KR102220795B1 - 회전 전기 기계용 브러시 홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회전 전기 기계(10)로서, - 능동 부품(12, 15); - 능동 부품을 둘러싸며 적어도 하나의 베어링(16, 17)을 포함하는 하우징(11); 및 - 브러시 홀더(24)로서, - 능동 부품 중 하나에 전기 공급을 허용하는 적어도 하나의 브러시(23); 및 - 전기 절연 재료로 형성된 하우징(37)으로서, 브러시를 적어도 부분적으로 수용하는 리셉터클(39), 및 브러시 홀더를 회전 전기 기계의 일부에 고정시키는 고정 부분을 포함하는, 상기 하우징(37)을 포함하는, 회전 전기 기계(10)에 관한 것으로서, 회전 전기 기계는, 브러시 홀더가 경사 방지 장치(41)를 포함하고, 베어링이 보지 장치(42)를 포함하고, 상기 경사 방지 장치 및 상기 보지 장치가 서로 협동하도록 설계되는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 전기 기계용 브러시 홀더

본 발명은 구체적으로 회전 전기 기계용 브러시 홀더(brush-holder)에 관한 것이다.

본 발명은 얼터네이터(alternator), 얼터네이터-스타터(alternator-starter) 또는 가역 기계(reversible machine) 등의 회전 전기 기계 분야에서 특히 유리한 용도를 갖는다. 가역 기계는 첫째로는 얼터네이터 기능의 발전기로서, 그리고 둘째로는 예컨대 자동차의 열 엔진을 시동하기 위해 전기 모터로서, 가역적으로 작동할 수 있는 회전 전기 기계임을 기억할 것이다.

종래, 회전 전기 기계는,

- 축을 따라 연장되는 샤프트;

- 샤프트 상에 장착된 로터로서, 로터와 샤프트에 의해 형성되는 조립체는 샤프트의 축 둘레로 회전 운동 가능한, 로터;

- 로터를 둘러싸는 고정된 스테이터;

- 로터, 스테이터, 및 샤프트의 일부가 그 안에 배열되는 2개의 베어링; 및

- 베어링들 중 하나에 장착되며, 상기 회전 전기 기계를 제어하는 전자 조립체를 포함한다.

얼터네이터 모드에서는, 로터가 회전하고 있을 때, 스테이터에 자기장을 유도하고, 스테이터가 자기장을 전류로 변환하여, 차량의 전기 소비자에게 전력을 공급하고 배터리를 충전한다. 모터 모드에서는, 스테이터가 전기 공급을 받아, 로터를 회전시키는 자기장을 유도한다.

자기장을 유도하기 위해서, 로터는 로터 본체에 권취되는 코일을 포함한다. 이 코일은 샤프트의 일부에 장착된 콜렉터(collector)를 거쳐서 전기 공급을 받는다. 콜렉터는, 각각 절연 재료로 오버몰딩된 링의 형태인 2개의 공급 트랙과, 각각 로터 코일에 공급하기 위해 각자의 링으로부터 연장되는 2개의 접속 와이어를 포함한다.

회전 전기 기계는 또한 각각 콜렉터의 공급 트랙과 접촉하도록 설계된 2개의 브러시를 포함한 브러시 홀더, 및 브러시에의 전기 공급을 위한 수단을 포함하고, 상기 수단은 특히 전자 조립체로부터 유래한다. 각각의 브러시와, 관련된 콜렉터의 트랙과의 사이의 전기 접촉은 트랙과 접촉해 있는 면과 반대측의 브러시의 면에 지지되는 스프링에 의해 보장된다. 이들 스프링은 브러시에 상당한 힘을 가하므로, 브러시 홀더를 적소에 잘 유지하는 것이 중요하다.

회전 전기 기계는 하기와 같은 방식으로 장착된다:

- 제 1 단계에서, 로터, 스테이터 및 샤프트가 베어링들 내에 장착되고;

- 제 2 단계에서, 브러시 홀더가 베어링들 중 하나에 위치되고;

- 제 3 단계에서, 브러시와 전자 조립체 사이에 전기 접속을 생성하기 위해, 전자 조립체가 브러시 홀더와 동일한 베어링에 위치되고;

- 제 4 단계에서, 브러시 홀더 및 전자 조립체가, 특히 전자 조립체, 브러시 홀더 및 베어링에 형성된 각자의 개구를 관통하는 나사에 의해 베어링에 고정되는데, 이러한 마지막 나사 고정 단계는 브러시에의 양호한 전기 공급을 보장할 수 있게 한다.

또한, 브러시 홀더는, 브러시 홀더를 콜렉터의 반대측에 위치시키기 위해, 브러시를 브러시의 리셉터클(receptacle) 내로 복귀시키기에 충분할 정도로 스프링을 압축할 수 있는 보지 장치(retention device)를 포함한다. 일단 브러시 홀더가 베어링에 고정되면, 보지 장치가 그의 최종 위치로 밀려서, 더 이상 브러시를 차단하지 않는다. 그에 따라, 스프링이 해방되어, 브러시는 콜렉터의 링과의 접촉 상태로 복귀한다. 이러한 메커니즘은 장착 공정에 2개의 단계를 추가하는데, 이는 브러시 홀더를 베어링에 위치시키기 전에 브러시를 차단(blocking)하는 단계와, 브러시 홀더가 전자 조립체와 함께 고정된 후에 브러시를 차단 해제(unblocking)하는 단계이다.

