KR100538180B1 - 여자코일, 자석 또는 이중여자요소를 갖는 회전전기기계 - Google Patents

여자코일, 자석 또는 이중여자요소를 갖는 회전전기기계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기회로가 여자부재를 재가하는 회전자(2)와 지기회로가 고정자코일을 재가하는 고정자(16)를 포함하는 회전전기기계로서, 회전전자의 자기회로가 단부플랜지(3)와 이들 단부플랜지사이에 배치된 하나 이상의 톱니형 디스크(4)가 착설되는 축(1)을 포함하고, 톱니형 디스크의 톱니가 주연에 일정한 간격으로 배치된 슬로트(10)를 갖는 하나 이상의 환상부재(9)를 포함하며 각 슬로트에는 하나 이상의 톱니형 디스크의 한 톱니가 결합되고, 단부플랜지와 상기 하나 이상의 톱니형 디스크가 이들 사이에 간극을 형성하여 이에 여자부재(14,15)가 수용된다.

Description

여자코일, 자석 또는 이중여자요소를 갖는 회전전기기계
본 발명은 회전전기기계에 관한 것으로, 특히 자동차용의 교류발전기나 견인모우터와 같은 동기발전기에 관한 것이다.
자동차용 교류발전기는 삼상출력 또는 고정자코일을 재가하는 고정자 코아를 포함하는 클로어 폴 머신(claw pole machines)을 포함한다.
이 머신의 회전자는 둘레에 자계코일이 감겨 있는 코아에 의하여 자기적으로 연결된 클로어가 개재되어 있는 두 개의 폴피스를 포함한다.
다른 종래기술이 교류발전기는 중간에 돌출부가 클로어 폴사이에 배치된 제3폴피스가 배치된 클로어와 정렬된 두 개의 폴피스를 포함한다.
이중여자형이 다른 종래기술의 교류발전기는 자속을 집중시키기 위한 측부 영구자석과 폴피스사이에 배치된 여자코일을 갖는 클로어 폴로 구성된 회전자를 포함한다.
클로어 폴 회전기계는 축방향 자계성분이 많아 철손이 높다.
이들은 고출력의 기계를 생산하기 위하여 다수의 기계를 병렬배치하는데 적합치 않다.
본 발명은 제작과 조립이 간단하면서 고출력기계를 생산하기 위하여 다수의 기계요소를 병렬배치하는데 특히 적합한 회전전기기계를 제공하므로서 종래 기술의 클로어 폴 머신의 결점을 치유하는데 목적이 있다,
따라서, 본 발명은 자기회로가 여자부재를 재가하는 회전자와 자기회로가 고정자코일을 재가하는 고정자를 포함하는 회전전기기계에 있어서, 회전자의 자기회로가 단부플랜지와 이들 단부플랜지사이에 배치된 적어도 하나의 톱니형 디스크가 착설된 축을 포함하고, 톱니형 디스크의 톱니는 그 주연에 일정한 간격을 두고 배치되어 있으며, 단부플랜지상에 착설되고 주연에 일정한 간격을 두고 배치되어 있으며 각각이 적어도 하나의 톱니형 디스크의 한 톱니에 결합되는 슬로트를 갖는 적어도 하나의 환상부재를 포함하고, 단부플랜지와 상기 적어도 하나의 톱니형 디스크가 이들 사이에 여자부재가 수용되는 간극을 형성함을 특징으로 한다.
본 발명을 첨부도면에 의겨하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2에서는 예를 들어 교류발전기와 같은 전기기계를 보이고 있으며, 이는 자기회로가 원형의 단부플랜지(3)와 주연에 일정한 간격을 두고 톱니(5)를 갖는 중간디스크(4)를 포함하는 회전자(2)가 착설되는 축(1)으로 구성된다.
단부플랜지(3)와 톱니형 디스크(4)는 각각 중앙공(6)(7)을 가지며 이를 통하여 축(1)이 관통하고 톱니형 디스크(4)와 단부플랜지(3)사이에 스페이서(8)가 배치되어 있다. 이들 스페이서는 톱니형 디스크(4)의 양측에 연장되고 축(1)을 둘러싸고 있는 일체형의 허브의 형태로 구성되는 것이 좋다.
물론 디스크(4)와 단부플랜지(3)는 도시하지 않은 적당한 수단에 의하여 축(1)과 함께 회전토록 되어 있다.
환상부재(9)가 단부플랜지(3)상에 착설되고 슬로트(10)와 협동하며 이들 슬로트에는 도 2에서 상세히 보인 바와 같이 톱니형 디스크(4)의 톱니(5)가 결합될 수 있게 되어 있다.
회전자(2)의 자기회로를 구성하는 여러 부재들은 연철로 만들어지며 스크류 또는 볼트-너트 셋트와 같은 도시하지 않은 적당한 조립수단에 의하여 함께 조립된다.
