KR101955031B1 - 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기로써 수 분할된 복수의 자석으로 성형된 제1회전자와 제2회전자를 동시에 회전시켜주는 고안이며, 종래의 발전기가 도체로 성형된 고정자에 다수의 자석을 가진 1개의 회전자를 사용함으로써 고정자의 도체로 구성된 계자철심과 회전자 사이에 강한 자기장이 형성되면서 서로 붙으려는 힘 때문에 회전저항이 매우 심하게 발생되어 외부의 동력 에너지가 많이 필요하게 되었다. 그러나 본 연구에서는 이를 해결하기 위해서 고정자의 계자철심인 코어를 복합연성물질 또는 비도체로 성형하였고, 고정자에 있던 계자철심 코어를 바깥쪽으로 설치하여 제2회전자로 이용하였다. 이러한 결과 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어에 고정자를 성형하였을 때, 제1회전자와 고정자 및 제2회전자 사이에 자기장으로 인해서 기전력이 발생하는데, 제1회전자와 제2회전자가 서로 끌어당기는 힘이 작용하게 되며, 직접적으로 붙지는 못하지만 이러한 작용으로 제1회전자가 제2회전자에게 이끌리어 동시에 동일한 방향과 동일한 회전각으로 등속회전운동을 일으킴으로써 회전저항을 줄이며, 코깅토크와 와전류 및 발열해소 효과로 원하는 기전력을 얻을 수 있으며, 불필요한 베어링과 결합기구들을 배제하여 슬림(Slim)하고 콤팩트(Compact)한 사이즈를 얻어 풍력 및 전기차 프레임에 적용하는 제조공정이 유리하다.
Description
본 발명은 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 발전기는 고정자의 코어를 강력한 자성체인 계자철심으로 성형한 후 코일을 권선하여 회전자와 고정자간에 자기장으로 인해서 서로 붙으려고 끌어당기는 힘(attraction) 때문에 회전축에 회전저항이 많이 발생하는데, 본 발명에서는 회전축을 두었으나 고정자가 회전하지 않도록 하며,고정자는 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어에 권선된 권선코일을 사용하고, 고정자를 사이에 두고 수 분할된 복수의 자석으로 성형된 제1회전자 및 제2회전자가 동시에 동일한 방향으로 회전하게 되며, 제1회전자와 고정자 및 제2회전자 사이에 자기장이 유도되어 기전력을 발생시키는 구조이다. 고정자는 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어를 사용하였기 때문에 2개의 회전자들과는 자기장을 유지할 뿐 서로 붙어서 정지하려는 힘을 소실하게 하며, 제1회전자와 제2회전자는 붙으려고 하는 힘(attraction)을 이용하여 서로 끌어당긴 상태로 회전시키는 구조로써 직접적으로 붙지는 못하지만 자력에 의해 동시에 동일한 방향과 동일한 회전각을 이루며 등속회전을 하게 된다. 그러므로 회전저항을 줄이면서 코깅토크현상과 와전류 및 발열 해소효과를 얻도록 하여 발전효율성을 증가시킬 수 있는 발전기에 관한 것이다.
본 발명은 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수 분할된 복수의 자석으로 성형된 제1회전자를 상대로 회전축과 결합되어 있는 수 분할된 복수의 자석으로 성형된 제2회전자를 동시에 회전시킴으로써 제1회전자와 제2회전자의 사이에 있는 고정자의 권선코일을 두고서 상호간 자기장을 발생하면서도 회전이 가능함으로써 회전자의 회전저항을 줄이며 발전효율성을 증가시켜 전기를 발생시킬 수 있는 발전기에 관한 것이다.
발전기에서 생성되는 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대속도에 비례한다. 따라서 자기장의 세기를 높이거나 도체를 길게 형성하거나 또는 자기장과 도체의 상대속도를 크게 함으로써 기전력을 높일 수 있다. 통상적으로 자기장과 도체의 상대속도를 크게 하여 기전력을 높이고 있는데 이를 위해서는 회전자의 회전속도를 높여야 하는데 이럴 경우 고속회전을 요한다. 그러나 종래의 발전기에서는 고정자에게 도체를 사용함으로써 회전저항과 코깅토크와 와전류 및 발열이 문제가 되었다.
이에 고정자에게 비도체를 사용하고 2개의 회전자를 이용함으로써 원하는 기동성과 기전력을 얻을 수 있는 발전기가 개발되었으며, 그 일례인 제10-1454805호의 발전기가 도5에 도시되어 있다.