새로운 회전 전기 기계의 구성에서는, 전자 조립체에 새로운 기능들이 추가되는데, 이에 의해 전자 조립체의 크기가 대폭 증가하게 된다. 따라서, 회전 전기 기계의 장착 중에, 일단 전자 조립체가 장착되면, 더 이상 브러시 홀더에 접근할 수 없어서, 브러시를 차단 해제하는 것이 가능하지 않게 된다. 그러면, 브러시와 콜렉터 링 사이의 접촉이 확보되지 않기 때문에, 로터 코일에 전기가 공급되지 않는다.

이러한 문제의 해결책은 전자 조립체를 위치시키기 전에 브러시를 차단 해제하는 것이다. 그러나, 브러시 홀더는 아직 베어링에 고정되어 있지 않은데, 이는 브러시 홀더를 베어링에 기계적으로 접속하는 것은 브러시 홀더와 전자 조립체 사이의 전기적 접속과 동시에 이루어지기 때문이다. 따라서, 이러한 고정은 브러시 홀더와 전자 조립체 양자 모두를 고정하는 나사에 의해 실행된다. 그에 따라, 콜렉터 링과 접촉하는 브러시에 대해 스프링에 의해 가해지는 힘이 브러시 홀더의 오프셋 운동을 일으킨다. 따라서, 브러시 홀더는 더 이상 정확하게 위치되지 않는다. 그러므로, 전자 조립체의 장착이 실행될 수 없고, 브러시와 콜렉터 링 사이의 접촉이 더 이상 확보되지 않는다.

본 발명의 목적은 이러한 종래 기술의 단점을 회피할 수 있게 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 주제는 특히 자동차를 위한 회전 전기 기계이다. 본 발명에 따르면, 회전 전기 기계는:

- 특히 로터 및 스테이터를 포함한 능동 부품(active parts);

- 상기 능동 부품을 둘러싸며 적어도 하나의 베어링을 포함하는 케이싱; 및

- 브러시 홀더로서,

- 능동 부품 중 하나에 전기 공급을 허용하는 적어도 하나의 브러시; 및

- 전기 절연 재료로 형성된 하우징으로서, 하우징은 브러시를 적어도 부분적으로 수용하는 리셉터클, 및 상기 브러시 홀더를 회전 전기 기계의 일부에 고정시키는 고정 부분을 포함하는, 상기 하우징;

을 포함하는, 상기 브러시 홀더;

- 브러시 홀더를 적어도 부분적으로 덮도록 케이싱에 장착되는 전자 조립체; 및

- 고정 장치로서, 상기 전자 조립체, 상기 브러시 홀더의 고정 부분 및 상기 베어링은 이들을 기계적으로 함께 연결하기 위해 상기 고정 장치의 통과를 허용하는 개구를 각각 포함하도록 배열되는, 상기 고정 장치를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 브러시 홀더는 고정 장치와는 구별되는 경사 방지 장치를 포함하고, 베어링은 보지 장치를 포함한다. 또한, 경사 방지 장치 및 보지 장치는 서로 협동하도록 설계된다.

본 발명은, 브러시의 차단 해제 동안, 브러시에 의해 인가되는 힘이 브러시 홀더의 오프셋을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 브러시의 차단 해제가 상기 브러시 홀더의 고정 전에 이루어지는 경우에도 브러시 홀더의 양호한 위치 설정을 보장할 수 있으며, 그에 따라 능동 부품에의 양호한 전기 공급을 보장할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 경사 방지 장치 및 보지 장치는, 브러시가 회전 전기 기계의 능동 부품 중 하나에 힘을 가할 때에 서로 접촉하도록 서로를 향해 돌출하여 연장되며, 접촉은 상기 장치들이 연장되는 방향에 수직인 방향으로 제공된다.

바람직하게는, 경사 방지 장치 및 보지 장치는, 2개의 장치 사이의 중첩 표면이 브러시가 회전 전기 기계의 콜렉터에 힘을 가하고 있을 때에 브러시 홀더를 적소에 보지할 수 있기에 충분하도록 각각 돌출하여 연장된다. 예컨대, 경사 방지 장치는 4㎜ 초과의, 특히 대략 6㎜의 축방향 길이를 따라 베어링을 향해 돌출 연장된다.

일 실시예에 따르면, 경사 방지 장치는 하우징으로부터 돌출하여 연장되는 적어도 하나의 벽에 의해 형성되고, 벽은 적어도 브러시가 힘을 가하는 방향으로 보지 장치를 둘러싸도록 위치되며, 반경 방향으로 회전 전기 기계의 축과 상기 보지 장치 사이에 위치된다. 환언하면, 경사 방지 장치는 적어도 브러시에 의해 인가된 힘에 대항할 수 있도록 위치된 각도 섹터(angular sector) 주위로 보지 장치를 둘러싼다.

바람직하게는, 벽은 원호를 따라 연장된다.

바람직하게는, 경사 방지 장치는 반경 방향 평면 상에서 "U"자 형태의 단면을 갖는 벽에 의해 형성되고, 상기 장치는 하우징의 축방향 단부벽으로부터 축방향으로 돌출하여 연장되며, "U"자 형태의 2개의 자유 단부는 하우징의 측벽에 인접해서 위치된다. 따라서, 하우징의 측벽 및 경사 방지 장치가 보지 장치를 완전히 둘러싼다.

변형예에 따르면, 경사 방지 장치는 2개의 벽에 의해 형성되고, 각 벽은 하우징의 측벽으로부터 반경 방향 평면 상에서 연장되며, 또한 브러시가 힘을 가하는 방향으로 보지 장치를 둘러싸도록 하우징의 축방향 단부벽으로부터 축방향으로 돌출하여 연장된다.

일 실시예에 따르면, 보지 장치는 스터드(stud)에 의해 형성된다.

일 실시예에 따르면, 회전 전기 기계는 능동 부품 중 하나에 장착된 콜렉터를 포함하고, 브러시는 상기 능동 부품의 전기 공급을 위해 콜렉터의 콜렉터 트랙과 접촉한다.

