KR20020081395A - 자동차용 회전 전기 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 전기 기계, 특히 자동차용 교류발전기 및 또는 교류발전기/시동기에 관한 것으로, 상기 회전 기계는, 금속 판(11)의 다발을 갖춘 회전자(10)를 둘러싼 고정자와, 고정자와 회전자 사이의 틈새와, 회전자 내에 통합된 영구 자석(15, 16)과, 회전자에 통합된 여자 코일(14)을 포함하며, 상기 여자 코일은 회전자의 금속 판의 다발에서 절단된 돌출 극(1310)에 감겨 있고, 상기 영구 자석은 회전자의 판 다발에 형성된 하우징(13110, 1160) 내에 수용되는, 회전 전기 기계에 있어서, 상기 하우징(13110)의 각각의 말단은, 자석과 접촉하도록 의도된 비 자기 부품(132, 13220)을 갖춘 보유 부재(13)에 의해 축방향으로 폐쇄되고, 그리고 상기 보유 부재는 여자 코일(14)의 말단을 수용하기 위한 요부를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 회전 전기 기계{IMPROVED ROTARY MACHINE FOR MOTOR VEHICLE}

그러한 기계의 일예는 유럽 특허 EP 741 444 호에 개시되어 있다. 이 문헌의 도 5에 보다 상세히 제시된 회전자는 자화된 부품을 포함하는 고리(claw)형 구조체와, 기계의 회전축 둘레에 배치된 환상 여자 코일을 구비한다.

일부가 자화될 겹쳐진 고리에 의해서가 아니라 동일한 윤곽에 따라 미리 절단된 판금 플레이트의 기계의 회전축에 평행한 적층에 의해서 회전 기계의 회전자를 구성하며, 상기 판금 플레이트의 공통 윤곽이 영구 자석을 수용하도록 의도된 하우징을 규정하는 기술도 공지되어 있다. 유럽 특허 EP 803 962 호에 그러한 회전자의 일예가 개시되어 있다.

고리형의 구성과 비교할 때 이러한 후자의 구성은, 고리형 회전자의 경우에는 용이하지 않은 기계의 축방향을 따라 균일한 자계 선을 형성하는 이점을 제공한다. 또한, 이러한 배치는 기계의 효율을 향상시킨다.

그러나, 상기 유럽 특허 EP 803 962 호는 복합 여자를 갖지 않으므로, 사용시에 이러한 기계의 적응성이 제한된다.

발명의 요약

본 발명의 제 1 목적은 상술한 2가지 유형의 기계의 이점을 조합한 회전 기계의 제작을 가능하게 하는 것이다.

또한, 회전자가 하나 이상의 여자 코일을 포함하는 기계의 경우에, 상기 코일에 대한 전압의 인가는 코일을 과열시킬 수도 있어서, 기계의 안전성 및 효율을 손상시키게 된다.

본 발명의 제 2 목적은 회전 기계의 안전하고 효율적인 작동을 보장하여, 여자 코일과 같은 소자의 임의의 과열을 방지하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 금속 판이 구비된 회전자를 포위하는 고정자와, 고정자와 회전자 사이의 간극과, 회전자 내에 통합된 영구 자석과, 회전자 내에 통합된 여자 코일을 포함하며, 상기 여자 코일은 회전자의 금속 판에서 절단된 돌출 극에 감겨 있고, 상기 영구 자석은 회전자의 금속 판에 형성된 하우징에 수용되는, 회전 전기 기계, 특히 자동차용 교류발전기 또는 교류발전기/시동기에 있어서, 상기 하우징의 각각의 말단은 자석과 접촉하도록 의도된 비 자기 부품을 구비한 보유 부재(retaining piece)로 폐쇄되고, 그리고 상기 보유 부재는 여자 코일의 말단(bun)을 수용하는 요부의 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기계 제공한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 기계의 비 한정적인 특징은 다음과 같다.

- 보유 부재의 외주부는, 회전자의 판에 대해 반대 방향으로 향하는 축방향 연장부를 특징적으로 형성하고 그리고 여자 코일을 원심력의 작용과 반대로 유지하는 형상으로 되어 있다.

- 상기 연장부의 단부는 기계의 회전축을 향해 경사져 있다.

- 상기 연장부는 사다리꼴과 같은 돌출된 형상을 갖는다.

- 상기 연장부는 판과 동일한 형상의 강자성체 캡에 의해 지지되고, 상기 캡은 플레이트와 비 자기 플랜지 사이에 개재되고, 상기 캡과 플랜지는 보유 부재(13)를 구성한다.

- 코일 냉각 수단이 제공된다.

- 상기 코일 냉각 수단은 팬 블레이드를 포함한다.

- 블레이드는 방사상 기류 및 축방향 기류를 발생시키도록 형성되어 있다.

- 블레이드는 상이한 크기로 되어 있다.

- 보유 부재는 여자 코일들 사이에 팬 블레이드를 지지하고, 상기 블레이드는 보유 부재로부터 돌출하여 연장되어 있다.

- 블레이드는 보유 부재와 단일의 부분으로 되어 있다.

- 블레이드는 보유 부재에 부착되어 있다.

- 보유 부재의 표면은 블레이드를 지지하는 돌기(boss)를 특징으로 형성하고 있다.

- 여자 코일의 와이어가 하나의 코일로부터 다른 코일로 통과할 때 그 와이어를 수용하기 위한 홈이 플랜지의 표면에 형성되어 있다.

- 적어도 하나의 홈이 교차한다.

