KR20180049727A - Slip ring of alternator for vehicle and Alternator for vehicle containing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 교류 발전기의 슬립링에 관한 것으로, 상세하게는 차량용 교류 발전기의 회전축에 동심 구조로 압입되고 브러쉬로부터 회전자 코일을 자화시키기 위한 배터리 전원을 공급받는 차량용 교류 발전기의 슬립링 및 이를 포함하는 차량용 교류 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a slip ring of an automotive alternator, and more particularly to a slip ring of a vehicle alternator, which is press-fitted into a rotary shaft of a vehicle AC generator and supplied with battery power for magnetizing a rotor coil from a brush, To a vehicle alternator.
자동차용 교류 발전기는 엔진의 전장 부품 중 하나로서, 엔진과 벨트로 연결되고 로터 어셈블리의 여자 상태에서 스테이터 어셈블리를 통하여 생성되는 교류전기를 정류기를 통하여 직류로 변환하여 자동차의 각종 전기적 부하를 감당하는 동시에 소모된 배터리에 전원을 충전시켜 주고, 다른 전장 부품으로 작동에 필요한 전류를 공급해주는 역할을 담당한다.BACKGROUND ART An automotive alternator is one of the electric components of an engine. The alternator is connected to an engine and a belt, converts alternating current generated through a stator assembly in an excited state of the rotor assembly into direct current through a rectifier, It charges the battery to the power supply and supplies the electric current necessary for operation with other electric parts.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 교류 발전기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an automotive alternator according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래 자동차용 교류 발전기(100)는, 로터 어셈블리(rotor assembly, 120), 스테이터 어셈블리(stator assembly, 150), 레귤레이터(regulator, 110) 및 정류기 어셈블리(rectifier assembly, 140), 이들 구성을 전후면에서 고정 및 지지하는 하우징(부호 생략) 및 엔진 동력을 전달받는 풀리(130) 등을 포함하여 구성된다.1, a conventional
그 중에서 로터 어셈블리(120)는, 회전운동을 하는 회전축(121)의 중간에 장착되는 스풀 보빈(122), 이에 권취되는 필드 코일(124), 회전축(121)에 장착되고 스풀 보빈(122)을 둘러싸는 좌우 한 쌍의 로터 세그먼트(126L, 126R) 및 회전축(121) 일단에 장착되고 필드 코일(124) 및 로터 세크먼트(126L, 126R)에 전기적으로 연결되는 슬립링(128) 등을 포함한다.The
여기서, 슬립링(128)은 레귤레이터(110)를 구성하는 브러쉬(115)와 물리적으로 접촉되며, 브러쉬(115)는 배터리 전원을 슬립링(128)에 공급한다. 즉 배터리 전원이 브러쉬(115)를 통해 슬립링(128)에 공급되고 필드 코일(124)에 인가됨으로써, 로터 세그먼트(126L, 126R)와 필드 코일(124)이 스테이터 어셈블리(150)와 전기적인 상호작용이 가능한 자화 상태가 된다. Here, the
한편, 연료 절감을 위해 ISG(Idle Stop & Go) 기능을 보편적으로 적용하는 추세에서, 발전은 물론 스타터 기능이 함께 발휘될 수 있는 형태로 교류 발전기를 구성하여 구동 토크는 높이고 엔진 부하는 줄이는 방향으로 발전기를 개발하는 추세에 있다. 이를 일반적으로 벨트 구동 발전기 스타터(BAS; Belt-driven Alternator Starter)라 한다.On the other hand, in the trend of universal application of ISG (Idle Stop & Go) function for fuel saving, it is necessary to construct an alternator in such a form that power generation as well as starter function can be demonstrated together to increase driving torque and reduce engine load There is a tendency to develop a generator. This is generally referred to as a belt-driven alternator starter (BAS).
벨트 구동 발전기 스타터(BAS; Belt-driven Alternator Starter)는, 스타트 모터와 알터네이터가 회전자와 고정자의 구조로 되어 있어 그 구조가 매우 유사하며, 힘을 가하느냐 전원을 인가하느냐에 따라 발전기로 동작하게 할 수도 있고 모터로 동작하게 할 수도 있다는 점에 착안한 것으로, 공간 및 비용 측면에서 장점이 있다.Belt-driven alternator starter (BAS) is a structure in which the starter motor and alternator have a rotor and a stator structure, and the structure is very similar. The generator is operated depending on whether the power is applied or not. And it can be operated by a motor, which is advantageous in terms of space and cost.
