KR100598892B1 - 발전기의 전기적 출력 조절 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

전기모터, 발전기 혹은 재생전기 모터 같은 장치가 회전자 배열과 고정자 배열을 포함한다.

고정자 배열은 유전체 전자석 하우징과, 전체 비정질 금속자기코어를 포함하는 최소하나의 기동가능한 전자석 어셈블리를 갖는다.

상기 전체 비정질 금속 자기코어는 복수의 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편으로 이루어져 있다.

상기 유전체 전자석 하우징은 상기 개별적으로 형성된 비정질금속 코어편을 서로서로에 인접되는 위치에 보지하여 전체 비정질 금속자기코어를 이루도록 상기 전자석 하우징내에 형성된 코어편 개구부를 갖는다.

상기 장치는 나아가 장치의 속도, 효율, 토크 및 파워를 제어하기 위해 복수의 활성화 및 불활성화 파라메터의 어느 조합을 이용하여 전자석의 활성화 및 불활성화를 가변제어할 수 있는 제어배열을 포함한다.

Description

발전기의 전기적 출력 조절 방법 및 그 장치{METHOD FOR CONDITIONING THE ELECTRICAL OUTPUT OF AN ELECTRIC GENERATOR AND AN ARRANGEMENT THEREOF}

도 1은 회전자 배열, 고정자 하우징과 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편으로 만들어진 전체 비정질금속자기코어를 갖는 고정자, 및 엔코더디스크를 갖는 제어배열; 을 포함하는 본 발명에 의해 설계된 장치의 개략 단면도이다.

도 2는 도 1장치의 회전자 배열의 평면도이다.

도 3a는 도 1 장치의 고정자 배열부분을 이루는 전체 비정질금속 자기코어의 일시예의 사시도이다.

도 3b는 도 1의 고정자 하우징의 개략단면도이다.

도 4는 도 1의 엔코더 디스크의 개략평면도이다.

도 5는 도 1 장치의 제어배열이 도 1 장치를 제어하기 위해 사용할 수 있는 여러가지 활성화 및 불활성화 파라메터를 보여주는 그래프이다.

도 6은 윈드밀이 본 발명에 따라 설계된 발전기를 구동하는 본 발명의 일 실시예의 개략도이다.

도 7은 터빈엔진이 본 발명에 따라 설계된 발전기를 구동하는 본 발명의 다른 실시예의 개략도이다.

도 8은 본 발명에 따라 설계된 전체 비정질 금속자기코어의 제 2 실시예의 사시도이다.

도 9는 본 발명에 따라 설계된 전체 비정질금속 자기코어의 제 3 실시예의 사시도이다.

도 10는 본 발명에 따라 설계된 전체 비정질 금속 자기코어의 제 4 실시예의 사시도이다.

도 11a-h는 여러가지 단면 형상을 갖는 개별적인 비정질 금속코어편의 여러가지 실시예의 사시도이다.

도 12는 본 발명에 따라 설계된 다중 장치의 개략 단면도

도 13은 본 발명에 따라 설계된 다중장치의 다른 실시예의 고정자 배열의 평면도이다.

* 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 *

10: 장치본체 14: 축(shaft)

16: 회전자배열(rotor arrangement)

18: 고정자배열(stator arrangement)

20: 장치 하우징(device housing)

24a-f: 슈퍼 영구자석(permanent super magnets)

26: 회전자 디스크(rotor disk)

28a,28b: 고정자하우징(stator housing)

30: 코어편 개구부(core piece openings)

32: 코일 개구부(coil openings)

34: 전자기 어셈블리(electromagnet assembly)

36: 전제 비정질 금속자기코어(overall amorphouse metal magnetic core)

38: 코일어레이(coil array)

36a-g: 비정질금속 코어편(amorphous metal core pieces)

44: 제어배열(control arrangement)

48: 검출기배열(detector arrangement)

본 발명은 발전기의 전기적 출력을 조절하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

보다 상세히는, 본 발명은 입력구동장치에 의해 구동되고, 최소하나의 동적으로 활성화 및 불활성화 가능한 고정자 코일을 갖는 고정자 어셈블리와 회전자 어셈블리를 갖는, 발전기의 전기적 출력을 조절 하기위해 발전기에 사용되는 장치에 관한 것이다.

전기모터 및 발전기 산업분야에서는 효율 및 출력밀도(power density)를 증대시킨 모터 및 발전기에 대한 욕구가 있어 왔다. 근자에 들어서는 슈퍼 영구자석 회전자(예를들어 코발트 희토류 자석과 네오디늄-철-붕소자석)와 비정질 금속자기코어를 갖는 전자석을 포함한 고정자로 이루어진 모터 및 발전기가 종래의 모터 및 발전기와 비교해 볼 때 본질적으로 보다 높은 효율 및 출력밀도를 제공하는 것으로 믿어왔다.

또한, 비정질 금속코어는 통상의 철심재료보다 자장의 변화에 대하여 훨씬 빨리 반응할 수 있기 때문에, 비정질 금속 자기코어는 모터 및 발전기내에서 보다 신속한 전계 절환이 가능하며 이에 따라 통상의 철심보다 모터 및 발전기의 속도를 보다 증대시키고 보다 제어가 잘 될 수 있는 것으로 알려져 왔다.

그러나 아직까지 비정질 금속자기코어를 포함하는 모터나 발전기는 그 제조가 어려운 것으로 알려져 있다.

비정질 금속은 전형적으로 균일한 폭을 갖는 얇은 연속리본(continuous ribbon) 형상으로 공급된다. 그러나 비정질금속은 쉽게 절단하거나 성형하기가 어려운 아주 단단한 재질이며, 일단 어닐링되어 최상(peak)의 자성을 얻게되면 부서지기 쉽게 된다.

따라서 이같은 비정질 금속을 이용하여 자기코어를 제조하는 통상의 방법은 어려울 뿐만아니라 비용도 많이 들게 된다.

이같은 통상의 방법은 전형적으로 코어재료 시이트로부터 원하는 형상을 갖는 각각의 코어층으로 절단하고 그 층들을 원하는 자기코어 형태로 접합하는 라미네이팅 단계를 포함한다. 비정질 금속의 취성은 또한 비정질금속 자기코어를 이용하는 모터나 발전기의 내구성에 대한 우려를 야기한다. 자기코어는 아주 고주파에서 변환하는 매우 높은 자력을 받으며, 이들 자력은 코어재질에 상당한 응력을 부여하고 이는 비정질 금속 자기 코어를 손상시키게 되는 것이다.

비정질 금속 자기코어의 다른 문제점으로는 물리적 응력을 받으면 비정질금속물질의 자기투자율(magnetic permeability)이 감소된다는 것이다. 이 투자율감소는 비정질금속물질에 미치는 응력의 크기에 따라 상당히 클수 있다.

비정질 금속 자기코어가 응력을 받음에 따라 자속을 향하게 하거나 집속시키는 효율이 감소되고 그 결과 자기손실이 크게되고, 효율이 떨어지며, 열발생이 증대되고, 출력이 감소되게 된다. 이같은 현상을 자기 일그러짐(magnetostriction)이라고 하며 이는 모터나 발전기의 작동도중 생긴 자력에 의한 응력, 기계적 체결이나 기타 자기코어를 제위치에 고착시키는데서 비롯된 기계적 응력, 혹은 비정질금속재질의 자기포화에 기인한 팽창 및/또는 열팽창에 의해 생긴 내부응력에 의해 야기될 수 있다.

통상의 자기코어는 연속되는 코어물질층을 함께 접합(라미네이팅)하여 전체코어를 형성함으로서 제조된다.

그러나, 앞서 언급한 바와같이, 비정질금속은 절단하거나 성형하기가 어렵기 때문에, 과거에는 이같은 비정질 금속코어는 비정질 금속리본을 압연(rolling)하여 각각의 연속층이 에폭시같은 접착제를 이용하여 앞의 층에 접합(라미네이팅)시킨 코일로 형성하였었다. 전기모터나 제너레이타로 사용시, 이 접합구조는 비정질금속재로된 코일의 열 및 자기포화 팽창을 제한하게 되고 그 결과 내부응력이 증대된다. 이들 응력은 상술한 바와같이 모터나 발전기의 효율을 떨어뜨리는 자기 일그러짐을 일으킨다.

또한, 이 구조는 코어의 각 코일사이에 접착제층이 있다. 비정질금속재질은 전형적으로 예를들어 불과 몇 밀(mil)두께의 아주 얇은 리본상으로 제공되기 때문에 코어체적중 많은 부분을 접착제가 차지하게 된다.

이 접착제 체적은 라미네이트된 코어내에서 비정질금속물질의 전체밀도를 감소시키기 때문에, 바람직하지 않게 주어진 전체 코어물질의 체적에 대한 코어의 자속 집속효율을 감소시킨다.

이에 본 발명은 전기모터, 발전기, 또는 재생모터에서 비정질금속 자기코어상에 미치는 응렬을 최소화하는 방법 및 배열을 제공한다. 이 방법 및 배열은 여러개의 비정질층을 라미네이트할 필요성을 없애고, 이에 따라 재료에 대한 내부응력을 감소시키고 전체 코어내의 비정질 물질의 밀도를 증대시킨다.

또한, 비정질금속 자기코어 물질의 고속절환능력을 이용하기 위하여, 본 발명은 장치의 속도, 효율, 토크 및 출력을 제어하기 위해 복수의 다른 활성화와 불활성화 파라메터의 조합을 이용함으로써 비정질 금속 자기코어를 포함한 전기모터, 발전기, 혹은 재생모터장치의 전자석의 활성화 및 불활성화를 가변적으로 제어할 수 있는 제어방법 및 배열을 제공한다.

