KR20180057905A - 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기에 관한 것이고, 구체적으로 작동 과정에서 많은 열이 발생하는 정류자를 교류 발전기로부터 분리하여 배치하는 것에 의하여 전력 사용량이 큰 차량용 발전기의 적용에 적합한 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기에 관한 것이다. 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 정류기(12)가 유도 모듈(11)의 하우징의 외부에 배치되고, 정류기(12)에 독립적인 냉각 수단(121)에 의하여 온도 조절이 되는 것을 특징으로 한다.

Description

정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기{An Alternating Generator Used in a Vehicle with a Commutator Separated}
본 발명은 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기에 관한 것이고, 구체적으로 작동 과정에서 많은 열이 발생하는 정류자를 교류 발전기로부터 분리하여 배치하는 것에 의하여 전력 사용량이 큰 차량용 발전기의 적용에 적합한 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기에 관한 것이다.
차량에 배치되는 각종 전기 또는 전자 부품은 배터리로부터 공급되는 전력에 의하여 작동될 수 있고, 배터리는 차량에 설치된 발전기에 의하여 충전될 수 있다. 차량용 발전기는 주로 3상 교류 발전기가 되고, 3상 교류 발전기는 회전 속도의 허용 범위가 크면서 다이오드로 형성되는 정류회로가 컷-아웃 릴레이 기능을 수행한다는 장점을 가진다. 그러나 예를 들어 캠핑카, 냉동 차량 또는 엘이디 광고 차량과 같이 전력 소비가 큰 차량의 경우 다이오드로 이루어진 정류자의 작동에 의하여 많은 열이 발생할 수 있다는 단점을 가진다.
특허공개번호 제10-2012-0095673호는 차량용 교류발전기의 정류기용 방열판에 관한 것으로 방열판에 일정한 간격을 가지며 원호 상으로 배열되는 복수의 다이오드 장착 홀; 다이오드 장착 홀과 이웃하는 다른 다이오드 장착 홀 사이에 형성되는 제1 에어 댐퍼; 상기 다이오드 장착 홀 안쪽에 위치하며, 복수의 방열 핀과 이 방열 핀 사이의 공기 유동 통로로 구성된 방열부; 상기 다이오드 장착 홀과 인접한 상기 방열부 외벽에 상기 다이오드 장착 홀에 대응되는 개수로 형성되는 방열 가이드; 및 방열 가이드와 이와 이웃하는 다른 방열 가이드 사이에 형성되어 방열 가이드를 상호 이격시키는 제2 에어 댐퍼를 포함하는 차량용 교류 발전기의 정류기용 방열판에 대하여 개시한다.
특허등록번호 제10-0910244호는 전력을 발생시키는 차량용 교류 발전기에 관한 것으로 고정자 권선이 감긴 고정자; 상기 고정자의 대향 면에 위치되는 회전자; 상기 고정자의 권선에서 여기된 교류 출력 전압을 정류하는 정류기; 제1 표면과 제2 표면을 갖는 히트싱크 및 히트싱크의 제1 표면에 장착되는 출력 전압 조절용 레귤레이터 기판을 수용하는 레귤레이터 케이스; 및 상기 히트 싱크의 제2 표면에 접착되는 복수의 냉각핀을 포함하는 차량용 교류 발전기에 대하여 개시한다.
상기 선행기술에서 개시된 것처럼 교류 발전기에 정류자가 사용되는 경우 냉각 수단이 설치될 필요가 있다. 그리고 냉각 수단의 설치로 인하여 발전기의 부피가 커지고, 또한 다이오드가 발전기의 내부에 설치되는 것에 의하여 작동 오류가 발생될 수 있다는 문제점을 가진다. 상기 선행기술은 이와 같은 문제의 해결을 위한 방법을 제시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 제10-2012-0095673호(이래오토모티브시스템 주식회사, 2012년08월29일 공개) 차량용 교류 발전기의 정류기용 방열판 선행기술 2: 특허등록번호 제10-0910244호(가부시키가이샤 덴소, 2009년07월31일 공고) 차량용 교류발전기
본 발명의 목적은 정류기가 발전기로부터 인출된 배선에 연결되면서 발전기의 외부에 설치되어 정류기의 냉각 효율이 향상되도록 하면서 차량의 전자 소자의 작동 오류가 방지되도록 하는 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 정류기가 유도 모듈의 하우징의 외부에 배치되고, 정류기에 독립적인 냉각 수단에 의하여 온도 조절이 된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 정류기는 고정자와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 정류기는 밀폐 하우징; 밀폐 하우징에 형성된 인입 커넥터와 인출 커넥터; 및 고정 수단을 포함하고, 인입 커넥터의 적어도 하나는 고정자와 전기적으로 연결된다.
