KR100557386B1 - Brushless Alternating Current Generating System generating by the Diesel Engine Driving - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디젤 엔진의 효율을 최대로 증가시키며, 한 대의 디젤 엔진으로 두개의 다른 주파수를 발생하는 디젤엔진을 구동원으로 하는 브러시레스 교류발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a brushless alternating current system that uses a diesel engine as a driving source to maximize the efficiency of a diesel engine and generates two different frequencies with one diesel engine.
이는특히, 디젤 엔진에서 발생하는 동력에 의해 6극의 계자자극을 갖는 제1발전기를 구동하여 1차 전원을 얻으며, 상기 1차 전원을 4극 또는 8극을 갖는 전동기를 회전시키고, 상기 전동기에서 발생하는 회전력을 이용 2극 또는 4극의 계자자극을 갖는 제2발전기를 구동하여 2차 전원을 얻는 구성으로 이루어 진다.In particular, by driving the first generator having a six-pole magnetic field stimulation by the power generated from the diesel engine to obtain a primary power source, the primary power source to rotate a motor having four or eight poles, and in the motor By using the generated rotational force to drive a second generator having a two-pole or four-pole field magnetic pole is composed of a configuration to obtain a secondary power source.
이에의하여, 디젤엔진의 회전속도가 2000rpm으로 구동시에는 제1발전기에서 100Hz의 전원을 발생하며, 이에 연결되는 제2발전기에서는 50Hz의 전원을 얻는다. As a result, when the diesel engine is driven at 2000 rpm, the first generator generates a power of 100 Hz, and the second generator connected thereto obtains a power of 50 Hz.
또한, 디젤엔진의 회전속도가 2400rpm으로 회전하는 경우에는 제1발전기에서 120Hz의 전원을 발생하며, 이에 연결되는 제2발전기에서는 60Hz의 전원을 얻도록 하는 것이다.In addition, when the rotation speed of the diesel engine rotates at 2400rpm, the first generator generates 120Hz power, and the second generator connected thereto obtains 60Hz power.
여자기, 발전기, 디젤엔진, 전동기, 회전축 Exciter, generator, diesel engine, electric motor, rotating shaft
Description
도1은 종래의 발전 시스템을 도시한 단면도 이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional power generation system.
도2는 도1에 따른 발전기 시스템을 도시한 회로도 이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a generator system according to FIG. 1.
도3은 본 발명에 따른 브러시레스 교류 발전시스템을 도시한 단면도 이다.3 is a cross-sectional view showing a brushless AC power generation system according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 브러시레스 교류 발전시스템을 도시한 회로도 이다.4 is a circuit diagram showing a brushless AC power generation system according to the present invention.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 발전시스템을 도시한 단면도 이다.5 is a cross-sectional view showing an AC power generation system according to another embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1...디젤엔진 7...제1발전기1
8...여자기 12...전동기8 ... exciter 12 ... motor
14...제2발전기 31...자동전압조정기14 ...
33...정류기33.Rectifier
본 발명은 디젤 엔진의 효율을 극대화하며, 주파수대 다른 발생 전원을 동시에 얻도록 하는 디젤엔진을 구동원으로 하는 브러시레스 교류발전 시스템에 관한 것으로서 이는특히, 디젤엔진과 제1발전기 및 여자기가 동일 축 상에서 구동하며, 전동기 및 제2발전기는 분리된 별도의 회전축으로 구동되도록 하는 구성으로 디젤엔진에서 발생되는 구동력에 의해 양질인 두 주파수대 전력을 얻을 수 있도록 하는 디젤엔진을 구동원으로 하는 브러시레스 교류발전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a brushless alternating current system using a diesel engine as a driving source for maximizing the efficiency of a diesel engine and simultaneously obtaining different generation power in a frequency band. In particular, the diesel engine, the first generator, and the exciter are driven on the same axis. In addition, the motor and the second generator is configured to be driven by a separate rotary shaft to the brushless AC power generation system using a diesel engine as a driving source to obtain two high-frequency power by the driving force generated from the diesel engine will be.
