KR100676237B1 - 회전 전기기계 - Google Patents

Abstract

고정자와 공극에 대향하는 자극의 형태는 평행사변형 또는 사변형으로 형성되어, 스큐 효과가 단일 철심 또는 복수의 철심에 의하여 얻어진다. 교류 회전 전기 기계의 고정자와 회전자의 권선구조를 간단히 하기 위하여, 보빈 구조로 자극부의 자계 형성이 이루어진다. 돌출부를 갖는 자극 구조는 또 다른 상 자극과 중첩구조를 형성하도록 제공된다. 각 상의 전자기 조합은 강화되고 각 상 자극은 시스템적인 분리, 분산, 및 배열로 수행된다.

Description

회전 전기기계{A ROTARY ELECTRIC MACHINE}

도 1A는 본 발명에 따른 보빈형 전자석으로 구성된 고정자를 갖는 외부 회전형 발전기의 구조 설명도,

도 1B는 종래 기술에 따른 고정자를 갖는 외부회전형 발전기의 구조 설명도,

도 2A1은 4극 전기기기의 고정자와 권선형 회전자에 사용되는 돌출부가 없는 철심을 도시하는 구조 설명도,

도 2A2는 도 2A1에서 도시된 선 A-A에 따라 행해진 철심을 도시하는 단면도,

도 2B1은 4극 전기기기의 고정자와 권선형 회전자에 사용되는 돌출부가 없는 철심을 도시하는 구조 설명도,

도 2B2는 도 2B1에서 도시된 선 B-B에 따라 행해진 철심을 도시하는 단면도,

도 2C1은 철심의 부분 단면도와 구조 설명도,

도 2C2는 도 2C1에서 도시된 철심을 도시하는 단면도,

도 2D는 기동보상용의 스큐 효과가 없는 철심의 자극부의 원주를 따라 전개되는 4극의 자극면,

도 2E는 기동보상용의 스큐 효과가 있는 철심의 자극부의 원주를 따라 전개되는 4극의 자극면,

도 3A1은 3개의 철심이 4극 전기기기의 고정자에 적용되는 예를 도시하는 설 명도,

도 3A2는 3개의 철심이 4극 전기기기의 회전자에 적용되는 예를 도시하는 설명도,

도 3B-3F는 4극 전기기기의 권선형 회전자의 자극을 도시하는 전개도,

도 4A-4E는 돌출부가 없는 자극부를 갖는 내주면(inner peripheral face) 자극형의 철심의 구성 예를 도시하는 설명도,

도 5A-5E는 돌출부가 없는 자극부를 갖는 외주면 자극형의 철심의 구성 예를도시하는 설명도,

도 6A1은 4극 전기기기의 고정자와 권선형 회전자에 사용되는 돌출부가 없는 철심을 도시하는 구조 설명도,

도 6A2는 도 6A1에서 도시된 선 A-A에 따라 행해진 철심을 도시하는 단면도,

도 6B1은 4극 전기기기의 고정자와 권선형 회전자에 사용되는 돌출부가 없는 철심을 도시하는 구조 설명도,

도 6B2는 도 6B1에서 도시된 선 B-B에 따라 행해진 철심을 도시하는 단면도,

도 6C1은 철심의 부분 단면도와 구조 설명도,

도 6C2는 도 6C1에서 도시된 철심을 도시하는 단면도,

도 6D는 기동보상용의 스큐 효과가 없는 철심의 자극부의 원주를 따라 전개되는 4극의 자극면,

도 6E는 기동보상용의 스큐 효과가 있는 철심의 자극부의 원주를 따라 전개되는 4극의 자극면,

도 7A-7E는 돌출부가 있는 자극부를 갖는 내주면 자극형의 철심의 구성 예를도시하는 설명도,

도 8A-8E는 돌출부가 있는 자극부를 갖는 외주면 자극형의 철심의 구성 예를도시하는 설명도,

도 9A-9D는 기동보상용의 스큐 효과가 없는 4극다상 전기기기의 고정자와 권선형 회전자의 자극면의 전개도,

도 10A-10D는 기동보상용의 스큐 효과가 있는 4극다상 전기기기의 고정자와 권선형 회전자의 자극면의 전개도,

도 11A-11E는 각 상의 주 코일과 타상의 코일이 병치되는 4극다상 전기기기의 고정자와 권선형 회전자를 도시하는 구조 설명도,

도 12A는 본 발명에 따른 자석식 스큐 회전자에 의해 구성되는 회전자를 갖는 내부 회전형 발전기의 일 실시예의 구조예의 구조도,

도 12B는 종래의 기술에 따른 회전자를 갖는 내부 회전형 발전기의 일 실시예의 구조예의 구조도,

도 13A-13D는 4극 분할ㆍ분리 자석철심이 정방형 비자성체에 배치된 자석식 스큐 회전자의 구조예의 구조도,

도 14A와 도 14B는 6극 및 8극의 분할ㆍ분리 자석철심이 정육각형 및 정팔각형 비자성체에 배치되는 자석식 스큐 회전자를 도시하는 설명도,

도 15A-15C는 다른 직경을 갖는 3종류의 정팔각형 비자성체가 배치된 자석철심을 구비한 자석식 스큐 회전자의 예의 설명도,

도 16A-16D는 적층철심을 사용하는 지그재그 자석철심과 스큐 홈을 갖는 원통형 철심이 조합된 자석식 스큐 회전자의 예를 도시하는 설명도,

도 17A-17D는 적층철심을 사용하는 지그재그 자석철심과 복수개의 스큐 형상의 홈을 갖는 원통형 철심이 조합된 자석식 스큐 회전자의 예를 도시하는 설명도,

도 18A-18D는 적층판을 사용하는 지그재그 자석철심등과 스큐 형상의 홈을 갖는 적층판 원통형 철심이 조합된 자석식 스큐 회전자의 예를 도시하는 설명도,

도 19A-19D는 스큐 적층판 철심에 복수의 분할된 특성이 동일 또는 다른 자석이 배치된 자석식 스큐 회전자의 예를 도시하는 설명도,

도 20A-20D는 핀과 측판 및 격리판을 사용하는 반원심력 구조가 채용된 회전자 구조의 예를 도시하는 설명도,

도 21A와 21B는 링과 측판 및 격리판을 사용하는 반원심력 구조가 채용된 회전자 구조의 예를 도시하는 설명도,

본 발명은 보빈(bobbin)형 전자석과 전자기 장치를 구비한 회전 전기기계에 관한 것이고, 특히 자석이나 전자석 단독 및 자석과 전자석을 함께 사용하는 전동기나 발전기 및 전자기 장치에 있어서, 출력향상과 효율향상 및 자극철심이나 전기조립 작업 등의 생산성을 현저하게 향상될 수 있는 자극구조, 권선 구조 및 자극과 권선구조의 조합에 관한 것이다.

