KR100411458B1 - 교류발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정자권선의 온도상승을 억제하고, 고출력, 저소음을 실현할 수 있는 교류발전기를 얻는다.

고정자권선은 하나의 소선이 6슬롯 마다에 슬롯내에서 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 웨이브와인딩으로 고정자철심에 권장된 다수의 권선으로 구성되어 있다. 그리고, 고정자철심의 단면측에서 되돌려진 소선의 턴부가 원주방향으로 정렬되어 코일엔드를 구성하고 있다.

또, 절연성수지(25)가 고정자권선의 코일엔드의 전부를 덮도록 몰드되어 있다.

그리고, 절연성수지(25)의 회전자 대향면(25a) 및 브래킷 대향면(25b)이 요철이 없는 매끄러운 면으로 형성되어 있다.

Description

교류발전기{ALTERNATOR}

본 발명은 예를 들어 내연기관에 의해 구동되는 교류발전기에 관한 것으로, 특히 승용차, 트럭 등의 차량에 탑재되는 차량용 교류발전기의 고정자 구조에 관한 것이다.

도 22는 종래의 차량용 교류발전기를 표시하는 단면도, 도 23은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도이다. 도 22 및 도 23에서 차량용 교류발전기는 런델형의 회전자(7)가 알루미늄제의 프론트브래킷(1) 및 리어브래킷(2)으로 구성된 케이스(3)내에 샤프트(6)를 통해서 회전이 자유롭게 장착되고, 고정자(50)가 회전자(7)의 외주측을 덮도록 케이스(3)가 내벽면에 고착되어 구성되어 있다.

샤프트(6)은 프론트브래킷(1) 및 리어브래킷(2)에 회전가능하게 지지되어 있다. 이 샤프트(6)의 일단에는 풀리(4)가 고착되고, 엔진의 회전토크를 밸트(도시 않음)를 통해서 샤프트(6)에 전달될 수 있도록 되어 있다. 회전자(7)에 전류를 공급하는 슬립링(9)이 샤프트(6)의 하단부에 고착되고, 한쌍의 브러시(10)가 이 슬립링(9)에 슬라이드 접촉하도록 케이스(3)내에 배치된 브러시홀더(11)에 수납되어 있다. 고정자(50)에서 생긴 교류전압의 크기를 조정하는 레귤레이터(18)가 브러시홀대(11)에 끼워붙여진 히트싱크(17)에 접착되어 있다. 고정자(50)에 전기적으로 접촉되어, 고정자(50)에서 생긴 교류를 직류로 정류하는 정류기(12)가 케이스(3)내에 장착되어 있다.

회전자(7)는 전류를 흘려서 자속을 발생하는 회전자코일(13)과, 이 회전자코일(13)을 덮도록 설치되고, 회전자코일(13)에서 발생된 자속에 의해 자극이 형성되는 한쌍의 폴코어(20),(21)로 구성된다. 한쌍의 폴코어(20),(21)는 철제로 각각 6개의 클로형상의 클로상자극(22),(23)이 외주에지에 원주방향으로 등각피치로 돌출설치되고, 클로상자극(22),(23)이 맞물리도록 대행되어 샤프트(6)에 고착되어 있다. 또, 팬(5)이 회전자(7)의 축방향의 양단에 고착되어 있다.

고정자(50)는 축방향으로 뻗는 슬롯(51a)이 원주방향으로 소정피치로 다수 형성된 원통상의 고정자철심(51)과, 고정자철심(51)에 감겨진 고정자권선(52)과, 고정자권선(52)의 프론트측 및 리어측의 코일엔드(52a),(52b)를 몰드한 에폭수지로되는 절연성수지(25)와, 각 슬롯(51a)내에 장착되어 고정자권선(52)과 고정자철심(51)을 전기적으로 절연하는 인슐레이터(도시않음)를 구비하고 있다.

여기서는, 고정자철심(51)에는 회전자(7)의 자극수(12)에 대응해서 3상교류권선을 1조 수용하도록 36개소의 슬롯(51a)이 등간격으로 형성되어 있다.

또, 흡기공(1a),(2a)가 프론트브래킷(1) 및 리어브래킷(2)의 축방향의 단면에 설치되고, 배기공(1b),(2b)이 프론트브래킷(1) 및 리어브래킷(2)의 외주양어깨부에 고정자권선(52)의 프론트측 및 리어측의 코일엔드(52a),(52b)의 직경방향외측에 대향해서 설치되어 있다.

다음, 종래의 고정자(50)의 제조 방법에 대해 도 24내지 도 27을 참조하면서 설명한다.

우선, 자성재료인 SPCC재로 되는 띠모양 박판으로 요철(凹凸)을 갖는 띠모양체를 제작한다. 그리고, 이 띠모양체를 소정수 적층하고, 이 외주부를 레이저용접해서 도 24에 표시되는 직방체의 적층철심(55)을 제작한다. 이 적층철심(55)의 한쪽에는 36개의 슬롯(55a)가 형성되어 있다.

또, 절연 피복된 원형단면의 동선재로 되는 하나의 소선(56)을 3슬롯피치로 웨이브와인딩으로 소정 회수 감아서 전체가 평탄한 형상의 고정자권선군(57A)을 제작한다. 이 고정자권선군(57A)을 구성하는 소선(56)의 감기시작하는 단 및 감기가 끝나는 단이 각각 인출선(56a) 및 중성점 리드선(56b)이 된다. 또, 각각 하나의 소선(56)을 마찬가지로 감아서 고정자권선군(57B),(57C)을 제작한다.

그후, 3개의 고정자권선(57A),(57B),(57C)를 도 25에 표시하는 바와 같이 1슬롯피치씩 어긋나게 해서 겹쳐주고, 각각 3슬롯마다의 슬롯(55a)에 삽입해서 적층철심(55)에 장착한다. 이로써, 도 26에 표시된 바와 같이 3개의 고정자권선군(57A),(57B),(57C)이 적층철심(55)에 장착된다.

계속해서, 적층철심(55)을 성형장치(도시않음)에 의해 원통상으로 구부린다. 그리고, 적층철심(55)의 양단면끼리를 맞대서 레이저용접하고, 원통상의 고정자철심(51)을 얻는다. 이로써, 도 27에 표시된 바와 같이 3개의 고정자권선군(57A),(57B),(57C)가 고정자철심(51)에 감겨진 고정자를 얻는다.

또, 고정자권선군(57A),(57B),(57C)의 코일엔드를 절연성수지(25)로 몰드하고 도 23에 표시되는 고정자(50)가 얻어진다.

이와 같이 구성된 고정자(50)에서는 고정자권선군(57A),(57B),(57C)을 구성하는 각 소선(56)이 중성점 리드선(56b)을 결선해서 3상교류권선인 고정자권선(52)이 얻어진다. 이들의 고정자권선군(57A),(57B),(56C)은 각각 120˚의 위상차를 갖고, 3상교류권선의 a상, b상, c상의 권선에 상당한다. 그리고, 고정자권선군(57A),(57B),(57C)을 구성하는 각 소선(56)의 인출선(56a)이 정류기(12)에 접속된다.

이와 같이 구성된 차량용 교류발전기에서는 전류가 배터리(도시않음)에서 브러시(10)및 슬립링(9)을 통해서 회전자코일(13)에 공급되고, 자속이 발생된다.

