드(50)들을 포함한다. 금속제 히트 싱크(51)들은 하우징(20)과 일체로 형성되거나 또는 하우징에 플레이트들로서 고정될 수 있다. 다이오드(50)들은 AC 고정자 출력을 DC 출력으로 변환하는 정류기를 제공하도록 전기적으로 연결된다. 전압 조절기(도시되지 않음)는 시스템 전압을 모니터하고, 전기장 코일을 통과하는 전류를 제어하는 것에 의해 교류 발전기의 출력을 조절한다. 전압 조절기는 대체로 전자기기 패키지(electronics package, 도시되지 않음) 내에 수용되는 복수의 부품들을 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 전자기기 패키지는 정류기(16)와 함께 교류 발전기의 전방 단부 상에 장착된다. 적어도 한 실시예에서, 전자기기 패키지는 히트 싱크들 중 하나에 장착된다.

고정자(14)와 회전자(12)는 교류 발전기 하우징(20) 내에 배치된다. 적어도 한 실시예에서, 하우징은 전방 하우징 부분(56)과 후방 하우징 부분(58)을 포함한다. 교류 발전기(10)는, 전방 하우징(56)이 실질적으로 차량(도시되지 않음)의 전방을 향하고고 후방 하우징(58)이 실질적으로 차량의 후방을 향하도록 차량에 위치된다. 개시된 실시예에서, 전방 하우징 부분(56)은 후방 하우징 부분(58)에 연결되지 않는다. 대신에, 전방 및 후방 하우징 부분들은 전방 하우징(56)과 후방 하우징(58) 사이의 연결부(60)에 위치된 중앙 적층물(66)들의 외부 부분(68)들에 의해 분리된다. 전방 하우징(56) 및/또는 후방 하우징(58)은 냉각 능력을 증가시키도록 히트 싱크로서 작용하는 하나 이상의 냉각 리브(52)들을 포함할 수 있다. 다리(88)는 샤프트(26)를 향하여 후방 하우징(58)으로부터 방사상으로 내향하여 연장한다. 다리(88)는 후방 베어링(34)에 대한 지지를 제공한다.

전방 하우징 부분(56)과 후방 하우징 부분(58)은 하우징(20)의 실질적으로 원통형인 외벽(70)을 함께 제공한다. 이러한 외벽(70)은 하우징의 전방 단부 상의 전면(72)과 하우징의 후방 단부 상의 배면(76) 사이에 위치된다. 외벽(70)은 전면과 배면 사이에서 실질적으로 교류 발전기(10)의 전체 길이를 연장하고, 중앙 적층물(66)들은 연결부(60)에서 외벽(70)에서의 유일한 단절부를 제공한다. 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전면(72)은 교류 발전기(10) 내로 유동하도록 냉각 공기를 위한 입구 포트들을 제공하는 하나 이상의 구멍(74)들을 포함한다. 유사하게, 도 7에 도시된 바와 같이, 배면(76)은 하우징(20)을 빠져나가는 냉각 공기를 위한 배출 포트들을 제공하는 하나 이상의 구멍(78)들을 포함한다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 원통형 외벽(70)은 공기가 교류 발전기(10) 내로 들어가거나 또는 그로부터 빠져나가는 것을 허용하는 어떠한 구멍들도 전혀 없도록 비다공성이다. 중앙 적층물(66)들의 외부면은 또한 비다공성이며, 공기가 교류 발전기 내로 들어가거나 또는 그로부터 빠져나가는 것을 허용하는 어떠한 구멍들도 전혀 없다. 따라서, 전면(72)으로부터 배면(76)으로 대체로 축선 방향으로 공기가 유동함으로써, 교류 발전기(10)를 통한 공기의 유동은 교류 발전기의 전방 단부로부터 교류 발전기의 후방 단부까지 대체로 하우징(20) 내에서 수용된다.

