KR101315870B1

KR101315870B1 - 다상 발전 장치

Info

Publication number: KR101315870B1
Application number: KR1020120014714A
Authority: KR
Inventors: 김창수
Original assignee: 프라미스전자(주)
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-10-08
Also published as: KR20130093269A

Abstract

본 발명은 다상 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속으로 회전하는 회전자와 그 회전자를 둘러싼 채로 고정되는 고정자를 통하여 다량의 전기를 생산 및 공급할 수 있는 다상 발전 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 다수 개의 코일(114)이 구비되고, 원형 링 형태로 개별 제조 및 관리되는 착탈 가능한 단상 출력의 단위 코일뭉치(110)가 다수 개 적층 배치되되, 적층 된 상기 코일뭉치(110)가 기 설정된 위상 차이에 따라 서로 어긋나게 배치되어 다 상의 출력을 발생시키는 고정자몸체(100); 상기 고정자몸체(100) 내측 중앙부위를 관통하는 형태로 배치되면서 회전가능하게 형성되되, 외면에 마그네트(210)가 극성이 교번 되면서 구비되는 회전자몸체(200); 및 상기 고정자몸체(100)와 상기 회전자몸체(200)를 감싸면서 형성되되, 다수 개의 상기 코일뭉치(110)가 상호 이격 된 채로 적층 배치되도록 내부에 다수 개의 지지단(310)이 구비되는 케이스몸체(300)를 포함한다.

Description

다상 발전 장치{APPARATUS FOR MULTIPHASE GENERATOR}

본 발명은 다상 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속으로 회전하는 회전자와 그 회전자를 둘러싼 채로 고정되는 고정자를 통하여 다량의 전기를 생산 및 공급할 수 있는 다상 발전 장치에 관한 것이다.

최근에 고유가로 인한 경제위기설과, 화석연료의 자원부족문제가 고효율, 고용량에너지설비로의 전환을 요구하고 있다. 발전기의 동력원으로는 원자력, 수력, 화력, 풍력, 조력, 지열 등이 있으나 위험성과 자원고갈 등에 의해 향후에는 풍력이나 수력과 같은 신재생 에너지를 이용한 전기생산이 증가할 것으로 전망이 되며, 점차 대용량 발전 방식으로의 전환이 불가피 할 것으로 예견된다.

이러한, 발전기의 기본 원리는 시간당 변화하는 자속의 크기에 비례하여 기전력이 발생하는 것으로, 일정한 크기의 발전기로 필요한 기전력을 발생시키기 위해서는 구동 회전수를 높여야 한다.

하지만, 풍력발전기 또는 수력 발전기는 비교적 저속의 회전동력이 발생한다. 따라서, 종래에는 이러한 저속의 회전축과 발전기 사이에 별도의 증속기를 설치하여 필요한 회전수를 얻어 출력을 증가시키는 것이 일반적이다.

그러나 증속기가 적용되면 증속 과정에서 발생하는 기계적인 소음과 진동, 내구성 저하로 인하여 지속적인 관리가 필수적이므로 발전기의 전체적인 관리에서 가장 많은 인력이 필요한 부분이 되며, 그 소음과 진동 및 크기에 의해 설치 위치의 제약과 품질 문제를 발생시키게 된다.

더불어, 원하는 출력을 위해서 다양한 종류의 발전기가 필요하기 때문에 다양한 종류의 증속기와 발전기를 설계해야 하며, 발전기용 고정자의 경우 필요한 발전기 용량별로 별도로 마련해야 하므로 다양한 출력에 대응하기 위한 발전기 라인업 구축이 쉽지 않다.

한편, 발전기 출력 전압은 인버터 공급이나 축전을 위해서 정류가 필수적인데, 발전시 발생되는 리플전압(평균 직류전압에 형성되는 교류전압 성분)은 출력 안정화에 문제를 일으키므로 이를 위해서 별도의 평활장치와 필터가 적용된다. 여기서, 리플전압이 클수록 평활장치에 적용되는 커패시터의 용량이 커져야 하며 그 수명도 짧아지게 되는데, 증속기를 사용하더라도 출력상수가 적으면 출력 전압의 리플이 일정크기로 지속적으로 발생 되므로 다 상 출력으로 변환하지 않으면 정류회로의 비용을 상승시키게 되고, 수명을 단축시키게 된다.