도5의 발전기는 자석을 갖는 회전자(120)와 자성체 또는 전도체인 내부케이싱(150)을 서로 동일한 방향으로 회전시킴으로써 저속회전력에서 기전력을 얻는 구조이고, 장점으로는 자석을 갖는 회전자(120)와 자성체 또는 전도체인 내부케이싱(150)이라는 회전체 사이에서 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어에 권선된 코일에 자기장이 유도되면서 고정자(130)에게 기전력을 발생시킬 때 회전축(110)과 회전자(120) 및 내부케이싱(150)이 서로 붙으려고 하는 힘(attraction)을 유지하나 3개의 회전체가 동시에 회전해줌으로써 회전저항을 감소시키고, 코깅토크현상과 와전류를 억제하며, 발열 억제효과와 회전저항을 크게 줄여 발전효율성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
그러나 상술한 종래의 발전기는 회전축에 회전자 및 내부케이싱(제2회전자 역할)을 고정되도록 결합시킴으로써 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 가지고 회전함으로 회전저항을 줄일 수는 있었으나 베어링과 결합기구들을 과다하게 사용함으로써 슬림 및 콤팩트하도록 제작이 불가능하여 전기오토바이 및 전기차의 프레임과 결합하는데 문제점이 있다.
그러므로 본 발명에서는 상술한 종래의 발전기와는 차별화되어, 회전축의 중간부분에 제1회전자 결합부싱(Bushing)을 이용하여 제1회전자를 슬립(Slip)하게 결합되어 회전가능토록 결합하는 점과, 제2회전자의 일측이 제2회전자 결합부싱 및 축을 감싸고 있는 슬리브a의 외주면에 슬립(Slip)되게 결합되는 점과, 제2회전자 결합부싱 또는 슬리브a에게 회전축과 평행한 방향으로 배선관통구를 성형하여 배선을 외부로 안전하게 도출할 수 있는 점과, 회전축이나 제2회전자에게 외력을 가하여 회전력이 발생할 때 외부의 제2회전자의 영향으로 내부의 제1회전자가 제2회전자와 강한 자력을 유지한 상태로 회전하려는데 직접적으로 붙지는 못하지만 자력에 의해 끌어당기고 이끌리면서 동시에 동일한 방향과 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동효과를 얻고자하는 기술이다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것이다. 본 발명의 목적은 고정자를 사이에 두고 회전축과 연결된 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기로써 제1회전자 및 제2회전자를 동시에 회전시켜주는 고안이며, 종래의 발전기가 도체로 성형된 고정자에 다수의 자석을 가진 1개의 회전자를 사용함으로써 고정자의 도체로 구성된 계자철심과 회전자 사이에 강한 자기장이 형성되면서 서로 붙으려는 힘 때문에 회전저항이 매우 강하여 회전운동부하가 심하게 발생되었다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해서 고정자의 계자철심인 코어를 복합연성물질 또는 비도체로 성형하였고, 고정자에 있던 계자철심 코어를 바깥쪽으로 성형하여 제2회전자로 이용하는 연구이다. 이러한 결과 복합연성물질 또는 비도체로 구성된 코어에 고정자를 성형하였지만 제1회전자와 고정자 및 제2회전자 사이에 강한 자기장으로 인해서 제1회전자와 제2회전자가 서로 끌어당기는 힘(attraction)이 발생하게 되고 직접적으로 붙지는 못하지만 이러한 작용으로 회전축과 제1회전자 및 제2회전자가 동시에 동일한 방향과 동일한 회전각으로 등속회전운동을 일으킴으로써 회전저항을 줄이며, 코깅토크와 와전류 및 발열해소 효과로 원하는 기전력을 얻을 수 있는 발전기를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1회전자 결합부싱을 이용하여 회전축과 슬립(Slip)되도록 연결되는 제1회전자와, 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어로 구성되어 제1회전자와 제2회전자의 사이에서 일측이 슬리브a를 이용하여 회전되지 않도록 결합되고, 타측은 고정자결합부싱을 이용하여 회전축과 슬립(Slip)되도록 결합되는 고정자와, 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어에 권선되어 외부 배선과 연결되는 권선코일과, 일측이 제2회전자 결합부싱을 이용하여 슬리브a의 외주면에 슬립(Slip)되게 결합되고 타측은 회전축과 고정되도록 결합하는 제2회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기를 제공한다.
본 발명의 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기의 회전축은 축받침대a,b에 의해 지지될 수 있다.
또한, 회전축의 외주면에 제1회전자와 고정자 및 제2회전자를 설치할 수 있다.
또한, 회전축의 양끝단은 슬리브a,b를 이용하여 감쌀 수 있다.
또한, 슬리브a는 축방향으로 배선관통구를 성형할 수 있다.
또한, 제1회전자는 수 분할된 복수의 자석으로 성형되어 회전축 중앙부의 외주면에 제1회전자결합부싱을 이용하여 슬립(Slip)되도록 결합되고 회전축으로부터 자유롭게 회전할 수 있다.