도 2 및 도 4를 참조하여, 하우징(20)의 원통형 외벽(70)은 외부면(80)과 내부면(82)을 포함한다. 외부면(80)은 대체로 매끄럽고 규칙적이다. 대조적으로, 내부면(82)은 방사상으로 내향하는 방향으로 연장하는 복수의 축선 리브(84)들과, 방사상으로 외향하는 방향으로 하우징(20)의 내부면(82) 내로 절단되는 복수의 축선 그루브(96)들을 포함한다. 축선 그루브(96)들은 고정자 코어의 외부면(45) 상에 형성된 축선 그루브(94)에 보완적이다. 세장형 볼트(98)들의 형태를 하는 체결구들은, 고정자 코어의 외부면에 있는 축선 그루브(94)과 하우징(20)의 외벽(70)의 내부면에 있는 보완적인 축선 그루브(96)에 의해 형성된 채널들에 위치된다. 이러한 체결구들은 전방 및 후방 하우징 부분(56, 58)들과 같은 하우징(20) 내에 있는 다양한 부품들을 연결하도록 사용될 수 있다. 부가하여, 볼트(98)들은 또한 하우징(20) 내에서 고정자 코어(44)를 적소에 고정하도록 이용할 수 있다.

하우징(20)의 내부면(82) 상의 축선 리브(84)들은 대략 하우징의 외벽(70)의 전체 길이에 대해 축선 방향으로 연장한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 축선 리브(84)들의 단부들은 고정자 코어(44)의 외부면(45)을 접촉한다. 고정자 코어(44)의 외부면(45)과 축선 리브(84)들의 이러한 결합으로 인하여, 결과적으로 리브(84)들 사이에서 고정자 코어(44)의 외부면을 따라서 연장하는 복수의 공기 통로(86)가 얻어진다. 고정자 코어(44)의 중앙 부분에서, 축선 리브(84)들은 중앙 적층물(66)들의 리브(71)들과 정렬된다. 따라서, 중앙 적층물(66)들에 있는 개구(69)들은, 교류 발전기에 있는 공기 통로(86)들이 실질적으로 장애물이 없고 고정자 코어(44)의 외부면(45)과 하우징(20)의 내부면(82) 사이에서 냉각 공기가 축선 방향으로 교류 발전기 내에서 자유롭게 유동하는 것을 허용하도록 축선 리브(84)들 사이의 공간들과 정렬된다.

일부 실시예들에서, 교류 발전기(10)는 적어도 하나의 팬(90, fan)을 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 팬(90)은 샤프트(26)의 나사부(92)에 배치되고 샤프트(26)에 고정된다. 팬(90)은 교류 발전기의 후방 단부에서 저압 영역를 생성하는 것에 의해 교류 발전기의 후방 단부에서 교류 발전기로부터 공기를 흡인하도록 구성된다. 비록 하나의 팬 구성이 도 1에 도시되었을지라도, 다른 팬(80)의 구성, 위치 및 부착 방법들이 예상될 수 있다는 것이 인식할 것이다. 예를 들어, 팬(80)은 나사산이 없는(unthreaded) 샤프트(26)에 고정될 수 있거나 또는 회전자(12)에 앞서 배치될 수 있다.

교류 발전기의 동작 동안, 샤프트(26)는 벨트에 의해 구동되어, 회전자(12)와 팬(90)의 회전을 초래한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 팬은 교류 발전기의 전면(72)에 있는 구멍(74)들을 통하여 하우징(20) 내로 냉각 공기(100)의 유입 스트림을 흡인한다. 또한, 교류 발전기 내로의 공기의 유동은 또한 차량의 자연적인 엔진룸 기류에 의해 촉진된다. 하우징(20)의 전면(72)이 교류 발전기로부터의 큰 먼지 입자들과 파편들을 유지하는 한편 입구 포트(74)들을 통하여 교류 발전기 내로 냉각 공기가 들어가는 것을 허용하는 필터로서 작용한다는 것을 예측할 것이다.

전면 냉각 구멍(40)들을 통과하고 정류기와 조절기를 포함하는 전자기기를 위한 히트 싱크(51)들을 가로질러 문지른 후에, 유입 공기 스트림(100)은 도 5에서 공기 스트림(102, 104)들로 도시된 바와 같은 2개의 상이한 내부 경로들로 분할된다. 히트 싱크(51)들의 구성은 2개의 분기 경로들로 유입 공기 스트림(100)을 분할하는 것을 돕는다. 특히, 제 1 공기 스트림(102)은 회전자를 통해 유동하고, 제 2 공기 스트림(104)은 고정자 위에서 유동한다(flows over).