그 외에도, 기존 발전기의 경우 직경이 큰 코일 뭉치 제작을 위해서 슬롯 제작 시 원형 슬롯을 프레스로 제작하였는데, 사용 부분 이외의 로스가 많이 발생 되므로 제작비용이 높아지는 문제점도 있었다.

한국공개특허 2001-85605

본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 코일과 코일판을 구비한 코일뭉치를 회전자에 개별적으로 적용할 수 있도록 하나의 단위 블록으로 구성하고, 이러한 코일뭉치들을 원하는 출력 위상의 수에 따라 고정자 주위에 위상을 고려하여 배치하는 것만으로 증속기를 제거하면서도 필요한 출력을 얻을 수 있는 것은 물론이고, 다양한 출력에 대응하는 발전기를 개별 착탈 가능한 코일뭉치의 수를 결정하는 것으로 용이하게 구성할 수 있도록 하는 다상 발전 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 정류 안정화에 따른 평활장치와 필터의 소자 용량을 크게 줄이면서도 안정화된 출력을 얻을 수 있도록 하는 다상 발전 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 링 형태로 형성되어 코일이 감겨 진 원형 슬롯의 형태를 완성하기 위하여 부채꼴 형태로 프레스 하여 된 조각을 연결시켜 링 형태가 되도록 하는 작업을 통하여 완성함으로써 재료의 로스 부분을 최소화할 수 있는 다상 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 다수 개의 코일(114)이 구비되고, 원형 링 형태로 개별 제조 및 관리되는 착탈 가능한 단상 출력의 단위 코일뭉치(110)가 다수 개 적층 배치되되, 적층 된 상기 코일뭉치(110)가 기 설정된 위상 차이에 따라 서로 어긋나게 배치되어 다 상의 출력을 발생시키는 고정자몸체(100), 상기 고정자몸체(100) 내측 중앙부위를 관통하는 형태로 배치되면서 회전가능하게 형성되되, 외면에 마그네트(210)가 극성이 교번 되면서 구비되는 회전자몸체(200), 및 상기 고정자몸체(100)와 상기 회전자몸체(200)를 감싸면서 형성되되, 다수 개의 상기 코일뭉치(110)가 상호 이격 된 채로 적층 배치되도록 내부에 다수 개의 지지단(310)이 구비되는 케이스몸체(300)를 포함한다.

상기 고정자몸체(100)는, 원하는 출력을 고려한 위상의 수에 대응하는 기 설정된 규격의 상기 코일뭉치(110)들을 포함하며, 상기 코일뭉치(110)의 착탈과 장착 각도에 따라 출력과 위상이 조정된다.

상기 코일뭉치(110)는, 내경을 따라 내측 방향으로 다수 개가 돌출되어 상기 코일(114)이 감길 수 있도록 하는 코일돌기(116)가 구비되는 링 판 형태를 갖는 코일판(112)을 포함하고, 상기 코일판(112) 다수 개가 적층형성되어 단상 유도 기전력을 발생시키도록 형성되며, 상기 고정자몸체(100)는, 상기 코일뭉치(110) 다수 개가 적층 배치되되, 각각의 상기 코일뭉치(110)에 형성된 상기 코일돌기(116)의 수직 상의 위치가 겹치지 않도록 배치되면서 다 상 유도 기전력을 발생시킬 수 있도록 한다.

상기 코일뭉치(110)를 이루는 상기 코일판(112)은, 다수 개의 호 형태의 판조각(118)이 상호 연결되어 링 형상의 원형 판 형태를 이룬다.

상기 코일판(112)은, 상기 판조각(118)이 상호 이어지는 부위인 이음면(119)을 포함하고, 상기 코일판(112)이 적층 배치시 상기 코일판(112)의 층간에 형성되는 상기 이음면(119) 들이 상호 엇갈리게 배치된다.

상기 코일뭉치(110)는, 적층 배치된 상기 코일판(112)의 상기 판조각(118)을 수직 방향으로 관통하며 연결되는 고정핀(111)을 포함하고, 상기 판조각(118)은, 상기 고정핀(111)이 관통되는 홈인 연결홈(117)을 포함한다.

상기 케이스몸체(300)는, 상기 회전자몸체(200)와 연결되어 상기 회전자몸체(200)가 회전되는 것을 보조하는 베어링(320)을 포함한다.

상기 마그네트(210)는, 상기 회전자몸체(200) 외면에 형성되되, N극과 S극이 교번 되게 배치된다.

