KR20180076175A - 차량용 교류발전기의 인슐레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전기의 발전 과정에서 발생되는 스테이터의 열을 효과적으로 차단할 수 있도록 구조가 개선된 차량용 교류발전기의 인슐레이터에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인슐레이터, 히트싱크 및 정류기를 포함하는 차량용 교류발전기에 있어서, 상기 인슐레이터는 뼈대를 이루는 아크부와, 리벳 또는 볼트 결합을 위한 복수 개의 제1관통홀과, 스테이터 코일의 리드가 관통하는 제2관통홀이 형성된 차량용 교류발전기를 제공한다.

Description

차량용 교류발전기의 인슐레이터{Insulator of the Alternator for vehicle}

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전기의 발전 과정에서 발생되는 스테이터의 열을 효과적으로 차단할 수 있도록 구조가 개선된 차량용 교류발전기의 인슐레이터에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 교류발전기는 엔진과 벨트로 물리적으로 연결되어 차량 주행 중 엔진 구동력에 의해 전기를 발전시킴으로써, 소모된 배터리전원을 충전시켜주거나 다른 전장품으로 전원을 공급하는 역할을 수행한다.

도 1은 일반적인 차량용 교류발전기를 개략적으로 나타내는 단면도이이다. 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 레귤레이터(27)와 전압이 조정된 교류를 직류로 정류하는 수단으로서 정류소자 및 터미널 등으로 구성되는 정류기(30)가 구비된다.

정류기(30) 어셈블리(Assembly)는 슬립링엔드 프레임 상에 구비되어 정류기(30) 어셈블리에서 발생되는 열을 방열시키는 판재 형상의 히트싱크(33), 히트싱크(33) 상에 구비되며 다이오드 리드(diode lead)와 스테이터 리드(stator lead)가 전기적으로 연결되는 터미널 어셈블리(terminal assembly)를 포함한다. 그리고 히트싱크(33) 하부에는 히트싱크(33)를 슬립링엔드 프레임 및/또는 스테이터 리드로부터 절연시키는 인슐레이터(35)를 포함한다.

여기서 인슐레이터(35)는 리드(lead)선의 전류가 히트싱크방향으로 통전되지 않도록 함과 동시에, 히트싱크에서 방출되는 열이 리드(lead)선으로 전송되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이와 같이 인슐레이터(35)는 본질적으로 정류작용에 관여하는 요소는 아니므로 절연(絶緣)과 전열(傳熱)방지기능만 충분히 발휘된다면 그 구성이 콤팩트할수록 정류기 어셈블리의 공간 효율성 측면과 비용적 측면 등에서 여러모로 유리하다.

따라서, 절연(絶緣)과 전열(傳熱)방지기능은 갖추되 간단하게 구성되는 인슐레이터의 개발의 필요성이 있다.

한편, 차량용 교류발전기 발전시에는 상기 스테이터어셈블리(15) 측에서 발생하는 열이 상기 정류기(30) 어셈블리 방향으로 흐르는데 이때 정류기 어셈블리에 내장된 정류소자의 온도가 상승하여 발전기의 효율을 떨어뜨리는 현상이 발생한다. 열을 방열하는 역할을 하는 구성으로서 히트싱크가 구비되기는 하나, 인슐레이터(35)또한 히트싱크(33)의 인접하여 배치되는 구성으로서 정류소자의 온도 상승원인과 무관하지는 않기 때문에, 상기 스테이터어셈블리(15) 측에서 발생하는 열을 효율적으로 차단하는 방안도 함께 고려됨이 바람직하다.

본 발명의 차량용 교류발전기를 통해 절연(絶緣)과 전열(傳熱)방지기능은 갖추되 간단하게 구성되는 인슐레이터를 구비한 정류기 어셈블리 구조를 개시하고자 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 콤팩트한 인슐레이터 기본 구성을 바탕으로 스테이터어셈블리에서 발생하는 열을 효과적으로 차단하는 역할도 하는 인슐레이터를 개시하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 인슐레이터, 히트싱크 및 정류기를 포함하는 차량용 교류발전기에 있어서, 상기 인슐레이터는 뼈대를 이루는 아크부와, 리벳 또는 볼트 결합을 위한 복수 개의 제1관통홀과, 스테이터 코일의 리드가 관통하는 제2관통홀이 형성된 차량용 교류발전기를 제공한다.