회전자(12)의 위에서 유동하는 제 1 공기 스트림(102)은 그 경로에 있어서 대체로 평범하다. 따라서, 공기 스트림(102)은 회전자 세그먼트(40) 내로 그 주위에서 전기장 코일(22)을 교차하여 대체로 축선 방향으로 유동한다. 공기 스트림(102)은 그런 다음 회전자를 빠져나가고, 하우징의 배면(76) 상에 있는 배출 포트(78)를 통하여 교류 발전기(10)로부터 외부로 나아간다. 비록 이러한 제 1 공기 스트림(102)이 대체로 축선으로서 기술되었지만, 회전자의 회전은 공기 스트림에 대하여 상당한 유동 제한을 제공하고, 순수하게 축선인 유동으로부터 일부 일탈을 초래하고, 교류 발전기 부품들에 인도될 수 있는 냉각 공기의 양을 대체로 제한한다는 것을 인식할 것이다.

제 2 공기 스트림(104)은 또한 대체로 축선 방향으로 유동하지만, 제 1 공기 스트림(102)과 달리, 제 2 공기 스트림(104)은 회전자 회전에 의해 제한되지 않는다. 특히, 제 2 공기 스트림(104)은, 하우징의 외벽(70)으로부터 방사상으로 내향하여 연장하고 고정자 코어(44)의 외부면(80)을 접촉하는 축선 리브(84)들 사이에 형성된 공기 채널(86)들을 통해 유동한다. 공기 채널(86)들은 또한 고정자 코어(33)의 중앙 적층물(66)들에 있는 개구(89)들을 통해 연장한다. 고정자 코어(44)의 외부 부분(68a 및 68b)을 따라서 연장하는, 이러한 장애물이 없는 통로(86)들은 회전자 장애물로부터 완전히 제거되고, 상당한 양의 냉각 공기가 고정자 위에서 유동하여 교류 발전기를 통과하는 것을 허용하고, 이에 의해, 교류 발전기(10) 내에 있는 부품들의 온도를 낮춘다. 또한, 축선 리브(84)들이 교류 발전기, 특히 고정자(14)의 냉각을 촉진하는 추가의 표면 영역을 교류 발전기 하우징(20) 상에 또한 제공하는 것을 인식할 것이다.

이러한 분할 경로 냉각 배열이 모든 공기가 회전자를 통해 유동하는 종래의 공기 스트림과 다르다는 것을 인식할 것이다. 특히 고정자(14)의 외부면과 하우징의 내부면 사이의 추가적인 공기 채널(86)들은 회전자(12)의 회전에 의해 장애를 받지 않는 축류를 위한 통로를 제공한다. 이러한 추가적인 통로(86)들은, 공기가 하우징의 외벽(70)을 따라서 들어가고 빠져나가지 않기 때문에, 통로들에 들어가는 모든 냉각 공기를 보유한다. 단지 하우징(20)에 제공되는 공기 구멍들만이 전면 및 배면 상에 제공되는 구멍들이다.

회전자(12)와 고정자(14)를 지나간 후에, 제 1 및 제 2 공기 스트림(102, 104)들은 고정자의 배면측에서 재결합된다. 이러한 가열된 배출 공기는 그런 다음 차량의 후방을 향한 엔진룸 기류의 자연적인 방향으로 팬(90)에 의해 교류 발전기(10)로부터 멀리 강제된다. 상기된 방식으로 교류 발전기(10)를 통해 냉각 공기를 유도하는 것에 의해, 보다 큰 체적의 냉각 공기가 교류 발전기 부품들을 지나게 되고, 가열된 공기는 교류 발전기(10) 내로 재순환되지 않는다. 이러한 것은 교류 발전기(10)의 개선된 열 성능을 제공한다. 또한, 냉각 시도는 교류 발전기로 들어가는 열 오염물과 파편들에 대한 보호를 제공하는 전면 필터를 포함한다.

도 1 내지 도 7에서 본 명세서에 기술된 실시예는 예측되는 무수한 대안적인 실시예들 중 단지 하나이다. 예를 들어, 중앙 적층물(66)들이 전방 및 후방 적층물(62, 64)와 다른 것으로 기술되었을지라도, 다른 예시적이 실시예에서, 중앙 적층물들은 전방 및 후방 적층물들과 동일할 수 있다. 따라서, 이중 축류를 구비한 교류 발전기의 실시예들의 상기된 상세한 설명이 단지 예의 방식에 의해 제공되며 한정이 아니라는 것을 인식하여야 한다. 본 명세서에 기술된 특정 개별적인 특징들 및 기능들에 대한 이점들이 본 명세서에 기술된 다른 특징들 및 기능들을 통합하지 않고 얻어질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 또한, 상기된 실시예들의 무수한 대안, 변형, 및 변경, 또는 개선들이 많은 다른 실시예들, 시스템들 또는 적용 내료 바람직하게 결합될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 첨부된 청구항들에 의해 포용되도록 또한 의도되는, 현재 예측하지 못하거나 또는 예상하지 못하는 대안, 변형, 변경 또는 개선들은 당업자에 의해 실질적으로 만들어질 수 있다. 그러므로, 임의의 첨부된 청구항들의 사상 및 범위는 본 명세서에 포함된 실시예들의 기술로 한정되지 않아야 한다.