이 자속에 의해 한쪽과 폴코어(20)의 클로상자극(22)이 N극에 착자되고, 다른쪽의 폴코어(21)의 클로상자극(23)이 S극에 착자된다. 한편, 엔진의 회전토크가 밸트 및 풀리(4)를 통해서 샤프트(6)에 전달되고, 회전자(7)가 회전된다. 그래서, 고정자권선(52)에 회전자극이 부여되고, 고정자권선(52)에 기전력이 발생된다. 이 교류의 기전력이 정류기(12)를 통해서 직류로 정류되는 동시에, 그 크기가 레귤레이터(18)에 의해 조정되고, 배터리에 충전된다.

그리고, 리어측에서는 팬(5)이 회전에 의해 외기가 정류기(12)의 히트싱크 및 레귤레이터(18)의 히트싱크(17)에 각각 대향해서 설치된 흡기공(2a)을 통해서 흡입되고, 샤프트(6)의 축에 따라 흘러서 정류기(12) 및 레귤레이터(18)를 냉각하며, 그후 팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서 고정자권선(52)의 리어측의 코일엔드(52b)를 냉각하고, 배기공(2b)로부터 외부로 배출된다.

한편, 프론트측에서는 팬(5)의 회전에 의해 외기가 흡기공(1a)으로부터 축방향으로 흡입되고, 그후 팬(5)에 의해 원심방향으로 구부려져서 고정자권선(52)의 프론트측의 코일엔드(52a)를 냉각하고, 배기공(1b)으로부터 외부로 배출된다.

종래의 고정자(50)에서는 고정자권선(52)을 구성하는 고정자권선군(57A),(57B),(57C)이 각각 하나의 소선(56)을 3슬롯 피치로 웨이브와인딩으로 소정 회수 감아서 제작되고, 직경방향으로 외층, 중간층 및 내층을 구성하도록 서로 1슬롯 어긋나서 3슬롯 마다의 슬롯(51a)에 권장되어 있다.

여기서, 코일엔드를 구성하는 소선(56)의 턴부가 원주방향으로 겹쳐서 정렬하고 있지 않으므로 절연성수지(25)로 코일엔드를 전주(全周)에 걸쳐서 균일하게 몰드하기가 곤란해지고, 절연성수지(25)가 원주방향으로도 축방향으로도 치우친 형상으로 되어 었었다. 이로써, 절연성수지(25)를 포함한 코일엔드부의 방열성이 불균일해지고, 고정자권선(52)의 냉각성이 악화되며, 고정자권선(52)의 온도상승을 억제할 수 없게 된다는 문제가 있었다.

또, 코일엔드를 구성하는 소선(56)의 턴부가 원주방향으로 겹쳐서 정렬되어 있지 않으므로 소선(56)을 고밀도로 감을 수 없고, 고출력이 얻어지지 않는다는 문제도 있었다.

또, 내층 및 외층을 구성하는 고정자권선군(57A),(57C)의 원주방향으로 인접하는 소선(56)의 턴부끼리가 서로 직경방향으로 어굿나 있고, 절연성수지(25)의 내주면 및 외주면이 도 23에 표시된 바와 같이 원주방향으로 요철(凹凸)을 갖는 면형상으로 되어 있었다. 이로써, 통풍저항이 증대하고, 또 회전자(7)와 절연성수지(25)의 내주면사이에서 간섭음이 발생해서 바람소음이 증대해 버린다는 과제도 있었다.

본 발명의 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 연속선으로 되는 길이가 긴 소선이 고정자철심의 단면측의 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 슬롯 내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장되어 형성된 다수의 권선에 의해 고정자권선을 구성하고, 또 코일엔드를 덮도록 설치된 절연성수지의 회전자 대향면 및 브래킷 대향면의 적어도 1면을 매끄러운 면으로 형성해서 고정자권선의 온도상승을 억제하는 동시에 고출력 저소음을 실현할 수 있는 차량용에 적용할 수 있는 교류발전기를 얻는 것을 목적으로 한다.

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

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

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에서 고정자권선의 1상분의 결선 상태를 설명하는 평면도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자권선의 결선상태를 설명하는 사시도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 회로도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 내층측의 소선군을 표시하는 도면.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 소선군을 표시하는 도면.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 요부를 표시하는 사시도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 배열을 설명하는 도면.

도 12는 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자철심을 구성하는 적층철심을 표시하는 사시도.

도 13은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정단면도.

도 14는 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선군의 적층철심으로의 장착상태를 표시하는 평면도.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 교류발전기를 표시하는 요부 단면도.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 18은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 19는 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 20은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자철심을 표시하는 사시도.

도 21은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 출력특성을 표시하는 도면.

도 22는 종래의 차량용 교류발전기를 표시하는 단면도.

도 23은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 24는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자철심을 구성하는 적층철심을 표시하는 사시도.

도 25는 종래의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 사시도.

도 26은 종래의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 사시도.

도 27은 종래의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 절연 성수지 몰드전의 상태를 표시하는 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프론트브래킷 2 : 리어브래킷

5 : 팬(냉각 수단) 7 : 회전자

8 : 고정자 15, 150 : 고정자철심

15a,150a : 슬롯 15b, 150b : 개구부

16 : 고정자권선 16a : 프론트측의 코일엔드

16b : 리어측의 코일엔드 25 : 절연성수지

25a : 회전자대향면 25b : 브래킷대향면

26 : 핀 30 : 소선

30a : 턴부 31 : 제 1권선

32 : 제 2권선 33 : 제 3권선

34 : 제 4권선

본 발명에 관한 교류발전기는 회전원주방향을 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와, 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서, 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗은 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 갖고, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 정렬되어 코일엔드를 구성하고, 절연성수지가 상기 코일엔드의 전체를 덮도록 설치되며, 상기 절연성수지의 회전자 대향면 및 브래킷 대향면의 적어도 한쪽이 매끄러운 면으로 형성되어 있는 것이다.또, 상기 절연성수지의 회전자 대향면이 매끄러운 면으로 형성되고, 핀이 상기 절연성수지의 브래킷 대향면에 형성되어 있는 것이다.또, 상기 절연성수지의 회전자 대향면이 매끄러운 면으로 형성되고, 상기 절연성수지의 브래킷 대향면이 상기 브래킷의 내벽면에 밀접되어 있는 것이다.또, 회전원주방향을 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와, 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 갖고, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 정렬되어 코일엔드부를 구성하며, 절연성수지가 상기 코일엔드의 정상부 및 직경방향의 외주측을 노출시키고, 또 내주측을 덮도록 설치되며, 상기 절연성수지의 회전자 대향면이 매끄러운 면으로 형성되어 있는 것이다.또, 상기 절연성수지의 회전자 대향면에서 원주방향으로 정열된 상기 턴부의 상기 회전자에 대향하는 면의 적어도 1부가 상기 절연성수지와 동일면 위치가 되도록 노출되어 있는 것이다.또, 회전원주방향에 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와, 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선을 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 갖고, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 정열되어 코일엔드를 구성하며, 절연성수지가 상기 코일엔드의 정상부 및 직경방향의 내주측을 노출시키고, 또 외주측을 덮도록 설치되며, 상기 절연성수지의 브래킷 대향면이 매끄러운 면에 형성되어 있는 것이다.또, 상기 소선이 상기 슬롯의 각각에 슬롯깊이방향으로 2n개씩 배열되어 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 n열 나란히 배열되어 있는 것이다.또, 상기 고정자철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드를 구성하는 상기 턴부가 원주방향으로 대략 동일형상으로 형성되어 있는 것이다.또, 상기 고정자철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드에서 원주방향으로 인접하는 상기 턴부간의 공간이 대략 동일하게 형성되어 있는 것이다.또, 상기 슬롯의 개구부의 개구치수가 상기 소선의 슬롯폭 방향치수보다 작은 것이다.또, 상기 소선의 상기 슬롯내에서의 단면형상이 상기 슬롯형상에 따라 대략 구형형상이다.또, 상기 소선의 단면형상이 대략 편평형상이다.또, 상기 고정자권선의 적어도 한쪽의 상기 코일엔드가 상기 냉각수단의 상기 브래킷내에 형성되는 냉각풍의 유통방향의 하류측에 이 냉각수단에 인접해서 배치되어 있는 것이다.이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 따라 설명한다.