- 영구 자석의 하우징은 회전자의 위주를 향하여 개방되어 있다.

- 영구 자석의 하우징은, 예컨대 미국 특허 제 6 147 429 호에 개시된 바와 같이 회전자의 외주에서 폐쇄되어 있다.

본 발명은 일반적으로 회전 전기 기계에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 자동차에 사용되는 교류발전기 또는 교류발전기/시동기 유형의 회전 기계에 관한 것이다.

보다 더 상세하게는, 본 발명은 하나 이상의 여자 코일 뿐만아니라 영구자석을 포함하는 회전자를 구비한 회전 기계에 관한 것이다.

그러한 회전 기계는 복합 여자를 가지며, 적절한 전력 공급에 의해 구동되는 회전자 내에 배치된 하나 이상의 코일의 여자는 기계에 의해 전송되는 전력을 증가 또는 감소시키는 것을 가능하게 한다(여자 코일에 전송되는 전력 공급의 신호는 역전 가능하다).

따라서, 이러한 복합 여자 기계는 기계의 효율 및 그의 사용 적응성을 향상시키는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 주어지는 발명의 하기의 실시예를 검토하면 보다 명확해질 것이다.

도 1 및 도 2는 회전자의 2 측면에 대응하는 2개의 도면으로서, 도 1에 단면 Ⅲ-Ⅲ 및 Ⅳ-Ⅳ가 표시됨,

도 3 및 도 4는 각 단면 Ⅲ-Ⅲ 및 Ⅳ-Ⅳ을 따라 도시한 단면도,

도 5는 단면 Ⅵ-Ⅵ, Ⅶ-Ⅶ 뿐만아니라 단면 Ⅸ-Ⅸ이 한정된 동일한 회전자의 플랜지 요소의 도면,

도 6 및 도 7은 각 단면 Ⅵ-Ⅵ 및 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단한 상기 요소의 단면도,

도 8 및 도 9는 각 단면 Ⅷ 및 Ⅸ-Ⅸ을 따라 절단한 상기 요소의 단면도,

도 10은 단면 XI-XI, XII-XII 뿐만아니라 방향 XⅢ과 세부 XⅣ를 규정한 제 2의 회전자 플랜지 요소의 도면,

도 11 및 도 12는 각 단면 XI-XI 및 XII-XII을 따라 도시한 제 2 회전자 플랜지 요소의 2개의 단면도,

도 13은 방향 XⅢ을 따른 제 2 요소의 일부분의 도면,

도 14는 본 발명에 따른 기계의 부분 단면도,

도 15는 다른 변형 실시예에 대한 도 1과 유사한 도면,

도 16은 도 15의 선 XⅥ-XⅥ을 따른 단면도.

먼저, 도 1을 참조하면, 교류발전기 또는 교류발전기/시동기와 같은 회전 기계의 회전자가 전체적으로 참조 부호(10)으로 도시되어 있다. 이 기계는 바람직하게는 자동차에 사용되도록 의도된다.

교류발전기/시동기는 한편으로는 발전기-교류발전기의 기능으로서 그리고 다른 한편으로는 특히 자동차의 내연기관의 시동용 전기 모터로서 가역 형태로 작동가능한 회전 전기 기계라는 것을 생각할 수 있을 것이다. 그러한 교류발전기/시동기는, 예컨대 추가의 상세한 설명을 위해 참조해야 하는 국제 특허 WO 01/69762 호 문헌에 개시되어 있다.

회전자의 축방향 말단을 나타낸 도 1의 측면도에서, 회전자의 절단 윤곽이 명확하게 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에서 명확한 바와 같이, 이러한 회전자 구조체는 자기 전도성 금속 판(11)의 조립체를 포함하며, 전체의 금속 판(11)은 동일한 윤곽을 갖는다. 이들 판(11)은 절단된 판 다발을 형성하며 회전자의 본체를 구성한다.

대체로 원 형상의 판은, 기계의 회전축(12)상에 장착하기 위한 중앙 개구(110)를 포함한다.

따라서, 판 다발의 양측면상에서, 2개의 보유 부재(13)도 회전축(12)상에 장착된다. 여기서, 이 보유 부재(13)는 판(11)보다 축방향으로 더 두껍다.

여기서, 보유 부재(13) 및 판(11)은 축(12)에 회전 가능하게 결합된다. 보다 상세하게는, 보유 부재(13) 및 이 축상에서의 판(11)의 회전 정지를 위해 축(12)에 혹(knurl)이 형성되어 있다.

이들 보유 부재의 크기, 형태 및 기능은 본 명세서에서 나중에 설명할 것이다. 개시한 실시예에 있어서, 각각의 이들 보유 부재(13)는 판 둘레에서 축(12)상에 끼워진 2개의 요소, 즉 회전자의 중심으로부터 외측을 향하여 하기의 요소들로 이루어져 있다.

- 판(11)과 직접 접촉하는 것으로서 도 10에 보다 상세히 도시한 캡(131).2개의 캡의 각각은 본 명세서에 개시한 특정 실시예에서 강자성체 재료(예컨대, 강)로 제조된다.

- 판(11) 및 캡(131)의 축방향의 틀을 잡는 것으로서 도 5에 보다 상세하게 도시된 플랜지(132). 2개의 플랜지(132)는 알루미늄과 같은 비 자기 재료로 제조되고 그리고 캡(131)보다 축방향으로 더 두껍다.

