KR20020062189A - 차량용 교류발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고정자의 냉각성을 확보하면서 고정자전체로서의 강성을 크게하고, 고정자의 온도상승이 억제되는 동시에 전자음을 저감시킬수 있는 차량용 교류발전기를 얻는다.

고정자권선의 코일엔드(28)의 브리지부(28b)에 바니쉬(35)를 도포하고 있다. 그리고 고정자철심(15)의 축심을 포함하는 평면에 대한 브리지부(28b)의 단면에서의 브리지부(28b)의 단면적에 대한 도체선(29) 및 바니쉬(35)의 점적율을 70%이상으로 하고, 또, 브리지부(28b)의 단면에서의 브리지부(28b)의 외주에 대한 도체선 (29)의 노출부가 점하는 비율을 50%이상으로 하고 있다.

Description

차량용 교류발전기{AUTOMOTIVE ALTERNATOR}

본 발명은, 차량용 교류발전기에 관해, 특히 고정자권선의 코일엔드군에 절연성수지를 도포해서 고정자철심의 진동에 기인하는 전자음을 저감하는 차량용 교류발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 교류발전기에서는 발전시에 고정자철심이 경방향으로 진동해서 전자음을 발생하게 된다. 그래서 종래, 고정자철심의 진동에 기인하는 전자음을 저감시키기 위해 바니쉬를 슬롯내에 함침시켜서 고정자철심과 고정자권선을 고착시킴으로써, 고정자전체로서의 강성을 높일 대책이 채택되어 있었다. 그리고 이 대책에 의해 슬롯내에서의 고정자권선의 이동이 저지되므로, 고정자권선을 구성하는 도체선이 슬롯내 벽면에 마찰됨으로써 도체선의 절연피막의 손상이 억제되고, 고정자철심과 고정자권선 사이의 내압이 높아진다. 즉 전기절연성을 향상시키기도 하였다.

그러나 바니쉬를 슬롯내에 함침시킬때에 바니쉬가 고정자권선의 코일엔드군에 극소량부착하는 경우는 있었으나 바니쉬를 코일엔드군에 적극적으로 도포함으로써 고정자전체로서의 강성을 높이려고 하는 사상은 없었다.

또 이 대책에서는, 코일엔드군을 구성하는 도체선이 서로 고착되어 있지 않으므로, 진동에 의해 도체선끼리가 스쳐 도체선의 절연피막이 손상해 버리고, 각상의 권선내에서의 단락사고나, 상간에서의 단락사고를 유발해 버리게 된다. 또, 이대책에서는 코일엔드군을 구성하는 도체선간에 좁은 극간이 형성되어 있고, 냉각팬에 의한 냉각풍이 이 좁은 극간을 통풍하므로, 큰 바람소리가 발생하게 된다.

또, 종래 고정자권선의 코일엔드군에서의 전기절연성을 확보하기 위해 에폭시수지등의 절연성수지에 의해 코일엔드군 전체를 매립하는 대책이 실시되었었다. 이 경우, 코일엔드군을 구성하는 도체선이 절연성수지에 의해 고착되고, 고정자전체로서의 강성향상에 연결되는 동시에 코일엔드군을 구성하는 도체선간이 절연성수지로 매립되어, 바람소리 저감에 연결되게 된다.

그러나, 코일엔드군 전체가 절연성수지에 의해 매립되어 있으므로, 고정자권선에서 발생하는 열이 코일엔드군에서 방열이 힘들어지고, 고정자온도가 높아지고, 출력의 저하를 초래하는 결과가 된다.

이와 같이, 종래의 차량용 교류발전기에서는 고정자권선의 코일엔드군에 절연성수지를 도포하는데, 고정자전체로서의 강성향상과 고정자권선의 냉각성향상과의 양자에 대한 고려가 되어 있지 않았다. 그래서 전자음을 저감할 수 있으나, 고정자의 온도상승을 억제할 수 없다는 문제가 발생했었다.

또는 고정자의 온도상승을 억제할 수 있으나, 전자음을 저감할 수 없다는 문제가 발생해 버렸었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 된것으로, 고정자권선의 코일엔드군의 브리지부 단면적에 대한 브리지부를 구성하는 도체선 및 절연성수지의 점적율을 전자음의 관점에서, 또 브리지부 단면의 외주에 대한 도체선의 노출부가 점하는 비율을 고정자권선의 냉각성의 관점에서 규정해서 고정자의 냉각성을 확보하면서 전자음을 저감할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻는 적을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 차량용 교류발전기는, 케이스에 회전가능하게 지지된 샤프트와, 상기 샤프트에 고착된 회전자와, 축방향으로 뻗은 슬롯이 주방향으로 나열되어 다수 형성되고 상기 회전자를 내포하도록 상기 케이스에 지지된 원통형의 고정자철심 및 이 고정자철심에 권장된 다상교류권선으로된 고정자권선을 갖는 고정자와, 상기 회전자의 적어도 축방향의 일단부에 고착된 냉각팬을 구비하고, 상기 다상교류권선을 구성하는 각상의 권선은 권장하는 상기 슬롯을 서로 1슬롯씩 미루어서, 전기도체를 절연피복해서 된 도체선을 상기 슬롯에서 상기 고정자철심의 단면측에 연출하고, 주방향으로 뻗어서 상기 소정 슬롯 떨어진 다음의 상기 슬롯에 들어가도록 소정의 슬롯마다의 상기 슬롯에 파상으로 소정턴수 감아서 구성되고, 상기 각상의 권선의 코일엔드는, 상기 소정 슬롯 떨어진 상기 슬롯의 쌍의 각각에서 상기 고정자철심의 단면측에 연출하는 상기 도체부의 부위로 된 연출부와, 상기 소정 슬롯 떨어진 상기 슬롯의 쌍의 각각에서 상기 고정자철심의 단면측으로 연출하는 상기 연출부를 주방향으로 뻗어 연결하는 상기 도체선의 부위로된 브리지부로 구성되고, 상기 고정자권선의 코일엔드군은 상기 각상의 권선의 코일엔드가 상기 브리지부를 경방향으로 겹쳐서 주방향으로 배열해서 구성되고, 또 절연성수지가 경방향으로 겹치는 상기 브리지부끼리를 고착하도록 상기 브리지부에 도포되어 있는 차량용 교류발전기에서, 상기 고정자철심의 축심을 포함하는 평면에 대한 상기 브리지부의 단면에서의 상기 브리지부의 단면적에 대한 상기 도체선 및 상기 절연성수지의 점적율이 70%이상이고, 또 상기 브리지부의 단면에서의 상기 브리지부의 외주에 대한 상기 도체선의 노출부가 점하는 비율이 50%이상인 것이다.