본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 다수 개의 개별적인 단위 코일뭉치를 원하는 출력과 위상 수에 따라 적층 배치하는 것만으로 원하는 출력의 발전기용 고정자를 완성할 수 있도록 하여 종속기를 제거한 상태에서도 필요한 출력을 얻을 수 있는 것은 물론이고 원하는 출력과 원하는 위상에 따른 변형도 대단히 용이하게 대응할 수 있도록 하는 기술적 효과가 있다.

본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 평활장치와 필터의 용량을 크게 줄인 상태에서도 안정화된 정류 출력을 제공할 있는 기술적 효과가 있다.

본 발명에 따른 다상 발전 장치는, 재료의 로스 부위를 최소화하여 생산 비용을 절감할 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다상 발전 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 분리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 요부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 다른 요부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 또 다른 요부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 위상각을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 다상 발전 장치의 출력 파형을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 다른 위상각을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 다상 발전 장치의 출력 파형을 나타낸 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이하의 상세한 설명에서는, 일 예로 저속으로 회전하는 회전자와 그 회전자를 둘러싼 채로 고정되는 고정자를 통하여 다량의 전기를 생산 및 공급할 수 있는 다상 발전 장치 [ 특히, 고정자몸체 ]의 기술적 구성을 동일하게 적용할 수 있음은 물론이라 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다상 발전 장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 분리를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 살펴보면, 수력 발전기 또는 풍력 발전기의 동력발생장치(미도시)에 연동하여 회전되는 회전자몸체(200)가 구비된다.

그리고, 상기 회전자몸체(200)에 구비된 마그네트(210)의 자기장에 의해서 유도기전력을 발생시키는 코일(114)이 구비되는 고정자몸체(100)가 구비된다.

여기서 상기 고정자몸체(100)는, 원형 링 형태로 형성되어 단상 유도 기전력을 발생시키는 코일뭉치(110)를 포함한다.

상기 코일뭉치(110)는, 링 판 형태의 코일판(112) 다수 개가 적층형성되며, 상기 코일판(112)에는 그 내경을 따라 내측 방향으로 다수 개가 돌출되어 N극과 S극이 발생 가능한 상기 코일(114)이 감길 수 있도록 하는 코일돌기(116)를 포함한다.

이때, 상기 코일(114)은, 다수 개가 적층형성되는 상기 코일판(112) 각각에 다수 개가 형성된 상기 코일돌기(116)에 수직방향으로 감기는 것이 바람직하다.

즉, 상기 코일(114)은, 하층부터 상층으로 적층형성되는 상기 코일판(112)에 하층부터 상층으로 나란하게 적층구비된 상기 코일돌기(116)를 동시에 감게 된다.

결과적으로, 적층 배치되는 상기 코일판(112)에 구비된 다수 개의 코일돌기(116)는 상기 코일(114)에 의해 수직방향으로 감기면서, 다수 개의 상기 코일(114)이 상기 코일판(112) 내면을 따라 구비된다.

이렇게 다수 개의 상기 코일판(112)이 적층 배치되고, 다수 개의 상기 코일(114)이 감기면서 하나의 상기 코일뭉치(110)를 이루게 되고, 하나의 상기 코일뭉치(110)는 상기 회전자몸체(200)의 회전에 따른 유도 기전력에 의해 단상의 출력을 제공하게 된다.

특히, 상기 코일뭉치(110)는, 또 다시 다수 개가 적층 배치되게 되는데, 상기 코일뭉치(110) 각각에 구비된 상기 코일(114)이 감긴 위치는 층별로 상호 엇갈리게 배치됨으로써 다 상의 출력을 제공할 수 있게 된다.

즉, 상기 코일뭉치(110) 다수 개가 적층 배치되되, 각각의 상기 코일뭉치(110)에 형성된 상기 코일돌기(116)의 수직 상의 위치가 겹치지 않도록 배치되면서 다 상의 출력을 제공할 수 있게 되는 것이다.

결과적으로, 상기 코일뭉치(110)는, 다수 개의 코일(114)이 구비되고, 원형 링 형태로 형성되어 개별적으로 제조, 관리, 착탈과 장착 각도 조절 등이 가능한 상태로 구성되므로, 표준화된 형태로 구성하는 경우 필요한 수만큼 적용하여 발전기를 구성할 수 있어 다양한 출력과 위상의 발전기를 용이하게 구현할 수 있게 되면서도 그 설계 비용이나 구성 비용 및 재고 관리 비용을 줄일 수 있게 된다.

