KR101155128B1 - Brushless dc motor combined generate - Google Patents

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KR101155128B1 KR1020110020686A KR20110020686A KR101155128B1 KR 101155128 B1 KR101155128 B1 KR 101155128B1 KR 1020110020686 A KR1020110020686 A KR 1020110020686A KR 20110020686 A KR20110020686 A KR 20110020686A KR 101155128 B1 KR101155128 B1 KR 101155128B1
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Abstract

PURPOSE: A BLDC motor combined with a generator is provided to function as a generator and a motor by a repulsive force between an electromagnet and a permanent magnet. CONSTITUTION: A rotation shaft(30) is pivotally installed between a left guide and a right guide. A dynamotor part(100) includes a stator and a rotor around the rotation shaft. The rotor has a rotor arm(25). The rotor arm is bent at a preset angle in an opposite direction after the rotor arm is bent at the preset angle from the center of the rotation shaft. A permanent magnet(21) is attached to the end of the rotor arm.

Description

발전을 겸용한 비엘디씨 모터{BRUSHLESS DC MOTOR COMBINED GENERATE}BRUSHLESS DC MOTOR COMBINED GENERATE}
본 발명은 비엘디씨 모터에 관한 것으로, 특히 전동기와 발전기의 기능을 동시에 수행하여 전동기로서 회전동작을 하며 발전기로서 출력을 획득하는 발전을 겸용하는 비엘디씨 모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a BCD motor, and more particularly, to a BCD motor that combines power generation that performs a rotational function as an electric motor and obtains an output as a generator by simultaneously performing functions of an electric motor and a generator.
일반적으로 모터(MOTOR)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 가정용 전자제품뿐만 아니라 산업용 기기 등에도 광범위하게 사용되고 있다.In general, a motor is a device that obtains rotational force by converting electrical energy into mechanical energy, and is widely used not only in home appliances but also in industrial equipment.
상기와 같은 모터 중에서도 비엘디씨(BLDC, Brushless DC)모터는 로터에 계자 및 스테이트에 전기자 권선을 설치하고, 센서를 이용하여 권선의 전류방향을 결정함으로써 브로쉬형의 모터와 같은 특성을 갖도록 한 모터이다.Among the above motors, BLDC (BLDC) motors are motors that have the same characteristics as those of broth type motors by installing armature windings in the field and state in the rotor and determining the current direction of the windings using a sensor. .
일반적인 유도전동기나 AC모터가 전류의 방향 전환을 위해 3상 또는 4상 인버터를 이용하고 있는 것과는 달리 비엘디씨 모터는 내부 드라이브에서 손쉽게 방향전환이 가능하고, 저속 및 고속에서 토크가 비교적 높으며, 고속회전이 가능하다. 또한, 비엘디씨 모터는 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브할 수 있어 그 수명이 매우 길뿐만 아니라 소음과 전자적인 잡음이 거의 발생하지 않고, 모터 드라이브 회로 자체에서 직접 속도조절을 할 수 있는 장점이 있다.Unlike general induction motors or AC motors that use three-phase or four-phase inverters to change the direction of current, BCD motors can be easily switched in the internal drive, relatively high torque at low and high speeds, and high speed rotation. This is possible. In addition, the BCD motor is a solid-state semiconductor device capable of driving the current of the coil, so it has a very long lifespan, generates little noise and electronic noise, and can be directly controlled by the motor drive circuit itself. There is an advantage.
상기와 같은 일반적인 비엘디씨 모터를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.A general BCD motor as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 일반적인 비엘디씨 모터의 요부 평면도이고 도 1b와 1c는 구동회로를 설명하기 위한 참조도면이다. 1A is a plan view of main parts of a general BCD motor, and FIGS. 1B and 1C are reference views for explaining a driving circuit.
도 1a에 도시된 바와 같이 일반적인 비엘디씨 모터는 크게 회전부와 고정부를 가지고, 회전부는 회전자(20) 및 영구자석(21)을 포함하며, 고정부는 케이싱(40) 및 스테이트(10)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1A, a general BCD motor has a large rotating part and a fixed part, the rotating part includes a rotor 20 and a permanent magnet 21, and the fixed part includes a casing 40 and a state 10. It is done by
즉, 일반적인 비엘디씨 모터는 케이싱(40) 내주면에 고정됨과 동시에 코일(15)이 권선되는 스테이트(10)와, 외주면에 영구자석(21)이 고정됨과 동시에That is, the general BCD motor is fixed to the inner circumferential surface of the casing 40 and at the same time, the coil 10 is wound around the state 10 and the permanent magnet 21 is fixed to the outer circumferential surface.
스테이트(10) 내측에 설치되어 회전하는 회전자(20)와, 상기 영구자석(21)의 자력을 센싱하는 홀센서(미도시)가 부착된 인쇄회로기판(미도시) 및 상기 케이싱(40)에 포함되는 케이싱 커버(미도시)를 포함한다. 도 1a에는 회전자(20)의 외주면을 따라 영구자석(21)이 부착되는 마그네트 부착형 비엘디씨 모터를 도시한 것이나, 회전자(20)의 내부에 영구자석(21)이 매입되는 마그네트 매입형 비엘디씨 모터도 있다.The printed circuit board (not shown) and the casing 40 to which the rotor 20 installed inside the state 10 rotates, and a hall sensor (not shown) for sensing the magnetic force of the permanent magnet 21 are attached. It includes a casing cover (not shown) included in. 1A illustrates a magnet-attached BCD motor having a permanent magnet 21 attached to an outer circumferential surface of the rotor 20, but a magnet embedded type in which the permanent magnet 21 is embedded in the rotor 20. There is also a BC motor.
스테이트(10)는 도 1a에서 도시된 바와 같이, 박판의 규소 강판을 복수로 적층함으로써 형성되고, 복수의 투스(tooth)(12)가 내주면을 따라 일정 간격으로 마련되며, 투스(12)와 함께 투스(12)에 의해 형성되는 슬롯(13)을 코일(15)로 부터 절연시키기 위하여 인슐레이터(16)가 설치되고, 내부에 회전자(20)가 공극을 두고서 회전가능하게 설치된다.The state 10 is formed by laminating a plurality of thin sheets of silicon steel sheet, as shown in FIG. 1A, and a plurality of teeth 12 are provided at regular intervals along the inner circumferential surface, and together with the teeth 12. An insulator 16 is installed to insulate the slot 13 formed by the tooth 12 from the coil 15, and the rotor 20 is rotatably installed with a space therein.
회전자(20)는 스테이트(10)와 마찬가지로 복수의 규소 강판을 적층함으로써 원주형상으로 형성되고, 중심에 회전축(30)이 관통하여 고정되며, 스테이트(10)에 권선된 코일(15)에서 발생되는 자기장과 상호작용에 의해 토크를 발생시키는 영구자석(21)이 상기 회전자(20)의 외주면을 따라 일정간격으로 고정된다.The rotor 20 is formed in a columnar shape by laminating a plurality of silicon steel sheets, similar to the state 10, and the rotation shaft 30 penetrates and is fixed at the center and is generated in the coil 15 wound on the state 10. Permanent magnets 21 to generate torque by interaction with the magnetic field is fixed at a predetermined interval along the outer circumferential surface of the rotor 20.
즉, 상기와 같이 일반적인 비엘디씨 모터는 센서(미도시)가 회전자(20)에 설치된 영구자석(21)의 자극 위치를 센싱하고, 센싱된 값에 따라 영구자석의 자극 배열에 맞도록 스테이트(10)에 권선된 코일(15)에 특정 방향의 전류를 흘려준다. 따라서, 스테이트(10)의 코일(15)에 전류 흐름의 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생함으로써 스테이트(10)의 코일(15)에서 발생되는 자기력과 영구자석(21)의 자극으로 인해 스테이트(10)와 회전자(20)사이에 자력끼리의 반발력이 발생하여 회전자(20)가 회전하게 되는 것이다.That is, the general BCD motor as described above is a sensor (not shown) senses the magnetic pole position of the permanent magnet 21 installed in the rotor 20, and according to the sensed value to match the magnetic pole arrangement of the permanent magnet 10) Current in a specific direction flows to the coil 15 wound on. Therefore, the magnetic force of the polarity corresponding to the direction of the current flow is generated in the coil 15 of the state 10 by the magnetic force generated in the coil 15 of the state 10 and the magnetic pole of the permanent magnet 21 ) And the repulsive force between the magnetic forces are generated between the rotor 20 and the rotor 20 to rotate.
도 1b와 1c에 도시된 바와 같이, 이러한 일반적인 비엘디씨 모터는 전류의 원활한 스위치 타이밍을 위하여 전기각으로 120도 구간마다 회전자(20)의 위치를 감지하는 홀 센서(미도시)가 부착된 인쇄회로기판(미도시)이 있다. 이러한 홀 센서는 외부로부터 감지되는 자속의 변화에 따라 구형파 또는 정형파 형태의 신호를 출력하고 이를 통하여 각상에 입력되는 전류를 순차적으로 제어하게 된다.As shown in Figures 1b and 1c, such a general BCD motor is printed with a Hall sensor (not shown) for detecting the position of the rotor 20 every 120 degrees in the electrical angle for the smooth switch timing of the current There is a circuit board (not shown). The Hall sensor outputs a signal in the form of a square wave or a square wave according to a change in magnetic flux detected from the outside, and sequentially controls current input to each phase.
