KR100437194B1 - 교류발전기의 고정자 - Google Patents
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Abstract
중성점 결선부의 작업성을 향상할 수 있고, 또 신뢰성이 높은 중성점 결선부를 갖는 교류발전기의 고정자를 제공한다.
고정자코일(18)의 도체를 무산소동으로 구성하고, 고정자코일(18)의 중성점이 되는 도체단부를 코일엔드부(18b)로부터 돌출시켜서, 그 선단부를 상방으로부터 아크용접에 의해 접합해서 중성점 결선부(28)를 구성한다.
Description
본 발명은, 교류발전기의 고정자에 관한것이다.
도 9는 종래의 교류발전기를 표시하는 단면도이다.
도면에서, 1 및 2는 발전기의 케이스를 구성하는 알루미늄제의 프론트브래킷 및 리어브래킷, 3은 케이스내에 설치되고, 일단부가 풀리(4)에 고정된 샤프트, 3은 케이스내에 설치되고, 일단부가 풀리(4)에 고정된 샤프트, 5는 샤프트(3)에 고정된 렌덜형의 회전자, 6은 회전자(5)의 양측면에 고정된 팬, 8은 내벽면에 고정된 고정자, 9는 샤프트(3)의 타단부(풀리(4)가 고정되어 있는 단부의 반대측)에 고정되고, 회전자(5)에 전류를 공급하는 슬립링, 10은 슬립링(9)상을 슬라이드하는 한쌍의 브러시, 11은 브러시(10)를 수납하는 브러시홀더, 12는 고정자(8)와 전기적으로 접속되고, 고정자(8)에서 생긴 교류출력을 직류출력으로 정류하는 정류기, 13은 브러시홀더(11)에 고정된 히트싱크, 14는 히트싱크(13)에 접착되고, 고정자(8)로부터의 교류의 출력전압을 제어하는 레귤레이터이다.
회전자(5)는 전류가 흐름으로써 자속을 발생하는 회전자 코어(15)과, 회전자 코일(15)을 맞잡고 그 자속에 의해 자극이 형성되는 폴코어(16)로 구성되며, 폴코어(16)는 한쌍의 교대로 맞물린 제1의 폴코어체와 제2의 폴코어체로 구성된다.
고정자(8)는 고정자 코어(17)와, 고정자 코어(17)에 도체가 감겨지고, 회전자(5)의 회전에 따라 회전자 코일(15)로부터의 자속의 변화로 교류전압이 생기는 고정자 코일(18)에 의해 구성된다.
도 11에 표시하는 교류발전기에서는, 배터리(도시않음)로부터 브러시(10), 슬립링(9)를 통해서 회전자코일(15)에 전류가 공급됨으로써 자속이 발생하고, 제1의 폴코어체는 N극에 착자되고 제2의 폴코어체는 S극에 착자된다.
한편, 도시하지 않은 엔진등에 의해 풀리(4)가 구동되고, 샤프트(3)과 함께 회전자(5)가 회전함으로써, 폴코어(16)에 생긴 회전자계가 고정자 코일(18)에 부여되고, 고정자 코일(18)에는 전자유도에 의해 교류전압이 발생한다. 고정자 코일(18)에서 발생한 교류출력은 정류기(12)에 의해 직류출력으로 정류되고 동시에, 레귤레이터(14)에 의해 제어되어 배터리에 충전된다.
도 12는 도 11에 표시한 교류발전기의 고정자의 확대사시도.
도 13은, 도 12의 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 상세도이다. 고정자(8)의 고정자 코일(18)을 구성하는 도체는 환선도체로 되고, 고정자 코어 (17)에 형성된 슬롯내에 수납되는 수납부(18a)와 고정자 코어(17)의 양측에 돌출하는 코일엔드부(18b)로 된다. 또, 3상 교류발전기의 회로를 구성하기 위해 고정자 코일(18)이 스타형 결선되는 경우, 3개의 도체단부를 결합하고 중성점으로 하기 위해 중성점 결선부(28)가 형성되고, 또 고정자 코일(18)에서 발생한 교류출력을 정류기(12)로 보내는 출력선(21)을 갖는다. 또, 중성점에 발생하는 중성점 전압으로부터 출력을 회수하기 위해 중성점 결선부(20)에 출려 인출선을 동시에 결합하는 경우가 있고, 이때는 중성점 결선부(20)에서 4개의 도체단이 결선된다.