상기 언급된 회전자(2)는 각각 톱니형 디스크(4), 하나의 단부플랜지(3)와 환상부재(9)에 의하여 형성되는 두 개의 환상챔버(12)(13)를 포함한다.
토로이달 여자코일(14)(15)이 각 환상챔버내에 착설된다.
회전자(2)는 통상적인 삼상아마추어코일(18)이 착설되는 라미네이트형 자기회로(17)를 포함하는 고정자(16)에 의하여 둘러싸여 있다.
회전자의 두 여자코일(14)(15)은 전류를 양방향으로 반송하므로서 이들이 발생하는 자속은 톱니형 디스크(4)를 통하여 근접하게 된다.
도 1에서 보인 기계는 대칭의 축선 X-X을 갖는다.
축선 X-X의 좌우측에서 기계부분의 작동은 축방향 길이가 짧은 공지의 클로어 폴 머신의 작동과 유사하다.
이러한 형태의 기계는 철손이 높도록 하고 기계의 축방향 길이를 증가시키는 큰 축방향 자계성분을 갖는 것으로 잘 알려져 있다.
본 발명에 따른 구성에서 축선 X-X를 중심으로 한 기계의 대칭성이 이러한 축선을 포함하는 횡방향 평면에서 모든 축방향 성분을 소거하고 기계의 특징적인 축방향 길이를 두배로 줄여주므로 이들 손실이 낮아 진다.
아울러, 단부플랜지(3)와 특히 톱니형 디스크(4)가 라미네트형일 수 있다.
후자의 경우에 있어서, 단부플랜지(3)는 변부측에서 보상적인 절결구(도시하지 않았음)에 의하여 환상부재(9)에 조립되므로서 이들은 일측이 타측내에 안착될 수 있다.
도 3과 도 4에서 보인 기계는 여자자석을 갖는 형태이다.
이는 두 단부플랜지(23)로 구성되는 회전자(22)와 일정한 간격을 둔 주연의 톱니(25)를 갖는 톱니형 디스크(24)를 재가하는 축(21)을 포함한다.
단부플랜지(23)와 톱니형 디스크(24)는 축(21)이 관통되는 통공(26)(27)을 포함한다.
환상부재(29)가 단부플랜지(23)상에 착설되고 톱니형 디스크(24)이 톱니(25)가 결합되는 슬로트(30)를 포함한다.
도 1 및 도 2에서 설명되는 실시형태의 경우와 같이, 회전자(22)의 자기회로를 구성하는 여러 부재들은 연철로 만들어지고 도시하지 않은 적당한 조립수단에 의하여 함께 조립된다.
회전자(22)는 각각 톱니형 디스크(24), 하나의 단부플랜지(23)와 환상부재(29)에 의하여 형성되는 두 개의 환상챔버(32)(33)를 포함한다. 환상자석(34)(35)은 각각의 환상챔버에 착설된다.
자석(34)(35)은 반대극성을 갖는다.
도 4에서 보인 바와 같이, 환상부재(29)에 형서된 슬로트(30)에 결합되는 톱니형 디스크(24)의 톱니(25)는 적당한 극성의 소형 자석(31a)(31b)(31c)(31d)에 의하여 둘러싸여 있다.
이들 모든 자석은 공지된 적당한 수단에 의하여 자화된 자기물질분말이 혼합된 플라스틱물질로 제조되는 것이 좋다.
슬로트(30)내에서 톱니(25)의 둘레에는 자석이 필요없다.
회전자(22)는 통상적인 삼상아마추어코일(38)이 착설되는 라미네이트형 자기회로(37)를 포함하는 고정자(36)에 의하여 둘러싸여 있다.
이러한 구성에서 부재(23)(24)는 전체적으로 라미네이트형일 수 있다.
이 실시형태에서 축(21)은 비자성체 물질로 제조되어 있다.
도 5에서 보인 기계는 도 3에서 설명된 기계와 유사하나 톱니형 디스크(24)가 직경이 축(21)의 직경보다 큰 중앙공(40)을 갖는 것만이 상이한 여자영구자석을 갖는 기계이다. 환상자석(42)이 축(21)과 톱니형 디스크(24)사이에서 중앙공(40)에 배치된다. 이 경우에 있어서 축(21)은 자성체이다.
도 3과 도 4에서 보인 실시형태의 경우와 같이, 도 5에서 보인 기계에서 톱니형 디스크(24)의 톱니(25)는 슬로트(30)내에 수용된 영구자석으로 둘러싸일 수 있다.
또한 톱니형 디스크(24)와, 이 톱니형 디스크(24)의 톱니(25)사이에 형성된 간극에 수용된 환상부재(29)사이에 자석을 배치하는 것이 가능하다.