그러나, 일반적인 비엘디씨 모터는 회전운동을 하나 지속적으로 전력을 소비하며,However, the general BCD motor rotates but continuously consumes power.
또한, 센싱된 값에 따라 영구자석(21)의 자극 배열에 맞도록 동작하는 스테이트(10)에 권선된 코일(15)을 제외한 다수의 스테이트(10)에 권선된 코일(15)은 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)에 의해 유도 기전력이 발생하나 소멸된다.In addition, the coils 15 wound on the plurality of states 10 except for the coils 15 wound on the state 10 that operate to match the magnetic pole arrangement of the permanent magnet 21 according to the sensed value is a rotor ( Induced electromotive force is generated by the permanent magnet 21 attached to the 20, but disappears.
또한, 유도 기전력으로 인하여 전동기로서 효율이 감소된다.In addition, the efficiency is reduced as an electric motor due to the induced electromotive force.
또한 스테이트(10)에 권선된 코일(15)이 일부 구간이 단선 또는 소손이 되여도 스테이트(10)에 권선된 코일(15)을 전부 교체하여야 한다.
In addition, even if some sections of the coil 15 wound on the state 10 are disconnected or burned out, all the coils 15 wound on the state 10 must be replaced.
도 2는 소멸되는 유도 기전력을 이용하거나, 추가로 획득한 것에 관한 도면이다.2 is a diagram relating to the use of additional induced electromotive force or to further extinction.
도 2a및 도 2b는 유도 기전력을 이용하여 모터의 성능 향상을 기하거나 발전기의 발전량을 추가하기 위한 발명품으로 공개번호 10-2007-0078541(2007년8월1일)에 관한 도면이다.2a and 2b is a view of the publication No. 10-2007-0078541 (August 1, 2007) as an invention for improving the performance of the motor using the induced electromotive force or to add the amount of power generated by the generator.
종래의 모터 또는 발전기의 구조를 개량하여 회전자의 주위에 회전자의 극성에 대항하여 회전가능하게 설치되는 보조회전자(30)를 통하여 유도 기전력이 발생하는 경우 보조회전자의 슬릿현상이 발생하고 이 슬릿현상에 의하여 주회전자(20)를 가속화시켜 주는 기능에 의하여 모터의 성능 향상을 기하거나 발전기의 발전량을 추가적으로 보조하여 주는 기능을 수행한다.When the induced electromotive force is generated through the auxiliary rotor 30 rotatably installed against the polarity of the rotor around the rotor by improving the structure of the conventional motor or generator, the slit phenomenon of the auxiliary rotor occurs. By the function of accelerating the main rotor 20 by this slit phenomenon to improve the performance of the motor or to further support the amount of power generated by the generator.
그러나, 발생하는 유도 기전력을 사용하나 채집은 할 수 없다. However, the induced electromotive force is used but cannot be collected.
또한, 동일한 용량에 대하여 보조 회전자 설치로 인하여 부피가 커진다.
In addition, the volume is increased due to the installation of the auxiliary rotor for the same capacity.
도 2c 및 도 2d는 공개번호 실1998-029083(1998년8월5일)에 관한 도면으로서 브러시레스 모터 내부에서 계자권선과 동일하게 보조권선을 취부하여 회전자가 회전을 할 때 자력의 코일 사이의 상호 작용으로 인하여 발생하는 유도 기전력을 획득하는 방법이다.FIG. 2C and FIG. 2D are views of publication No. 1998-029083 (August 5, 1998), in which the auxiliary winding is mounted in the brushless motor in the same manner as the field winding, and the rotor is rotated when the rotor rotates. It is a method of acquiring induced electromotive force generated by interaction.
그러나, 주권선의 유도 기전력은 채집할 수 없으며, However, the induced electromotive force of the sovereignty cannot be collected,
또한, 동일한 용량에 대하여 추가로 설치되는 보조권선에 의하여 부피가 커진다.
In addition, the volume is increased by auxiliary windings additionally installed for the same capacity.
도 2에서 설명한 바와 같이 유도 기전력의 획득 및 이용에 관하여 많은 노력들이 이루어지고 있다.As described in FIG. 2, many efforts have been made regarding the acquisition and use of induced electromotive force.
상기와 같이 일반적인 비엘디씨 모터는 단순히 연속적으로 전력을 소비하면서 전동기로서만 사용되는 문제점이 있다.As described above, a general BCD motor has a problem of being used only as an electric motor while consuming power continuously.
또한, 동작하는 스테이트(10)에 권선된 코일(15)을 제외한 다수의 스테이트(10)에 권선된 코일(15)은 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)에 의하여 유도 기전력이 발생하나 소멸하는 문제점이 있다.In addition, the coil 15 wound on the plurality of states 10 except for the coil 15 wound on the operating state 10 generates induced electromotive force by the permanent magnet 21 attached to the rotor 20. There is a problem of extinction.
또한, 스테이트(10)에 권선된 코일(15)이 일부 구간이 단선 또는 소손이 되여도 스테이트(10)에 권선된 코일(15)을 전부 교체하여야 하는 문제가 있다.In addition, even if some sections of the coil 15 wound on the state 10 are disconnected or burned out, there is a problem in that the coils 15 wound on the state 10 need to be replaced.
또한, 상기와 같은 일련의 교체 작업으로 인한 재조립 과정에서 발생하는 베어링이나 회전축의 손상을 가져올 수 있고, 그에 따라 비엘디씨 모터의 진동과 소음으로 이어져 신뢰성 및 품질을 저하시키는 문제가 있다.In addition, damage to a bearing or a rotating shaft generated during the reassembly process due to the series of replacement operations as described above may lead to vibration and noise of the BCD motor, thereby degrading reliability and quality.
또한, 상기와 같은 일련의 교체 작업으로 인한 분해 및 재조립과정에 의해 작업공수가 늘어나는 문제가 있다.In addition, there is a problem that the number of work is increased by the disassembly and reassembly process due to the series of replacement work as described above.
또한, 상기와 같이 추가로 설치되는 부품으로 인하여 부피가 커지는 문제가 있다.In addition, there is a problem that the volume is large due to the additionally installed parts as described above.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 동작하는 스테이트(10)에 권선된 코일(15)을 제외한 다수의 스테이트(10)에 권선된 코일(15)은 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)에 의하여 전동기와 발전기의 기능을 동시에 수행하는 발전을 겸용하는 비엘디씨 모터를 제공하는 데 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems, the coil 15 wound on a number of states 10 except for the coil 15 wound on the operating state 10 is the rotor 20 The permanent magnet 21 attached to the to provide a BCD motor that combines the power generation to perform the function of the motor and generator at the same time.
또한, 스테이트(10)에 권선된 코일(15)의 일부 구간이 단선 또는 소손이 되여도 간단하게 해당되는 코일(15)만 교체할 수 있는 발전을 겸용하는 비엘디씨 모터를 제공하는 데 있다.In addition, even if some sections of the coil 15 wound on the state 10 is disconnected or burned out, it is to provide a BCD motor that combines the power generation that can simply replace the corresponding coil 15.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages, and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발전을 겸용하는 비엘디씨 모터는, 베어링이 설치된 좌측과 우측 가이드와, 상기 좌측과 우측 가이드 베어링 사이에 회전가능하게 설치되는 회전축과, 그 회전축과 좌측과 우측 가이드에 고정볼트로 설치되는 복수의 발전동기 뭉치와, 센서 및 회전 감지판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the BCD motor which combines the power generation according to the present invention includes a left and right guide having a bearing installed thereon, a rotating shaft rotatably installed between the left and right guide bearings, It characterized in that it comprises a plurality of power-synchronization bundle, the sensor and the rotation sensing plate installed in the fixing guide to the right guide.
또한, 발전동기 뭉치는 스테이트와 회전자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the power generation motive bundle is characterized by consisting of a state and a rotor.
또한, 스테이트는 1개 또는 복수개의 전자석용 투스가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the state is characterized in that one or a plurality of electromagnet teeth are provided.
또한, 스테이트는 1개 또는 복수개의 발전용 투스가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the state is characterized in that one or more power generation teeth are provided.
또한, 전자석용 투스 및 발전용 투스에 코일 홀더 뭉치를 삽입하는 것을 특징으로 한다. In addition, it is characterized in that the coil holder bundle is inserted into the electromagnetic tooth and the power source tooth.
또한, 회전자는 1개 또는 복수개의 영구자석이 부착된 굽은 팔로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the rotor is characterized by consisting of a curved arm attached to one or a plurality of permanent magnets.