따라서, 판과 2개의 캡과, 2개의 플랜지는 혹이 형성된 축(12)에 의해 회전 구동되는 방식으로 이 축(12)상에 끼워맞춤된다. 여기서, 캡(131)의 중앙에는, 축(12)의 혹 위에 회전 고정되도록 판(11)과 반대 방향으로 축방향으로 향해 있는 허브(1312)가 특징적으로 형성되어 있다. 또한, 이 허브(1312)는 축방향의 고정에 적합하고, 한 방향에서 축방향의 고정에 적합한 로킹 부품(도시 안됨)이 축(12)의 혹상에 억지 끼워맞춤된다. 이러한 부품은 볼 베어링(도 14)의 내측 링과 협력하여 작용하도록 구성된다. 다른 방향에 있어서, 로킹은 축(12)의 쇼울더를 사용하여 달성된다.

이제 도 10을 참조하면, 회전자의 축방향을 따른 캡(131)의 도면이 도시되어 있다. 이것은 판(11)의 각각과 동일한 윤곽을 가지며 또 판(11)보다 축방향으로 더 두껍다.

이러한 절단 형상의 윤곽은 대체로 원형이며, 직각 방향을 따라 교대로 분포하고 그리고 캡의 중심으로부터 그의 외주를 향하여 돌출하는 극(1310, 3011)을 포함한다. 이것은 판(11)에 대해서도 동일하다. 캡의 전체는 일체로 제조되고 그리고 중심 대칭의 부품을 형성한다.

각 극(1310)은, 캡의 외주를 향하여 방사상으로 연장된 아암과, 극(1310)이 그것의 말단에 위치한 돌출 굴곡부(13100)에서 종단하는 도 11의 단면도상에 가장 잘 도시된 영역으로 이루어져 있다.

이러한 굴곡부는 극(1310)의 아암에 대해 실질적으로 90°로 향해 있으므로, 캡이 회전 축상에 장착될 때 굴곡부는 회전 축에 실질적으로 평행하게 배치될 것이다. 회전자의 요소들을 조립할 때, 이 굴곡부(13100)는 회전자의 판과 반대 방향으로 축방향으로 연장된다.

그러나, 굴곡부(13100)를 극(1310)의 아암에 대해 수직이 아니라 기계의 회전 축을 향해 약간 오목한 방위로 설계하여, 도 3에 나타낸 바와 같이 캡의 대칭 축의 방향과 9°정도일 수도 있는 각도(α)를 형성하는 것도 마찬가지로 가능하다.

이러한 배치는, 기계의 급격한 접합 또는 진동의 경우에 회전자가 고정자와 부주의하게 접촉하지 않도록 하는 이점을 갖는다.

이러한 굴곡부(13100)의 기능은, 전기 전도성 코일(14)을 방사상 방향으로 보유하는 것이며, 이 코일은 기계가 회전할 때 코일에 가해지는 원심력에 대항하여 각 돌출 극(1310)(도 1 내지 도 3)의 둘레에 권취된다. 도 3에서 굴곡부(13100)에 부여된 특정 방위는 이 굴곡부의 효용성을 더욱 향상시키는 것을 가능하게 한다.

캡을 보다 명확하게 도시하는 도면으로 돌아가서, 도 13은 극의 아암에 평행한 방향 XⅢ을 따라 바라본 극(1310)의 말단을 도시한 것이다.

굴곡부(13100)는 그것의 말단에 위치한 돌출부(13101)와, 극의 아암과 일체로 된 기부(13102)를 갖는 돌출 형상(이 경우에서는 사다리꼴)을 갖는다는 것을 알수 있을 것이다. 이것은, 회전자의 외주에 위치한 굴곡부(13100)의 질량을 감소시키고 그리고 기계의 관성 성능을 향상시키는 것을 가능하게 한다.

캡의 극(1311)은 그 자체로서는 극(1310)의 아암과 동일한 길이에 걸쳐 방사상으로 연장된 아암으로 이루어져 있지만, 적어도 하나의 영구 자석을 수용하도록 의도된 요부(13110)를 포함한다. 이를 위해서, 요부(13110)는 영구 자석을 유지하는 쇼울더를 형성하도록 그 외주부의 폭이 감소되어 있다.

요부(13110)는 극(1311)의 거의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 요부는 극(1311)과 캡(131)의 외주부상으로 개방되므로, 각 요부에 수용된 하나 이상의 자석으로부터의 자속이 회전자를 고정자로부터 분리하는 기계의 틈새(도시 안됨)내에서 직접 순환할 수 있고, 그에 따라 기계의 품질을 향상시킨다.

다른 한편, 방사상 방향을 따라, 요부(13110)의 내주부는 그 요부의 일단부가 폐쇄되고 외측으로만 개방되는 방식으로 캡의 허브(1312)로 폐쇄된다.

이들 일단부 폐쇄형 요부는 캡(131)과 동일한 윤곽을 갖는 판(11)상에도 형성되어 있다.

여기에 개시한 실시예에 있어서, 각 요부(13110)는 단일의 영구자석이 아니라 2개의 영구 자석을 수용하는 하우징을 형성하며, 이러한 2개의 영구자석은 보다 상세한 설명을 위해 참조해야 하는 국제 특허 WO 00/57534 호의 문헌에 개시된 것과 같은 직각 자력선속(magnetic flux)을 발생시키도록 방사상으로 중첩된다.

따라서, 도 3에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 캡(131)의 중앙 허브(1312)에 근접하여 위치된 강자성체로 제조된 영구 자석(15)이 각 요부(13110)내에 배치되며, 이 영구 자석은 희토 산화물(16)로 제조된 자석으로 덮여 있고, 희토 산화물제의 자석의 표면은 기계의 틈새에 근접해 있다.