도 1과 같은 구조의 일반적인 교류 발전기를 벨트 구동 발전기 스타터(BAS; Belt-driven Alternator Starter)로 구현하기 위해서는, 전술한 로터 어셈블리(120)의 회전 위치 및 회전수를 센싱할 필요가 있다. 이를 위해 타겟 휠(자화된 마그넷)과 홀 센서(마그넷 자극 검출)로 이루어진 회전자 위치 검출 수단이 사용된다. In order to implement a general AC generator having the structure as shown in FIG. 1 as a belt-driven alternator star (BAS), it is necessary to sense the rotational position and the number of revolutions of the
도 2는 스타터 기능을 부가하기 위해 타겟 휠(자화된 마그넷)과 홀 센서(마그넷 자극 검출)로 이루어진 회전자 위치 검출 수단을 추가 적용한 종래 교류 발전기의 로터 어셈블리의 예시도이다.2 is an exemplary view of a rotor assembly of a conventional alternator in which a rotor position detecting means including a target wheel (magnetized magnet) and a hall sensor (magnet magnetic pole detection) is additionally provided to add a starter function.
도 2에 예시한 바와 같이, 스타터 기능의 부여를 위한 회전자 위치 검출수단은, 회전축(로터 샤프트)의 일측에 자화된 마그넷인 타겟휠(Target Wheel, 160)을 장착하고, 타겟휠(160)의 인접 측부에 홀 센서(Hall sensor, 170)를 배치하여, 회전축(121)과 함께 타겟휠(160)이 회전할 때 상기 홀 센서(170)로 자력을 검출하도록 구성된다. 2, the rotor position detection means for applying the starter function includes a
그러나 이러한 구조의 경우, 로터 어셈블리를 조립할 때 회전축(로터 샤프트)에 타겟휠을 조립하는 별도의 공정이 추가로 필요하고, 때문에 기존 로터 어셈블리 생산 라인을 증축 또는 개축해야만 하며, 도면의 예시와 같이 홀 센서를 타겟휠 주변에 배치시키기 위해서는 반경방향 공간을 확보해야 하기 때문에 장치가 커질 수 밖에 없다.However, in the case of such a structure, a separate process of assembling the target wheel to the rotating shaft (rotor shaft) is further required when assembling the rotor assembly. Therefore, the existing rotor assembly production line has to be enlarged or remodeled. In order to place the sensor around the target wheel, the radial space must be ensured and the device must be large.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 로터 어셈블리의 슬립링에 마그넷을 설치하여 타겟휠 조립을 위한 별도의 공정이 추가로 요구되지 않고, 슬립링의 위치에 대응되는 브러쉬 홀더의 회전축 장착구에 자기센서(홀 센서)를 배치하여 홀 센서 장착을 위해 추가적으로 공간을 확보할 필요가 없는 차량용 교류 발전기의 슬립링 및 이를 포함하는 차량용 교류 발전기를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a magnetic bearing device in which a magnet is provided in a slip ring of a rotor assembly and a separate process for assembling a target wheel is not additionally required, (Hall sensor) is disposed in the slip ring of the automotive alternator, and it is unnecessary to secure an additional space for mounting the Hall sensor, and a vehicle alternator including the slip ring.
과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면, According to an aspect of the present invention as a means for solving the problems,
차량용 교류 발전기의 회전축에 동심 구조로 압입되고, 회전자 코일을 자화시키기 위한 배터리 전원을 공급하는 브러쉬에 접촉되는 교류 발전기의 슬립링에 있어서, A slip ring of an AC generator which is pressed into a rotating shaft of a vehicle AC generator in a concentric structure and contacts a brush for supplying battery power for magnetizing the rotor coil,
상기 회전축 일측 단부에 동심 구조로 압입되어 고정되고, 상기 회전자 코일에 전기적으로 연결되는 전원 공급측 리드 와이어와 접지측 리드 와이어의 일부가 인서트 성형된 수지재질 원통형의 몰드부;A cylindrical mold part having a power supply side lead wire electrically connected to the rotor coil and a part of the ground side lead wire insert molded into the cylindrical part of the resin material,
상기 몰드부의 일측에 설치되고, 상기 전원 공급측 리드 와이어와 전기적으로 연결되는 제1 슬립링 코어;A first slip ring core installed at one side of the mold part and electrically connected to the power supply side lead wire;
상기 제1 슬립링 코어와 이격되는 몰드부에 타측에 설치되며, 상기 접지측 리드 와이어와 전기적으로 연결되는 제2 슬립링 코어; 및A second slip ring core provided on the other side of the mold part spaced apart from the first slip ring core and electrically connected to the ground side lead wire; And
상기 제1 슬립링 코어와 제2 슬립링 코어 사이의 상기 몰드부의 절연구간에 설치되며, 특정 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 마그넷;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 슬립링을 제공한다.And a magnet provided on the insulation section of the mold part between the first slip ring core and the second slip ring core and having N poles and S poles alternately arranged at a specific pitch. .