또한, 복수의 발전동기 뭉치의 운전은 1조씩 순차적으로 하며 연속적으로 순환하여운전하는 것을 특징으로 한다.In addition, the operation of the plurality of generation motive bundle is characterized in that the sequential operation by a set of one by one continuously.
또한, 복수의 발전동기 뭉치가 소비하는 전력량은 동일시간 내에 1조의 발전동기 뭉치가 연속적으로 운전하여 소비하는 전력량보다 적은 것을 특징으로 한다.In addition, the amount of power consumed by the plurality of power generation synchronous bundles is characterized in that less than the amount of power consumed by a set of power generation synchronous bundles continuously operating within the same time.
또한, 발전동기 뭉치의 설치 수량이 증가할수록 회전력 및 회전속도가 증가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the rotational force and the rotational speed is characterized in that the increase in the number of installation of the generator synchronous bundle increases.
또한, 발전동기 뭉치의 설치 수량이 증가할수록 발전량이 증가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the amount of power generation increases as the number of installation of the power generation synchronous bundle increases.
상기한 구성으로 된 본 발명품에 의하면, 전자석과 영구자석 간에 작용하는 반발력으로 인하여 전동기와 발전기의 기능을 동시에 수행한다.According to the present invention having the above-described configuration, due to the repulsive force acting between the electromagnet and the permanent magnet performs the function of the motor and the generator at the same time.
도 3 : 본 발명품의 회전자에 대한 기본개념을 설명하는 도면
도 4 : 본 발명품의 용어를 세분화 및 기본 개념을 설명하기 위한 도면
도 5 : 본 발명품의 요부 단면도 및 측면도
도 6 : 본 발명품의 코일 배치에 관한 도면
도 7 : 발전동기 뭉치의 요부 단면도
도 8 : 도 7의 문제점을 보완한 경우의 개념을 설명하기 위한 도면
도 9 : 발전동기 뭉치의 요부 단면도
도 10 : 도 9의 문제점을 보완한 경우의 개념을 설명하기 위한 도면
도 11 : 코일의 결선을 설명하기 위한 도면
3 is a view for explaining the basic concept of the rotor of the present invention
4 is a diagram illustrating the concept of subdivision and basic concepts of the present invention.
5: Main sectional and side view of the present invention
6 is a view of the coil arrangement of the present invention
7: Main sectional view of the generator synchronous bundle
8 is a view for explaining a concept in the case of supplementing the problem of FIG.
9: Main sectional view of the generator synchronous bundle
10 is a view for explaining the concept of the case of complementing the problem of FIG.
11 is a diagram for explaining the connection of coils.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 발전을 겸용하는 비엘디씨 모터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the BCD motor combined with the power generation according to the present invention.
도 3는 본 발명품의 회전자에 대한 기본개념을 설명하는 것이다.Figure 3 illustrates the basic concept of the rotor of the present invention.
도면에서, 전자석 투스(11)에 코일(15)이 권선된 코일 홀더(14)를 취부하고 회전축(30)에 회전자(20)를 회전 가능하게 부착하고 회전자 팔(25)의 끝 부위에 영구자석(21)이 부착되어 있고, 또 전자석 투스(11)는 스위치에 의해 전원을 투입되여 전자석으로 작동을 하며 자력을 방출하고 있는 형상이다.In the figure, a coil holder 14 having a coil 15 wound around the electromagnet tooth 11 is mounted, and the rotor 20 is rotatably attached to the rotating shaft 30, and the end of the rotor arm 25 is mounted. The permanent magnet 21 is attached, and the electromagnet tooth 11 has a shape in which power is turned on by a switch to operate as an electromagnet and release magnetic force.
도 3a에서 전자석과 영구자석(21)의 같은 극, 예컨대 N극이 서로 인접되어, 두자극은 180도의 위상차로 반발력으로 작용한다. 그러나 회전자(20)는 두 자력의 반발력의 힘을 보유하면서 회전자(20)는 정지하고 있다.In FIG. 3A, the same poles of the electromagnets and the permanent magnets 21 are adjacent to each other, for example, the two poles act as a repulsive force with a phase difference of 180 degrees. However, the rotor 20 is stopped while the rotor 20 holds the force of the repulsive force of two magnetic forces.
도 3b는 도 3a의 자력의 힘을 벡터로 표시한 것으로, 전자석의 자력을 F1이라고 하고 영구자석(21)의 자력을 F2라고 하면 자력의 합선은 F=F1-F2로써 회전축(30)또는 전자석 투스(11)의 방향으로 반발력을 보유하면서 정지하고 있다.3B is a vector of the force of the magnetic force of FIG. 3A. When the magnetic force of the electromagnet is F1 and the magnetic force of the permanent magnet 21 is F2, the short circuit of the magnetic force is F = F1-F2, and thus the rotation shaft 30 or the electromagnet It stops, holding repulsive force in the direction of the tooth 11.
도 3c는 도 3a의 문제점을 보완한 실시예로서 전자석과 영구자석(21)의 같은 극, 예컨대 N극이 서로 인접되어, 두자극은 180도의 위상차 반발력으로 작용한다. 그러나 회전자 팔(25)을 회전축(30)의 수평면상 하측으로 기울기를 r1으로 하여 그선을 기준으로 회전자 영구자석(21)의 회전반경 내에서 굽힘으로 영구자석과 연결하면 r2의 내각이 형성되면서 회전자(20)는 반발력을 우측으로 회전력으로 전환하여 우측으로 회전을 한다.FIG. 3C is an embodiment to solve the problem of FIG. 3A, in which the same poles of the electromagnets and the permanent magnets 21 are adjacent to each other, for example, the two poles act as a phase difference repulsion force of 180 degrees. However, when the rotor arm 25 is inclined to the lower side on the horizontal plane of the rotating shaft 30 as r1 and connected to the permanent magnet by bending within the rotation radius of the rotor permanent magnet 21 based on the line, the angle of r2 is formed. The rotor 20 rotates to the right by converting the repulsive force to the rotational force to the right.
도 3d는 벡터로 표시한 것으로 전자력의 힘을 F1이라 하고 영구자석(21)의 반발력을 F2라 하면 합성벡터 F=F1+F2의 힘으로 반발력이 회전력으로 전환하여 회전자(20)는 우측으로 회전을 진행한다. 상기 기울기 r1과 r2는 특별히 한정되지 않으며, 회전자 팔(25)의 설치 수량에 대응하여 적절하게 변형이 가능하다.
FIG. 3D is a vector. When the force of the electromagnetic force is F1 and the repulsive force of the permanent magnet 21 is F2, the repulsive force is converted into rotational force by the force of the composite vector F = F1 + F2, and the rotor 20 is moved to the right. Proceed with the rotation. The inclinations r1 and r2 are not particularly limited, and the inclinations r1 and r2 can be appropriately modified in accordance with the installation quantity of the rotor arm 25.
다시 서술하면, 회전자 팔(25)은 회전축(30)을 중심점으로 하여 회전자 영구자석(21)의 회전반경 내에서 회전자의 팔(25)의 내각이 적을수록 회전자 팔(25)의 길이가 길수록, 동일한 반발력에 대한 회전력의 전환이 유리하나, 회전자 팔(25)의 설치 수량에 따라 적절하게 변형이 가능하다. 또한, 회전자 팔(25)의 굵기를 영구자석(26)의 부분보다 적게 하여서 회전자(20)가 회전을 진행하면 관성력으로 진행을 하는데, 이때에 풀라이 흴(미도시)의 역활을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 그 굵기는 적용례에 따라 적절하게 변형이 가능하다.In other words, the rotor arm 25 has the inner angle of the rotor arm 25 within the rotation radius of the rotor permanent magnet 21 with the rotation axis 30 as the center point of the rotor arm 25. The longer the length, the more favorable the change of rotational force with respect to the same repulsive force is, but the deformation can be appropriately made according to the installation quantity of the rotor arm 25. In addition, the thickness of the rotor arm 25 is less than the portion of the permanent magnet 26 to rotate the rotor 20 proceeds to inertial force, at this time can play the role of a pulley (not shown) It is desirable to make sure that the thickness Modifications can be made as appropriate depending on the application.
따라서, 회전자 팔(25)의 굽힘 및 굵기는 본 발명품의 효율을 증가시키거나, 또는 감소시키는 역활을 한다.
Accordingly, the bending and thickness of the rotor arm 25 serves to increase or decrease the efficiency of the present invention.
