KR100339437B1

KR100339437B1 - 동력발생장치

Info

Publication number: KR100339437B1
Application number: KR1019950705751A
Authority: KR
Inventors: 테루오 가와이
Original assignee: 닛폰 리켄 가부시끼가이샤
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 2002-11-27
Also published as: US5719458A; HK1014223A1; EP0762600A4; EP0762600B1; KR960703284A; WO1995000995A1; DE69412648D1; EP0762600A1; DE69412648T2

Abstract

3상교류전류를 흐르게 하여 려자했을 때에 회전자계를 발생하는 전자석 11과, 회전자계중에 위치하도록 하여 지지부재 10에 회전자재에 장비된 회전출력축 12와, 회전자계의 극성과 역극성인 관계로 회전출력축 12의 주위에 배치시켜, 그 회전출력축 12와 함께 회전하는 영구자석 14a, 14b와 영구자석 14a, 14b의 외측에 배치시켜 회전출력축 12와 함께 회전하는 자성체 15a, 15b를 구비한다. 자성체 15a, 15b는 영구자석 14a, 14b의 자속이 통하고 외주부에 회전자계의 폭에 거의 같게 구성된 자석 톱니부 150a, 150b를 가진다. 전자석11을 려자했을 때, 전기자속이 전기회전자계측에 수속되어 회전자계와 함께 회전하는 것에 의해, 회전출력축 12가 회전토르크를 받는다. 이에 의해 대형화하지 않고, 에너지 효율이 좋고 높은 토르크를 얻을 수 있다.

Description

동력발생장치

지금까지 고정자로는 교류전류에 의해 회전자계를 발생하는 전자석을 사용하였고 회전자로는 괴상(壞狀) 철심 또는 가마형 회전자를 사용하여, 전자유도작용에 의한 토르크를 발생하도록한 유도 모터가 알려져있다. 이유도모터는 에너지의 입출력비인 효율을 80%정도로 하는 것은 비교적 용이하나, 동손(銅損)등에 의해 80%보다도 높게 하는 것은 매우 곤란하다.

또한, 회전자를 영구자석으로써 구성한 영구자석형동기모터가 알려져있다. 이 동기모터에서는 고정자의 전자석에 교류전류를 흐르게하여 회전자계를 발생시키고, 이 회전자계에서 회전자인 영구자석을 끌어당겨 회전하도록 되어 있으며 발생한 토르크의 크기가 회전자계의 강도, 영구자석의 자계의 강도 등에 비례한다. 그러나, 영구자석형동기모터에서는, 자가시동이 곤란하며 그 때문에 가마형 회전자를 병치하여 유도모터의 원리로 가속하도록 되어 있는데, 두 종류의 모터(영구자석형 모터와 유도모터)를 조합한 구조로 되어있어, 치수상으로 대형화하는 문제가 있다.

[발명의 개시]

본발명은, 대형화 하지 않고도 에너지 효율이 좋고 높은 토르크를 얻을 수 있는 동력발생장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 자기 에너지를 동력에 변환하는 동력발생장치로 하여, 지지부재에 고정배치되어 교류전류를 흐르게 했을 때 회전자계를 발생하는전자석과, 전기 회전자계중에 위치하도록하여 전기 지지부재에 회전이 자유롭도록 장비된 회전출력축과, 전기 회전자계의 극성과 역극성의 관계로 전기 회전출력축의 둘레에 배치되어, 그 회전출력축과 함께 회전하는 영구자석과, 전기 영구자석의 외측에 배치되어 전기 회전출력축과 함께 회전하는 복수의 자성체를 구비하고 있고, 전기 자성체는 전기 영구자석의 자속이 통하며, 전기 전자석을 려자했을 때 그 자속이 전기회전자계측에 수속되어 회전자계와 함께 회전함으로써 전기 회전출력축이 회전 토르크를 받도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 발명의 동력발생장치에 의하면, 전자석에 교류전류를 흐르게 하지 않을 때에는 자성체를 통하는 영구자석의 자속은 자성체 전체에 넓게 퍼져 있으나, 전자석에 교류 전류를 흐르게 하여 회전자계를 발생시키면 자속이 회전자계측에 수속되는 것에 의해 초기 회전토르크가 발생한다. 이것에 의한 회전자(자성체 및 영구자석)가 금방 동기상태가 되어, 동기운전, 즉 회전자계와 회전자의 자기축과의 부하각θ에 의해 발생하는 회전 토르크에 의한 운전으로 이행된다.