일반적으로 알려져 있는 종래의 브러시레스 발전기 시스템은 도1에 도시한 바와같이, 디젤엔진(1)과 상기 디젤엔진(1)의 플라이휠(3)을 통하여 연결되면서 하우징(2)의 내측에 설치되는 발전기(7) 및 여자기(8)로 구성되어 있으며, 상기 디젤엔진(1)이 구동하는 회전력은 디젤엔진(1)의 플라이휠(3)에 커플링(4)을 통하여 연결되는 회전축(9)상의 발전기계자(6)및 이와대응되는 발전기(7)에 의해 동력을 발생시킨다.A conventional brushless generator system generally known is a generator installed inside the
그리고, 상기 회전축(9)의 일측에 팬(5)과 여자기(8)가 각각 구비되고, 상기 하우징(2)은 회전축(9)을 베어링(11)에 의해 지지하는 프레임(15)이 일측에 연결되는 구성으로 이루어 진다.In addition, a
상기와 구조를 갖는 브러시레스 발전기는 도2에서와 같이, 상기 여자기(8)에서 발생하는 전원은 정류기(33)를 거쳐 계자자극(34)으로 공급되고, 상기 계자자극(34)에 의해 발전기의 고정자 권선(36)에 전압이 발생한다. In the brushless generator having the above structure, as shown in FIG. 2, power generated in the
그리고, 상기와 같은 브러시레스 교류발전기에서 발생 전원 주파수 60(Hz)의 전압을 얻기 위해서는 다음과 같은 2가지 방법을 사용하고 있다. In addition, the following two methods are used to obtain a voltage having a power supply frequency of 60 Hz in the brushless alternator as described above.
그 첫 번째 방법으로는, 디젤 엔진의 속도를 1800(rpm)으로 운전할 시에 발전기 계자의 극수를 4극으로 구성하는 방법과 두 번째 방법으로는 디젤 엔진의 속도를 3600(rpm)으로 운전할 시에 발전기 계자의 극수를 2극으로 구성하는 방법이 있다. The first method is to configure the number of poles of the generator field to four poles when operating the diesel engine at 1800 rpm, and the second method is to operate the diesel engine at 3600 rpm. There is a method to configure the number of poles of the generator field with two poles.
그러나, 상기와 같은 방법은, 디젤엔진의 최대효율 운전점인 2000∼2600(rpm)범위 밖에서 운전함으로서 에너지 효율이 낮은 것이 단점이다. However, the above method is disadvantageous in that the energy efficiency is low by operating outside the range of 2000 to 2600 rpm, which is the maximum efficiency operating point of the diesel engine.
본 발명의 목적은, 디젤엔진의 효율을 최대로 증대시키면서 서로다른 두개의 주파수를 발생하는 전원을 공급하도록 하며, 엔진의 최대 효율 운전점인 2000rpm과 2600rpm에서 디젤엔진을 구동하도록 하고, 발전기의 출력 주파수는 제1발전기에는 100Hz혹은 120Hz, 제2발전기에서는 50Hz 혹은 60Hz를 얻을 수 있도록 하는 디젤엔진을 구동원으로 하는 브러시레스 교류발전 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a power source that generates two different frequencies while maximizing the efficiency of a diesel engine, to drive a diesel engine at 2000 rpm and 2600 rpm, the maximum efficiency operating point of the engine, and output of the generator. The frequency is to provide a brushless AC power generation system using a diesel engine as a driving source to obtain a frequency of 100Hz or 120Hz in the first generator, 50Hz or 60Hz in the second generator.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 디젤엔진;The present invention to solve the above problems, a diesel engine;
상기 디젤엔진에 연결되는 제1발전기;A first generator connected to the diesel engine;
상기 제1발전기에 전원을 공급하거나 발생하는 전원을 분배하는 자동전압조정기및 여자기;An automatic voltage regulator and an exciter for supplying power to the first generator or distributing generated power;
상기 제1발전기의 공급전원으로서 구동하는 전동기;및An electric motor driven as a power supply for the first generator; and