따라서, 회전자의 외측 띠(banding)상으로 개방된 요부의 외주에 희토 산화물제 자석을 이용가능하다는 사실에 의해, 기계의 자력선속 및 작동의 품질이 더욱 향상된다.

캡의 주변의 설명에 의하면, 4쌍의 극(1310, 1311)이 배치되고, 이 극(1310, 1311)은 원주방향으로 교대로 존재하고, 2개의 연속 극은 요부(1313)에 의해 분리된다. 보다 상세하게는, 극(1310)은 2개의 연속 극(1311) 사이에 배치되고, 요부(1313)는 극(1310)의 각 측면상에 배치되며, 각 요부는 당해의 극(1310)과 극(1311)에 의해 한정된다.

본 발명에 따르면, 요부(1313)에 의해 여자 코일(14)을 수용하도록 의도된 임의의 수의 돌출 극 쌍(1310)을 배치하는 것과, 요부(13110)에 의해 적어도 하나의 영구 자석을 수용하도록 의도된 임의의 수의 돌출 극(1311)을 배치하는 것이 가능하다.

명세서 및 도면으로부터 명백하게 드러난 바와 같이, 각 극(1311)은 요부(13110)에 의해 실제로 2개의 극으로 분할되고, 각 영구 자석은 여기서 기계가 12개의 극을 포함하는 방식으로 2개의 극 사이에 장착된다.

마찬가지로, 요부(13110)의 양 측면상의 캡(131)은 스크류(17)를 결합시키기 위해 각 극(1311)상에 2개의 관통 오리피스(1314)를 구비하며, 이 스크류(17)는 금속 판과 그것을 둘러싸는 2개의 캡 뿐만아니라 마찬가지로 대응 오리피스를 포함하는 2개의 플랜지(132)를 관통하며, 판과 캡과 플랜지를 축(12) 둘레에 고정시키기 위해 스크류를 너트(171)로 조인다.

오리피스(1314)는 조립체의 정확한 고정을 보장하도록 상이하게 배열될 수 있지만, 상세하게 도시된 바와 같이, 이 오리피스의 역할은 팬 블레이드(18)의 플랜지를 외측에 고정시키는 것이며, 이 팬 블레이드는 조립체와 함께 플랜지의 회전에 의해 구동되어 공기의 순환을 제공하여, 코일(14)의 과열을 방지하고, 그것의 말단은 캡을 지나 출방향으로 돌출한다.

방향에 관한 규정이 없이, "외측(outer)"은 대체로 축방향 따라 회전자의 중심으로부터 멀리 떨어진[즉, 판(11)의 다발로부터 멀리 떨어진]방향을 나타내며, "내측(inner)"은 축방향을 따라 중심을 향하는[즉, 판의 다발을 향하는] 방향을 나타낸다.

그러므로, 오리피스(1314)는 캡과 판의 외주에 근접하게 배치되는 것이 바람직할 것이다. 또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 그러한 블레이드(18)의 배치에 의해, 기계의 고정자 내에 통합될 수도 있는 임의의 여자 코일을 최적으로 냉각시키는 것이 가능하며, 블레이드의 형상 및 배치는 축방향 성분 및 방사상 성분을 포함하는 공기의 순한을 발생시키기에 적합하다.

플랜지상의 블레이드(18)의 정확한 위치설정 및 특히 블레이드의 회전 정지를 보장하기 위해서, 플랜지(132)의 윙(1321)의 외측면상에 돌출 돌기(13210)가 설치되고, 이들 돌기는 블레이드가 스크류에 의해 플랜지상에 고정되는 상술한 실시예에서의 블레이드의 위치를 설정하는 것을 가능하게 한다.

또한, 블레이드는 임의의 다른 공지된 방법(용접 등)으로 플랜지상에 고정되거나, 또는 블레이드를 지지하는 플랜지와 동일한 재료로 제조될 수 있다(도 15).

또한, 캡은 그의 중앙 영역에 4개의 다른 관통 오리피스(1315)를 포함하며, 이러한 4개의 관통 오리피스는 고정 기능에 기여하지는 않지만, 회전자의 자계 선의 폐쇄를 최적화하는 것을 가능하게 하여, 자계 선이 회전자의 중앙 영역으로 확산되는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이, 판(11)은 캡과 동일한 윤곽을 가지므로, 이 판에는 극(1310, 1311)에 대응하는 돌출 극 뿐만아니라 오리피스(1314, 1315)에 대응하는 오리피스도 존재한다.

그러므로, 캡은 코일(14)의 방사상 보유 수단을 포함하는 축방향 단부 판의 역할을 한다. 그러나, 캡은 판(11)보다 두껍다.

또한, 캡은 플랜지로부터 축방향을 따라 회전자의 중앙을 향해 오목한 상태로 되어 있으므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 캡과 판의 돌출 극 둘레에 권취된 코일(14)이 플랜지의 표면을 지나 축방향의 외측으로 돌출하지 않도록 한다. 코일(14)은 전압 조정기에 통상의 방법으로 연결된 여자 코일이다. 따라서, 본 발명의 일 특징에 따라, 이들 코일(14)은 비 자기 플랜지(132)의 요부(1323)내에 수용되는 헤드[주로 말단(bun)이라 칭함]를 특징으로 한다. 따라서, 굴곡부(13100)는 코일(14)의 말단을 보유한다.