Claims

차량용 전기 기계로서,
하우징;
상기 하우징 내에 위치되고 축을 중심으로 회전되도록 구성된 회전자;
상기 회전자와 상기 하우징의 외벽 사이에 위치되는 고정자로서, 전방 단부, 후방 단부, 내부 부분, 및 상기 내부 부분을 둘러싸는 외부 부분을 구비한 코어를 포함하며, 상기 고정자 코어의 내부 부분 상에 위치된 고정자 권선들을 추가로 포함하는 상기 고정자; 및
상기 고정자 코어의 전방 단부로부터 후방 단부로 연장하는 복수의 실질적으로 축선의 공기 통로들로서, 상기 고정자 코어의 내부 부분과 상기 하우징 사이에 위치되는 상기 복수의 실질적으로 축선의 공기 통로들을 포함하는, 차량용 전기 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 실질적으로 축선의 공기 통로들은 상기 고정자 코어의 적층물들의 외부 부분에 형성되는 개구들을 통해 연장하는, 차량용 전기 기계.
제 2 항에 있어서,
상기 고정자 코어의 적층물들은 전방 적층물들, 후방 적층물들, 및 중앙 적층물들을 포함하고, 상기 개구들은 상기 고정자 코어의 중앙 적층물들에 형성되며, 상기 중앙 적층물들은 상기 하우징의 전방 부분과 상기 하우징의 후방 부분 사이에 위치되는, 차량용 전기 기계.
제 3 항에 있어서,
상기 하우징의 전방 부분은 상기 전방 적층물들의 외부 부분을 결합하는 복수의 세장형 축선 리브들을 포함하고, 상기 하우징의 후방 부분은 상기 후방 적층물들의 외부 부분을 결합하는 복수의 세장형 축선 리브들을 포함하며, 각각의 실질적으로 축선의 공기 통로는 인접한 축선의 리브들 사이에서 상기 고정자 코어의 중앙 적층물들의 개구들을 통해 연장하는, 장애물이 없는 공기 채널로서 제공되는, 차량용 전기 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 세장형 축선 리브들은 상기 하우징의 내부면 상에 제공되며, 각각의 실질적으로 축선의 공기 통로는 인접한 축선 리브들 사이에서 연장하는, 장애물이 없는 공기 채널로서 제공되는, 차량용 전기 기계.
제 5 항에 있어서,
상기 축선 리브들은, 상기 공기 채널들이 적어도 상기 축선 리브들과 상기 고정자 코어의 외부면에 의해 부분적으로 한정되도록 상기 고정자 코어의 외부 부분의 외부면을 결합하는, 차량용 전기 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 기계의 전방 단부 상에 장착되는 정류기와 조절기를 추가로 포함하며, 상기 전기 기계의 전방 단부는 상기 차량의 전방 단부에 의해 한정되는, 차량용 전기 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 고정자 코어의 외부 부분은 축선 그루브들을 따라서 연장하는 체결구들을 구비한 복수의 상기 축선 그루브들을 포함하는, 차량용 전기 기계.
제 8 항에 있어서,
상기 하우징의 내부면 상에 형성된 보완적인 축선 그루브들을 추가로 포함하며, 상기 체결구들은 상기 고정자 코어의 외부면에 있는 축선 그루브들과 상기 하우징의 내부면에 있는 보완적인 축선 그루브들에 의해 형성되는 채널들에 위치되는세장형 볼트들인 , 차량용 전기 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 전면과 배면을 포함하며, 상기 전면과 상기 배면 사이의 상기 하우징에는 공기 구멍들이 형성되지 않으며, 상기 전기 기계는 상기 전면을 통과한 유입 공기 스트림을, 상기 고정자 코어의 외부 부분을 따라서 위치된 상기 복수의 실질적으로 축선의 공기 통로들을 통해 유동하는 제 1 공기 스트림과 상기 회전자를 통해 유동하는 제 2 공기 스트림으로 분할하도록 구성되는, 차량용 전기 기계.
제 10 항에 있어서,
