KR20190079216A

KR20190079216A - 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터

Info

Publication number: KR20190079216A
Application number: KR1020170181269A
Authority: KR
Inventors: 김병길; 손형일
Original assignee: 이래에이엠에스 주식회사
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-07-05

Abstract

본 발명은 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알터네이터 뿐만 아니라, 모터로서의 기능을 함께 수행하는 BAS(BELT DRIVEN STARTER GENERATOR)시스템에서 정확한 로터의 위치파악을 통해 알터네이터 또는 모터의 스위칭 구동 및 각 기능에 입각한 구동에 따른 입출력 전류의 컨트롤을 위해, 알터네이터 내부에 회전하는 로터 샤프트를 통해 로터의 회전여부 및 회전각(위치)을 파악하는 것이 가능하도록 포지셔닝 마그넷을 포함하는 구조를 제공하는 알터네이터에 관한 것이다.

Description

포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터 {An alternator including a positioning magnet}

일반적으로 자동차용 발전기는, 알터네이터라 명칭되는 통상의 3상 또는 6상의 알터네이터를 사용하게 되는 것으로, 이러한 자동차용 알터네이터는 차량 엔진의 크랭크축과 연결된 상태로 엔진 회전시 그 동력을 전달받아 항상 배터리를 충전시키는 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기 알터네이터(교류발전기)는 최근 BAS시스템 등에서 단순 발전기능 뿐만 아니라 스타트 모터 및 엔진의 동력을 보조하는 보조동력모터로서 기능하는 것이 가능하다.

전술한 바에 따른 BAS시스템에서는 알터네이터 뿐만 아니라, 모터로서의 기능을 함께 수행하기에, 정확한 로터의 위치파악을 통해 알터네이터 또는 모터의 스위칭 구동 및 각 기능에 입각한 구동에 따른 입출력 전류의 컨트롤을 위한 정밀제어가 요구된다.

일본 공개특허공보 특개2011-234555

본 발명은 알터네이터 뿐만 아니라, 모터로서의 기능을 함께 수행하는 BAS시스템에서 정확한 로터의 위치파악을 통해 알터네이터 또는 모터의 스위칭 구동 및 각 기능에 입각한 구동에 따른 입출력 전류의 컨트롤을 위해, 이와 같은 알터네이터 또는 모터의 로터회전을 제어함에 수반되는 로터(샤프트)의 회전여부 및 회전각(위치)에 대한 파악을 수행하기 위한 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터를 제공할 수 있다.

상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 라미네이션 코어와 코일 도체를 포함하여 알터네이터 내부에 고정되는 원통형상의 스테이터, 상기 스테이터 내부에 위치하여 중심축을 기준으로 회전하는 회전자, 상기 회전자의 중심축을 구성하는 샤프트, 상기 샤프트의 외주면에 형성되는 적어도 2개 이상의 슬립링, 상기 샤프트의 단부측에 위치하며 브러쉬 및 정류자를 포함하는 인버터, 상기 샤프트의 일단에 위치하는 포지셔닝 마그넷 및 상기 포지셔닝 마그넷의 자성을 센싱하는 센서가 구비되는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터가 제공되는 것이 가능하다.

상기 포지셔닝 마그넷은 원기둥형상을 가지고, 종방향으로 영역이 이분할되어 각각 분할된 영역의 마그넷이 상이한 극성을 가질 수 있다.

또한, 상기 샤프트는 상기 샤프트 단부에 상기 포지셔닝 마그넷을 고정하는 브래킷을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 센서는 상기 포지셔닝 마그넷의 맞은편에 위치하여 원기둥형상의 포지셔닝 마그넷의 자성을 센싱하고, 상기 포지셔닝 마그넷의 회전여부 및 회전각의 변화량을 센싱할 수 있다.

상기 브래킷은 황동 등의 비자성체로써 구성되는 것이 가능하다.

또한, 상기 브래킷은 적어도 2개 이상의 절곡고정부를 포함하여 상기 포지셔닝 마그넷을 고정하는 것이 바람직하다.

알터네이터 뿐만 아니라, 모터로서의 기능을 함께 수행하는 BAS시스템에서 정확한 로터의 위치파악을 통해 로터의 회전여부 및 회전각(위치)에 대한 파악을 수행하기 위한 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터를 제공함으로써, 상기 샤프트의 외주면을 따라 형성되는 별도의 장치 없이도 알터네이터 로터의 회전여부 및 회전각(위치)에 대한 신속하고 정확한 정보습득이 가능하여 보다 정밀한 알터네이터 로터의 제어가 가능한 장점이 존재한다.

