KR100268099B1 - 차량용 회전 전기장치 - Google Patents

Abstract

제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 각 코일(91a,91b,91c,92a,92b,91c)의 권선단은 제1 및 제2고정자 코일 그룹에서 발생된 기전력은 동일 위상이면서 상기 제1 및 제2고정자 코일 그룹에서 발생된 반작용 기자력의 고조파 성분은 반대의 위상이 되도록 서로 결선된다. 즉, 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)의 코일(91a,91b,91c)의 각 권선단과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 코일(92a,92b,92c)의 대응 코일(92a,92b,92c)의 권선단은 서로 결선된다. 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 결선 코일은 3상 단자에 연결된 고정자 코일(9)을 구성하며, 3상 정류기 유닛(30)에 연결된다.

Description

차량용 회전 전기장치

본 발명은 차량에 장착된 전기장치에 전력을 공급하고 차량 탑재 밧데리를 충전하기 위한 교류 발전기와 같은 차량용 회전 전기장치에 관한 것으로, 특히 차량용 교류 발전기에서의 고정자 코일의 권선 구조에 관한 것이다.

차량 부하의 증가와 보조 기기의 탑재 공간의 감소에 따라서, 차량용 교류 발전기의 고출력과 소형화의 달성이 더욱더 요구되어진다. 이런 한 관점에서, 일본국 특허 공개 제6-165422호는 차량용 교류 발전기의 고출력에 의해 야기된 고정자 코일의 온도 상승과 마그네틱 노이즈를 억제하도록 의도된 차량용 교류 발전기를 개시하고 있다.

상기 교류 발전기의 고정자 구조는 회전자의 두 개의 자극 피치마다 여섯 개의 티이스(teeth)를 갖는 고정자 코어와 상기 고정자 코어의 다수의 티이스의 주위에 감긴 고정자 코일을 포함한다.

도8에 도시된 바와 같이, 상기 고정자 코일은 2π/3의 짧은 피치 권선 방식의 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)에 대해 π/3 rad의 전기각만큼 권선 방향으로 이동되는 2π/3의 짧은 피치 권선 방식의 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)을 구비한다.

상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)은 세 개의 제1고정자 권선(91a,91b,91c)으로 구성되고 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)은 세 개의 제2고정자 권선(92a,92b,92c)으로 구성된다. 상기와 같은 권선 구조를 갖는 고정자 코일을 사용함으로써 고정자 코일의 권선 길이는 짧아질 수 있고 그에 의해, 교류 발전기의 발열량을 억제하며, 상기 교류 발전기의 작동시 발생된 반작용 기자력에 포함된 고조파 성분은 상쇄되어 마그네틱 노이즈를 억제할 수가 있다.

그러나, 도8에 도시된 바와 같이, 상기 종래의 교류 발전기는 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)을 각각 정류하기 위한 3상 정류회로(101,102)를 갖는 두 개의 정류기를 요구한다. 그 결과, 부품수가 증가하여 생산비의 상승을 초래하는 문제점이 있었다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 정류기의 3상 정류회로와 고정자 코일 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이고,

제2도는 본 발명에 따른 차량용 교류 발전기의 개괄적 구조를 나타낸 단면도이고,

제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 고정자의 주요 부분을 나타낸 정면도이고,

제4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정자 코일의 권선 구조의 설명도이고,

제5도는 본 발명의 제2실시예에 따른 고정자 코일과 정류기의 3상 정류회로 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이고,

제6도는 본 발명의 제3실시예에 다른 고정자 코일과 정류기의 3상 정류회로 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이고,

제7도는 본 발명의 제4실시예에 따른 고정자 코일과 정류기의 3상 정류회로 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이고,

제8도는 종래 기술에 따른 고정자 코일과 정류기의 3상 정류회로 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 교류 발전기(회전 전기장치) 4 : 정류기

5 : 회전자 6 : 고정자

7 : 고정자 코어 9 : 고정자 코일

30 : 3상 정류회로(전자 회로) 31 : 회전축(축)