또 상기 절연성수지가 상기 슬롯내에 함침되어 있는 것이다.

또 상기 절연성수지가 바니쉬이다.

또 상기 절연성수지가 실리콘수지이다.

또 상기 슬롯이 매극매상당 2개의 비율로 형성되고, 상기 다상교류권선은 각각 상기 각상의 권선을 교류결선해서 된 2개의 3상교류권선으로 구성되어 있는 것이다.

또 상기 각상의 권선이 분리감기로 상기 고정자철심에 권장되어 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기를 표시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자를 표시하는 사시도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 고정자권선을 구성하는 1상분의 권선을 모식적으로 표시하는 사시도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 회로도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자에서의 바니쉬의 도포상태를 설명하는 설명도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자에서의 바니쉬의 도포상태를 설명하는 설명도.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자에서의 바니쉬의 도포상태를 설명하는 설명도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에서의 브리지부 단면적에 대한 도체선 및 바니쉬의 점적율과 전자음의 관계를 표시하는 도면.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에서의 브리지부 단면에서의 브리지부 외주에 대한 도체선의 노출부가 점하는 비율과 고정자의 온도상승치와의 관계를 표시하는 도면.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 차량용 교류발전기의 고정자권선을 구성하는 1상분의 권선을 모식적으로 표시하는 사시도.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 차량용 교류발전기의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3 : 케이스, 5 : 냉각팬,

6 : 샤프트, 7 : 회전자,

8,40 : 고정자, 15,41 : 고정자철심,

15c,41c : 슬롯, 16,42 : 고정자권선,

16f,16r,42f,42r : 코일엔드군, 28,46 : 코일엔드,

28b,46b : 브리지부, 29 : 도체선,

30,45 : 권선, 35 : 바니쉬(절연성수지),

160 : 3상교류권선(다상교류권선),

161A : 제1의 3상교류권선(다상교류권선),

161B : 제2의 3상교류권선(다상교류권선).

이하 본 발명의 실시의 형태를 도면을 따라 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기를 표시하는 단면도, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자를 표시하는 사시도, 도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 고정자권선을 구성하는 1상분의 권선을 모식적으로 표시하는 사시도, 도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 회로도이다.

도 1 내지 도 3에서, 차량용 교류발전기는 알루미늄제의 프론트브래컷(1) 및 리어브래컷(2)으로 구성된 케이스(3)와 이 케이스(3)내에 설치되고 일단부에 풀리 (4)가 고정된 샤프트(6)와 이 샤프트(6)에 고정된 란델형의 회전자(7)와, 이 회전자(7)의 축방향 양단부에 고정된 냉각팬(5)과, 회전자(7)를 포위하도록 케이스 (3)에 고정된 고정자(8)와, 샤프트(6)의 타단부에 고정되어 회전자(7)에 전류를 공급하는 슬립링(9)과, 슬립링(9)의 표면에 접동하는 한쌍의 부러시(10)와, 이 부러시 (10)를 수납하는 부러시홀더(11)와, 고정자(8)에 전기적으로 접속되어, 고정자 (8)에서 생긴 교류를 직류로 정류하는 정류기(12)와, 부러시홀더(11)에 감착된 히트싱크(17)에 부착되어, 고정자(8)에서 생긴 교류전압의 크기를 조정하는 레귤레이터(18)를 구비하고 있다.

회전자(7)는 전류를 흘려서 자속을 발생하는 계자권선(13)과 이 계자권선 (13)을 덮도록 설치되고 그 자속에 의해 자극이 형성되는 한쌍의 폴코어(20),(21)를 구비하고 있다. 그리고 한쌍의 폴코어(20),(21)는 철제로 각각 최외경면 형상을 대략 대형상으로 하는 클로상자극(22),(23)이 외주연부에 주방향으로 등각피치로 돌설되어 있고, 이들의 클로상자극(22),(23)을 맞물리도록 대향시켜서 샤프트 (6)에 고착되어 있다.

고정자(8)는 소정매수의 자성강판을 적층해서 제작된 원통상의 고정자철심 (15)과 고정자철심(15)에 권장된 고정자권선(16)으로 구성되어 있다. 이 고정자 (8)는 클로상자극(22),(23)의 외주면과 고정자철심(15)의 내주면 사이에 균일한 에어갭을 형성하도록 프론크브래컷(1)과 리어브래컷(2)에 끼워져 있다.