후술되는 바와같이, 전기모터, 발전기, 혹은 재생전기모터같은 장치가 개시된다.

이 장치는 회전자 배열, 최소하나의 고정자 배열 및 상기 회전자 배열과 고정자배열을 서로서로에 대하여 정해진 위치에 지지하는 장치 하우징을 포함한다.

상기 장치 하우징은 또한 주어진 회전자 축 주위에서 정해진 회전통로를 따라 회전하기 위한 회전자 배열을 또한 지지한다.

상기 고정자배열은 전체 비정질 금속 자기코어와 전기코일 어레이를 포함하는 최소하나의 기동 전자석 어셈블리(energizable electromagnet assembly)를 갖고, 전체 비정질 금속 자기코어와 전기코일 어레이는 함께 최소 하나의 자기극편(magnetic pole piece)을 이룬다.

상기 전체 비정질금속 자기코어는 개별적으로 형성된 복수의 비정질 금속코어편들로 만들어져 있다.

상기 고정자배열은 또한 상기 자기극편이 회전자배열의 회전통로주위에 위치하도록 전자석 어셈블리를 지지하는 유전체전자석하우징을 포함한다.

이 유전체 전자석 하우징은 전체비정질 금속자기코어를 형성하기 위하여 상기 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편을 서로 인접한 위치에 지지하기 위해 상기 전자석 하우징내에 형성된 코어편 개구부를 갖는다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 회전자 배열은 N,S극을 갖는 최소하나의 회전자자석을 가지며, 상기 회전자 배열은 최소하나의 자극이 주어진 회전자축 주위로 정해진 회전통로를 따라 접근가능하도록 상기 회전자 자석을 주어진 회전축 주위로 회전하도록 지지하는 배열을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 상기 회전자자석은 슈퍼자석(supper magnet)이다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편들은 연속리본형태의 비정질금속으로 부터 형성된 비정질금속 권취물이다.

바람직하게는 상기 연속리본형태의 비정질금속은 본질적으로 일정한 리본 폭을 갖는 것이 좋다. 상기 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편은 원형, 타원, 계란형, 환형고리, 둥근코너를 갖는 삼각형 및 둥근코너를 갖는 사다리꼴 등 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편은 코어편 하우징의 관련코어편 개구부에 적치된 각각의 비정질 금속재스트립으로부터 형성될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서는, 상기 비정질금속코어편을 담지하는 전자석하우징의 코어편 개구부내의 어떠한 공극도 유전체 오일로 채워진다. 또한 상기 비정질금속 코어편은 오일침지될 수 있다.

어느 실시예에서, 상기 고정자 배열은 복수의 전자석 어셈블리를 포함하며, 이들 각각은 복수의 극편을 갖는다. 극편 각각은 개별적으로 형성된 비정질금속 코어편이다. 더욱이, 상기 개별적으로 형성된 비정질금속 코어편중 최소하나는 상기 극편을 서로서로 자기적으로 결합시키는 전자기요크를 이루는 환형고리이다.

상기 환형고리 전자기요크는 상기 비정질금속 리본이 그 스스로가 권취된 후 그 연속 비정질금속 리본의 하나의 연속가장자리에 의해 이루어진 환형의 또는 다른 이같은 연속표면을 포함한다.

전자석 어셈블리의 자극편 각각은 회전자자석의 정해진 회전통로 주위에 위치한 제 1끝단(리본의 하나의 연속 가장자리에 의해 이루어진) 및 상기 환형고리 전자기 요크 부근에 위치한 제 2 끝단(리본의 다른 연속가장자리에 의해 이루어진)을 갖는다.

다른 실시예에서, 상기 고정자배열의 전자석은 2개의 극편을 갖는 전체적으 로 U-형으로된 전체비정질금속 자기코어를 포함한다. 상기 2개의 극편 각각은 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편이다. 추가로 개별적으로 형성된 비정질 금속 코어편은 코어편들이 함께 U-형 전체코어를 이루도록 2개의 극편을 서로서로 자기적으로 결합시키는 전자기 요크를 형성한다.

또다른 실시예에서, 상기 회전자 자석을 지지하는 배열은 그 회전자 자석의 N극과 S극 모두가 주어진 회전자축 주위로 상이한 소정의 회전통로를 따라 접근가능하도록 회전자자석을 지지한다.

상기 고정자배열의 전자석은 2개의 자극편 각각이 회전자 자석의 N및 S극의 정해진 회전통로중 상응하는 하나에 인접하여 위치한 2개의 극편을 갖는 전체적으로 C-형의 전체 비정질금속자기코어를 포함한다.

상기 전자석 어셈블리의 전체 자기코어는 전체적으로 C-형의 전체 비정질금속 자기코어로서 자극편 각각이 상이한 소정의 회전통로중 상응하는 하나에 인접하여 위치하도록 2개의 극편을 이룬다.

상기 2개의 극편 각각은 개별적으로 형성된 비정질금속코어편이다. 부가적인 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편은 그 코어편이 함께 C-형의 전체코어를 이루도록 그 2개의 극편을 서로서로 자기적으로 결합시키는 전자기 요크를 형성한다.

본 발명은 전기모터, 발전기, 혹은 재생전기모터 같은 장치의 전자석용 비정질금속자기코어 제조방법을 또한 포함한다.

그 방법은 각각이 원하는 코어편 형상을 갖는, 복수의 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편을 형성하는 단계를 포함한다. 바라는 전체자기코어 형상을 이루는 자기코어편을 포함하는 유전체 자기코어 하우징이 제공된다.

상기 복수의 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편은 유전체 자기코어 하우징의 코어편 개구부내로 그 유전체 코어 하우징이 서로 인접한 코어편을 지지하도록 조립되어 원하는 전체 자기코어 형상을 형성한다.

바람직한 방법에서, 각각의 코어편은 연속 비정질 금속리본으로 부터 최종형상으로 권취된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 전기모터, 발전기, 혹은 재생전기모터 같은 장치의 회전속도와 입력/출력파워 및 토크를 제어하는 방법 및 배열이 개시된다.

상기 장치는 주어진 회전자축 주위로 정해진 회전자통로를 따라 회전되게 지지된 회전자를 포함한다. 바람직하게, 상기 회전자는 최소 하나의 슈퍼 영구자석(permanent super magnet)을 갖는다. 상기 장치는 또한 비정질 금속자기코어와 함께 복구의 동적으로 작동 및 비작동 가능한 전자기 어셈블리(여기서는 단지 '전자석'이라고도 한다)를 갖는 고정자를 포함한다. 상기 전자석은 하나의 전자석 부근의 주어진 지점(고정자 포인트)에서 다음 계속되는 전자석 부근의 주어진 지점(고정자 포인트)까지의 회전자상의 특정지점(회전자 포인트)의 이동이 하나의 작업사이클(duty cycle)을 이루도록 정해진 회전자 통로 부근에서 서로서로 떨어져 있다.

위치 검출기 배열이 하나의 작업 사이클내의 주어진 시각에서 고정자에 대한 회전자의 위치 및 회전속도를 측정하여 이에 상응하는 신호를 생성한다. 그 신호에 반응하는 제어기는 각 작업사이클에 대하여 그 제어기가 장치의 속도, 효율 및 입/출력파워와 토크를 제어하기 위하여 복수의 활성화 및 불활성화 파라메터의 조합을 제어할 수 있도록 정해진 장치제어 설정을 이용하여 고정자의 전자석의 활성화 및 불활성화를 제어한다.

바람직한 실시예에 있어서, 활성화 및 불활성화 파라메터는

(ⅰ)각 작업사이클에 대하여 고정자의 전자석이(하나의 극성 또는 다른 극성으로)활성화되는 연속시간 기한인 작업사이클 활성화시각

(ⅱ)고정자 지점에서 다음의 인접한 고정자 지점까지 작업사이클을 통해 이동함에 따라 회전자의 회전위치에 대하여 작업사이클 동안 작업사이클 활성화시각이 개시되고 종료하는 시간인 작업사이클 활성화시간의 개시/종료 포인트, 및

(ⅲ)그렇지 않으면 연속 작업사이클 활성화시간 이었을 동안 전자석을 활성화 및 불활성화 시킴으로써 전자석의 펄스폭 조정인 작업사이클 활성화 시간의 조정,

을 포함한다.

다음 실시예에서, 상기 위치 검출기 배열은 회전자와 함께 회전하기 위해 지지된 엔코더 디스크를 포함하며 또한 그 엔코더 디스크에 근접 배열된 광학센서 어레이를 포함한다.

엔코더 디스크는 디스크내에서의 실질적으로 관통공인 개구부를 나타내는 위치와 서로 떨어져 있는 복수의 동심트랙을 갖는다.

광학센서 각각은 그 동심트랙중 관련된 것 하나에 상응하며 이와 광학적으로 배열되어 있어 각각의 센서는 고정자에 대한 회전자의 위치를 검출할 수 있도록 그 관련된 동심트랙을 이루는 개구부를 나타내는 위치의 존재를 검출할 수 있다. 바람 직하게는 이들 개구부들은 각각의 트랙이 전체 디지탈 바이트의 1 비트를 맡으며 회전자 위치정보의 1 디지탈 바이트를 나타내도록 크기를 갖고 위치 설정 되는 것이 좋다.

이같이, 모터/발전기 장치의 기동동안 회전자의 위치를 정밀하게 측정할 수 있는 것이다.