91 : 제1의 3상 고정자 코일 그룹 92 : 제2의 3상 고정자 코일 그룹

91a,91b,91c : 제1고정자 권선 91a,92b,92c : 제2고정자 권선

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 고려하여 발명되었으며, 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 반작용 기자력이 역위상으로 발생되도록 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 권선단이 결선되는 차량용 회전 전기장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 회전 전기장치는 3상의 출력단자; 회전축과 일체로 회전되도록 적용된 다수의 자극을 갖는 회전자; 상기 회전자의 두 자극 피치마다 여섯 개의 티이스(teeth)를 갖는 고정자 코어; 상기 고정자 코어의 상기 티이스 주위를 2π/3 전기각의 짧은 피치로 겹쳐 감겨진 다수의 코일을 갖는 제1의 3상 고정자 코일 그룹; 및 상기 고정자 코어의 상기 티이스 주위를 2π/3 전기각의 짧은 피치로 겹쳐 감긴 다수의 코일을 갖으며, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹에 대해 π/3 전기각만큼 이동되어 배치된 제2의 3상 고정자 코일 그룹을 포함한다.

그 결과, 상기 양 고정자 코일 그룹에서의 기전력은 동일 위상 상태에 있으면서 상기 양 고정자 코일 그룹에서의 반작용 기자력의 고조파 성분이 서로 역위상으로 발생되도록 제1의 3상 고정자 코일 그룹의 각 코일과 제2의 3상 고정자 코일그룹의 대응 코일은 서로 결선되며, 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹은 3상 단자에 연결된 고정자 코일을 구성한다.

상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹의 각각의 코일과 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 대응 코일은 서로 병렬로 결선된다. 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹과 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 병렬회로 각각은 Y-결선 권선을 형성하거나 각각 Δ-결선 권선을 각각 형성할 수 있다.

상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹의 각 코일과 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 대응 코일은 서로 직렬로 결선될 수 있다. 상기 제1의 36상 고정자 코일 그룹과 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 각 직렬 회로는 Y-결선 권선 또는 Δ-결선 권선을 형성할 수 있다.

회선 전기장치의 작동시, 고정자 코일과 회전자의 전류 흐름이 회전축과 함께 회전될 때, 반작용 기자력의 고조파 성분이 제1의 3상 고정자 코일 그룹과 제2의 3상 고정자 코일 그룹에서 발생된다. 이때, 상기 양 고정자 코일 그룹의 기전력은 동일 위상이지만 제2의 3상 고정자 코일 그룹에서 발생된 반작용 기자력의 고조파 성분의 위상은 제1의 3상 고정자 코일 그룹에서 발생된 기자력의 고조파 성분의 위상과 반대이다. 따라서, 상기 반작용 기자력에 포함된 고조파 성분은 서로 상쇄될 수 있으며 그에 의해, 회전 전기장치의 작동시에 마그네틱 노이즈를 억제한다.

또한, 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹은 2π/3의 짧은 피치 권선방식이다. 따라서, 회전자의 자극 피치에 대해 전-피치 권선 방식의 고정자 코일과 비교되어질 때, 본 발명에서 고정자 코일의 권선 길이는 단축될 수 있고 각각의 제1 및 제2의 3상 고정자 코일에서 권선의 겹침 부분이 축소될 수 있으므로 고정자 코일 그룹을 갖는 회전 전기장치에서 발생된 냉각기류의 접촉 면적을 증가시킨다. 그 결과, 각각의 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 온도 상승은 억제될 수 있고 부품 수와 생산비용은 감소될 수 있다. 또한, 회전 전기장치의 작동시 발생하는 마그네틱 노이즈가 감소될 수 있으므로 회전 전기장치에서의 노이즈 감소를 향상시킬 수 있다. 또한, 고정자 코일의 온도 상승은 억제될 수 있으므로 회전 전기장치의 고효율을 달성할 수 있다.