일 실시예에 따르면, 경사 방지 장치는 고정 부분으로부터 연장된다. 바람직하게는, 경사 방지 장치는 하우징의 고정 부분으로부터 축방향으로 연장된다.

일 실시예에 따르면, 경사 방지 장치는 하우징과 단일 피스로 형성된다. 환언하면, 경사 방지 장치는 하우징과 일체이다.

바람직하게는, 브러시 홀더는 전자 조립체에 의해 완전히 덮인다.

일 실시예에 따르면, 브러시 홀더는 전자 조립체와의 연결을 위한 제 1 부분 및 브러시와의 연결을 위한 제 2 부분을 구비한 적어도 하나의 전기 공급 트랙을 추가로 포함한다. 이 실시예에서, 제 1 연결 부분은 고정 장치의 제 1 단부벽에 위치된다. 또한, 이 실시예에서, 경사 방지 장치는 상기 제 1 단부벽의 반대측의 상기 고정 장치의 제 2 단부벽으로부터 연장된다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 단부벽은 고정 장치의 축방향 단부벽이다. 또한 바람직하게는, 제 1 연결 부분은 전자 조립체와 대면하여 연장된다. 바람직하게는, 제 1 연결 부분은 전자 조립체의 관련된 트랙, 특히 제어 모듈의 관련된 트랙과 접촉한다. 이러한 접촉은 특히 직접적인 전기적 및 기계적 접촉이다.

바람직하게는, 고정 장치는 상기 부품들을 기계적으로 연결하는 것과, 전자 모듈의 트랙과 브러시 홀더의 공급 트랙을 전기적으로 연결하는 것을 가능케 한다. 이에 의하면, 회전 전기 기계의 크기를 줄일 수 있다.

바람직하게는, 고정 장치는 나사 또는 타이 로드(tie rod)이다. 바람직하게는, 전자 조립체, 브러시 홀더 및 베어링의 각자의 개구는 서로 마주보게 위치된다. 바람직하게는, 베어링의 개구는 보지 장치 내에 위치된다. 또한 바람직하게, 고정 장치에는 베어링의 개구에 존재하는 태핑(tapping)과 협동하는 나사산이 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 조립체는 전기 절연 재료로 제조되며 브러시 홀더의 공급 트랙 및 전자 조립체의 트랙에 압력을 가하도록 위치되는 조임용 부품(clamping part)을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 하우징은 제 1 연결 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 돌출하여 연장되는 실린더 부분을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 하우징은 전자 조립체를 향해 돌출하여 연장되며 반경 방향으로 고정 장치와 브러시 홀더의 제 1 연결 부분 사이에 위치되는 슬리브(sleeve)를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 브러시 홀더는 하우징의 2개의 리셉터클 내에 각각 배열되며 2개의 전기 공급 트랙과 각각 연결되는 2개의 브러시를 포함한다. 예컨대, 브러시들 중 하나는 양의 전위를 갖고, 다른 하나의 브러시는 음의 전위 또는 접지 전위를 갖는다. 바람직하게는, 하우징 및 전자 조립체는 각각 전기 절연 장치를 포함하고, 전기 절연 장치들은 브러시 홀더의 2개의 공급 트랙의 2개의 제 1 연결 부분을 절연하도록 서로 협동한다. 바람직하게는, 전자 조립체의 전기 절연 장치는 조임용 부품에 존재한다.

일 실시예에 따르면, 브러시 홀더는, 브러시에 반경 방향으로 힘을 가하기 위해, 적어도 부분적으로 하우징의 리셉터클 내로 연장되는 적어도 하나의 스프링 요소를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 브러시 홀더는 베어링 상의 브러시 홀더를 적어도 하나의 방향으로 인덱싱(indexing)할 수 있는 적어도 하나의 인덱싱용 스터드를 포함한다. 바람직하게는, 브러시 홀더는 베어링 상의 브러시 홀더를 제 1 방향으로 인덱싱할 수 있는 제 1 인덱싱용 스터드, 및 베어링 상의 브러시 홀더를 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 인덱싱할 수 있는 제 2 인덱싱용 스터드를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 전자 조립체는 제어 모듈을 포함한다. 바람직하게는, 전자 조립체는 또한 적어도 하나의 전력 모듈, 및 전력 모듈 및/또는 제어 모듈이 장착되는 히트싱크를 포함한다.

회전 전기 기계는 유리하게는 얼터네이터, 얼터네이터-스타터 또는 가역 기계를 형성할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 비 제한적인 실시예에 대한 하기의 상세한 설명을 숙독하고, 첨부 도면을 검토함으로써 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도;
도 2는 도 1의 회전 전기 기계의 일부의 개략적인 부분 분해도;
도 3은 도 1의 브러시 홀더의 일 예의 개략적인 부분 사시도;
도 4는 도 3의 브러시 홀더의 개략적인 부분 투시 사시도;
도 5는 전자 조립체 및 도 3의 브러시 홀더의 베어링에의 고정 영역의 개략적인 부분 단면도;
도 6은 본 발명에 따른 브러시 홀더의 다른 예의 개략적인 부분 사시도; 및
도 7은 도 6의 브러시 홀더의 개략적인 부분 투시 사시도.

도면 전체에 걸쳐서 동일한, 유사한, 또는 닮은 요소들은 동일한 도면부호를 갖는다.