여기서, 상기 마그넷과 제1 슬립링 코어, 그리고 상기 제2 슬립링과 마그넷 사이는 상기 몰드부에 일체로 성형된 절연 돌출부에 의해 전기적으로 절연될 수 있다.Here, the gap between the magnet and the first slip ring core, and between the second slip ring and the magnet may be electrically insulated by an insulating protrusion integrally formed with the mold.
또한, 상기 마그넷은 몰드부가 압입되어 고정되는 회전축의 회전중심(C)을 기준으로 180˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 원통형의 2극 자석일 수 있다.The magnet may be a cylindrical dipole magnet having N and S poles alternately arranged at a pitch of 180 degrees with respect to a rotation center C of a rotary shaft to which the mold is press-fitted and fixed.
다른 예로서, 상기 마그넷은 몰드부가 압입되어 고정되는 회전축의 회전중심(C)을 기준으로 90˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 원통형의 4극 자석일 수 있다.As another example, the magnet may be a cylindrical quadrupole magnet having N poles and S poles alternately formed at a pitch of 90 degrees with respect to the rotation center C of the rotation shaft to which the molded part is press-fitted and fixed.
또 다르게는, 상기 마그넷은 몰드부가 압입되어 고정되는 회전축의 회전중심(C)을 기준으로 60˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 원통형의 6극 자석일 수 있다.Alternatively, the magnet may be a cylindrical six-pole magnet having an N pole and an S pole alternately formed at a pitch of 60 degrees with respect to a rotation center C of a rotary shaft to which the molded part is press-fitted and fixed.
또한, 상기 마그넷은 인서트 성형을 통해 상기 수지재질의 몰드부의 절연구간에 설치될 수 있다.In addition, the magnet may be installed in the insulation section of the mold part of the resin material through insert molding.
과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention as a means for solving the problems,
차량용 교류 발전기에 있어서,An automotive alternator, comprising:
회전축과, 상기 회전축에 설치되는 상기 일 측면에 따른 슬립링을 포함하는 로터 어셈블리; A rotor assembly including a rotating shaft and a slip ring provided on the rotating shaft;
상기 로터 어셈블리와의 상호작용을 통해 유도 기전력을 발생시키는 스테이터 어셈블리;A stator assembly for generating an induced electromotive force through interaction with the rotor assembly;
상기 스테이터 어셈블리가 출력하는 교류 전류를 직류로 정류시켜 외부에 출력하는 정류기 어셈블리; 및A rectifier assembly for rectifying the alternating current output from the stator assembly into a direct current and outputting the direct current to the outside; And
상기 슬립링에 접촉되는 브러쉬를 구비하며, 상기 정류기 어셈블리와 연계하여 상기 로터 어셈블리의 자계 세기를 조절하는 레귤레이터;를 포함하며,And a regulator for controlling a magnetic field strength of the rotor assembly in association with the rectifier assembly, the brush having a brush contacting the slip ring,
상기 레귤레이터는,The regulator includes:
상기 브러쉬와, 브러쉬의 일부가 탄성 수납되는 수납부 및 슬립링이 설치된 회전축의 일부를 둘러싸는 링형의 회전축 장착구를 구비한 브러쉬 홀더를 포함하며, And a brush holder having a ring-shaped rotary shaft mounting portion surrounding a part of a rotary shaft provided with the brush, a housing portion in which a part of the brush is elastically accommodated, and a slip ring,
회전운동을 하는 상기 회전축의 회전위치 검출을 위한 자기센서가 상기 회전축 장착구에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기를 제공한다.And a magnetic sensor for detecting the rotational position of the rotary shaft for performing rotational motion is provided in the rotary shaft mounting opening.
이때, 상기 회전축과 함께 회전운동을 하는 상기 슬립링의 마그넷과 마주하도록 상기 회전축 장착구의 내측 주면에 자기센서가 설치될 수 있다.At this time, a magnetic sensor may be installed on the inner main surface of the rotary shaft mount so as to face the magnet of the slip ring rotating together with the rotary shaft.
바람직하게는, 상기 자기센서는 회전축 장착구 내측 주면에 원호방향으로 하나 또는 둘 이상이 임의 간격으로 이격 설치될 수 있다.Preferably, one or more of the magnetic sensors may be spaced at an arbitrary interval in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the rotary shaft mount.
본 발명에 따르면, 로터 어셈블리의 슬립링에 마그넷이 설치됨으로써, 종래의 구성과 같이 타겟휠을 조립하기 위한 별도의 공정이 추가로 요구되지 않는 장점이 있다.According to the present invention, since the magnet is installed in the slip ring of the rotor assembly, there is an additional advantage that a separate process for assembling the target wheel is not required as in the conventional structure.