본 발명의 또다른 실시예에서는, 상기 제어기는, 각각의 작동 사이클을 제어기가 전자석을 활성화 및 불활성화 시킬때를 제어하는데 사용하는 복수의 시간으로 나눌수 있는 시간증대를 카운팅할 수 있는 계수기 배열을 추가로 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 입력구동장치에 의해 구동된 발전기의 전기적 출력을 조절하기 위한 방법 및 배열이 개시된다.

상기 발전기는 최소 하나의 동적활성화 및 불활성화 가능한 고정자코일을 갖는 고정자 어셈블리와 회전자 어셈블리를 포함한다.

위치검출기 배열은 주어진 시각에서 상기 고정자 어셈블리에 대한 회전자 어셈블리의 위치 및 회전속도를 측정하고 이에 상응하는 신호를 생성한다.

그 신호에 감응하여 부가적인 전력 조절 기구를 사용하지 않고 발전기의 전기출력이 원하는 전기출력으로 조절되도록 제어기가 고정자 코일의 활성화 및 불활성화를 가변적으로 제어한다.

일실시예에 있어서, 상기 입력 구동장치는 윈드밀(wind mill)이다. 또한 상기 제어기는 전기모터 같은 발전기를 구동하기 위해 발전기에 의해 생성된 전력의 일부를 이용할 수 있다.

발전기는 상기 입력구동장치에 거는 저항량을 감소시키는 방법으로 또는 상기 입력구동장치에 거는 저항량을 증대시키는 방법으로 전기모터로서 구동될 수 있다.

[실시예]

도 1은 본 발명에 따라 설계된 장치 10의 단면도를 예시한 것이다.

본 명세서에서 장치 10은 전기모터 또는 발전기로 불리우나 이 장치는 장치가 사용되는 응용처에 따라 모터, 발전기, 동기발전기(alternator) 혹은 재생모터 형태일 수 있다.

상기 용어 재생모터는 전기모터 또는 발전기중 어느 것으로서 동작될 수 있는 장치를 가르킨다. 또한 대부분의 경우에서 장치 10은 DC 브러쉬리스 모터로서 기술될 것이나, 이는 여러가지 다른 형태의 모터 및/또는 발전기 일 수 있으며 이 역시 본 발명의 범위내에 있는 것이다.

이들 다른 형태의 모터 및/또는 동기발전기/발전기는 제한되는 것은 아니나 DC 동기장치, 가변리럭턴스 혹은 절환리럭턴스 장치, 및 유도형 모터를 포함한다.

도 1에 도시한 바와같이, 장치 10은 축14, 회전자 배열 16, 고정자 배열 18 및 장치 하우징 20을 포함한다.

장치 하우징 20은 베어링 22 또는 기타 적절하고 용이하게 제공 가능한 배열을 이용하여 축(shaft) 14를 지지하여 축의 길이방향으로 회전한다. 회전자 배열 16은 축 14에 고정되어 축 14의 세로회전축 방향으로 축과 함께 회전하도록 있다. 고정자 배열 18은 장치 하우징 20에 의해 지지되어 회전자배열의 회전통로 주위에 위치된다.

회전자 배열 16의 바람직한 실시예의 평면도인 도 2를 참조하여, 회전자 배열 16에 대하여 상세히 설명한다.

본 실시예에서, 회전자 배열 16은 6개의 방사상 방향으로 간격을 두고 떨어진 슈퍼영구자석 24a-f(예를들어 코발트 희토류 자석)을 포함하며, 이들 각각은 N 및 S극을 이루는 반대단을 갖는다.

자석 24a-f는 자석 24a-f의 자극이 회전축 주위로 그리고 회전자배열부근의 2개의 정해진 회전통로를 따라 접근가능하도록 회전자 디스크 26이나 기타 적절한 배열에 의해 축 14 주위로의 회전을 위해 지지된다. 이들은 회전자 디스크의 각면에서 도 2에 도시된 바와같이 자석의 N극과 S극이 교번하도록 서로서로에 상대적으로 배열되어 있다.

본 실시예에서 자석 24a-f는 슈퍼 영구자석으로 기재되어 있으나 이는 필수적인 것은 아니며, 다른 자기물질 또는 전자석일 수도 있다.

또한 상기 회전자 배열이 디스크 또는 축형태 회전자 인것으로 기술되고 있으나, 이는 필수적인 것은 아니며, 대신 상기 회전자는 자석이 배럴(barrel) 형상 또는 방사상 회전자의 외주연에 위치한 배럴 형상 또는 방사상 타입의 회전자와 같은 여러형태의 특수배열일 수 있다.

본 실시예에서 상기 회전자는 6개의 자석을 포함하는 것으로 기술되어 있으나 자석의 수는 변경가능하며 이역시 본 발명의 범위내에 드는 것이다.

또한 상기 회전자 배열은 자석을 포함하는 것으로 되어 있으나, 이는 필수적인 것은 아니다. 예를들어, 유도 모터의 경우 회전자 배열 16은 자석 24a-f를 포함하지 않을 것이다. 대신 이분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 회전자 디스크 26이 철계 물질이나 기타 고정자 배열의 절환에 의해 만들어진 회전자기장에 의해 구동되는 자기회전자 코어를 이루기위한 다른 자성물질로 구축될 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와같이, 고정자 배열 18은 2개의 고정자 하우징 28a 및 28b를 포함하며, 이들 고정자 하우징은 회전자 배열 16의 인접한 대량면 주위에 위치한다.

고정자 하우징 28a와 28b는 서로 대칭되기 때문에 이하 고정자 하우징 28a에 대하여만 자세히 설명한다.

고정자 하우징 28a는 예를들어 고강도 복합체나 플라스틱물질 같은 유전체 물질로 형성된다. 유전체이고 고정자 배열 18을 이루는 관련 성분 모두를 적절히 지지할 수 있다면 어떠한 적절한 물질도 고정자 하우징을 형성하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 고정자 하우징 28a는 동적 활성화 및 불활성화 전자석 어셈블리 34를 지지하기 위해 하우징내에 형성된 코일 개구부 32와 코어편 개구부 30을 포함하는 여러개의 개구부를 갖는다.

상기 전자석 어셈블리 34는 전체 비정질 금속 자기코어 36과 코일어레이 38을 포함한다.

코일어레이 38은 코일개구부 32내에 지지된다.

또한 본 발명에 의하면, 전체 비정질금속 자기코어 36은 복수의 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편 36a-g로 되어 있으며, 그것들의 일부는 도 3a에 도시된 바와같이 자극편을 형성한다.

고정자 하우징 28a는 전자석 어셈블리의 극편이 도 2에 도시된 바와같이 회전자 배열 16상에 있는 자석 24a-f의 자극의 정해진 회전통로중 하나에 인접하여 보지되도록 전자석 어셈블리 34를 지지한다.

도 3a는 도 1에 도시된 특정 실시예를 위한 전체 비정질 금속 자기코어 36의 특정배열을 예시하고 있다. 개별코어편 36a-g각각은 연속 비정질금속재 리본을 원하는 형상으로 귄취하여 형성된다.

비정질 금속코어편 36a-f의 경우, 그 형상은 전체적으로 원통형으로서 이들 코어편 각각의 마주보는 연속가장자리는 비정질 금속코어편의 반대단 37a 와 37b를 이룬다. 그러나 비정질 금속코어편 36g의 경우, 상기 코어편 형상은 환형링 비정질 금속코어편 36g를 이루도록 권취된 연속 비정질금속 리본의 하나의 연속가장자리에 의해 정해진 환형표면 40을 갖는 환상링이다. 본 실시예에서는, 어느 경우에서, 상기 연속 비정질금속 리본은 바람직한 코어편 형상을 이루는데 필요한 길이로 연속비정질금속을 초기에 절단하는것 이외에 절단되거나 에칭되거나 기계가공되지 않는다. 원통형 비정질 금속코어편 36a-f 각각은 각 원통형 코어편의 일단 37a가 환상링형태의 비정질 금속코어편 36g의 환형표면 40에 마주보고 위치하고 타단 37b가 환형표면 40으로부터 돌출하고 있는 전체 비정질 금속 자기 코어 36의 극편을 형성한다. 환형링 비정질 금속코어편 36g는 자속의 누출을 방지하고 원통형 비정질 금속코어편 36a-f 각각을 자기적으로 결합시키는 자기요크로서의 역활을 한다.

도 3b는 도 3a의 전체 비정질 금속 자기코어 36과는 떨어져 있으나 이를 포함하도록 설계된 고정자 하우징 28a를 예시한다.

특히 여러가지 코어편 개구부 30과 코일개구부 32를 유의한다.

고정자 하우징 28a는 또한 냉매 개구부 39와 와이어관 개구부 41을 포함한다. 냉매개구부 39를 이용하며, 냉매유체가 고정자 하우징 28a를 통해 순환되어 고정자 하우징 28a, 코일어레이 38 및 전체 비정질 금속 자기코어 36에 과도하게 열이 발생되는 것을 막을 수 있게 한다.

냉매개구부는 장치의 냉각을 위해 고정자 하우징내의 적절한 위치에 형성시킬 수 있다. 와이어관 개구부 41은 코일어레이 38을 상호연결시키는 와이어가 지나갈 수 있게 한다. 도 3b도는 도 3a에 예시된 코어편을 둘러싸도록 설계되는 고정자 하우징의 한가지 특정배열을 예시하고 있으나, 그 고정자 하우징은 특정 코어 설계에 따라 여러가지로 변형시킬 수 있다.

