KR101514109B1 - 발전기 및 풍력 발전 시스템 - Google Patents

발전기 및 풍력 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101514109B1
KR101514109B1 KR1020110067943A KR20110067943A KR101514109B1 KR 101514109 B1 KR101514109 B1 KR 101514109B1 KR 1020110067943 A KR1020110067943 A KR 1020110067943A KR 20110067943 A KR20110067943 A KR 20110067943A KR 101514109 B1 KR101514109 B1 KR 101514109B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slots
slot
stator core
generator
phases
Prior art date
Application number
KR1020110067943A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120014863A (ko
Inventor
다이스케 모리시타
야스히로 미야모토
Original Assignee
가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 야스카와덴키 filed Critical 가부시키가이샤 야스카와덴키
Publication of KR20120014863A publication Critical patent/KR20120014863A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101514109B1 publication Critical patent/KR101514109B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/12—Asynchronous induction motors for multi-phase current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838—Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

이 발전기는, 슬롯의 수를 영구 자석의 극수와 전압의 상의 수로 나눈 값인 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되어 있다.

Description

발전기 및 풍력 발전 시스템{POWER GENERATOR AND WIND POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은 발전기 및 풍력 발전 시스템에 관한 것이며, 상세하게는, 각각이 권선과, 권선이 권회되는 슬롯을 구비하는 발전기 및 풍력 발전 시스템에 관한 것이다.
권선과, 권선이 권회되는 슬롯을 구비한 발전기가, 예컨대 일본 특허 공개 평7- 143697호 공보에 개시되어 있다.
상기 일본 특허 공개 평7- 143697호 공보에는, 권선과, 권선이 권회되는 슬롯을 구비한 3상 전기자 권선(발전기)이 개시되어 있다. 이 3상 전기자 권선에는 4극의 자석과, 48개의 슬롯이 마련되어 있다. 이로써, 매극 매상(per pole per phase) 슬롯수 q(=슬롯수/(상의 수×극수))는, 4(=48/(3×4)(정수))가 된다. 매극 매상 슬롯수 q는 1극, 1상(phase)당 슬롯수를 의미하는 파라미터로, 1개의 극을 만들기 위해서 필요한 슬롯수를 나타내고 있다.
한편, 저속의 발전기에서는, 유도되는 전압의 주파수를 크게 하기 위해서는, 극수를 증가시켜야 된다는 것이 알려져 있다. 이러한 저속의 발전기에, 상기와 같은 종래의 매극 매상 슬롯수 q가 정수인 구성을 적용할 때, 극수를 증가시키는 경우에, 매극 매상 슬롯수 q의 값을 그대로 유지하고자 하면, 그 만큼 슬롯수도 증가하기 때문에, 슬롯을 형성하는 펀칭 공정수가 증가하는 문제가 있다. 그래서, 종래에는, 이러한 문제을 억제하기 위해서, 매극 매상 슬롯수 q가 분수로 된 발전기가 제안되어 있다. 이와 같이, 매극 매상 슬롯수 q를 분수로 설정함으로써, 매극 매상 슬롯수 q의 값을 그대로 유지하면서 극수를 증가시켜도, 매극 매상 슬롯수 q가 정수인 경우에 비해서, 슬롯수가 증가하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
그러나 분수의 매극 매상 슬롯수 q가 적용된 경우에도, 매극 매상 슬롯수 q가 작아지면 슬롯수가 작아져서, 유도 전압의 왜곡(정현파로부터의 왜곡)이 커진다는 문제점이 있다. 한편, 매극 매상 슬롯수 q가 커지면 슬롯수가 커져서, 슬롯 1개당 단면적이 작아지기 때문에, 슬롯 내에 마련되는 절연막의 비율이 커진다. 이 때문에, 슬롯 내에 삽입 가능한 권선의 단면적이 작아지기 때문에, 그 만큼 구리 손실(copper loss)(권선의 전기 저항에 의해서 손실되는 에너지)가 커진다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 유도 전압의 파형의 왜곡을 줄이고, 또한 권선의 구리 손실이 커지는 것을 억제하는 것이 가능한 발전기 및 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명자가 예의 검토한 결과, 매극 매상 슬롯수 q를 1<q≤3/2의 범위로 설정하면, 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견했다. 즉, 본 발명의 제 1 측면에 따른 발전기는, 영구 자석이 마련된 로터 코어와, 로터 코어와 반경 방향으로 대향하도록 배치되며 복수의 슬롯이 마련된 스테이터 코어와, 스테이터 코어의 슬롯에 권회되는 권선을 구비하고, 슬롯의 수를 영구 자석의 극수와 전압의 상의 수로 나눈 값인 매극 매상 슬롯수 q가, 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되어 있다.