본 발명의 관련 부품의 기능뿐만 아니라 본 발명의 다른 목적, 특징 및 특성은 다음의 상세한 설명, 부가된 청구범위, 및 도면의 고찰로 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다.

차량용 교류 발전기(1)는 차량 탑재 밧데리를 충전하고 차량에 장착된 전기장치(즉, 전기 부하)에 전력을 공급하기 위한 교류 발전기이다. 상기 교류 발전기(1)는 대체로 상기 교류 발전기(1)의 외주 벽을 형성하는 구동프레임(2), 상기 구동프레임(2)의 후단에 연결된 후단 프레임(3), 상기 후단 프레임(3)에 장착된 정류유닛(4), 상기 프레임(2,3)에 회전 가능하게 지지된 회전자(5), 및 상기 구동프레임(2)의 내측 면에 고정된 고정자(6)로 구성된다.

[교류 발전기(1)의 외부 프레임 구조]

상기 구동프레임(2) 및 후단 프레임(3)은 회전자(5)와 고정자(6)를 지지하며, 또한, 교류 발전기를 엔진에 장착하는 역할을 한다. 상기 구동 프레임(2)은 다이캐스팅 주조에 의한 알루미늄으로 형성되며, 상기 고정자(6)는 압입 등에 의해 상기 구동프레임(2)의 내부 면에 고정된다. 상기 후단 프레임(3)은 역시 다이캐스팅 주조에 의한 알루미늄으로 형성되며, 다수의 스터드 볼트(11)와 너트(12)와 같은 체결 수단에 의해 상기 구동프레임(2)의 후단에 직졉 연결된다. 회전자(5)는 베어링(13,14)을 통하여 구동프레임(2)과 후단 프레임(3)의 내주에 회전 가능하게 지지된다.

상기 구동프레임(2)과 후단 프레임(3)에는 냉각기류를 상기 프레임(2,3)으로 인입시키기 위한 다수의 흡기구(15)가 형성되고 상기 프레임(2,3)의 외부로 상기 냉각기를 배출하기 위한 다수 개의 배기구(16,17)가 형성된다. 후단 프레임(3)을 덮어 감싸기 위한 후단 커버(18)가 상기 후단 프레임(3)의 후단에 연결된다. 상기 후단 커버(18)에는 냉각기를 상기 후단커버(18)로 인입하기 위한 다수의 흡기구(19)가 형성되고 상기 냉각기를 후술되는 정류기(4)에 적용하도록 상기 냉각기를 통과시키기 위한 통풍구(20)가 형성된다.

브러시 홀더(21), 전압 조절기(22), 정류기(4) 등은 후단 프레임(3)과 후단 커버(18) 사이에 제공된다. 상기 브러시 홀더(21)는 두 개의 브러시(23)를 수용하여 지지하는 역할을 한다. 상기 전압 조절기(22)는 접지부와 후술될 계자 코일(34) 사이에 제공된 트랜지스터와 같은 스위칭 장치를 턴-온과 턴-오프 하도록 작동하고 그에 의해, 여자전류를 제어하여 교류 발전기(1)의 출력 전압을 일정하게 조절하는 IC 레귤레이트이다.

[정류기(4)의 구조]

정류기(4)는 차량에 장착된 밧데리와 전기 부하에 전기적으로 연결되어 상기 밧데리를 충전시키고 상기 전기 부하에 전력을 공급한다. 상기 정류기(4)에 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 3상의 전파 정류회로(30)가 제공된다. 상기 3상의 전파 정류회로(30)는 본 발명에서 전기 회로를 구성하며, 양극측 냉각 핀(24)에 형성된 3개의 오목부에 각각 고정된 세 개의 양극측 실리콘 다이오드(양극측 반도체 정류 소자) 및 음극측 냉각 핀(25)에 형성된 세 개의 오목부에 각각 고정된 세 개의 음극측 실리콘 다이오드(음극측 반도체 정류 소자)로 구성된다.