도 4은 본 발명품의 용어 및 회전동작의 기본 개념을 설명하기 위한 도면으로, 스테이트(10)의 홈 부위에, 코일(15)이 권선된 코일 홀더(14)가 부착된 전자석 투스(11)를 설치하고, 회전축(30)에 회전자(20)를 회전 가능하게 부착하고, 회전자 팔(25)의 끝 부위에 영구자석(21)이 부착되어 있는 형상으로서 도 4a, b, c에서 전자석 투스(11)는 스위치에 의해 전원이 단락된 상태로, 영구자석에 대하여는 자성체로서 상호 작용을 하고 있으며, 도 4d, e, f에서 전자석 투스는 스위치에 의해 전원이 연결되여 있으므로 전자석 투스는 영구자석에 대하여 전자석으로서 상호 작용을 하고 있는 형상으로, 전자석과 영구자석의 같은 극, 예컨대 N극이 서로 작용하고 있다.4 is a view for explaining the terms of the present invention and the basic concept of the rotation operation, an electromagnet tooth 11 is attached to the coil holder 14, the coil 15 is wound in the groove portion of the state 10; And the rotor 20 is rotatably attached to the rotating shaft 30, and the permanent magnet 21 is attached to the end of the rotor arm 25. In Fig. 11, the power supply is short-circuited by the switch, and the permanent magnets interact with each other as a magnetic material. In Figs. 4d, e and f, the electromagnet tooth is connected to the power source by the switch, so the electromagnet tooth is connected to the permanent magnet. In the shape of interacting with each other as an electromagnet, the same pole of the electromagnet and the permanent magnet, for example, the N pole, is interacting with each other.
도 4a에서 회전자 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 자력은 당김력으로 작용을 하여 회전을 진행한다. 이 자력의 힘을 정당김력이라 하고, In FIG. 4A, the rotor permanent magnet 21 rotates by acting as a pulling force on the electromagnet tooth 11. This force of magnetic force is called just force,
도 4b에서 회전자 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 자력은, 수직으로 당김력이 작용을 하여 어떤 물리적인 힘이 가해지지 않는 한 정지상태를 유지한다. 이 힘을 당김력이라 하고,In FIG. 4B, the rotor permanent magnet 21 maintains its static state with respect to the electromagnet tooth 11, unless the magnetic force is applied vertically and no physical force is applied thereto. This power is called the pulling force,
도 4c에서 회전자 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 자력은 당김력으로 작용을 하여 역회전을 진행한다. 이 자력의 힘을 역당김력이라 한다.In FIG. 4C, the rotor permanent magnet 21 performs reverse rotation by acting as a pulling force on the electromagnet tooth 11. This force of magnetic force is called a retraction force.
즉, 당김력(인력)은 정당김력 과 당김력 및 역당김력으로 세분화하여 구분한다. In other words, the pull force (manpower) is divided into party pull force, pull force and inverse pull force.
도 4d에서 회전자 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 자력이 반발력으로 작용을 하여 역회전을 진행한다. 이 자력의 힘을 역반발력이라 하고,In FIG. 4D, the rotor permanent magnet 21 performs reverse rotation by acting as a repulsive force on the electromagnet tooth 11. This magnetic force is called repulsive force,
도 4e에서 회전자 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 자력이 수직으로 반발력이 작용하나 도 2c에서 전술한 것과 같이 벡터의 원리에 의해 회전력으로 전환된다. 이 자력의 힘을 반발력이라 하고,In FIG. 4E, the rotor permanent magnet 21 has a repulsive force acting vertically with respect to the electromagnet tooth 11, but is converted into rotation force by the principle of the vector as described above in FIG. 2C. This magnetic force is called repulsion
도 4f에서 회전자 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 자력이 반발력으로 작용을 하여 정회전을 진행한다. 이 자력의 힘을 정반발력이라 한다.In FIG. 4F, the rotor permanent magnet 21 performs forward rotation by acting as a repulsive force on the electromagnet tooth 11. This magnetic force is called the antistatic force.
즉, 반발력(척력)은 역반발력 과 반발력 및 정반발력으로 세분화하여 구분한다.
In other words, the repulsive force (repulsive force) is divided into repulsive force, repulsive force and static repulsive force.
특히, 도 4중 도 4a, 도 4e, 도 4f는 본 발명품의 회전 원리가 된다.In particular, Figs. 4A, 4E, and 4F in Fig. 4 serve as rotation principles of the present invention.
후술하지만, 회전축(30)을 중심으로 회전 가능하게 고정된 회전자(20)에 회전자 팔(25)의 끝 부위에 부착된 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 정당김력으로 회전을 하다가 정지하려고 한다. 이때, 반발력 지점에서 센서에 센싱으로 인한 콘트롤러의 신호에 의해, 전자석 투스(11)의 코일(15)이 전원의 연결, 코일(15)이 여자(excite)되면서 전자석의 자력으로 반발력이 작용하며, 이 반발력은 회전자 팔(25)의 굽힘으로 인하여 회전력으로 전환되여 정회전을 하며, 이때 역반발력이 되지 않도록 전원을 개방한다. 이때는 당김력이 작용하나 회전력의 힘이 세게 작용하여 회전을 진행하며 다시 센서에 의해 전원이 투입되여 전자석 투스(11)의 전자력의 힘으로 정반발력이 작용한 후 전원은 개방된다. 이러한 동작으로 회전자(20)는 상기 동작을 반복하면서 회전을 진행한다.
Although described later, the permanent magnet 21 attached to the end portion of the rotor arm 25 to the rotor 20 rotatably fixed about the rotating shaft 30 rotates with a force of force relative to the electromagnet tooth 11. And try to stop. At this time, by the signal of the controller due to the sensing of the sensor at the repulsive force point, the coil 15 of the electromagnet tooth 11 is connected to the power supply, the coil 15 is excited (excite), the repulsive force acts by the magnetic force of the electromagnet, The repulsive force is converted to the rotational force due to the bending of the rotor arm 25 to perform a forward rotation, at this time open the power so as not to be a repulsive force. At this time, the pulling force acts but the force of the rotational force acts hard to proceed the rotation, and the power is turned on again by the sensor, the counter-repulsion force acts by the force of the electromagnetic force of the electromagnet tooth 11, the power is opened. In this operation, the rotor 20 rotates while repeating the above operation.
이하에서는 도면을 참조하여, 먼저 상기 발전동기 뭉치(100)의 구조에 대해서 살펴보고, 이어서, 코일 홀더 뭉치(16)의 배치에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, with reference to the drawings, the structure of the power generating synchronous bundle 100 will be described first, and then the arrangement of the coil holder bundle 16 will be described in detail.
도 5는 본 발명품의 요부 단면도 및 측면도이다.5 is a cross-sectional view and a side view of the main portion of the present invention.
도 5a에서 발전동기 뭉치(100)의 요부 단면도이다.5A is a cross-sectional view of main parts of the power generation synchronous bundle 100.
발전동기 뭉치(100)는 스테이트(10)와 회전자(20)로 구성되며, 회전자(20)는 회전축(30)을 중심점으로 회전자(20)에 부착된 회전자 팔(25)의 끝 부위에 영구자석(21)을 볼트 체결(미도시)하여 고정하고, 스테이트(10)는 복수의 발전 투스(12)가 배열되고, 복수의 직사각형 전자석 투스(11)가 삽입되며, 영구자석(21)의 회전반경 외측으로 일정 간격의 공극을 확보한 후 배치하며, 전자석 투스(11)와 발전투스(12)의 단면적은 회전자 영구자석(21)의 단면적과 동일하게 하는 것이 바람직하다.The generator synchronous bundle 100 is composed of a state 10 and the rotor 20, the rotor 20 is the end of the rotor arm 25 attached to the rotor 20 around the rotation axis 30 The permanent magnet 21 is fixed to the site by bolting (not shown), and the state 10 has a plurality of power generating teeth 12 arranged therein, and a plurality of rectangular electromagnet teeth 11 are inserted therein, and the permanent magnet 21 is inserted therein. After the gap is secured at a predetermined interval to the outside of the rotation radius, the cross-sectional area of the electromagnet tooth 11 and the power generation tooth 12 is preferably equal to the cross-sectional area of the rotor permanent magnet 21.
도 5b는 본 발명품의 가이드 단면도이다.5B is a cross-sectional view of the guide of the present invention.
가이드(40)는 발전동기 뭉치(100)와 회전축(30)을 부착하기 위한 일종의 지지대로서 재질이나 형상은 특별히 한정되지 않으며, 도면에서 원판 형상으로 원주율 내측으로 통공이 형성되는 데, 이 부분에 회전축(30)과 베어링(50)과 발전동기 뭉치(100)가 위치되며, 하나의 철판을 프레싱 가공하여 형성될 수 있다. 미도시 되였지만 발전동기 뭉치에 신체 및 기타 물질의 접촉을 방지할 수 있는 하부가 있는 중공의 원통 형상으로 알미늄 케스팅으로 될 수도 있으며, 이때에는 상부에 커버가 부착되어야 한다.The guide 40 is a kind of support for attaching the power generating synchronous bundle 100 and the rotating shaft 30, and the material and the shape thereof are not particularly limited. 30 and the bearing 50 and the power generation synchronous bundle 100 is located, it can be formed by pressing a single steel plate. Although not shown, it may be an aluminum casting with a hollow cylindrical shape having a lower portion that prevents contact of the body and other materials with the power generating motive bundle, and a cover should be attached to the upper portion.
도 5c는 본 발명품의 요부 측면도이다.5C is a side view illustrating main parts of the present invention.