한편, 상기 코일판(112)은, 다수 개의 호 형태의 판조각(118)이 상호 연결되어 링 형상의 원형 판 형태를 이루게 되는데, 상기 판조각(118)에 대한 내용은 하기에서 상세하게 설명하기로 한다.

상기 회전자몸체(200)는, 상기 고정자몸체(100) 내측 중앙부위를 관통하는 형태로 배치되면서 회전가능하게 형성되고, 외면에 유도기전력을 발생시키기 위한 마그네트(210)가 외주면을 감싸도록 배치된다.

이러한 상기 마그네트(210)는, 상기 회전자몸체(200) 외면에 상기 회전자몸체(200)의 길이방향으로 배치되고, N극과 S극이 교번 되게 배치된다.

그렇기 때문에, 동력발생장치에 연동하여 회전되고, 상기 마그네트(210)가 N극과 S극이 교번 되게 배치되는 상기 회전자몸체(200)가 회전됨으로써, 상기 적층 배치된 상기 코일뭉치(110) 각각에서는 유도 기전력에 의한 단상의 출력이 발생하게 된다. 이때, 상기에 언급된 바와 같이, 상기 코일뭉치(110)들은 각각의 그 수직상의 위치가 어긋나게 배치되므로 이러한 복수의 코일뭉치(110)로 이루어진 상기 고정자몸체(100)는 복수 위상의 출력을 제공하게 된다.

이러한 상기 고정자몸체(100)와 상기 회전자몸체(200)는 실질적인 발전기를 구성하기 위해서 케이스몸체(300)에 의해 감싸지는데, 상기 케이스몸체(300)는, 다수 개의 상기 코일뭉치(110)가 상호 이격 된 채로 적층 배치되도록 내부에 다수 개의 지지단(310)이 형성된다.

즉, 상기 코일뭉치(110)는 상기 지지단(310)에 거치 된 채로, 다른 코일뭉치(110)와 상호 수직 간에 이격 되게 적층 배치되는데, 다만 적층 배치된 상기 코일뭉치(110)는 상호 간에 상기 코일돌기(116)의 수직 상 위치가 기 설정된 위상 차이를 나타내도록 어긋나게 배치된다.

상기 케이스몸체(300)는, 상기 회전자몸체(200)와 연결되어 상기 회전자몸체(200)가 회전되는 것을 보조하는 베어링(320)을 포함하며, 상기 베어링(320)은 상기 회전자몸체(200)가 상기 케이스몸체(300)의 진입되는 부위와 관통되어 나가는 부위에 각각 배치되되, 상기 회전자몸체(200)에 연결형성되어 상기 회전자몸체(200)의 회전을 보조한다.

결과적으로, 상기 고정자몸체(100)의 상기 코일뭉치(110)는, 다수 개의 상기 지지단(310)에 의해 상호 이격 된 채로 적층 배치되게 된다. 물론, 상기 지지단(310)은 개별적인 링 구조물, 상기 케이스몸체(300)에 형성된 돌기 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.

그렇기 때문에, 상기 고정자몸체(100)는 원하는 출력을 고려한 위상의 수에 대응하는 동일규격(혹은 기 설정된 수의 규격)의 상기 코일뭉치(110)들을 포함하며, 원하는 위상의 수나 출력이 다른 경우 상기 코일뭉치(110)가 상기 케이스몸체(300)의 상기 지지단(310)에서 간편하게 탈착됨으로 인해 출력과 위상이 용이하게 조정 가능하다.

이와 같이, 상기 코일(114)과 상기 코일판(112)을 구비한 상기 코일뭉치(110)를 상기 회전자몸체(200)에 개별적으로 적용할 수 있도록 하나의 단위 블록으로 구성할 수 있게 되는데, 이는 복수의 발전기에 범용적으로 사용될 수 있기 때문에 기 설정된 규격의 코일뭉치(110)에 대한 단가를 줄일 수 있고, 그 관리가 용이하며, 발전기의 설계와 제조가 용이할 뿐만 아니라 고장 시 교체도 용이하게 된다.

즉, 다수 개의 상기 코일뭉치(110) 들을 원하는 출력 위상의 수에 따라 상기 고정자몸체(100)에 위상을 고려하여 배치하는 것만으로 증속기를 제거하면서도 필요한 출력을 얻을 수 있어 소음과 진동이 없는 고품질의 발전기를 제공할 수 있게 된다.