고정자철심(15)은, 원통상의 기부(15a)와 각각 기부(15a)의 내주면에서 축심에 향하도록 설치되고 또, 기부(15a)의 내주면에 주방향으로 등각피치로 형성된 다수의 티스부(15b)와 기부(15a)와 인접한 트스부(15b)에 의해 구성된 축방향으로 뻗는 다수의 슬롯(15c)을 구비하고 있다. 여기서, 회전자(7)의 자극수는(12)이고 고정자철심(15)에는 36개의 슬롯(15c)이 주방향으로 등각피치로 형성되어 있다. 즉 매극매상당의 슬롯수는 1이다.

이 고정자권선(16)은, 원형단면의 동선재(전기도체)를 절연피복해서된 도체선(29)을 하나의 슬롯(15c)에서 고정자철심(15)의 단면측으로 연출하고, 주방향으로 뻗어서 3슬롯 떨어진 다음의 슬롯(15c)에 들어가도록, 3슬롯마다의 슬롯(15c)에 파상으로 소정회수 감아서 된 3상분의 권선(30)으로 구성되어 있다. 또 각상의 권선(30)은 권장되는 슬롯(15c)이 서로 1슬롯씩 밀려서 고정자철심(15)에 권장되어 있다.

여기서, 고정자권선(16)의 권선구조에 대해 도 3을 참조하면서 설명한다. 각상의 권선(30)은 도체선(29)을 소정회수 감은 웨이브와인딩권선으로 구성되어 있고, 3슬롯피치(3P)에 배열된(12)의 슬롯수납부(30a)와 인접하는 슬롯수납부(30a)의 반의 단부끼리를 축방향의 양측에서 교호로 연결하고, 또 나머지 반의 단부끼리를 축방향의 양측에서 교로호 연결하는 연결부(30b)로된 파상패턴의 분리권선으로 형성되어 있다. 이 권선(30)은, 슬롯수납부(30a)를 3슬롯마다의 슬롯(15c)에 수납해서 고정자철심(15)에 권장되어 있다. 이때 하나의 슬롯(15c)에서 연출하는 연결부 (30b)는 그반이 주방향의 한쪽으로 뻗어서 주방향 한쪽의 인접한 슬롯(15c)에 들어가고 나머지 반이 주방향의 다른쪽으로 뻗어서 주방향 다른쪽의 인접한 슬롯(15c)에 들어가 있다.

그리고 도 2에 표시된 바와 같이 3개의 권선(30)이 삽입되는 슬롯(15c)을 서로 주방향으로 1슬롯분(1P) 밀려서, 경방향으로 3층으로 겹쳐져 고정자철심(15)에 권장되어 있다.

또, 각 권선(30)에서 코일엔드(28)는 연결부(30b)로 구성되고, 슬롯(15c)에서 연출하는 도체선(29)의 부위로된 연출부(28a)와, 3슬롯 떨어진 2개의 슬롯(15c)으로부터 연출하는 연출부(28a)를 주방향으로 뻗어서 연결하는 도체선(29)의 부위로된 브리지부(28b)로 형성되어 있다. 그리고 각 권선(30)의 코일엔드(28)가 브리지부(28b)를 경방향으로 겹쳐서 주방향으로 배열되어, 고정자권선(16)의 코일엔드군(16f),(16r)을 구성하고 있다. 또 후술하는 절연성수지로서의 바니쉬가 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)에 도포되어 있다. 이 바니쉬는 폴리에스텔수지등의 수지를 풍매에 녹인 것으로 도포후 경화해서 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)을 일체로 고착되어 있는 동시에, 경방향으로 겹치는 브리지부(28b)끼리를 일체로 고착하고 있다.

이와 같이 권장된 3상분의 권선(30)이 Y결선(교류결선)되어서 다상교류권선으로서의 3상교류권선(160)을 구성하고 있다. 그리고, 3상교류권선(160)이 정류기 (12)에 접속되어, 도 4에 표시되는 전기회로를 구성하고 있다.

이와 같이 구성된 차량용 교류발전기에서는, 배터리(도시않음)로부터 부러시 (10), 슬립링(9)을 통해서 계자권선(13)에 전류가 공급되어 자속이 발생한다. 이자속에 의해 폴코어(20)의 클로상자극(22)이 N극에 착자되고, 폴코어(21)의 클로상자극(23)이 S극에 착자된다.

한편, 엔진에 의해 풀리(4)가 구동되고 샤프트(6)에 의해 회전자(7)가 회전된다. 이 회전자(7)의 회전에 의해 회전자계가 고정자철심(15)에 부여되어, 고정자권선(16)의 3상교류권선(160)에 기전력이 발생한다.

3상교류권선(160)에서 발생된 교류의 기전력이 정류기(12)에 의해 직류로 정류되는 동시에 그 출력전압의 크기가 레귤레이터(18)에 의해 조정되고, 배터리에 충전된다.

이때, 회전자(7)의 회전에 의해 냉각팬(5)이 회전구동된다. 그리고, 냉각팬 (5)의 회전에 의해, 외기가 흡기공(1a),(2a)으로부터 케이스(3)내에 흡기되고 축방향으로 회전자(7)측으로 흐르고, 그 후 냉각팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서, 배기공(1b),(2b)으로부터 배기되는 냉각풍유로가 형성된다. 정류기(12) 및 레귤레이터(18)에서의 발열이 히트싱크(12a),(17)에서 이 냉각풍유로를 흐르는 냉각풍으로 방열되고, 정류기(12) 및 레귤레이터(18)의 온도상승이 억제된다.

또 고정자권선(16)에서의 발열이 코일엔드군(16f),(16r)으로부터 냉각풍에 방열되고, 고정자(8)의 온도상승이 억제된다. 또 회전자(7)의 프론트측과 리어측과의 압력차에 기인해서 회전자(7)내에 냉각풍이 흐르고, 계자권선(13)에서의 발열이 방열되고, 회전자(7)의 온도상승이 억제된다.