도 1, 3a 및 3b도에 도시된 바와같이, 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편 36a-g는 서로서로에 대하여 상대적인 위치에 유지되도록 고정자 하우징 28a의 코어편 개구부 30내에 지지된다.

코어편 개구부 30은 여러가지 개별적으로 형성된 코어편 36a-f 각각을 지지하기 위한 적절한 형상을 갖도록 고정자 하우징 28a내에 형성되기 때문에, 코어편 36a-f는 귄취층을 라미네이트 하지 않고 비정질 금속리본 물질을 권취하여 형성될 수 있다.

이로인해 개별적으로 형성된 코어편 각각이 열팽창되고 그리고/또는 자기포 화로 인해 팽창되어 전체코어내에 혹은 개별적으로 형성된 코어편중 어느것내에 내부응력을 발생시킴이 없이 권취부가 약간 풀려지게 된다.

이 배열은 종래기술에서 자기일그러짐으로 야기된 문제를 본질적으로 감소시킨다. 또한 이 배열은 코어편을 라미네이트할 필요성을 없애기 때문에 라미네이팅 물질이 적응되는 전체코어내의 공간체적의 필요성을 없앤다.

이 때문에, 보다 많은 량의 비정질 금속물질이 주어진 체적내에 재치될 수 있어 자기코어가 자속을 집속할 수 있는 효율을 개선시킨다.

동시에, 각각의 고정자 하우징은 비정질 금속코아편 36a-f을 환상링 코어편 36g와 직접접촉되어 유지시키며, 그리하여 기능적인 관점에서 전체코어가 하나의 일체로 형성된 코어로 접근되게 한다.

고정자 하우징 28a는 또한 전체 비정질 금속 자기코어 36을 완전히 감쌀수 있어 밀폐된 포위체를 만들수 있어 코어편이 부식되는 것을 방지할 수 있다.

도 1의 실시예에서, 코어편 36a-g로 채워지지않는 코어편 개구부 30내의 공극은 유전체 오일 42로 채워지며, 코어편 개구부 30 오일을 그 공극내에서 유지되게 유지된다.

코어편 개구부의 이같은 오일 충전은 비정질 금속물질에 모터에 관련된 크고 가변하는 자기력이 가해짐에 따른 손상을 방지하는데 도와준다.

이 오일충전은 또한 고정자 배열을 열평형화 시키는데 도와주며 전체장치의 열분산특성을 개선시키는 역활을 한다.

또한, 비정질 금속코어편 36a-g는 오일침지된다. 이는 자기포화로 인해 비정 질금속코어편 권취가 보다 쉽게 팽창되게 하고, 비정질금속물질의 열팽창은 나아가 자기일그러짐을 유발할 수 있는 응력을 감소시킨다. 비록, 상기 코어편 개구부가 오일충전되고, 코어편이 오일침지되더라도, 이는 반드시 필요한 것은 아니다. 본 발명은 상기 개구부가 오일충전되고 코어편이 오일침지되느냐 여부에 관계없이 전체 비정질금속 자기코어 형상을 이루기 위해 하우징의 개구부내에 지지된 개별적으로 형성된 비정질 금속 자기코어편으로 이루어진 자기코어를 이용하는 장치에 동일하게 적용될 수 있는 것이다.

장치 10은 고정자 하우징 28a내에서 전자석 코일어레이 38을 만드는 코일들이 전기적으로 연결되어 이들이 동시에 활성화되고 불활성화되게 되어 있는 브러쉬리스, 동기장치이다.

도 1에 도시된 실시예에서, 코일어레이 38은 6개의 극편코일을 포함하며, 그 중 2개가 코일 38a와 38d로서 도 1에 예시되어 있다.

코일 어레이 38은 고정자 배열의 전체 구조적 일체감에 덧붙이기 위하여 에폭시 수지 접착되거나 고정될 수 있다.

각 코일은 코어편 36a-f중 상응하는 하나 주위에 위치되며, 그중 2개가 코어편 36a 및 36d로서 도1에 예시되어 있다.

코일 어레이 38은 자기코어편 36a-f에 의해 형성된 극편의 돌출단이 코일어레이 38이 활성화 될때 교변하는 N 및 S극을 이루도록 권취되어 있다. 환상링 코어편 36g는 환상링 코어편 36g에 인접한 코어편 36a-f의 끝단에 관련된 자속을 인접한 반대극성의 극편으로 방향을 수정하는 자기요크로서의 역활을 한다.

상기 장치가 전기모터인 경우, 코일어레이 38을 통한 전류의 방향절환은 전자기 어셈블리 34의 각 극편의 전극을 반전시킨다.

후술되는 바와같이, 발전기의 경우, 전자석이 부하 연결되는 방식을 절환시킴은 파워출력 및 발전기에 의해 생성된 전기의 상태를 제어한다. 이 배열은 고정자배열 18의 전자기어셈블리 34의 N 및 S극을 교번시킴으로써 회전자배열 16의 교번하는 영구자석 24a-f의 N 및 S극과 제어가능하게 상호작용 하게 한다.

장치 10은 또한 극성을 교번시켜 코일어레이 38을 활성화 및 불활성화시키는 제어배열 44를 포함한다. 제어배열 44는 극성을 변화시켜 전자석 어셈블리 34를 동적으로 활성화 및 불활성화 할 수 있는 적절하고도 쉽게 구입가능한 제어기일 수 있는 제어기 46을 포함한다.

바람직하게는, 제어기 46는 통상의 전기모터와 발전기에서 전형적으로 행해지는 속도보다 훨씬 높은 속도로 전자석 어셈블리 34를 활성화하고 불활성화 할 수 있는 프로그램가능한 제어기인 것이 좋다.

자기장이 비정질 금속코어에서 절환될 수 있는 고유속도 때문에, 장치의 각 작동 사이클에서, 장치 10의 고정자 배열은 제어기 46으로 하여금 장치 10의 회전속도, 파워 및 토크출력을 제어하기 위해 어떠한 복수의 활성화 및 불활성화 파라메터의 조합을 이용할 수 있게 한다. 앞서 언급한 바와같이, 하나의 작동사이클(duty cycle)은 고정자배열의 하나의 전자석 극편에 인접한 주어진 고정자 부위로 부터 고정자배열의 다음 계속되는 전자석 극편에 인접한 주어진 고정자 부위까지 회전자의 특정부위의 이동으로서 정의된다.

다시 도1을 참조하면, 제어배열 44는 또한 각각의 작동사이클에 대하여 주어진 시각에 고정자 배열 18에 대한 회전자 배열 16의 위치 및 회전속도를 측정하고 이에 상응하는 신호를 생성하기 위한 위치 검출기 배열 48을 포함한다.

검출기 배열 48은 회전자배열 16과 함께 회전하기 위해 축 14에 지지된 엔코더 디스크 50을 포함한다.

검출기 배열 48은 또한 상기 엔코더 디스크에 인접하여 위치한 광학센서 52의 어레이를 포함한다.

엔코더 디스크 50의 평면도인 도 4에 예시된 바와같이, 엔코더 디스크 50은 트랙각각 내부에 위치표시 개구부 56이 형성된 복수의 동심트랙 54를 포함한다. 이 실시예에서는, 디스크 50이 6개의 동심트랙 54a-f를 포함하고 있다. 디스크 50은 120°각을 이루는 3개의 부채꼴 모양의 섹션 58로 나뉘어 있으며, 그 각각은 서로 동일하다.

섹션 58 각각은 특정극성을 갖는 제 1 회전자 자석상의 주어진 지점으로 부터 동일극성을 갖는 다음 계속되는 자석상에 상응하는 지점까지 (즉, 어느 S극으로부터 N극을 지나 다음 S극까지) 연장되는 회전자 배열의 부채꼴 섹션과 관련되어 있다.

내부트랙 54a는 각 섹션 58내에서 트랙 54a 길이의 절반가량(60°만큼) 신장하는 하나의 긴 개구부 56a를 갖는다. 이 경우, 이들 개구부 각각은 이 장치의 하나의 작동 사이클(duty cycle)에 해당하며, 3개의 개구부가 함께 6개의 회전자 자석의 하나씩 걸러 배열되어 있다.(즉, 회전자 디스크의 각 주어진 면에서 3개의 자 석이 동일극성을 갖는다.)

각 섹션에서, 각각의 연속트랙은 앞서의 트랙길이의 절반길이를 갖는 2개의 개구부를 갖는다.

즉, 트랙 54b는 각 섹션내에 2개의 개구부 56b를 가지며, 트랙 54c는 4개의 개구부 56c를 가지는등 외측 트랙은 전체 32개의 개구부를 가지며 각각은 1⅞°의 원주각을 갖는다.

광학센서어레이 52는 6개의 광학센서를 포함하며, 각각의 센서는 엔코더 디스크 50상의 동심트랙중 하나에 상응하여 광학배열로 위치되어 있다.

광학 센서어레이 52는 엔코더 디스크 50에 인접하여 위치되어 광학센서들이 개구부 56의 존재를 검출할 수 있게 한다. 광학센서들 각각은 1비트의 정보를 제공하기 때문에, 광학 센서어레이 52는 제어기 46에 2°미만내의 회전자 배열의 위치를 식별하는 2진언어(바이트)를 제공할 수 있다.

트랙 54a와 관련된 센서인 가장 현저한 비트를 이용하여, 트랙 54a의 개구부 56a가 상기한 바와같이 회전자 디스크상의 자석에 하나걸러 상응하기 때문에 제어기 46은 자석의 교번하는 N 및 S극의 위치를 결정할 수 있다.