일 실시예에 따르면, 상기 인슐레이터는 상기 아크부의 원호 중심방향으로 연장형성되는 날개부를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 인슐레이터는 상기 날개부에 정류기 어셈블리가 삽입되는 제3관통홀이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

나아가 3개의 상기 제3관통홀이 방사상 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 정류기 어셈블리의 각 케이스에는 상면과 하면에 방열판이 형성될 수 있다.

본 발명에서는 스테이터 코일의 리드와 정류기의 리드를 절연(絶緣)하고, 히트싱크로부터 전열(傳熱)도 방지하면서, 동시에 콤팩트하게 구성되는 인슐레이터를 개시한다. 이는 제1실시예에 나타난다.

본 발명의 인슐레이터에 따르면 원호 형상의 아크부에서 원호 중심방향으로 연장형성되는 날개부를 더 포함함으로써 스테이터어셈블리에서 발생하는 열을 부분적으로 차단할 수 있게 된다. 이는 제2실시예에 나타난다.

제2실시예에 따르면, 스테이터어셈블리에서 발생하는 열을 인슐레이터에서 차단하여 정류기 어셈블리 내 정류소자의 온도 상승을 방지하여 발전기의 효율 향상을 도모한다.

부수적으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 인슐레이터는 외부 충격에 의한 휨, 파손 방지에도 유리한 구조를 갖는다.

도 1은 차량용 교류발전기에 대한 단면도이다.
도 2는 도 1의 정류기 결합구조를 나타내는 확대단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인슐레이터를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인슐레이터를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 정류기 어셈블리의 정류기 케이스를 도시한 측면도이다.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

본 발명에서 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결을 의미할 수 있다. 또한, 단순히 물리적인 연결뿐만 아니라 도전성 부재 간의 전기적인 연결도 의미할 수 있음을 유의해야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5 참조하여 본 발명에 따른 '차량용 교류발전기'를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인슐레이터를 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인슐레이터를 도시한 평면도이다. 도 5는 본 발명의 정류기 어셈블리의 정류기 케이스를 도시한 측면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 차량용 교류발전기는 인슐레이터, 히트싱크 및 정류기를 포함한다. 인슐레이터, 히트싱크 및 정류기는 전체적으로 하나의 정류기 어셈블리로 조립될 수 있다.

본 발명의 정류기 어셈블리는 동기 교류발전기(Synchronous Generator)가 정속도로 운전하여 일정 주파수의 교류전력을 발생할 때, 자계를 직류로 여자시키는 동기 정류기(Synchronous Rectifier) 어셈블리가 해당될 수 있다.

본 발명의 주요 특징에 따른 정류기 어셈블리는 복수 개의 정류소자가 복수 개의 케이스에 분할되어 내장된 케이스 분리형 정류기 어셈블리일 수 있다.

정류기 내부에 설치되는 정류소자로서는 다이오드 또는 MOSFET이 해당될 수 있다. 다이오드의 경우 능동소자로서, 별도의 케이스가 필요치 않지만, MOSFET으로 이루어진 정류기의 경우 수동소자이므로, 게이트 드라이브(gate drive)와 같은 구동소자도 필요하다. 따라서, MOSFET으로 이루어진 정류기의 경우 케이스 내에 실장한 상태로 정류기 어셈블리를 조립함이 바람직할 것이다. 케이스 내부에는 정류작용을 수행하기 위해 정류소자 및 각종 IC 칩들이 내장되어 있을 수 있다.

본 발명의 히트싱크는 히트싱크와 연접하게 설치되는 정류기의 열을 외부로 방출하는 역할을 하며, 이 과정에서 히트싱크 상에 형성된 복수개의 미세홀을 통해 유동하는 냉각기체와 열교환하여 정류작용에 의해 발생한 열을 효율적으로 방열할 수도 있다. 이러한 기능을 갖는 히트싱크는 종래 널리 알려진 기술인바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 주요 특징인 인슐레이터는 도 3의 제1실시예와 도 4의 제2실시예로 구분될 수 있다. 여기서 제2실시예는 날개부가 더 형성되고, 이곳에 제3관통홀이 형성된다는 점에서 제1실시예와 다르다.