또한, 슬립링의 위치에 대응되는 브러쉬 홀더의 회전축 장착구에 자기센서(홀 센서)를 배치함으로써, 자기센서 장착을 위해 추가적으로 공간을 확보할 필요가 없다.Further, by disposing a magnetic sensor (hole sensor) in the rotary shaft mounting hole of the brush holder corresponding to the position of the slip ring, it is not necessary to secure additional space for mounting the magnetic sensor.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 교류 발전기를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 스타터 기능이 부가된 종래 교류 발전기의 로터 어셈블리 예시도
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 교류 발전기용 슬립링의 사시도.
도 4는 도 3에도 나타난 슬립링의 측면도.
도 5는 도 4에 나타난 슬립링의 횡 단면도.
도 6은 도 4의 슬립링을 A-A선 방향에서 바라본 종 단면도로서, 마그넷이 설치된 몰드부의 절연구간을 절개 도시한 다양한 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 레귤레이터가 결합된 로터 어셈블리의 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 레귤레이터의 정면도.
도 9는 로터 어셈블리의 바람직한 다른 실시 예를 도시한 도면.1 is a cross-sectional view schematically showing an automotive alternator according to a prior art;
Figure 2 is an exemplary illustration of a rotor assembly of a conventional alternator with a starter function;
3 is a perspective view of a slip ring for an alternator according to an aspect of the present invention.
Fig. 4 is a side view of the slip ring shown in Fig. 3; Fig.
5 is a cross-sectional view of the slip ring shown in Fig.
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the slip ring of FIG. 4 taken along the line AA, showing various embodiments showing the cut-out of the insulation section of the mold provided with the magnet;
7 is a cross-sectional view of a rotor assembly coupled with a regulator;
8 is a front view of the regulator shown in Fig.
Figure 9 shows another preferred embodiment of a rotor assembly.
이하, 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the terminology used in the specification is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is to be understood that the terms "comprises", "having", and the like in the specification are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms " part, "" unit," " module, "and the like, which are described in the specification, refer to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and a duplicate description thereof will be omitted. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 교류 발전기용 슬립링의 사시도이며, 도 4는 도 3에도 나타난 슬립링의 측면도이다. 그리고 도 5는 도 4에 나타난 슬립링의 횡 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view of a slip ring for an alternator according to an aspect of the present invention, and FIG. 4 is a side view of a slip ring shown in FIG. And Fig. 5 is a cross-sectional view of the slip ring shown in Fig.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 슬립링(30)은, 차량용 교류 발전기의 회전축(도 7 참조)에 동심 구조로 압입되고 브러쉬(도 7 참조)로부터 회전자 코일을 자화시키기 위한 배터리 전원을 공급받는 부품으로서, 상기 회전축의 단부에 압입되어 고정되며 절연성을 갖는 플라스틱 수지 재질로 된 몰드부(302)를 포함한다. 3 to 5, a
몰드부(302)는 사출 성형 등에 의해 제작될 수 있다. 바람직하게는, 상기 회전축의 일측 단부에 동심 구조로 압입 고정 가능한 중공 구조, 예들 들어 원통 모양으로 성형될 수 있다. 회전운동을 하는 회전축의 회전력이 몰드부(302)에 손실 없이 전달될 수 있도록, 상기 몰드부(302)는 회전축의 일측 단부의 외경면에 스플라인 결합으로 조립될 수 있다. The