특히, 상기 케이스몸체(300)의 상기 지지단(310)에서 상기 코일뭉치(110)를 개별적으로 간편하게 탈착할 수 있기 때문에, 사용자가 필요로 하는 다양한 출력에 원활하게 대응할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 요부를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 다른 요부를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 또 다른 요부를 나타낸 도면이다.

도 3 내지, 도 5를 살펴보면, 상기 코일뭉치(110)는, 내경을 따라 내측 방향으로 다수 개가 돌출되어 N극과 S극이 발생 가능한 상기 코일(114)이 감길 수 있도록 하는 코일돌기(116)가 구비되는 링 판 형태를 갖는 다수 개의 코일판(112)이 적층 배치되어 이루어진다.

상기 다수 개가 적층 되는 상기 코일판(112)은, 층간 상기 코일돌기(116)가 동일한 수직선상에 배치되어 상기 코일(114)이 하부 층에 배치된 상기 코일판(112)의 상기 코일돌기(116)와 상부 층에 배치된 코일판(112)의 코일돌기(116)를 동시에 감기도록 형성된다.

이렇게 다수 개의 상기 코일판(112)이 적층 되어 이루어진 상기 코일뭉치(110)는 복수로 적층 배치되며 각각 기 설정된 위상차를 발생시킬 수 있도록 기 설정된 각도로 서로 어긋나게 배치된다.

한편, 상기 코일판(112)은 다수 개의 호 형태의 판조각(118)이 상호 연결되어 링 형상의 원형 판 형태를 이루게 되는데, 이렇게 상기 코일판(112)을 다수 개의 상기 판조각(118)의 조합으로 구성함으로써, 경제성을 높일 수 있다.

즉, 상기 코일판(112) 형성 시 주로 프레스 작업을 통해 판재로부터 코일판(112)을 얻기 때문에 원형 링 형태의 코일판(112)을 프레스 작업으로 얻을 경우 코일판(112)의 내부에 해당하는 판재를 사용할 수 없게 되며 프레스 장치 또한 커야 하기 때문에 비용이 높아지게 되는데, 부채꼴 형태의 상기 판조각(118)으로 프레스 성형하게 되면 판재의 손실을 최소화하면서 장치의 크기도 줄일 수 있어 비용을 낮출 수 있다.

이렇게 얻어진 상기 판조각(118)으로 구성하는 상기 코일판(112)은, 상기 판조각(118)이 상호 이어지는 부위인 이음면(119)을 포함하며, 상기 코일판(112)을 적층 배치할 경우 상기 코일판(112)의 층간에 형성되는 상기 이음면(119) 들은 상호 엇갈리게 배치되도록 한다.

이렇게 상기 코일판(112)의 층간에 형성되는 상기 이음면(119) 들이 상호 엇갈리도록 배치하면 다수 개의 상기 코일판(112)이 적층 되더라도 그 견고성을 높일 수 있다.

여기서, 상기 코일판(112)을 이루는 상기 판조각(118)은, 두 개 이상으로 형성될 수 있고, 사용자의 필요에 따라 다수 개로 등분 또는 다수 개로 절단하여 사용될 수 있으며, 다만 다수 개의 상기 판조각(118)이 연결되어 원형 링 판 형태의 상기 코일판(112)이 될 수 있어야 한다.

특히, 상기 코일뭉치(110)는, 적층 배치된 상기 코일판(112)의 상기 판조각(118)을 수직 방향으로 관통하며 연결되는 고정핀(111)을 포함하며, 상기 판조각(118)에는 상기 고정핀(111)이 관통되는 홈인 연결홈(117)이 형성된다.

이러한 상기 고정핀(111)은, 다수 개의 상기 코일판(112)이 적층 배치된 상태에서, 상기 판조각(118) 각각에 하나 이상 형성되는 상기 연결홈(117)을 수직으로 관통하여 다수 개의 적층 배치된 상기 코일판(112)을 견고하게 고정하게 된다.

한편, 상기 판조각(118)에는 사용자의 필요에 따라 접착물이 더 적용되어 좀 더 견고한 코일판(112)을 이룰 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 위상각을 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6에 따른 다상 발전 장치의 출력 파형을 나타낸 도면이다.

