KR19990029007U - 차량용 교류발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 본 고안은 차량용 교류발전기에 관한 것으로서, 본 고안의 목적은 냉각용 공기의 공급이 충분하게 이루어지고, 아울러 냉각효율을 증대시킬 수 있게 하는 교류발전기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 고안의 구성은 코일이 권선된 고정자의 양측에 소정의 공간을 형성하도록 결합된 다수의 통풍구를 갖는 한 쌍의 브라킷, 상기 고정자의 내측에서 회전 가능하도록 한 쌍의 베어링으로 지지되는 회전축, 상기 회전축의 내측에 수용되도록 어느 일측의 브라킷에 결합된 코일이 권선된 계자철심, 상기 한 쌍의 브라킷 내부에 설치된 상기 여러 부품들을 냉각시키도록 상기 회전축의 일단에 결합된 냉각팬을 포함하는 차량용 교류발전기에 있어서, 상기 한 쌍의 브라킷(3,5)은 각각 고정자요크(1a)와 맞물리는 선단 주변에 다수의 통기구멍(50)이 형성된 것을 특징으로 한다.

이에 따른 본 고안에 의하면 발전기의 내부에 냉각용 공기의 공급이 충분하게 이루어지고, 아울러 냉각효율을 증대된다는 이점이 있다.

Description

차량용 교류발전기

본 고안은 본 고안은 차량용 교류발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각용 공기의 공급이 충분하게 이루어지고, 아울러 냉각효율을 증대시킬 수 있게 된 교류발전기에 관한 것이다.

차량에는 구동력을 발생시키는 엔진이 탑재되어 있으며, 이러한 엔진으로부터의 구동력을 변속기에서 원하는 소정의 속도 및 토오크로 변환시킨 후 휠을 구동시켜 차량의 주행이 이루어지도록 되어 있다.

엔진은 화석연료를 연소시켜 일정의 체적을 팽창시키고, 이에 따라 움직이는 피스톤의 왕복직선운동력을 회전운동으로 바꾸어 상기와 같이 차량을 주행시킬 수 있는 구동력을 발생시킨다.

뿐만 아니라 차량은 엔진의 시동을 위한 시동모터, 각종 등화장치, 각종 전기장치와 그 밖에 전력을 필요로 하는 전력소모요소를 갖는 구조로 구성되어 있기 때문에 엔진의 구동력으로 구동되는 발전기에 의해 발전작용이 이루어지도록 구성된다.

즉, 엔진의 구동력은 발전기를 구동시켜 각종 장치의 구동에 필요한 전기를 얻을 수 있도록 하기도 하는 것이며, 발전기에서 발생된 전력은 충전기에 의해 축전지에 충전되었다가 전력소모요소에 인가됨으로써, 차량이 원활하게 운행되도록 한다.

이와 같은 차량용 교류발전기는 엔진의 동력에 의해 회전자를 회전시켜 계자코일에 교류를 유기시키는 발전장치로서, 브라킷의 내부에 원통형으로 고정 설치된 고정자(stator)와, 상기 하우징에 베어링으로 지지되어 고정자의 중심에서 회전되면서 교류를 유기시키기 위한 회전자(rotor)로 구성되어 있다.

즉, 엔진의 구동력으로 회전축을 통하여 회전자를 회전시키면 고정자의 코일에 교류전류가 유도되도록 하는 것이다.

이러한 교류전류는 정류자를 통하여 직류로 정류되는 것이며, 근래에 들어서는 상기 정류자가 브러쉬를 갖지 않는 구조로 형성된 것이 널리 채택되고 있는 실정에 있다.

이와 같은 브러시리스(Brushless) 타입에 있어서 교류발전기는, 도 1에 도시된 바와 같이 다수겹으로 적층된 요크에 코일이 권선되어 고정자(1)를 형성하는데, 상기 고정자(1)의 양측에는 소정의 공간을 형성하도록 한 쌍의 브라킷(3,5)이 결합되어 있다.

그리고, 상기 한 쌍의 브라킷(3,5)이 이루는 내부 공간에는 한 쌍의 베어링(7,9)에 의해 지지되는 회전축(11)이 설치되어 있으며, 상기 회전축(11)에는 계자코일(12)이 권선된 계자철심(13)의 자속으로 자석이 되도록 회전자(15)가 결합되어 있다.

상기 고정자(1)와 계자철심(13)의 사이에서 회전자(15)가 회전하면서 얻어진 교류전류는 리어 브라킷(3)의 외측에 설치된 정류자(17)에 의해 직류전류로 정류되어 차량에 설치된 각종의 전장품에 전원이 공급된다.

상기 정류자(17)는 리어 브라킷(3)의 외측으로 결합된 엔드커버(19)에 수용되어 있다.

한편, 상기 회전축(11)의 일단부에는 엔진의 동력을 인출하도록 풀리(21)가 결합되어 있으며, 상기 풀리(21)와 프런트 브라킷(5)의 사이에는 냉각팬(30)이 설치되어 고온의 환경으로 작동되는 발전기의 내부 공기를 송풍시키도록 되어 있다.