상기 3상의 전파 정류회로(30)는, 고정자(6)의 고정자 코일(9)에서 발생된 교류출력을 검출하기 위해, 그의 입력 측에서 교류 출력단자(26)와 전기적으로 연결되고, 그 출력 측에서 직류 출력단자(27)에 전기적으로 연결된다. 상기 양극측 냉각 핀(24)과 상기 음극측 냉각 핀(25)은, 교류 출력단자(26a,26b,26c) 및 다른 접속단자를 포함하도록 성형된 전기절연수지로 된 단자 베이스(28)와 함께, 볼트 및 너트와 같은 체결요소(29)에 의해 후단 프레임(3)에 고정된다. 상기 음극측 냉각 핀(25)은 본체 접지 측의 후단 커버(18)에 접한 상태이다.

[회전자(5)의 구조]

회전자(5)는 자계 시스템으로서 역할을 하며 회전축인 축(31)과 함께 일체로 회전된다. 상기 회전자(5)는 대체로 자극(32,33), 자계 코일(34)과 두 개의 슬립링(35)으로 구성된다. 엔진 토크를 상기 축(31)으로 전달하기 위한 V-홈 풀리(36)가 상기 축(31)의 전단에 장착된다. 상기 V-홈 풀리(36)는 벨트와 같은 연결수단을 통해 엔진의 출력축에 연결된다.

코일 보빈(37)은 자극(32,33)의 중심에 장착되며, 상기 자계 코일(34)은 상기 코일 보빈(37)의 주위에 감겨지고, 여자전류가 상기 자계 코일(34)에 흐를 때, 자기장이 발생된다. 즉, 자극(32)의 모든 돌기부가 N극이 되고 자극(33)의 모든 돌기부는 S극이 된다. 냉각기를 구동프레임(2)으로 흡입하기 위한 냉각팬(38)은 상기 자극(32)의 일단 면에 일체로 장착되고, 냉각기를 후단 프레임(3)으로 흡입하기 위한 냉각팬(39)은 상기 자극(33)의 일단 면에 일체로 장착된다.

상기 냉각팬(38)은 축(31)의 축방향과 반경방향(원심방향)으로 냉각기류를 발생하기 위한 축류팬이며 반면에, 상기 냉각팬(39)은 냉각기류를 축의 반경방향(원심방향)으로 발생하기 위한 원심팬이다.

두 개의 슬립 링(35)은 축(31)의 후단 부에 장착되고, 두 개의 브러시(23)는 각각 상기 두 개의 슬립 링(35)의 외주 상을 미끄러진다.

[고정자(6)의 구조]

이하, 도1 내지 도4를 참조하여 고정자(6)의 구조를 상세하게 설명한다.

상기 고정자(6)는 대체로 자극(32,33)의 외주와 마주보는 고정자 코어(7), 및 상기 회전자(5)의 회전에 따라 3상의 교류출력을 유도하도록 고정자 코어(7)의 내주에 형성된 다수의 티이스 주위에 감겨진 고정자 코일(9)로 구성된다.

상기 고정자 코어(7)는 구동프레임(2)과 후단 프레임(3)의 내주에 압입 함으로써 상기 구동프레임(2)과 후단 프레임(3)과 일체로 된다. 따라서, 상기 고정자(6)에서 발생된 열은 상기 구동프레임(2)과 상기 후단 프레임(3)으로 전달되므로 냉각 효율을 향상시킨다. 상기 고정자 코어(7)는 자성체로 형성된 다수의 얇은 판재를 적층 함으로써 형성된다. 또, 상기 고정자코어(7)는 회전자(5)의 자극(32,33)으로부터 발생된 자속이 효과적으로 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)을 교차하도록 만들어지는 자속 통로를 형성한다. 도3에 도시된 바와 같이, 동일한 간격으로 위치된 다수의 티이스는 회전자(5)의 자극(32,33)의 두 개의 자극 피치마다 여섯 개의 티이스가 위치되는 방법으로 고정자 코어(7)의 내주에 형성된다.