실시의 형태1

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

도 2는 이 차량용 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.

도 3은 이 차량용 교류발전기에서의 고전자권선의 1상분의 결선상태를 설명하는 평면도.

도 4는 이 차량용 교류발전기의 고정자에서의 고정자권선의 권장상태를 설명하는 사시도.

도 5는 이 차량용 교류발전기의 회로도.

도 6 및 도 7은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 권선군의 제조공정을 설명하는 도면이다.

도 8은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 내층측의 소선군을 표시하는 도면이고, 도 8의 (a)는 그 측면도, 도 8의 (b)는 그 평면도이다.

도 9는 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 외층측의 소선군을 표시하는 도면이고, 도 9의 (a)는 그 측면도, 도 9의 (b)는 그 평면도이다.

도 10은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 요부를 표시하는 사시도.

도 11은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선의 배열을 설명하는 도면이다.

도 12는 이 차량용 교류발전기의 고정자철심을 구성하는 적층철심을 표시하는 사시도.

도 13은 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자의 제조공정을 설명하는 공정 단면도.

도 14는 이 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자권선을 구성하는 소선군의 적층철심으로의 장착상태를 표시하는 평면도이다.

또, 도 4에서는 인출선, 중성점리드선 및 브리지결선이 생략되어 있다.

도 1 및 도 2에서 회전자(7)을 구성하는 한쌍의 폴코어(20),(21)는 철재로 각각 8개의 클로형상의 클로상자극(22),(23)이 외주에지에 원주방향으로 등각 피치로 돌출설치되고, 클로상자극(22),(23)을 맞물리도록 대향해서 샤프트(6)에 고착되어 있다.

또, 냉각수단으로서의 팬(5)이 회전자의 축방향의 양단에 고착되어 있다. 고정자(8)는 축방향으로 뻗는 슬롯(15a)이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 원통상의 고정자철심(15)과 고정자철심(15)에 권장된 고정자권선(16)과 고정자권선(16)이 프론트측 및 리어측의 코일엔드(16a),(16b)의 전체를 몰드한 에폭시수지 등으로 되는 절연성수지(25)와, 각 슬롯(15a)내에 장착되어 고정자권선(16)과 고정자철심(15)을 전기적으로 절연하는 후술되는 인슐레이터(19)를 구비하고 있다.

그리고, 고정자권선(16)은 하나의 소선(30)이 고정자철심(15)의 단면측의 슬롯(15a)외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 슬롯(15a)내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 웨이브와인딩되어 권장된 권선을 다수 구비하고, 있다.

여기서는 고정자철심(15)에는 회전자의 자극수(16)에 대응해서 후술하는 3상교류권선(160)을 2조 수용하도록 96개의 슬롯(15a)가 등간격으로 형성되어 있다. 또, 소선(30)에는 예를들면 절연피복된 장방형이 단면을 갖는 길이가 긴 동선재가 사용된다.

또, 다른 구성은 도 22에 표시된 종래의 차량용 교류발전기와 같이 구성되어 있다.

다음, 1상분의 고정자권선군(161)의 권선구조에 대해서 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

1상분의 고정자권선군(161)은 각각 하나의 소선(30)으로 되는 제1 내지 제4의 권선(31~34)으로 구성되어 있다.

그리고, 제1권선(31)은 하나의 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 내주측에서 첫번째의 위치와 내주측에서 2번째의 위치를 교대로 채택하도록 1턴 웨이브와인딩해서 구성되어 있다.

제2권선(32)은 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 내주측에서 2번째의 위치와 내주측에서 1번째의 위치를 교대로 채택하도록 1턴 웨이브와인딩해서 구성되어 있다.

제3권선(33)은 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 내주측에서 3번째의 위치와 내주측에서 4번째의 위치를 교대로 채택하도록 1턴 웨이브와인딩해서 구성되어 있다.

제4권선(34)은 소선(30)을 슬롯번호의 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 내주측에서 4번째의 위치와 내주측에서 3번째의 위치를 교대로 채택하도록 1턴 웨이브와인딩해서 구성되어 있다. 그리고, 각 슬롯(15a)내에는 소선(30)이 장방형 단면의 길이 방향을 직경방향으로 나란히 해서 직경방향에 1렬에 4개 나란히 배열되어 있다.

이후, 소선(30)이 수납되는 슬롯(15a)내의 내주측 1번째 내지 4번째의 위치를 각각 1번지 내지 4번지라 부른다.

그리고, 고정자철심(15)의 일단측에서 슬롯번호의 1번의 2번지에서 뻗어나오는 제2권선(32)의 단부(32a)와 슬롯번호의 91번의 3번지에서 뻗어나오는 제4권선(34)의 단부(34b)가 접합되고, 또 슬롯번호의 1번의 4번지에서 뻗어나오는 제4권선(34)의 단부(34a)와 슬롯번호의 91번의 1번지에서 뻗어나오는 제2권선(32)의 단부(32b)가 접합되어 제2 및 제4권선(32),(34)으로 되는 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또, 고정자철심(15)의 타단측에서 슬롯번호의 1번의 1번지에서 뻗어나오는 제1권선(31)의 단부(31a)와 슬롯번호의 91번의 4번지에서 뻗어나오는 제3권선(33)의 단부(33b)가 접합되고, 또 슬롯번호의 1번의 3번지에서 뻗어나오는 제3권선(33)의 단부(33a)와 슬롯번호의 91번의 2번지에서 뻗어나오는 제1권선(31)의 단부(31b)가 접합되어 제1 및 제3권선(31),(33)으로 되는 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또, 슬롯번호의 61번의 3번지와 67번의 4번지로부터 고정자철심(15)의 일단측으로 뻗어나오는 제3권선(33)의 소선(30)의 부분이 절단되고, 슬롯번호의 67번의 3번지와 73번의 4번지로부터 고정자철심(15)의 일단측으로 뻗어나오는 제4권선(34)과 소선(30)부분이 절단된다.

그리고, 제3권선(33)의 절단단(33c)과 제4권선(34)의 절단단(34c)이 접합되어 제1 내지 제4권선(31~34)을 직렬접속해서 되는 4턴의 1상분의 고정자권선군(161)이 형성되어 있다. 또, 제3권선(33)의 절단단(33c)과 제4권선(34)의 절단단(34c)과의 접합부가 브리지결선접촉부가 되고, 제3권선(33)의 절단단(33d)와 제4권선(34)의 절단단(34d)이 각각 인출선(0) 및 중성점리드선(N)이 된다.

이 고정자(8)에서는 소선(30)이 권장되는 슬롯(15a)를 하나씩 어긋나게 해서 6상분의 고정자권선(161)이 형성되어 있다. 이들의 6상분의 고정자권선(161)이 고정자권선(16)을 구성하고 있다.

여기서, 제1 내지 제4권선(31~34)을 구성하는 각각의 소선(30)은 하나의 슬롯(15a)으로부터 고정자철심(15)의 단면측으로 뻗어나오고 되돌려져서 6슬롯 떨어진 슬롯(15a)에 들어가도록 웨이브와인딩으로 권장되어 있다.