상기 전동기와 동일회전축상에 연결되는 제2발전기를 포함하는 디젤엔진을 구동원으로 하는 브러시레스 교류발전 시스템이 제공된다.Provided is a brushless AC power generation system using a diesel engine including a second generator connected to the same rotation shaft as the electric motor as a driving source.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3 및 도4에 도시한 바와같이 본 발명은 디젤엔진(1)과 디젤엔진(1)의 출력에 의해 구동하는 제1발전기(7)와 상기 제1발전기(7)에 의해 생성되는 전력을 컨트롤 하는 자동전압조정기(31)및 상기 자동전압조정기(31)에 연결되어 전원을 공급받는 전동기(12)및 상기 전동기와 일체로 연결되어 구동하는 제2발전기(14)로서 이루어진다.As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the present invention uses the
상기 디젤엔진(1)은, 일측에 디젤엔진과 연결되는 구동축의 단부가 하우징(2)의 내측에 삽입되는 플라이휠(3)과 연결된다.The
상기 제1발전기(7)는, 상기 하우징(2)의 내측에 장착되며, 상기 플라이휠(3)과 커플링(4)을 통하여 연결되는 회전축(9)의 일측에 제1발전기회로(35)를 형성하고, 상기 제1발전기회로(35)는, 상기 회전축(9)에 연결되는 제1발전기계자(6)와 이에 대응토록 하우징(2)의 내주연에 설치되는 고정자권선(36)으로 이루어진다.The
상기 제1발전기(7)는 자동전압조정기(31)와 전기적으로 연결되어 이에 연결되는 전동기(12)에 전원을 공급하고, 상기 자동전압조정기(31)는,정류기(33)와 연결되어 제1발전기(7)의 계자 자극에 직류전원을 공급하도록 한다.The
그리고, 상기 제1발전기(7)의 일측에 여자기(8)를 구비하는 여자기회로(37)가 설치되어 제1발전기(7)의 고정자 권선에 여자전류를 공급하며, 상기 여자기(8)는 자동전압조정기(31)에 연결된다.An
또한, 상기 회전축(9)은 그 일측에 하우징(2)의 일측에 결합되는 커버(15)에 베어링(11)을 통하여 연결되고, 일측에 냉각용 팬(5)이 설치된다.In addition, the rotating
더하여, 상기 하우징(2)과 분리되는 보조하우징(2a)이 설치되어 그 일측에 커버(15a)가 고정되며, 상기 보조하우징(2a)과 커버(15a)를 통하여 그 내측에 회전축(9a)이 베어링(11a)을 통하여 회전가능토록 설치된다.In addition, the auxiliary housing (2a) which is separated from the housing (2) is installed and the cover (15a) is fixed on one side, the rotating shaft (9a) inside the through the auxiliary housing (2a) and the cover (15a) It is installed so as to be rotatable through the
또한, 상기 회전축(9a)에는, 전동기회전자(13)와 제2발전기계자(16)가 일체로 회전토록 이격되어 설치되며, 상기 전동기회전자(13)와 대응되는 보조하우징(2a)의 내측면 원주방향에 고정자가 설치되어 전동기(12)를 형성한다.In addition, the rotary shaft (9a), the
그리고, 상기 제2발전기계자(16)와 대응되는 보조하우징(2a)의 내측면 원주방향에 제2발전기(14)가 설치되고, 상기 전동기(12)는 자동전압조정기(31)와 연결되어 전원을 공급받으며, 상기 제2발전기(14)는 외부의 전원단자(미도시)와 접속되는 구성으로 이루어 진다.In addition, a
한편, 본 발명은 도5에서와 같이, 하나의 하우징(2)에 설치되는 회전축(9)상에 2대의 발전기(7)(14)와, 여자기(8)및 전동기(12)가 각각 설치되며, 상기 제1발전기(7)와 여자기(8)는 회전축(9)상에 일체로 회전토록 설치되고, 상기 제2발전기(14)와 전동기(12)는 이격설치되면서 회전축(9)상에 베어링(11)을 통하여 자체 회전이 가능토록 설치된다.Meanwhile, in the present invention, as shown in FIG. 5, two
또한, 상기 전동기(12)는 자동전압조정기(31)를 통하여 제1발전기(7)및 여자기(8)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 상기 제2발전기(14)는 외부의 전원단자와 접속되는 구성으로 이루어 진다.In addition, the
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention made of the above configuration as follows.
본 발명은 도3 내지 도5에서와 같이, 디젤엔진에 의해 발생되는 회전력을 2 대의 발전기, 여자기와 전동기를 전자기적으로 연결하는 회로에 의해 상이한 주파수를 갖는 복수의 전원을 공급받을수 있게 된다.3 to 5, a plurality of power sources having different frequencies can be supplied by a circuit for electromagnetically connecting rotational force generated by a diesel engine to two generators, an exciter and an electric motor.
그리고, 출력단의 부하 변동에 따른 전압, 주파수 변동은 자동전압조정기(31)와 디젤엔진에 연결되는 조속기의 속도 조절기에 의해 제어된다. In addition, voltage and frequency fluctuations caused by load fluctuations of the output stage are controlled by the
또한, 본 발명은 디젤 엔진의 효율을 극대화하며, 발생 전원을 동시에 주파수대 다른 2-전원을 얻는 2-발전기 1-전동기의 브러시레스 발전기 시스템을 제공한다.The present invention also provides a brushless generator system of a two-generator one-motor which maximizes the efficiency of a diesel engine and obtains a two-power different in frequency band at the same time.