고정자 코일(18)의 도체에는 터프피치동이 사용되고 있으며, 종래, 중성점 결선부(20)의 접합을 납땜에 의해 실시된다. 또, 납땜된 중성점 결선부(20)는 절연튜브(22)에 의해 피복되고, 내진동성을 갖게 하기 위해 코일 엔드부(18b)측으로 눕히고, 절연튜브(22)를 통해서 와니스등에 의해 고정되어 있다. 또, 중성점의 결선방법으로서는 집속부재를 사용해서 도체단을 고정하고, 도체단면에 도전성이 높은 이종금속을 접촉시켜서 결합하는 방법이 일본국 특개평 7-115743호 공보에 개시되어 있다.
종래의 교류발전기의 고정자의 중성점 결선부는 이상과 같이 구성되어 있고, 중성점 결선부(20)의 접합부재로서 땜납을 사용한 경우, 열열화에 의해 접합부가 오픈한다는 문제가 있었다. 또, 땜납의 내열성을 향상시키기 위해 Pb가 들은 땜납을 사용한 경우, 환경문제 및 접합부재의 융점상승에 따른 작업성의 저하라는 문제점이 있었다.
또, 땜납은 응고현상이 안정되지 않으므로, 절연튜브(22)로의 삽입에 문제가 생길 가능성이 있다. 또, 납땜을 한 접합에서는 땜납의 열화에 의해 접속저항이 상승하므로, 접합부의 온도상승이 가속되고, 접합부의 열화가 촉진된다는 문제가 있었다.
또, 납땜을 한 접합에서는 접합강도가 작으므로 납땜접합부의 영역을 크게 취할 필요가 있고, 또, 코일엔드부에 고착시킬 때는 절연때문에 절연튜브가 반드시 필요하게 되고, 절연튜브를 통해서의 고착은 고착강도가 작다는 문제가 있었다.
또, 중성점의 결선방법으로서 퓨징·코킹등의 방식의 제안되고 있으나, 어느것도 접속매체가 되는 "터미널"을 필요로 하므로 부품수가 증가하고 또, 여러개의 도체를 정리하기 위해 도체단면적에 대응한 접속용 터미널이 필요하게 되며, 부품종류가 증가한다는 문제가 있었다. 또, 터미널을 매체로해서 접속하는 경우 중성점 결선부의 외경치수에는 터미널두께가 포함되므로 중성점 결선부의 직경이 커지고, 이에 따른 접속부의 절연을 목적으로 하여 끼워지는 절연튜브의 직경이 커지므로 절연튜브내에 접속부 근방의 도체의 고정보존이 어렵다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 된 것으로 중성점 결선부의 접합작업성을 향상할 수 있고, 신뢰성이 높은 중성점 결선부를 갖는 교류발전기의 고정자를 얻는것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명은 실시의 형태 1에 의한 고정자를 탑재한 교류발전기를 표시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 교류발전기의 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 교류발전기의 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 사시도.
도 6는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 교류발전기의 고정자의 결선부의 구조를 표시하는 사시도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 교류발전기의 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 사시도.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 교류발전기의 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 사시도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 교류발전기의 고정자의 일부를 표시하는 사시도.
도 11은 종래의 이 종류의 교류발전기를 표시하는 단면도.
도 12는 종래의 교류발전기의 고정자를 표시하는 사시도.
도 13은 종래의 교류발전기의 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 사시도.
＜도면 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1. 프론트브래킷, 2. 리어브래킷, 3. 샤프트,
4. 풀리, 5. 회전자, 6. 팬,
8. 고정자, 9. 슬립 링, 10. 브러시,
11. 브러시홀더, 12. 정류기, 13. 히트싱크,
14. 레귤레이터, 15. 회전자코일, 16. 폴코어,
17. 고정자코어, 18. 고정자코일, 18a. 수납부,
18b. 코일엔드부, 20. 중성점 결선부, 20a. 용융접합부,
20b. 납코팅, 21. 출력선, 22. 절연튜브,
23. 수지.