그리고, 각각의 소선(30)은 6슬롯 마다에 슬롯깊이방향(직경방향)에 대하여 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장되어 있다.

그리고, 고정자철심(15)의 단면측으로 뻗어나와서 되돌려진 소선(30)의 턴부(30a)가 코일엔드를 형성하고 있다. 그래서, 고정자철심(15)의 양단에서 도 4에 표시되는 바와 같이 대략 동일형상으로 형성된 턴부(30a)가 원주방향으로, 또 직경방향으로 서로 이간해서 2렬로되어 있어 원주방향으로 정연하게 배열되어 코일엔드(16a),(16b)를 형성하고 있다.

계속해서, 절연성수지(25)에 의해 고정자권선(16)의 코일엔드(16a),(16b) 전체를 덮도록 몰드해서 도 2에 표시되는 고정자(8)가 얻어진다.

이때, 절연성수지(25)는 턴부(30a)가 소정의 간격을 두고, 배열해 있는 원주방향에서의 불연속적인 상태에 기인하는 요철(凹凸)을 표면에 생기게 하지 않도록 몰드되어 있다. 즉, 절연성수지(25)의 내주면인 회전자 대향면(25a) 및 외주면인 브래킷 대향면(25b)이 각각 매그러운면으로 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 고정자(8)는 차량용 교류발전기에 탑재되고 도 5에 표시되는 바와 같이 고정자권선군(161)이 3상분식 스타형 결선되어서 2조의 3상교류권선(160)을 형성하고, 각 3상교류권선(160)이 각각 정류기(12)에 접속되어 있다. 그리고, 각 정류기(12)의 직류출력이 병렬로 접합되어 합성된다.

계속해서, 고정자(8)의 제조방법에 대해 도 6내지 도 14를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

우선, 도 6에 표시된 바와 같이 12개의 길이가 긴 소선(30)을 동시에 동일평면상에서 지그자그상으로 구부려서 형성한다.

계속해서, 도 7에 화살표로 표시되는 바와 같이 직각방향으로 지그로 접어가며, 도 8에 표시되는 내층측의 소선군(35A)을 제작한다. 또, 마찬가지로 해서 도 9에 표시된 바와 같이 브리지결선, 중성점 리드선 및 인출선을 갖는 외층측의 소선군(35B)을 제작한다. 또, 각 소선(30)은 도 10에 표시되는 바와 같이 턴부(30a)에서 연결된 직선부(30b)가 6슬롯피치(6p)로 배열된 평면상 패턴으로 구부려서 형성되어 있다. 그리고, 인접하는 직선부(30b)가 턴부(30)에 의해 소선(30)의 폭(W)만큼 어긋나게 되어 있다.

소선군(35A),(35B)는 이와 같은 패턴으로 형성된 2개의 소선(30)을 도 11에 표시되는 바와 같이 6슬롯피치 어긋나게 해서 직선부(30b)를 겹쳐서 배열된 소선쌍이 1슬롯피치씩 어긋나게 해서 6쌍 배열되어 구성되어 있다.

그리고, 소선(30)의 단부가 소선군(35A),(35B)의 양단의 양측에 6개씩 뻗어 나와 있다. 또, 턴부(30a)가 소선군(35A),(35B)의 양측부에 정리되어 배열되어 있다. 또, 사다리꼴형상의 슬롯(36a)이 소정의 피치(전기각으로 30˚)로 형성된 SPCC재를 소정의 개수 적층하고, 그 외주부를 레이저 용접해서 도 12에 표시되는 바와 같이 직방체의 적층철심(36)을 제작한다.

그리고, 도 13의 (a)에 표시되는 바와 같이 인슐레이터(19)가 적층철심(36)의 슬롯(36a)에 장착되고, 2개의 소선군(35A),(35B)의 각 직선부를 각 슬롯(36a)내에 겹쳐서 밀어넣는다. 이로써, 도 13의 (b)에 표시되는 바와 같이 2개의 소선군(35A),(35B)이 적층철심(36)에 장착된다.

이때, 소선(30)의 직선부(30b)는 인슐레이터(19)에 의해 적층철심(36)과 절연되어 슬롯(36a)내에 직경방향으로 4개 정렬되어 수납되어 있다. 또, 2개의 소선군(35A),(35B)은 도 14에 표시되는 바와 같이 겹쳐서 적층철심(36)에 장착되어 있다.

계속해서, 적층철심(36)을 둥글게 하고, 그 단면끼리를 접촉시켜서 레이저 용접하고 도 13의 (c)에 표시되는 바와 같이 원통상의 고정자철심(15)을 얻는다. 적층철심(36)을 둥글게 함으로써, 슬롯(36a)(고정자철심(15)의 슬롯(15a)에 상당)는 대략 구형단면형상이 되고, 그 개구부(36b)(슬롯(15a)의 개구부(15b)에 상당)는 직선부(30b)의 슬롯폭 방향치수보다 작아진다.

그리고, 도 3에 표시되는 결선방법에 따라 각 소선(30)의 단부끼리를 결선해서 고정자권선군(161)을 형성한다. 또 절연성수지(25)에 의하여, 고정자권선(16)의 코일엔드(16a),(16b) 전체를 덮도록 몰드한다.

이와 같이 이 실시의 형태 1에 의하면, 절연성수지(25)로 코일엔드(16a),(16b)전체를 덮도록 몰드하고 있으므로 코일엔드부의 절연성이 확보되는 동시에 진동에 의해 인접하는 턴부(30a)끼리가 접촉해서 절연피막을 손상하고, 단락사고를 발생시키지 않고, 신뢰성을 향상시킬 수가 있다. 또, 고정자(8)의 강성이 높혀지고, 자기소음을 저감시킬 수가 있다.

또, 절연성수지(25)의 회전자 대향면(25a)이 매끄러운 면으로 형성되어 있으므로 절연성수지(25)와 회전자(7)와의 사이를 유통하는 냉각풍의 통풍저항이 작아지는 동시에, 절연성수지(25)와 회전자(7)와의 사이의 간섭음이 적어지고, 바람소음을 저감할 수가 있다.

또, 절연성수지(25)의 브래킷 대향면(25b)이 매끄러운 면으로 형성되어 있으므로 절연성수지(25)와 브래킷(1),(2)와의 사이를 유통하는 냉각풍의 통풍저항이 작아지고, 바람소음을 저감할 수가 있다.

또, 고정자권선(16)은 2조의 3상교류권선(160)을 구비하고, 각 3상교류권선(160)은 3상의 고정자권선군(161)을 교류결선해서 구성되어 있다. 그리고, 고정자권선군(161)은 제1 내지 제4권선(31 ~ 34)을 직렬접속해서 구성되어 있다.

그리고, 제1권선(31)은 하나의 소선(30)을 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내의 1번지와 2번지를 교대로 채택하도록 웨이브와인딩되어 구성되어 있다. 즉, 제1권선(31)은 소선을 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 1턴 웨이브와인딩되어 구성되어 있다. 마찬가지로 제2, 제3 및 제4권선(32),(33),(34)도 또 하나의 소선(30)을 6슬롯 마다에 슬롯(15a)내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 1턴 웨이브와인딩으로 구성되어 있다.

여기서, 제1 및 제2권선(31),(32)을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)를 대략 동일형상으로 형성할 수 있고, 턴부(30a)를 원주방향으로 겹쳐서 정렬해서 배열할 수 있다.