몰드부(302)에는 브러쉬를 통해 공급되는 배터리 전원을 상기 회전자 코일에 전달하는 두 개의 리드 와이어의 일부가 인서트 된다. 하나는 상기 회전자 코일('필드 코일'이라고도 함)의 전원 입력축에 전기적으로 연결되는 전원 공급측 리드 와이어(303a)이며, 다른 하나는 회전자 코일의 전원을 외부로 끌어내는 접지측 리드 와이어(303b)이다.A part of two lead wires for transferring battery power supplied through a brush to the rotor coil is inserted into the
두 개의 리드 와이어(303a, 303b)는, 도 5의 도시와 같이 각각의 일부가 상기 몰드부(302)의 내부에 서로 다른 길이로 내재되도록 인서트 성형될 수 있으며, 서로 다른 길이로 내재된 리드 와이어 중 전원 공급측 리드 와이어(303a)가 후술하는 제1 슬립링 코어(304)에 연결되고, 접지측 리드와이어는 제2 슬립링 코어(306)에 연결된다.The two
몰드부(302)의 일측 외면부에는 상기 제1 슬립링 코어(304)가 설치된다. 제1 슬립링 코어(304)는 전기적으로 통전 가능한 도체이며, 상기 전원 공급측 리드 와이어(303a)와 전기적으로 연결됨으로써 후술하게 될 전원 공급측 브러쉬(도 7 참조)와 상기 전원 공급측 리드 와이어(303a)를 전기적으로 이어주는 역할을 한다.The first
제1 슬립링 코어(304)는 몰드부(302) 외면부에 도전성 코일을 수회 권선시켜 형성한 코일형 구조 또는 몰드부(302)가 삽입 가능한 중공의 단일 도전체 형태로 제공될 수 있으며, 이러한 제1 슬립링 코어(304)의 외면부에 상기 전원 공급측 브러쉬가 탄성 가압되는 형태로 밀착됨으로써 전기적으로 긴밀한 접촉관계를 유지한다.The first
이에 따라, 슬립링(30)이 회전축과 함께 빠른 속도로 회전운동을 하더라도 배터리 전원은 상기 전원 공급측 브러쉬를 통해 제1 슬립링 코어(304)에 안정적으로 공급될 수 있으며, 결국 상기 전원 공급측 브러쉬가 공급하는 배터리 전원이 상기 슬립링(30)을 통해 상기 회전자 코일에 인가됨으로써 회전자 코일이 자화된다.Accordingly, even if the
제2 슬립링 코어(306)는 상기 전원 공급측 리드 와이어(303a)와 전기적으로 연결되며, 접지측 브러쉬(도 6 참조)와 상기 전지측 리드 와이어(303b)를 전기적으로 이어주는 역할을 한다. 이러한 제2 슬립링 코어(306) 역시 몰드부(302) 코일형 구조 또는 몰드부(302)가 삽입될 수 있는 중공관 구조의 단일 도전체 형태로 제공될 수 있다. The second
제2 슬립링 코어(306)의 외면부에는 상기 접지측 브러쉬가 탄성 가압되는 형태로 밀착됨으로써 전기적으로 긴밀한 접촉관계가 유지되며, 이에 따라, 슬립링(30)이 엔진 동력으로 회전하는 상기 회전축과 함께 빠른 속도로 회전운동을 하더라도 회전자 코일의 전류가 로터 어셈블리 밖으로 안정적으로 인출될 수 있다.The ground brush is elastically pressed against the outer surface of the second
제1 슬립링 코어(304)와 제2 슬립링 코어(306)를 전기적으로 절연시키는 몰드부(302)의 절연구간(S)에는 마그넷(305)이 설치된다. 마그넷(305)은 교류 발전기에 스타터 기능을 부여하기 위한 것으로, 도 8에 도시된 바와 같은 자기센서(505)와 함께 회전자 위치 검출수단을 구성함으로써 로터 어셈블리(도 7 참조)의 회전 위치 및 회전수를 검출한다.A
마그넷(305)은 원호 방향에 대해 특정 피치로 N극과 S극을 교대로 형성한 원통 모양으로 성형될 수 있다. 마그넷(305)은 전기적으로 도체이기 때문에 제1 슬립링 코어(304) 및 제2 슬립링 코어(306)와 전기적인 절연이 반드시 요구된다. 이를 위해 마그넷(305)과 제1 슬립링 코어(304), 제2 슬립링 코어(306)과 마그넷(305) 사이의 몰드부(302)에는 절연 돌출부(320a, 320b)가 각각 형성될 수 있다.The
경우에 따라서는, 원통형 마그넷(305) 내측에 전단과 후단에 절연링이 형성된 보빈(미도시)을 삽입하고, 보빈이 삽입된 마그넷(305) 유닛을 제1 슬립링 코어(304)와 제2 슬립링 코어(306) 사이의 상기 절연구간(S)에 끼워 넣음으로써, 상기 보빈의 절연링을 통해 마그넷(305)을 제1 슬립링 코어(304) 및 제2 슬립링 코어(306)와 전기적으로 절연시킬 수도 있다. In some cases, a bobbin (not shown) having an insulating ring formed at the front end and the rear end thereof is inserted into the
마그넷(305)은 표면(자성 검출면)이 외부로 노출되도록 인서트 성형 등의 방법으로 몰드부(302)에 일체형으로 구비될 수도 있다. 물론 이외에도 다양한 방법이 고려될 수 있다. 예를 들어, 원호방향으로 복수의 단위 마그넷 셀로 분할 구성하고, 분할된 단위 마그넷 셀이 서로 연접하도록 상기 몰드부(302)의 절연구간(S) 외면부에 부착시키는 방법도 있다.The
도 6은 도 4의 슬립링을 A-A선 방향에서 바라본 종 단면도로서, 마그넷이 설치된 몰드부의 절연구간을 절개 도시한 다양한 실시 예를 도시하고 있다.FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the slip ring of FIG. 4 taken along the line A-A of FIG. 4, illustrating various embodiments showing the cut-out of the insulation section of the mold provided with the magnet.