이하에 기술된 실시예들은 결코 한정적인 것이 아니며, 특히, 기술된 다른 특성과는 독립된, 이하에 기술된 특성의 선택이 기술적 이점을 제공하거나 또는 본 발명을 종래 기술과 구별되게 하기에 충분한 경우, 그러한 특성의 선택만을 포함하는 본 발명의 변형예를 고려할 수도 있을 것이다. 특히, 기술된 모든 변형예 및 모든 실시예의 조합에 대하여 기술적 관점에서 반대하는 것이 없으면, 모든 변형예 및 모든 실시예를 서로 조합할 수 있다. 그러한 경우, 이것은 본 설명에 언급될 것이다.

도 1은 특히 자동차용 소형 다상 회전 전기 기계(10)를 나타낸다. 이 회전 전기 기계(10)는 얼터네이터 모드에서 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 모터 모드에서는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하도록 작동할 수 있다. 이 회전 전기 기계(10)는 예컨대 얼터네이터, 얼터네이터-스타터 또는 가역 기계이다.

회전 전기 기계(10)는 케이싱(11)을 포함한다. 이 케이싱(11) 내부에는 샤프트(13), 샤프트(13)와 일체로 회전하는 로터(12), 및 로터(12)를 둘러싸는 스테이터(15)가 구비되어 있다. 로터(12)의 회전 운동은 축(X) 둘레로 이루어진다.

이하의 설명에서, "축의(또는 축방향의)(axial)", "방사상의(또는 반경 방향의)(radial)", "외부의(external)" 및 "내부의(internal)"의 용어는 샤프트(13)의 중심을 관통하는 축(X)을 참고한다. 축방향은 축(X)에 대응하는 반면에, 방사상의 배향(orientation)들은 축(X)과 동일점에서 교차하는, 특히 축(X)에 수직인 평면들에 대응한다. 반경 방향들에 대하여, "외부의" 또는 "내부의"의 용어는 동일한 축(X)와 관련하여 고려되는데, 용어 "내부의"는 축을 향해 있는 요소 또는 제 2 요소보다 축에 근접한 요소에 대응하며, 용어 "외부의"는 축으로부터 멀어지는 것을 나타낸다.

본 예에서, 케이싱(11)은 함께 조립되는 전방 베어링(16) 및 후방 베어링(17)을 포함한다. 이들 베어링(16, 17)은 중공 형태를 가지며, 각각은 샤프트(13)를 회전 가능하게 장착하기 위한 각자의 볼 베어링(18, 19)을 중심에 지닌다.

샤프트(13)의 전방 단부에는 풀리(20)가 예컨대 이 풀리의 공동(cavity)의 기저부에 지지되는 너트에 의해 전방 베어링(16)에 고정된다. 이 풀리(20)는 회전 운동을 샤프트(14)에 전달하거나, 또는 샤프트(13)가 자신의 회전 운동을 벨트에 전달하게 할 수 있다.

샤프트(13)의 후방 단부에는 콜렉터(22)가 있다. 이 콜렉터는 전기 절연 재료로 제조된 본체, 및 상기 본체에 오버몰딩된 콜렉터 링(21)을 포함한다. 콜렉터 링(21)은 환상의 형태를 가지며, 로터(12)와 함께 회전된다. 브러시 홀더(24)에 속한 브러시(23)는 콜렉터 링(21)을 문지르도록 위치된다. 브러시 홀더(24)는 브러시에 인가되는 전압을 제어하는 전자 조립체(36)에 전기적으로 연결된다.

전방 베어링(16) 및 후방 베어링(17)은 또한 로터(12)의 축방향 전방면, 즉 전방 베어링(16)에 있는 전방 팬(25) 및 로터의 축방향 후방면, 즉 후방 베어링(17)에 있는 후방 팬(26)의 회전에 의해 발생한 공기의 순환에 의해 회전 전기 기계를 냉각하는 것을 가능케 하기 위해, 공기의 통과를 위한 실질적으로 횡방향의 개구를 포함할 수 있다. 선택적으로, 베어링들은 냉각용 액체의 통과를 허용하는 덕트를 포함할 수도 있다.

본 예에서, 로터(12)를 클로 로터(claw rotor)이다. 이것은 2개의 자석 휠(31)을 포함한다. 각각의 자석 휠(31)은 플랜지(32), 및 자극을 형성하는 복수의 클로(33)에 의해 형성된다. 플랜지(32)는 횡 배향(transverse orientation)을 가지며, 예컨대 실질적으로 환상의 형태를 갖는다. 이 로터(12)는 또한 축방향으로 자석 휠(31)들 사이에 개재되는 원통형 코어(34)를 포함한다. 이러한 경우, 이 코어(34)는 각각 자석 휠들 중 하나에 속하는 2개의 하프-코어에 의해 형성된다. 코어(34)와 클로(33) 사이에서, 로터(12)는 코일(35)을 포함하며, 이 경우 코일(35)은 권선 허브 및 이 허브 상의 전기 권선을 포함한다. 예컨대, 콜렉터(22)에 속하는 콜렉터 링(21)은 유선 접속부에 의해 상기 코일(35)에 연결된다. 로터(12)는 또한 2개의 인접한 클로(33) 사이에 개재된 자기 요소를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 스테이터(15)는 전기 권선(28)의 장착을 위한 노치 절연부를 구비한, 예컨대 반폐쇄형 또는 개방형의 노치를 구비한 금속판 세트의 형태의 본체(27)를 포함한다. 전기 권선(28)은 본체(27) 내의 노치를 통과하며, 스테이터 본체의 양측에 전방 시뇽(front chignon)(29) 및 후방 시뇽(30)을 형성한다.

또한, 권선(28)은 하나 또는 복수의 상(phase)에 의해 형성된다. 각각의 상은 스테이터(27)의 본체 내의 노치를 통과하며 모든 상과 함께 시뇽을 형성하는 적어도 하나의 도전체를 포함한다. 권선(28)은 전자 조립체(36)에 전기적으로 연결된다.

