자동차용 교류발전기의 스풀 구조 document_id A220623072339

일반적으로 자동차용 발전기는, 저속에서는 발생 전압을 높게 하고 고속에서는 안정된 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위해, 통상 알터네이터(alternator)라 명칭되는 3상 교류발전기를 사용하게 된다. 이러한 자동차용 3상 교류발전기인 알터네이터는 차량 엔진의 동력축인 크랭크축과 V-벨트로 연결된 상태에 있고, 따라서 엔진 회전시 그 동력을 전달받아 배터리를 충전시키거나 또는 자동차의 각종 전기장치에 전력을 공급하는 역할을 수행하게 된다. 도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 교류발전기를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 자동차용 교류발전기(100)는 프론트 하우징(front housing,111)과 리어 하우징(rear housing,110) 사이에 스테이터 코어(stator core,112)와 스테이터 코일(stator coil,113)로 구성되는 스테이터 어셈블리(stator assembly,114)가 압입설치된다. 그리고 이의 내측으로는 프론트 하우징(111)과 리어 하우징(110)에 압입된 베어링(bearing,115)에 의하여 지지되는 로터 샤프트(rotor shaft,116)가 구비된다. 상기 로터 샤프트(116)의 중간에는 로터 코일(117)이 권취된 스풀 보빈(spool bobbin,119)이 압입되는데, 상기 스풀 보빈(119)에 권취된 로터 코일(117)의 일단(117a)은 상기 로터 샤프트(116)의 후방에 구비된 슬립링(slip ring,118)과 각각 연결된다. 그리고 상기 스풀 보빈(119)의 외측에는 축방향으로 다수개의 로터 폴(120)을 갖는 로터 세그먼트(rotor segment,122)가 결합되어 스풀 보빈(119)을 수용하는 구성으로서 로터 어셈블리(124)가 구비된다. 즉, 상기 로터 어셈블리(124)의 구성은 상기 로터 샤프트(116)을 중심으로, 로터 코일(117), 로터 세그먼트(111), 스풀 보빈(119) 및 후방에 구비되는 리어 팬(rear fan,130)으로 이루어진다. 상기 슬립링(118)은, 상기 스테이터 어셈블리(114)와 상기 로터 어셈블리(124) 사이의 전자기 유도에 의하여 발생된 교류전류를 직류로 전환시키는 정류기(rectifier,126)와 브러쉬 어셈블리(121)를 통하여 전기적으로 연결된다. 상기 슬립링(118)의 구성은 이미 잘 알려진 바와 같이, 그 사이가 전기적으로 절연된 튜브 형상의 두 개의 도전성 금속편으로 이루어지며, 상기 스풀 보빈(119)에 권취된 로터 코일(117)의 일단(117a)이 상기 슬립링(118)의 두 개의 도전성 금속편에 각각 연결되는 것이다. 일반적으로 상기 로터 코일(117)의 일단(117a)은, 상기 슬립링(118)의 내측으로부터 인출된 두 개의 리드 와이어(118a)와 상기 리어 팬(130) 상에서 각각 연결된다. 상기 스풀 보빈(119)으로부터 인출된 로터 코일(117)의 일단(117a)은, 고속으로 회전하는 로터 샤프트(116)에 의해 발생된 진동과 원심력을 받더라도 그 초기 위치를 어느 정도 유지할 수 있도록 스풀 보빈(119) 상에 지탱되어야 한다. 이는 만일 로터 코일(117)의 일단(117a)이 움직여 로터 세그먼트(122)와 전기적 쇼트(short)를 일으키는 경우, 자동차용 교류발전기(100) 전체에 전기적 단락을 일으키게 되기 때문이다. 도 2 및 도 3은 종래의 기술에 따라, 로터 코일(117)의 일단(117a)을 스풀 보빈(119) 상에 지탱하는 구성을 도시하고 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 종래의 기술은 스풀 보빈(119)의 후방 상면에 스풀 이어(spool ear, 125)를 형성하고 여기에 로터 코일(117)의 일단(117a)을 한 번 감아서 인출하는 방식을 취하고 있다. 즉 상기 스풀 이어(125)를 스풀 보빈(119)의 외측으로 돌출 형성하는데, 이때 상기 돌출된 부분의 중간쯤에 양측으로부터 오목하게 만입된 네크부(neck portin,125a)를 만들고 여기에 상기 로터 코일(117)의 일단(117a)을 한 번 감은 후 리어 팬(130) 위로 인출하고 있다. 그러나 이와 같은 종래 방식에 따라 로터 코일(117)의 일단(117a)을 지탱하는 방식은 내구성 측면에서 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다. 즉 위와 같은 종래의 지탱 구조는, 진동과 원심력을 받는 로터 코일(117)의 일단(117a)이 네크부(125a)에 지속적으로 힘을 가하기 마련인데, 특히 오목하게 파인 형상을 갖는 네크부(125a)는 그 구조상 상대적으로 큰 응력이 집중될 수밖에 없어 내구적인 측면에서 취약하다는 문제가 있는 것이다.