도면에서 참조번호 40은 좌측과 우측 가이드로서 원판 형상이며 중심에 베어링(50)이 볼트로 체결되어 있다. 베어링(50)이 설치된 좌측과 우측 가이드 사이에 회전축(30)을 설치하고, 그 회전축(30)에 복수의 센서(61)가 센싱하는 회전 감지판(60)을 배치하고, 좌측과 우측 가이드와 회전축(30)에 복수의 발전동기 뭉치(100)를 설치하고, 고정볼트(41)로 취부하여 고정한다. 본 예에서는 발전동기 뭉치를 5개를 배치한 경우를 나타낸 것이며, 회전자(20)에 부착되는 회전자 팔(25)과 영구자석(21)은 2개를 설치한 경우를 나타낸 것으로 본 예에 대하여 회전자(20)를 회전축(30)에 배치할 때에, 각각이 비틀어 배치하되 비틀리는 위상각은 회전자 팔(25)이 10개이므로 360도를 10등분으로 하여 36도로 비틀리게 배치하는 것이 바람직하다.In the drawings, reference numeral 40 is a left and right guide, which has a disk shape, and a bearing 50 is bolted to the center thereof. The rotating shaft 30 is installed between the left and right guides on which the bearings 50 are installed, and the rotation detecting plate 60, which the plurality of sensors 61 sense, is disposed on the rotating shaft 30. A plurality of power generating synchronous bundle (100) is installed on the rotating shaft (30) and fixed by mounting with a fixing bolt (41). This example shows a case in which five bundles of power generation motives are arranged, and the rotor arm 25 and the permanent magnet 21 attached to the rotor 20 show two cases in which they are installed. On the other hand, when the rotor 20 is disposed on the rotating shaft 30, the rotor 20 is twisted, but the twisted phase angle is 10 rotor arms 25 so that the angle of rotation is 36 degrees with 360 degrees. desirable.
이때, 스테이트(10)은 비자성체로 알미늄케스팅으로 성형하여 형성될 수 있고, 고정 볼트(41)은 비자성체로 스테인레스가 바람직하고, 전자석 투스(11)는 자성체로서 복수의 규소 강판을 적층하여 사용하거나 또는 순철을 사용하는 것이 바람직하고, 영구자석(21)은 예컨대 네오디윰 등의 히토류계 영구자석과 같이 4,000가우스 이상의 강력한 자력을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 상기에서 서술한 재질 및 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다.
In this case, the state 10 may be formed by molding aluminum casting with a nonmagnetic material, and the fixing bolt 41 is preferably stainless with a nonmagnetic material, and the electromagnet tooth 11 is used by stacking a plurality of silicon steel sheets as a magnetic material. It is preferable to use pure iron, and the permanent magnet 21 is preferably one having a strong magnetic force of 4,000 gauss or more, such as, for example, a magneto-type permanent magnet such as neodyne. Of course, the material and kind mentioned above are not limited to a specific thing.
도 6은 본 발명품의 코일 배치 및 결선에 관한 도면으로서,6 is a view of the coil arrangement and connection of the present invention,
도 6a는 코일의 배치 및 결선에 관한 도면이다.6A is a diagram relating to arrangement and connection of coils.
일반적인 비엘디씨 모터에 있어서, 스테이트에서 투스 와 코일 사이에는 절연을 유지하기 위한 인슐레이터가 삽입된다. 즉 코일을 권선 할 때에 슬롯과 슬롯 사이에 인슐레이터가 감싼 위로 코일을 권선 하나, 본 발명품인 발전을 겸용하는 비엘디씨 모터에 있어서는, 인슐레이터와 동등 이상의 절연성을 갖는 프라스틱으로 사출, 성형한 홀더(14)에 코일(15)을 권선한 코일 홀더 뭉치(16)를 복수의 전자석 투스(11)와 발전 투스(12)에 삽입하여 고정을 한다.In a typical BCD motor, an insulator is inserted between the tooth and the coil in the state to maintain insulation. In other words, in winding the coil wrapped around the insulator between the slot and the slot when winding the coil, in the BCD motor which combines the power generation of the present invention, the holder 14 is molded and injected with plastic having an insulating property equivalent to or greater than that of the insulator. The coil holder bundle 16 wound around the coil 15 is inserted into the plurality of electromagnetism 11 and the power generation tooth 12 to be fixed.
그리고, 전자석 투스(11)는 후술 하지만, 개별의 발전동기 뭉치마다 직렬로 결선하는 것이 바람직하다.In addition, although the electromagnet tooth 11 is mentioned later, it is preferable to connect in series for each individual motive power generation bundle.
그리고, 발전 투스(12)는 후술하지만, 복수의 발전동기 뭉치에 회전자(20)의 영구자석(21)이 대응하는 지점을 묶음으로 하되, 부하의 용도에 따라 직렬로 결선한다.In addition, although the power tooth 12 is described later, the points corresponding to the permanent magnets 21 of the rotor 20 are bundled to a plurality of power generating synchronous bundles, but are connected in series according to the purpose of the load.
도 6b는 코일 홀더(14)의 단면도이며, 도 6c는 A와 A'의 단면도이다.6B is a sectional view of the coil holder 14, and FIG. 6C is a sectional view of A and A '.
각각의 도면에서 코일 홀더(14)는 투스(11, 12)에 고정할 수 있는 홀을 구비하고 중공의 사각통의 형태로, 위와 아래는 권선된 코일이 이탈하지 않도록 돌출되며, 높이는 한정되지 않으며, 적용예에 따라 적절하게 변형이 가능하다.In each of the drawings, the coil holder 14 has a hole for fixing to the teeth 11 and 12, and is in the form of a hollow rectangular cylinder, and the upper and lower portions protrude so that the coiled coil does not escape, and the height is not limited. According to the application, the deformation can be appropriately performed.
또한, 코일 홀더(14)는 코일(15)과 투스 사이를 절연시키는 기능을 구비하며 코일의 소손 및 단락시에 교체를 용이하게 하는 것으로, 프라스틱을 사출, 성형하여 형성될 수 있다. 물론, 상기에서 서술한 재질 및 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다.In addition, the coil holder 14 has a function to insulate between the coil 15 and the tooth and facilitates replacement when the coil is burned out or short-circuited, and may be formed by injecting and molding plastic. Of course, the material and kind mentioned above are not limited to a specific thing.
이하의 도면에서 본 발명품을 전동기로서의 회전동작과 전동기로서 소비 전력량을 설명한다.
In the following drawings, the present invention describes the rotational operation as an electric motor and the power consumption amount as an electric motor.
먼저 전동기로서 설명한다.First, the electric motor will be described.
도 7은 발전동기 뭉치의 요부 단면도로서, 발전 투스(12)의 코일 홀더 뭉치는 미취부하고 전자석 투스(11)에 한하여 코일 홀더 뭉치(16)를 설치한 형태이다.7 is a cross-sectional view of the main portion of the power generation synchronous bundle, in which the coil holder bundle of the power generation tooth 12 is not mounted and the coil holder bundle 16 is provided only for the electromagnet tooth 11.
도면에서 회전자(20)의 영구자석(21)은 전자석 투스(11)에 대하여 도 3b에서 전술한 바와 같이 당김력으로 정지하고 있다. 이때에, 센서(61)는 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)의 위치를 센싱하고, 신호를 출력하여 콘트롤러(1000)에 신호를 전송하면 콘트롤러(1000)는 무접점의 반도체 소자 S1에 소스와 게이트간에 전압을 유기시켜 전원을 전자석 투스(11)의 코일 홀더 뭉치에 전압을 인가하고 전자석 투스(11)은 코일(15)의 자화에 의하여 자력을 방출한다. 이 자력은 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)과 반발력으로 작용하며, 이반발력은 회전자 팔(25)에 의하여 회전력으로 전환되여 회전을 시작한다. 이때 센서(61)는 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)의 위치를 센싱하고 신호를 출력하여 콘트롤러(1000)에 신호를 전송하면 콘트롤러(1000)는 무접점의 반도체 소자 스위치 S1에 유기된 전압 차단하여 전원을 개방하여 역반발력을 억제한다. 이때 다시 센서(61)는 회전된 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)의 위치를 센싱하고, 신호를 출력하여 콘트롤러(1000)에 신호를 전송하면 콘트롤러(1000)는 무접점의 반도체 소자 스위치 S1에 전압을 유기시켜 전원을 전자석 투스(11)의 코일 홀더 뭉치에 전압을 인가하고 전자석 투스(11)은 코일(15)의 자화에 의하여 자력을 방출하여 정반발력의 힘으로 회전자(20)을 회전시킨다. p1과 p3지점을 출발한 회전자(20)는 초기에 작용한 정반발력과 관성력의 힘으로 회전을 진행하여 p2지점과 p4지점에 도달하였을 때 회전자 영구자석(20)은 전자석 투스(11)에 대하여 정당김력으로 회전을 진행을 하여 p1지점과 p4지점에 도달한다. 이때 다시 전술한 센서(501)및 콘트롤러(1000)와 무접점 반도체 스위치에 의하여 전술한 동작을 반복하며 전동기로서의 회전을 진행한다. In the figure, the permanent magnet 21 of the rotor 20 is stopped by the pulling force with respect to the electromagnet tooth 11 as described above in FIG. 3B. At this time, the sensor 61 senses the position of the permanent magnet 21 attached to the rotor 20, and outputs a signal to transmit a signal to the controller 1000, the controller 1000 is a contactless semiconductor device The voltage is induced between S1 and the source at S1 to apply a voltage to the coil holder bundle of the electromagnet tooth 11, and the electromagnet tooth 11 emits magnetic force by magnetization of the coil 15. This magnetic force acts as a repulsive force with the permanent magnet 21 attached to the rotor 20, the repulsive force is converted to the rotational force by the rotor arm 25 to start the rotation. At this time, the sensor 61 senses the position of the permanent magnet 21 attached to the rotor 20, outputs a signal, and transmits a signal to the controller 1000. The controller 1000 is connected to the solid-state semiconductor element switch S1. By suppressing the induced voltage to open the power supply suppresses the repulsive force. At this time, the sensor 61 senses the position of the permanent magnet 21 attached to the rotated rotor 20, outputs a signal, and transmits a signal to the controller 1000. By inducing a voltage to the element switch S1, a power is applied to the coil holder bundle of the electromagnet tooth 11, and the electromagnet tooth 11 emits a magnetic force by magnetization of the coil 15, thereby rotating the rotor with a force of antistatic force ( Rotate 20). Starting from p1 and p3, the rotor 20 rotates with the force of the initial reaction force and the inertia force, and when the p2 and p4 points are reached, the rotor permanent magnet 20 is the electromagnet tooth (11). Rotate with just force to reach point p1 and point p4. At this time, the above-described operation is repeated by the aforementioned sensor 501 and the controller 1000 and the contactless semiconductor switch, and the rotation as the electric motor is performed.