본 발명에 관한 교류발전기의 고정자는 다수의 슬롯를 갖는 고정자 코어와, 슬롯에 도체가 권장된 고정자 코일과, 고정자 코어의 한쪽 단부에 형성된 코일엔드부에 설치된 고정자 코일의 중성점 결선부를 구비하고, 중성점 결선부는 고정자 코일의 중성점이 되는 다수의 도체단부가 집속되어 있고, 각 도체단부는 적어도 다른 다수의 도체단부와 맞대어져서 아크용접에 의해 접합되며, 중성점 결선부의 용융접합부는 접합된 도체단면을 저면으로 하는 대략 반구체 형상이고, 또한 접합되는 도체의 합계단면적 이상의 저면적을 갖는 것이다.또, 중성점 결선부를 구성하는 여러개의 도체는 비틀려진 상태로 아크용접에 의해 접합되어 있는 것이다.또, 중성점 결선부는 접합후는 납땜코팅이 시행되어 있는 것이다.또, 중성점 결선부의 용융접합부는 고정자 코일엔드부에 수지에 의해 고착되어 있는 것이다.또, 다수의 슬롯를 갖는 고정자 코어와 슬롯에 단면이 편평형상의 도체가 권장된 고정자 코일과 고정자 코어의 한쪽 단부에 형성된 코일엔드부에 설치된 고정자 코일의 중성점 결선부를 구비하고, 중성점 결선부는 고정자 코일의 중성점이 되는 여러개의 도체단부가 집속되어 각 도체단부의 평면부에서 일직선상으로 맞대어져서 아크용접에 의해 접합되어 중성점 결선부의 용융접합부는 접합된 도체단면을 저면으로 하는 대략 반구체 형상이고, 고정자 코일엔드부에 수지에 의해 고착되어 있는 것이다.또, 고정자 코일의 도체는 무산소동으로 구성되어 있는 것이다.실시의 형태 1
이하, 본 발명의 한 실시의 형태인 교류발전기의 고정자를 도면에 따라 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 고정자를 탑재한 교류발전기를 표시하는 단면도, 도 2는 도 1에 표시하는 교류발전기의 고정자의 확대사시도, 도 3은 도 2에 표시하는 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 확대사시도이다. 도면에서, 1 및 2는 발전기의 케이스를 구성하는 알루미늄재의 프론트브래킷 및 리어브래킷, 3은 케이스내에 설치되고, 일단부가 폴리(4)에 고정된 샤프트이다. 5는 샤프트(3)에 고정된 렌덜형의 회전자로 전류가 흐름으로써, 자속을 발생하는 회전자 코일(15)과, 회전자 코일(15)을 맞잡고 그 자속에 의해 자극이 형성되는 폴코어 (16)에 의해 구성되어 있다. 6은 회전자(5)의 양측면에 고정된 팬이다. 8은 케이스의 내벽면에 고정된 고정자로 고정자 코어(17)와 고정자 코어(17)에 도체가 감겨지고, 회전자(5)의 회전에 따라 회전자 코일(15)로부터의 자속의 변화로 교류전압이 생기는 고정자 코일(18)에 의해 구성된다.
9는 샤프트(3)의 타단부(폴리(4)가 고정되어 있는 단부의 반대측)에 고정되고, 회전자(5)에 전류를 공급하는 슬립링, 10은 슬립링(9)상을 슬라이드하는 한쌍의 브러시, 11은 브러시(10)를 수납하는 브러시홀더, 12는 고정자(8)와 전기적으로 접속되고, 고정자(8)에서 생긴 교류출력을 직류출력으로 정류하는 정류기, 13은 브러시홀더(11)에 고정된 히트싱크, 14는 히트싱크(13)에 접착되고, 고정자(8)로부터의 교류의 출력전압을 제어하는 레귤레이터이다. 20은 고정자(8)의 고정자 코일(18)의 중성점 결선부, 20a는 중성점 결선부(20)의 용융접합부, 21은 고정자 코일(18)에서 발생한 교류출력을 정류기(12)에 이송하는 출력선이다.
또, 고정자(8)의 고정자 코일(18)은 고정자 코어(17)에 형성된 슬롯내에 수납되는 수납부(18a)와 고정자 코어(17)의 양측에 돌출하는 코일엔드부(18b)를 갖는다.
또, 고정자(18)부분이외의 구조 및 발전기의 동작은 종래의 교류발전기와 같다.
본 실시의 형태에 의한 교류발전기의 고정자(8)에서는 고정자 코일(18)의 도체를 무산소동에 의해 구성하고, 고정자 코일(18)의 중성점이 되는 도체단부를 도 2에 표시하는 바와 같이 코일엔드부(18b)에서 돌출시켜서, 이 선단면을 상방으로부터 아크용접에 의해 접합한다.