자석은 간단한 부품이고 기계의 축방향 길이가 짧은 경우 이들이 유효표면적은 비록 페라이트를 갖거나 폴 수가 적은 기계의 경우라도 가능한 한 포화점까지 여자자속을 고도로 집중시킨다.
도 3에서 보인 실시형태의 환상부재(29)와 도 5에서 보인 실시형태의 환상부재(49)는 자동적으로 자석을 고정하여 중요한 기술적 문제점에 대한 자연적인 해법을 제공한다.
도 1과 도 3에서 설명된 기계는 길이가 짧다. 높은 성능을 얻기 의하여 다수의 기계가 병렬배치된다.
도 6에서 보인 기계는 도1에서 보인 것과 같은 두 기계요소를 병렬배치하므로서 얻을 수 있다.
이 기계는 중간에 일정한 간격을 둔 톱니(65a)(65b)를 갖는 두 톱니형 디스크(64a)(64b)가 배치된 두 단부플랜지(63)를 갖는 회전자(62)와 함께 회전될 수 있게 되어 있는 비자성체의 축(61)을 포함하며, 디스크(64a)의 톱니(65a)는 디스크(64b)의 톱니(65b)에 어긋나게 배열되어 있다.
자성체 물질의 환상스페이서(66)가 단부플랜지(63)사이의 축(61)에 착설되어 있다. 톱니형 디스크(64a)(64b)는 직경이 스페이서(66)의 외경과 같은 각각의 통공(67a)(67b)을 갖는다. 이들은 스페이서에 결합되고 적당한 수단으로 이에 고정된다.
공통의 환상부재(68)가 단부플랜지(63)상에 착설되고 슬로트(69a)(69b)와 협동하며 이에 톱니형 디스크(64a)(64b)의 각 톱니(65a)(65b)가 결합된다.
톱니형 디스크(64a)(64b)와 함께 단부플랜지(63)는 3개의 챔버(70)(71)(72)를 형성하며 이들 챔버에는 인접한 코일이 반대방향으로 감겨진 토로이달 코일(73)(74)(75)이 배치된다.
회전자(62)는 각각 해당 톱니형 디스크(64a)(64b)를 향하는 두 개의 라미네이트형 자기회로부재(76b)(76b)를 갖는 고정자(75)내에 결합된다. 이들 자기회로부재는 공통의 삼상 고정자 아마추어코일(77)을 재가한다.
이미 언급된 실시형태의 환상부재와 마찬가지로, 환상부재(68)는 예를 들어 상호 중심이 맞추어지는 다수의 환상부재를 병렬배치하므로서 얻을 수 있다.
도 6에서 설명되는 이러한 구조는 길이가 짧고 자속밀도가 큰 두 기계요소를 병렬배치하므로서 새로운 기계를 구성토록한다.
본 발명에 따른 다수의 기계요소의 회전자축선을 따른 직렬배치나 병렬배치는 각 기계요소의 구조에 의하여 용이하게 이루어질 수 있으며 둘 이상의 이러한 기계요소로 구성되는 도 6의 기계와 같은 기계를 얻을 수 있다.
조합은 현저히 콤팩트하며 단순하고 다음의 특성을 갖는다.
고정자에 있어서, 기계요소의 절결구가 정렬되고 코일이 공통으로 사용된다. 기계요소사이에 코일 헤드는 없다.
회전자에 있어서, 축이 두 기계요소에 대하여 공통이고 병렬배치형 기계요소의 단부플랜지(63)가 없어도 되는 것과 같이 공통의 중간부품이다.
도 6에서 보인 혼합형 기계는 두 독립된 기계를 병렬배치하므로서 야기되는 기술적인 문제점을 단순화하는 어느 정도의 해법을 제공하는 특징을 갖는다.
도 7에서 보인 기계는 도 3에서 보인 것과 같은 다수의 기계요소를 병렬배치하여 얻는다.
이는 하나의 톱니형 디스크(84a-84n-1)의 톱니(85a-85n-1)가 다음 톱니형 디스크(84b-84n)의 톱니(85b-85n)에 대하여 어긋나 있음을 보인 도8의 경우와 같이 서로 어긋나 있는 톱니(85a-85n)를 갖는 톱니형 디스크(84a-84n)과 두 개의 단부플랜지(83)로 구성되는 회전자(82)를 재가하는 비자성체인 공통의 축(81)을 갖는다.
단부플랜지(83)와 톱니형 디스크(84a-84n)는 비자성체 축(81)이 관통하는 통공(86)(87a-87n)을 갖는다. 환상부재(88)가 단부플랜지(83)에 착설되고 도 8에서 보인 방법으로 주연에 상대측에 대하여 어긋나 있으며 일정한 간격을 두고 배치된 슬로트(89a-89n)를 갖는다. 톱니형 디스크(84a-84n)의 톱니(85a-85n)는 해당 슬로트(89a-89n)에 결합된다.