그러나 상기 서술한 바와 같이 발전동기 뭉치 1개로는 위상차가 180도로 회전력 및 회전속도를 효율적으로 사용하는데 불리함이 있다.
However, as described above, there is a disadvantage in using one generation synchronous bundle efficiently using the rotational force and the rotational speed of 180 degrees.
다음은 전동기로서 소비 전력량에 대하여 설명한다.Next, the electric power consumption amount as an electric motor is demonstrated.
발전동기 뭉치 1개의 소비전력량은 코일(15)의 용량을 1㎾, 전압 인가 시간을 t1 이라 하면 1시간 동안 소비전력은 표1과 같이 정리할 수 있다.The power consumption of one generation synchronous bundle can be summarized as shown in Table 1 for 1 hour if the capacity of the coil 15 is 1 kW and the voltage application time is t1.
전자석 코일 용량Electromagnet coil capacity 1hr 동안 전압 인가시간Voltage application time for 1hr 소비 전력량(kWh)Power Consumption (kWh)
1㎾1㎾ t1t1 1㎾ * t11㎾ * t1
도 8은 상기 문제점을 보완한 경우의 개념을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a concept in the case of supplementing the above problem.
본 실시예에 있어서는 하나의 회전축(30)에 스테이트와 회전자로 이루어지는 발전동기 뭉치를 복수개, 본 예에서는 5개를 설치한 경우를 나타낸 것이다. 본 실시예와 같이 발전동기 뭉치(100)를 복수개 채용하는 경우에는 회전감지판이 설치되나, 본 예에서는 각각에 센서를 취부한 경우로 하여 설명하고, 동일한 부호는 생략하며, 도 7에서 전술한 도 5와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.In this embodiment, a case where a plurality of power generating synchronous bundles composed of a state and a rotor are provided in one rotary shaft 30, and in this example, five are provided. In the case of employing a plurality of power generation synchronous bundles 100 as in the present embodiment, a rotation sensing plate is installed, but in this example, the sensor is attached to each case, and the same reference numerals are omitted. Parts substantially the same as 5 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
도면에서 회전자(20) 및 영구자석(21)은 36도 위상차로 비틀리게 설치되고, 이에 대응하는 코일 홀더 뭉치(15)가 부착된 전자석 투스(11)는 동일한 위상각으로 설치되여 있다. 이때 #1 발전동기 뭉치(100)는 도 6에서 서술한 바와 같이 센서와 콘트롤러와 무접점 반도체 스위치와 회전자 팔(25)에 의하여 정반발력으로 회전을 진행하면, 동일 회전축(30)에 부착된 #2, 3, 4, 5 발전동기 뭉치(100)도 회전한다. 이때, #2 발전동기 뭉치는 정당김력으로 작용하여 회전하고 p1지점에 위치하면 정반발력으로 작용하고 #3 발전동기 뭉치는 정당김력으로 작용하여 p1지점에 위치하면 정반발력으로 작용하고, 계속하여 순차적으로 작용하며 회전동작을 진행한다. 이때에 전자석 투스(11)의 코일(15)는 동시에 여자되지 않도록 무접점 반도체 스위치는 내부 인터록(inter lock)을 하여야 하며, 만일 동시에 여자된다면 역반발력의 작용으로 회전력 및 회전속도가 감소한다.In the drawing, the rotor 20 and the permanent magnet 21 are twisted in a 36 degree phase difference, and the electromagnet tooth 11 with the corresponding coil holder bundle 15 is installed at the same phase angle. At this time, the # 1 power generation bunch 100 is attached to the same rotation shaft 30 when the rotation proceeds with the positive reaction force by the sensor, the controller, the contactless semiconductor switch and the rotor arm 25 as described in FIG. # 2, 3, 4, 5 Power generation bundle (100) also rotates. At this time, the # 2 power generation motive bundle acts as a positive force and rotates, and if it is located at the point p1, it acts as a positive repulsion force. It acts as a rotary motion. At this time, the contactless semiconductor switch should be internally interlocked so that the coil 15 of the electromagnet tooth 11 is not simultaneously excited, and if simultaneously, the rotational force and the rotational speed are reduced by the action of the repulsive force.
상기 서술한 바와 같이 발전동기 뭉치 1개로는 180도 회전할 때마다 전원이 투입 개방으로 회전력 과 회전속도를 효율적으로 사용하는데 불리함이 있으나, 발전동기 뭉치를 5개로 설치하면 36도 회전할 때마다 전원이 투입 개방으로 회전력 및 회전 속도도 증가한다. 즉 발전동기 뭉치의 수량이 증가할수록 큰 회전력과 큰 회전속도를 얻을 수 있다.
As described above, there is a disadvantage in that the power is efficiently used for turning power and rotation speed by opening and closing the power generating synchronous bundle every 180 degrees. Rotational force and rotational speed also increase as the power supply opens. In other words, as the number of power generating motive bundles increases, a large rotational force and a large rotational speed can be obtained.
다음은 전동기로서 소비 전력량에 대하여 설명한다.Next, the electric power consumption amount as an electric motor is demonstrated.
발전동기 뭉치 1개의 소비전력량은 코일(15)의 용량을 1㎾, 전압 인가 시간을 t1 이라 하면 1시간 동안 소비전력은 표2와 같이 정리할 수 있다.The power consumption of one generation synchronous bundle can be summarized as shown in Table 2 when the capacity of the coil 15 is 1 kW and the voltage application time is t1.
전자석
코일 용량
(kW)
Electromagnet
Coil capacity
(kW)
발전동기
n개 설치용량
(kW)
Motivation
n footprints
(kW)
실제
사용 용량
(kW)
real
Used capacity
(kW)
1hr 동안
전압
인가시간
For 1hr
Voltage
Authorization time
소비 전력량
(kWh)
Power consumption
(kWh)

비 고

Remarks
1㎾1㎾ n kWn kW 1kW1 kW t1t1 1㎾ * t11㎾ * t1 소비전력량 < 1kWhPower consumption <1 kWh
상기한 표2를 정리하여 서술하면, 본 발명품인 발전을 겸용한는 비엘디씨 모터는 발전동기 뭉치를 복수로 설치하되 전자석용 투스에 권선된 코일의 여자는 순차적으로 하여 연속적으로 1조씩 여자 하여야 하며, 발전동기 뭉치의 설치 수량이 증가할수록 회전력 및 회전속도가 증가하고, 복수의 발전동기 뭉치가 소비하는 전력량은 동일시간 내에 발전동기 뭉치 1조의 전자석용 투스에 권선된 코일이 연속적으로 여자 될 때에 소비하는 전력량보다 적은 것을 특징으로 한다.
To summarize the above Table 2, the BCD motor, which combines the power generation of the present invention, should install a plurality of power generation synchronous bundles, but the excitation of the coil wound on the electromagnet tooth should be excited one by one in succession. Rotational force and rotational speed increase as the installed quantity of the generator synchronous bundle increases, and the amount of power consumed by a plurality of generator synchronous bundles is consumed when the coils wound on the pair of electromagnet teeth of the generator synchronous bundle are continuously excited within the same time. It is characterized by less than the amount of power.