본 발명의 분리형 2-발전기 1-전동기 브러시레스 교류발전기 시스템은 도3및 도4에서와 같이, 디젤엔진(1)과 연결되는 회전축(9)의 동일선상에 제1발전기(7) 및 여자기(8)가 구동하며, 전동기(12) 및 제2발전기(14)는 분리된 별도의 회전축(9a)에서 구동한다.In the split type 2-generator 1-motor brushless alternator system of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, the
이때, 상기 제1발전기(7)에 발생하는 전원은 분리된 회전축(9a)상의 전동기(12)에 공급되어 회전축(9a)을 구동시키며, 상기 전동기(12)는 제1발전기(7)의 발생 주파수와 전동기(12)의 극 수에 상당하는 회전력을 발생하고, 상기 전동기(12)의 회전력은 그 일측에 회전축(9a)을 통하여 일체로 연결되는 제2발전기(14)를 구동하여 2차 전원을 발생한다.At this time, the power generated in the
또한, 본 발명의 일체형 2-발전기 1전동기 브러시레스 교류 발전기 시스템은 도5에서와 같이, 디젤엔진(1)의 구동시 상기 디젤엔진(1)과 연결되는 회전축(9) 상에 제1발전기(7) 및 여자기(8)와 전동기(12)및 제2발전기(14)가 설치된다.In addition, the integrated two-
이때, 상기 제1발전기(7)와 여자기(8)는 회전축(9)에 고정되어 일체로 회전하고, 상기 전동기(12)및 제2발전기(14)는, 베어링(11)을 통하여 자체 회전가능토록 설치된다. At this time, the
그리고, 상기 제1발전기(7)에서 발생한 전원은 동일 축 상에 장착된 전동기(12)에 공급하며, 상기 전동기(12)에서 발생하는 회전력은 제2발전기(14)를 구동하여 2차 전원을 발생한다.The power generated by the
이하, 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the invention will be described in more detail.
본 발명은 도3및 도4에서와 같이, 제1발전기(7) 및 여자기(8)가 동일 축 상에서 구동하며 전동기(12)및 제2발전기(14)는 분리된 별도의 회전축에서 구동되어 디젤엔진이 구동하는 회전력은 먼저 커플링(4)에 연결된 제1발전기(7)와 여자기(8)에 전달된다. 3 and 4, the
이때, 상기 여자기(8)에서 발생하는 전원은 이에 전기적으로 연결되는 정류기(33)를 거쳐 제1발전기(7)의 계자자극(6)에 공급되고, 상기 계자자극에 의해 1차 발전기의 고정자 권선(36)에 전압이 발생한다. At this time, the power generated from the
그리고, 상기 제1발전기(7)에서 발생 전압은 분리된 축 상에 설치되는 전동기(12)에 공급되며, 상기 전동기(12)는 제1발전기(7)의 발생 주파수와 전동기의 극수에 상당하는 회전력을 발생하고, 상기 전동기의 회전력은 제2발전기(14)를 구동하여 2차 전원을 발생시킨다. The voltage generated by the
이때, 상기 제2발전기(14)의 구조는 영구자석 계자 방식과 전기자 여자 방식으로 구성할 수 있으며, 계자 자극의 극수는 전동기의 극수와의 관계에 의해 결정 된다.At this time, the structure of the
한편, 도5에서와 같이, 제1발전기(7) 및 여자기(8)와 전동기(12) 및 제2발전기(14)가 동일 회전축에서 구동되도록 구성되어 디젤엔진이 구동하는 회전력은 먼저 커플링(4)에 연결된 회전축(9)을 통하여 제1발전기(7)와 여자기(8)에 전달되며, 이때, 상기 여자기(8)에서 발생하는 전원은 정류기(33)를 거쳐 계자자극(6)에 공급되고, 상기 계자자극(6)에 의해 제1발전기의 고정자권선(36)에 전압이 발생한다. Meanwhile, as shown in FIG. 5, the
그리고, 상기 제1발전기(7)에서 발생되는 전압은 동일 축 상에 장착된 전동기(12)에 공급되며, 상기 전동기(12)는 제1발전기(7)의 발생 주파수와 전동기(12)의 극수에 의해 상당하는 회전력을 발생하고, 상기 전동기(12)의 회전력은 제2발전기(14)를 구동하여 2차 전원을 발생한다. In addition, the voltage generated by the
또한, 상기 제2발전기(14)의 구조는 영구자석 계자 방식과 전기자 여자 방식으로 구성할 수 있으며, 계자 자극의 극수는 전동기의 극수와의 관계에 의해 결정된다.In addition, the structure of the
더하여, 상기 제2발전기(14)및 전동기(12)는, 회전축(9)상에 베어링(11)을 통하여 고정되어 회전축(9)과 분리된 별도의 회전력으로 회전한다. In addition, the
더하여, 상기 자동전압조정기(31)의 동작은, 먼저 디젤 엔진에서 발생하는 회전력에 의해 회전하는 여자기(8)가 영구자석에 의해 자화되며, 상기 자화전류에 의해 여자기에 여자기 회로(32)를 구성하고, 상기 제1발전기(7)의 계자전류를 공급하기 위해 정류기(33)가 설치되어 필요 직류를 발생시키는 제1발전기회로(35)를 형성하고, 상기 제1발전기의 1차전원에 의해 구동하는 전동기 회로(37)에 의해 동일축상의 제2발전기 회로(39)를 형성하여 2차전원을 형성하게 된다.In addition, the operation of the