도 1을 병행참조하여, 도 6 및 도 7을 살펴보면, 단상 유도기전력을 발생하는 상기 코일뭉치(110) 3 개를 적층 되게 배치하고, 상기 코일뭉치(110) 각각에 구비된 상기 코일돌기(116)의 수직선상 위치를 어긋나게 배치하여 3상 출력이 가능하도록 한 것이다.

도시된 예는, 상기 코일뭉치(110)가 N극 또는 S극의 한 마그네트(210)를 기준으로 유도기전력을 발생시키는 각상의 전기 위상 각이 0°, 120°, 240°가 되도록 배치한 경우이다.

이러한 구조는, 상기 고정자몸체(100)에 구비되는 3 개의 상기 코일뭉치(110)가 상기 마그네트(210)를 기준으로 120° 위상 차이를 갖도록 배치함으로써 그 출력이 3개의 위상을 가지도록 한 것이다.

그에 따라 상기 코일뭉치(110) 각각의 위상차이로 인하여 동일한 회전자의 회전수에서 출력 상수만큼의 출력 주파수가 높아지게 된다. 결국, 상기 회전자몸체(200)의 회전 속도가 동일하더라도 3상 출력의 경우 상기 회전자몸체(200)의 회전속도가 3배로 증속 된 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

물론, 상기 회전자몸체(200)와 상기 코일뭉치(110)의 직경을 증가시킴에 따라 출력이 커지므로 상기 회전자몸체(200)의 회전속도가 더욱 증속 된 효과를 얻을 수 있게 된다.

이렇게 출력 상수의 증가로 증속 효과를 얻기 때문에 증속기를 이용하는 경우와 달리 소음과 진동 및 마모에 따른 지속적 관리 문제는 발생하지 않으며, 그에 따라 운영환경의 개선과 관리 비용 감소의 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 7은 도 6과 같은 배치에 의한 출력을 보인 것으로, 상기 마그네트(210)를 지나가는 단상 코일들의 위상 차이로 인해 한 주기에 3상의 서로 다른 출력 파형이 발생 됨을 알 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 다상 발전 장치의 다른 배치를 나타낸 도면이다.

도 9는 도 8에 따른 다상 발전 장치의 출력 파형을 나타낸 도면이다.

도 1을 병행참조하여, 도 8 및 도 9를 살펴보면, 단상 유도기전력에 의해 출력을 발생시키는 코일뭉치(110) 5 개를 적층 되게 배치하고, 상기 코일뭉치(110) 각각에 구비된 상기 코일돌기(116)의 수직선상 위치를 어긋나게 배치하여 5 상 출력이 가능하도록 한 것이다.

도시된 바와 같이 상기 5개의 코일뭉치(110)가 N극 또는 S극의 한 마그네트(210)를 기준으로 각각 0°, 72°, 114°, 216°, 288°의 위상 출력이 되도록 배치될 수 있다.

이러한 구조는, 상기 회전자몸체(200)가 1회전 하면서 나오는 출력 상수가 5가 되어 동일한 회전수에서 출력 상수만큼의 출력 주파수가 높아지게 된다. 즉, 5상의 출력의 경우 상기 회전자몸체(200)의 회전속도가 5배 증속된 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

물론, 상기 회전자몸체(200)와 코일뭉치(110)의 직경을 증가시킴에 따라 상기 회전자몸체(200)의 회전속도가 더욱 증속 된 효과를 얻을 수 있다.

이러한 도 8의 구조에 따른 고정자몸체(100)의 출력은 도 9와 같이 하나의 주기 동안 5개의 상이한 위상을 가지게 된다.

앞서 설명한 상기 코일뭉치(110)의 배치에 따른 3상 또는 5상의 위상 차이로 인한 출력 파형은 실시 예일 뿐, 사용자의 필요에 따라 상기 코일뭉치(110)의 수를 조절하고 상기 코일뭉치(110)의 위상을 다르게 하여, 출력 전압의 상수를 필요한 영역에서 얻을 수 있도록 할 수 있으며, 회전자몸체(200)와 코일뭉치(110)의 크기, 코일의 권수 등을 통해 출력을 더 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 코일뭉치(110) 복수개가 하나의 위상이 되도록 배치(예를 들어 6개의 코일뭉치를 120도 위상차로 배치하면 동일 위상의 출력을 제공하는 코일뭉치가 2개가 됨)할 수도 있으므로 원하는 출력의 크기, 위상의 수 등은 용이하게 선택될 수 있다.