상기 전기 기계는 상기 제 1 공기 스트림과 상기 제 2 공기 스트림을 상기 전기 기계의 배면을 통해 유동하는 배출 공기 스트림으로 재결합하도록 추가로 구성되는, 차량용 전기 기계.
제 11 항에 있어서,
상기 하우징의 후방 단부에 위치되고, 상기 하우징으로부터 배출 공기 스트림을 흡인하고 상기 하우징으로부터 멀리 상기 배출 스트림을 송풍하도록 구성되는 팬을 추가로 포함하는, 차량용 전기 기계.
차량의 전기 기계를 냉각하는 방법으로서,
상기 전기 기계의 제 1 단부를 통하여 유입 공기 스트림을 수용하는 단계;
상기 유입 공기 스트림을 상기 전기 기계를 통해 유동하는 제 1 공기 스트림과 제 2 공기 스트림으로 분할하는 단계로서, 상기 제 1 공기 스트림은 고정자 코어의 외부면과 하우징의 비다공성 외벽 사이에서 유동하고, 상기 제 2 공기 스트림은 상기 고정자 코어로부터 방사상으로 내향하여 위치된 회전자를 통해 유동하는, 상기 유입 공기 스트림 분할 단계; 및
상기 전기 기계의 제 2 단부를 통해 상기 제 1 공기 스트림과 상기 제 2 공기 스트림을 배출하는 단계를 포함하는, 차량의 전기 기계 냉각 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 유입 공기 스트림은 상기 전기 기계의 전면에 있는 복수의 유입 포트들로부터 수용되는, 차량의 전기 기계 냉각 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 공기 스트림과 상기 제 2 공기 스트림은 상기 전기 기계의 배면에 있는 복수의 배출 포트들을 통해 배출되는, 차량의 전기 기계 냉각 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 전기 기계의 제 1 단부는 상기 전기 기계의 전방 단부이며, 상기 유입 공기 스트림은 상기 공기 유입 스트림이 상기 제 1 및 제 2 공기 스트림으로 분할되기 전에 상기 전기 기계의 전방 단부 상에 위치된 조절기와 정류기 위에서 유동하는, 차량의 전기 기계 냉각 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 전기 기계의 제 2 단부는 상기 전기 기계의 후방 단부이며, 상기 전기 기계의 후방 단부에 있는 팬은 상기 전기 기계의 후방 단부를 통해 상기 제 1 공기 스트림과 상기 제 2 공기 스트림을 배출할 때 사용되는, 차량의 전기 기계 냉각 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 공기 스트림은 상기 하우징의 외벽과 상기 고정자 코어의 외부면 사이에 위치된 복수의 실질적으로 축선의 공기 통로들을 통해 유동하는, 차량의 전기 기계 냉각 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 전기 기계의 제 1 단부는 상기 차량의 전방 단부를 향하고, 상기 전기 기계의 제 2 단부는 상기 차량의 후방 단부를 향하는, 차량의 전기 기계 냉각 방법.
교류 발전기로서,
축을 중심으로 회전하도록 구성되는 회전자;
상기 회전자로부터 방사상으로 외향하여 위치되는 고정자로서, 전방 단부, 후방 단부, 고정자 권선들을 보유하도록 구성된 내부 부분, 및 상기 내부 부분을 둘러싸는 외부 부분을 구비하는 고정자 코어를 포함하는 상기 고정자;
하우징 내에 상기 회전자와 상기 고정자를 보유하는 상기 하우징으로서, 복수의 공기 유입 구멍들을 구비한 전면, 복수의 공기 배출 구멍들을 구비한 배면, 및 상기 하우징이 상기 전면과 상기 배면 사이에 공기 통로들이 없도록 상기 전면과 상기 배면 사이에 위치된 비다공성 외벽을 포함하는, 상기 하우징; 및
상기 고정자 코어의 상기 전방 단부 및 상기 후방 단부 사이에서 상기 고정자 코어의 외부 부분을 따라서 연장하는 복수의 공기 통로들을 포함하는 교류 발전기.