환상자석(93)(94a-94n)이 단부플랜지(83)와 톱니형 디스크(84a-84n)사이의 간극에 배치되고, 측(81)과 단부플랜지 및 톱니형 디스크에 조립되는 자켓을 형성하는 환상부재(88)가 한편으로는 제1 단부플랜지(83)와 인접한 톱니형 디스크(84a) 사이와 제2 단부플랜지(83)와 인접한 톱니형 디스크(84n)사이에 두 단부챔버(91)를 형성하고 다른 한편으로는 톱니형 디스크(84a-84n)사이에 챔버(92a-92n)을 형성한다. 환상자석은 두 인접한 자석의 극성이 반대극성을 갖도록 배치된다.
단부챔버(91)의 여자자석(93)은 그 두께가 연속한 톱니형 디스크(84a-84n)사이에 형성된 챔버(92a-92n)의 자석(92a-94n)의 두께의 반이다.
상기 언급된 회전자(82)는 회전자가 톱니형 디스크(84a-84n)를 갖는 것과 같이 많은 자기회로부재(95a-95n)을 갖는 고정자(95)내에 착설된다. 공통의 삼상 고정자 아마추어코일(96)이 이들 자기회로 부재상에 착설된다.
도 7과 도 8에서 보인 기계의 도시하지 않은 변형형태에서, 에어갭에 의하여 인접한 자기회로로부터 분리된 고정자의 라미네이트형 환상적층체가 고정자의 자기회로부재(95a-95n)사이의 간극내에 배치된다.
이러한 종류의 보간형 고정자적층체는 자계회로의 인덕턴스를 증가시켜 전원공급과 탈자속이 용이하도록 한다.
도 3에서 보인 형태의 기계요소를 병렬배치하여 구성되는 도 7과 도 8에서 보인 기계는 고출력 전기기계가 본 발명에 따른 다수의 기계요소를 조립하고 병렬배치하므로서 얻을 수 있는 경우를 보이고 있다.
도 7과 도 8에서 보인 기계에 있어서, 환상자석은 환상의 여자코일로 대체될 수 있다.
이중여자기계를 얻기 위하여 기계요소를 조합하는 여러 가지 방법이 이후에 개략적으로 설명된다.
도 9에서 보인 기계는 도 1에서 보인 형태의 여자코일을 갖는 기계요소와 도 3에서 보인 기계와 유사한 형태의 여자자석을 갖는 기계요소를 병렬배치하여 얻은 이중여자기계이다.
이 기계는 회전자(102)가 착설되는 축(101)을 포함하며 회전자는 축(101)에 직접 착설되는 단부플랜지(103)를 포함한다. 여자코일을 갖는 기계요소와 여자자석을 갖는 기계요소를 연결하는 중간플랜지(104)가 여자코일을 갖는 기계의 일부인 관상부재(105)의 일측단부에 착설된다. 여자자석을 갖는 기계요소의 일부인 톱니형 디스크(106)는 일측단부플랜지(103)와 중간플랜지(104)사이에서 축(101)에 직접 착설되고, 여자코일을 갖는 기계의 일부인 톱니형 디스크(107)는 중간플랜지(104)와 타측 단부플랜지(103)사이에서 관상부재(105)상에 착설된다. 각 다공형 환상부재(108)(109)가 제1 및 제2 단부플래지(103)에 착설되고 각각 톱니형 디스크(106)(107)의 톱니(106a)(107a)가 결합되는 환상부재(108)의 슬로트(110)와 같은 슬로트와 협동한다.
다공형 환상부재(108)(109)는 중간플랜지(104)에 대하여 접하여 있다.
토로이달 여자코일(115)(116)이 제2 단부플랜지(103), 톱니형 디스크(107)와 중간플랜지(104)사이에서 환상챔버(112)(114)에 배치된다.
반대극성의 환상자석(120)(121)이 제1 단부플랜지(103), 톱니형 디스크(106) 및 중간플랜지(104)사이에서 챔버(117)(119)에 배치된다.
회전자는 톱니형 디스크(106)(107)와 각각 결합되고 삼상 고정자 아마추어코일(134)이 착설되는 두 개의 라미네이트형 자기회로부재(123)(124)를 포함하는 고정자(122)내에 착설된다.
이 기계는 도 1과 도 5에서 보인 기계요소와 동일한 구조적인 특징을 갖는다.
이들 두 기계는 어느 정도 간격을 두고 있어 이로써 자속의 경로가 형성될 수 있다. 링과 브러쉬의 시스템(도시하지 않았음)이 명백히 요구되나 이로써 조합되는 기계는 기계요소의 대칭성을 갖는다.
도 10에서 보인 기계는 도 1과 도 3에서 설명된 형태이나 구성부분의 배치가 병렬배치되는 긱계요소와는 상이한 기계요소를 조합하므로서 얻을 수 있는 이중여자를 갖는 기계이다.