전자 조립체(36)는 권선(28)의 상을 제어할 수 있는 적어도 하나의 전자 전력 모듈, 및 회전 전기 기계(10)의 여기 회로를 제어할 수 있는 제어 모듈을 포함한다. 전력 모듈은 회전 전기 기계(10)에 의해 발생한 교류 전류를, 특히 자동차의 배터리 및 차량 탑재 네트워크에 공급하기 위해 직류 전류로 변환하기 위해 전류 정류기 브릿지를 형성한다. 또한, 전자 조립체(36)는 전력 모듈 및/또는 제어 모듈을 수용할 수 있는 히트싱크를 포함한다. 히트싱크는 돌출 연장되며 상이한 모듈들을 위한 냉각용 공기의 흐름을 인도하는 핀(fin)을 포함한다. 변형예에 따르면, 히트싱크는 상이한 모듈들의 냉각을 가능케 하는 냉각용 액체의 순환을 위한 덕트를 포함할 수 있다. 선택적으로, 히트싱크는 핀과 냉각용 덕트 양자 모두를 포함할 수도 있다.

전기 권선(28)이 브러시(23)로부터 전기 공급을 받으면, 로터가 자화되어, 클로에 N극 및 S극의 자극이 형성되는 인덕터 로터(inductor rotor)가 된다. 이 인덕터 로터는 샤프트가 회전하고 있을 때에 유도된 스테이터 내에 교류 유도 전류를 생성한다. 그리고, 정류기 브릿지가 이 교류 유도 전류를 직류 전류로 변환하여, 특히 자동차의 차량 탑재 네트워크의 부하 및 소비자에게 공급할 뿐만 아니라, 배터리를 충전한다.

도 2의 예에서 알 수 있는 바와 같이, 브러시 홀더(24)는 샤프트(13)의 후방 단부에 장착되는 콜렉터(22)의 둘레로 후방 베어링(17)에 장착되어 있다. 전자 조립체(36)도 후방 베어링(17)에 장착되며, 콜렉터(22) 및 브러시 홀더(24)가 적어도 부분적으로 삽입되는 리셉터클을 포함한다.

브러시 홀더(24)는 전기 절연 재료로 제조된 하우징(37) 및 2개의 브러시(23)를 포함한다. 각각의 브러시(23)는 콜렉터(22)를 거쳐서 로터 코일(35)에 공급하기 위해 상이한 전위에 있다. 하우징(37)은, 브러시(23)가 적어도 부분적으로 삽입되는 2개의 별개의 리셉터클(39)을 포함한다. 각각의 리셉터클(39)은, 관련된 브러시가 대응하는 콜렉터 링(21)에 접촉하도록 하우징의 반경 방향 내벽에 개방되어 있다. 각각의 브러시(23)는 축(X)에 대한 반경 방향으로 연장되고, 반경 방향으로 대향하는 내면 및 외면을 가지며, 이 내면은 관련된 콜렉터 링(21)에 접촉한다. 또한, 브러시 홀더(24)는 리셉터클(39) 내에 위치되는 스프링(40)을 포함하고, 각각의 스프링은 브러시(23)와 관련되며, 관련된 브러시의 외면에 힘을 가한다. 바람직하게, 인가된 힘은 반경 방향을 갖는다. 브러시 홀더(24)가 콜렉터(22) 둘레에 장착되는 경우, 각 스프링(40)은 압축된 상태이다. 스프링에 의해 브러시에 인가되는 힘에 의해, 상기 브러시와 콜렉터 링 사이의 전기 접촉을 보장하면서, 콜렉터 링의 회전 운동에 의해 초래되는 브러시의 마모를 보상할 수 있다.

브러시 홀더(24)는 또한 리셉터클(39)이 개방되는 하우징(37)의 단부로부터 연장되는 보호 커버(38)를 포함한다. 보호 커버(38)는 콜렉터(22) 및 샤프트(13)의 단부를 둘러싼다. 그에 따라, 보호 커버는 외부 환경에 대해 브러시와 콜렉터 링 사이의 각자의 전기 접점을 절연할 수 있다.

브러시 홀더(24)를 콜렉터(22) 주위에 장착하기 위해, 브러시(23)는 거의 전체적으로 리셉터클(39)의 내부에 보지되어야만 한다. 환언하면, 스프링(40)은 충분히 압축되어야만 한다. 이를 위해, 리셉터클(39)의 내부에서의 브러시(23)의 차단을 위한 장치(도시 생략)가 사용된다. 이 장치는 예컨대 보호 커버(38) 내에 수용되어 있다. 이것은 리셉터클(39)을 폐쇄하도록 슬라이딩하는 플레이트에 의해 형성될 수 있다. 브러시 홀더(24)가 적소에 놓이면, 브러시(23)는 콜렉터 링(21)과 접촉하기 위해 해제되어야만 한다.

브러시(23)의 차단 해제 중에 스프링(40)에 의해 인가된 힘에 의해 야기되는 브러시 홀더(24)의 경사를 방지하기 위해, 브러시 홀더(24)는 후방 베어링(17)에 형성된 보지 장치(42)를 사용하여 차단되는 경사 방지 장치(41)를 포함한다. 따라서, 경사 방지 장치(41)는 브러시 홀더(24)가 베어링(17)에 대해, 스프링(40)이 각각 브러시(23)에 힘을 가하는 방향의 반대 방향으로 경사지는 것을 방지한다.