상기 발명의 운동발생장치는, 동기 모터와 유사한 구조를 채용하고 있는데, 영구 자석의 외측에 자성체를 배치하는 점에서 영구자석형동기모터와 서로 다르다. 또한 중심부에 반경방향으로 자화된 영구자석(싱글형)또는 축방향으로 자화된 영구자석(더블형)을 배치하여 그 영구자석의 주위에 톱니를 다수 형성한 연자성체를 배치한 구조의 회전자를 사용한 인덕터형 동기모터와는 영구자석이 만드는 자계의 점에서 서로 다르다. 즉 인덕터형 동기모터에서는 모노풀인것에 반해, 상기 발명의 동력발생장치에서는 2극 이상이다. 또한 인덕터형 동기모터는, 철심이 되는 연자성체에 다수의 톱니를 설치하여 외관상의 극수를 증가시킴으로써 동기속도를 느리게하고, 가마형 회전자를 병치함이 없이 정지상태로부터 동기상태에 직접 끌어들이는 것이 가능하도록 되어 있으며, 연자성체에 설치된 톱니의 수가 문제가 된다. 이것에 대하여 상기 발명의 동력발생장치에서는 자성체에 설치된 톱니의 수는 어떠한 제한도 받지 않는다.

본발명은 고정자를 교류전류에 의해 회전자계를 발생하는 전자석으로 구성하고, 회전자를 영구자석과 연강등의 자성체를 조합하여 구성한 동력변환 장치에 관한 것으로, 자세하게는, 동기 모터와 유사한 구성을 취하며, 에너지 입출력비인 에너지 효율이 좋고 소형화가 가능하며, 또한 동기 모토와 같이 회전자계에 동기하여 회전하며, 회전 토르크가 전자석의 회전자계의 강도, 영구자석의 자계의 강도 등에 비례하고 높은 회전 토르크를 얻는 것이 가능한 동력발생장치에 관한 것이다.

제 1도는 본발명의 모터의 제 1실시예를 개략적으로 나타낸 일부절단, 생략하여 나타낸 일 측면도이다.

제 2도는 제 1도에서 나타낸 모터의 종단면도이다.

제 3도는 영구자석의 단면도이다.

제 4도는 제 1도의 모터의 전자석이 만드는 회전자계를 설명하는 설명도이다.

제 5도는 제 1도의 문터의 전자석을 려자했을 때의 영구자석의 자속의 수속상태를 설명하는 설명도이다.

제 6도는 본발명의 모터의 제 2실시예를 개략적으로 나타낸 일부절단, 생략하여 나타낸 일 측면도이다.

제 7도는 제 6도에서 나타낸 모터의 회전자부분의 사시도이다.

제 8도의 제 6도의 모터의 전자석이 만드는 회전자계를 설명하는 설명도이다 .

제 9도는 제 6도의 모터의 전자석을 려자했을 때의 영구자석의 자속의 수속 상태를 설명하는 설명도이다.

제 10도는 제 2실시예의 모터의 운전시험에 사용한 장치의 개략도이다.

제 11은 제 2실시예의 모터의 시작예를 보여주는 단면도이다.

제 12도는 제 11도의 시작모터의 자성체의 두께와 입출력비(효율%)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

제 13도는 상전압(V)과 출력토르크(Kg.cm)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

제 14도는 출력토르크(Kg.cm)와 역률 pF(cos), 입출력비(효율)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

발명을 실시하는 최상의 형태

이하, 본발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 1도 1내지 제 5도는 단상 2극으로 한 제 1실시예를 나타내고 있다. 본 발명 제 1실시예에 의하면, 제 1도 및 제 2도에서 나타낸 바와 같이 지지부재(10)의 전후측판 (10a)사이에 고정자가 되는 전자석(11)이 장치되어 있다. 이 전자석(11은)예를 들어, 24개의 슬롯트를 설치한 원형의 철심(11a)에 12조의 코일(11b)을 감아 구성되어 있고, 3상의 교류전류를 흐르게 했을 때에 회전자계를 발생한다. 이 회전자계는, 제 4도에 나타난 바와 같이, 후술하는 회전출력축(12)에 대해 수직인 평면내에 분포하는데, 예를들어 제 1도의 시계방향으로 회전한다.