마찬가지로, 제3 및 제4권선(33),(34)을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)를 대략 동일형상으로 형성할 수 있고, 턴부(30a)를 제1 및 제2권선(31),(32)의 외주측에서 원주방향으로 겹쳐서 정렬하여 배열할 수 있다. 즉, 턴부(30a)가 원주방향으로 대략 동일형상이 되고, 턴부(30a)사이의 공극이 원주방향으로 대략 동일하게 된다.

이 권선구조를 채택함으로써 절연성수지(25)로 코일엔드(16a),(16b)를 전주에 걸쳐 균일하게 몰드하는 것이 쉬워지고,절연성수지(25)의 원주방향 및 축방향의 분포를 대략 균일하게 형성할 수가 있다.

이로써, 절연성수지(25)를 포함한 코일엔드부의 방열성이 균일해지고, 고정자권선(16)의 냉각성의 악화가 제어되며, 고정자권선(16)의 온도상승을 억제할 수 있다.

또, 이 권선구조를 채택함으로써 절연성수지(25)의 회전자대향면(25a) 및 브래킷대향면(25b)을 매끄러운면으로 쉽게 형성할 수가 있다.

또, 이 권선구조를 채택함으로써 소선(30)을 고밀도로 할 수가 있고, 출력의 향상이 도모되는 동시에 절연성수지(25)의 량을 종래의 고정자(50)에 비해 삭감할 수 있고, 저가격화가 도모된다.

또, 4개의 소선(30)이 슬롯(15a)내에 직경방향으로 1렬로 배열하고, 턴부(30a)가 원주방향으로 2렬로 정렬되어 배열되고 있다. 이로써, 코일엔드(16a),(16b)를 구성하는 턴부(30a)가 각각 직경방향으로 2렬로 분산되므로 코일엔드(16a),(16b)의 고정자철심(15)의 단면으로부터의 뻗어나오는 높이를 낮게할 수 있다.

이 결과, 코일엔드(16a),(16b)를 몰드하고 있는 절연성수지(25)의 높이를 낮게 할 수 있고, 절연성수지(25)에서의 통풍저항이 작아지고, 회전자(7)의 회전에 기인하는 바람소리를 저감시킬 수 있는 동시에, 코일엔드의 코일단 누설리엑턴스가 감소되고, 출력효율이 향상된다.

또, 코일엔드(16a),(16b)가 팬(5)의 하류측에 팬(5)에 인접해서 배치되어 있으므로 팬(5)에 의해 통풍로에 보내지는 냉각풍이 효율좋게 코일엔드(16a),(16b)를 몰드하고 있는 절연성수지(25)의 냉각에 제공되고, 고정자권선(16)의 냉각성을 향상시킬 수가 있다.

또, 회전자(7)의 자극수가 16이고, 96개의 슬롯(15a)이 고정자철심(15)에 등각 피치로 형성되어 있다. 그리고, 권선(30)이 6슬롯마다의 슬롯(15a)에 웨이브와 인딩되어 있으므로 권선(30)이 웨이브와인딩되는 슬롯의 피치가 회전자(7)의 NS극에 대응한 피치가 되고, 고정자권선(16)이 전절권선이 된다. 이로써, 최대 토크가 얻어지게 되고, 고출력화를 실현할 수 있다. 또, 슬롯(15A)의 개구치수가 소선(30)의 슬롯폭 방향치수보다 작게 구성되어 있으므로 슬롯(15a)에서 직경방향 내측으로의 소선(30)의 튀어나옴 저지되는 동시에 개구부(15b)에서의 회전자(7)와의 간섭음도 저감된다.

또, 직선부(30b)가 장방형단면으로 형성되어 있으므로 직선부(30b)를 슬롯(15a)내에 수용했을 때의 직선부(30b)의 단면형상이 슬롯형상에 따른 형상으로되어 있다.

이로 인해, 슬롯(15a)내에서의 소선(30)의 점적율을 높이는 것이 쉬워지고, 소선(30)에서 고정자철심(15)으로의 전열을 향상시킬 수가 있다. 여기서, 이 실시의 형태 1에서는 직선부(30b)가 장방형단면으로 형성되어 있는 것으로 하고 있으나, 직선부(30b)의 단면형상은 대략 구형단면의 슬롯형상에 따른 대략 구형단면형상이면 된다. 이 대략 구형형상이라는 것은 장방형에 한하지 않고, 정방형, 4변의 평면과 둥그런 각으로 구성된 형상, 장방형의 단면을 원호로한 장원형이라도 된다.

또, 소선(30)이 장방형의 단면형상으로 형성되어있으므로, 코일엔드를 구성하는 턴부(30b)로부터의 방열면적이 커지고, 고정자권선(16)의 발열이 효율적으로 방열된다.

또, 도 5에 표시된 바와 같이 제1 내지 제4권선(31~34)을 직렬로 접속해서 구성된 고정자권선군(161)이 3개씩 스타형 결선되어 2조의 3상교류권선(160)을 구성하고, 2조의 3상교류권선(160)이 각각 정류기(12)에 접속되며, 또 2개의 정류기(12)의 출력이 병렬로 접속되어 있다. 이로써, 4턴의 3상교류권선(160)의 직류출력을 합성하여 빼낼 수가 있고, 저회전영역에서의 발전부족을 해소할 수가 있다.

또, 이 권선구조를 채택함으로써 고정자권선의 턴수를 증가시키는 경우, 연속선으로 되는 소선군(35),(35A),(35B)을 그 직선부(30b)끼리를 상대해서 나란히 하도록 해서 겹쳐서 고정자철심(15)에 권장함으로써 쉽게 대응할 수가 있다.

또, 이 실시의 형태 1에 의한 고정자(8)는 연속선으로 되는 소선군(35)을 직방체의 적층철심(36)의 슬롯(36a)에 개구부(36b)에서 삽입하고, 그후 적층철심(36)을 환상으로 둥글게 하여 제작할 수가 있다. 그래서, 적층철심(36)의 개구부(36b)의 개구치수를 소선(30)의 슬롯폭 방법치수보다 크게 할 수가 있으므로 소선군(35)의 삽입 작업성을 높일 수가 있다.

또, 적층철심(36)을 환상으로 성형함으로써 개구부(36b)의 개구치수를 소선(30)의 슬롯폭 방법치수보다 작게 할 수가 있으므로 점적율이 높여지고, 출력을 향상시킬 수가 있다. 또, 슬롯수가 많아져도 고정자의 생산성을 저하시키는 일은 없다.

또, 양 코일엔드(16a),(16b)(코일엔드(16a),(16b)를 몰드한 절연성수지(25))의 형상이 대략 같고, 또 팬(5)이 회전자(7)의 양단부에 설치되어 있으므로 양 코일엔드(16a),(16b)가 밸런스 좋게 냉각되고, 고정자권선 온도가 균일하게, 또 크게 저감된다.

여기서 팬(5)은 반드시 회전자의 양단에 설치할 필요는 없고, 큰 발열체인 고전자권선이나 정류기의 배치위치를 고려해서 설치하면 된다. 예를들면, 최대의 발열체인 고정자권선의 코일엔드는 냉각속도가 큰 팬의 토출측에 배치되고, 정류기가 배치되어 있는 쪽의 회전자의 단부에 팬을 배치하는 것이 좋다. 또, 차량엔진에 부착되는 경우 통상 풀리가 크랭크샤프트에 밸트를 통해서 연결되므로 팬의 냉각배출풍이 밸트에 영향을 끼치지 않도록 팬을 반풀리측에 배치하는 것이 좋다.또, 회전자의 클로상자극의 형부도 송풍작용이 있고, 냉각수단으로서 사용할 수가 있다.