도 1은 종래기술에 따른 샤프트의 외주면을 따라 형성되는 별도의 장치를 포함하는 알터네이터 및 인버터를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 샤프트의 외주면을 따라 형성되는 별도의 장치를 포함하는 알터네이터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 단부에 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트 단부에 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터를 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 2개 이상의 절곡고정부를 가지며 고정되는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터를 나타낸 확대도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "부", "유닛", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

일반적으로 자동차용 발전기는, 알터네이터라 명칭되는 통상의 3상 알터네이터를 사용하게 되는 것으로, 이러한 자동차용 3상 알터네이터인 알터네이터는 차량 엔진의 크랭크축과 연결된 상태로 엔진 회전시 그 동력을 전달받아 항상 배터리를 충전시키는 역할을 수행하게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 샤프트(300)의 외주면을 따라 형성되는 별도의 장치를 포함하는 알터네이터 및 인버터를 나타낸 도면이며, 도 2는 종래기술에 따른 샤프트의 외주면을 따라 형성되는 별도의 장치를 포함하는 알터네이터를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 종래 샤프트(300)의 회전여부 및 회전량을 파악하고 이를 통해 알터네이터를 제어하기 위하여는 샤프트(300)의 주변에 별도로 자화되는 휠(330)구성을 부착하고, 이러한 자화 휠(330) 구성이 샤프트(300)를 따라 함께 회전함을 통해 이를 센싱하여 상기 샤프트(300)의 회전여부 및 회전량을 파악하는 것이 가능하였다.

다만, 이 경우 상기 샤프트(300)를 중심으로 원심방향으로 확장된 추가설치공간을 요구하는 알터네이터 구조의 특성상 샤프트(300)의 단부측에 연결되어 구비된 인버터 등의 장치가 설치되는 공간이 보다 요구된다는 문제점이 존재한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트(300) 단부에 포지셔닝 마그넷(600)을 포함하는 알터네이터를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트(300) 단부에 포지셔닝 마그넷(600)을 포함하는 알터네이터를 나타낸 확대도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 2개 이상의 절곡고정부(320)를 가지며 고정되는 포지셔닝 마그넷(600)을 포함하는 알터네이터를 나타낸 확대도이다.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 전술한 바와 같은 종래기술의 구성과 달리 샤프트(300)의 단부에 별도의 포지셔닝 마그넷(600)이 설치된 알터네이터 구성을 확인하는 것이 가능하다.

또한, 상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 라미네이션 코어(110)와 코일 도체(120)를 포함하여 알터네이터 내부에 고정되는 원통형상의 스테이터(100), 상기 스테이터(100) 내부에 위치하여 중심축을 기준으로 회전하는 회전자(200), 상기 회전자(200)의 중심축을 구성하는 샤프트(300), 상기 샤프트(300)의 외주면에 형성되는 적어도 2개 이상의 슬립링(400), 상기 샤프트(300)의 단부측에 위치하며 브러쉬(510) 및 정류자(520)를 포함하는 인버터(500), 상기 샤프트(300)의 일단에 위치하는 포지셔닝 마그넷(600) 및 상기 포지셔닝 마그넷(600)의 자성을 센싱하는 센서(700)가 구비되는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터가 제공되는 것이 가능하다.

상기 브러쉬(510)는 회전하는 샤프트(300) 및 회전자(200)에 슬립링(400)을 통해 전류를 공급하는 역할을 하며, 상기 정류자는 상기 샤프트(300) 및 회전자(200)의 회전을 통하여 고정자에서 발생한 전류(교류)를 직류로 변환하는 역할을 하고, 이와 같은 정류자를 통해 변환된 직류는 배터리로 전송되어 상기 배터리를 충전하게 된다.

이러한 포지셔닝 마그넷(600)을 구비한 구성을 통하여, 로터 측 단부의 협소한 공간을 차지하는 종래기술에 비해 상대적으로 작은 크기를 가지는 마그넷의 회전 및 센서를 통한 센싱을 실시함으로써, 상기 샤프트(300) 및 로터의 회전여부 및 회전량을 보다 간단한 구성을 통하여 정확하게 측정함으로써, 전체 알터네이터의 제어가 가능한 특징이 존재한다.