지지부재의 (10)의 전후측판 (10a)사이에 있어서 전자석(11)의 회전자계중에는 회전출력축(12)이 축수(13)을 통하여 회전이 자유롭도록 장비되어 있다. 이 회전출력축(12)의 외주(外周)에는, 그것을 둘러싸도록 반원상의 영구자석(14a, 14b)이 배치되어 있다. 제 1도 및 제 3도에서 한편의 영구자석(14a)은 회전자계의 다른쪽 자극(N극)과 반대의 S극이 되도록 각각 착자(着磁)하고 있다. 이들 영구자석(14a, 14b)을 조합하여 원형상으로 했을때에 만들어지는 자계는 전자석(11)의 회전자계와 같이 회전출력축(12)에 대하여 수직인 평면내에 분포하고 있다. 영구자석(14a, 14b)의 자계의 강도(자력)는 전자석(11)의 회전자계의 자력에 관계없이 자유로이 설정할 수 있다.

영구자석(14a)의 외측에는 그것을 둘러싸도록 하여 한쪽의 자성체(15a)가 배치되어있으며 또한 영구자석(14b)의 외측에는 그것을 둘러싸듯이 하여 다른 쪽의 자성체(15b)가 배치되어 있는데, 이를 자성체(15a, 15b)에는 영구자석(14a, 14b)의 자속이 통한다. 여기서, 자성체(15a, 15b)의 두께는, 전자석(11)에 회전자계가 생겼을 때에 자속을 소정의 방향으로 수속시킬 수 있는 정도의 두께로 설정된다. 즉이 자성체(15a, 15b)의 두께가 얇을 경우, 예를들어 통상의 하이브리드(Hybrid)형 모터에 설치되어 있는 연자성체의 두께정도에서는, 자속의 수속효과를 발휘할 수 없기 때문이다. 자성체(15a, 15b)의 외주부에는 전자석(11)의 회전자계와 거의 같은 쪽을 가지며 경방향(徑方向)으로 돌출한 자석 톱니 부(150a, 150b)가 각각 일체로 설치되어 있다. 여기서 자성체 (15a)와 자성체(15b)를 서로 접합시키지 않고 제 1도에서 나타낸 것과 같이 양자간에 틈을 만들어 놓은 것은, 임시로 양자를 접합했을 경우에는 영구자석(14a, 14b)의 자속의 대부분이 자성체(15a, 15b)의 외측으로 나오지않고, 자성체(15a, 15b)내에 갇혀버리게 되므로, 회전자계에 의해 끌려당겨져서 회전토르크를 만들어낼 수 없게되기 때문이다.

영구자석(14a, 14b)과 자성체(15a, 15b)는, 동축상태로 회전출력축(12)의 외측에 취부되어 있고, 전자석(11)의 회전자계 중에서 그 회전자계에 끌려 회전출력축(12)과 함께 회전하는 회전자를 이루고 있다.

또한 본 제 1실시예에서는, 전자석(11)은 단일의 회전자계를 발생하고, 극수가 2극으로 작동한다. 또한 자석 톱니 부분(150a, 150b)의 한편의 단부, 즉, 회전자의 회전방향측의 단부(151a, 151b)를 철각으로 설정하고, 자성체(15a, 15b)를 통과하는 영구자석(14a, 14b)의 자속이 회전자계측으로 수속되었을 때, 큰 회전토르크를 만들어내도록(자석 톱니부(150a, 150b)와 전자석(11)의 철심(11a)사이의 틈에 있어서 자력선의 경사가 크게 되도록 한다. 즉, 시동시에 회전 토르크가 좋은 효율을 얻을 수 있도록 하는 것이다. 자성체(15a, 15b)는 예를들어 각종철재, 케이소강판, 파마로이 등과 같이 유자율(誘磁率)이 높은 자성체 재료로 형성할 수 있는데,본 실시예에서는 연자성재료로 형성하였다.