이상으로 전동기로서 회전동작과 소비 전력량을 설명하였다.
The rotation operation and the power consumption as the electric motor have been described above.
이하 도면에서 본 발명품을 발전기로서의 동작과 발전기로서 출력량에 대하여 설명한다. 먼저 발전기로서 동작을 설명한다.
In the following drawings, the present invention will be described for the operation as a generator and the output amount as a generator. First, the operation as a generator will be described.
도 9은 발전동기 뭉치의 요부 단면도이다.9 is a sectional view of main parts of the power generation bundling.
도 9a는 코일(15)을 전자석 투스(11)와 발전 투스(12)에 권선한 형태의 배면도이다. 즉 투스(11, 12)를 중심으로 좌측은 코일의 입구이며, 우측은 코일의 출구로서 180도 위상차가 있다.FIG. 9A is a rear view of the coil 15 wound around the electromagnetic tooth 11 and the power tooth 12. In other words, the left side of the teeth 11 and 12 is the inlet of the coil, and the right side of the coil has an 180 degree phase difference as the outlet of the coil.
도 9b에서 회전축(30)을 중심으로 회전자 영구자석(21)이 좌에서 우측으로 회전을 진행하면 유도 기전력이 발생한다. 유도 기전력은 t1과 t3는 180도 위상 차이가 있는 기전력이다. 따라서, t2구간이 영구자석(21)의 폭보다 적으면 t1과 t3구간에서 발생하는 유도 기전력이 상쇄되여 발전의 효율이 적어지고, 그 폭이 크면 공회전으로 인하여 발전의 효율이 적어지므로 그 폭은 동일하게 하는 것이 바람직하다. t4구간은 슬롯(13)과 관계있는 부분으로 발전의 효율을 높이려면 적을수록 유리하다.In FIG. 9B, when the rotor permanent magnet 21 rotates from left to right about the rotation shaft 30, induced electromotive force is generated. The induced electromotive force is an electromotive force with a phase difference of 180 degrees between t1 and t3. Therefore, if the t2 section is smaller than the width of the permanent magnet 21, the induced electromotive force generated in the t1 and t3 sections is canceled to reduce the efficiency of power generation. It is preferable to make it the same. The t4 section is a part related to the slot 13, and the smaller it is to increase the efficiency of power generation.
도 9c는 발전동기 뭉치(100)에 전자석 투스(11)와 발전 투스(12)에 코일(15)이 권선된 코일 홀더 뭉치(16)를 취부한 형태로 유도 기전력이 발생되는 구간을 표시한 것이다. 복수의 전자석 투스(11)의 t1부분은 유도 기전력을 채집하나 180도 위상차가 있는 t3부분은 회전을 위한 전원이 여자되는 부분으로 유도 기전력의 채집은 일부하고, 복수의 발전 투스(12)는 t1과 180도 위상차가 있는 t3구간에서 유도 기전력을 채집한다.
FIG. 9C illustrates a section in which induced electromotive force is generated in a form in which a coil holder bundle 16 in which an electromagnet tooth 11 and a coil 15 are wound on a generator motive bundle 100 is mounted. . The t1 portion of the plurality of electromagnet teeth 11 collects induction electromotive force, but the t3 portion having a 180 degree phase difference is a portion in which power for rotation is excited, and the collection of induction electromotive force is part, and the plurality of power generation teeth 12 are t1. The induced electromotive force is collected in the section t3 with the phase difference of 180 degrees.
다음은 발전기로서 출력량에 대하여 설명한다.The following describes the output quantity as a generator.
발전동기 뭉치 1개의 코일(15) 용량을 1㎾, 발전기 효율을 15%라고 하면 1시간 동안 획득할 수 있는 발전 출력량을 표3과 같이 정리할 수 있다.Synchronization of the power generation unit 1 The capacity of the coil 15 1 ㎾ and the generator efficiency 15% can be summarized as shown in Table 3, the power generation output that can be obtained for one hour.
발전동기 용량(kW)Power generation motive capacity (kW) 발전기로서 효율(%)Efficiency as a generator (%) 발전 출력량(kWh)Power Generation Output (kWh)
1 kW1 kW 15%15% 0.15kWh0.15 kWh
그러나 상기 표3과 같이 발전동기 뭉치 1개는 발전량을 효율적으로 획득하는데 불리함이 있다.
However, as shown in Table 3, one bundle of power generation motives has a disadvantage in efficiently obtaining power generation.
도 10는 상기 문제점을 보완한 경우의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
10 is a view for explaining the concept when the above-mentioned problem is solved.
본 실시예에 있어서는 하나의 회전축(30)에 스테이트와 회전자로 이루어지는 발전동기 뭉치를 복수개, 본 예에서는 5개를 설치한 경우를 나타낸 것이다. 도 7에서 서술한 바와 같이 복수의 코일 홀더 뭉치(16)에 대하여 복수의 회전자(20)에 부착된 영구자석(21)에 의하여 유도 기전력이 발생한다.
In this embodiment, a case where a plurality of power generating synchronous bundles composed of a state and a rotor are provided in one rotary shaft 30, and in this example, five are provided. As described in FIG. 7, the induced electromotive force is generated by the permanent magnet 21 attached to the plurality of rotors 20 with respect to the plurality of coil holder bundles 16.
다음은 발전기로서 출력량에 대하여 설명한다.The following describes the output quantity as a generator.
발전동기 뭉치 5개의 코일(15) 용량은 1㎾, 발전동기 뭉치 1개의 발전기 효율을 15%라고 하면, 1시간 동안 획득할 수 있는 발전 출력량을 표4과 같이 정리할 수 있다.When the power generation synchronous bundle 5 coils 15 has a capacity of 1 ㎾ and the power generator synchronous bundle is 15%, the power generation output that can be obtained for 1 hour can be summarized as shown in Table 4.
발전동기
용량(kW)
Motivation
Capacity (kW)
발전기로서
효율(%)
As a generator
efficiency(%)
발전 출력
량(kWh)
Power generation output
KWh
발전동기 뭉치
설치량(개)
Generation motive bundle
Installation quantity ()
발전 출력량
(kWh)
Power generation
(kWh)
1 kW1 kW 15%15% 0.15kWh0.15 kWh 55 0.15kWh * 5 = 0.75kWh0.15 kWh * 5 = 0.75 kWh
상기 도표 4를 설명하면 발전동기 뭉치의 수량이 5배 증가하여 발전량도 5배로 증가한다.
Referring to Table 4, the quantity of the motive power generation bundle is increased five times, and the amount of generation increases five times.
전술한 원리에 의하여 비록 도면은 미도시 되였지만, n개의 발전동기 뭉치를 설치한 경우에 대하여 소비전력량과 출력량을 설명한다.Although the drawings are not shown in accordance with the above-described principle, power consumption and output power will be described with respect to the case where n generators are installed.
발전동기 뭉치 n개의 소비전력량은 코일(15)의 용량을 1㎾, 발전동기 뭉치 1개의 발전기 효율을 15%라고 하면 1시간 동안 획득할 수 있는 소비 전력량과 발전 출력량을 표5과 같이 정리할 수 있다.The power consumption of n power generation synchronous bundles can be summarized as shown in Table 5 when the power consumption of the coil 15 is 1 ㎾ and the power generation efficiency of one power generation synchronous bundle is 15%. .
발전동기
소비전력량(kW)
Motivation
Power Consumption (kW)
발전기로서
효율(%)
As a generator
efficiency(%)
발전 출력
량(kWh)
Power generation output
KWh
발전동기 뭉치
설치량(개)
Generation motive bundle
Installation quantity ()
발전 출력량
(kWh)
Power generation
(kWh)
소비량 < 1kWConsumption <1kW 15%15% 0.15kWh0.15 kWh nn 0.15kWh * n (kWh)0.15 kWh * n (kWh)
상기한 표5를 정리하여 서술하면, 발전동기 뭉치의 설치 수량이 증가하여도 소비하는 전력량은 동일시간 내에 발전동기 뭉치 1조의 전자석용 투스에 권선된 코일이 연속적으로 여자 될 때에 소비하는 전력량보다 적으며 발전동기 뭉치의 설치 수량이 증가할수록 발전량은 증가한다.
To summarize the above Table 5, the amount of power consumed even if the installed quantity of power generating synchronous bundles increases is less than the amount of power consumed when the coils wound on a pair of electromagnet teeth in the same time are continuously excited within the same time. As the number of installed motive bundles increases, the amount of power increases.
도 11은 코일(15)의 결선 방법이다.11 is a wiring method of the coil 15.
전자석 투스(11)의 코일(15)의 결선은 동작하는 발전동기 뭉치(100)의 전자석 투스(11) 외의 발전동기 뭉치(100)의 전자석 투스(11)가 동작하여 역반발력으로 인하여 회전력 및 회전속도가 저하되지 않도록 개별의 발전동기 뭉치마다 직렬로 결선하는 것이 바람직하고,The connection of the coil 15 of the electromagnet tooth 11 is performed by the electromagnet tooth 11 of the power generator motive bundle 100 other than the electromagnet tooth 11 of the power generator motive bundle 100 that is operated, thereby causing the rotational force and the rotation. In order not to reduce the speed, it is desirable to connect each individual generation motive in series.