즉, 본원 발명자는, 매극 매상 슬롯수 q가 1미만(q<1)인 경우에는, 슬롯수가 작아지기 때문에, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 커진다는 것을 발견했다. 또한, 매극 매상 슬롯수 q가 3/2보다 큰(q> 3/2) 경우에는 슬롯수가 커지기 때문에, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 작아지는 한편, 슬롯수가 커짐으로써, 슬롯 1개당 단면적이 작아진다. 이 때문에, 슬롯 내에 마련되는 절연막의 비율이 커지기 때문에, 그 만큼 권선을 삽입 가능한 면적이 작아진다. 그 결과, 매극 매상 슬롯수 q가 3/2보다 큰 경우에는, 구리 손실이 커진다는 것을 발견했다. 또한, 권선이 권회되는 슬롯의 피치를, 비교적 구리 손실이 작은, 매극 매상 슬롯수 q가 1인 경우(4피치)와 실질적으로 같은 값으로 하고, 또한 매극 매상 슬롯수 q가 3인 경우의 파형의 왜곡보다 왜곡을 줄이기 위해서는, 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수일 필요가 있는 것을 발견했다. 이러한 발견에 기초하여, 본원 발명자는 매극 매상 슬롯수 q를, 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 설정하는 것을 발견했다. 이로써, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 커지는 것을 억제하면서 구리 손실이 커지는 것을 억제할 수 있다. 본 발명자는, 매극 매상 슬롯수 q를 1<q≤3/2을 만족하는 분수가 되도록 설정함으로써 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 커지는 것을 억제할 수 있다는 점과, 구리 손실이 커지는 것을 억제할 수 있다는 점을, 후술하는 시뮬레이션에 의해 이미 확인했다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 풍력 발전 시스템은, 영구 자석이 마련된 로터 코어와, 로터 코어와 반경 방향에 대향하도록 배치되며 복수의 슬롯이 마련된 스테이터 코어와, 스테이터 코어의 슬롯에 권회되는 권선을 포함하며, 슬롯의 수를 영구 자석의 극수와 전압의 상의 수로 나눈 값인 매극 매상 슬롯수 q가, 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되어 있는 발전기와, 발전기의 회전축에 접속되는 블레이드를 구비한다.
이 제 2 측면에 따른 풍력 발전 시스템에서는, 상기한 바와 같이, 매극 매상 슬롯수 q를, 1<q≤3/2을 만족하는 분수가 되도록 설정함으로써, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 커지는 것 및 구리 손실이 커지는 것이 억제될 수 있다.
본 발명의 상술한 목적, 특성 및 측면, 그리고 다른 목적, 특성 및 측면은 첨부된 도면과 함께, 이하의 본 발명의 상세한 설명을 참조하면 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 발전기의 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 스테이터 코어의 확대도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 영구 자석의 확대도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 슬롯에 권선을 배치하는 것을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 매극 매상 슬롯수 q에 대한 파형 왜곡율에 대해서 행한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 매극 매상 슬롯수 q에 대한 구리 손실율에 대해서 행한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 의한 풍력 발전 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초해서 설명한다.
우선, 도 1~도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 풍력 발전 시스템(100)의 구성에 대해서 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 풍력 발전 시스템(100)은, 발전기(1)와, 발전기(1)를 수납하기 위한 너셀(nacelle)(2)과, 로터 허브(3)와, 복수의 블레이드(4)와, 타워(5)에 의해서 구성되어 있다. 발전기(1)는, 너셀(2)에 수납되어 있다. 또한, 로터 허브(3)는 발전기(1)의 회전축(11)에 부착되어 있다. 로터 허브(3)에는 복수의 블레이드(4)가 부착되어 있다. 너셀(2)은, 타워(지지 기둥)(5)에 부착되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 발전기(1)는 회전축(11)과, 회전축 리브(12)와, 로터 코어(13)와, 복수의 영구 자석(14)과, 스테이터 코어(15)와, 권선(16)으로 구성되어 있다. 회전축(11)은 회전축 리브(12)를 통해서, 로터 코어(13)에 부착되어 있다. 로터 코어(13)는, 예컨대 전자(electromagnetic) 강판을 적층하여 형성된다. 한편, 로터 코어(13)는, 예컨대 철 등의 강자성체 부재를 원형으로 구부려서 마련될 수도 있고, 원통형의 강자성체 부재에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 원통형의 강자성체 부재는, 주물 등에 의해 구성되어도 된다.
로터 코어(13)의 바깥 둘레부에는, 복수의 영구 자석(14)이 부착되어 있다. 도 2를 참조하면, 14개의 영구 자석(14)이 로터 코어(13)의 바깥 둘레부에 부착되어 있다. 한편, 발전기(1)의 회전수와, 유도되는 전압의 주파수와, 극수의 관계는, 하기의 식 (1)에 의해서 나타내어진다.
회전수=120×f/p … (1)
여기서, f는 주파수를 나타내고, p는 극수를 나타낸다. 일반적으로, 대형 풍력 발전 시스템에서는, 회전수가 비교적 작아져서, 예컨대 20rpm이다. 이러한 회전수가 비교적 작은 풍력 발전 시스템에 있어서, 주파수 f가 50Hz~60Hz 정도인 전압을 발전하기 위해서는, 극수 p를 증가시켜야 한다. 즉, 대형의 풍력 발전 시스템에서는, 본 실시예와 같이, 비교적 많은 영구 자석(14)을 구비해야 한다.