다음에 상기 제 1실시예의 작용을 설명한다.

전자석 (11)에 3상교류전류를 흐르게 하지 않을때, 자성체 (15a, 15b)를 통과하는 영구자속(14a, 14b)의 자속은 자성체 (15a, 15b)전체에 퍼져있으나, 전자석 (11)에 3상교류전류를 흘려서 회전자계를 발생시키면, 자속은 회전자계측에 수속되고, 자석 톱니부(150a, 150b)의 단부(151a, 151b)에 집중하는 것에 의해 (제 5도의 검은부분참조), 자석톱니부(150a, 150b)와 전자석(11)의 철심(11a)과의 사이 틈 부분에서 자력선이 크게 경사하여 시계 방향의 초기 회전 토르크가 발생한다. 이것에 의해 회전자가 순간적으로 동기상태가 되고, 동기운전, 즉 회전자계의 자기축과 회전자의 자기축과의 사이의 부하각에 θ의해 발생하는 회전 토르크에 의해 운전상태로 이행한다.

즉, 회전자계와 자석 톱니 부분(150a, 150b)과의 상호 끌어당김에 의해 회전 토르크를 발생시킬 때, 회전자 내부의 영구자석(14a, 14b)의 자속이 회전자계에 의해 자성체 (15a, 15b)를 투과하는 과정에서 수속되기 때문에 순간적으로 동기 운전에 들어갈 수 있다.

여기에서 본 발명 제 1실시예의 모터의 운전초기시에 있어서의 운전 시험결과에 관하여 설명한다.

자성체로서 연철을 사용하였으며, 자성체의 형태는 제 1도에 나타내었다. 영구자석에는 사마리움. 코발트(SmCo)를 사용하였고, 그 자력은 12,000가우스였다. 전자석은 시판하는 유도 모터(3상히타치(日立)인덕션모터 TFO-OK 최대출력 310W)와같은 것을 사용하였다. 모터 회전수의 측정에는디지털 타코메타-HT-4100을 사용하였다.

상기의 조건하에서, 소정의 회전수가 될 때까지의 시간을 측정했을 때, 금방 회전수 1,430rpm에 도달하였다. 이 시험결과는, 전기의 시판 유도모터와 같았다. 이 시험에서 본 실시예의 모터는, 동기 모터와 유사한 구조를 가지면서 가마형 회전자를 병치함이 없이 자가시동이 가능한 것이 확인되었다.

본 발명 제 1실시예에서는, 가마형 회전자를 사용치않고 자성체를 사용하므로 대폭적인 소형화가 가능하며, 회전 토르크는 전자석(11)의 회전자계의 강도, 영구자석(14a, 14b)의 자계의 강도 등에 비례하므로 고자력의 영구자석을 이용하는 것에 의해 고토르크를 얻을 수 있다.

더 나아가 자성체를 회전 출력축(12)에 대하여 편심(偏心)시켜 취부함으로써 자석 톱니부를 설치함없이 영구자석의 자속을 수속시켜 회전시동시에 회전토르크를 얻도록 할 수도 있다.