상술한 바와 같이, 플랜지(132)는 그 자체에 팬 블레이드(18)를 달고 있으며, 본 발명의 일 특징에 따라 보유 부재(13)의 비 자기부품을 구성한다.

따라서, 축방향을 따라 요부(13110) 내에 자석(15, 16)을 보유하는 것이 가능하며, 이 자석은 이들 요부에 의해 형성된 공동에 축방향으로 결합하고, 그리고 회전자의 원주방향으로 향하는 극(1310, 1311)의 단부의 굴곡부(R)에 의해 방사상 방향으로 유지된다.

이들 플랜지가 비 자기 재료로 제조되므로, 플랜지는 자계 선이 회전자의 축방향 단부에 근접하는 것을 허용하지 않는다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 플랜지(132)는 중앙 허브(1322) 둘레에 규칙적으로 분포된 4개의 윙(1321), 다시 말해서 자석을 둘러싸는 공동(13110)의 수와 동일한 수의 윙을 포함한다.

이들 윙상에도 4개의 고정 오리피스(1324)가 존재한다. 이들 고정 오리피스(1324)는, 오리피스(1314)에 대면한 상태로 배치되고 그리고 플랜지의 윙상에 블레이드(18)를 고정시키는 역할도 하는 스크류(17)를 수용하도록 의도되어 있다.

그 점에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플랜지의 윙(1321)은 자석을 그들의 공동(13110)에 축방향으로 고정시키고, 이들 윙 사이의 요부(1323)에는, 돌출 극(1310)과, 이 돌출 극에 권취된 코일(14)의 말단이 축방향으로 뚜렷하게 남는다.

또한, 회전자를 구성하는 방법에 있어서, 원주방향으로 교대로 영구 자석 및 여자 코일을 포함하는 것에 의해, 기계의 방사상 방향의 크기를 감소시키는 것이 가능하다.

그러므로, 이들 코일은 팬 블레이드(18)에 의해 발생되는 기류에 완전히 노출되고 정확하게 냉각된다.

따라서, 플랜지(132)는 실제로 하기의 3가지 기능을 수행하는 것이 명백하다.

- 자석(15, 16)을 요부(13110) 내에 유지함,

- 팬 블레이드(18)를 지지함,

- 캡과 플랜지의 표면 사이의 오프셋의 결과로서 플랜지의 윙을 지나 이 방향을 따라 돌출하지 않는 코일(14)의 말단을 축방향으로 보호함.

여기서, 캡(131)보다 두꺼운 플랜지(132)는 보충 기능, 즉 기계의 동적 균형을 수행한다. 재료는 소망의 장소에서 예컨대, 관통에 의해 제거된다.

변형 실시예에 있어서, 코일의 냉각은 통기에 의해서가 아니라 예컨대 독일 특허 제 DE 100 19 914 호의 문헌에 개시된 바와 같은 회전 전기 기계 내에 통상의 방식으로 포함된 고정자의 지지체 내에서의 물의 순환에 의해 달성될 수 있다. 마찬가지로, 공기 및 물에 의한 2가지 유형의 냉각을 조합하는 것도 가능하다.

또한, 코일(14)은 용도에 따라 4개의 코일(14)을 직렬 및/또는 병렬로 배치하여 달성될 수 있는 실제로 하나의 코일을 형성한다. 도 1 및 도 2에서, 각종 돌출 극(1310)의 권선은 동일한 전기 전도성 와이어(140)로 직렬로 연결되어 있다.

하나의 극(1310)으로부터 다음 극까지, 와이어(140)는 플랜지의 윙의 외측 둘레에 우회로(detour)를 형성한다[또한, 플랜지는 자석의 고정을 위해 스크류(17)의 너트로 캡상에 축방향으로 가압된다].

와이어가 이 우회로의 결과로서 회전자의 축방향의 외부로 돌출하지 않도록 하기 위해서, 그리고 회전자가 회전할 때 이 와이어를 원심력과 반대 방향으로 유지하기 위해서, 플랜지(132)의 와이어(1321)의 외측면에는, 와이어(140)가 플랜지의 두께를 관통하는 것을 가능하게 하는 홈(1325)이 설치된다. 변형예에서, 홈은 플랜지(132)의 내측면에 형성된다.

도면에서, 이들 홈이 와이어(140)와 정렬되도록 기울어진 방위를 갖는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 플랜지의 어떤 윙은 단일의 경사진 홈을 포함하는 반면, 다른 윙의 외측면상에는 2개의 교차하는 경사진 홈을 포함할 수 있다.

경사진 홈을 제공하는 것에 의해, 와이어(140)의 방위가 상이한 동일한 플랜지를 사용하는 것이 가능하고 상이한 플랜지를 제공해야 할 필요가 없다.

도 14는 본 발명에 따른 기계의 방사상 방향 단면도를 도시한 것으로서, 상술한 바와 같은 회전자(10)는 축(12)상에 장착되고, 회전자는 고정자의 내주와 회전자의 외주 사이에 존재하는 방사상 유격을 두고 고정자(2000)로 포위되어 있다.

상술한 실시예에서, 플랜지 및 캡은 2개의 분리된 부품을 구성한다.

본 발명에 따라, 도 15 및 도 16에서 후술하는 바와 같이, 플랜지 및 캡을 단일의 보유 부재(13) 내에 함께 조립하는 것도 마찬가지로 가능하다. 변형예에서, 판(11) 및 보유 부재(13)의 고정은 리벳 결합에 의해 달성된다.