제어기 46은 또한 시간 증대를 계수할 수 있는 계수기 배열 49를 포함하며, 이는 장치가 정해진 최대속도로 회전하고 있을 때 각 작동사이클(60°각)을 예를들어 작동사이클당 1600번과 같이 복수의 시간주기 또는 수로 나눌수 있게 한다. 이는 각 개구부 56f에 대하여는 100번의 수에 상응하며, 혹은 다시 말해서 엔코더 디스크에 의해 100번의 분석이 제공된다는 것을 의미한다.

예를들어, 20,000RPM으로 작동될 수 있는 고속모터에 있어서, 이는 초당 320만번 작동할 수 있는 계수기 배열 또는 클록이나 3.2MHz클록을 필요로 할 것이다. 비록 오직하나의 특정 클록속도에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 계수기 배열의 특정 클록속도에 관계없이 동일하게 적용되는 것으로 이해하여야 할 것이다.

제어기 46은 계수기 배열 49의 어느 정해진 계수에서 전자석 어셈블리 34를 활성화 혹은 불활성화시킬 수 있도록 배열된다.

이는 전자석의 활성화 및 불활성화를 아주 정밀하게 제어한다.

작동속도 2000RPM의 예를들고 있지만, 이는 상한선이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

상기 비정질금속 고정자 배열의 엄청나게 빠른 절환능력과 상기 제어배열이 제공하는 정밀한 전자석 활성화 및 불활성화 제어때문에, 본 발명에 의해 설계된 모터 및 발전기 장치는 회전속도 50000RPM이상, 심지어 100000RPM 이상의 초고속장치도 제공할 수 있는 것이다.

본 발명은 또한 이들 초고속장치에 의해 발생될 수 있는 강한 원심력을 견딜 수 있는 고정자배열과 회전자 배열을 제공한다.

제어기 46이 엔코더 디스크 50내의 여러가지 트랙의 개구부 존재를 정확히 검출하도록 하기 위하여, 여러가지 트랙내의 개구부는 서로서로에 대하여 약간 엇갈려 있어 광학 센서어레이 52의 다른 광학센서가 동일한 시각에 다른 트랙에 대한 개구부의 시각 검출을 표시하지 않도록 되어있다. 이 엔코딩배열을 주로 그레이코드(gray code)라고 하며, 이는 개구부를 표시하는 위치 표시에 있어서 약간의 부정확으로 야기되는 제어기에 의한 오류를 방지하기 위한 것이다.

도 1을 다시 참조하여, 장치 10을 이루는 여러가지 성분들에 대하여 설명하였으나, 상기 장치의 여러 모우드로의 작동에 대하여 상술한다.

비정질 금속자기코어 물질은 그 자기장을 급속히 절환시킬 수 있기 때문에, 그리고 제어배열 44는 전자석 어셈블리 34을 아주 정밀한 시각에 활성화 및 불활성화 시킬 수 있기 때문에, 본 발명의 제어배열 44는 제어기 46이 장치의 속도, 효율, 토크 및 파워를 제어하기 위하여 여러개의 전자석 어셈블리 활성화 및 불활성화 파라메터를 조합하여 사용할 수 있게 한다. 이들 파라메터로는, 제한하는 것은 아니지만, 작동사이클 활성화시간, 작동사이클 활성화시간의 개시/종료점, 및 작동사이클 활성화시간의 변조 등을 포함한다. 이들 활성화 및 불활성화 파라메터에 대하여 도 5a-c를 참조하여 설명한다. 도 5a-c는 2개의 연속한 작동사이클 D₁ 과 D₂에 대한 전자석 어셈블리 34의 활성화/불활성화 상태를 보여주는 그래프이다.

전자석 어셈블리는 전자석어셈블리를 이루는 각 극편의 N 및 S극을 교번시키면서 활성화된다.

주어진 고정자극편에 대하여, 작동사이클 D₁은 회전자어셈블리가 회전자 자석중 하나의 N극이 주어진 고정자 극편 주변에 있고 상단 데드센터(dead center)와 주어진 고정자 극편이 정렬되는 지점부터 다음에 이어지는 회전자 자석의 S극이 주어진 고정자 극편 주위에 있고 상단 데드센터와 주어진 고정자 극편이 정렬되는 때까지, 회전하는데 소요되는 시간에 해당한다.

참고부호 N으로 나타내는 바와같이, 전자석 어셈블리는 주어진 고정자 극편이 N극으로 작동하도록 사이클 D₁동안 활성화된다. 작동사이클 D₂는 회전자 어셈블리가 상기 작동사이클 D₁의 끝에서 회전자 자석의 S극이 상단 데드센터와 주어진 고정자 극편이 정렬되는 지점에서 다음의 연속된 회전자 자석의 N극이 정렬되는 시각까지 회전하는데 소요되는 시간에 해당한다.

참조부호 S로 표시된 바와같이, 전자석 어셈블리는 주어진 고정자 극편이 S극으로 작용하도록 작동사이클 D₂ 동안 활성화된다.

도 5a에 도시된 바와같이, 상기 작동사이클 활성화시간은 고정자 배열의 전자기어셈블리 34가 주어진 작동사이클 동안 활성화되는 연속시간이다. 상기 작동사이클 활성화시간은 도 5a-c에서 T로 나타내었다.

상기 작동사이클 활성화시간의 개시/종료점은 회전자의 회전위치에 대하여 작동사이클 동안 그 작동사이클 활성화시간이 시작되고(부호 60) 종료되는(부호62)시각이다.

도 5b에 예시된 바와같이, 상기 개시/종료시간은 상기 작동활성화시간 T를 일정하게 유지하면서 변경되거나, 혹은 동시에 상기 작동활성화 시간 T의 길이를 변경하면서 변경시킬 수 있다.

그리고 상기 작동사이클 활성화 시간의 변조는 작동활성화가 개시되고 종료되는 사이의 작동활성화시간 T동안 전자석어셈블리 34의 펄스폭 변조이다.

도 5c에 예시된 바와같이, 이 변조는 원래 대로라면 연속작동사이클 활성화 시간 T이었을 시간동안 전자석 어셈블리 34를 활성화 및 불활성화시켜 행해진다.

상기 펄스폭 변조는 동일한 ON 및 OFF 펄스로서 나타나 있으나, ON 펄스는 OFF 펄스와 다른 기간일 수 있다. 더우기, 각 펄스셋트는 시간 T내에 요구되는 전체 활성화시간을 제공하기 위해 서로간에 변화할 수 있다.

본 발명에 의하면, 장치 10의 속도, 효율 및 파워와 토크 입력/출력은 이들 파라메터의 어떠한 조합이나 몇몇 조합에서의 다르게 정해진 활성화 및 불활성화 파라메터를 이용하여 전자석 어셈블리 34를 활성화시키고 불활성화시키는 제어배열 44를 이용하여 제어될 수 있다.

장치 10이 종료되면, 제어기 46은 고정자배열 18에 대한 회전자 배열 16의 상대위치를 결정하기 위해 엔코더 디스크 50과 광학센서 어레이 52를 이용한다.

전기모터의 경우, 제어기 46은 전체 비정질 금속 자기코어 36이 모터의 회전을 요구되는 방향으로 개시시키기 위해 적절한 극성을 갖도록 전자석 어셈블리 34를 기동시켜 회전자배열의 회전을 개시하기 위한 위치정보를 이용한다.

제어기 46은 각 극편의 극성이 각각의 이어지는 작동사이클에 대하여 반전되도록 전자석 어셈블리 34를 활성화 및 불활성화한다. 모터가 일단 충분한 속도로 회전하면, 제어기 46만이 엔코더 디스크 50의 외측 트랙을 이용하여 계수기 배열 49를 측정하기 위해 고정자 어셈블리에 대한 회전자 어셈블리의 회전속도를 측정한다.

제어기 46은 계속하여 계수기 배열 49와, 전자석 어셈블리 34의 활성화 및 불활성화를 제어하기 위해 제어기 46내에 프로그램 될 수 있거나 아니면 제어기 46 에 제공된 미리 정해진 장치제어 설정값을 선택 및 이용하기 위해 엔코더 디스크 50에 의해 생성된 신호들을 이용하여 장치 10의 제어를 한다.

제어배열 44는 계수기 배열 49의 어느 하나의 카운트에서 전자석 어셈블리 34를 활성화시키거나 불활성화 시킬 수 있기 때문에, 제어배열 44는 상기 활성화 및 불활성화 파라메터의 어느 조합을 이용하여 장치 10의 속도, 효율, 토크 및 파워를 아주 정밀하게 제어할 수 있는 것이다.

제어배열 44의 정밀성, 신속성 및 탄력성은 본 발명에 따라 설계된 장치로 하여금 다양한 응용처에서 사용할 수 있게 한다.

또한, 회전자 어셈블리와 비정질 금속자기코어에 슈퍼자석을 사용함으로써 본 발명의 장치는 종래의 전기모터 및 발전기와 비교해 볼때 아주 높은 출력밀도와 아주 높은 회전속도를 가질 수 있다. 이들 잇점을 갖는 본 발명의 장치는 종래장치는 가능하지 못했거나 실용화하지 못했던 분야에도 사용가능한 것이다.

제 1 실시예에서, 본 발명의 한가지 바람직한 구현화는 여러개의 기구가 동일한 스핀들(spindle) 및 척(chuck)을 이용하여 구동되는 숫자제어 기계기구 응용처에 사용하기 위한 전기모터이다.