이 기계는 두 단부플랜지(153)와 일측 단부플랜지를 향하며 톱니(155)를 갖는 톱니형 디스크(154)와 타측 단부플랜지를 향하고 톱니(157)를 갖는 디스크(156)를 포함하는 회전자(152)가 착설되는 축(151)을 포함한다. 각 톱니형 디스크(154)(156)는 해당 단부플랜지(153)와 접하는 해당 허브(158)(159)를 갖는다.
톱니(161)를 가지며 축(151)에 직접 착설되는 중간 톱니형 디스크(160)가 단부플랜지(153)와 결합되는 톱니형 디스크(154)(156)사이에 배치된다.
단부플랜지9153)에 착설된 환상부재(162)는 각 톱니형 디스크(154)(156)(160)의 톱니(155)(157)(161)가 결합되는 슬로트(163)를 가지며 톱니형 디스크(154)(156)(160)와 결합되는 일련의 슬로트는 도 8에서 보인 것과 유사하게 상대측에 대하여 어긋나 있다.
여자코일(165)(166)이 단부플랜지(153)와 톱니형 디스크(154)(156)사이의 간극에 배치된다.
반대극성의 환상자석(167)(168)이 한편으로는 톱니형 디스크(154)(156)사이와 다른 한편으로는 중간 톱니형 디스크(160)사이의 공간에 배치된다.
이와 같이 여자코일을 갖는 기계의 요소들은 여자자석을 갖는 기계의 요소들의 각 대향측에 배치된다.
회전자는 3개의 톱니형 디스크(154)(156)(160)를 향하고 삼상 고정자 아마추어코일(173)이 착설되는 3개의 라미네이트형 자기회로부재(170)(171)(172)를 갖는 고정자(169)와 결합된다.
도 11에서 보인 구조는 톱니형 디스크(154)(156)(160)가 동일한 각도위치를 점유하는 각각의 톱니(155)(157)(161)를 가지므로서 회전자가 3개의 톱니형 디스크의 3개 톱니(155)(157)(161)의 그룹과 각각 동시에 결합되는 단일열의 슬로트(176)를 갖는 환상부재(175)를 포함하는 것을 제외하고는 도 10에서 보인 것과 유사하다.
이러한 구성은 자석(167)(168)으로부터의 자속이 여자코일(165)(166)의 복귀회로를 통하여 흐를 수 있도록 한다.
도 10과 도 11에서 설명되는 전기기계는 여자자석을 갖는 기계요소로 구성되는 중앙부분과 각각 여자코일을 갖는 기계요소의 일부로 구성되는 두 측방향 부분을 갖는다.
도 12에서 보인 기계는 이것이 양측에 여자자석을 갖는 기계요소의 대칭부분에 배치되게 여자코일을 갖는 기계요소로 구성되는 중앙부분을 갖는 것에서 도 10과 도 11의 기계와 상이하다.
이 기계는 두 단부플랜지(183)를 갖는 회전자(182)를 재가하는 축(181)을 포함하며 두 단부플랜지사이에는 제1 단부플랜지(183)를 향하는 톱니(185)를 갖는 톱니형 디스크(184), 제2 단부플랜지(183)를 향하는 톱니(187)를 갖는 제2 톱니형 디스크(183)와, 각각 디스크(184)와 디스크(186)과 일체로 스페이서 허브(190)(191)에 의하여 제1 및 제2 톱니형 디스크(184)(186)사이에 고정되는 톱니(189)를 갖는 중간 톱니형 디스크(188)가 배치된다.
통공형의 환상부재(191)가 단부플랜지(183)와 톱니형 디스크(184)(186)(188)상에 착설되고 톱니형 디스크(184)(186)(188)의 톱니(189)가 결합되는 슬로트(192)를 포함한다.
톱니형 디스크(184)(186)(188)의 톱니와 결합되는 슬로트는 서로 어긋나 있다.
자석(193)(194)이 플랜지(83)와 그 톱니형 디스크(184)(186)사이에 배치된다. 환상코일(195)(196)이 톱니형 디스크(184)(186)와 중간 톱니형 디스크(188)사이에 배치된다.
또한 자석(193)(194)은 반대극성을 갖는다.
회전자는 삼상코일(201)이 착설되는 3개의 라미네이트형 회로부재(198)(199)(200)를 포함하는 고정자(197)와 결합된다.
2-3개의 기계요소에 기초하는 도 9-도 12에서 보인 바와 같은 기계의 병렬배치는 다수의 기계요소를 포함하는 구조로 일반화될 수 있다.
예를 들어, 도 7에서 보인 구조의 두 단부측 자석은 도 10에서 언급된 바와 같이 코일로 대체될 수 있다.