제 6도내지 제 9도는 3상 4극으로 한 본발명의 제 2실시예를 나타내고 있다. 더우기, 그림 중의 제 1도내지 제 5도와 동일 구성부분에는 동일 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명 제 2실시예에 의하면 제 6도에 나타난 바와 같이, 예를들어 24개으 슬롯트를 설치한 원통상의 철심(11a)에 코일(11b)을 감아 구성하였고, 3상의 교류전류를 흘렸을 때에 제 8도에 나타낸 것 같은 회전자계, 즉 회전출력축(12)에 대해 수직인 평면내의 회전자계를 발생한다. 또한, 회전출력축(12)의 주위에는 4개의 영구자석(14c 내지 14f)이 배치되어 있다. 이들 영구자석(114c 내지 14f)은 예를들어 사마리움. 코발트(SmCo), 페라이트 등의 영구자석재료에서 형성되며, 회전자계와 반대의 극성으로 착자(着磁)되어 있다. 예를들어, 제 6도 에서는 영구자석 14c와 14e는 외측(전자석 11측)이 N이고, 내측 (회전출력축 12측)이 S극에 각각 착자되며, 영구자석 14d와 14f는 외측(전자석 11측)이 S극이고, 내측(회전출력축 12측)이 N극에 각각 착자되어 있을 경우를 나타낸다. 영구자석 (14c 내지 14f)이 만들어내는 자계는 전자석(11)의 회전자계와 같이 회전출력축(12)에 대해 수직인 평면내에 분포해 있다. 영구자석(14c 내지 14f)의 자력은 전자석 (11)이 만들어내는 회전자계의 자력에 얽매이지 않고 설정할 수 있다. 각 영구자석 (14c 내지 14f)의 외측에는 자성체 (15c 내지 15f)가 각각 배치되어 있다. 이들 자성체 (15c 내지 15f)는 예를들어 각종철재, 케이소강판, 파마로이 등의 투자율이 높은 자성체재료로 형성된다. 자성체(15c 내지 15f)는, 영구자석 (14c 내지 14f)의 자속이 통하는데, 이 자속을 소정의 방향으로 수속시켜 얻는 두께, 예를 들면 10mm내지 15mm정도로 설정되어 있다.

본 발명 제 2실시예에서는 영구자석 (14c 내지 14f)과 자성체 (15c 내지 15f)가 전자석(11)의 회전자계중에서 그 회전자계에 이끌려 회전출력축(12)과 함께 회전하는 회전자를 이루고 있다.

본 발명 제 2실시예에 있어서도 전자석(11)에 3상교류전류를 흐르게 하여 회전자계를 발생시키면, 자성체 (15c 내지 15f)에 똑같이 분포하고 있던 영구자석(14c 내지 14f)의 자속이 회전자계측으로 수속되어, 자성체(15c 내지 15f)의 회전방향단부에 집중하여 (제 9도의 검은부분참조), 자성체 (15c 내지 15f)와 전자석 (11)의 철심(11a)사이의 틈 부분(회전자와 스테이터 사이의 틈부분)에서 자력선이 크게 경사하여 회전토르크가 발생하고, 금방 동기운전 상태가 된다.

다음에 상기 제 2실시에의 모터의 운전시험결과를 설명한다.

제 10도는 이 운전시험에서 사용한 장치의 개략을 나타내고 있으며, 그림 중(16)은 주파수와 전압이 가변한 3상전원(KIKUSUIPCR500L, 3P02-PCR-L),(17)은 역률계(力率計)(YOKOGAWA, 67ARO228),(18)은 본 발명 제 2실시예의 시작모터의 회전출력축 (12)에 고정한 프리(직경(60mmΦ),(19)는 용수철저울(사용범위 2Kg-5Kg), (20)은 분동이다. 회전계로는을 사용하였다.

제 11도는 시험한 시작모터의 단면을 나타낸다. 여기서 모터케이스와 스테이터(전자석11)은, 시판하는 3상 4극의 유도모터(200V, 100W)를 그대로 전용하였다. 모터케이스의 축방향의 치수은 124.5mm, 외경은 115.5mm였다. 스테이터의 축방향의 치수는 40mm, 외경은 111.7mm, 내경은 67.5mm였다. 회전출력축(12)의 직경은 17.5mmΦ이며 영구자석(14c 내지 14f)에는 住友金屬社製의 NEOMAX-40을 사용하였다. 영구자석(14c 내지 14f)의 두께는 10mm, 폭 20mm, 길이는 40mm였으며, 시작모터로는 다음 5종류를 사용하였다.