본 발명은 자석, 전자기 기계 및 장치를 사용하는 회전 전기 기계에 관한 것이고, 특히 자석 단독 및 전자석과 함께 사용되는 회전자를 구비하는 전동기, 발전기, 전자기 기계 및 장치에 있어서, 기동 토크 및 코깅(cogging)을 경감하기 위해, 고정자와 대치하는 철심(iron core) 사이에 설치한 슬롯에 스큐(skew) 구조를 제공되고, 고회전시 원심력에 충분히 견딜수 있는 자극구조에 관한 것이다.

종래의 발전기나 전동기의 고정자와 권선형 회전자에서는, 적층한 전자기 강판상에 권선 삽입용으로 제공되어 있는 슬롯에 권선을 조립하여 제작되고 있다. 권선 조립후 권선단부 접속과 엔드코일의 성형이나 고정은 매우 복잡한 작업이고 이들 작업은 비용적으로 비싸고 작업공정이 길다. 또한, 작업공정에서의 손상에 의한 사용중의 절연 파괴등의 신뢰성 저하, 또는 좁은 슬롯과 권선간의 꼬임(twining)과 간섭, 조선(組線)작업성을 좋게 하기 위한 슬롯점유율(occupation rate)이 통상 50% 저하하는 현상을 초래한다.

게다가, 엔드코일의 연장에 따른 비용증가, 그에 따르는 엔드코일부의 저항손실의 증가와 누설자속의 증가에 의한 효율저하와 출력저하 등을 초래한다. 또한, 전기조립 작업의 기계작업을 실시하는 것이 어렵고, 기계성능을 달성한 경우에 설비비에 많은 액수의 비용이 요구된다. 더우기, 저전압과 중대용량을 갖는 전기기기의 경우, 권선의 직경이 커져서 더욱 작업성을 나쁘게 하여 더욱 고비용을 야기한다.

전동기와 발전기의 기동토크를 경감하기 위하여, 고정자와 회전자의 적층철심을 원주방향으로 스트레이트형이나 지그재그형으로 어긋나게 하여 스큐 형성이 행해진다. 이 경우, 슬롯의 단면적이 작아져서 권선과 회전자의 다이-캐스팅 작업 의 작업 성능이 더욱 나쁘게 된다. 또한, 고전압 전기 기기등의 경우에, 권선상호간이나 상(相)간의 절연이 어려워서, 절연이 종래의 철심권선으로 실시될때, 필수적으로 적층철심을 크게하고, 슬롯의 면적을 크게하여 대처하므로, 이에따라 비용에 있어 큰 증가가 초래된다.

또한, 종래의 철심권선 구조에 따르면, 고온환경에서 사용되는 전기기기는 주위온도와 코일의 온도상승치를 합친 온도에서 200℃가 한도이고 그 이상으로 온도를 올리려고 하면 절연구조, 구조체 및 베어링 부재에 내열성을 갖는 세라믹 재료등을 사용하는 것이 필수적이다. 또한, 이것을 실현하기 위해서는 슬롯면적이 현저하게 증가되기 때문에, 비용면과 기술적인 면에서 실시하는 것이 불가능하다.

종래 기술에 따른 발전기와 전동기의 회전자에서, 일반적으로 원통형 자석이 사용되고 이것에 자화(magnetization)시간 동안에 자극간의 경계에서 스큐 구조를 갖는 공간이 제공된다. 이 경우에, 자화설비에 막대한 비용이 요구되고 중소량 생산에 적합하지 않다. 또한, 원통형 자석에서, 자계 형성에 한계가 있기 때문에, 고출력과 고효율에 적합하지 않다. 게다가, 분할철심은 지금까지 사용되지 않았고, 분할구조에 따른 원심력에 대한 고려는 행해지지 않았다.

본 발명의 목적은 회전 전기기기에서,

(1) 철심구조, 철심재료, 철심구성에 의한 권선구조의 단순화, (2) 기동개선의 단순화, (3) 복합기능 전기기기의 실현, (4) 고내열성 전기기기등의 실현, (5) 스큐구조 형성에 의한 기동개선과 코깅절감의 실현, (6) 생산성 향상, (7) 분할철심에 필수인 고회전시의 원심력 대책등, 상기 진술된 문제를 해결하는 것이다.

(1) 철심구조, 철심재료, 철심구성에 의한 권선구조의 단순화에 관하여, 교류 전기기기의 고정자와 회전자의 권선구조를 단순화하기 위하여, 예를 들어 권선이 보빈 구조등으로 자극의 자계 형성을 할 수 있는 구조로 하여, 철심이 구조적으로 교류자계에서 와전류를 갖고, 작업성을 고려하여 형성되고, 철심의 재료는 철의 소결재와 전자기 강판의 적층철심으로 형성 및 구성하여 제작된다. 따라서, 권선작업이 단순하게 되고, 신뢰성이 높고 저렴하며, 또한 고 양산작업을 갖는 고정자나 회전자가 제공될 수 있다. 또한, 다상교류 전기기기용의 고정자나 회전자를 실현하기 위하여, 돌출부를 갖는 자극구조가 자극부와 타상자극간에 공간적구조 또는 오버랩구조를 형성하도록 채용된다.

이에 따라, 각 상 간의 전자기적 결합을 강화하는 동시에, 각 상 자극의 체계적인 분리, 체계적인 분산, 체계적인 배치를 행함으로써, 예를 들어 회전자계의 효과적인 형성을 행하게 될 수 있다. 또한, 각 상간의 전자기적 결합을 강화하기 위하여, 타상 간에 타상의 권선을 서로 시행함으로써, 이에 따라 회전자계 등의 자계형성을 원활하게 시행할 수 있고, 고효율과 진동소음이 적은 전기기기가 실현될 수 있다.

(2) 기동개선의 단순화에 관하여, 상기 항(1)에서 진술된 보빈구조 전자석을 이용하여, 각 자극과 각 상 자극을 원주방향으로 직선형이나 지그재그형으로 어긋 나게 하고, 이에 따라 간단하게 고정자, 회전자 및 고정자와 회전자의 쌍방에 스큐구조가 제공될 수 있다.

(3) 복합기능 전기기기의 실현에 관하여, 상기 항(1)상에 진술된 보빈구조 전자석을 이용하여, 전동기와 발전기의 고정자와 회전자를 축방향으로 복수개 형성함으로써, 단일 전자기기내에서 복합기능 전기기기를 구성하는 것이 가능하게 된다. 구성 전기기기를 단독으로 사용함으로써, 복합적으로 형성함으로써, 조합함으로써, 발전 전동기가 제공될 수 있고, 용량의 변화와 부하에 따른 경제적 운전의 전환이 원활하게 시행될 수 있다.