비록 도면에서 보인 예에 있어서는 전기기계가 삼상형인 것으로 설명되었으나 본 발명은 상의 수가 상이한 기계에도 동일하게 적용될 수 있다.
이상으로 설명된 기계는 다수의 잇점을 갖는다.
여자코일 또는 자석을 갖는 기계는 중간축선에 대하여 대칭이어서 축방향 고정자 자계의 크기를 줄여준다.
이들은 간단하고 견고하다.
여자자석을 갖는 기계의 경우에 있어서, 여자의 특성은 자속을 고도로 집중시킬 수 있도록 하는 것이며 이 경우에 페리이트는 저가의 재질로 대체될 수 있다.
자석을 형상이 매우 간단하고 이들의 설계는 기계적 강도가 유지될 수 있게 되어 있다.
기계요소의 병렬배치는 공통의 회전자와 고정자부재의 사용을 가능하게 한다.
이중여자 문제는 자석의 존재가 자계코일의 존재와 양립할 수 없기 때문에 곤란한 것으로 알려져 있다.
본 발명은 자석에 의하여 발생된 자속과 회전자의 여자코일에 의하여 발생된 자속이 양립할 수 있는, 즉 독립된 경로를 가지며 여자전류의 방향에 따라서 가감될 수 있는 특정형태의 이중여자기계를 제공한다.
투자율이 공기의 투자율에 근접한 자석이 코일과 직렬을 이룰 수 있는 반면에 병렬구성은 이들의 단락회로를 구성한다.
본 발명에 따른 구성을 이용하므로서 이러한 문제를 해결한다.
이상으로 설명된 기계의 실시형태는 대상분야에 적합한 해결방안을 제공한다.
본 발명에 따른 기계의 적용분야는 많다.
고출력 교류발전기가 제작될 수 있다.
또한 견고하고 구조가 간단하며 단위질량당 토오크가 큰 기계를 얻기 위하여 n개의 기계요소를 조립하므로서 예를 들어 자동차용의 것과 같은 견인모우터가 제작될 수 있다.
본 발명은 또한 광범위한 속도범위에서 일정한 동력으로 작동하는 모우터의 제조에도 적용된다.
도 1은 여자코일을 갖는 본 발명 회전전기기계의 일부를 보인 단면도.
도 2는 도 1로부터 기계의 회전자만을 보인 정면도.
도 3은 여자자석을 갖는 전기기계의 일부를 보인 단면도.
도 4는 도 3으로부터 기계의 회전자를 보인 정면도.
도 5는 도 3의 변형형태를 보인 부분단면도.
도 6은 도 1의 두 기계요소를 병렬배치하여 구성되는 전기기계의 일부를 보인 단면도.
도 7은 도 3의 기계요소를 다수 병렬배치하여 구성되는 전기기계의 일부를 보인 단면도.
도 8은 도 7로부터 기계의 회전자를 보인 부분전개도.
도 9는 이중여자기계의 일부를 보인 단면도.
도 10은 두 기계요소를 병렬배치하여 구성되는 이중여기기계의 일부를 보인 단면도.
도 11은 도 10의 변형형태를 보인 부분단면도.
도 12는 이중여기기계의 다른 변형형태의 일부를 보인 단면도.
부호설명
1ㆍㆍㆍ축 2ㆍㆍㆍ회전자
3ㆍㆍㆍ단부플랜지 4ㆍㆍㆍ톱니형 디스크
9ㆍㆍㆍ환상부재 10ㆍㆍㆍ슬로트
14,15ㆍㆍㆍ여자부재 16ㆍㆍㆍ고정자

Claims (19)

  1. 자기회로가 여자부재를 재가하는 회전자(2; 22; 62; 82; 102; 152; 182)와, 자기회로가 고정자 코일을 재가하는 고정자(16; 36; 76; 95; 122; 169; 197)를 포함하는 회전전기기계에 있어서, 회전자의 자기회로가 단부플랜지(3; 23; 63; 83; 103; 153; 183)가 착설되는 축(1; 21; 61; 81; 101; 151; 181)과, 단부플랜지사이에 배치된 하나 이상의 톱니형 디스크(4; 24; 64a; 64b; 84a...84n; 106, 107; 154; 155; 184; 186)를 포함하고, 톱니형 디스크의 톱니는 그 주연에서 일정한 간격을 두고 배치되어 있으며, 단부플랜지에 착설되고 주연에 일정하게 배치되어 있고 각각이 하나 이상의 톱니형 디스크의 하나에 결합되는 슬로트(10; 30; 69a; 69b; 89a...89n; 110; 163; 176; 192)를 갖는 하나 이상의 환상부재(9; 29; 68; 88; 108; 109; 162; 175; 191)를 포함하며, 단부플랜지와 상기 하나 이상의 톱니형 디스크가 이들사이에 여자부재(14, 15; 34, 35; 73, 74, 75; 93, 94a...94n; 115, 116, 120, 121; 165, 166, 167, 168; 193, 194, 195, 196)가 수용되는 간극을 형성함을 특징으로 하는 회전전기기계.