또, 절연성수지(25)를 포함한 고정자(8)의 축방향길이가 폴코어(20),(21)의 축방향 길이보다 짧게 되어 있으므로 소형화가 실현될 수 있다. 또, 팬(5)의 회전자의 양단부에 설치되어 있는 경우, 팬 토출측에 절연성수지(25)가 없으므로 통풍저항이 현저하게 작아지고 바람소음이 저감되는 동시에 정류기(12)등의 냉각내장물의 온도상승을 억제할 수가 있다.

또, 고정자권선(16)이 수용되는 슬롯수가 매극매상당 2이고, 매극매상당의 슬롯에 대응한 2개의 3상교류권선(160)을 갖고 있다. 이로써, 기자력 파형을 정현파형에 가깝게 할 수가 있고, 고조파성분을 저감할 수 있으며, 안정된 출력을 얻을수가 있다.

또, 슬롯(15a)수가 많아지므로 고정자철심(15)의 티스가 가늘어지고, 대향하는 클로상자극(22),(23)간의 티스내의 자기누설이 저감되고, 출력의 맥동을 억제할수 있다. 또, 슬롯(15a)이 많아질수록 슬롯(15a)에 대응해서 턴부(30a)도 많아지므로 코일엔드의 방열성이 향상된다.

또, 슬롯(15a) 및 개구부(15b)가 전기각으로 30˚의 등간격으로 배열되어 있으므로 자기소음의 가진력의 원인인 자기맥동을 저감시킨다.

실시의 형태 2

이 실시의 형태 2에서는 도 15에 표시된 바와 같이 고정자(8)는 절연성수지(25)의 브래킷 대향면(25b)이 프론트 및 리어브래킷(1),(2)의 내벽면에 밀접하도록 배치되어 있는 것이다. 또, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 2에 의하면, 절연성수지(25)의 브래킷 대향면(25b)이 브래킷(1),(2)의 내벽면에 밀접하도록 배치되어 있으므로 코일엔드(16a),(16b)에서 발생한 열이 절연성수지(25)를 통해서 효율좋게 저온의 브래킷(1),(2)에 전달되고, 고정자권선(16)의 냉각성을 향상시킬 수 있는 동시에 절연성수지(25)와 브래킷(1),(2)의 내벽면 사이에 극간이 없는 만큼 교류발전기의 소형화가 도모된다.

실시의 형태 3

이 실시의 형태 3에서는 도 16에 표시한 바와 같이 배출측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 외주면(회전자(3)와 대면하는 면)의 일부가 절연성수지(25)의 회전자 대향면(25a)과 동일면 위치가 되도록 노출되어 있는 것이다. 또, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 3에 의하면 냉각풍이 소선(30)의 턴부(30a)의 노출면에 닿으므로, 코일엔드(16a),(16b)에서 발생한 열이 턴부(30a)의 노출면에서 효율 좋게 방열되고 고정자권선(16)의 냉각성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 소선(30)이 장방형의 단면에 형성되어 있으면, 절연성수지(25)의 회전자대향면(25a)에 노출되는 1면을 규정하기 쉬우나, 원형단면의 소선이라도 소선의 측면의 일부를 노출시키면 같은 효과가 얻어진다.

또, 상기 실시의 형태 3에서는 내층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 회전자와 대향하는 면이 절연성수지(25)의 회전자 대향면(25a)과 동일면 위치가 되도록 노출되어 있는것으로 하고 있으나, 외층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 외주면(브래킷(1),(2)과 대향하는 면)이 절연성수지(25)의 브래킷 대향면(25b)과 동일면 위치가 되도록 노출되어도 된다.

실시의 형태 4

이 실시의 형태 4에서는 도 17에 표시되는 바와 같이, 핀(26)이 절연성수지(25)의 브래킷 대향면(25b)에 설치되어 있는 것으로 하고 있다. 또, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 4에 의하면 냉각풍이 핀(26)간을 흐르므로 코일엔드(16a),(16b)에서 발생한 열이 절연성수지(25)중을 통과하고, 핀(26)에 이르며, 핀(26)에서 냉각풍에 방열되고, 고정자권선(16)의 냉각성을 향상시킬 수 있다.

실시의 형태 5

본 실시의 형태 5에서는 도 18에 표시된 바와 같이 절연성수지(25)에서 내층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 내주측(회전자(7)와 대향하는 쪽)만을 매끄럽게 덮도록 설치하는 것이다. 또, 다른 구성도 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 5에 의하면 절연성수지(25)의 회전자 대향면(25a)이 매끄러운 면으로 형성되어 있으므로 절연성수지(25)와 회전자(7)사이에서 발생하는 간섭음에 기인하는 바람소음이 저감된다. 또, 내층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 정상부 및 외주측 나아가서는 외층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)가 노출되어 있으므로 노출되어 있는 턴부(30a)가 냉각풍으로 노출되고, 고정자권선(16)의 냉각성을 더욱 향상할 수 있다.

또, 상기 실시의 형태 5에서 내층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)이 회전자(7)와 대향하는 면을 절연성수지(25)의 회전자 대향면(25a)과 동일면 위치가 되도록 노출시키면 더욱 고정자권선(16)의 냉각성을 향상시킬 수가 있다.

실시의 형태 6

이 실시의 형태 6에서는 도 19에 표시된 바와 같이 절연성수지(25)로 외층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 외주측(브래킷(1),(2)과 대향하는 쪽)만을 매끄럽게 덮도록 설치하는 것으로 하고 있다. 또, 다른 구성을 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 6에 의하면 절연성수지(25)의 브래킷 대향면(25b)이 매끄러운 면으로 형성되어 있으므로 절연성수지(25)와 브래킷(1),(2)의 내벽면과의 사이의 유통로의 통풍저항이 작아지고, 바람소음을 저감할 수가 있다.

또, 외층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 정상부 및 내주측, 또 내층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)가 노출되어 있으므로 노츨되어 있는 턴부(30a)가 냉각풍에 노출되고, 고정자권선(16)의 냉각성이 더욱 향상될 수 있다.

또, 상기 실시의 형태 6에서 절연성수지(25)의 브래킷 대향면(25b)을 브래킷(1),(2)의 내벽면에 밀접시키도록 해도 된다. 이 경우 노출해 있는 턴부 (30a)가 냉각풍에 노출되어 고정자권선(16)의 발열이 방열되는데 대하여 고정자권선(16)의 발열이 절연성수지(25)를 통해서 저온의 브래킷(1),(2)에 전달되므로 고정자권선(16)의 냉각성을 더욱 높일 수가 있다.

또, 절연성수지(25)로 코일엔드(16a),(16b) 전체를 덮도록 몰드하고 있는 상기 실시의 형태 1에서는 스페이스상, 절연성수지(25)가 존재하는 만큼 소선(30)의 턴수가 적어져 버리고, 출력이 부족하게 되는 염려가 있다.

그러나, 이 경우 절연성수지(25)가 외층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)의 정상부 및 내주측, 또 내층측을 구성하는 소선(30)의 턴부(30a)에 설치되어 있지 않은 만큼 소선(30)의 턴수를 증가할 수 있고, 출력을 향상시킬 수가 있다.