발전 투스(12)의 코일(15)의 결선은 개별의 발전동기 뭉치(100)의 발전 투스(12)를 결선하여 영구자석(21)에 대하여 획득하는 유도 기전력이 이외의 코일(15)에 전류의 흐름으로 자력으로 인한 역반발력으로 인하여 회전력 및 회전속도가 저하되지 않도록 복수의 발전동기 뭉치에 회전자(20)의 영구자석(21)이 대응하는 지점을 묶음으로 하되 직렬로 결선한다.The wiring of the coil 15 of the power generation tooth 12 is connected to the power generation tooth 12 of the individual power generation synchronous bundle 100 to obtain a current to the coil 15 other than the induced electromotive force obtained for the permanent magnet 21. In order to prevent the rotational force and the rotational speed from being lowered due to the repulsive force due to the magnetic force, the permanent magnets 21 of the rotor 20 are bundled in a plurality of power generating synchronous bundles, but are connected in series.
도면을 참조하여 결선 묶음을 표6과 표7로 정리하며, 표6은 전자석 투스의 코일 번호이며, 표7은 발전 투스의 코일 번호이고, 코일의 번호는 도 10의 고정자 스테이트 외주면에 기입한 번호를 참조한다.Table 6 and Table 7 summarize the wiring bundle with reference to the drawings, Table 6 is the coil number of the electromagnetic tooth, Table 7 is the coil number of the power tooth, and the coil number is the number written on the outer circumferential surface of the stator state of FIG. See.
발전동기 뭉치Generation motive bundle 전자석 투스 번호Electromagnetism number
1(100)1 (100) 1One 1111
2(100)2 (100) 1One 1111
3(100)3 (100) 1One 1111
4(100)4 (100) 1One 1111
5(100)5 (100) 1One 1111
구분division 발전 투스 번호Power tooth number
1(100)1 (100) 2(100)2 (100) 3(100)3 (100) 4(100)4 (100) 5(100)5 (100)
1구룹1 Group 2-92-9 2-192-19 3-73-7 3-173-17 4-54-5 4-154-15 5-35-3 5-135-13
2구룹2 groups 1-21-2 1-121-12 2-102-10 2-202-20 3-83-8 3-183-18 4-64-6 4-164-16 5-45-4 5-145-14
3구룹3 Group 1-31-3 1-131-13 3-93-9 3-193-19 4-74-7 4-174-17 5-55-5 5-155-15
4구룹4 groups 1-41-4 1-141-14 2-122-12 2-22-2 3-103-10 3-203-20 4-84-8 4-184-18 5-65-6 5-165-16
5구룹5 groups 1-51-5 1-151-15 2-132-13 2-32-3 4-94-9 4-194-19 5-75-7 5-175-17
6구룹6 Groups 1-61-6 1-161-16 2-142-14 2-42-4 3-123-12 3-23-2 4-104-10 4-204-20 5-85-8 5-185-18
7구룹7 Groups 1-71-7 1-171-17 2-152-15 2-52-5 3-133-13 3-33-3 5-95-9 5-195-19
8구룹8 groups 1-81-8 1-181-18 2-162-16 2-62-6 3-143-14 3-43-4 4-124-12 4-24-2 5-105-10 5-205-20
9구룹9 Group 1-91-9 1-191-19 2-172-17 2-72-7 3-153-15 3-53-5 4-134-13 4-34-3
10구룹10 groups 1-101-10 1-201-20 2-182-18 2-82-8 3-163-16 3-63-6 4-144-14 4-44-4 5-125-12 5-25-2
이상으로 발전기로서 동작과 출력량을 설명하였다.
The operation and output quantity as a generator have been described above.
참고로 도면에 도시된 영구자석의 극성은 N극으로 표시하고 설명하였으나 S극도 동일하게 적용할 수 있으며, 도면에 도시된 회로는 동작설명을 하기 위한 결선도로서 본 특허청구범위에는 제외된다.
For reference, the polarity of the permanent magnet shown in the drawing is shown and described as the N pole, but the S pole can be applied in the same way, the circuit shown in the drawing is a connection diagram for explaining the operation is excluded from the claims.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전동기와 발전기의 역활을 동시에 수행하는 것으로 회전기기가 필요한 모든 산업에 전반적으로 사용할 수 있다.As described above, according to the present invention, the role of the electric motor and the generator can be performed at the same time, so that the rotary machine can be used in all industries required.
10 : 스테이트 11 : 전자석 투스 12 : 발전 투스 13 : 슬롯
14 : 코일 홀더 15 : 코일 16 : 코일 홀더 뭉치
20 : 회전자 21 : 회전자 영구자석 25 : 회전자 팔
30 : 회전축
40 : 가이드 41 : 고정자 고정볼트
50 : 베어링
60 : 센서 감지판 61 : 센서
100 : 발전동기 뭉치
1000 : 콘트롤러
10 state 11 electromagnet tooth 12 power generation tooth 13 slot
14 coil holder 15 coil 16 coil holder bundle
20: rotor 21: rotor permanent magnet 25: rotor arm
30: rotating shaft
40: guide 41: stator fixing bolt
50: Bearing
60: sensor detection plate 61: sensor
100: bundle of power generation motive
1000: controller

Claims (12)

  1. 발전을 겸용한 비엘디씨모터로서
    좌측가이드와 우측가이드 사이에 회전축이 회전가능하게 설치되며
    상기 회전축을 중심으로 스테이트와 회전자를 갖는 다수개의 발전동기 뭉치가 설치되는데
    회전자는 회전의 중심으로부터 회전의 반대방향으로 일정각도 구부러진후 다시 반대방향으로 소정각도 구부러진 회전자팔을 가지며
    상기 회전자팔의 끝단에는 영구자석이 부착되며
    상기 회전자의 주위로 스테이트는 발전용투스와 전자석 투스가 일정각도를 이루며 원형으로 배치되며
    상기 전자석 투스와 발전투스의 단면적과 폭의 길이 중 어느 하나는 회전자 영구자석의 단면적과 폭의 길이 중 어느 하나와 같은 것을 특징으로 하는, 발전을 겸용한 비엘디씨모터
    As biel DC motor which combined development
    The rotating shaft is rotatably installed between the left guide and the right guide.
    A plurality of power generator bundles having a state and a rotor are installed around the rotating shaft.
    The rotor has a rotor arm bent at a certain angle in the opposite direction of rotation from the center of rotation and then bent at an angle in the opposite direction again.
    Permanent magnet is attached to the end of the rotor arm
    Around the rotor, the state is arranged in a circular shape with a power tooth and an electromagnet tooth at an angle.
    The one of the cross-sectional area and the width of the electromagnet tooth and the power generation tooth is the same as any one of the cross-sectional area and the length of the width of the permanent magnet of the rotor, Biel DC motor for power generation
  2. 삭제delete
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자석 투스는 여자되어 반발력에 의해 회전자를 정회전 시켰다가 역반발력이 발생하지 않도록 전원을 개방한 후 다시 전자석을 여자시키는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는, 발전을 겸용한 비엘디씨모터The method of claim 1, wherein the electromagnet tooth is excited and rotates the rotor forward due to the repulsive force, and then repeats exciting the electromagnet again after opening the power so that the repulsive force does not occur. BLC motor
  4. 제1항에 있어서, 상기 전자석 투스의 코일 결선은 동작하는 개별의 발전동기 뭉치마다 직렬로 결선하는, 발전을 겸용한 비엘디씨모터
    According to claim 1, wherein the coil connection of the electromagnet tooth is connected to the power generation BCD motor, which is connected in series for each of the individual motive power generating unit operating
  5. 삭제delete
  6. 제1항에 있어서 다수개의 발전동기 뭉치는 순차적으로 연속적으로 순환하여 운전되는 것을 특징으로 하는, 발전을 겸용한 비엘디씨모터
    The method of claim 1, wherein the plurality of power generation synchronous bunches are characterized in that the BCD motor for both power generation characterized in that the operation is continuously circulated continuously
  7. 제1항에 있어서, 발전동기 뭉치의 설치 수량이 증가할수록 회전력 및 회전속도가 증가하는 것을 특징으로 하는,발전을 겸용한 비엘디씨모터The method of claim 1, wherein the rotational force and the rotational speed is increased as the number of installation of the power generation synchronous bundle increases, the BLC motor for power generation
  8. 제1항에 있어서, 발전동기 뭉치의 수량이 증가할수록 발전량이 증가하는 것을 특징으로 하는, 발전을 겸용한 비엘디씨모터
    The method of claim 1, wherein the amount of power generation increases as the number of power generation synchronous bundle increases, the BCD motor for dual power generation
  9. 삭제delete
  10. 삭제delete
  11. 삭제delete
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