본 발명에 따른 차량용 교류 발전기는 정류기가 분리되어 설치되는 것에 의하여 정류기의 냉각이 용이하도록 한다. 본 발명에 따른 교류 발전기는 전력 소비량이 큰 냉동차, 캠핑 카, 엘이디 광고 차량 또는 이와 유사한 차량에 적용되어 차량의 연료 소비량이 감소되도록 하면서 차량의 출력이 향상되도록 한다. 또한 차량의 시동 배터리의 방전이 방지되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 차량용 교류 발전기는 차량의 시동 배터리와 냉동기의 구동 배터리 사이에 간섭이 방지되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 교류 발전기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 교류 발전기에서 정류기가 분리되는 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 교류 발전기의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 교류 발전기에 적용되는 정류기의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 교류 발전기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 교류 발전기(10)는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 정류기(12)가 유도 모듈(11)의 하우징의 외부에 배치되고, 정류기(12)에 독립적인 냉각 수단(121)에 의하여 온도 조절이 된다.
교류 발전기(10)는 3상 교류 발전기가 될 수 있고, 다양한 차량의 내부에 배치될 수 있고 본 발명은 차량의 종류에 의하여 제한되지 않는다. 정류기(12)는 다수 개의 다이오드로 이루어질 수 있고, 3상 교류를 발생시키는 유도 모듈(11)과 분리되어 독립적으로 설치될 수 있다. 유도 모듈(11)은 고정자(Stator), 회전자(Rotor), 슬립 링(Slipping Ring) 및 냉각 수단을 포함할 수 있고, 하우징 구조로 만들어질 수 있다. 유도 모듈(11)에 레귤레이터(14)가 일체로 결합되어 유도 모듈(11)의 발생 전압이 조절될 수 있다. 그리고 레귤레이터(14)에 예를 들어 시동 배터리와 같은 배터리(15)가 병렬로 연결될 수 있다.
정류기(12)는 유도 모듈(11)로부터 인출된 배선에 연결되어 유도 모듈(11)의 외부에 독립적으로 배치될 수 있고, 교류 전압의 정류를 위한 다수 개의 다이오드를 포함할 수 있다. 정류기(12)는 자동차에 배치된 전기 부품의 작동을 위한 작동 회로(13)와 연결되어 직류 전류를 공급할 수 있다. 이와 같이 정류기(12)가 유도 모듈(11)과 독립적으로 설치되는 것에 의하여 전력 소비량이 큰 차량의 정류기(12)에서 발생되는 발열 현상이 효과적으로 제어되도록 한다. 정류기(12)는 적절한 수용 케이스의 내부에 배치되어 유도 모듈(11)에 인접하여 배치될 수 있고, 독립적인 냉각 수단(121)을 가질 수 있다. 냉각 수단(121)은 히트 싱크, 냉각 재킷, 냉각 공기 순환 튜브 또는 수냉식과 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
아래에서 이와 같이 정류기가 유도 모듈(11)과 독립적으로 배치된 실시 예에 대하여 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 교류 발전기에서 정류기가 분리되는 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 고정자(21) 및 회전자(22)가 수용 하우징(231)과 밀폐 하우징(232)에 의하여 형성되는 수용 공간에 배치될 수 있다. 회전자(22)는 구동 벨트(251) 및 차량의 회전 장치에 연결된 풀리와 같은 회전 수단(25)에 의하여 고정자(21)의 내부에서 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 회전자(22)의 회전에 의하여 고정자(21)에 교류 전압이 유도될 수 있고, 정류기(12)는 고정자(21)에 연결될 수 있다. 구체적으로 고정자(21)에 인출 탭(124)이 형성될 수 있고, 수용 하우징(231)에 유도 탭(123)이 형성될 수 있다. 유도 탭(123)과 인출 탭(124)을 통하여 고정자(21)로부터 내부에 배선이 형성된 인출 튜브(122)가 정류기(12)와 고정자(21)를 전기적으로 서로 연결시킬 수 있다. 이에 의하여 고정자(21)에 유도된 유도 전압이 정류기(12)로 전송되어 정류가 될 수 있다. 그리고 정류가 된 전력이 작동 회로(13)로 공급될 수 있다.