실시의 형태 7

이 실시의 형태 7에서는 도 20에 표시된 바와 같이 고정자철심(150)의 슬롯(150a)이 등각피치로 형성되고, 슬롯개구부(150b)의 원주방향 공극중심이 전기각으로 (α˚)와 (60 - α˚)를 교대로 반복하는 부등간격으로 형성되어 있는 것으로 한다. 여기서, α≠30 이다. 또, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 7에 의하면 슬롯개구부(150b)의 원주방향 공극중심의 간격이 전기각으로 (α˚)와 (60 - α˚)를 교대로 반복하는 부등간격으로 형성되어 있으므로 2조의 3상교류권선(160)은 서로 전기각으로 (60 - α˚)의 위상차를 가지고 권장되어 있다. 여기서, α를 변경한 고정자를 교류발전기에 탑재하고, 자기소음의 요인으로 되는 고정자기자력 고조파의 각 차수성분의 변화를 측정한 결과를 도 21에 표시한다. 또, 티스부(150c)의 선단에 설치된 플랜지부(150d)의 원주방향길이를 조정해서 α를 변경하고 있다.

도 21에서 슬롯개구부(150b)의 원주방향 공극중심의 간격이 16도와 44도를 반복하는 부등간격과, 29도와 31도를 반복하는 부등간격과의 범위이면 고정자의 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파의 상한치가 13% 이하로 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 슬롯개구부(150b)의 원주방향 공극중심의 간격이 22도와 38도를 반복하는 부등간격과, 24도와 36도를 반복하는 부등간격과의 범위이면 고정자의 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파의 상한치가 8% 이하로 억제되고, 즉 5차, 7차, 11차 및 13차의 기자력 고조파를 밸런스 좋게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.

또, 상기 실시의 형태에서는, 절연성수지(25)로서 에폭시수지를 사용하는 것으로 하고 있으나, 이 절연성수지로서, 수지의 주제보다 열전도성이 높은 부재를 혼입한것을 사용해도 된다.

예를들면, 열전도율이 0.5(w/mk)의 에폭시수지(주제)와 열전도율이 3.5(w/mk)의 알루미나를 1 : 4의 비율로 혼합한 것을 절연성수지를 사용해도 된다. 이 경우, 고정자권선(16)에서 발생된 열이 절연성수지중을 신속하게 전도해서 절연성수지 표면에 도달하고, 절연성수지 표면에서 방열되므로 고정자권선(16)의 냉각성을 향상시킬 수가 있다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 팬(5)이 케이스(3)내에 배치되어 있는 것으로 하고 있으나, 팬은 차량용 교류발전기 외에 회전과 함께 돌수 있도록 해도 된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 각상의 고정자권선(161)이 4턴의 것에 대해 설명하고 있으나, 고정자권선(161)의 턴수는 4턴에 한정되는 것은 아니다. 더욱이 저속출력이 요구되는 경우에는 고정자권선(161)을 6턴, 8턴으로 하면 된다. 이 경우에도 권선군을 직경방향으로 겹쳐서 고정자코어에 삽입하는 것 만으로 대응이 가능하다. 물론, 기수의 턴수라도 관계없다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 전절감기(Full Pitchwinding)발전기에 적용하는 것을 설명하고 있으나, 단절감기(Short Pitchwinding)(전절감기가 아님)발전기에 본 구조를 적용해도 된다.

또, 본 발명은 회전자코일을 브래킷에 고정하고, 에어갭으로부터 회전계자를 공급하는 타입의 차량용 교류발전기에도 적용된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 16극의 자극수에 대해 고정자의 슬롯수를 96슬롯으로 하였으나, 12극의 자극수에 대해서는 3상에서 72개의 슬롯, 20극의 자극수에 대해서는 3상에서 120개의 슬롯을 채용해도 된다. 또, 매극매상 1의 경우는 16극의 자극수로 슬롯(48), 12극의 자극수로 슬롯수 36, 20극의 자극수로 슬롯수 60이라도 된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 코일엔드를 포함한 고정자의 축방향길이가 회전자의 축방향길이보다 작게 구성되어 있는 것으로 하고 있으나,

본 발명은 코일엔드를 포함한 고정자의 축방향길이가 회전자의 축방향길이보다 크게 구성되는 발전기에 적용해도 된다. 이 경우, 팬 토출측에 코일엔드가 존재하므로, 고정자의 온도상승을 억제할 수가 있다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는, 클로상자극을 갖는 런델형의 회전자를 사용하는 것으로 하고 있으나, 돌극형의 작극을 갖는 세일런트형의 회전자를 사용해도 같은 효과가 얻어진다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 정류기가 반 풀리측에 배치되고, 팬도 회전자에 대해 같은 쪽으로 배치되어 있으나, 정류기의 온도에 특히 문제가 없는 경우에는 팬을 풀리측에 배치해도 된다. 고정자의 코일엔드의 높이가 낮으므로 팬의 통풍로에서의 토출측의 통풍저항은 현저하게 감소되어 있으므로 전체 풍량은 증가된다.

따라서, 정류기나 풀리와 팬과의 위치관계는 엔진의 부착위치나 바람소음, 자기소음, 각 부의 온도상태를 보아 최적한 위치를 선택하면 된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 소선군의 적층철심으로의 삽입시에 미리 적층철심측에 인슐레이터를 삽입하고 있으나, 소선군의 슬롯수용부에 인슐레이터를 미리 감아서 적층철심에 삽입하도록 해도 된다. 또, 연속선으로 되는 인슐레이터를 직방체의 적층철심상에 올려놓고, 그 위에서 소선군을 삽입하도록 해서 인슐레이터도 동시에 슬롯내에 수용하도록 해도 된다. 이 경우, 후공정에서 돌출한 인슐레이터를 일괄 제거하면 된다. 또, 미리 소선군의 슬롯수용부를 절연수지로 몰드해 두어도 된다. 이 경우, 양산성이 각별히 향상된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 소선으로써 장방형단면을 갖는 동선재가 사용되고 있으나, 소선을 장방형단면을 갖는 등선재에 한정되는 것은 아니고, 예를들면 원형단면을 갖는 등선재를 사용해도 된다. 이 경우, 소선의 선형성이 향상되므로 소선의 배치나 접속이 쉬워지고, 작업성이 향상된다. 또, 소선은 등선재에 한정되는 것이 아니고, 예를들면 알루미늄 선재를 사용해도 된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 4개의 소선이 슬롯내에 직경방향에 1렬로(4층으로)배열되고, 소선의 턴부가 2렬로 되어 원주방향으로 배열되어 있는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 6개의 소선이 슬롯내에 직경방향에 1렬로(6층으로) 배열되고, 소선의 턴부가 3렬이 되어 원주방향으로 배열되어 있는 경우에도 8개의 소선이 슬롯내에 직경방향으로(8층으로) 배열되고, 소선의 턴부가 4렬이 되어 원주방향으로 배열되어 있는 경우에도 적용할 수 있다. 슬롯내 직경방향으로 배열하는 소선의 개수(층수)가 많아지면 많아질수록 턴수의 열수가 많아지면 많아질수록 접속수가 증가하므로 본 발명은 접합하다.

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

본 발명에 의하면, 회전원주방향에 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와, 상기 고정자중 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서, 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서, 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서, 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정피치로 다수형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 갖고, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 나란히 늘어서서 코일엔드를 구성하며, 절연성수지가 상기 코일엔드의 전체를 덮도록 설치되고, 상기 절연성수지의 회전자 대향면 및 브래킷 대향면의 적어도 한쪽이 매끄러운 면으로 형성되어 있다.

이로써, 소선이 고밀도로 권장될 수 있도록 되고, 출력이 향상되며, 절연성수지의 방열성이 원주방향에서 균일해지고, 고정자권선의 냉각성이 향상되며, 또 절연성수지의 회전자 대향면이나 브래킷 대향면을 유통하는 냉각풍의 통풍저항이 작아지고, 바람소음이 저감되는 교류발전기가 얻어진다.