또한, 제1회전자가 회전축과 슬립(Slip)되게 결합되는 곳에 써클립(Circlip)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 할 수 있다.
또한, 고정자는 제1회전자와 제2회전자 사이에 위치시키며, 코일을 권선하기 위한 코어를 복합연성물질 또는 비도체로 성형할 수 있다.
또한, 고정자를 지지하기 위해 고정자측판a는 정중심부에 슬리브a를 이용하여 고정되게 붙잡아줄 수 있다.
고정자측판b는 정중심부에 고정자결합부싱을 이용하여 회전축과 슬립(Slip)되게 결합할 수 있다.
또한, 제2회전자는 수 분할된 복수의 자석으로 성형되고 제2회전자 측판a는 제2회전자 결합부싱을 이용하여 슬리브a 외주면에 슬립(Slip)되게 결합하고, 제2회전자 측판b는 회전축에 고정되게 결합할 수 있다.
제2회전자 결합부싱 또는 슬리브a는 회전축과 평행한 방향으로 배선관통구를 성형할 수 있다.
본 발명의 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기에 따르면, 수 분할된 복수의 자석으로 성형된 제1회전자와 제2회전자가 동시에 회전할 때 2개의 회전자와 고정자 간에 자기장으로 인해서 붙어 있으려고 하는데 직접적으로 붙지는 못하지만 서로 끌어당기는 힘에 이끌리면서 제1회전자 및 제2회전자가 동시에 동일한 방향과 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동을 하게 됨으로써 회전저항을 줄이고, 2개의 회전자와 고정자 간의 코깅토크현상과 와전류를 해소하고 상대속도를 높일 수 있어서 원하는 기전력을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 복합연성물질 또는 비도체로 구성된 코어를 가지므로 와전류를 해소하고 열 발생을 소멸하여 권선코일의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 코깅토크와 회전저항의 감소로 외부의 회전동력이 크게 필요하지 않아 동력에너지를 절약하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 비교적 간단한 결합과 배선의 외부도출로써 발전기의 구조가 간단해지고 풍력과 조력 및 전기차의 프레임에 적용하는 제조공정이 유리하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기의 횡단면도
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 얻어진 종단면도
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 얻어진 종단면도
도 4는 도 1의 C-C선을 따라 얻어진 종단면도
도 5는 종래기술의 발전기의 횡단면도
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 얻어진 종단면도
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 얻어진 종단면도
도 4는 도 1의 C-C선을 따라 얻어진 종단면도
도 5는 종래기술의 발전기의 횡단면도
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기에 대하여 상세하게 설명한다. 도1내지 도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기(100)는 회전축(110), 축받침대a,b(111,112), 제1회전자(120), 제1회전자 결합부싱(122), 고정자(130), 제2회전자(150), 제2회전자 결합부싱(155)을 포함한다.
회전축(110)은 외부의 동력발생수단에 의해 발생하는 동력에 의해 회전하며, 그 양측 단이 슬리브a,b(135,136)와 축받침대a,b(111,112)에 의해 회전가능하게 지지된다.
제1회전자(120)는 중공원통형으로 수 분할된 복수의 자석(127)으로 성형되어 회전축(110)의 중앙 외주면에 제1회전자 결합부싱(122)을 이용하여 슬립(Slip)되도록 결합하고 회전축(110)으로부터 자유롭게 움직일 수 있도록 한다.
제1회전자(120)가 회전축(110) 외주면과 슬립(Slip)되게 결합되는 제1회전자 결합부싱(122)의 양측단에 써클립(Circlip)(154)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자(130)는 제1회전자(120)와 제2회전자(150)사이에 위치하며, 복합연성물질 또는 비도체 코어에 권선코일(133)을 성형한다.
고정자(130)를 지지하기 위해 고정자측판a(131)는 정중심부가 슬리브a(135)와 결합하여 붙잡아 주도록 한다.
고정자측판b(132)는 정중심부에 고정자결합부싱(134)을 이용하여 회전축(110)의 외주면과 슬립(Slip)되도록 결합한다.
제2회전자(150)는 수 분할된 복수의 자석(157)으로 성형되고 제2회전자 측판a(151)는 제2회전자 결합 부싱(155)을 이용하여 슬리브a(135) 외주면에 결합하고, 제2회전자 측판b(152)는 회전축(110)에 고정되게 결합한다.
제2회전자 결합부싱(155) 또는 슬리브a(135)의 회전축(110)과 평행한 방향으로 배선관통구(141)를 성형한다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기(100)의 작용에 대하여 설명한다.
회전축(110) 또는 외부에 있는 제2회전자(150)에게 외력에 의한 회전동력이 발생하면, 회전축(110)에 일측이 고정되게 결합된 제2회전자(150)가 회전축(110)의 중앙부 외주면에 슬립(Slip)되게 결합된 제1회전자(120)를 자력으로 유도하여 동시에 동일한 방향과 동일한 회전각을 가지고 등속회전을 하게 된다.