예를 들어, 동력변동이 많은 풍력발전기에 복수개의 발전기를 설치하고, 풍력의 세기에 따라서, 운전발전기 개수를 선택하여 발전전압의 안정성이 시행될 수 있고 강풍시의 잠금 조건의 경우에 모든 발전기를 단락하여 경제적 운전을 행할 수 있다.

(4) 고내열성 전기기기의 실현에 관하여, 보빈구조 전자석을 이용하여, 이 전자석은 전동기와 발전기의 고정자와 회전자에 적용되고, 절연재료로서 세라믹등의 고내열성 재료가 사용되고 케이싱(casing)에 내열재가 사용되어, 베어링으로 자기베어링과 공기베어링에서 오일과 그리스등의 가연성 윤활제가 사용되지 않고 필수 부품이 구성되어, 고내열성 전기기기가 실현될 수 있다. 권선의 권선프레임은 단순구조의 보빈구조로 형성되고, 세라믹 재료가 사용되며 내외부의 인출(take-out) 포트는 절연으로서 세라믹으로 만든 애자를 사용하여, 고온환경에 사용할 수 있는 전기기기를 실현할 수 있다.

덧붙여서 말하자면, 현재 사용된 전기기기에서, 가장 고온은 약 200℃이지만, 400 ∼ 500℃의 재료를 구비한 전기기기를 적합하게 선택함으로써, 이 경우, 철심등의 와전류를 고려한 전자기 강판등을 사용하지 않고 철이나 철주물이 채용될 수 있다. 권선의 절연에 관하여, 유리피복과 유리섬유 튜브 등의 고내열성이 우수한 것이 사용될 수 있고, 또한 500℃ 이상의 고온일 경우에는 알루미늄섬유 튜브 등을 사용할 필요가 요구된다. 동선(銅線)에서, 고온이 될때 카본섬유의 도체로 교환할 필요가 있다.

(5) 기동개선과 코깅절감의 실현에 관하여, 동일 형상 철판의 적층에서는 비틀림 형상 홈을 형성하기 때문에 방사배치와 직사각형상의 자석은 통상 사용되는 적층철심의 스큐형 홈에는 공간없이는 삽입할 수 없다. 또한, 비틀림 형상 홈에 딱 맞는 자석을 만드는 것은 매우 비용이 높아져서 경제적이 아니다. 그래서, 철심 형상으로 고안되어, 직사각형상 자석으로도 공간없이 삽입될 수 있고, 철심의 고정과 샤프트와의 격리를 목적으로 한 다각형의 비자성체의 변을 따라 스큐형 홈이 형성된다. 이 경우, 스큐폭(W)이 변화될 때, (a) 동일 다각형 비자성체인 경우에 한 변의 길이를 L로 표현될 때, 0

W

1/2xL의 범위안에서 변화시킨다. (b) 다각형 비자성체의 한 변의 길이(L)를 변화시켜, W = 1/2xL에 따라 변화된다. (a)와 (b)의 경우에서 (c), 스큐폭(W)이 부족한 경우에는 철심이 축방향으로 분할되고, 분할철심의 다각형 비자성체의 변 길이(L)에 의한 스큐폭(W)의 한계(1/2L)에서 최대분할수(k)의 배수의 스큐폭 W = 1/2xkxL을 형성될 수 있다.

또한, 축방향으로 n분할로 분할된 스트레이트(스큐 없음) 철심에, n분할된 자석이 샤프트에 삽입된 후, 스큐각에 따라서 n개의 철심을 서로 인접한 철심에 회전배치하여 지그재그형 홈이 먼저 형성되고, 그 외부에(외부 회전형 회전자의 경우에는 내부에) 스트레이트 스큐형 홈을 시행한 원통형 철심을 배치하여 스큐효과를 형성하여 실현된다.

원통형상 철심을 사용하는 경우, 지그재그형 홈에 의한 자기특성의 개선과 스큐폭을 미세하게 조정하기 위하여 철심의 두께를 두껍게 할 필요가 있을 경우, 제작면에서 복수의 철심을 사용하여 실행된다. 이 경우에, 생산성을 높이기 위하여 자석철심이나 외부 원주배치 및 원통형상 철심에 적층철심이 사용될 수 있다.

또한, 회전자 철심을 일체의 적층철심으로 형성할 때, 자석을 삽입하는 경우에, 자석과 철심간에 공간이 생기지 않도록 자석을 스큐형 홈에 삽입 가능한 수로 분할하여, 생산성이 현저하게 향상될 수 있다. 또한, 전기기기의 특성에서 다른 강도를 갖는 자석의 조합에 따라서, 특성의 변경과 개선이 용이하게 실행될 수 있다.

(6) 생산성 향상에 관하여, 철블록에 따른 철심의 형성은 중소규모의 양산에는 적합하지 않다. 이상적으로는, 고정자 코어와 회전자 코어를 일체로 만드는 것이 바람직하다. 그래서, 부분 또는 전체적으로 몇개의 적층철심을 사용할 수 있도록, 자석철심에 스큐구조 형성에 동일한 피치 홀을 제공하는 구성이 고안되고 실현된다.

(7) 분할철심에 필수인 고회전시 원심력 대책에 관하여, 이 장치는 분할철심 에 충분한 강도를 갖는 핀구멍과 동심의 링형상 홈 및 절취(cut-off)부등을 구비하고, 측판이나 철심을 축방향으로 n분할하여 그들 철심 사이에 제공된 격리판의 관 통 또는 일체의 핀이나 링 등에 따라서 분할철심이 철심상에 제공된 구멍과 링형상 홈 및 절취부와 맞물린다. 이에 따라서, 충분히 견디는 강도를 갖게 하는 구조가 실현될 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 측판과 격리판이 자계의 누설을 방지하기 위하여 비자성 재료로 형성된다.

이후로, 본 발명을 실시하는 일 실시예가 외부 회전형 발전기로 언급하는 예로 설명될 것이다. 도 1A는 본 발명에 따른 외부 회전형 발전기를 도시한다. 도 1B는 종래 기술에 따른 외부 회전형 발전기를 도시한다.

도 1B에 도시된 바와같이, 종래의 발전기(1')는 원통형상 자석 회전자(2'), 고정자(3'), 회전자(2')를 구동하는 샤프트(4'), 샤프트(4')를 지지하는 베어링 부재(5'), 베어링 홀딩(holding) 파이프(6'), 전력 테이크-아웃 코드(7'), 엔드 브래킷 (braket)(8'), 코일(36')을 포함한다. 도 1B는 종래 기술에 따른 적층형철심에 조선된(winding assembly) 고정자(3')가 사용되는 발전기의 단면구조를 도시한다.