상기 전기모터가 스핀들을 직접구동하고 모터 및 스핀들이 작업면상에서 이동하기 위해 지지되는 경우에, 상기 스핀들과 전체도구는 모터의 경량 및 높은 출력밀도 때문에 무겁게 설계될 필요가 없을 것이다.

또한, 모터의 제어배열의 탄력성으로 인해, 그 모터는 다양한 특정작동을 위 해 프로그램될 수 있다.

예를들어, 도구가 초기에는 예를들어 20,000RPM으로 회전하는 고속의, 비교적 낮은 출력의 루터(router, 홈파는 기계)일 수 있다. 그후, 반대방향으로 모터를 구동시킴으로서, 상기 모터와 스핀들이 아주 신속히 중단될 수 있어 척내에 다른 도구가 자동으로 삽입될 수 있는 것이다.

만일, 예를들어 다음 동작이 저속이나 보다 큰 출력을 요하는 드릴링 동작인 경우, 상기 모터의 제어배열은 요구되는 속도, 효율, 파워 및 토크출력을 제공하도록 프로그램될 수 있다. 본 발명에 의한 모터를 이용하여, 종래의 모터에 비하여 훨씬 넓은 범위의 모터속도, 파워 및 토크셋팅이 이용가능한 것이다.

도 6에 예시된 다른 적용처에서, 장치 10은 윈드밀 100에 의해 구동되는 발전기로서 이용된다.

이 상태에서는, 제어배열 44는, 윈드밀로부터 얻는 파워입력에 따라 장치 10에 의해 발생되는 파워를 변환시키기 위해 전자석 어셈블리 34가 활성화되고 불활성화되는 방식을 절환시키도록 배열된다. 이 배열에 의해 발전기가 통상의 발전기를 사용할 때 보다 훨씬 다양한 범위의 조작조건으로 조작가능하게 된다.

전형적으로 윈드밀 발전기는 정해진 전기적 출력을 갖도록 되어있다. 바람이 나옴에 따라, 상기 발전기는 그 풍속이 일정 작동속도에 도달할때 까지는 작동할 수 없는 것이다. 전형적인 윈드밀은 그들이 설치되는 지역에 대한 평균 풍속부근 지점에서 작동하도록 설계되어 있기 때문에, 이는 바람이 윈드밀의 최저 작동속도에 미치지 못할 때는 윈드밀이 어떠한 파워도 생성할 수 없다는 것을 의미한다.

바람이 설계된 동작속도보다 크도록 증대됨에 따라, 상기 윈드밀은 바람에 나부끼게 되고, 윈드밀의 속도가 과도하게 되지 않도록 풍력에너지의 일부를 소모하기 위한 절단메커니즘(breaking mechanism)을 갖는다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 윈드밀은 상기 절단메커니즘의 손상이나 과열을 막기위해 아주 큰 바람하에서는 다운되어야 한다. 따라서 높거나 아주높은 바람 상황하에서는, 윈드밀 발전기가 정해진 전기출력만을 생성하도록 이용가능한 바람에너지의 많은 부분 혹은 모두를 소모시키게 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 장치 10은 평균 풍력에너지보다는 윈드밀에 이용가능한 높은 풍력에너지에 일치한 보다 큰 최대 파워출력을 갖도록 설계될 수 있다.

이 상황에서는, 바람이 그 평균풍속일 때 제어배열 44는 장치 10이 그 최대 파워출력보다 실질적으로 낮은 파워출력을 갖도록 전자석 어셈블리 34를 연결 및 단절시킨다.

사실상, 낮은 풍속에서는, 장치 10은 윈드밀이 작동개시하도록 하는 전기모터로서 이용될 수 있다. 적절한 속도로 일단 회전되면, 장치 10은 아주낮은 파워출력을 갖는 발전기로서 작동될 수 있다.

풍속이 평균풍속보다 크게 증대됨에 따라, 제어배열 44는 파워출력이 바람의 에너지 입력과 일치시키기 위해 증대하도록 전자석 어셈블리 34를 단지 활성화 및 불활성화 시킨다.

풍력에너지가 장치 10의 최대 파워출력보다도 큰 아주 큰 풍속하에서는, 장치 10은 브레이크로서 작동하도록 윈드밀을 반대방향으로 구동시키는 전기모터로서 일정시간 만큼 작동되게 할 수 있다.

이 전체배열에 의해 윈드밀은 종래의 발전기를 이용하는 경우보다 훨씬 넓은 범위의 풍력조건에서 작동되고 출력을 생성할 수 있다.

장치 10의 파워출력은 상기한 바와같이 전자석 어셈블리 34를 활성화 및 불활성화 하여 제어된다. 작동사이클 활성화시간, 작동사이클 활성화시간의 개시/종료점, 및 작동사이클 활성화시간의 변조등을 포함한 활성화 및 불활성화 파라메터의 어떠한 조합도 장치 10의 파워출력을 제어하기 위해 이용될 수 있다.

이들 활성화 및 불활성화 파라메터를 제어함으로써, 주어진 크기의 장치에 대하여 아주 넓은 범위의 파워출력을 얻을 수 있다.

또한, 장치 10은 그 동작동안 어느 요구되는 시간 만큼 적절한 극성으로 전자기어셈블리 34를 기동시킴으로서 전기모터로서 어느 방향으로 구동될 수 있기 때문에, 상기 장치는 장치를 발전기로서 바꾸는데 소요되는 힘의 량을 감소시키거나 증대시킬 수 있다. 따라서, 상기 장치는 아주 넓은 범위의 파워출력을 갖는 발전기로서의 역활을 할 수 있는 것이다.

장치 10이 발전기로서 작동시, 제어배열 44에 부여된 탄력성으로 인해 장치 10은 더이상의 파워조절장치를 사용하지 않고도 장치 10의 파워출력을 조절하도록 배열될 수 있다.

도 6에 예시된 윈드밀 적용처의 예를 이용하면, 상기한 바와같이, 제어배열 44는 장치 10의 파워출력을 제어하기 위해 전자석 어셈블리 34를 활성화 및 불활성화 시킬 수 있다.

이 제어배열 44 때문에 윈드밀이 작동하는 속도를 제어할 수 있는 것이다.

또한 제어배열 44는 상기한 바와같이 활성화 및 불활성화 파라메터를 제어할 수 있다. 이로인해 장치 10의 출력이 더이상의 전기적 파워조절 장치를 이용하지 않고도 요구되는 전기적 출력까지 조절되도록 제어배열 44가 전자석 배열을 활성화 및 불활성화시키도록 배열 될 수 있게 한다.

이는 원하는 전기적 출력까지 조절된 전기적 출력을 만들기 위하여, 장치의 속도를 제어하고 적절한 시각에 전자석 어셈블리를 활성화 및 불활성화 시킴으로서 행해진다.

펄스발생 DC 출력이 요구되는 경우는, 축전지를 충전시키는 경우에서와 같이, H브리지 제어기가 장치의 AC 출력을 펄스발생 DC로 전환시킬 수 있다. 이는 "능동정류(active rectification)"라고 한다.

도 7에 예시된 바와같이, 본 발명의 장치가 적합한 다른 적용처는 가스터빈 구동 발전기이다.

터빈엔진의 아주 높은 회전속도 때문에, 통상의 발전기는 전형적으로 그 발전기가 터빈엔진에 의해 구동되는 회전속도를 본질적으로 감속시키는 감속기어를 이용하여 터빈엔진에 연결된다. 이들 감속기어 배열은 전체시스템의 비용을 증대시키고 에너지 손실을 가져와 전체 효율을 떨어뜨린다. 본 발명에 의하면, 상기한 바와같이 설계된 발전기는 감속기어나 그밖의 터빈엔진이 발전기를 구동시키는 회전속도를 감속시키는 다른 장치를 사용하지 않고 가스터빈에 의해 직접구동된다.

도 7에 도시된 바와같이, 장치 10은 터빈엔진 200에 의해 직접구동된다. 장 치 10은 상기 터빈엔진을 위한 시동모터로도 사용될 수 있다.

상술한 바와같이, 장치 10은 비정질금속자기코어가 자장의 변화에 아주 빠른속도로 반응하기 때문에, 그리고 제어배열 44의 절환능력이 아주 빠르기 때문에, 장치 10은 아주 고속의 회전속도에서도 효과적으로 작동할 수 있다. 이는 장치 10으로 하여금 터빈엔진 200에 의해 직접구동될 수 있게 하며, 감속기어나 그밖의 터빈엔진이 장치 10을 구동하는 회전속도를 감속시키는 다른 장치의 사용필요성을 제거하는 것이다.

상기한 원반(디스크) 또는 축 형태의 장치는 간결한 전체 패키지를 제공함으로써 아주 높은 원심력에 견딜 수 있다. 따라서 이같은 배열의 장치는 아주 높은 회전속도에 작용될 수 있으며, 이에따라 주어진 장치 크기에 대하여 아주 높은 파워출력을 제공한다.

한가지 특히 흥미있는 적용처에 있어서, 상기 장치는 냉각장치 터보컴프레셔를 아주 높은 회전속도로 직접구동시키기 위한 전기모터로서 사용될 수 있다.

이들 회전속도는 50,000-100,000RPM 혹은 그 이상 일 수 있다. 이같은 회전속도로 터보컴프레셔를 작동시킴으로써, 컴프레셔의 효율은 크게 개선된다.

훨씬 느린 속도로 작동되는 통상의 전기모터를 이용하면, 고속 터보 컴프레셔에 관련된 효율이득의 대부분 또는 전부는 높은 회전속도를 얻는데 필요한 전동장치에 관련된 기계적 손실로 잃어버리게 된다.