즉, 제1회전자(120)는 회전축(110)과 슬립(Slip)되도록 결합되어 있으므로 제2회전자(150)와 자력에 의해 서로 붙으려고 끌어당기는 힘에 이끌리면서 제1회전자(120) 및 제2회전자(150)가 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동을 하게 된다.
고정자(130)에 설치된 권선코일(133)에 의해 형성되는 기전력은 권선코일(133)을 따라 제2회전자 결합 부싱(155)또는 슬리브a(135)의 회전축(110)과 평행한 방향으로 성형된 배선관통구(141)를 통해 외부로 안전하게 도출한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기(100)에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
100 : 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기
110 : 회전축 111 : 축받침대a 112 : 축받침대b
120 : 제1회전자
122 : 제1회전자 결합부싱(1st Rotor of Link Bushing)
127 : 전도체 또는 자성체 또는 자석
130 : 고정자
131 : 고정자 측판a 132 : 고정자 측판b
133 : 코어 및 권선코일 134 : 고정자결합부싱(Stator of Link Bushing)
135 : 슬리브a(Sleeve a) 136 : 슬리브b(Sleeve b)
141 : 배선 관통구 142 : 배선
150 : 제2회전자
151 : 제2회전자 측판a 152 : 제2회전자 측판b 153 : 결합기구
154 : 써클립(Circlip)
155 : 제2회전자 결합 부싱(2nd Rotor of Link Bushing)
157 : 자성체 또는 전도체 또는 자석
110 : 회전축 111 : 축받침대a 112 : 축받침대b
120 : 제1회전자
122 : 제1회전자 결합부싱(1st Rotor of Link Bushing)
127 : 전도체 또는 자성체 또는 자석
130 : 고정자
131 : 고정자 측판a 132 : 고정자 측판b
133 : 코어 및 권선코일 134 : 고정자결합부싱(Stator of Link Bushing)
135 : 슬리브a(Sleeve a) 136 : 슬리브b(Sleeve b)
141 : 배선 관통구 142 : 배선
150 : 제2회전자
151 : 제2회전자 측판a 152 : 제2회전자 측판b 153 : 결합기구
154 : 써클립(Circlip)
155 : 제2회전자 결합 부싱(2nd Rotor of Link Bushing)
157 : 자성체 또는 전도체 또는 자석
Claims (3)
- 외부동력에 의해 회전하는 회전축;
상기 회전축의 양끝단을 지지하기 위한 축받침대a,b;
상기 회전축의 양측단을 감싸는 슬리브a,b(Sleeve);
상기 회전축의 외측에서 중공원통형으로 수 분할된 복수의 자석으로 성형되어 상기 회전축의 외주면에 제1회전자 결합부싱을 이용하여 슬립(Slip)되도록 결합하며, 상기 회전축과 함께 회전운동을 할 수 있으며, 상기 제1회전자 결합부싱과 결합되는 양측단에 써클립(Circlip)을 이용하여 좌우로 이동되지 않는 제1회전자;
상기 제1회전자의 외측에서 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어에 권선코일을 형성하고, 지지를 위한 고정자측판a는 정중심부에 상기 슬리브a와 결합하여 붙잡아 주며, 고정자측판b는 정중심부에 고정자결합부싱을 이용하여 상기 회전축과 슬립(Slip)되도록 결합하는 고정자;
상기 고정자의 외측에서 수 분할된 복수의 자석으로 성형되고 제2회전자 측판a는 제2회전자 결합 부싱을 이용하여 슬리브a 외주면에 슬립(Slip)되게 결합하고, 제2회전자 측판b는 회전축에 고정되게 결합하여 회전축과 함께 회전하는 제2회전자; 및
상기 제2회전자 결합부싱 또는 상기 슬리브a의 상기 회전축과 평행한 방향으로 배선관통구를 통해 외부로 안전하게 도출되는 배선을 포함하며
상기 회전축 또는 상기 제2회전자에게 외력에 의한 회전동력이 발생하면, 상기 제1회전자는 상기 회전축과 슬립(Slip)되도록 결합되어 상기 제2회전자와의 자력에 의해 서로 붙으려고 끌어당기는 힘(attraction)에 이끌리면서 상기 제1회전자 및 상기 제2회전자가 동시에 동일한 방향과 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동을 하는 것을 특징으로 하는, 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기. - 삭제
- 삭제
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| KR20160177442 | 2016-12-23 |
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| KR1020170014695A KR101955031B1 (ko) | 2016-12-23 | 2017-02-01 | 2개의 회전자가 수 분할된 자석을 이용하는 발전기 |
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