도 6을 참조하면, 마그넷(305)은 몰드부(302)가 압입되어 고정되는 회전축의 회전중심(C)을 기준으로 180˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 원통형의 2극 자석일 수 있다(도 6의 (a)). 또한 회전중심(C)을 기준으로 90˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 4극 자석(도 6의 (b)) 또는 60˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 6극 자석(도 6의 (c))일 수 있다.6, a
물론, 예시된 2극, 4극, 6극에 국한되는 것은 아니며, 마그넷(305)의 극수는 짝수(2n, 여기서 n은 극수)이기만 하면 된다.Of course, the present invention is not limited to the two poles, the four poles and the six poles, and the number of poles of the
상기한 구성의 슬립링을 포함하는 스타터 기능이 부가된 차량용 교류 발전기에 대해 이하 설명한다.The automotive alternator with the starter function including the slip ring having the above-described configuration will be described below.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 교류 발전기는 도 1에 예시된 종래 차량용 교류 발전기와 일부 구성(스테이터 어셈블리 및 정류기 어셈블리)이 동일하다. 따라서 종래의 기술과 동일한 일부 구성, 즉 공지된 구성에 대한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 종래의 기술과 차별화된 본 발명의 기술적 특징부에 대해서만 살펴보기로 한다.The automotive alternator according to another aspect of the present invention is the same as the conventional automotive alternator illustrated in Fig. 1 (some of the stator assemblies and the rectifier assemblies). Therefore, a description of a part of the same structure as that of the conventional art, that is, a description of a known structure will be omitted, and only the technical features of the present invention, which are different from the conventional art, will be described below.
도 7은 전술한 일 측면에 따른 슬립링을 포함하는 로터 어셈블리에 레귤레이터가 결합된 모습을 나타낸 본 발명의 요부 결합 단면도이며, 도 8은 도 7에 도시된 레귤레이터의 정면도이다. FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the present invention showing a regulator coupled to a rotor assembly including a slip ring according to one aspect of the present invention, and FIG. 8 is a front view of the regulator shown in FIG.
도 7 및 도 8을 참조하면, 로터 어셈블리(3)는, 회전운동을 하는 회전축(31)의 중간에 장착되는 스풀 보빈(32), 스풀 보빈(32)에 권취되는 회전자 코일(34), 회전축(31)에 장착되고 상기 회전자 코일(34)이 권취된 스풀 보빈(32)을 둘러싸며 상기 스풀 보빈(32)의 중심을 기준으로 좌우 대칭으로 배치되는 한 쌍의 로터 세그먼트(36L, 36R)를 포함한다.7 and 8, the rotor assembly 3 includes a
로터 어셈블리(3)의 상기 회전축(31)의 일단에는 엔진의 크랭축과 벨트로 연결되는 풀리(도 1 참조)가 장착되고, 타단에는 레귤레이터(5)의 브러쉬(55a, 55b)를 통해 외부 배터리로부터 전원을 인가 받아 상기 회전자 코일(34)에 전달하거나 회전자 코일(34)의 전류를 외부로 인출시키는 전술한 슬립링(30)이 장착된다.1) is connected to the crankshaft of the engine and a belt is connected to one end of the
슬립링(30)은 레귤레이터(5)의 전원 공급측 브러쉬(55a)를 통해 배터리로부터 전원을 공급받고, 리드 와이어(303a)를 통해 로터 세그먼트(36L, 36R) 및 회전자 코일(34)에 인가한다. 이에 따라 로터 세그먼트(36L, 36R)와 회전자 코일(34)이 자화되고 그 상태로 회전함으로써, 스테이터 어셈블리(도 1 참조)와의 상호작용으로 유도 기전력이 발생된다.The
레귤레이터(5)는 정류기 어셈블리(도 1 참조)와 연계하여 상기 로터 어셈블리(3)의 자계 세기를 조절하여 출력 전압을 조정하는 역할을 하며, 정류기 어셈블리와 연계하여 배터리로부터의 공급 전압을 조정하는 전압조정회로가 구성된 기판(도시 생략) 및 이를 수용하는 하우징(50)을 구비하며, 조정된 전압을 상기 슬립링(30)에 공급하는 브러쉬(55a)를 포함한다.The regulator 5 adjusts the output voltage by adjusting the magnetic field strength of the rotor assembly 3 in conjunction with the rectifier assembly (see FIG. 1). The regulator 5 is connected to the rectifier assembly (Not shown) in which an adjustment circuit is formed and a
하우징(50) 측부의 브러쉬 홀더(52)에 상기 브러쉬(55a, 55b)가 스프링을 통해 상기 슬립링(30)에 밀착되는 방향으로 힘을 받도록 탄성 설치되며, 이에 따라 로터 어셈블리(3)가 엔진 동력을 전달받아 회전할 경우 자체 진동 또는 외부 충격이 가해지더라도 슬립링(30)과 브러쉬(55) 사이의 전기적인 접속상태는 안정적으로 유지될 수 있다.The