상기 고정자 코일(9)은, 코일이 2π/3의 짧은 피치로 상기 다수의 티이스 주위에 감기는 2π/3의 짧은 피치 권선 방식인 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)으로 구성된다. 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)은 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)의 반경방향 내부에 제공된다.

상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)은 세 개의 고정자 권선(또는, 전기자 권선이라 함)(91a,91b,91c)으로 구성된다.

도4에 도시된 바와 같이, 제1고정자 권선(91a)은 두 개의 인접한 티이스(7a 및 7b)의 주위에 겹쳐 감긴 후, 티이스(7b)에 연속하는 네 개의 인접한 티이스(7c,7d,7e 및 7f)를 건너 뛴 두 개의 인접한 티이스(7g, 7h)의 주위에 겹쳐 감긴다.

도4에 도시된 바와 같이, 제1고정자 권선(91b)은 두 개의 인접한 티이스(7c 및 7d)의 주위에 겹쳐 감긴 후, 티이스(7d)에 연속하는 네 개의 인접한 티이스(7e,7f,7g 및 7h)를 건너 뛴 두개의 인접한 티이스(7i, 7j)의 주위에 겹쳐 김긴다.

도4에 도시된 바와 같이, 제1고정자 권선(91c)은 두 개의 인접한 티이스(7e 및 7f)의 주위에 겹쳐 감긴 후, 티이스(7f)에 연속하는 네 개의 인접한 티이스(7g,7h,7i 및 7j)를 건너 뛴 두 개의 인접한 티이스(7k,7l)의 주위에 겹쳐 감긴다. 상기 권선 패턴은 계속 반복되어 고정자 코어(7)의 다수의 티이스 주위에 감긴 세 개의 제1 고정자 권선(91a 내지 91c)의 세트들이 반복적으로 얻어진다.

다른 한편으로는, 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)은 세 개의 제2고정자 권선(또는, 전기자 권선이라 함) (92a,92b,92c)으로 구성된다.

도4에 도시된 바와 같이, 제2고정자 권선(92a)은 제1고정자 권선(91a)에 대해서 권선 방향으로 전기각 π/3 라디안, 즉 티이스 한 개만큼 이동되어 장착된다.

상기 제2고정자 권선(92a)은 두 개의 인접한 티이스(7b 및 7c)의 주위에 겹쳐 감긴 후, 티이스(7c)에 연속하는 네 개의 인접한 티이스(7b 내지 7g)를 건너 뛴 두 개의 인접한(7h,7i)의 주위에 겹쳐 감긴다.

마찬가지로, 다른 제2고정자 권선(92b,92c)은 제1고정자 권선(91b,91c)에 대해서 각각의 권선 방향으로 전기각 π/3 라디안, 즉 티이스 한 개만큼 각각 이동되어 장착된다. 따라서, 상기 제2고정자 권선(92a 내지 92c)은 제1고정자 권선(91a 내지 91c)의 권선 패턴과 유사한 소정의 권선 패턴으로 고정자 코어(7)의 다수의 티이스의 주위에 계속 반복적으로 감긴다.

[고정자 코일의 결선 구조]

이하, 도 1을 참조하여 본 실시예에서 정류기(4)의 3상 정류회로(30)와 고정자 코일(9)사이의 결선 구조를 상세하게 설명한다.

세 개의 제1고정자 권선(91a 내지 91c)은 서로 Y-결선으로 접속되어 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)을 형성한다. 상기 각각의 제1고정자 권선(91a 내지 91c)의 권선단은 교류출력 검출단자(26)를 통하여 정류기(4)의 3상 정류회로(30)에 접속된다. 마찬가지로, 세 개의 제2고정자 권선(92a 내지 92c)은 서로 Y-결선으로 접속되어 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)을 형성한다.