즉, 발전기는 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환되는 과정에서 철의 히스테리시스, 와전류, 기계적인 마찰 등에 의해서 에너지의 손실이 발생되는데, 이러한 손실로 인해 발전기 내부에는 열이 발생된다.

이 열손실은 발전기의 기능을 저하시키는 원인이 되므로, 발전기에는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단으로 냉각팬을 이용한 강냉식 구조가 채용되고 있다.

여기서, 발전기의 엔드커버(19)는 금형으로 제작된 것으로, 외부 공기의 유출입이 자유롭도록 다수의 통풍구(19a)가 형성되어 있다.

물론, 리어브라킷(3)과 프런트 브라킷(5)에도 각각 통풍구(3a,5a)가 형성되어 있다.

그러나, 이러한 통풍구(19a,3a,5a)는 냉각팬(30)이 설치된 회전축(11)의 축방향으로만 형성되어 있기 때문에, 외부의 찬 공기가 용이하게 유입되지 못하여 냉각 성능이 저하된다는 문제점이 있었다.

즉, 상기와 같이 구성된 종래의 발전기는 냉각팬(30)의 동작에 따라 발전기의 내부에는 흡입부압이 발생되어 외부의 찬 공기는 화살표와 같은 방향으로 통과되어 발전기 내부의 열을 냉각시킨다.

엔진의 동작에 따라 회전축(11)이 회전하면 냉각팬(30)도 동시에 회전하게되는데, 이때 외부의 공기는 엔드커버(19)에 형성된 다수의 통풍구를 통과하여 정류자(17)를 냉각하며, 이어서 리어 브라킷(3)을 통과하여 고정자(1) 및 회전자(15)를 냉각한다. 그리고 더워진 공기는 프런트 브라킷(5)을 통과하여 외부로 방출된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 발전기의 냉각 구조는 냉각팬이 회전됨에 따라 외부의 공기가 흡입되면 엔드커버와 리어 브라킷측의 정류자 및 리어베어링, 그리고 회전자 및 고정자의 뒷부분 일측을 냉각시키는 냉각 효율은 높지만, 프런트 브라킷측의 프런트 베어링 및 회전자와 고정자의 앞부분은 냉각 효율이 낮게 나타난다는 문제점이 있었다.

즉, 냉각팬의 동작에 따라 유입되는 공기가 정류자 및 고정자와 회전자를 냉각시키고 이미 더워진 상태에서 프런트 브라킷에 통과되기 때문에, 프런트 브라킷에 설치된 베어링이 냉각되지 못하여 고온으로 됨에 따라 외륜을 지지하는 오링이 소착되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 리어 브라킷측 뿐만 아니라 프런트 브라킷측에도 동일한 냉각효율을 갖게하여 프런트 베어링을 냉각되게 하는 데 있는바, 궁극적인 목적으로는 발전기의 냉각 성능을 향상시키는 데 있다.

도 1은 종래의 차량용 교류발전기 구조를 나타내기 위한 단면도,

도 2는 본 고안에 의한 차량용 교류발전기 구조를 나타내는 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 차량용 교류발전기의 일측 하우징을 나타내는 사시도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 고정자 1a : 고정자요크

3 : 리어브라킷 3a : 통기구

5 : 프런트 브라킷 5a : 통기구

11 : 회전축 12 : 계자코일

13 : 계자철심 15 : 회전자

19 : 엔드커버 50 : 통기구멍

상기한 목적을 실현하기 위한 본 고안의 특징은 외부의 차가운 공기를 발전기의 양측방향에서와 더불어 중앙부에서도 유입되게 하여 발전기 내부의 부품을 냉각시키는 데 있다.

이와 같은 특징을 구현하기 위한 본 고안의 구성은 코일이 권선된 고정자의 양측에 소정의 공간을 형성하도록 결합된 다수의 통풍구를 갖는 한 쌍의 브라킷, 상기 고정자의 내측에서 회전 가능하도록 한 쌍의 베어링으로 지지되는 회전축, 상기 회전축의 내측에 수용되도록 어느 일측의 브라킷에 결합된 코일이 권선된 계자철심, 상기 한 쌍의 브라킷 내부에 설치된 상기 여러 부품들을 냉각시키도록 상기 회전축의 일단에 결합된 냉각팬을 포함하는 차량용 교류발전기에 있어서, 상기 한 쌍의 브라킷은 각각 고정자요크와 맞물리는 선단 주변에 다수의 통기구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 냉각팬이 구동됨에 따라 하우징 내부에는 흡입부압이 방생되고, 이에 따라서 외부로부터 공기가 하우징내부로 유입된 후 내부열을 포함하는 상태하에서 외부로 배출되며, 이때 외부의 공기는 하우징의 일측부와 외주부에서 각각 동시에 유입되므로 충분한 공기의 유입이 이루어지고 냉각효율이 증대된다.

이하, 본 고안의 목적을 가장 잘 나타낼 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

또, 첨부한 도면에서는 종래예의 구성과 동일한 부분에 동일한 명칭 및 동일한 부호를 부여한다.