계속해 브리지부(28b)에서의 바니쉬(35)의 도포상태에 대해 도 5 내지 도 7을 참조하면서 설명한다. 여기서 도 5 내지 도 7은 고정자철심(15)의 축심을 포함하고, 또 티스부(15b)의 중앙을 통하는 평면으로 브리지부(28b)를 절단한 상태를 표시하고 있고, 도 5는 브리지부의 단면적에 대한 도체선 및 바니쉬의 점적율이 30%의 경우를 도 6은 도체선 및 바니쉬의 점적율이 80%의 경우를 도 7은 도체선 및 바니쉬의 점적율이 100%의 경우를 각각 표시하고 있다. 또 도체선 및 바니쉬의 점적율은 브리지부의 단면에서의 도체선의 면적과 바니쉬의 면적과의 총단면적을 브리지부의 총단면적으로 나눈 것이다.

도 5 내지 도 7에서, 바니쉬(35)가 3상의 브리지부(28b)를 구성하는 도체선 (29)을 일체로 고착하고 있다.

그리고, 도체선(29) 및 바니쉬(35)의 점적율이 30%이면 도 5에 표시된 바와 같이, 바니쉬의 량이 너무 적으므로, 3상의 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)이 부분적으로 바니쉬(35)에 의해 고착되고, 다수의 극간이 도체선(29)간에 형성되어 있다. 또 도체선(29) 및 바니쉬(35)의 점적율이 80%이면 도 6에 표시된 바와 같이, 3상의 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)의 대부분이 바니쉬(35)에 의해 고착되어 있고, 약간의 공극(36)이 브리지부(28b) 내부에 형성되어 있다. 또 도체선(29) 및 바니쉬(35)의 점적율이 100%이면, 도 7에 표시된 바와 같이 3상의 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)이 완전히 일체로 바니쉬(35)에 의해 고착되어 있고 극간(26)은 없다.

여기서 도체선(29) 및 바니쉬935)의 점적율이 커지면, 코일엔드(28)의 강성이 커진다. 그리고, 코일엔드(28)가 2개의 슬롯(15c)에 가설되어 있으므로 코일엔드(28)의 강성이 커지면 커질수록, 고정자철심(15)의 강성이 커지고, 결과로 고정자전체로서의 강성이 올라가게 된다.

다음에 도체선 및 바니쉬의 점적율을 변경한 고정자를 탑재한 차량용 교류발전기를 전부하로 발전상태에서, 회전수 5000r/min까지 올렸을때의 전자음의 최대치를 측정한 결과를 도 8에 표시한다.

도 8에서 전자음은 점적율이 10%증가함에 따라 서서히 저하하고, 점적율이 50%에서 70%의 영역에서 급격히 저하하고, 점적율이 70%에서 서서히 저하하고, 점적율이 80%이상에서는 대략 일정해지는 곡선이 된다는 것을 알 수 있다. 즉 점적율이 50%이하에서는 바니쉬의 도포에 의한 고정자전체로서의 강성을 향상시키는 효과는 적고, 점적율이 50%를 초과하면, 바니쉬의 도포에 의한 고정자전체로서의 강성을 향상시키는 효과가 현저해지고 있다. 그리고 점적율이 70%이상으로 하면 고정자전체로서의 강성이 충분히 커져있는 것을 알 수 있다. 그리고 점적율이 70%일때, 전자음은 92dB을 표시하고 점적율이 80%이상에서, 전자음은 거의 91dB로 유지되고 있다.

따라서, 점적율이 70%이상이면, 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)의 대부분이 바니쉬(35)에 의해 일체로 고착되므로 코일엔드군(16f),(16r)의 강성이 높여지고, 결과로서 고정자전체의 강성을 충분히 높이게 된다.

이 결과, 고정자철심(15)의 경방향의 진동이 억제되고, 전자음이 저감된다. 또 점적율이 80%이상으로 하면, 작은 전자음에 안정해서 억제할 수가 있으므로, 제조공정상의 변동요인을 고려하면 점적율 80%이상으로 하는 것이 바람직하다.

또, 도 5에 표시되는 바와 같이 점적율이 작아질수록, 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)을 고착하는 비율이 적어지고, 냉각풍의 통풍로가 되는 좁은 극간이 브리지부(28b)에 다수 형성된다. 냉각풍이 브리지부(28b)에 형성되는 좁은 극간을 통풍하는 것에 기인하는 바람소리가 커져버린다. 그러나 점적율이 70%이상이면, 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)의 대부분이 바니쉬(35)에 의해 고착되므로, 냉각풍의 통풍로가 되는 좁은 극간이 브리지부(28b)에 형성되기 힘들게 되고, 바람소리의 발생을 억제할 수 있다. 또 진동에 의해 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)끼리가 서로 스쳐서 도체선(29)의 절연피막을 손상시키지 않고 전기절연성이 향상된다.

계속해, 도체선 및 바니쉬의 점적율을 80%로 하고, 브리지부(28b)의 단면에서의 브리지부(28b)의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율을 변경시킨 고정자를 탑재한 차량용 교류발전기를 전부하로 발전시켜 출력이 안정된 상태에서, 고정자의 포화온도를 측정하고 포화온도의 실험분위기온도(20℃)로부터의 온도상승치를 도 9에 표시한다. 여기서, 고정자의 포화온도는 3000,3500,4000,4500 및 5000r/min으로 운전시켜서 고정자의 각 포화온도를 측정해서 그 최대치를 포화온도로 하고 있다. 또, 브리지부(28b)의 단면을 고정자철심(15)의 축심을 포함하고, 또 티스부(15b)의 중앙을 통과하는 평면에 의한 절단면이다. 또 도체선(29)의 노출부는 브리지부(28b)의 단면에서의 브리지부(28b)의 외주를 구성하는 도체선(29)의 부위이다.