다른 한편으로, 도 1A에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 실시예에서, 발전기(1)는 원통형상 자석 회전자(2), 고정자(3), 회전자(2)를 구동하는 샤프트(4), 샤프트(4)를 지지하는 베어링 부재(5), 베어링 홀딩 파이프(6), 전력 테이크-아웃 코드(7), 엔드 브래킷(end braket)(8), 전자기력 공급라인(9), 전자석(10과 11), 분할철심(13), 자석(14), 측판(18), 회전바(19), 전자석철심(22), 코일(36, 37a, 37b, 38), 슬립(slip)링(48)을 포함한다.

도 1A는 외부 회전형 발전기의 단면구조를 도시하고, 이 발전기(1)는 본 발명에 따른 보빈형 자석으로 구성된 고정자(3), 전자석(10과 11)과 이들의 조합에 의해 구성된 회전자(2)를 구비한다.

도 1A에서 도시된 본 발명에서는, 회전자(2)가 동력원에 의하여 외부로부터 구동될때, 고정자(3)에 휘감기는 코일(36, 37 및 38)등에 회전수에 의하여 전압이 발생되고, 전력 인출코드(7)에 부하와 같은 저항을 연결하면 전류가 흐르게되고 전력이 공급된다. 코일의 발생전압은 고정자(3)와 회전자(2)간에 공극의 자속에 비례하고 또한 회전수에도 비례한다.

본 발명에 따르면, 긴-미결 문제이지만 지금까지 아직 해결책을 제시하지 못하는 고정자(3)의 생산성이 해결될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 철심(22) 네개와 코일(36, 37a, 37b, 38)및 전자연결 코일로 구성되는 보빈구조의 고정자(3)가 사용되는 예를 예증한다. 철심(22)의 재료는 교류자계에 대하여 와전류가 거의 흐르지 않는 철계의 소결재에 의해 구성되고, 생산성을 고려한 복수의 전자기 강판의 적층부품을 조합하거나, 상기 진술된 소결재와 전자기 강판의 적층부품을 조합하는등에 의해 구성된다.

이 철심(21)에서는, 릴(reel) 형상을 하고 전기적 절연성이 높은 보빈에 점유율이 높은 코일이 스풀(spool)(보빈)형상으로 감겨있다. 전기 기기의 샤프트의 복수의 릴에 전선을 감게 되고, 또한 한번에 감게 되어 조선작업이 완료되기 때문에, 종래기술의 적층철심에 조립하는 작업에 비교하여 현저한 차이가 있고, 생산비용이 낮고 절연 성능같은 신뢰성이 현저하게 높아진다.

다음에, 본 발명에 따른 보빈형 전자석에 관하여, 이후로 철심구조, 권선부 구조 및 전동기와 발전기의 고정자, 권선형 회전자 구조등에 관하여 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도 2A1은 내부형 회전기기에 사용된 철심(21)의 평면도를 도시하고 도 2A2는 측단면도를 도시한다. 도 2B1은 외부형 회전기기에 사용된 철심(22)의 평면도를 도시하고 도 2B2는 측단면도를 도시한다.

도 2C1은 철심(21, 22)의 슬롯(50과 51)을 장착함으로써 전자석을 형성하는 코일(44)과 보빈형상과 전기적 절연체에 의해 형성된 릴(59)의 일부가 절취된 평면도를 도시하고 도 2C2는 측단면도를 도시한다.

상기 진술된 구조에 관하여, 권선조립 작업이 종래기술의 고정자와 권선형 회전자에 비하여 현저하게 향상될 수 있는 것과 동시에 점유성의 향상과 손상에 의해 소손(burning loss)에 관한 신뢰성이 현저하게 향상될 수 있다.

각 도 2D와 도 2E는 철심(21과 22)의 자극부의 원주에 따라 전개된 4극의 자극면을 도시하고 기동보상용 스큐효과가 없는것과 기동보상용 스큐효과가 있는 것을 도시한다.

도 2A1과 도 2B1에서 도시된 철심(21과 22)의 슬롯(50과 51)은 릴(59)에 감긴 코일(44)을 장착하도록 형성되고,(절연된 철심에 이 슬롯을 사용하여 직접 휘감을 수 있다), 이 코일(44)에, 도면에 도시된 자극 N극과 S극의 표면에흐르는 전류가 형성될 수 있다.

도 3A 내지 도 3F는 도 2A1 내지 도 2E에 도시된 3개의 철심을 사용하여 여러 종류의 고정자 및 권선형 회전자가 구성되는 예시를 나타낸다. 도 3A1 및 도 3A2는 철심(22a, 22b, 22c)을 사용하여 형성된 내부회전형 회전 전동기의 고정자, 외부회전형 회전 전동기의 권선형 회전자 및 내부회전형 회전 전동기의 고정자와 외부회전형 회전 전동기의 권선형 회전자의 결합된 단면을 나타낸다.

도 3B, 도 3C 및 도 3D는 4극 회전 전동기의 권선형 회전자의 자극부의 전개도이고 도 3B는 기동 보상에 대한 어떠한 스큐 효과(skew effect)도 가지지 않는 단순 직사각형 형상 자극형태를 나타낸다.

도 3D는 자극이 단순 직사각형 형상이고 철심이 원주방향으로의 스큐 효과를 갖는 적당한 각도를 갖는 인접 철심을 제거함으로써 구성되는 철심을 나타낸다. 도 3E 및 도 3F는 철심이 3상 4극 고정자에 채택된 예시를 나타낸다. 도 3E는 기동 보상을 사용하지 않는 단순 직사각형 형상 자극 형상을 나타내고 도 3F는 스큐 효과를 갖는 자극 형상을 갖는 철심 조합을 나타낸다.

도 4A 내지 4E 및 도 5A 내지 도 5E는 돌출부를 갖지 않는 철심이 여러가지 재료에 의해 구성되는 구성 예를 나타내는 설명도이다. 도 4A 내지 도 4E는 자극이 내주 표면에 형성된 구성예를 나타내고 도 5A 내지 도 5E는 자극이 외주 표면에 형성되는 구성예를 나타낸다. 도 4A는 페라이트계 소결재료 및 페라이트 분말등이 수지등의 조합재료에 의해 경화된 재료로 만들어지는 철심을 나타내고 철심은 철심(21d) 및 철심(21e)에 의해 형성되고 코일 삽입후 철심은 일체로 조립된다.

또한, 철심(21d)와 철심(21e)의 분할면은 구조와 생산성을 고려하여 도면에 도시된 단면의 예시 외에 다른 단면으로 만들어 질 수 있다. 또한, 철심(21d)과 철심(21e)은 일체구조로 만들어지고 권선 작업을 직렬 권선으로 하는 것이 물론 가능하다. 또한, 이것이 전자석에 사용되는 경우, 철심 재료는 페라이트계 스틸 재료로 만들어 질 수 있다.