또, 상기 절연성수지의 회전자 대향면이 매끄러운 면으로 형성되고, 핀이 상기 절연성수지의 브래킷 대향면에 형성되어 있다. 이로써, 절연성수지와 회전자사이에서 발생하는 간섭음이 작아지므로 바람소음이 저감되는 동시에 고정자권선의 열이 절연성수지중을 전달되어 핀에 이르고, 핀에서 방열되므로 고정자권선의 온도상승이 억제된다.

또, 상기 절연성수지의 회전자 대향면이 매끄러운 면으로 형성되고, 상기 절연성수지의 브래킷 대향면이 상기 브래킷의 내벽면에 밀접되어 있다. 이로써, 절연성수지와 회전자 사이에서 발생하는 간섭음이 작아지므로 바람소음이 저감되는 동시에 고정자권선의 열이 절연성수지를 통해서 저온의 브래킷에 전달되므로 고정자권선의 온도상승이 억제된다.

또, 회전원주방향에 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와, 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 가지며, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 나란히 늘어서서 코일엔드를 구성하고, 절연성수지가 상기 코일엔드의 정상부 및 직경방향의 외주측을 노출시키며, 또 내주측을 덮도록 설치되고, 상기 절연성수지의 회전자 대향면이 매끄러운 면으로 형성되어 있다. 이로써, 소선이 고밀도로 권장될 수 있도록 되고, 출력이 향상되며, 절연성수지의 방열성이 원주방향에서 균일하게되는 동시에 고정자권선의 열이 코일엔드의 노출부에서 방열되고, 고정자권선의 냉각성이 향상되며, 또 절연성수지의 회전자 대향면을 유통하는 냉각풍의 통풍저항이 작아지는 동시에 절연성수지와 회전자 사이에서 발생하는 간섭음이 작아지고, 바람소음이 저감되는 교류발전기가 얻어진다.

또, 상기 절연성수지의 회전자 대향면에서 원주방향으로 나란히 늘어선 상기 턴부의 상기 회전자에 대한 면의 적어도 1부가 상기 절연성수지와 동일면 위치가 되도록 노출되어 있으므로 턴부의 노출면이 냉각풍에 노출되고, 고정자권선의 냉각성을 높일 수가 있다.

또, 회전원주방향을 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와, 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 가지며, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 나란히 나열되어 코일엔드를 구성하고, 절연성수지가 상기 코일엔드의 정상부 및 직경방향의 내주측을 노출시키며, 또 외주측을 덮도록 설치되고, 상기 절연성수지의 브래킷 대향면이 매끄러운 면에 형성되어 있다. 이로써, 소선이 고밀도로 권장될 수 있도록 되고, 출력이 향상되며, 절연성수지의 방열성이 원주방향에서 균일하게 되는 동시에 고정자권선의 열이 코일엔드의 노출부로부터 방열되고, 고정자권선의 냉각성이 향상되며, 또 절연성수지의 브래킷 대향면을 유통하는 냉각풍의 통풍저항이 작아지고, 바람소음이 저감되는 교류발전기가 얻어진다.

또, 상기 소선의 상기 슬롯의 각각에 슬롯깊이 방향으로 2n개씩 배열되고, 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 n열 나란히 늘어서서 배열되어 있다. 이로 인해, 코일엔드 높이가 낮아지므로 코일단 누설리엑턴스가 저감되는 동시에 절연성수지의 높이가 낮아지고, 통풍저항이 작아진다.

또, 상기 고정자철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드를 구성하는 상기 턴부가 원주방향에 대략 동일 형상으로 형성되어 있으므로 절연성수지를 코일엔드에 균일하게 설치할 수가 있고, 절연성수지의 회전자 대향면이나 브래킷 대향면을 용이하게 매끄러운 면으로 형성할 수가 있다.

또, 상기 고정자철심의 적어도 한쪽의 단부의 코일엔드에서 원주방향으로 인접한 상기 턴부간의 공간이 대략 동일하게 형성되어 있으므로 절연성수지를 코일엔드에 균일하게 설치할 수가 있고, 절연성수지의 회전자 대향면이나 브래킷 대향면을 용이하게 매끄러운 면으로 형성할 수 있다. 또, 수지성형시에 걸리는 압력이 균일해지고, 턴부가 이 압력으로 움직여서 서로 간섭하는 일이 없다.

또, 상기 슬롯의 개구부의 개구치수가 상기 소선의 슬롯폭 방향치수보다 작으므로 소선의 슬롯으로부터 튀어나옴이 방지되는 동시에 슬롯내에 유입한 절연성수지가 개구부에서 누설되기가 힘들게 된다.

또, 상기 소선의 상기 슬롯내에서의 단면형상이 상기 슬롯형상을 따는 대략 구형형상이므로 슬롯내의 소선의 점적율이 높혀지고, 출력효율이 향상된다.

또, 소선과 고정자철심의 접촉면적이 커지고, 열전도성이 높여지며, 고정자권선의 온도가 더욱 저하된다. 또, 절연성수지가 슬롯내에 유입하기 힘들어지고, 수지량을 저감할 수가 있다.

또, 상기 소선의 단면형상이 대략 편평형상이므로 슬롯내의 소선의 점적율이 높혀지는 동시에 고정자권선의 방열성이 향상되고, 출력효율이 향상된다. 또, 매끄러운 수지면이 구성되기 쉽게 된다.

또, 상기 고정자권선의 적어도 한쪽의 상기 코일엔드가 상기 냉각수단의 상기 브래킷내에, 형성되는 냉각풍의 유통방향의 하류측에 이 냉각수단에 인접해서 배치되어 있으므로, 냉각풍이 효율 좋게 코일엔드 또는 절연성수지의 냉각에 제공되고, 고정자권선의 냉각성을 향상시킬수가 있다.

Claims (3)

1. 회전원주방향을 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 가지며, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 나란히 정렬되어 코일엔드를 구성하고, 절연성수지가 상기 코일엔드의 전체를 덮도록 설치되며, 상기 절연성수지의 회전자 대향면 및 브래킷 대향면의 적어도 한쪽이 매끄러운 면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.
2. 회전원주방향을 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 가지며, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 나란히 나열되어 코일엔드를 구성하고, 절연성수지가 상기 코일엔드의 정상부 및 직경방향의 외주측을 노출시키며, 또 내주측을 덮도록 설치하고, 상기 절연성수지의 회전자 대향면이 매끄러운 면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.
3. 회전원주방향을 따라 NS극을 형성하는 회전자와, 이 회전자와 대향배치된 고정자철심 및 이 고정자철심에 장착된 고정자권선을 갖는 고정자, 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 브래킷과, 상기 회전자의 회전에 연동해서 상기 브래킷내에 냉각풍을 통풍시켜서 상기 고정자권선을 냉각하는 냉각수단을 구비한 교류발전기에서 상기 고정자철심은 축방향으로 뻗는 슬롯이 원주방향으로 소정 피치로 다수 형성된 적층철심을 구비하고, 상기 고정자권선은 연속선으로 되는 소선이 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려져서 소정 슬롯수 마다에 상기 슬롯내에서 슬롯깊이 방향으로 내층과 외층을 교대로 채택하도록 권장된 권선을 다수 가지며, 상기 고정자철심의 양단면측의 상기 슬롯외에서 되돌려진 상기 소선의 턴부가 원주방향으로 나란히 나열되어 코일엔드를 구성하고, 절연성수지가 상기 코일엔드의 정상부 및 직경방향의 내주측을 노출시키며, 또 외주측을 덮도록 설치하고, 상기 절연성수지의 브래킷 대향면이 매끄러운 면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교류발전기.