중성점 결선부(20)의 용융접합부(20a)의 형상은 거의 반구체 형성이 되고, 용융접합부(20a)의 저면적은 접합하는 다수의 도체의 합계 단면적 이상을 확보할 수가 있다.
본 실시의 형태에 의하면 고정자코일(18)의 도체를 무산소동으로 구성하고, 중성점 결선부(20)를 아크용접에 의해 접합함으로써, 도체에 터후 피치동을 사용했을때의 생기는, 함유하는 산화물의 환원에 의한 수증기의 발생을 방지해서 수증기의 발생으로 인한 입계파괴에 의한 요융접합부(20a)내에서의 블로홀의 발생을 방지할 수 있는 동시에, 중성점 결선부(20)의 용융점접합부(20a)은 반구체 형상이되므로 접합부에 응력집중이 생기지 않고, 중성점 결선부(20)의 접합강도를 향상시킬 수 가 있다.
이 결과, 중성점 결선부(20)의 내진동성을 향상시키기 위한 고정작업이나, 절연튜브등이 필요치 않게 된다. 또, 접합부재로서 땜납을 사용한 경우에 발생한 열화에 의한 중성점 결선부(20)의 접속저항의 상승이나, 이에 수반되는 온도상승은 인지되지 않고, 한편 용융접합부(20a)의 저면적을 접합하는 다수의 도체의 합계 단면적 보다 크므로 중성점 결선부(20)의 접속저항을 작게 할 수 있다.
실시의 형태 2
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 교류발전기의 고정자를 표시하는 확대사시도, 도 5는 도 4에 표시하는 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 확대사시도이다. 도면에서, 21a는 중성점에서 발생하는 출력을 정류기(12)에 이송하는 출력선이다. 또, 기타의 구성은 실시의 형태 1과 같으므로 설명을 생략한다.
본 실시의 형태에서는 중성점에서 발생하는 출력을 회수하기 위해 중성점 결선부(20)에서 4개의 도체단을 결선한다.
본 실시의 형태에 의하면, 중성점 결선부(20)에서, 4개이상의도체를 결선하는 경우에도, 실시의 형태 1과 끝은 효과를 얻을 수 가 있다.
실시의 형태 3
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 교류발전기의 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 확대사시도이다. 또, 중성점 결선부(20)이외의 구성은 실시의 형태 1과 같으므로 설명을 생락한다.
본 실시의 형태에서는 중성점 결선부(20)의 용접을 할때 용접하는 도체에 비틀림을 가해 고정시킨 후 용접을 한다.
본 실시의 형태에 의하면 실시의 형태 1과 같은 효과가 얻어지는 동시에 용접시의 누름지그를 필요로 하지 않고 또 접합강도를 향상시킬 수 가 있다.
실시의 형태 4
도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 교류발전기의 고정자를 표시하는 확대사시도, 도 8은 도 7에 표시하는 고정자의 중성점 결선부의 구조를 표시하는 확대사시도이다. 도면에서, 20b는 중성점 결선부(20) 주변에 실시된 납땜코팅, 22는 중성점 결선부(20)를 덮는 절연튜브이다. 또, 기타의 구성은 실시의 형태 1 또는 3과 같으므로 설명을 생략한다.
본 실시의 형태에서는 중성점 결선부(20)의 용접을 한 후, 결선부주변에 납땜코팅(20b)을 실시하고, 절연튜브(22)로 피복된다. 또, 절연튜브(22)로 피복 후, 코일엔드부(18b)에 수지등으로 고착해도 된다.
또, 중성점 결선부(20)의 구조는 실시의 형태 1, 2 및 3에 표시한 어느하나의 구조라도 된다.
본 실시의 형태에 의하면, 실시의 형태 1, 2 또는 3과 같은 효과가 얻어지는 동시에, 중성점 결선부(20)에 납땜코팅(20b)을 함으로써 내식성이 향상되고, 결선부의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다. 또, 본 실시의 형태에서는 땜납을 사용하나, 코팅뿐이므로 사용량이 적어 특히 문제가 발생하지는 않는다.
또, 용융접합부(20a)의 선단은 구상으로 형성되므로 중성점 결선부(20)의 절연튜브(22)로의 삽입은 쉬워진다.