도 4B는 철심(21e) 대신에 전자기 강판(electromagnetic steel plates)등의 적층 철심(21g)이 구성된 것을 나타낸다. 도 4C는 이것이 페라이트계 소결재료를 사용하여 경화된 재료 및 페라이트 분말이 수지등에 의해 경화된 조합재료로 만들어진 철심(21h)과 전자성 강판등의 2개의 적층 철심과 적층 철심(21j)에 의해 구성되는 예시를 나타낸다.

이 경우, 조립 작업이 4개의 철심의 조합에 의해 어려워지면, 도 4D 및 도 4E에서 사용된 페라이트 박막 플레이트로 만들어진 자극 프레임(21k)이 설치될 수 있고, 내구성 자극 철심이 채용될 수 있다. 도 4D는 모든 자성 철심부품이 전자성 강판등에 의해 적층되는 예시를 나타내고 이것은 자극 프레임(21k)을 설치함으로써 완성된다.

도 4E는 페라이트계 소결 재료와 페라이트 분말이 결합된 재료에 의해 경화된 재료로 만들어진 철심(21m)과 철심(21n)이 내주 및 외주에 배치된 예시를 나타내고 두 적층철심(21l)은 자극 프레임(21k)에 설치된다. 여기서, 자극 철심의 몇몇 예시되지만, 명세서와 사용에 따라 다른 철심의 조합이 채용될 수 있다.

도 4A 내지 도 4E를 사용하여 도 5A 내지 도 5E에 대하여 설명된다. 도 5A 내지 도 5E는 도 4A 내지 도 4E의 내주 및 외주의 역구조를 갖기 때문에 설명은 생략한다.

도 6A1 내지 도 6E는 도 2A1 내지 도 2E에서 설명된 4극 전기기기의 권선형 회전자와 고정자에서 사용된 자극부 및 돌출부를 갖지 않는 철심구조에 돌출부(C) 및 돌출부(D)가 제공되는 구조를 나타낸다. 도 6A1 및 도 6A2는 각각 내부 회전형 전기기기에 사용되는 철심(23)의 평면도 및 측단면도를 나타낸다.

도 6B1 및 도 6B2는 각각 내부 회전형 전기기기에 사용되는 철심(23)의 평면도 및 측단면도를 나타낸다. 도 6C1 및 도 6C2는 각각 철심(23, 24)의 슬롯(52, 53)에 장착된 전자석을 형성하는 코일(45)의 일부와 릴형상 전기절연체에 의해 만들어진 보빈(60)의 일부가 잘려진 평면도 및 측단면도를 나타낸다.

도 6D 및 도 6E는 철심(23, 24)의 전자석부의 원주를 따라 전개된 4극 전자석면의 예시를 나타내고, 도 6D는 스큐 효과를 갖지 않는 구조를 나타내고 도 6E는 스큐 효과를 갖는 구조를 나타낸다. 도 6A1 내지 도 6A2, 도 6B1 내지 도 6B2에 도시된 철심(23, 24)의 슬롯(52, 53)은 보빈(60)상에 권선되는 코일(45)을 장착하도록 형성되고(이러한 슬롯을 사용하는 절연 철심에 대하여믐 직접 권선하여 형성하는 것이 가능하다), 전류가 도면에 도시된 자극 N 극과 S극의 표면에 흐를 때 이 코일(45)에 대해 슬롯(52, 53)이 형성될 수 있다.

도 7A 내지 도 7E 및 도 8A 내지 도 8E는 돌출부(C, D)만이 다른 도 4A 내지 도 4E 및 도 5A 내지 도 5E에서 설명된 자극부를 나타내고, 설명은 생략한다.

도 9A 내지 도 9D 및 도 10A 내지 도 10D는 본 발명에 따른 보빈 권선 전자석의 조합에 따라 4극 다상 전기기기의 고정자 및 권선형 회전자가 형성되는 4개의 예시를 나타낸다. 도 9A 내지 도 9D는 기동 보상에 대한 어떠한 스큐 효과를 갖지 않는 자극면의 전개도를 나타내고 도 10A 내지 도 10E는 기동 보상에 대한 스큐 효 과를 갖는 자극면의 전개도를 나타낸다.

여기서, 도 9A 내지 도 9E를 사용하여 상세히 설명된다. 도 9A는 4극 2상 전기기기의 고정자 및 권선형 회전자의 예시를 나타내고, 여기서 이것은 돌출자극을 가지는 2개의 전자석에 의해 구성되고 돌출자극부는 타상 코일에 전자기 맞물림으로 결합된다. 보다 효과적인 전자기 결합을 실행하기 위하여 다른 쪽 철심에의 접촉 및 중첩 등의 수단이 실행된다.

이러한 수단으로, 회전자계가 고정자의 자극면에 원활히 발생될 수 있고, 따라서 이것은 성능향상 및 작은 진동노이즈를 갖는 전기기기를 실현하는 것이 가능하다.

도 9B는 4극 3상 전기기기의 고정자 및 권선형 회전자로서 사용되는 예시를 나타낸다. 도 9B에 있어서, 2개의 전자석을 사용하는 1상을 중앙에 배치하고, 양측에 다른 2개의 상의 전자석을 배치하여 구성되어 있다. 타상으로의 전자기 결합이 돌출부에 따라 각각 수행되고 조합에서 불균형이 발생하면 타상 코일을 나란히 배치함으로써 균형이 취해진다. 돌출부와 코일을 갖는 자극의 병렬배치에 의해 부드러운 회전자계가 실현되고 성능개선 및 작은 진동소음을 갖는 회전기기를 실현할 수 있다.

도 9C는 고정자 및 권선형 회전자가 4극 3상 전기기기에서 사용되는 예시를 나타낸다. 도 9C에 있어서, 각각 2상을 갖는 전자석이 도면에 도시된 바와 같이 유기적으로 조합되고 각 상사이의 이러한 전자석 조합은 양호한 균형으로 배치된다. 이 경우, 다른 코일의 병렬배치 없이 회전자계가 형성될 수 있다.

도 9D는 도 9C에 도시된 고정자 및 권선형회전자를 이중 동일 전기기기내에 설치한 예이고, 단일 기기내에 복수의 전동기와 발전기를 병렬로 배치하고, 하나가 발전기이고 다른것은 전동기인 복합 전기 기기가 본 발명의 전자석의 조합으로 실현가능하다.

도 10A 내지 도 10D는 기동 보상에 대한 스큐 효과가 자극에 유지되는 예시를 나타내고 이것 외에는 도 10A 내지 도 10D의 구성은 도 9A 내지 도 9D의 구성과 유사하기 때문에 도 10A 내지 도 10D에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 11A 내지 도 11E는 본 발명에 따른 보빈 권선 전자석을 사용하여 형성된 다상 전기기기의 고정자 및 권선형 회전자를 나타내고 각 상의 주 코일과 다른 상의 코일이 나란히 배치되는 경우의 구조 설명도를 나타낸다.