브러쉬 홀더(52)는 구체적으로, 브러쉬(55)의 일부가 탄성 수납되는 수납부(53)와, 상기 슬립링(30)이 설치된 회전축(31)의 일부를 둘러싸도록 구성되는 링형의 회전축 장착구(54)를 포함하며, 회전축 장착구(54)에는 슬립링(30)에 부착되는 마그넷(305)의 자력을 검출하여 회전운동을 하는 상기 로터 어셈블리(3)의 회전위치를 검출하는 자기센서(505)가 설치된다.More specifically, the
자기센서(505)는 상기 회전축(31)과 함께 회전운동을 하는 상기 슬립링(30)의 마그넷(305)과 마주하도록 상기 회전축 장착구(54)의 내측 주면에 설치될 수 있다. 바람직하게는, 회전축 장착구(54) 내측 주면에 원호방향으로 하나 또는 둘 이상이 임의 간격으로 설치될 수 있으며, 따라서 별도의 자기센서(505) 설치를 위한 공간을 추가적으로 확보할 필요가 없다.The
한편, 마그넷(305)은 자성체이다. 때문에 마그넷(305)의 자속이 외부 전원을 인가 받아 자화되는 상기 로터 세그먼트(36L, 36R) 및 회전자 코일(34)에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위한 수단으로서 도 9와 같이, 자기차폐(magnet shield)를 위한 차폐판(38)이 상기 슬립링(30)과 로터 세그먼트(36L, 36R) 사이의 회전축(31)에 설치될 수 있다.On the other hand, the
이상에서 살펴본 본 발명에 따르면, 로터 어셈블리의 슬립링에 마그넷이 설치됨으로써, 종래의 구성과 같이 타겟휠을 조립하기 위한 별도의 공정을 생략할 수 있으며, 슬립링의 위치에 대응되는 브러쉬 홀더의 회전축 장착구에 자기센서를 배치함으로써, 자기센서 장착공간을 별도로 확보가 필요 없어 크기를 키우지 않고도 스타터 기능을 부가할 수 있다..As described above, according to the present invention, since the magnet is installed in the slip ring of the rotor assembly, a separate process for assembling the target wheel can be omitted as in the conventional structure, By disposing the magnetic sensor in the mounting hole, it is unnecessary to secure a space for mounting the magnetic sensor, and the starter function can be added without increasing the size.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
3 : 로터 어셈블리
5 : 레귤레이터
30 : 슬립링
31 : 회전축
32 : 스풀 보빈
34 : 회전자 코일
36L, 36R : 로터 세그먼트
38 : 차폐판
50 : 하우징
52 : 브러쉬 홀더
53 : 수납부
54 : 회전축 장착구
55 : 브러쉬
302 : 몰드부
303a : 전원 공급측 리드 와
이어
303b : 접지측 리드 와이어
304 : 제1 슬립링 코어
305 : 마그넷
306 : 제2 슬립링 코어
505 : 자기센서
320a, 320b : 절연 돌출부
S : 절연구간
3: Rotor assembly 5: Regulator
30: Slip ring 31:
32: spool bobbin 34: rotor coil
36L, 36R: rotor segment 38: shield plate
50: housing 52: brush holder
53: storage portion 54: rotating shaft mounting portion
55: brush 302:
303a: Power supply side lead wire
303b: ground side lead wire
304: first slip ring core 305: magnet
306: second slip ring core 505: magnetic sensor
320a, 320b: insulation protrusion S: insulation section
Claims (9)
상기 회전축 일측 단부에 동심 구조로 압입되어 고정되고, 상기 회전자 코일에 전기적으로 연결되는 전원 공급측 리드 와이어와 접지측 리드 와이어의 일부가 인서트 성형된 수지재질 원통형의 몰드부;
상기 몰드부의 일측에 설치되고, 상기 전원 공급측 리드 와이어와 전기적으로 연결되는 제1 슬립링 코어;
상기 제1 슬립링 코어와 이격되는 몰드부에 타측에 설치되며, 상기 접지측 리드 와이어와 전기적으로 연결되는 제2 슬립링 코어; 및
상기 제1 슬립링 코어와 제2 슬립링 코어 사이의 상기 몰드부의 절연구간에 설치되며, 특정 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 마그넷;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 슬립링.
A slip ring of an AC generator which is pressed into a rotating shaft of a vehicle AC generator in a concentric structure and contacts a brush for supplying battery power for magnetizing the rotor coil,
A cylindrical mold part having a power supply side lead wire electrically connected to the rotor coil and a part of the ground side lead wire insert molded into the cylindrical part of the resin material,
A first slip ring core installed at one side of the mold part and electrically connected to the power supply side lead wire;
A second slip ring core provided on the other side of the mold part spaced apart from the first slip ring core and electrically connected to the ground side lead wire; And
And a magnet provided on the insulation section of the mold part between the first slip ring core and the second slip ring core and having N poles and S poles alternately arranged at a specific pitch. .