도 9에서, 고정자의 온도상승치는, 브리지부(28b)의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율이 증가함에 따라 서서히 저하하고, 이 비율이 40%를 초과하면 급격하게 저하하고, 이 비율이 50%를 초과하면 서서히 저하하고, 이 비율이 60%이상에서는 거의 일정해지는 곡선을 표시하고 있다. 즉 이 비율이 40%이하에서는, 도체선(29)의 노출부가 너무 적어서, 고정자권선(16)에서 발생한 열이 도체선 (29)의 노출부로부터 냉각풍에 충분히 발열되지 않고, 고정자의 온도상승을 억제하는 효과는 적고, 이 비율이 40%를 초과하면 고정자의 온도상승을 억제하는 효과가 현저해진다. 그리고 이 비율이 50%이상으로 하면, 고정자권선(16)에서 발생한 열이 도체선(29)의 노출부에서 냉각풍에 충분히 방열되어, 고정자의 온도상승이 충분히 억제된다. 그리고 이 비율이 50%이상에서는 고정자의 온도상승치를 180℃이하로 억제되는 것을 알 수 있다. 또 이 비율이 60%이상으로 함으로써, 고정자의 온도상승치를 대략 175℃로 안정해서 억제되는 것을 알 수 있다.

그래서 브리지부(28b)의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율을 50%이상으로 설정함으로써 고정자권선(16)에서 발생한 열이 도체선(29)의 노출부에서 냉각풍에 충분히 방열되므로, 고정자권선이 높은 냉각성이 확보되고, 고정자의 온도가 안정해서 낮게 억제된다. 또 이 비율이 60%이상으로 하면, 고정자의 온도상승치를 저온으로 안정해서 억제할 수가 있으므로 제조공정상의 변동요인을 고려하면 이 비율을 60%이상으로 하는 것이 바람직하다.

여기서 고정자의 내열온도는 260℃이고 최악의 운전조건에서는 고정자의 분위기온도가 90℃에 이른다. 그래서, 분위기온도 90℃에서의 고정자의 온도상승치를 170℃이하로 억제하면 최악의 운전조건이 되어도 고정자가 내열온도를 초과하는 것이 피할수 있게 된다. 그리고 분위기온도 90℃에서의 고정자의 온도상승치 170℃는 분위기온도 20℃에서의 고정자의 온도상승치 180℃에 상당하고 있다. 따라서 이 비율을 50%이상으로 설정하고 있으면 최악의 운전조건에서도, 고정자의 온도가 내열온도를 초과하는 일 없고, 고정자의 장수명화가 도모된다.

이와 같이 고정자권선(16)의 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)의 단면적에 대한 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29) 및 바니쉬935)의 점적율을 70%이상으로 하고, 또 브리지부(28b)의 단면의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율을 50%이상으로 함으로써 고정자권선(16)의 높은 냉각성을 확보하면서 고정자전체로서의 강성이 높여지고, 고출력 및 저전자음을 실현할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻을 수가 있다.

또 절연성수지로서 침투성이 좋은 바니쉬(35)를 사용하고 있으므로 브리지부 (28b)에의 바니쉬(35)의 도포공정이 쉬워지는 동시에 도체선(29)을 노출시키도록 바니쉬(35)를 브리지부(28b)에 도포할 수가 있다.

또, 고정자권선(16)을 구성하는 각상의 권선(30)은 분리권선으로 구성되어 있으므로, 각권선(30)의 슬롯(15c)으로부터 연출하고 코일엔드(28)가 주방향 양측에 반씩분리된다. 그래서 경방향으로 겹치는 브리지부(28b)의 개수가 전주에 걸쳐 대략 같아지므로 각상의 권선(30)의 코일엔드(28)끼리의 결합력이 커지는 동시에 코일엔드군(16f),(16r)의 강도가 전주에 걸쳐 균일해지고, 고정자전체로서의 강성이 커진다. 이로써 전자음의 저감이 도모된다.

또, 상기 실시의 형태 1에서는 3슬롯마다의 슬롯(15c)에 하나의 슬롯(15c)으로부터 연출하고 그반이 주방향의 한쪽으로 뻗어서 주방향 한쪽의 인근의 슬롯(15c)으로 들어가고, 나머지의 반이 주방향이 다른쪽에 뻗어서 주방향 다른쪽의 슬롯(15c)에 들어가도록 권장된 분리권선으로 각상의 권선(30)을 구성하는 것으로 하고 있으나, 3슬롯마다의 슬롯(15c)에 하나의 슬롯(15c)으로부터 연출해서 주방향의 한쪽으로 뻗어서 주방향 한쪽의 인접한 슬롯(15c)에 들어가도록 권장된 웨이브와인딩권선으로 각상의 권선을 구성해도 같은 효과가 얻어진다.

실시의 형태2.

이 실시의 형태 2에서는 바니쉬(25)를 고정자권선(16)의 코일엔드군(16f), (16r)의 브리지부(28b)에 도포하는 동시에 각 슬롯(15c)내에 함침시키고 있다. 그리고 고정자권선(16)의 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)의 단면적에 대한 브리지부(18)를 구성하는 도체선(29) 및 나비쉬(35)의 점적율을 80%로 하고, 또, 브리지부(28b)의 단면의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율을 60%로 하고 있다. 또 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

따라서 이 실시의 형태 2에서도 상기 실시의 형태 1과 같이 고정자권선(16)의 높은 냉각성을 확보하면서, 고정자전체로서의 강성이 높여지고, 고출력 및 저전자음을 실현할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻을 수가 있다.