구체적으로, 상기 포지셔닝 마그넷(600)은 낮은 원기둥형상을 가지고, 종방향으로 영역이 이분할되고, 각각 분할된 영역의 마그넷이 N극 또는 S극을 포함하는 상이한 극성을 가질 수 있다.

도 4를 참고하면, 상기 포지셔닝 마그넷(600)의 종방향 이분할선을 기준으로 좌측 및 우측으로 각각 상이한 마그넷의 극성이 위치하는 것이 가능하다.

또한, 도 5 (a) 및 (b)에서는 상기 종방향 이분할선을 기준으로 좌측 및 우측으로 각각 상이한 마그넷의 극성이 위치하는 포지셔닝 마그넷(600)이 절곡고정부(320)의 구성을 통해 견고하게 고정된 형상을 확인하는 것이 가능하다.

또한, 상기 풀리(300)는 상기 샤프트(300) 단부에 상기 포지셔닝 마그넷(600)을 고정하는 브래킷(310)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

단순히 샤프트의 단부에 접착 등의 방법을 통하여 포지셔닝 마그넷을 부착하기보다, 브래킷 등의 고정부재를 사용하여, 포지셔닝 마그넷을 보다 견고히 고정할 수 있는 효과가 존재한다.

상기 센서(700)는 자기장을 센싱가능한 센서로 구비되는 것이 가능하며, 상기 포지셔닝 마그넷(600)의 맞은편에 위치하여 상기 샤프트(300)와 함께 회전하는 원기둥형상의 포지셔닝 마그넷(600)의 자성 또는 자기장을 센싱하고, 상기 포지셔닝 마그넷(600)의 회전여부 및 회전각의 변화량을 센싱하고 이를 통해 샤프트(300)의 회전여부 및 회전각의 변화량으로 인식하고 상기 알터네이터를 제어할 수 있다.

이 경우, 상기 브래킷(310)은 황동 등의 비자성체로써 구성되는 것이 가능하다.

또한, 상기 브래킷(310)은 적어도 2개 이상의 절곡고정부(320)를 포함하여 상기 포지셔닝 마그넷(600)을 고정하는 것이 바람직하다.

상기 절곡고정부(320)는 브래킷(310)의 상면 일측에서 상기 포지셔닝 마그넷(600)의 방향으로 연장되어 절곡부를 포함하며 상기 포지셔닝 마그넷(600)의 일부를 커버하며 고정할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 스테이터
110 : 라미네이션 코어
120 : 코일 도체
200 : 회전자
300 : 샤프트
310 : 브래킷
320 : 절곡고정부
330 : 자화 휠
400 : 슬립링
500 : 인버터
510 : 브러쉬
520 : 정류자
600 : 포지셔닝 마그넷
700 : 센서

Claims

라미네이션 코어와 코일 도체를 포함하여 알터네이터 내부에 고정되는 원통형상의 스테이터;
상기 스테이터 내부에 위치하여 중심축을 기준으로 회전하는 회전자;
상기 회전자의 중심축을 구성하는 샤프트;
상기 샤프트의 외주면에 형성되는 적어도 2개 이상의 슬립링;
상기 샤프트의 단부측에 위치하며 브러쉬 및 정류자를 포함하는 인버터;
상기 샤프트의 일단에 위치하는 포지셔닝 마그넷; 및
상기 포지셔닝 마그넷의 자성을 센싱하는 센서;
가 구비되는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터
제1항에 있어서,
상기 포지셔닝 마그넷은,
원기둥형상을 가지고, 종방향으로 영역이 이분할되어 각각 분할된 영역의 마그넷이 상이한 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터
제1항에 있어서,
상기 샤프트는,
상기 샤프트 단부에 상기 포지셔닝 마그넷을 고정하는 브래킷;
을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터
제1항에 있어서,
상기 센서는,
상기 포지셔닝 마그넷의 맞은편에 위치하여 원기둥형상의 포지셔닝 마그넷의 자성을 센싱하고, 상기 포지셔닝 마그넷의 회전여부 및 회전각의 변화량을 센싱하는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터
제3항에 있어서,
상기 브래킷은,
황동으로 구성되는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터
제3항에 있어서,
상기 브래킷은,
적어도 2개 이상의 절곡고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 마그넷을 포함하는 알터네이터