따라서, 플랜지 및 캡은 단일의 보유 부재(13)를 구성하고, 이 보유 부재는 회전자의 축방향 단부의 자계 선을 폐쇄하지 않도록 비 자기 재료로 제조되어야 한다.

또한, 이 경우에, 굴곡부(13100)는 플랜지 및 캡을 모으는 단일의 보유 부재(13)상에 직접 제공될 것이다.

본 발명에 따른 기계는, 특히 축방향을 따른 자계 선의 균일한 분포[회전자가 고리가 아닌 판과 적층되고, 회전자에 복합 여자가 발생됨]에 의해 고도의 적응성 및 효율을 달성하는 것을 가능하게 하고, 그리고 팬 블레이드에 의해 기계의 실제적이고 효율적인 냉각을 제공한다.

이들 블레이드는 상이한 크기 및 형태로 이루어질 수도 있고, 기계 및 코일에 적합하게 될 수도 있으며, 그리고 플랜지 윙 당 블레이드의 수는 다양할 수 있다.

회전자의 양측면상에서 기계의 축상에 장착되고 그리고 축에 의해 (회전자의 회전 속도와 동일한 속도로 또는 팬의 블레이드와 회전자의 코일 사이의 상대 권선을 증대시키도록 상이한 회전 속도로)회전 구동되는 2개의 팬과 같은 다른 코일 냉각 수단도 동일하게 가정할 수 있다.

이 경우에, 2개의 팬의 각각과 회전자 사이에 축방향으로 공간을 형성하여 코일의 말단을 손상시키지 않도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기 설명에서와 같이, 보유 부재(13)가 캡 및 플랜지를 포함하는 경우에, 블레이드를 캡의 극과 일체로 하는 것도 가능하다.

상술한 기계는 기계 내에 통합되거나 기계로부터 분리된 다이오드 브리지, 트랜지스터 브리지 또는 복합 브리지(다이오드/트랜지스터)를 포함할 수도 있다.

최종적으로, 여자 코일은 원형 또는 정방형 단면의 와이어(140)로 제조될 수있다.

또한, 기계의 고정자는 여자 코일, 예컨대 전압 변동 및 자기 소음을 감소시키도록 30°오프셋된 2개의 3상 코일을 포함할 수도 있다.

도 14에 참조번호 (2000)으로 표시된 이러한 고정자는 전기자 코일의 장착을 위한 노치가 내부에 형성된 판의 다발을 포함하는 본체를 구비하며, 전기자 코일은 원형 와이어 또는 핀 형태의 전기 전도성 소자를 포함한다. 그러한 핀은, 예컨대 국제 특허 WO 92/106527 호 또는 PCT/FR 01/04147 호에 개시되어 있다. 이 핀은, 예컨대 일 실시예에서 직사각형 단면을 갖는 전체적으로 U자 형상을 가질 수도 있다.

일 실시예에서, 고정자의 각 상은 상술한 방법으로 30°오프셋된 2개의 권선을 포함하므로, 고정자의 노치의 수는 국제 특허 째 92/106527 호의 문헌의 것에 비해서 증가된다. 변형예에서, 권선은 상술한 PCT/FR 01/04147 호의 문헌에 개시된 바와 같이, 고정자가 전기적으로 30°오프셋된 2벌의 3상 코일을 지지하는 방식으로 병렬로 장착된다. 일반적인 방법으로, 핀을 갖는 고정자의 다상 코일(polyphase coil)은, 용도에 따라 다수, 예컨대 1개 내지 16개의 권선을 갖는 극 당 및 상 당 하나의 노치 또는 극 당 및 상 당 2개의 노치를 포함할 수도 있다.

예컨대, 상의 출력은 후방 베어링(2001)에 의해 지지된 다이오드(도 14에는 참조부호가 표시 안됨)를 갖는 정류기 소자의 브리지에 결합되며, 상기 후방 베어링의 중앙은, 브러쉬와 상호작용하는 집전기(collector)가 설치된 축의 후단부를 지지하기 위한 볼 베어링을 달고 있고, 브러쉬는 도 14에 부분적으로 도시된 브러쉬 홀더와 일체로 되어 있다. 브리지는, 배터리의 양극 단자에 결합되고 그리고 자동차의 내장 회로망에 전기를 공급하는 장치에 속하는 전력 공급선과 지면 사이에 공지의 방법으로 장착된다. 주지된 바와 같이, 고정자의 상은 자동차의 배터리를 재충전하고 그리고 자동차의 소비자 유닛에 전력을 공급하도록 정류될 필요가 있는 교류 전류를 발생하는 방법으로, 교류발전기의 전기자에 속한다. 변형예에서, 회전 전기 기계가, 예컨대 프랑스 특허 공개 제 FR A 2 745 445 호에 개시된 바와 같은 교류발전기/시동기 이고, 브리지는 정류기 브리지 및 제어 브리지인 경우, 정류기 소자는 특히 MOS 방식의 트랜지스터를 포함한다.

변형예에서, 국제 특허 제 WO 01/76052 호에 개시된 바와 같이, 2개의 전원이 제공된다. 각 전원은 고정자에 지지된 적어도 하나의 전기자 코일과, 정류기 소자의 브리지, 및 각각 플러스 및 마이너스 방식의 정류자 소자의 보조 브리지를 포함한다. 2개의 보조 브리지를 연결하는 수단이 제공된다. 이들 수단은, 제 1 상태에서는 2개의 보조 브리지를 직렬로 연결하고, 그리고 제 2 상태에서는 2개의 보조 브리지 사이의 연결을 차단하도록 제어되어, 2개의 전원이 자동차의 내장 회로망의 전력 공급선에 병렬로 전력을 공급할 수 있도록 한다.