상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 상기 3상 고정자 코일 그룹(92)의 권선단은 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)에서 발생된 반작용 기자력의 고조파 성분이 서로 반대 위상이 되도록 접속된다. 즉, 제1고정자 권선(91a)의 권선단이 제2고정자 권선(92c)의 권선단에 접속된다. 제1고정자 권선(91c)의 권선단은 제2고정자 권선(92a)의 권선단에 접속된다. 또한 상기 제1 및 제2고정자 코일 그룹(91,92)의 상기 권선단은 세 개의 교류출력 검출단자(26a 내지 26c)를 통하여 정류기(4)의 3상 정류회로(30)에 접속된다. 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)의 중립점과 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 중립점 사이의 결선의 존재 유무는 작용과 효과 면에서 차이가 없다.

[제1실시예의 작용]

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상기한 고정자 코일(9)의 권선 구조를 갖는 교류 발전기(1)의 작용을 간단하게 설명한다.

엔진 토크가 벨트를 통해 V-홈 풀리(36)에 전달될 때, 회전자(5) 또는 축(31)이 회전한다. 외부 전압이 자계 코일(34)에 적용되어 여자전류가 상기 자계코일(34)에 흐르도록 허용하고 그에 의해, 자극(32,33)을 여자 시킨다. 따라서, 상기 자극(32)의 모든 돌기부는 N극이 되고, 자극(33)의 모든 돌기부는 S극이 된다. 그 후, 회전 자계가 회전자(5)에 대해 상대적인 회전을 하는 고정자(6)의 고정자 코어(7)의 주위에 발생되고 그에 의해, 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)에서 교류 전류를 유도한다. 상기 3상 교류 전류는 정류기(4)에 의해 직류 전류로 변환되어 밧데리를 충전시키고 차량에 장착된 전기 부하에 전력을 공급한다.

상기 자극(32,33)의 회전에 따라, 상기 자극(32,33)의 전단면에 각각 장착된 냉각팬(38,39)은 마찬가지로 회전한다. 따라서, 냉각팬(38)의 회전은 구동 프레임(2)내에서 흡기구(15)로부터 배기구(16)까지의 냉각 기류를 발생시킨다. 또한, 냉각팬(39)의 회전은 흡기구(19)와 통풍구(20)에서 배기구(16)까지의 냉각기류를 발생시킨다. 따라서, 자계 코일(34), 정류기(4), 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91) 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)을 포함하는 발열 부재는 상기 냉각기류에 의해 냉각된다.

[제1실시예의 효과]

두 개의 정류기를 필요로 하는 교류 발전기(종래의 기술)와 비교될 때, 부품의 수가 감소될 수 있어 교류 발전기(1)의 생산비용을 감소한다. 따라서, 상기 저렴한 교류 발전기가 장착된 차량의 비용은 감소될 수 있다.

또한, 교류 발전기(1)에서 전기 에너지 발전 시, 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)에서 발생된 반작용 기자력에 포함된 제2 및 제4고조파 성분이 상쇄되어져 교류 발전기(1)의 작동시 발생하는 마그네틱 노이즈를 감소하며 그에 의해, 교류 발전기(1)에서의 노이즈 감소를 달성한다.

또한, 회전자의 자극 피치에 대하여 전-피치 권선 방식의 고정자 코일과 비교될 때, 본 실시예에서의 고정자 코일의 권선 길이는 단축될 수 있으며, 각각의 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)의 겹침 부분이 축소되어 냉각팬(38,39)의 작동에 의해 발생된 냉각기류가 상기 고정자 코일 그룹(91,92)과 접촉되는 면적을 증가시킨다. 그 결과, 고정자 코일(9)의 발열량이 감소될 수 있어 고정자 코일(9)의 온도 상승은 억제되고 그에 따라, 교류 발전기(1)의 고출력을 달성할 수가 있다.

[제2실시예]

이하, 도5를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 도5는 제2실시예에 따른 차량용 발전기에서 고정자 코일과 정류기의 3상 정류회로 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이다.