경사 방지 장치(41)는 보지 장치(42)를 향해 돌출하여 연장되며, 보지 장치(42)도 또한 상기 경사 방지 장치와 접촉하도록 돌출하여 연장된다. 이들 장치 사이의 접촉은 이들 장치가 연장되는 방향에 수직인 방향으로 발생한다. 특히, 2개의 장치(41, 42)는 서로 반대되는 축방향으로 연장되며, 각각 이들의 외측 또는 내측의 반경 방향 단부들의 접촉에 의해 서로 접촉해 있다. 이들 2개의 장치는 축(X)에 실질적으로 평행한 축을 따라 동축으로(coaxially) 연장된다. 2개의 장치 사이의 접촉은 브러시(23)가 콜렉터(22)에 힘을 가할 때에 발생한다. 변형예로서, 이들 2개의 장치는 접촉이 영구적이도록 하는 치수를 가질 수 있다.

본 실시예에서, 경사 방지 장치(41)는 하우징(37)의 측면, 즉 하우징(37)의 2개의 반경 방향 내측 단부와 외측 단부 사이에서 연장되는 브러시 홀더의 부분에 위치된다. 변형예에 따르면, 경사 방지 장치(41)는 하우징(37)의 반경 방향 외측 단부에 위치될 수도 있다.

도 3 내지 도 7에 도시된 실시예에 따르면, 경사 방지 장치(41)는 벽에 의해 형성된다. 이 벽은 바람직하게는 원호를 따라 연장되며, 보지 장치(42)를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 또한, 본 실시예에서, 보지 장치(42)는 형태가 실질적으로 원통형인 스터드에 의해 형성된다. 바람직하게는, 벽은 보지 장치(42)의 주위로 대략 180° 연장된다. 또한, 벽은 회전 전기 기계(10)의 반경 방향 평면을 따라 "U"자 형태를 가지며, 이 "U"자 형태의 자유 단부는 하우징(37)의 측벽으로부터 얻어진다. 후방 베어링(17) 상에 브러시 홀더(24)를 위치시키는 동안, 브러시 홀더는, 벽이 스터드와 다시 접촉하도록 또는 벽과 스터드가 서로 매우 근접하도록 위치되어, 스프링(40)의 차단 해제 중에, 2개의 장치 사이의 접촉이 브러시 홀더(24)를 차단하여 브러시 홀더가 그의 초기 위치에 대해 이동하는 것을 방지한다.

변형예에 따르면, 경사 방지 장치(41)는 보지 장치(42)의 둘레에 서로 대향하여 위치된 2개 이상의 원호 형태의 벽에 의해 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 내측 제 1 벽은 반경 방향으로 보지 장치(42)와 콜렉터 트랙(21) 사이에서 연장되며, 외측 제 2 벽은 전자 조립체(36)를 보호하는 회전 전기 기계(10)의 커버(43)와 보지 장치(42) 사이에서 연장된다.

실시예와 관계없이, 브러시 홀더(24)는 각각 상이한 전위에 있으며 브러시(23)에 전력을 공급할 수 있는 2개의 전기 공급 트랙(44)을 포함한다. 예컨대, 브러시들 중 하나는 양의 전위에 있으며, 다른 하나의 브러시는 음의 전위 또는 접지 전위에 있다. 전기 공급 트랙(44)은 하우징(37)에 의해 서로 전기적으로 절연되어 있다.

전기 공급 트랙(44)은 동일한 방식으로 형성된다. 따라서, 각 트랙(44)은 전자 조립체(36)와의 연결을 위한 제 1 부분(45), 관련된 브러시(23)와의 연결을 위한 제 2 부분(46), 및 제 1 부분과 제 2 부분을 서로 연결할 수 있는 연결 부분(47)을 갖는다.

바람직하게, 연결 부분(47)은 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 브러시 홀더(24)의 하우징(37) 내에 전체가 수용된다.

제 2 연결 부분(46)은 그 자체가 관련된 브러시(23)에 연결되는 브레이드(braid)(도시 생략)에 전기적으로 연결된다. 이 제 2 연결 부분은 브레이드와의 연결을 단순화할 수 있게 하기 위해, 명백한 방식으로 하우징(37)의 단부벽 내에 수용된다. 특히, 상기 제 2 부분은 하우징(37)의 반경 방향 외측 단부벽에 위치된다. 브레이드는 대응하는 리셉터클(39)의 내부에 위치되며, 예컨대 크림핑(crimping) 및/또는 용접에 의해 연결 부분에 연결된다. 선택적으로, 제 2 연결 부분은 그의 표면이 아니라 하우징의 리셉터클 내에 위치될 수도 있다.

제 1 연결 부분(45)은 명백한 방식으로 하우징(37)의 단부벽 내에 수용된다. 상기 벽은 전자 조립체(36)와 대면하고 있다. 바람직하게는, 이것은 하우징(37)은 축방향 단부벽이다.

도 5에서 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 각각의 제 1 연결 부분(45)은 전자 조립체(36)의 관련된 트랙(48), 특히 제어 모듈의 트랙과 바람직하게는 직접 접촉한다. 고정 장치(49)는 트랙(48)과 제 1 연결 부분(45) 사이의 접촉을 보장할 수 있다. 예컨대, 하우징(37) 및 전자 조립체(36)는 각각 개구를 포함하며, 이들 개구는 고정 장치(49)의 통과를 허용하기 위해 서로 대향하여 위치된다. 고정 장치(49)는 예컨대 나사 또는 타이 로드이다. 본 예에서, 연결 부분(45)은 원호 형태를 가지며, 하우징(37)에 형성된 개구 둘레에 위치된다. 전기 공급 트랙(44)의 2개의 연결 부분(45)은 상기 개구에 대해 대칭으로 위치된다. 전자 조립체(36)의 트랙(48)은 각각 이들이 접촉하는 연결 부분(45)의 형태에 적합한 형태를 갖는다. 전자 조립체(36)의 트랙(48)은 브러시 홀더(24)의 전기 공급 트랙(44)과의 연결을 위한 외관 부분을 보지하면서, 제어 모듈로부터 돌출하여 연장되거나 또는 전기 절연 재료로 오버몰딩될 수 있다.