[수학식][Equation]
여기서, N:회전수(rpm), f:주파수(Hz), P:극수 Where N is rotational speed (rpm), f is frequency (Hz), and P is pole number.
[실시예]EXAMPLE
본 발명의 제1발전기의 계자 자극은 6극이며, 전동기의 극수는 2차 발전기의 계자 자극과의 관계에서 결정되며, 전동기의 극수가 8극인 경우에는 2차 발전기의 극수는 4극, 전동기의 극수가 4극인 경우에는 2극으로 구성된다.The field magnetic pole of the first generator of the present invention is six poles, the number of poles of the motor is determined in relation to the field magnetic pole of the secondary generator, the pole number of the secondary generator is four poles, If the number of poles is four poles, it consists of two poles.
본 발명의 디젤엔진의 운전속도는 엔진의 최대 효율 운전점인 2000rpm에서 2600rpm으로 근방에서 운전된다. The operating speed of the diesel engine of the present invention is operated in the vicinity of 2000 rpm to 2600 rpm, which is the maximum efficiency operating point of the engine.
디젤엔진의 속도가 2000rpm으로 회전하는 경우 1차 발전기에서 발생하는 주파수는 100(Hz)이며, 2차 발전기는 50(Hz)를 발생한다. When the diesel engine rotates at 2000 rpm, the frequency generated by the primary generator is 100 Hz and the secondary generator generates 50 Hz.
또한, 디젤 엔진속도가 2400(rpm)으로 회전하는 경우에는 1차 발전기의 발생주파수는 120(Hz)이며, 2차 발전기의 발생주파수는 60(Hz)를 발생한다.In addition, when the diesel engine speed is rotated at 2400 (rpm), the generation frequency of the primary generator is 120 (Hz), the generation frequency of the secondary generator generates 60 (Hz).
본 발명의 디젤엔진으로 구동되는 교류 발전기 시스템은, 한 대의 디젤엔진 기계적 구동력을 이용하여 양질의 다른 두 주파수의 전력을 얻을 수 있다. The alternator system driven by the diesel engine of the present invention can obtain power of two different frequencies of good quality by using one diesel engine mechanical driving force.
또한, 주파수 변환을 위해 인버터 등의 전력변환회로를 사용하는 것 보다 시스템이 견고함은 물론 보수·유지비가 적게들고, 부하 변동에 대한 전압 변동율이 적으며, 전력변환 효율을 극대화 할 수 있다.In addition, the system is more robust than the one used for power conversion circuits such as inverters for frequency conversion, less maintenance and maintenance costs, less voltage fluctuations for load fluctuations, and maximum power conversion efficiency.
더하여, 디젤엔진의 완전 연소화가 가능한 2000 ∼ 2600rpm 범위 내에서 운전함으로 엔진 에너지 변환 효율의 극대화는 물론, 완전연소에 의한 친환경적인 발전 전력을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, by operating within the range 2000 ~ 2600rpm capable of complete combustion of the diesel engine, it is possible to maximize the energy conversion efficiency of the engine, as well as to obtain environmentally friendly power generation by full combustion.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention as provided by the following claims. I would like to clarify that those who have knowledge of this can easily know.
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