1호기

회전자(로터)의 직경 d 66mmø

자성체간의 간격 s 5mm

자성체의 두께 t 10mm

로터와 스테이터간의 간격 w 0.5mm

2호기

회전자(로터)의 직경 d 66mmø

자성체간의 간격 s 10mm

자성체의 두께 t 13mm

로터와 스테이터간의 간격 w 0.5mm

3호기

회전자(로터)의 직경 d 66mmø

자성체간의 간격s 8mm

자성체의 두께 t 5mm

로터와 스테이터간의 간격 w 0.5mm

4호기

회전자(로터)의 직경 d 66.3mmø

자성체간의 간격 s 6mm

자성체의 두께 t 13mm

로터와 스테이터간의 간격 w 0.35mm

5호기

회전자(로터)의 직경d 66mmø

자성체간의 간격 s 7mm

자성체의 두께 t 10mm

로터와 스테이터간의 간격 w 0.5mm

상기 각 시작모터를제 10도의 장치에 셋트하고, 3상전원 16의 주파수, 전압을 바꾸고 또 분동(20)의 중량을 바꾸어 상전압(V), 상전류(A), 역률(COS), 회전수(RPM) 및 토르크(Kg. cm)를 측정하였다.

1호기의 운전시험

분동(부하)를 3.5kg으로 하고, 주파수를 50Hz-60Hz로 바꾸고, 또 입력 전압율 100V-115V로 바꾸어 운전시험을 했을 때, 표 1에 나타난 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 비교로서, 전기 범용(汎用) 3상 4극유도모터에 관해서도 같은 조건아래 시험했을 때, 표 2의 결과를 얻을 수 있었다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 1, 2로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예의 모터는 범용의 유도모터보다도 입출력비(효율)이 높고 80%보다도 높은 것이 확인되었다.

2호기의 운전시험

분동(부하)를 2.5Kg으로 하고, 주파수를 45Hz로 유지하면서 입력전압을 90V-115V로 바꾸는 운전시험과, 주파수를 50Hz로 유지하면서 입력전압을 95V-115V로 바꾸는 운전시험 및 주파수를 55Hz로 유지하면서 입력전압을 105V-115V로 바꾸는 운전시험을 각각 행하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표3에서 분명하듯이, 주파수를 50Hz로 하면 입출력비(효율)은 무려 80%임이 확인되었다.

3호기의 운전시험

분동(부하)를 3Kg으로 하고, 주파수를 50Hz와 55Hz로 하여 입력전압을 110V와 115V로 하여 운전시험을 행했을 때 표4에 나타난 결과를 얻었다.

[표 4]

4호기의 운전시험

분동(부하)를 3kg, 3.5kg, 3.6kg으로 하고, 주파수를 50Hz와 55Hz로 하여, 입력전압을 100V-115V로 하여 운전시험을 행했을 때 표 5 및 표 6에 나타난 결과를 얻었다.

[표 5]

[표 6]

상기 표 5, 6에서 분명하듯이, 입출력비(효율)가 좋고, 98%에 달하는 경우가 생기는 것이 확인되었다.

더우기, 4호기에 있어서는, 스테이터와 로터간의 틈은 균일하지 않고, 자성체의 회전방향의 단부측에 있어서 약간 넓다.

5호기의 운전시험

분동(부하)을 2.5Kg-4.5Kg으로 하고 주파수를 40Hz와 45Hz로 하여 입력전압 80V-110V로 운전시험을 행했을 때, 표7에 나타난 결과를 얻었다.

[표 7]

상기표 7에서 분명하듯이, 입출력비(효율)에서 평균치에 벗어나긴 하나 운전조건에 의해서는 상당히 효율이 좋아지는 것이 확인되었다.

다음에 자성체의 두께와 입출력비(효율)와의 관계에 대한 시험결과를 설명한다.

제 10도에 나타낸 장치를 사용하고, 분동(부하)를 3.5Kg, 주파수를 50Hz, 입력전압을 115V(선간전압 200V)로 하여 자성체의 두께를 5mm-16mm로 하여 입출력비(효율)를 구했을 때, 제 12도와 같이, 자성체의 두께에 의한 입출력비(효율)가 변화함이 확인되었고, 이번 시험에서는 13mm정도로 하자, 입출력비(효율)가 98%가 되었다. 또한 상전압(V)와 출력토르크(Kg. cm)와의 관계를 구했을 때, 제 13도에 나타난 결과를 얻었다. 이 그래프에서 분명하듯이, 저속운전이라도 높은 토르크가 수득될 수 있는 것으로 부터(5Hz, 10Hz으로 15Kg.cm, 20Kg.cm을 얻은 것으로 부터), 인버터를 사용함으로써 무단변속이 가능함이 확인되었다.