상기 마그넷과 제1 슬립링 코어, 그리고 상기 제2 슬립링과 마그넷 사이는 상기 몰드부에 일체로 성형된 절연 돌출부에 의해 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 슬립링.
The method according to claim 1,
Wherein the gap between the magnet and the first slip ring core and the gap between the second slip ring and the magnet are electrically insulated by an insulation protrusion integrally formed with the mold.
상기 마그넷은 몰드부가 압입되어 고정되는 회전축의 회전중심(C)을 기준으로 180˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 원통형의 2극 자석인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 슬립링.
The method according to claim 1,
Wherein the magnet is a cylindrical dipole magnet having N-poles and S-poles alternately arranged at a pitch of 180 占 on the basis of a rotation center (C) of a rotary shaft to which the molded part is press-fitted and fixed.
상기 마그넷은 몰드부가 압입되어 고정되는 회전축의 회전중심(C)을 기준으로 90˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 원통형의 4극 자석인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 슬립링.
The method according to claim 1,
Wherein the magnet is a cylindrical quadrupole magnet having N poles and S poles alternately arranged at an angle of 90 degrees with respect to a rotation center (C) of a rotary shaft to which the molded part is press-fitted and fixed.
상기 마그넷은 몰드부가 압입되어 고정되는 회전축의 회전중심(C)을 기준으로 60˚ 피치로 N극과 S극이 교대로 형성된 원통형의 6극 자석인 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 슬립링.
The method according to claim 1,
Wherein the magnet is a cylindrical six-pole magnet having N poles and S poles alternately arranged at a pitch of 60 degrees with respect to a rotation center (C) of a rotation shaft to which the molded part is press-fitted and fixed.
상기 마그넷은 인서트 성형으로 상기 몰드부의 절연구간에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 슬립링.
The method according to claim 1,
Wherein the magnet is installed in an insulation section of the mold section by insert molding.
회전축과, 상기 회전축에 설치되는 상기 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 기재된 슬립링을 포함하는 로터 어셈블리;
상기 로터 어셈블리와 상호작용하여 유도 기전력을 발생시키는 스테이터 어셈블리;
상기 스테이터 어셈블리가 출력하는 교류 전류를 직류로 정류시켜 외부에 출력하는 정류기 어셈블리; 및
상기 슬립링에 접촉되는 브러쉬를 구비하며, 상기 정류기 어셈블리와 연계하여 상기 로터 어셈블리의 자계 세기를 조절하는 레귤레이터;를 포함하며,
상기 레귤레이터는,
상기 브러쉬와, 브러쉬의 일부가 탄성 수납되는 수납부 및 슬립링이 설치된 회전축의 일부를 둘러싸는 링형의 회전축 장착구를 구비한 브러쉬 홀더를 포함하며,
회전운동을 하는 상기 회전축의 회전위치 검출을 위한 자기센서가 상기 회전축 장착구에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
An automotive alternator, comprising:
A rotor assembly comprising: a rotary shaft; and a slip ring according to any one of claims 1 to 6 provided on the rotary shaft;
A stator assembly interacting with the rotor assembly to generate an induced electromotive force;
A rectifier assembly for rectifying the alternating current output from the stator assembly into a direct current and outputting the direct current to the outside; And
And a regulator for controlling a magnetic field strength of the rotor assembly in association with the rectifier assembly, the brush having a brush contacting the slip ring,
The regulator includes:
And a brush holder having a ring-shaped rotary shaft mounting portion surrounding a part of a rotary shaft provided with the brush, a housing portion in which a part of the brush is elastically accommodated, and a slip ring,
Wherein a magnetic sensor for detecting the rotational position of said rotary shaft for performing rotational motion is provided in said rotary shaft mounting opening.
상기 회전축과 함께 회전운동을 하는 상기 슬립링의 마그넷과 마주하도록 상기 회전축 장착구의 내측 주면에 자기센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
8. The method of claim 7,
And a magnetic sensor is installed on an inner main surface of the rotary shaft mount so as to face the magnet of the slip ring rotating together with the rotary shaft.
상기 자기센서는 회전축 장착구 내측 주면에 원호방향으로 하나 또는 둘 이상이 임의 간격으로 이격 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기.
9. The method of claim 8,
Wherein one or more of the magnetic sensors are spaced apart from each other at an arbitrary interval in a circumferential direction on an inner main surface of the rotary shaft mount.
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---|---|---|---|
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KR102313396B1 (en) * | 2020-10-28 | 2021-10-15 | 주식회사 위드피에스 | Generator for transmiting shaft-coincident excitation current |
WO2023182603A1 (en) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 김철수 | Alternating current generator |
-
2016
- 2016-11-03 KR KR1020160145999A patent/KR20180049727A/en unknown
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KR102313396B1 (en) * | 2020-10-28 | 2021-10-15 | 주식회사 위드피에스 | Generator for transmiting shaft-coincident excitation current |
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