또 이 실시의 형태 2에서는, 바니쉬(35)가 각 슬롯(15c)내에 함침되어 있으므로 바니쉬(35)에 의해 고정자권선(16)이 각상의 권선(30)의 슬롯수납부(30a)가 슬롯(15c)에 고착되고, 고정자전체로서의 강성이 더욱 커지고 전자음의 더한 층의 저감이 도모된다. 또 슬롯수납부(30a)를 구성하는 도체선(29)이 슬롯(15c)의 내벽면에 스침으로해서 기인하는 도체선(29)의 절연피막의 손상이 억제되고 고정자철심 (15)과 고정자권선(16)과의 사이의 내압이 높아진다. 즉 전기절연성이 향상된다.

또 각 슬롯(15c)내에 함침된 바니쉬(35)가 감쇄부재로서 고정자철심(15)의 진동을 감쇄시키기도록 작용하고 전자음의 저감이 도모된다.

실시의 형태 3.

이 실시의 형태 3에서는, 절연성수지로 실리콘수지를 고정자권선(16)의 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)에 도포하고 있다. 그리고 고정자권선(15)의 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)의 단면적에 대한 브리지부(18)를 구성하는 도체선(29) 및 실리콘수지의 점적율을 80%로 하고, 또 브리지부(28b)의 단면의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율을 60%로 하고 있다. 또 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

따라서 이 실시의 형태 3에서도, 상기 실시의 형태 1과 같이 고정자권선(16)의 높은 냉각성을 확보하면서 고정자전체로서의 강성이 높여지고, 고출력 및 저전자음을 실현할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻을 수가 있다.

또 이 실시의 형태 3에서는, 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)에 도포되어 있는 실리콘수지가 뎀퍼로서 작용하므로 진동이 감쇄되어 전자음을 저감시킬 수가 있다.

실시의 형태 4.

이 실시의 형태 4에서는 절연성수지로서 에폭시수지를 고정자권선(16)의 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)에 도포하고 있다. 그리고 고정자권선(16)의 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)의 단면적에 대한 브리지부(18)를 구성하는 도체선(29) 및 에폭시수지의 점적율을 80%로 하고, 또 브리지부(28b)의 단면의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율을 60%로 하고 있다. 또 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

따라서 이 실시의 형태 4에서도 상기 실시의 형태 1과 같이 고정자권선(16)의 높은 냉각성을 확보하면서, 고정자전체로서의 강성이 높여지고, 고출력 및 저전자음을 실현할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻을 수 있다.

또 이 실시의 형태 4에서는 코일엔드군(16f),(16r)의 브리지부(28b)를 구성하는 도체선(29)이 에폭시수지에 이해 견고하게 고착되어 있으므로, 코일엔드군 (16f),(16r)의 강성이 더욱 커진다. 이 결과, 고정자전체로서의 강성이 올라가고 전자음을 더욱 저감시킬 수가 있다.

실시의 형태 5.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도, 도 11은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 고정자권선을 구성하는 1상분의 권선을 모식적으로 표시하는 사시도, 도 12는 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 차량용 교류발전기의 회로도이다.

도 10에서, 고정자(40)는 소정매수의 자성강판을 적층해서, 제작된 원통상의고정자철심(41)과 이 고정자철심(41)에 권장된 고정자권선(42)으로 구성되어 있다. 고정자철심(41)은, 원통상의 기부(41a0와, 각각 기부(41a)의 내주면에서 축심을 향하도록 연설되고, 또 기부(41a)의 내주면에 주방향으로 등각피치로 형성된 다수의 티스부(41b)와 기부(41a)와 인접하는 티스부(41b)에 의해 화성된 축방향으로 뻗은 다수의 슬롯(41c)을 구비하고 있다. 또 고정자철심(41)에는 72개의 슬롯(41c0이 형성되어 있다. 여기서는 회전자(7)의 자극수가 12이므로 매극매상당의 슬롯수는 2가 된다.

고정자권선(42)은 절연피복된 원형단면의 동선재로 된 도체선(29)을 6슬롯마다의 슬롯(41c)에 파상으로 권장해서 된 6상분의 권선(45)으로 구성되어 있다.

또 각상의 권선(45)은 권장되는 슬롯(41c)이 서로 1슬롯씩 밀려서 고정자권선(41)에 권장되어 있다.

각상의 권선(45)은 도체선(29)을 소정회수 감아서 웨이브와인딩권선으로 구성되어 있고, 도 11에 표시되는 바와 같이 6슬롯피치로 배열된(12)의 슬롯수납부 (45a)와 인접하는 슬롯수납부(45a)의 반의 단부끼를 축방향의 양측에서 교호로 연결하고, 또 나머지의 반의 단부끼리를 축방향의 양측에서 교호로 연결하는 연결부 (45b)로 되는 파상패턴의 분리권선에 형성되어 있다. 이 권선(45)은, 슬롯수납부 (45a)를 슬롯피치에 배열된 슬롯(41c)의 각각에 수납해서 고정자철심(41)에 권장되어 있다.

그리고 6개의 권선(45)이 삽입되는 슬롯(41c)을 서로 주방향으로 1슬롯분 (1P) 늦추어서 경방향으로 6층으로 겹쳐져서 고정자철심(41)에 권장되어 있다.