전자 조립체(36)는 전기 절연 재료로 제조된 조임용 부품(50)을 포함하고, 조임용 부품(50)은, 양호한 전기 접촉을 보장하기 위해, 브러시 홀더의 전기 공급 트랙(44)의 제 1 연결 부분(45) 및 트랙(48)에 의해 형성되는 조립체에 압력을 가하도록 위치된다. 이 조임용 부품은 나사 헤드와 같은 고정 장치(49)의 일부와 트랙(48) 사이에 위치된다. 이것은 또한 트랙(48)의 고정을 위해 고정 장치(49)를 전기적으로 절연할 수 있다.

바람직하게는, 전자 조립체(36)는 또한 고정 장치(49)의 일부와 조임용 부품(50) 사이에 위치된 와셔(washer)(60)를 포함할 수 있다.

도 3 내지 도 7에 도시된 예에서, 전기 공급 트랙(44)과 트랙(48) 사이의 전기 접촉을 허용하는 고정 장치(49)는 브러시 홀더(24)를 후방 베어링(17)에 고정할 수 있다. 이를 위해, 후방 베어링(17)은 고정 장치(49)의 통과를 허용하기 위해 전자 조립체(36) 및 브러시 홀더(24)의 각자의 개구에 대면하여 위치된 개구를 포함한다. 바람직하게는, 후방 베어링(17)의 개구는 고정 장치(49)의 나사산 부분과 협동하는 탭 부분(tapped portion)을 갖는다.

또한, 브러시 홀더(24)의 하우징(37)은, 제 1 연결 부분(45)을 지탱하는 고정 부분, 및 고정 장치(49)가 통과하는 개구를 포함한다. 경사 방지 장치(41)는 고정 부분으로부터 연장된다. 특히, 상기 장치는 전자 조립체와 대면하는 축방향 단부벽의 반대측의 고정 부분의 축방향 단부벽으로부터 연장된다. 또한, 후방 베어링(17)의 개구는 보지 장치(42) 내에 형성된다. 바람직하게는, 전자 조립체(36)의 개구는 조임용 부품(50) 내에 형성된다.

이 경우, 브러시 홀더(24)를 후방 베어링(17)에 위치시키는 것을 용이하게 하기 위해, 브러시 홀더는 상기 베어링 상의 상기 브러시 홀더를 제 1 방향으로 인덱싱할 수 있는 제 1 인덱싱용 스터드(58), 및 상기 베어링 상의 상기 브러시 홀더를 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 인덱싱할 수 있는 제 2 인덱싱용 스터드(59)를 포함한다.

회전 전기 기계(10)는 응용예에 따라 일반적으로는 10V 내지 60V 범위의 가변 전위차를 갖는 양의 여기 및 음의 여기로 작동한다. 브러시 홀더(24)의 전기 공급 트랙(44)은 각각 양 및 음의 여기 전위에 접속되어 있다. 바람직하게는, 함염 브릿지(saline bridge)의 형성을 방지하기 위해, 상이한 전위들을 갖는 회전 전기 기계의 상이한 도전성 부품들이 서로 절연될 수 있다.

함염 브릿지의 형성을 회피함으로써, 경사 방지 장치(41)는 제 1 연결 부분(45)의 후방 베어링(17)에 형성된 보지 장치(42)를 전기적으로 절연할 수 있다. 바람직하게는, 경사 방지 장치(41)는 적어도 4㎜에 걸쳐서, 특히 6㎜에 걸쳐서 베어링을 향해 돌출하여 연장된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에서, 하우징(37)은 전자 조립체(36)를 향해 축방향으로 돌출하여 연장되며 제 1 연결 부분(45) 및 트랙(48)에 의해 형성되는 조립체를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원호를 형성하는 실린더 부분(51)을 포함한다. 실린더 부분(51)은 상기 조립체를 외부 환경에 대해 전기적으로 절연할 수 있다.

또한, 이들 도면에 도시된 예에서, 하우징(37)은 전자 조립체(36)를 향해 축방향으로 돌출하여 연장되는 슬리브(52)를 포함한다. 슬리브(52)는, 상기 고정 장치(49)를 둘러싸도록, 브러시 홀더(24)의 제 1 연결 부분(45) 및 전자 조립체(36)의 트랙(48)에 의해 형성되는 조립체와 고정 장치(49) 사이에 위치된다. 상기 슬리브(52)는 상기 조립체의 후방 베어링(17)과 접촉하는 고정 장치(49)를 전기적으로 절연할 수 있다.

또한, 이들 도면에 도시된 예에서, 하우징(37)은 전자 조립체(36)를 향해 축방향으로 돌출하여 연장되는 디바이더(divider)(53)를 포함한다. 디바이더(53)는 2개의 전기 공급 트랙(44)의 2개의 제 1 연결 부분(45) 사이에 위치되어, 이들을 서로 전기적으로 절연하며 함염 브릿지의 형성을 방지한다. 바람직하게는, 하우징(37)은 연결 부분(45)의 각 단부 사이에 서로 대향하여 위치된 2개의 디바이더(53)를 포함한다.

이들 예의 전부에서, 조임용 부품(50)은 실린더 부분(51), 슬리브(52) 및 디바이더(53)를 각각 수용할 수 있는 홈 또는 공동을 포함한다.