본 발명에 따라 설계된 고속 모터로 상기 컴프레셔를 직접 구동시킴으로써, 통상의 기어 어셈블리에 관련된 효율손실을 막을 수 있는 것이다. 이로인해 전체배 열이 종래의 배열보다 본질적으로 보다 효율적으로 되는 것이다.

장치 10의 전체 비정질 금속자기코어 36이 도 3a에 예시된 바와같이 극돌기들이 고리의 환형표면중 하나로부터 돌출되어 나오는 환상링 형태를 갖는 것으로 기술되어 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다.

대신, 상기 전체 비정질금속 자기코어는 어떠한 바라는 형상을 취할 수 있으며, 그것이 코어하우징에 의해 서로 인접되어 지지되는, 복수의 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편으로 되어 있는 한 본 발명의 범위내에 드는 것이다.

도 8을 참조하면, 전체 비정질 금속코어가 U-형상을 취하고 있다. 한가지 특정 실시예에서, 3개의 분리된 U-형 코어 300의 도 3a에 도시된 환형배열을 대신할 수 있다. 각각의 코어 300은 3개의 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편 300a-c로 이루어져 있다.

코어편 300a와 300b는 도 3a의 코어편 36a-f와 유사하다. 그러나 코어편 300c는 신장된 타원형 단면 형상을 갖는 코어편이다. 본 실시예에서, 고정자 하우징은 상기 코어편 300a와 300b 각 쌍이 관련된 코어편 300c중 하나에 인접하여 지지되도록 배열된 코어편 개구부를 가질 것이다.

이 실시예에 대한 전자석 코일어레이는 장치 10에 대하여 앞서 기술된 바와 유사할 것이다. 하나의 실시예에 있어서, 비정질 금속 코어편 300a-c는 도 3B에 도시된 바와 같이, 고정자 하우징 28a 의 코어편 개구 30에 결합된다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 코일 어레이 38을 포함하는 코일 개구부 32는 비정질 금속 코어편에 결합된다.

환형링 코어편을 이용한 앞서 기술된 배열과 U-형 배열의 유일한 차이점은, 상기 환형의 링배열이 코어편 36a-f에 의해 형성된 6개의 극편 모두를 자기적으로 결합시키는데 반하여, U-형 배열에서는 코어편 300a와 300b에 의해 형성된 각각 관 련된 극편 쌍만이 자기적으로 결합된다는 것이다.

도 9는 본 발명의 자기코어를 제공하는 다른 가능한 배열을 예시하고 있다. 상기한 바와같이, 도 1의 장치 10은 전체 비정질 금속 자기코어 36을 포함하는 2개의 고정자 배열을 포함하며, 이들은 회전자 배열 16의 각면상에 하나씩 있다.

도 9는 5개의 개별적으로 형성된 금속코어편 400a-e를 포함하는 전체적으로 C-형상의 전체비정질 금속코어 400을 예시하고 있다.

도 1의 2개의 환형링 전체코어 36 (도 3A에 도시된 바와 같이, 각각의 코어 36은 개별적으로 형성된 코어편36a-36f를 포함함)가 회전자 주위에 방사상으로 위치한 6개의 전체 비정질금속코어 400으로 대체될 수 있다.

본 실시예에서는, 6개의 코어편 400a가 회전자 배열의 일면상에 있는 극편 36a-f와 비슷한 극편을 형성한다. 극편 400b는 회전자배열의 다른면상에 위치한 상응하는 극편을 형성한다.

C-형상의 전체 비정질 금속자기코어 400 각각에 대하여, 코어편 400c-e는 그들의 관련된 코어편 400a와 400b를 자기적으로 결합하는 자기요크를 형성한다. 또한 이 실시예에서는, 고정자 하우징을 모든 여러가지 코어편을 그들 각각의 위치에 지지하여 6개의 전체 C-형 자기코어를 형성하도록 배열될 것이다.

도 8의 U-형 코어 300에 관련하여 상기한 바와같이, 이 실시예와 도 1의 실시예의 유일한 차이점은 회전자 배열의 일면상에 있는 모든 극편 36a-f들이 환형링 코어편 36g에 의해 자기적으로 결합되어 있는 대신, 회전자 배열의 반대면 상에 관련된 코어편 400a 및 400b에 의해 형성된 극편의 각쌍이 코어편 400c-e에 의해서 자기적으로 결합된다는 것이다.

도 10은 본 발명의 자기코어를 제공하기 위한 또다른 가능배열을 예시하고 있다. 이 경우에는 장치가 디스크나 축형태 장치보다 배럴 또는 방사상 형태의 장치형태를 취하고 있다.

이 배열에서는, 회전자 어셈블리 500은 디스크라기 보다는 배럴(barrel) 형태를 취할 것이다.

본 실시예에서, 만일 장치가 DC 브러쉬리스형 모터라면, 회전자 어셈블리 500는 회전자 어셈블리의 외부 원주가장자리에 부착된 6개의 회전자 자석 502를 포함할 것이다.

선택적으로, 만일 상기 장치가 유도형 모터라면, 자석 502는 포함되지 않을 것이며 그리고 회전자 어셈블리 500은 적절히 형성된 철계물질 혹은 다른 자성물질 코어로 만들어질 것이다.

이 바랠형 실시예의 고정자 배열은 전체적으로 튜브형상의 전제 비정질금속 코어 504 형태로된 오직 하나의 전체 비정질 금속코어를 포함한다. 코어 504는 튜브형태로된, 개별적으로 형성된 비정질 금속코어편 504a와 6개의 개별적으로 형성된비정질 금속코어편 혹은 치차 504b-g로 만들어져 있다.

코어편 504a는 요구되는 폭의 연속 비정질 금속 물질리본을 원하는 직경의 튜브형상으로 압연하여 형성된다.

코어편 504b-g는 원하는 코어편 형태를 이루기 위해 개별적인 비정질 금속물질 스트립을 적재하거나 혹은 연속비정질금속리본을 권취하여 아중 신장된 타원형으로 형성시킬 수 있다.

이 실시예에서, 고정자 하우징 506은 각각의 코어편 504b-g가 코어편 504a의 내표면 부근에 유지되도록 배열된 코어편 개구부를 갖는다. 이 실시예에 대한 전자석 코일 어레이는 장치 10에 대하여 상기한 바와 비슷할 것이다.

환형링 코어편을 이용한 상기된 배열과 배럴 또는 방사상 배열사이의 유일한 차이점은, 바랠배열에 대하여는, 코일이 회전자 어셈블리의 축과 세로방향으로 평행하게 지나는 아주 신장되고 코어편 혹은 치차 504b-g 각각의 주위에 위치한다는 것이다.

여러가지 코어편이 특정단면을 갖는 것으로 앞서 기술하였으나 본 발명은 이들 특정 단면 형상에 한정되는 것은 아니며, 대신, 도 11a-f에 예시된 바와같이, 상기 개별적으로 형성된 코어편은 원, 타원, 계란형, 환상의 링, 둥근코너를 갖는 삼각형 혹은 둥근코너를 갖는 사다리골 단면 형상을 가질 수 있으며, 이들은 부호 510, 512, 514, 516, 518 및 520으로 표기되어 있다.

상기 코어편들은 비정질 금속재로된 연속스트립으로 부터 권취되는 것으로 기술되었으나 이는 반드시 그런것은 아닌 것이다. 선택적으로, 상기 코어편들은 도 11g 및 11h에 예시된 바와같이 사각형 모양의 코어편 522나 사다리꼴 단면모양의 코어편 524, 혹은 그 밖의 특정단면 형상과 같은 원하는 단면 형상의 코어편을 형성하기 위하여 개별적으로 형성된 비정질금속 스트립이나 금속편을 적재하여 형성될 수 있다.

이들 배열에서 예시된 바와같이, 상기 개별적 스트립들은 서로의 상부에 적재될 수 있으며, 각 금속편들은 도 11g에 나타난 바와같이 동일크기 및 형상을 갖는다. 선택적으로, 상기 개별스트립들은 여러가지 개별금속면들이 도 11h에 도시된 바와같이 다른 크기 및 형상을 가지면서 옆으로 적재될 수 있다. 이들 여러가지 방안에 따라 아주 다양한 형상이 이루어질 수 있다.

이 분야에서 숙련된자에게는 알려져 있는 바와같이, 비정질금속재가 제조될 때에는 전형적으로 자속이 가장 효율적으로 향하는 특정방향을 갖는다. 비정질금속재 리본의 경우, 그 방향은 전형적으로 리본의 길이 방향이던지 아니면 리본의 폭을 가로지르는 방향이다.

전체비정질금속코어의 코어편을 형성하기 위해 상기한 적절한 접근방식을 사용함으로써, 자속이 가장 효율적으로 향하는 비정질금속재의 방향에 따라 자속이 금속편을 통해 향하도록 비정질금속재가 향상 배열되게 상기 개별적 코어편을 형성할 수 있다.

예를들어, 도 3a의 환형링 실시예의 경우, 환형링 코어편 36g는 리본의 길이를 따라 배열된 가장 효율적인 자속방향을 갖는 비정질금속리본을 권취하여 제조될 수 있을것이다. 그러나 코어편 36a-f 각각은 리본의 폭을 가로질러 배열된 가장 효율적인 자속방향을 갖는 비정질 금속리본을 권취하여 제조될 수 있을 것이다.

이 배열을 가장효율적으로 자속을 향하게 하는 물질의 방향을 따라 코어를 통해 자속향해지도록 비정질금속재를 정렬한다.