여기서 각 권선(45)에서 코일엔드(46)는 연결부(45b)에 의해 구성되고, 슬롯 (41c)으로부터 연출하는 도체선(29)의 부위로 된 연출부(46a)와 6슬롯 떨어진 2개의 슬롯(41c)으로부터 연출하는 연출부(46a)를 주방향으로 뻗어서 연결하는 도체선 (29)의 부위로 된 브리지부(46b)로 형성되어 있다.

그리고 각 권선(45)의 코일엔드(46)가 브리지부(46b)를 경방향으로 겹쳐서 주방향으로 배열되어 고정자권선(42)의 프론트측 및 리어측의 코일엔드군(42f), (42r)을 구성하고 있다. 또 바니쉬가 코일엔드군(42f),(42r)의 브리지부(46b)에 도포되어 있다. 이로써, 브리지부(46b)를 구성하는 도체선(29)이 일체로 고착되어 있는 동시에, 경방향으로 겹치는 브리지부(46b)끼리가 일체로 고착되어 있다.

이와 같이 권장된 3상분의 권선(45)이 Y결선(교류결선)되어 다상교류권선으로서의 제1의 3상교류권선(161A)을 구성하고, 나머지 3상분의 권선(45)이 Y결선(교류결선)되어, 다상교류권선으로서의 제2의 3상교류권선(161B)을 구성하고 있다. 그리고 제1 및 제2의 3상교류권선(161A),(161B)이 각각 제1 및 제2의 정류기(12A) ,(12B)에 접속되어서, 도 12에 표시되는 전기회로를 구성하고 있다.

또 제1의 3상교류권선(161A)을 구성하는 3상분의 권선(45)은 각각 전기각으로 60도의 위상차가 부여되고, 제2의 3상교류권선(161B)을 구성하는 3상분의 권선 (45)은 각각 전기각으로 60도의 위상차가 부여되고 있다. 또 제2의 3상교류권선 (161B)을 구성하는 권선(45)은 제1의 3상교류권선(161A)을 구성하는 권선(45)에 대해 전기각으로 30도의 위상차가 부여되고 있다.

또 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 5에서는 고정자권선(42)이 제1 및 제2의 3상교류권선(161A) ,(161B)으로 구성되고 있다. 그래서, 회전자계가 고정자철심(41)에 부여되어, 고정자권선(42)의 제1 및 제2의 3상교류권선(161A),(161B)에 기전력이 발생한다. 제1및 제2의 3상교류권선(161A),(161B)에서 발생된 교류의 기전력이 각각 제1 및 제2 정류기(12A),(12B)에 의해 직류로 되는 동시에 그 출력전압의 크기가 레귤레이터(18)에 의해 조정된다. 그리고 각 정류기(12)의 출력이 합성되어서 배터리에 충전된다.

이 실시의 형태 5에서도 고정자권선(42)의 코일엔드군(42f),(42r)의 브리지부(46b)의 단면적에 대한 브리지부(46b)를 구성하는 도체선(29) 및 바니쉬의 점적율을 70%이상으로 하고, 또 브리지부(46b)의 단면의 외주에 대한 도체선(29)의 노출부가 점하는 비율을 50%이상으로 하도록, 바니쉬를 브리지부(46b)에 도포함으로써 상기 실시의 형태 1과 같이, 고출력 및 저전자음을 실현할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻을 수가 있다.

또, 본 실시의 형태 5에서는 슬롯(41c)이 매극매상당 2개의 비율로 형성되어 있으므로, 슬롯(41c)의 수가 상시 실시의 형태 1에 대해 2배가 된다. 따라서 슬롯 (41c)에 가설되어 있는 코일엔드(46)의 수가 배증하고 고정자전체로서의 강성이 더욱 커지고 전자음의 저감이 도모된다.

여기서, 상기 실시의 형태 5에서, 바니쉬를 각 슬롯(41c)내에 함침시켜도 된다. 이 경우, 고정자권선(16)의 각상의 권선(45)의 슬롯수납부(45a)가 바니쉬에 의해 슬롯(41c)에 고착되고, 고정자전체로서의 강성이 더욱 커지고, 전자음의 더욱저감이 도모된다.

또 슬롯수납부(45a)를 구성하는 도체선(29)이 슬롯(41c)의 내벽면에 마찰됨으로써 도체선(29)의 절연피막의 손상이 억제되고, 고정자철심(15)과 고정자권선 (42)의 사이의 내압이 높아진다.

또 각 슬롯(41c)내에 함침된 바니쉬가 감쇄부재로서 고정자철심(15)의 진동을 감쇄시키도록 작용하고, 전자음의 저감이 도모된다. 그리고 슬롯(41c)의 수가 많은 만큼 상술한 효과가 현저해진다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 매극매상당의 슬롯수가(1),(2)의 것에 대해 설명하고 있다. 본 발명은, 매극매상당의 슬롯수가 3이상의 것에 적용해도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 계자권선(13)이 클로상자극(22),(23)에 덮혀서, 폴코어(20),(21)에 권장되어 클로상자극과 함께 회전하고 계자전류가 부러시 (10)를 통해서 계자권선에 공급되는 타입의 차량용 교류발전기에 적용하는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 계자권선을 브래컷에 고정하고 에어갭에 의해 회전자계를 고정자에 공급하는 부러시 래스타입의 차량용 교류발전기에 적용해도 같은 효과를 나타낸다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로, 아래에 기재된 바와 같은 효과를 나타낸다.