세 개의 제1고정자 권선(91a,91b,91c)은 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)을 형성하도록 서로 Δ-결선으로 접속된다. 상기 제1고정자 코일 권선(91a)의 권선단은 교류 출력단자(26)를 통해 정류기(4)의 3상 정류회로(30)에 결선된다. 마찬가지로, 세 개의 제2고정자 권선(92a,92b,92c)은 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)을 형성하도록 서로 Δ-결선으로 접속된다.

제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 권선단은 상기 제1 및 제2 고정자 코일 그룹(91,92)에서 발생된 반작용 기자력의 고조파 성분이 서로 반대의 위상이 되도록 서로 결선된다. 즉, 제1고정자 권선(91a)의 권선단은 제2고정자 권선(92b)의 권선단에 결선된다. 제1고정자 권선(91b)의 권선단은 제2고정자 권선(92c)의 권선단에 결선된다. 제1고정자 권선(91c)의 권선단은 제2고정자 권선(92a)의 권선단에 결선된다. 또한, 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)의 상기 권선단은 세 개의 교류 출력 검출단자(26a,26b,26c)를 통하여 정류기(4)의 3상 정류회로(30)에 결선된다.

또한, 고정자 코일(9)이 Δ-결선의 권선을 갖는 본 실시예의 경우 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)에서 순환하는 순환 전류를 야기하는 고조파 성분의 발생을 방지할 수가 있다. 따라서, 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)의 발열량은 감소될 수가 있어 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)의 온도 상승은 억제된다.

[제3실시예]

도6은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 교류 발전기에서 고정자 코일과 정류기의 3상 정류회로 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이다.

상기 실시예의 경우, 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)은, 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)에서 발생된 반작용 기자력의 고조파 성분이 서로 반대의 위상이 되도록, 서로 직렬로 결선된다. 즉, 세 개의 제2고정자 권선(92a,92b,92c)은 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)을 형성하도록 서로 Y-결선으로 접속되고 제1고정자 권선(91a,91b,91c)의 각각은 제2고정자 권선의 하나의 권선단과 직렬로 결선된다. 즉, 제2고정자 권선(92b)은 제1고정자 권선(91a)의 하나의 권선단과 직렬로 결선되며, 제2고정자 권선(92c)은 제1고정자 권선(91b)과 직렬로 결선되고 제2고정자 권선(92a)은 제1고정자 권선(91c)과 직렬로 결선된다. 제1고정자 권선(91a 내지 91c)의 다른 권선단은 3상 교류출력 검출단자(26a 내지 26c)를 통하여 정류기(4)의 3상 정류회로(30)에 결선된다.

[제4실시예]

도7은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 교류 발전기에서 고정자 코일과 정류기의 3상 정류회로 사이의 결선을 나타낸 전기회로 다이아그램이다.

또한, 본 실시예에서는, 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)은, 상기 양 고정자 코일 그룹에서 발생된 기전력은 동일 위상이 되지만 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)에서 발생된 반작용 기자력의 고조파 성분이 서로 반대의 위상이 되도록, 서로 직렬로 결선된다.

즉, 제1고정자 권선(91a)의 하나의 권선단과 제2고정자 권선(92b)의 하나의 권선단은 직렬로 결선되며, 제1고정자 권선(91b)의 하나의 권선단과 제2고정자 권선(92b)의 하나의 권선단은 직렬로 결선되고, 제1고정자 권선(91c)의 하나의 권선단과 제2고정자 권선(92a)의 하나의 권선단은 직렬로 결선된다. 또한, 제1의 고정자 권선(91a)의 다른 권선단과 제1고정자 권선(91c)의 다른 권선단은 서로 연결되며, 제1고정자 권선(91b)의 다른 권선단과 제2고정자 권선(92b)의 다른 권선단은 서로 연결되고, 제2고정자 권선(92a)의 다른 권선단과 제2고정자 권선(92c)의 다른 권선단은 서로 연결되어 Δ-결선을 형성한다. 제1 및 제2고정자 권선(91a 내지 91c, 92a 내지 92c)의 다른 권선단은 세 개의 교류출력 검출단자(26a 내지 26c)를 통하여 정류기(4)의 3상 정류회로(30)에 결선된다.