실시의 형태 5
실시의 형태1에서는 고정자 코일(18)을 구성하는 도체로서 환선도체를 사용하였으나, 도 9에 표시한 바와 같이, 고정자 코일(18)을 구성하는 도체로서 단면이 편평형상의 도체를 사용하여도 실시의 형태 1과 같은 효과가 얻어지는 동시에, 중성점 결선부(20)에서는 편평도체의 면에서 맞닿기 때문에 중성점 결선부(20)의 접합강도를 더욱 향상시킬 수가 있다.
실시의 형태 6
도 10은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 교류발전기의 고정자의 일부를 표시하는 확대사시도이다. 도면에서, 23은 중성점 결선부(20)를 고착하는 수지이다. 또 기타의 구성은 실시의 형태 1과 같으므로 설명을 생략한다.
본 실시의 형태에서는 고정자 코일(18)을 구성하는 도체로서, 그 단면형상이 편평형상의 도체를 사용하고, 중성점 결선부(20)에서는 편평도체의 면을 맞대어서 일직선상에 나열하여 아크용접에 의해 접합한 후, 코일엔드부(18b)에 수지 (23)로 고착한다.
본 실시의 형태에 의하면, 실시의 형태 1과 같은 효과가 얻어지는 동시에, 중성점 결선부(20)에서는 편평형상의 도체의 면을 맞대어서 일직선상에 나열해서 접합하고, 또 수지(23)를 사용해서 고착하고 있으므로 스페이스 절약과 동시에, 또 내진동성을 한층 향상시킬 수 가 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 교류발전기의 고정자에서 고정자 코일의 도체를 무산소동으로 구성하고, 중성점 결선부를 아크용접을 사용해서 접합함으로써 용융접합부내에서의 블로홀의 발생을 방지할 수 있고, 또 용융접합부의 형상은 대략 반구체 형상이 되고, 접합부에 응력집중이 생기지 않으며, 현편 용융접합부의 저면적은 접합하는 다수의 도체의 합계단면적보다 크므로 중성점 결선부의 접합강도를 향상시킬 수가 있고, 중성점 결선부의 접속저항을 작게 할 수 있으며, 이 결과 중성점 결선부의 내진동성을 향상시키기 위한 고정작업이나 절연튜브 등이 불필요해지고, 중성점 결선부의 작업성을 향상시킬 수가 있다.
또, 중성점의 용융접합부의 저면적은 접합하는 다수의 도체의 합계 단면적보다 크기 때문에 중성점 결선부의 접속저항을 작게할 수 가 있다. 또 중성점에서 결선하는 도체가 3개 이상인 경우에도, 신뢰성이 높은 결선부를 구성할 수 가 있다.
또, 중성점 결선부의 용접을 할때에, 용접하는도체에 비틀림을 가해서 고정한 후, 용접을 함으로써, 용접시의 누름지그를 필요로 하지 않고, 또 접합강도를 향상시킬 수 가 있다.
또 중성점 결선부의 용접을 한 후, 결선부 주변에 납땜 코팅을 함으로써 결선부의 내식성을 향상시킬 수 가 있다.
또, 고정자 코일을 구성하는 도체로서, 그 단면형상이 편평형상의 도체를 사용하고, 중성점 결선부에서는 편평도체의 면을 맞대어서 일직선상으로 나열해서 접합하고, 또 코일엔드부에 수지를 사용해서 고착함으로써, 스페이스 절약 그리고 내진동성을 향상시킬 수가 있다.
Claims (2)
- 다수의 슬롯을 갖는 고정자 코어와, 상기 슬롯에 도체가 권장된 고정자 코일과, 상기 고정자 코어의 한쪽 단부에 형성된 코일엔드부에 설치된 상기 고정자 코일의 중성점 결선부를 구비하고, 상기 중성점 결선부는 상기 고정자 코일의 중성점이 되는 다수의 도체단부가 집속되어 있으며, 상기 각 도체단부는 적어도 다른 다수의 도체단부와 거의 맞대어져서 아크용접에 의해 접합되고, 상기 중성점 결선부의 용융접합부는 접합된 도체단면을 저면으로 하는 대략 반구체 형상이며, 또한 접합되는 도체의 합계단면적 이상의 저면적을 갖는 것을 특징으로 하는 교류발전기의 고정자.
- 삭제
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