본 발명에 의하면 케이스에 회전가능하게 지지된 샤프트와, 상기 샤프트에 고착된 회전자와, 축방향으로 뻗는 슬롯이 주방향으로 나열되어 다수 형성되고, 상기 회전자를 내포하도록 상기 케이스에 지지된 원통상의 고정자철심 및 이 고정자철심에 권장된 다상교류권선으로된 고정자권선을 갖는 고정자와 상기 회전자의 적어도 축방향의 일단부에 고착된 냉각팬을 구비하고, 상기 다상교류권선을 구성하는 각상의 권선을 권장하는 상기 슬롯을 서로 1슬롯씩 미루어서, 전기도체를 절연피복해서된 도체선을 상기 슬롯에서 상기 고정자철심의 단면측으로 연출하고 주방향으로 뻗어서 상기 소정 슬롯 떨어진 다음의 상기 슬롯에 들어가도록, 소정 슬롯마다의 상기 슬롯에 파상으로 소정턴수 전회해서 구성되고, 상기 각상의 코일엔드는 상기 소정 슬롯 떨어진 상기 슬롯의 쌍의 각각에서 상기 고정자철심의 단면측으로 연출하는 상기 도체선의 부위로된 연출부와, 상기 소정 슬롯 떨어진 상기 슬롯의 상의 각각에서 상기 고정자철심의 단면측으로 연출하는 상기 연출부를 주방향으로 뻗어서 연결하는 상기 도체선의 부위로된 브리지부로 구성되고, 상기 고정자권선의 코일엔드군은, 상기 각상의 코일엔드가 상기 브리지부를 경방향으로 겹쳐서 주방향으로 배열해서 구성되고 또 절연성수지가 경방향으로 겹치는 상기 브리지부끼리를 고착하도록 상기 브리지부에 도포되어 있는 차량용 교류발전기에서, 상기 고정자철심의 축심을 포함하는 평면에 대한 상기 브리지부의 단면에서의 상기 브리지부의 단면적에 대한 상기 도체선 및 상기 절연성수지의 점적율이 70%이상이고 또 상기 브리지부의 단면에서의 상기 브리지부의 외주에 대한 상기 도체선의 노출부가 점하는 비율이 50%이상이므로, 고정자의 온도상승이 억제되는 동시에, 전자음을 저감할수 있는 차량용 교류발전기가 얻어진다.

또 상기 절연성수지가 상기 슬롯내에 함침되어 있으므로, 고정자전체로서의 강성이 커지고, 전자음을 저감시킬 수 있는 동시에 슬롯내에서의 고정자권선과 고정자철심과의 사이의 전기절연성이 향상된다.

또 상기 절연성수지가 바니쉬이므로, 절연성수지의 도포작업이 쉬워진다.

또 상기 절연성수지가 실리콘수지이므로, 절연성수지가 뎀퍼로 작용해서 진동을 감쇄하고, 전자음이 저감된다.

또 상기 슬롯이 매극매상당마다 2개의 비율로 형성되고 상기 다상교류권선은, 각각 상기 각상의 권선을 교류결선해서 된 2개의 3상교류권선으로 구성되어 있으므로, 슬롯에 가설되는 코일엔드의 수가 증가하고 고정자전체로서의 강성이 커지고 전자음이 더욱 저감된다.

또 상기 각상의 권선이 분리감기로 상기 고정자철심에 권장되어 있으므로, 경방향으로 겹치는 브리지부의 개수가 전주에 걸쳐 거의 같아지고, 각상의 권선의 코일엔드끼리의 결합력이 커지는 동시에 전주에 걸쳐 균일해진다.

이 결과 고정자전체로서의 강성을 크게 할 수가 있다.

Claims (3)

1. 케이스에 회전가능하게 지지된 샤프트와, 상기 샤프트에 고착된 회전자와, 축방향으로 뻗은 슬롯이 주방향으로 나열되어 다수 형성되고, 상기 회전자를 내포하도록 상기 케이스에 지지된 원통상의 고정자철심 및, 이 고정자철심에 권장된 다상교류권선으로된 고정자권선을 갖는 고정자와, 상기 회전자의 적어도 축방향의 일단부에 고착된 냉각팬을 구비하고, 상기 다상교류권선을 구성하는 각상의 권선은, 권장하는 상기 슬롯을 서로 1슬롯씩 미루어서, 전기도체를 절연피복해서 된 도체선을 상기 슬롯에서 상기 고정자철심의 단면측으로 연출하고, 주방향으로 뻗어서 상기 소정 슬롯 떨어진 다음의 상기 슬롯에 들어가도록 소정 슬롯마다의 상기 슬롯에 파상으로 소정턴수 감아서 구성되고, 상기 각상의 권선의 코일엔드는 상기 소정 슬롯 떨어진 상기 슬롯의 쌍의 각각으로부터 상기 고정자철심의 단면측에 연출하는 상기 도체선의 부위로된 연출부와 상기 소정 슬롯 떨어진 상기 슬롯의 쌍의 각각에서 상기 고정자철심의 단면측으로 연출하는 상기 연출부를 주방향으로 뻗어 연결하는 상기 도체선의 부위로된 브리지부로 구성되고, 상기 고정자권선의 코일엔드군은, 상기 각상의 권선의 코일엔드가 상기 브리지부를 경방향으로 겹쳐서 주방향으로 배열해서 구성되고, 또 절연성수지가 경방향으로 겹치는 상기 브리지부끼리를 고착되도록 상기 브지리부에 도포되어 있는 차량용 교류발전기에서, 상기 고정자철심의 축심을 포함하는 평면에 대한 상기 브리지부의 단면에서의 상기 브리지부의 단면적에 대한 상기 도체선 및 상기 절연성수지의 점적율이 70%이상이고 또 상기브리지부의 단면에서의 상기 브리지부의 외주에 대한 상기 도체선의 노출부가 점하는 비율이 50%이상인 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 절연성수지가 상기 슬롯내에 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 절연성수지가 바니쉬인 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.