  2. 제1항에 있어서, 회전자의 자기회로가 톱니형 디스크(4)를 포함하고 그 톱니(5)가 환상부재(9)의 슬로트(10)에 결합되며, 톱니형 디스크(4)는 단부플랜지(3)사이에서 축(1)에 착설되고, 여자부재가 단부플랜지(3)와 톱니형 디스크(4)사이의 간극에 배치된 환상코일(14, 15)임을 특징으로하는 전기기계.
  3. 제1항에 있어서, 회전자의 자기회로가 톱니형 디스크(24)를 포함하고 그 톱니(25)가 환상부재(29)의 슬로트(30)에 결합되며, 여자부재가 톱니형 디스크(24)와 단부플랜지(23)사이에 배치된 반대극성의 환상자석(34, 35)임을 특징으로 하는 전기기계.
  4. 제3항에 있어서, 회전자(22)의 단부플랜지(23)와 톱니형 디스크(24)가 비자성체 의 축(21)에 직접 착설됨을 특징으로 하는 전기기계.
  5. 제3항에 있어서, 축(21)이 자성체이고 톱니형 디스크(24)가 축(21)의 직경보다 큰 직경을 갖는 중앙공(40)을 가지며, 환상자석(42)이 톱니형 디스크의 중앙공(40)에서 축(21)과 톱니형 디스크(24)사이에 배치됨을 특징으로 하는 전기기계.
  6. 제3항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 환상부재(29)의 슬로트(30)에 결합된 톱니형 디스크(24)의 톱니(25)가 각 톱니(25)와 해당 슬로트(30)의 벽사이에 배치된 소형자석(31a, 31b, 31c, 31d)에 의하여 둘러싸여 있음을 특징으로 하는 전기기계.
  7. 제1항에 있어서, 전기기계가 톱니형 디스크(64a, 64b)를 갖는 두 전기기계를 병렬배치하여 구성되고, 일측 톱니형 디스크(64a)의 톱니(65a)가 타측 톱니형 디스크(64b)의 톱니(65b)에 대하여 어긋나 있으며 각 톱니형 디스크(64a,64b)의 톱니(65a,65b)가 결합되는 슬로트(69a, 69b)를 갖는 공통의 환상부재(68)가 단부플랜지(63)에 착설되고, 각 톱니형 디스크(64a, 64b)와 해당 단부플랜지(63)사이에 배치된 환상코일(73, 75)에 부가하여 환상코일(74)이 두 톱니형 디스크(64a,64b)사이에 배치되며, 두 인접한 코일의 전류는 반대방향으로 흐르고, 고정자(76)는 톱니형 디스크(64a, 64b)를 향하고 공통의 고정자 코일(77)을 재가하는 두 자기회로부재(76a, 76b)를 포함함을 특징으로 하는 전기기계.
  8. 제1항에 있어서, 전기기계가 톱니형 디스크(84a...84n)를 갖는 n개의 전기기계를 병렬배치하여 구성되며, 일측 톱니형 디스크의 톱니가 다음 톱니형 디스크의 톱니에 대하여 어긋나 있고, 톱니형 디스크(84a...84n)의 톱니(85a...85n)가 결합되는 슬로트(89a...89n)를 갖는 공통의 환상부재(88)가 단부플랜지(83)에 착설되며, 환상여자부재(93, 94a...94n)가 한편으로는 톱니형 디스크(84a...84n)에 인접하고 다른 한편으로는 연속한 톱니형 디스크(84a...84n)의 양측에서 단부플랜지(93)와 톱니형 디스크를 향하고 공통의 고정자코일(96)을 재가하는 n개의 자기회로부재(95a...95n)를 포함함을 특징으로 하는 전기기계.
  9. 제8항에 있어서, 여자부재가 자석이고 단부플랜지(83)와 톱니형 디스크(84a, 84n)사이의 자석이 연속한 톱니형 디스크(84a...84n)사이의 자석(94a...94n)의 두께의 반이며, 연속한 자석(93, 94a...94n)이 동일극성을 가짐을 특징으로 하는 전기기계.
  10. 제9항에 있어서, 에어갭에 의하여 인접한 자기회로부재로 부터 분리된 라미네이트형 고정자의 환상적층체가 고정자의 자기회로부재(95a...95n)사이의 간극에 배치됨을 특징으로 하는 전기기계.
  11. 제1항에 있어서, 전기기계가 이중여자형태이고, 이 전기기계가 톱니형 디스크(107)와 여자코일(115, 116)를 갖는 전기기계와 톱니형 디스크(106)와 여자자석(120, 121)을 갖는 전기기계를 병렬배치하여 구성되며, 이 전기기계가 전기기계를 여자코일에 연결하고 전기기계를 여자자석에 연결하는 중간플랜지(104)를 포함함을 특징으로 하는 전기기계.