도 11A는 2상형 전기기기의 예를 나타낸다. 도 11A에 있어서, 이 전기기기는 자극들이 내주면에 배치되는 자극(21), 각 상의 주 코일(31, 32) 및 타상 자극에 나란히 배치되어 타상으로의 전자기 연결을 확실히 하는 전자기 연결 코일(31', 32')를 포함하여 이루어진다.

도 11B는 3상형 전기기기의 예시를 나타내고, 이 전기기기는 자극들이 내주면에 배치되는 자극(21), 각 상의 주 코일(33, 34, 35) 및 타상 자극에서 나란히 배치되어 타상으로 전자기 연결을 보장하는 전자기 연결코일(33', 33", 34', 34", 35', 35")를 포함하여 이루어진다.

이 전자기 연결 코일 구조에 의해 돌출부가 없는 자극을 갖는 철심(21)으로서 구성된 고정자와 권선형 회전자로서도 원활한 회전자계가 형성되고, 유용한 전기기기를 실현가능하다. 돌출 자극을 갖는 철심을 구비한 이러한 코일 구성을 채택하는 것이 가능하다.

도 11C와 도 11D는 철심과 코일의 구성이 변화되는 3상형 전기기기의 다른 예를 나타낸다. 도 11C에 있어서, 일 상은 2개의 전자석, 2개의 철심(21) 및 2개의 주 코일(37)로 구성되고 타상은 1개의 전자석, 철심(21) 및 주 코일(36, 38)로 구성된다. 한편, 전자기 연결코일(36, 36', 38', 38")은 전자석 1개로서 구성된 2개의 상만 제공되고 타상의 철심(21)내에 병렬로 배치되어 전자기 연결이 수행된다.

도 11D는 내주면에 자극을 가지고 돌출부를 갖는 자극으로 구성된 6개의 철심(23)에 따라 각상 1쌍으로 구성된 전기기기의 고정자 및 권선형 회전자를 나타낸다. 돌출부를 갖는 자극에 의한 각 상간의 전자기 연결이 약한 경우 각상의 전자기 연결 코일을 설치하여 결합이 강화될 수 있다.

도 11E는 복수개의 전기기기가 조립되고 도 1A에 도시된 3개의 고정자가 단일 전기기기에 제공되어 있는 예시를 나타낸다. 이들의 복수의 고정자가 발전기에만, 전동기에만 또는 발전기와 전동기의 조합에 결합될 수 있고 필요에 따라 이들 복수의 고정자가 적절하게 사용될 수 있다.

위에서, 보빈형 전자석이 채택된 일반 회전 전기기기에 대하여 설명하였으나, 이들 기술은 전자석을 사용하는 다른 전기기기 및 전자기기에서 채택될 수 있다. 이러한 전기기기는 팬케익형 전기기기, 선형 전동기, 및 전자기기 등이다.

상술된 바와 같이, 본 발명은 자석과 전자석을 사용하는 전동기와 발전기의 철심구조를 보여주고, 특히 본 발명은 교류전자석에 채택된 돌출부를 갖는 철심의 전자석, 철심구조, 재질구성에 관한 것이다. 권선이나 조선의 조립작업의 전력절감성능 및 신뢰성이 비약적으로 향상될 수 있고 비용적으로 안정하고, 설비비가 낮은 전기기기를 실현가능하다.

또한, 본 발명에 따른 전자석은 전기기기의 고정자와 권선형 회전자에 적용되고 단일 기기내에서 발전기, 복수의 발전기, 및 전동기 등의 복합 전기기기가 복수의 전자석을 적층(overlapping)하고 원주방향으로 이들을 원주방향으로 쉬프트시켜 어긋나게함으로써 실현가능하다. 본 발명이 이들 전기기기에 적용되는 경우에 극수와 상수가 많아져도 간단히 대응가능하다. 예를 들면, 극수를 증가시키는 경우는 동일 코일로 자극을 증가시키고 비용을 거의 상승시키지 않는다.

또, 위상수가 증가하는 경우는 동일 전자석의 상수 전기적 위상각을 원주방향으로 어긋나게 조합하면 간단히 실현될 수 있다. 또, 전기기기의 기동보상에 대하여도, 종래기술에서는 고정자와 회전자에 스큐가 실행되지만 작업성이 현저히 저해된다.

한편, 본 발명에서는 이것이 자극면의 형상과 전자석 상호의 원주방향의 어긋남에 따라 실현가능한 것이다. 또한, 코일부를 보빈식으로 단순화하는 것에 의해 세라믹 등의 내열재료를 단순한 구조로 적용가능하고 내열 온도가 높은 전기기기를 실현가능하다.

이하, 본 발명이 본 발명을 수행하는 다른 실시예를 도면을 참조하여 내부 회전형 발전기를 예로 설명한다. 도 12A는 본 발명에 따른 내부 회전형 발전기를 나타낸다. 도 12B는 종래기술에 다른 내부 회전형 발전기를 나타낸다.

도 12B에 도시된 바와 같이, 종래의 발전기는 자석(1'), 고정자(2'), 원통형 자석 회전자(3'), 하우징(4'), 코일(5'), 단부 브래킷(6'), 베어링 부재(7'), 샤프트(8'), 전력공급코드(9') 및 베이스(11')를 포함하여 이루어진다. 도 12B는 종래의 원통형 자석 회전자(3')가 설치되는 발전기의 단면구조를 나타낸다.

한편, 도 12A에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 발전기는 자석(1), 고정자(2), 자석형 자석 회전자(3), 하우징(4), 코일(5), 단부 브래킷(6), 베어링 부재(7), 샤프트(8), 전력공급코드(9), 베이스(11) 및 비자성체(14)를 포함하여 이루어진다.

도 12A는 본 발명에 따른 스큐 구조와, 단일 자석(1) 또는 전자석(10)의 조합에 의해 구성된 회전자(3)를 갖는 발전기의 단면구조를 나타낸다.

본 발명에 있어서, 회전자가 동력원에 의해 외부로부터 구동될 때, 고정자(2)에 권입되어 있는 코일(5)등에 회전수에 대응한 전압이 발생하고, 전기 인출 코드(9)에 저항등의 부하가 연결되면 전류가 흘러 전력이 공급된다. 코일(5)의 발생전압은 고정자(2)와 회전자(3) 사이의 공극의 자속밀도에 비례하고 회전수에도 비례한다.

본 발명에 있어서, 회전자에 방사상으로 배치된 자석으로 형성된 자석식 회전자의 기동 토크와 코깅(cogging)을 경감하기 위하여, 스큐 구조가 형성되고 또 회전자(3)의 생산성이 고려된다.