인출 튜브(122)는 유연성 또는 신축성 튜브 구조가 될 수 있고, 정류기(12)가 수용 하우징(231)의 외부에 배치될 수 있도록 하는 충분한 길이로 만들어질 수 있다. 인출 튜브(122)는 또한 내부에 배치되는 배선의 보호에 적합한 절연성 소재로 만들어질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 교류 발전기의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 고정자를 형성하는 3상 코일 회로(31)는 다수 개의 다이오드를 포함하는 정류기(12)와 연결될 수 있다. 회전자를 형성하는 로터 코일(32)은 레귤레이터(14)와 연결될 수 있고, 레귤레이터(14)는 배터리의 전압을 탐지하여 로터 코일(32)에서 발생되는 전압이 엔진의 회전수에 관계없이 일정하게 유지되도록 한다. 정류기(12)의 내부에 각각 3개의 다이오드로 이루어진 트리오 다이오드, 플러스 다이오드 및 마이너스 다이오드가 배치될 수 있다. 트리오 다이오드는 차량 시동 후 로터 코일(32)을 자화시키는 기능을 하고, 플러스 및 마이너스 다이오드는 배터리 충전 전류와 자동차 사용 전류를 생산하는 기능을 한다. 이와 같은 서로 다른 기능을 가진 다이오드의 특성에 따라 정류기(12)는 두 개의 부분으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 시동과 관련되는 트리오 다이오드는 유도 모듈의 내부에 배치되고, 플러스 및 마이너스 다이오드는 유도 모듈의 외부에 배치될 수 있다. 이와 같이 정류기(12)가 2개의 부분 정류기로 이루어지는 것에 의하여 정류기(12)의 열 발생이 효과적으로 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 교류 발전기에 적용되는 정류기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 정류기는 밀폐 하우징(41); 밀폐 하우징(41)에 형성된 인입 커넥터(421, 422, 423)와 인출 커넥터(431, 432, 433); 및 고정 수단(45)을 포함하고, 인입 커넥터(421, 422, 423)의 적어도 하나는 고정자(21)와 전기적으로 연결된다.
위에서 설명이 된 것처럼, 정류기가 유도 모듈과 독립되어 배치되는 경우 정류기는 밀폐 모듈 구조로 만들어질 수 있다. 밀폐 하우징(41)은 내부에 수용 공간이 형성된 박스 형상 또는 실린더 형상과 같은 다양한 형상으로 만들어질 수 있고, 합성수지와 같은 절연성 소재로 만들어질 수 있다. 밀폐 하우징(41)에 형성되는 인입 커넥터(421, 422, 423) 및 인출 커넥터(431, 432, 433)는 고정자 및 작동 회로를 내부에 배치된 다이오드와 전기적으로 연결하는 배선의 인입 및 인출을 위한 통로 기능을 할 수 있다. 밀폐 하우징(41)의 둘레 면에 길이 방향을 따라 다수 개의 방열 홈(441 내지 44N)이 형성될 수 있고, 필요에 따라 방열 홈(441 내지 44N)을 따라 공기가 유동되도록 할 수 있다.
밀폐 하우징(41)의 아래쪽에 충격 또는 진동을 흡수할 수 있는 고무, 실리콘 또는 합성수지 폼 소재로 이루어지면서 정류기의 고정 부위에 접촉되는 고정 수단(45)이 배치될 수 있다. 또한 고정 수단(45)의 아래쪽에 고정 탭(451)이 배치되어 밀폐 하우징(41)이 정해진 위치에 고정될 수 있도록 한다. 고정 탭(451)은 예를 들어 볼트 또는 스크루와 같은 것이 되거나 또는 자성을 가진 소재가 될 수 있다.
정류기는 다양한 밀폐 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 차량용 교류 발전기는 정류기가 분리되어 설치되는 것에 의하여 정류기의 냉각이 용이하도록 한다. 본 발명에 따른 교류 발전기는 전력 소비량이 큰 냉동차, 캠핑 카, 엘이디 광고 차량 또는 이와 유사한 차량에 적용되어 차량의 연료 소비량이 감소되도록 하면서 차량의 출력이 향상되도록 한다. 또한 차량의 시동 배터리의 방전이 방지되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 차량용 교류 발전기는 차량의 시동 배터리와 냉동기의 구동 배터리 사이에 간섭이 방지되도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 교류 발전기 11: 유도 모듈
12: 정류기 13: 작동 회로
14: 레귤레이터 15: 배터리
21: 고정자 22: 회전자
25: 회전 수단 31: 3상 코일 회로
32: 로터 코일 41: 밀폐 하우징
45: 고정 수단 121: 냉각 수단
122: 인출 튜브 123: 유도 탭
124: 인출 탭 231: 수용 하우징
232: 밀폐 하우징 251: 구동 벨트
421, 422, 423: 인입 커넥터 431, 432, 433: 인출 커넥터
441 내지 44N: 방열 홈 451: 고정 탭

Claims (3)

  1. 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 정류기(12)가 유도 모듈(11)의 하우징의 외부에 배치되고, 정류기(12)에 독립적인 냉각 수단(121)에 의하여 온도 조절이 되는 것을 특징으로 하는 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기.
  2. 청구항 1에 있어서, 정류기(12)는 고정자(21)와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기.
  3. 청구항 1에 있어서, 정류기(12)는 밀폐 하우징(41); 밀폐 하우징(41)에 형성된 인입 커넥터(421, 422, 423)와 인출 커넥터(431, 432, 433); 및 고정 수단(45)을 포함하고, 인입 커넥터(421, 422, 423)의 적어도 하나는 고정자(21)와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 정류자 분리 구조의 차량용 교류 발전기.
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