상기에 의하면 모든 고정자어셈블리의 전자석이 동시에 활성화되는 단일위상장치로서 기술되었으나, 이는 반드시 그런것은 아니다.

이 분야에서 숙련된 자에게는 명확하겠으나, 본 발명의 장치는 복수위상장치 형태를 취할수도 있다.

도 12는 이같은 복수상 전기모터 600을 예시하고 있다. 이 실시예에서는, 장치 10에 대하여 상술한 바에 따라 설계된 3개의 장치 10a-c가 공동축상에 일직선상으로 탑재되어 있다.

장치 10a-c 각각은 앞장치에 대하여 20°회전된다. 다시말해서 장치 10b는 장치 10a에 대하여 20°회전되어 있어 장치 10b에서의 고정자배열의 극편 각각이 장치 10a의 고정자배열의 상응하는 극편 앞 20°위치에 고정되게 되어있다.

이는 장치 10b에 대한 장치 10c에 대하여도 마찬가지이다. 장치 10a-c의 작동사이클이 앞서 기술한 바와같이 60° 신장될 수 있기 때문에, 이 배열은 이들 3개의 장치가 서로서로가 그들의 작동사이클의 ⅓만큼 위상을 벗어나게 한다. 이같이, 상기 3개의 장치 10a-c는 장치 각각이 하나의 위상에 상응하면서 전체 3위상장치로서 작동될 수 있는 것이다.

선택적으로, 도 13에 예시된 바와같이, 3위상 장치는 개별적으로 형성된 코어편과 3개의 별도로 제어가능한 코일어레이로 만들어진 전자석어셈블리 700을 갖는 고정자 배열을 포함하는 장치를 구축함으로서 제공될 수 있다.

이 실시예에서는, 회전자 어셈블리(도 13에 미도시됨)가 도 1의 장치 10의 경우와 같이 6개의 회전자 자석을 가질것이다. 마찬가지로, 상기 장치는 도 1의 장치 10의 경우에서와 같이 회전자 배열의 각면상에 하나가 위치한 2개의 고정자배열을 포함한다. 그러나 전자석 어셈블리 700의 평면도인 도 13에 도시된 바와같이, 이 전자석 어셈블리는 19개의 개별적으로 형성된 비정질금속코어편 702a-s로 만들어진 전체 비정질금속코어를 포함한다. 19개 코어편중 첫번째 코어편인 코어편 702a는 도 3에 도시된 코어편 36g에 유사한 환형링 코어편이다.

18개 코어편 702b-s는 일단이 환형링 코어편 702a부근에 위치한 개별적으로 권취된 코어편들이며, 이에 따라 18개의 극돌출부를 형성한다. 전자석 어셈블리 700은 또한 3개의 별도로 제어가능한 코일어레이 704a-c를 포함한다. 이 별도로 제어가능한 코일어레이 각각은 도 1의 코일어레이 38과 유사하며, 각각의 어레이는 코어편 702b-s중 3번째 주위에 감은 코일을 포함한다. 이 배열로서, 각각의 코일어레이는 3위상장치의 위상중 하나에 상응한다.

상기 장치를 3위상 장치로서 기술하였지만, 이 장치는 선택적으로 2위상장치로서 제공될수도 있는 것으로 이해되어야 한다.

이 경우에서는, 전체 비정질금속코어가 19개가 아닌 13개의 코어편을 포함하며, 그 코어편중 12개는 극편을 이루고 하나의 코어편은 앞서 기술한 바와같이 자기요크로서의 역활을 하게 될 것이다. 또한 이 2위상장치는 오직 2개의 개별적으로 제어가능한 코일 어레이를 포함할 것이다.

더우기, 상기 다중위상장치는 상기한 환형링 코어배열에만 한정되는 것은 아니며, 대신 상기 코어배열이 다양한 배열을 취할 수 있으며 이 역시 본 발명의 범위에 드는 것이다.

또한 상기 실시예들은 특정 각각의 배열을 갖는 여러가지 성분에 대하여 기술하였으나, 본 발명은 여러가지 성분들은 여러위치에 배치시키는 아주 다양한 배열을 취할 수 있으며 이역시 본 발명의 범위에 드는 것이다.

예를들어, 장치 10의 각 고정자배열이 6개의 극편을 포함하고, 회전자가 6개 의 자석을 포함하는 것으로 기술되었으나, 이는 반드시 그래야 하는 것은 아닌것이다. 대신 상기 고정자 배열이 원하는 수의 극편을 가질수 있으며, 상기 회전자가 어떠한 수의 자석도 포함할 수 있는 것이다.

부가적으로, 본 발명은 장치의 고정자 배열이 유전체 하우징에 의해 제위치에서 지지되는 개별적으로 형성된 코어편들로 만들어진 전체 비정질 금속코어를 포함하는 한 여러가지 전기모터 및 발전기에 동일하게 적용할 수 있을 것이다.

이들 여러가지 발전기와 모터들의 예를들면 DC 브러쉬리스형 모터 및 발전기, DC 동기형, 가변리럭턴스 혹은 절환된 리럭턴스형, 유도형 및 기타 많은 여러형태의 발전기, 모터등을 들 수 있다. 따라서, 본 실시예는 단지 본 발명을 예시하는 것으로써 결코 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 모터/발전기 장치의 기동동안 회전자의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다.

또한,종래 기술에서 자기 일그러짐으로 야기된 문제를 본질적으로 감소시키며, 라미네이팅 물질이 적응되는 전체 코어 내의 공간 체적의 필요성을 제거한다. 이로 인해 보다 많은 양의 비정질 금속물질이 주어진 체적 내에 재치될 수 있어 자기코아가 자속을 집속할 수 있는 효율을 개선시킨다.

또한, 고정자 하우징이 전체 비정질 금속코어를 완전히 감쌀 수 있어 밀폐된 포위체를 형성함으로써 코어편이 부식되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 코어편 개구부의 오일 충전을, 통해 비정질 금속물질에 모터에 관련된 크고 가변하는 자기력이 가해짐에 따른 손상을 방지할 수 있으며, 고정자 배열을 열평형화 시키고 전체 장치의 열분산특성을 개선할 수 있다.

또한, 종래의 기어 어셈블리에 관련된 효율 손실을 막을 수 있다.

Claims (10)

1. 입력구동장치에 의해 구동되고,

   최소 하나의 동적으로 활성화 또는 불활성화가 가능한 고정자 코일을 갖는 고정자 어셈블리와, 적어도 하나의 슈퍼 영구 자석을 갖는 회전자 어셈블리를 포함하는 발전기의 전기적 출력을 조절하는 방법에 있어서,

   상기 방법은

   a)어느 주어진 시각에서 상기 고정자 어셈블리에 대한 회전자 어셈블리의 위치 및 회전속도를 측정하고 이에 상응한 신호를 발생시키는 단계; 및

   b)추가의 전기적 파워 조절 장치를 사용하지 않고 상기 발전기의 전기적 출력이 요구되는 전기적 출력으로 조절 되도록, 상기 신호를 이용하여, 상기 고정자 코일의 활성화 및 불활성화를 가변제어하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 전기적 출력 조절 방법.
2. 1항에 있어서, 상기 입력구동장치는 윈드밀(wind mill)임을 특징으로 하는 방법.
3. 1항에 있어서, 나아가 전기모터로서 상기 발전기를 구동하기 위해 상기 발전기에 의해 생성된 전력의 일부를 이용하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 3항에 있어서, 상기 발전기는 상기 발전기가 상기 입력 구동장치에 거는 저항량을 감소시키는 방법으로 전기모터로서 구동됨을 특징으로 하는 방법.
5. 3항에 있어서, 상기 발전기는 상기 발전기가 상기 입력구동장치에 거는 저항량을 증대시키는 방법으로 전기모터로서 구동됨을 특징으로 하는 방법.
6. 입력구동장치에 의해 구동되고, 최소 하나의 동적으로 활성화 또는 불활성화가 가능한 고정자 코일을 갖는 고정자 어셈블리와, 적어도 하나의 슈퍼 영구 자석을 갖는 회전자 어셈블리를 포함하는 발전기의 전기적 출력을 조절하기 위해 발전기에 사용되는 장치에 있어서,

   상기 장치는,

   a)주어진 시간에 상기 고정자 어셈블리에 대한 회전자 어셈블리의 위치 및 회전속도를 측정하고 이에 상응하는 신호를 생성하는, 위치 검출기장치; 및

   b)추가의 전력 조절장치를 사용하지 않고 상기 발전기의 전기적 출력이 요구되는 전기적 출력까지 조절 되도록, 상기 신호에 반응하여 상기 고정자 코일의 활성화 및 불활성화를 가변 제어하는 제어기;

   를 포함함을 특징으로 하는 조절 장치.
7. 6항에 있어서, 상기 입력구동장치는 윈드밀 임을 특징으로 하는 장치.
8. 7항에 있어서, 상기 제어기는 전기모터로서 상기 발전기를 구동시키기 위해 발전기에 의해 생성된 전력의 일부를 이용함을 특징으로 하는 장치.
9. 8항에 있어서, 상기 제어기는 상기 발전기가 상기 입력구동장치에 거는 저항량을 감소시키는 방법으로 상기 발전기를 전기모터로서 구동함을 특징으로 하는 장치.
10. 8항에 있어서, 상기 발전기는 상기 발전기가 상기 입력구동장치에 거는 저항량을 증대시키는 방법으로 전기모터로서 구동됨을 특징으로 하는 장치.

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