후방 베어링(2001)은, 고정자(2000)용의 고정 지지체를 형성하도록, 예컨대 도면에는 도시되지 않은 연결 로드에 의해 전방 베어링(2002)에 연결되고, 전방 베어링의 중앙에는 축(12)의 전단부를 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링이 포함되고, 축의 전단부상에 구동 풀리(도시 안됨)가 지지되며, 이 구동 풀리는 벨트를 포함하는 전동기에 의해 자동차의 내연 기관에 연결된다.

따라서, 본 발명에 따른 회전 기계는, 보다 상세한 설명을 위해 참조해야 하는유럽 특허 EP 05152592 호의 문헌에 개시된 것과 같은 고정자 및 종래의 교류장치의 베어링의 구조체를 구비할 수도 있고, 베어링(2001, 2002)은 기계 내부의 공기의 순환을 위해 관통된다.

따라서, 본 발명에 따른 기계는 크기가 작고 전력이 높은 반면, 소음은 전혀 없다.

이 기계는 고 회전속도로 회전할 수도 있다.

물론, 변형예에서, 베어링(2001, 2002), 즉 고정자의 지지체는 기계의 냉각을 위한 유체의 순환 채널을 포함할 수도 있다.

이 기계는 혼합형 자동차 용도의 42V, 150V, 216V의 내장형 회로망에 의해 상이한 전압에서 작동하기에 적합하다.

변형예에서, 이 기계는 보다 상세한 설명을 위해 참조해야 하는 독일 특허 DE C 41 39 843 호의 문헌에 개시된 바와 같이 고 전압에서 작동하여 자동차를 구동시킬 수도 있다.

물론, 다른 혼성 기계의 구성에서, 영구 자석은 보다 상세한 설명을 위해 참조해야 하는 미국 특허 제 US 6 147 429 호의 문헌에 개시된 바와 같이 방사상 자력선속을 발생시키도록 방사상으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 영구 자석의 원주 방향의 하우징은 회전자의 외주부에서 폐쇄된다. 이것은, 영구 자석(116)이 판(11)에 형성된 하우징(1160)에 매립되는 도 15 및 도 16에서도 마찬가지이다.

이들 도 15 및 도 16에서, 바람직하게는 예컨대 N 형의 연속 영구 자석을 갖는 2 극 사이에, 다음의 장치가 회전자의 외주부에 배치된다.

N형 영구 자석을 갖는 하나의 극, 영구 자석이 없는 하나의 극, 극(1311)과 유사한 하나의 권취된 극, 영구 자석이 없는 하나의 극, 및 N형 영구 자석을 갖는 하나의 극.

코일(14)이 여자되지 않는 경우, 자석에 의해 발생된 자력선속은 노치를 갖는 고정자를 통과하여, 2개의 연속 N 극 사이의 로터의 외주는 3개의 S 극을 특징으로 한다. 코일(14)이 여자되는 경우, 중앙의 S 극은 N 극으로 된다.

미국 특허 제 US 6 147 429 호에 개시된 바와 같이, 패턴 NSSS는 16개의 극에 대응하는 도 15 및 도 16에 각각 4 번 마주친다. 변형예에서, 3개의 코일(14)이 제공되고, 기계는 12개의 극을 포함한다. 상술한 미국 특허 문헌의 전체의 구성을 가정할 수 있다.

도 15 및 도 16에서, 기계는 적용에 따라 모두 직렬로 연결되거나 모두 병렬로 연결되거나 또는 직렬/병렬로 연결된 4개의 코일을 포함한다.

이들 도면에서, 보유 부재는 단 하나의 요소, 즉 다기능 비 자기 플랜지(13220)만을 특징으로 한다. 이 플랜지는 알루미늄으로 제조되고 그리고, 그의 외주부는 회전자의 판(11)의 다발과 반대 방향으로 향하고 또 원심력의 작용과 반대로 여자 코일을 보유하도록 성형된 축방향 연장부(13111)를 특징으로 한다.

상기 연장부의 말단부는 여기서 9°의 각도로 기계의 회전 축을 향해 경사져 있다.

사다리꼴과 같은 돌출된 형상의 연장부(13111)는 여자 코일(14)의 말단을 수용하기 위한 요부(13130)를 한정하는 윈도우의 상측 연부를 구성한다.

이들 윈도우는 구멍(도시 안됨)을 갖춘 돌기(13240)를 포함한다.

따라서, 4개의 윈도우와 4개의 돌기(13240)가 제공된다. 이들 돌기는 팬(1118)을 고정하는 역할을 한다. 이들 팬은 종래의 유형이므로 그의 외주부에 축류(axial-flow) 및/또는 반경류(radial flow) 블레이드를 구비한 플랜지를 포함한다.

플랜지는 돌기의 구멍 내에 끼워지는 스크류(1117)를 사용하여 돌기(13240) 내에 고정된다. 변형예에서, 리벳 결합에 의해 고정이 달성된다.

부재(13241, 13242)는 판(11)의 다발을 축방향으로 고정시키기 위해 제공되며, 판의 다발의 외주부는 영구 자석(116)을 원주방향으로 수용하는 밀폐 하우징(1160)을 특징적으로 형성한다. 이들 부재(13241, 13242)는 축(12)의 중앙 혹상에 결합되며, 축(12)의 일단부(13243)는 일단부 막힘형 공동(blind cavity)을 특징적으로 형성하고, 이 일단부 막힘형 공동에는 공지된 방법으로 교류발전기에 포함되는 풀리의 고정을 위한 다수의 내부 이가 설치된다.