한편, 앞서 도 7 및 도 9을 통해 확인한 바와 같이 발전기의 출력이 복수의 위상으로 분산되어 출력되기 때문에 동일한 전력 생산 시 전압 크기를 줄일 수 있으며, 복수의 출력 상수에 의한 출력 주파수 상승에 따라 리플전압이 작아지므로 이를 정류해야 하는 평활장치와 필터의 용량을 줄일 수 있게 된다. 특히, 전자제품의 수명과 품질에 많은 영향을 미치는 콘덴서의 용량을 증속기를 이용한 단상 출력 발전기에 비해 크게 줄일 수 있기 때문에 비용과 수명 및 발전기의 품질을 개선할 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 고정자몸체
110 : 코일뭉치 111 : 고정핀
112 : 코일판 114 : 코일
116 : 코일돌기 117 : 연결홈
118 : 판조각 119 : 이음면
200 : 회전자몸체 210 : 마그네트
300 : 케이스몸체 310 : 지지단
320 ; 베어링

Claims

다수 개의 코일(114)이 구비되고, 원형 링 형태로 개별 제조 및 관리되는 착탈 가능한 단상 출력의 단위 코일뭉치(110)가 다수 개 적층 배치되되, 적층 된 상기 코일뭉치(110)가 기 설정된 위상 차이에 따라 서로 어긋나게 배치되어 다 상의 출력을 발생시키는 고정자몸체(100);
상기 고정자몸체(100) 내측 중앙부위를 관통하는 형태로 배치되면서 회전가능하게 형성되되, 외면에 마그네트(210)가 극성이 교번 되면서 구비되는 회전자몸체(200); 및
상기 고정자몸체(100)와 상기 회전자몸체(200)를 감싸면서 형성되되, 다수 개의 상기 코일뭉치(110)가 상호 이격 된 채로 적층 배치되도록 내부에 다수 개의 지지단(310)이 구비되는 케이스몸체(300)를 포함하되,
상기 코일뭉치(110)는,
내경을 따라 내측 방향으로 다수 개가 돌출되어 N극과 S극이 발생 가능한 상기 코일(114)이 감길 수 있도록 하는 코일돌기(116)가 구비되는 링 판 형태를 갖는 코일판(112)을 포함하고,
상기 코일판(112) 다수 개가 적층형성되어 단상 유도 기전력을 발생시키도록 형성되며,
상기 고정자몸체(100)는,
상기 코일뭉치(110) 다수 개가 적층 배치되되, 각각의 상기 코일뭉치(110)에 형성된 상기 코일돌기(116)의 수직 상의 위치가 겹치지 않도록 배치되면서 다 상 유도 기전력을 발생시키고,
상기 코일뭉치(110)를 이루는 상기 코일판(112)은,
다수 개의 호 형태의 판조각(118)이 상호 연결되어 링 형상의 원형 판 형태를 이루되,
상기 판조각(118)이 상호 이어지는 부위인 이음면(119)을 포함하고, 상기 코일판(112)이 적층 배치시 상기 코일판(112)의 층간에 형성되는 상기 이음면(119) 들이 상호 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 다상 발전 장치.
제 1항에 있어서,
상기 고정자몸체(100)는,
원하는 출력을 고려한 위상의 수에 대응하는 기 설정된 규격의 상기 코일뭉치(110)들을 포함하며, 상기 코일뭉치(110)의 착탈과 장착 각도에 따라 출력과 위상이 조정되는 것을 특징으로 하는 다상 발전 장치.
삭제
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 코일뭉치(110)는,
적층 배치된 상기 코일판(112)의 상기 판조각(118)을 수직 방향으로 관통하며 연결되는 고정핀(111)을 포함하고,
상기 판조각(118)은,
상기 고정핀(111)이 관통되는 홈인 연결홈(117)을 포함하는 다상 발전 장치.
제 1항에 있어서,
상기 케이스몸체(300)는,
상기 회전자몸체(200)와 연결되어 상기 회전자몸체(200)가 회전되는 것을 보조하는 베어링(320)을 포함하는 다상 발전 장치.
제 1항에 있어서,
상기 마그네트(210)는,
상기 회전자몸체(200) 외면에 형성되되, N극과 S극이 교번 되게 배치되는 것을 특징으로 하는 다상 발전 장치.