다음에, 본 발명의 자석식 스큐회전자의 철심구조, 재질, 구성 및 비자성체 스페이서의 구조등에 대하여 이하 도면에 기초하여 설명한다. 도 13A 내지 도 13D는 내부 회전형 4극의 전기기기에 사용하는 스큐 구조가 마련된 자석식 회전자의 철심구조를 나타낸다. 도 13A는 내부 회전형 전기기기에 사용하는 분할 철심(12)의 평면도와 양측의 측면도를 나타낸다.

이 경우, 스큐 폭(w)를 형성하는 것과 동시에 사변형 비자성체(14)의 능선을 가로지르도록 맞물리는 내경부분을 형성한다. 이 도면에서는 직각의 절취부분(d)이 형성된다. 내경부분은 멈춤쇠기능도 동시에 유지되도록 하고 있다.

도 13B는 도 13A의 4개의 분할철심(12)을 조합하여 4극 전기기기의 스큐 구조를 실시하는 자석식회전자의 평면도와 양측면도를 나타내고 있다. 이 경우 형성가능한 스큐폭(w)에 대하여 철심외경, 자석치수(특히 방사방향 치수), 다각형 비자성체의 변의 길이등에 의해 본래적으로 한계가 있다.

사변형 비자성체(14)의 일변의 길이를 L로 나타내면, 스큐구조는 0부터 1/2xL로 형성되고 여기서 w = 1/2xL이 최대이다. 여기서, 도 13C 및 도 13D에 도시된 바와 같이 큰 스큐 구조가 실시되도록 의도된다면, 철심(12)은 축방향으로 조각으로 분할되고 각각의 철심에서 최대 스큐 폭(W = 1/2xL)이 실시되고, 이들 스큐를 집적하면 도 13B에 도시된 것과 비교하여 4배의 스큐 폭(W)이 달성된다.

도 13C의 경우에, 압력하의 삽입에 의해 샤프트(8)에 고정된 비자성체(14')는 4분할되고 비자성체(14')가 샤프트(8)에 고정될 때 선형 또는 지그재그형 등을 갖는 스큐 구조 형성이 목적에 따라 적절히 형성되도록 수행되고, 즉 스큐 구조가 절적한 각도로 서로 어긋나고 지그재그형상의 경우 각도의 어긋남 없이 수행된다.

도 13D의 경우, 요구에 따라, 분할 철심사이에 비자성체 스페이서가 삽입되면 상호 자극의 자속의 누설이 방지될 수 있다. 따라서, 요구에 따라 이들을 자유롭게 변경함으로써 스큐 폭 및 스큐 형상이 형성될 수 있다.

도 14A 및 도 14B는 도 13A 내지 도 13D에 도시된 4극의 회전자에 대하여 6극 회전자 및 8극 회전자의 예를 나타낸 것이다. 도 14A는 6극 회전자의 구성예를 나타내고 스큐 폭(W')은 W'≤1/2xL'로 형성되고 도 14B는 8극 회전자의 구성예를 나타내고 스큐 폭(W")은 W"≤1/2xL"로 형성되어 있다.

도 15A 내지 도 15C는 스큐폭이 비자성체(14c, 14d, 14e)의 외경의 변화에 따라 변화되는 8극 회전자를 나타내고 있다. 비자성체는 외경이 14e > 14d > 14c로 되어 있고 스큐폭도 외경의 크기에 비례하여 크게 되어 있고, 이것은 W1<W2<W3를 형성한다.

이 경우 자계의 강도를 유지하기 위하여 자석(13d, 13e)에서는 자석(13c)에 비해 방사방향의 길이의 감소를 자석의 폭의 증가로서 보상하고 있다. 이들 다극 회전자에서도 도 13C로서 나타낸 철심의 축방향의 분할로서 유사하게 스큐폭이 자유자재로 변화될 수 있다.

도 16A 내지 도 16D, 도 17A 내지 도 17D, 및 도 18A 내지 도 18D의 각각은 회전자의 철심을 분할하고, 방사 방향 및 축방향으로 평행하게 삽입한 자석을 스큐에 응답하게 하여 축심에 대하여 소정각도로 어긋나게 하고 지그재그로 스큐 구조를 형성하고, 철심부의 외주에 스큐 형상 홈을 갖는 원통형상의 철심을 배치한 스큐 자석식 회전자를 나타내고 있다.

이 경우 자석삽입철심(23, 23a)은 단일 페라이트 블록재는 물론, 적층 페라이트판으로도 제작가능하고, 저비용으로도 생산성이 우수한 구조로 되어 있다. 철심에 열려 있는 구멍(22, 22a, 22b)은 동일 원주상으로 위치하고, 복수의 홀들이 동일한 피치로 스큐각에 맞춰서 제공되어, 분할한 철심간에서의 분할 철심의 결합과 조립이 부드럽게 행해질 수 있다.

도 16A 내지 도 16D의 각각은 단일 원통형상 철심을 나타내고, 자석(21a, 21b, 21c)을 각각 삽입한 철심을 구멍(22)을 사용하여 지그재그로 스큐 구조를 실행한 후 원통형상 철심(24)을 외주에 배치한다. 스큐 구조를 크게하는 경우는 자석(21a, 21b, 21c)의 폭과 스큐 형상 홈(20g)의 폭을 크게 하고, 철심간의 구멍(22)를 크게 어긋나게 하여, 스큐 구조가 크게 형성될 수 있다.

철심부분을 적층철심으로 한 경우는 고정자의 철심과 동일 제작공구로서 펀칭이 제작가능하기 때문에 낮은 비용과 우수한 생산성이 달성된다.

도 17A 내지 도 17D의 각각은 도 16A에 도시된 자석철심의 외주에 배치한 원통형상 철심(24) 대신에 복수의 원통형상 철심(24a, 24b, 24c)으로 대체한 자석형 스큐 회전자를 나타낸다.

도 17A에 있어서, 원통형상 철심(24)이 두껍게 된 경우에 생산성을 향상시키기 위해 철심은 두께방향으로 분할되어 목적이 달성될 수 있다. 스큐 분할 원통형상 철심의 외측부를 크게 형성하여 고정자와 고정자에 대향하는 회전자 사이의 공극의 철심 공극부의 자기특성의 향상 및 스큐폭의 미세 조정이 가능하다.

도 18A 내지 도 18D의 각각은 원통형상 철심을 적층철심으로 형성하고 통상 행하고 있는 스큐 구조를 실시한 원통형상 철심이 지그재그 스큐 구조 자석철심의 외주로 배치된 예이다. 이 경우 모든 철심류는 적층재로 형성될 수 있고, 높은 생산 비용, 우수한 생산성에 적합한 자석식 스큐 회전자가 제공될 수 있다.