마찬가지로, 각 플랜지(13220)는 기계의 동적 균형을 위한 영역(13230)을 특징적으로 형성한다.

블레이드(118)는 성형 가공에 의해 플랜지와 함께 단일의 부재로 제조되는 2개의 윈도우 사이에 제공된다.

따라서, 이 기계는 두 벌의 블레이드, 즉 블레이드(118) 및 팬(1118)으로부터 상승하는 블레이드를 포함한다. 이들 블레이드는 팬(118)이 코일(14)을 방해하지 않도록 교대로 원주방향으로 장착되고 축방향으로 오프셋된다. 따라서, 상기 도면에서와 같이, 플랜지(13220)는 코일(14)을 축방향으로 보호한다.

플랜지는 냉각을 용이하게 하도록 판(11) 내의 관련된 기다란 구멍과 정렬되는 기다란 형상의 구멍을 특징적으로 형성한다.

따라서, 영구 자석(116)은, 판과 같이 고정 스크류(17)용의 통로(1324)를 특징적으로 형성하는 플랜지(13220)(여기서는 도 4에서와 같이 연결 로드의 형태)에 의해 축방향으로 고정되고, 너트(171)가 당해 플랜지(13220)에 지탱한다.

변형예에서, 판의 다발은 죔쇠에 의해 고정되고, 팬(118)/플랜지(13220)의 조립체는 리벳결합에 의해 판(11)상에 고정된다.

변형예에서, 플랜지(13220) 및 팬(118)은, 예컨대 성형가공에 의해 형성되는 단일체로 이루어진다.

영구 자석(116)은 블레이드(118)를 특징적으로 형성하는 영역의 구역에서 플랜지에 의해 축방향으로 보유된다.

도 16에서, 2개의 집전 링(collector ring)(132350)이 도시되어 있는데, 이들 집전 링상에는, 브러쉬 홀더에 의해 지지되고 또 기계에 포함되는 전압 조정기에 연결되는 브러쉬가 공지된 방식으로 문질러지는 것이 가능하다.

이들 링은 와이어 링크(132351)에 의해 여자 코일(14)의 말단[그 중 하나가 도 15에 개략적으로 도시됨]에 연결되고, 코일(14) 사이를 통과하는 연결 와이어의 홈이 플랜지의 내측면, 즉 판(11)의 다발을 향하는 면에 형성된다.

전체의 조합도 가능하다. 그러므로, 도 16에서, 연결 와이어의 통로 홈이플랜지(13220)의 외측면에 형성된다.

하우징(1160)은, 예컨대 직사각형 형상의 보다 경제적인 영구 자석을 끼우기 위한 기다란 형상 또는 직사각형 형상으로 되어 있다. 변형예에서, 직사각형의 영구 자석은, 사다리꼴 단면의 하우징에 장착되고, 이 사다리꼴 단면은 자석이 점유하지 않는 하우징(1160)의 2개의 말단 3각형 부분 사이에 배치된 주입 니스를 사용한 접합에 의해 자석의 고정을 용이하게 한다. 따라서, 플랜지(13220)내의 이들 3각형 부분에 접근하기 위한 구멍을 설치할 필요가 있다.

Claims (10)

1. 회전 전기 기계, 특히 자동차용 교류발전기 및 또는 교류발전기/시동기로서, 금속 판(11)의 다발을 갖춘 회전자(10)를 둘러싼 고정자와, 고정자와 회전자 사이의 틈새와, 회전자 내에 통합된 영구 자석(15, 16)과, 회전자에 통합된 여자 코일(14)을 포함하며, 상기 여자 코일은 회전자의 금속 판의 다발에서 절단된 돌출 극(1310)에 감겨 있고, 상기 영구 자석은 회전자의 판 다발에 형성된 하우징(13110, 1160) 내에 수용되는, 회전 전기 기계에 있어서,

   상기 하우징(13110)의 각각의 말단은, 자석과 접촉하도록 의도된 비 자기 부품(132, 13220)을 갖춘 보유 부재(13)에 의해 축방향으로 폐쇄되고, 그리고 상기 보유 부재는 여자 코일의 말단을 수용하기 위한 요부(1323)를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보유 부재의 외주부는 축방향 연장부(13100, 13111)를 형성하고 있고, 상기 축방향 연장부는 상기 회전자의 판(11)의 다발에 대해 반대 방향으로 향하고 그리고 원심력의 작용과 반대로 여자 코일(14)을 보유하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 연장부의 말단부는 기계의 회전축을 향해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 연장부(13100, 13111)는 사다리꼴과 같은 돌출된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 연장부는 판과 동일한 형상을 갖는 강자성체 캡(131)에 달려 있고, 상기 캡은 상기 판의 다발과 비 자기 플랜지(132) 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 보유 부재(13)는 팬 블레이드(18, 118, 1118)를 구비하고 있고, 상기 블레이드는 상기 보유 부재로부터 돌출하여 연장되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 블레이드(118)는 상기 보유 부재와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 블레이드는 상기 보유 부재에 부착되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보유 부재의 표면은 블레이드를 유지하는 돌기를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
10. 제 1 항에 있어서,

    여자 코일의 와이어(140)가 하나의 코일로부터 다른 코일로 통과할 때 상기코일을 수용하기 위한 홈(1325)이 상기 플랜지의 표면상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.