또한 주파수 50Hz, 선간압력 115V, 회전수 1500RPM의 운전조건 아래, 출력 토르크(Kg.cm)와 역률ρF(COS),입출력비(효율)와의 관계를 구했을 때, 제 4도의 결과를 얻었다.

본 발명 제 2실시예의 모터에서는, 전기 운전시험 결과에서 분명하듯이, 부하, 주파수, 입력전압 등에 의한 입출력비(효율)이 변화하는 것으로부터 이들 운전조건을 퍼지제어에 의해 제어하고, 변동부하에 응하여 항상 최대 효율로 운전하도록 한다면 대폭적인 에너지절감을 꾀할 수 있다.

본발명은, 제 1실시예의 단상2극의 모터와 제 2실시예의 3상4극의 모터에 제한되는 것이 아니라, 다상다극의 모터에도 적용가능함은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 회전자계중의 영구저석의 외측에 그 영구자석의 자속이 통하는 자성체를 배치하고, 전자석을 려자했을 때에 영구자석의 자속이 회전자계측에 수속되어 회전자계와 함께 회전하도록 되어 있으므로 가마형 회전자를 사용하지 않아도 자가시동이 가능하며, 소형화를 꾀할 수 있다. 또한 운전조건 설정에 의해서는 에너지 효율을 쉽게 80%보다도 높일 수 있을 뿐만 아니라, 고자력의 영구자석을 사용함으로써 고 토르크를 수득할 수 있다.

Claims

자기 에너지를 동력으로 변환하는 동력발생 장치에 있어서,

지지부재에 고정배치 되어, 코일에 교류전류를 흘렸을 때에 회전자계를 발생하는 전자석과,

상기회전자계중에 배치하도록 하여,상기지지부재에 회전이 자유롭도록 장치된 회전출력축과,

상기회전자계의 극성과 역극성의 관계로 상기 회전출력축의 주위에 배치되어 그 회전출력축과 함께 회전하는 영구자석과,

상기영구자석의 외측에 배치되어상기회전출력축과 함께 회전하는 복수의 자성체를 구비하고,

상기자성체는 각각 외주에 자석 톱니부를 가지며,상기영구자석의 자속이 흐르고,상기전자석을 려자했을 때 그 자속이 자성체 내에 있어서상기회전자계측에 수속되어 수득되는 두께로 설정되어, 회전자계와 함께 회전하는 것에 의해,상기회전출력축이 회전토르크를 받도록 구성된 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
제 1항에 있어서,

상기자성체의상기자석 톱니부 둘레의 방향의 폭은,상기회전자계의 폭과 같음을 특징으로 하는 동력발생장치.
제 2항에 있어서,

상기자석 톱니부의 회전방향 측의 단부를 예각으로 형성하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
제 1, 2또는 3항에 있어서,

상기영구자석의 외측에 배치되는 복수의 자성체의 상호간에 틈을 형성하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
제 1, 2 또는 3항에 있어서,

상기영구자석은 자력이 1,2000가우스인 사마리움코발트인 것을 특징으로 하는 동력발생장치
제 1, 2 또는 3항에 있어서,

상기자성체를 상기 회전출력축에 대하여 편심시켜 취부한 것을 특징으로 하는 동력 발생장치.
제 1, 2 또는 3항에 있어서,

상기전자석은 단상2극임을 특징으로 하는 동력발생장치.
제 1 또는 3항에 있어서,

상기전자석은 3상4극인 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
제 8항에 있어서,

상기자성체의 두께를 10mm내지 15mm로 설정한 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
제 1 또는 3항에 있어서,

상기전자석과상기자성체간의 틈을, 그 자성체의 회전방향의 단부측에 있어서 다른 부분의 틈보다도 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치.