먼저, 제1실시예에 대해서 설명하면, 상기 인슐레이터에는 뼈대를 이루는 아크부(301)와, 리벳 또는 볼트 결합을 위한 복수 개의 제1관통홀(302)과, 스테이터 코일의 리드가 관통하는 제2관통홀(303)이 형성된다.

아크부(301)는 원형의 링을 원주길이에서 대략 3/5만큼 잘라낸 형상을 갖는 것으로서, 아크부(301) 전체가 모두 절연소재로 이루어지거나, 일반 플라스틱 몰드 위에 PPS, EPOXY와 같은 절연물질을 증착 또는 도포시킨 형태일 수 있다.

제1관통홀(302)은 리벳(or 아일렛) 또는 볼트 등과 같은 고정수단이 삽입되는 부분으로서 제1관통홀(302)에 리베팅 또는 볼팅함으로써 히트싱크와 인슐레이터를 상호 밀착시켜 고정할 수 있게 된다. 이때 히트싱크의 관통홀(미도시)과 인슐레이터의 제1관통홀(302)은 리베팅 또는 볼팅 작업에 의해 축결합된다.

제2관통홀(303)은 스테이터 코일의 리드가 관통하는 부분으로서, 도면에 상세히 도시되지는 않았으나, 스테이터 코일의 리드 선을 상당길이만큼 안내하도록 내부에 중공이 형성된 원통형 기둥의 형태로서 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 인슐레이터는 도 4에 도시되 바와 같이 아크부(401)의 원호 중심방향으로 연장형성되는 날개부(404)를 더 포함한다.

제2실시예에서 뼈대를 이루는 아크부(401)와, 리벳 또는 볼트 결합을 위한 복수 개의 제1관통홀(402)과, 스테이터 코일의 리드가 관통하는 제2관통홀(403)을 구비한다는 측면은 제1실시예와 동일하나, 추가적인 구성요소로서 날개부(404)를 포함한다.

인슐레이터에 날개부(404)를 구비하면 스테이터어셈블리 측에서 발생하는 열을 차단하고, 하우징 내부에 흐르는 기체를 정류기 케이스의 방열판 쪽으로만 흐를 수 있도록 유도함으로써 궁극적으로 정류기의 효율을 향상시키는 효과를 가져온다.

날개부(404)는 아크부(401)의 원호 중심방향으로 연장형성된다. 이곳 날개부(404)에는 정류기, 정확히는 정류기 케이스가 삽입되는 제3관통홀(410)이 형성될 수 있다.

제3관통홀(410)은 실시예에 따라서, 인슐레이터의 날개부(404) 평면 상에서 복수 개 형성되고 또한 방사상으로 배치될 수 있다. 제3관통홀(410)은 소정의 크기를 갖는 중공형의 공간으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 3개가 방사상으로 배치될 수 있다. 이곳에 정류기 케이스가 삽입 및 안착된다.

본 발명의 정류기는 케이스 분리형 정류기로서, 각 케이스(100)에는 상면과 하면에 방열판(111)이 형성될 수 있다. 케이스 분리형 정류기가 제3관통홀(410)에 삽입됨으로써 조립이 완료되면, 상기 방열판(111)으로 약간의 기체 유동과 함께 열이 전달되는 것을 제외하고, 나머지는 상기 날개부(404)에 가로막히게 된다. 이로써 스테이터어셈블리에서 방출된 열을 효과적으로 차단된다.

본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 의해 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 발명의 일 실시예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

300 : 제1실시예에 따른 인슐레이터
301, 401 : 아크부
302, 402 : 제1관통홀
303, 403 : 제2관통홀
404 : 날개부
410a, 410b, 410c : 제3관통홀

Claims (5)

1. 인슐레이터, 히트싱크 및 정류기를 포함하는 차량용 교류발전기에 있어서,
   상기 인슐레이터는 뼈대를 이루는 아크부와, 리벳 또는 볼트 결합을 위한 복수 개의 제1관통홀과, 스테이터 코일의 리드가 관통하는 제2관통홀이 형성된 차량용 교류발전기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 인슐레이터는 상기 아크부의 원호 중심방향으로 연장형성되는 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로하는 차량용 교류발전기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 날개부에 정류기가 삽입되는 제3관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
   
4. 제3항에 있어서,
   3개의 상기 제3관통홀이 방사상 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 정류기의 각 케이스에는 상면과 하면에 방열판이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
   
   
   
   

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