[변경예]

상기한 실시예에서 본 발명은 차량용 교류 발전기(차량용 동기 발전기)에 적용되었지만, 본 발명은 차량용 동기 모터에도 적용될 수 있다. 이러한 경우, 전자회로는 예를 들면, 여섯 개의 MOSFET_S가 PWM 제어를 받아 3상의 교류 전류를 발전하고 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)에서 전류가 흐르도록 허용하는 인버터 회로이다. 또한, 본 발명은 차량용 브러시리스 발전기 또는 차량용 브러시리스 모터와 같은 차량용 회전 전기 장치에 적용될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 부품의 수가 감소될 수 있어 교류 발전기의 생산비용이 감소되며, 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹에서 발생된 반작용 기자력에 포함된 제2 및 제4고조파 성분이 상쇄되어져 교류 발전기에서의 마그네틱 노이즈 감소를 달성할 수 있으며, 또한, 고정자 코일의 권선 길이 및 각각의 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 겹침 부분이 축소되어 냉각기류가 상기 고정자 코일 그룹과 접촉하는 면적을 증가시키므로 고정자 코일의 발열량이 감소될 수 있고 고정자 코일의 온도 상승은 억제되어 교류 발전기의 고출력을 달성할 수가 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 3상 출력단자(26a,26b,26c); 회전축과 일체로 회전하도록 적용된 다수의 자극(32)을 갖는 회전자(5); 상기 회전자의 두 자극 피치마다 여섯 개의 티이스를 갖는 고정자 코어(7); 2π/3의 짧은 피치 전기각으로 상기 고정자 코어(7)의 상기 티이스 주위를 겹쳐 감겨진 다수의 코일(91a,91b,91c)을 갖는 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91); 2π/3의 짧은 피치 전기각으로 상기 고정자 코어의 상기 티이스 주위를 겹쳐 감겨진 다수의 코일(92a,92b,92c)을 갖으며, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)에 대해 π/3의 전기각만큼 이동되어 배치된 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92); 및 상기 3상 출력단자(26a,26b,26c)에 연결된 3상 전파 정류기(4)를 포함하고, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹의 각 코일(91a,91b,91c)과 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹의 대응 코일(92a,92b,92c)이, 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)의 기전력은 동일 위상이면서 상기 제1 및 제2의 3상 고정자 코일 그룹(91,92)에서 발생된 반작용 기자력의 고조파 성분은 반대의 위상이 되도록 결선되고, 상기 제1 및 제2의 3상 코일 그룹(91,92)은 3상 출력단자(26a,26b,27c)에 결선된 고정자 코일(9)을 구성하는 차량용 회전 전기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)의 각 코일(91a,91b,91c)과 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 대응 코일(92a,92b,92c)이 서로 병렬로 결선되는 것을 특징으로 하는 차량용 회전 전기장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 각 병렬회로(91a∼92b, 91b∼92c, 91c∼92a)가 각각 Y-결선 권선을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 회전 전기장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 각 병렬회로(91a∼92b, 91b∼92c, 91c∼92a)가 각각 Δ- 결선 권선을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 회전 전기장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)의 각 코일(91a,91b,91c)과 상기 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 대응 코일(92a,92b,92c)이 서로 직렬로 결선되는 것을 특징으로 하는 차량용 회전 전기장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 각 직렬회로(91a∼92b, 91b∼92c, 91c∼92a)가 각각 Y-결선 권선을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 회전 전기장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제1의 3상 고정자 코일 그룹(91)과 제2의 3상 고정자 코일 그룹(92)의 각 직렬 회로(91a∼92b, 91b∼92c, 91c∼92a)가 각각 Δ-결선 권선을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 회전 전기장치.