도 19A 내지 도 19D의 각각은 회전자 철심을 일체의 적층철심(25)으로서 제작하고 스큐한 후, 철심과의 갭이 최소로 되도록 분할한 복수의 자석(특성을 조절가능하도록 하기 위하여 특성이 다른 자석으로도 좋다)이 외주로부터 삽입되어 회전자가 형성된다.

이 경우에 철심 슬롯으로부터 자석의 비출(fly-out)을 방지하기 위하여 회전자는 수도꼭지방식(faucet manner), 압입방식(insertion under pressure manner), 용접방식 또는 다른 부품의 링 등으로 고착된다. 본 발명에 따른 이 실시예에서는 일체의 적층철심으로 되어 있기 때문에, 전술한 실시예에 비해, 우수한 생산을 가지고 양산에 적합한 자석식 스큐 회전자가 제공될 수 있다.

도 20A 내지 도 20B 및 도 21A 내지 도 21B의 각각은 분할 철심의 높은 회전시간동안 원심력을 견디기 위하여, 그 구조는 측판(30, 30a), 격리판(35, 39), 핀(31, 36), 링(34, 38), 철심상에 제공된 핀 구멍(32, 32a) 및 링 홈(38)으로 구성된다. 측판(30, 30a) 및 격리판(35, 39)은 높은 강도를 갖는 스테인레스 스틸등의 비자성체로 제작되어 요구에 따른 자계의 누설을 방지한다. 측판(30, 30a) 및 격리판(35, 39)는 멈춤쇠구멍(33, 33a, 33b, 33c)에 의해 스페이서(14)와 맞물린다.

이상 내부 회전형 회전기기에 대하여 설명했지만, 외부 회전형 회전전기기기에도 반전구조로 되어 있기 때문에 내부 회전형 회전전기기기와 유사하게 적용 가능하다. 또, 발전기에 대하여 설명했지만, 이들의 기술은 다른 자석을 사용하는 전기기기와 전자기기 및 장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 팬케익 타입 전기기기, 선형 전동기, 전자석 기기 및 장치등에 채택될 수 있다.

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이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 자석식 스큐 회전자를 갖는 전동기 또는 발전기의 철심구조와 철심재료가 재검토되고, 스큐 폭이 자유자재로 변화될 수 있고, 따라서 전기기기의 기동 토크와 코깅이 저감될 수 있고, 비용이 적고, 설비비가 적은 전기기기가 실현될 수 있다.

특히, 블록 회전자 철심의 분할 및 분리 구조에 따른 스큐 구조 형성과 동시에 멈춤쇠 다각형 비자성체의 구조를 가로지르는 능선를 구비하여, 본 발명은 다각형 비자성체의 일 변의 길이를 변화시켜 스큐각을 변화시키는 방법, 자석철심을 분할하여 스큐 폭을 자유자재로 변화하도록 한 것 등 획기적인 고안이 많이 포함되어 있다.

또, 양산시의 생산성을 높이기 위하여 철심에 적층철심구조를 사용가능하는 철심구조는 우수한 비용 성능 및 우수한 타당성을 갖는다. 또한, 회전자 구조가 제공될 수 있어, 회전자 구조는 분할 철심과 스큐 구조를 크게 만들도록 축방향으로의 분할이 수반됨으로써 높은 회전시간 동안 원심력을 견딜 수 있고 누설자계를 갖지 않고 핀, 링, 측판 및 격리판에 의한 원심력에 있어서의 강한 강도를 갖는다.

Claims (24)

1. 보빈 권선과 자극 철심을 결합하여 고정자 또는 회전자가 형성되는 교류 전자석의 다상 회전 전기 기기에 있어서,

   상기 고정자와 상기 회전자 사이에 형성된 공극부에 대향하는 자극 형상이 다른 위상과 중첩되는 돌출부를 가지고,

   각 위상과의 전자기적 일치로 인하여 상기 공극 내에 자극이 이격 배열되고, 접촉 및 분할된 코어로 형성된 적층으로 인하여 각 위상의 상기 자극이 강화되고,

   회전 자계가 원활하게 형성되고 성능 및 진동이 개선되는 것을 특징으로 하는 다상 회전 전기 기기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 자극 형상은 단일 자기 철심 또는 복수의 철심에 의해 스큐 효과가 얻어지도록 평행사변형 형상인 것을 특징으로 하는 다상 회전 전기 기기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 자극은 상기 회전 자계로 인한 와전류 손실을 감소하기 위하여 페라이트 소결 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 다상 회전 전기 기기.
4. 보빈 권선 및 자극 철심에 의해 형성되는 복수의 교류 전자석에 의해 다상 고정자 또는 다상 회전자가 형성되는 회전 전기 기기에 있어서,

   개별적인 위상에 대한 보빈 권선에서, 상기 개별적인 위상의 보빈 권선은 다른 위상의 보빈 권선에 전자기적으로 연결되고, 상기 개별적인 위상의 보빈 권선 및 상기 다른 위상의 보빈 권선은 모두 동일한 보빈 내에 위치되고,

   상기 다상 고정자가 2상 고정자일 때, 하나의 인접한 코일이 상기 보빈 권선내의 주 코일로 삽입되고,

   상기 다상 고정자가 적어도 3상 고정자인 경우에, 2개의 인접한 코일들이 상기 보빈 권선내의 주 코일로 삽입되어,

   다른 상과의 전자기 결합이 강해지고, 회전 자계가 효율적으로 형성되고, 성능 및 진동이 개선되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기기.
5. 보빈 권선과 자극 철심을 결합하여 고정자 또는 회전자가 형성되는 회전 전기 기기에 있어서,

   상기 고정자와 상기 회전자 사이에 형성된 공극부에 대향하는 자극 형상이 다른 위상과 중첩되는 돌출부를 가지고,

   각 위상과의 전자기적 일치로 인하여 상기 공극 내에 자극이 이격 배열되고, 접촉 및 분할된 코어로 형성된 적층으로 인하여 각 위상의 상기 자극이 강화되고,

   개별적인 위상에 대한 보빈 권선에서, 상기 개별적인 위상의 보빈 권선은 다른 위상의 보빈 권선에 전자기적으로 연결되고, 상기 개별적인 위상의 보빈 권선 및 상기 다른 위상의 보빈 권선 모두가 동일한 보빈 내에 위치되어,

   성능, 효율 및 진동이 개선되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 자극 형상은 단일 자기 철심 또는 복수의 철심에 의해 스큐 효과가 달성되도록 평행사변형 형상인 것을 특징으로 하는 회전 전기 기기.
7. 제5항에 있어서,

   상기 자극은 회전 자계로 인한 와전류 손실을 감소시키도록 페라이트 소결 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기기.
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