  12. 제11항에 있어서, 회전자(102)의 단부플랜지(103)가 회전자의 축(101)에 직접 착설되고, 중간플랜지(104)가 여자코일(115, 116)를 갖는 전기기계의 관상부재(105)의 일측단부에 착설되며, 여자자석을 갖는 전기기계의 일부인 톱니형 디스크(106)가 단부플랜지(103)와 중간플랜지(104)사이에서 축(101)에 직접 착설되고, 여자코일을 갖는 전기기계의 일부인 톱니형 디스크(107)가 중간플랜지(104)와 타측 단부플랜지(103)사이에서 관상부재(105)상에 착설되며, 통공형 환상부재(108, 109)가 한편으로는 여자자석을 갖는 전기기계의 단부플랜지(103)에 착설되고 다른 한편으로는 여자코일을 갖는 전기기계의 단부플랜지(103)상에 착설되며, 환상부재(108, 109)가 중간플랜지(104)에 대하여 접하고, 전기기계의 고정자(122)가 톱니형 디스크를 향하고 고정자 코일(134)을 재가하는 두개의 자기회로부재(123, 124)를 포함함을 특징으로 하는 전기기계.
  13. 제1항에 있어서, 전기기계가 이중여자형태이고, 이 전기기계가 여자자석(167, 168)을 갖는 하나 이상의 전기기계와 여자코일(165, 166)을 갖는 하나 이상의 전기기계를 조합하여 구성되며, 이들의 기계요소가 여자자석을 갖는 전기기계의 양측에 배치됨을 특징으로 하는 전기기계.
  14. 제13항에 있어서, 회전자(152)가 두개의 단부플랜지(153), 일측 단부플랜지(153)를 향하는 톱니형 디스크(154), 타측 단부플랜지를 향하는 톱니형 디스크(156), 단부플랜지에 결합된 톱니형 디스크(154, 156)사이의 중간 톱니형 디스크(160)와, 단부플랜지(153)에 착설되는 슬로트(163; 176)를 갖는 환상부재(162; 175)를 포함하고, 톱니형 디스크의 톱니(155, 157, 161)가 환상부재(162)의 슬로트에 결합되며, 단부플랜지(153)과 이들에 결합된 톱니형 디스크(154, 156)사이에 배치된 여자코일(165, 166)과, 단부플랜지(153)에 결합된 톱니형 디스크(154, 156)과 중간 톱니형 디스크(160)사이에 배치된 자석(167, 168)을 포함함을 특징으로 하는 전기기계.
  15. 제14항에 있어서, 톱니형 디스크(154, 156, 160)의 톱니(155, 157, 161)가 환상부재(162)의 각 슬로트(163)에 결합되며, 일측 톱니형 디스크의 톱니가 삽입되는 슬로트의 열이 각 인접한 톱니형 디스크의 톱니가 삽입되는 슬로트의 열에 대하여 어긋나 있음을 특징으로 하는 전기기계.
  16. 제14항에 있어서, 환상부재(175)가 단일 열의 슬로트(176)를 가지고 그 각각에 톱니형 디스크(154, 156, 160)의 3개 톱니(155, 157, 161)의 그룹이 동시에 결합됨을 특징으로 하는 전기기계.
  17. 제13항에 있어서, 고정자(169)가 톱니형 디스크(154, 156, 160)를 향하는 3개의 자기회로부재(170, 171, 172)를 포함하고 이에 고정자 코일(173)이 착설됨을 특징으로 하는 전기기계.
  18. 제1항에 있어서, 전기기계가 이중여자형태이고, 전기기계가 여자코일(195, 196)를 갖는 하나 이상의 전기기계와 여자자석(193, 194)를 갖는 하나 이상의 전기기계를 조합하여 구성되고 각 기계요소가 여자코일을 갖는 전기기계의 양측에 배치됨을 특징으로 하는 전기기계.
  19. 제18항에 있어서, 전기기계가 톱니형 디스크(184, 186)가 결합되는 두개의 단부플랜지(183)를 포함하고, 중간 톱니형 디스크(188)가 단부플랜지에 결합된 톱니형 디스크(184, 186)사이에 배치되며, 톱니형 디스크(184, 186, 188)의 톱니(189)가 결합되는 슬로트(192)를 갖는 환상부재(191)가 단부플랜지와 톱니형 디스크에 착설되고, 자석(193, 194)이 단부플랜지(183)와 이들에 결합된 톱니형 디스크(184, 186)사이에 배치되며 코일(195, 196)이 톱니형 디스크(184, 186)와 중간 톱니형 디스크(188)사이에 배치됨을 특징으로 하는 전기기계.
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