도시된 바와 같이 차량용 교류발전기는 다수겹으로 적층된 고정자요크(1a)에 전기자코일(1b)이 권선되어 고정자(1)를 형성하는데, 상기 고정자(1)의 양측에는 소정의 공간을 형성하도록 한 쌍의 브라킷(3,5)이 결합되어 있다.

그리고, 상기 한 쌍의 브라킷(3,5)이 이루는 내부 공간에는 한 쌍의 베어링(7,9)에 의해 지지되는 회전축(11)이 설치되어 있으며, 상기 회전축(11)에는 계자코일(12)이 권선된 계자철심(13)의 자속으로 자석이 되도록 회전자(15)가 결합되어 있다.

상기 고정자(1)와 계자철심(13)의 사이에서 회전자(15)가 회전하면서 얻어진 교류전류는 리어 브라킷(3)의 외측에 설치된 정류자(17)에 의해 직류전류로 정류되어 차량에 설치된 각종의 전장품에 전원이 공급된다.

상기 정류자(17)는 리어 브라킷(3)의 외측으로 결합된 엔드커버(19)에 수용되어 있다.

한편, 상기 회전축(11)의 일단부에는 엔진의 동력을 인출하도록 풀리(21)가 결합되어 있으며, 상기 풀리(21)와 프런트 브라킷(5)의 사이에는 냉각팬(30)이 설치되어 고온의 환경으로 작동되는 발전기의 내부 공기를 송풍시키도록 되어 있다.

물론, 상기 엔드커버(19)와 한 쌍의 브라킷(3,5)은 각각 금형으로 제작된 것으로, 외부 공기의 유출입이 자유롭도록 다수의 통풍구(19a,3a,5a)가 형성되어 있다.

도 3은 본 고안에 따른 발전기에 적용된 리어브라킷을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 리어브라킷(3)에는 한 쌍의 브라킷을 서로 볼트 결합하기 위한 다수의 플랜지부(3b)가 형성되어 있으며, 이와 같이 결합된 발전기를 차체에 고정하기 위한 마운팅부(3c)가 형성되어 있다.

그리고, 베어링에 의해 지지되는 회전축이 설치된 주변으로는 다스의 통풍구(3a)가 형성되어 있다.

아울러, 상기 리어브라킷(3)은 고정자요크에 맞물려 고정되는 바, 상기 고정자요크와 맞물리게되는 선단 주변에는 소정이 간격으로 노치되어 다수의 통기구멍(50)을 형성하고 있다.

즉, 상기 다수의 통기구멍(50)은 발전기가 조립되었을 때 측면 외주에 구멍이 형성된 구조로되어 외부의 찬 공기를 유입할 수 있게되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 차량용 교류발전기는 도 2를 참조하여 설명하는 다음과 같이 작용된다.

차량용 교류발전기는 냉각팬(30)에 의하여 내부의 열을 냉각시키는데, 화살표로 표시한 바와 같은 방향으로 외부의 공기가 통과되어 발전기 내부의 열을 냉각한다.

즉, 엔진의 동작에 따라 회전축(11)이 회전하면 냉각팬(30)도 동시에 회전하게 되는데, 이때 외부의 공기는 엔드커버(19) 및 리어브라킷(3)을 통하여 정류자(17) 및 회전자(15)와 고정자(1)를 냉각하고 냉각팬(30)의 날개 방향으로 유출된다.

그리고, 이와 거의 동시에 브라킷(3,5)의 측면에 형성된 통기구멍(50)을 통하여 외부의 찬 공기가 유입된다. 물론, 이와 같이 유입된 외부의 공기는 베어링(9)을 냉각시키며 냉각팬(30)의 날개방향으로 유출된다.

즉, 본 실시예에 따른 교류발전기는 브라킷의 일측부와 외주부에서 각각 외부의 찬 공기가 동시에 유입되므로 충분한 공기의 유입이 이루어지고 냉각효율이 증대된다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 차량용 교류발전기는, 냉각용 공기의 공급이 충분하게 이루어지고, 아울러 냉각효율을 증대시킬 수 있다는 이점이 있다.

상기에서 설명된 본 실시예는 단지 예시에 불과한 것이고 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 고안이 속한 분야의 당업자는 본 고안의 구성에 변형을 꾀하여 실시할 수 있겠으나, 변형된 실시예는 첨부된 본 고안의 청구범위에 속한다는 것이 자명해질 것이다.

Claims (1)

1. 코일이 권선된 고정자의 양측에 소정의 공간을 형성하도록 결합된 다수의 통풍구를 갖는 한 쌍의 브라킷, 상기 고정자의 내측에서 회전 가능하도록 한 쌍의 베어링으로 지지되는 회전축, 상기 회전축의 내측에 수용되도록 어느 일측의 브라킷에 결합된 코일이 권선된 계자철심, 상기 한 쌍의 브라킷 내부에 설치된 상기 여러 부품들을 냉각시키도록 상기 회전축의 일단에 결합된 냉각팬을 포함하는 차량용 교류발전기에 있어서,

   상기 한 쌍의 브라킷(3,5)은 각각 고정자요크(1a)와 맞물리는 선단 주변에 다수의 통기구멍(50)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기