도 6 및 도 7의 예는 실린더 부분(51), 슬리브(52) 및 디바이더(53)가 조임용 부품(50) 상에 형성되어 있는 변형예를 도시한다. 그러면, 하우징(37)은 실린더 부분(51)을 수용할 수 있는 제 1 홈(54), 슬리브(52)를 수용할 수 있는 제 2 홈(55), 및 디바이더(53)를 수용할 수 있는 공동(56)을 포함한다.

본 발명은 특히 얼터네이터 또는 가역 기계를 위한 브러시 홀더의 분야에 적용되지만, 임의의 유형의 회전 기계에 적용될 수도 있다.

상술한 설명은 단지 예로서 제공되었을 뿐, 본 발명의 분야를 한정하지 않으며, 상이한 요소들을 임의의 다른 균등물로 치환하는 것에 의해 본 발명으로부터의 일탈이 구성되지 않을 수도 있음을 이해해야 할 것이다. 예컨대, 본 발명의 범위로부터의 일탈은 경사 방지 장치를 베어링에, 그리고 보지 장치를 브러시 홀더에 배치하는 것에 의해 구성되지 않을 수도 있다.

Claims (13)

1. 자동차를 위한 회전 전기 기계로서, 상기 회전 전기 기계(10)는 축(X)을 갖고, 상기 회전 전기 기계는:
   - 로터(12) 및 스테이터(15)를 포함한 능동 부품(active parts);
   - 상기 능동 부품을 둘러싸며 적어도 하나의 베어링(16, 17)을 포함하는 케이싱(11);
   - 브러시 홀더(24)로서,
   - 상기 능동 부품 중 하나에 전기 공급을 허용하는 적어도 하나의 브러시(23); 및
   - 전기 절연 재료로 형성된 하우징(37)으로서, 상기 하우징은 상기 브러시(23)를 적어도 부분적으로 수용하는 리셉터클(receptacle)(39), 및 상기 브러시 홀더(24)를 상기 회전 전기 기계(10)의 일부에 고정시키는 고정 부분을 포함하는, 상기 하우징(37);
   을 포함하는, 상기 브러시 홀더(24);
   - 상기 브러시 홀더(24)를 적어도 부분적으로 덮도록 케이싱(11)에 장착되는 전자 조립체(36); 및
   - 고정 장치(49)로서, 상기 전자 조립체(36), 상기 브러시 홀더(24)의 상기 고정 부분 및 상기 베어링(16, 17)이 이들을 기계적으로 함께 연결하기 위해 상기 고정 장치의 통과를 허용하는 개구를 각각 포함하도록 배열되는, 상기 고정 장치(49);
   를 포함하는, 회전 전기 기계에 있어서,
   상기 브러시 홀더(24)는 상기 고정 장치(49)와는 구별되는 경사 방지 장치(41)를 포함하고, 상기 베어링(16, 17)은 보지 장치(retention device)(42)를 포함하고, 상기 경사 방지 장치 및 상기 보지 장치는 서로 협동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사 방지 장치(41) 및 상기 보지 장치(42)는, 상기 브러시(23)가 상기 회전 전기 기계(10)의 능동 부품 중 하나에 힘을 가할 때에 서로 접촉하도록 서로를 향해 돌출하여 연장되며, 이 접촉은 상기 장치들이 연장되는 방향에 수직인 방향으로 제공되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 경사 방지 장치(41)는 상기 하우징(37)으로부터 돌출하여 연장되는 적어도 하나의 벽에 의해 형성되고, 상기 벽은 적어도 상기 브러시(23)가 힘을 가하는 방향으로 상기 보지 장치(42)를 둘러싸도록 위치되며, 반경 방향으로 상기 회전 전기 기계(10)의 축(X)과 상기 보지 장치(42) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 경사 방지 장치(41)는 반경 방향 평면 상에서 "U"자 형태의 단면을 갖는 벽에 의해 형성되고, 상기 벽은 상기 하우징(37)의 축방향 단부벽으로부터 축방향으로 돌출하여 연장되며, "U"자 형태의 2개의 자유 단부는 상기 하우징(37)의 측벽에 인접해서 위치되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 보지 장치(42)는 스터드(stud)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 경사 방지 장치(41)는 상기 고정 부분으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 브러시 홀더(24)는 상기 전자 조립체(36)와의 연결을 위한 제 1 부분(45) 및 상기 브러시(23)와의 연결을 위한 제 2 부분(46)을 구비한 적어도 하나의 전기 공급 트랙(44)을 추가로 포함하고, 제 1 연결 부분은 상기 고정 부분의 제 1 단부벽에 위치되고, 상기 경사 방지 장치(41)는 상기 제 1 단부벽의 반대측의 상기 고정 부분의 제 2 단부벽으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 하우징(37)은 상기 제 1 연결 부분(45)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 돌출하여 연장되는 실린더 부분(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 하우징(37)은, 상기 전자 조립체(36)를 향해 돌출하여 연장되며 반경 방향으로 상기 고정 장치(49)와 상기 브러시 홀더(24)의 상기 제 1 연결 부분(45) 사이에 위치되는 슬리브(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   회전 전기 기계.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 브러시 홀더(24)는 상기 베어링(16, 17) 상의 상기 브러시 홀더를 적어도 하나의 방향으로 인덱싱(indexing)할 수 있는 적어도 하나의 인덱싱용 스터드(58, 59)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경사 방지 장치(41)는 축방향 길이를 따라서 상기 베어링(16, 17)을 향해 적어도 4㎜ 돌출하여 연장되는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    얼터네이터(alternator), 얼터네이터-스타터(alternator-starter), 또는 가역 기계(reversible machine)를 형성하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 조립체(36)는, 제어 모듈과, 적어도 하나의 전력 모듈과, 상기 전력 모듈 및 제어 모듈 중 적어도 하나가 장착되는 히트싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는
    회전 전기 기계.

Images