또한, 로터 코어(13)의 반경 방향에 대향하도록, 스테이터 코어(15)가 배치되어 있다. 복수의 슬롯(17)이 스테이터 코어(15)의 안쪽에 형성되어 있다. 도 2를 참조하면, 48개의 슬롯(17)이 스테이터 코어(15)에 형성되어 있다.
또한, 스테이터 코어(15)는, 6개의 코어(15a~15f)로 분할되어 있다. 한편, 스테이터 코어(15)는 일반적으로, 유도되는 전압의 상의 수(3상)의 배수로 분할된다. 즉, 스테이터 코어(15)는 3, 6, 9, … 로 분할된다고 생각되며, 축 전압의 발생을 억제하도록, 본 실시예에서는, 6개의 코어(15a~15f)로 분할되어 있다. 한편, 축 전압이란, 분할된 코어(15a~15f)의 조인트 사이의 간격에 의해서 불균일하게 된 자속에 기인해서 회전축에서 발생하는 전압을 의미한다. 또한, 쌍극수(로터 코어(13)에 배치되는 영구 자석(14)의 대각선 상에서 쌍을 이루는 수)를 p1, 스테이터 코어(15)의 분할된 코어(15a~15f)의 수를 q1라고 한 경우, 분수 q1/p1를 약분한 q2/p2의 분자 q2가 짝수인 경우에는, 축 전압이 발생하지 않는다. 본 실시예에 따라서, 로터 코어(13)에 배치되는 영구 자석(14)의 쌍극수 p1는 7(=14극/2)이며, 분할된 스테이터 코어(15)의 분할된 코어(15a~15f)의 수 q1는 6개이다. 따라서, 분수 q1/p1는 6/7이 된다. 한편, 6/7는 완전히 나누어지지 않기 때문에, 본 실시예에 따른 분자 q2는 6이 되어서, 짝수이다. 그 결과, 본 실시예에서는, 14개의 영구 자석(14)을 마련함과 아울러, 스테이터 코어(15)를 6개의 분할된 코어(15a~15f)로 분할함으로써, 축 전압의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 본 실시예에서는, 슬롯(17)의 수(48개)는, 분할된 코어(15a~15f)의 수(6개)의 정수배(8배)가 되도록 구성되어 있다.
6개의 코어(15a~15f) 각각에는 8개의 슬롯(17)이 마련되어 있다. 구체적으로는, 코어(15a)에는 슬롯 번호 #4~#11인 슬롯(17)이 마련되어 있다. 코어(15b)에는 슬롯 번호 #12~#19인 슬롯(17)이 마련되어 있다. 코어(15c)에는 슬롯 번호 #20~#27인 슬롯(17)이 마련되어 있다. 코어(15d)에는 슬롯 번호 #28~#35인 슬롯(17)이 마련되어 있다. 코어(15e)에는 슬롯 번호 #36~#43인 슬롯(17)이 마련되어 있다. 코어(15f)에는 슬롯 번호 #44~#3인 슬롯(17)이 마련되어 있다.
슬롯(17)에는 권선(16)이 권회되어 있다. 여기서, 본 실시예에서는 권선(16)은 U상, V상 및 W상의 3종의 권선을 포함한다. 한편, 도 2를 참조하면, 「U」와 「U*」는 U상의 권선(16)을 나타낸다. 또한, 「U」와 「U*」 권선(16)에서 전류는 서로 반대로 흐른다. 마찬가지로, 「V」와 「V*」는, 전류가 서로 반대로 흐르는 V상의 권선(16)을 나타낸다. 또한, 「W」와 「W*」는 서로 흐르는 전류의 전류가 서로 반대로 흐르는 W상의 권선(16)을 나타낸다. 또한, 각각 슬롯(17)에는 2개의 권선(16)이 배치된다. 예컨대, 슬롯 번호 #2인 슬롯(17)에는, U상의 권선(16)과 W상의 권선(16)이 배치되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 슬롯(17)의 안쪽면과 권선(16) 사이에는, 절연막(18)이 형성되어 있다. 이로써, 절연막(18)에 의해서 슬롯(17)과 권선(16)이 단락되는 것이 방지된다. 또한, 동일한 슬롯(17) 내에 권회되는 한쌍의 서로 다른 권선(16)끼리가 단락하는 것이 절연막(18)에 의해서 억제된다. 한편, 절연막(18)의 두께 t는 유도되는 전압의 크기 등에 따라 달라진다. 이 때문에, 슬롯(17)의 단면적에 관계없이, 절연막(18)의 두께 t는 변하지 않으므로, 슬롯(17)의 단면적을 작게 한 경우, 슬롯(17)의 단면적에 대한 슬롯(17) 내에 마련되는 절연막(18)의 비율이 커진다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 로터 코어(13)의 바깥 둘레부에 마련되는 영구 자석(14)은, 실질적으로 사다리꼴 형상의 단면을 갖는다. 그리고, 본 실시예에 따라서, 영구 자석(14)은 스테이터 코어(15)에 대향하는 면(14a)이 실질적으로 평탄하게 되도록 구성되어 있다.
일반적으로, 발전기에서는, 유도되는 전압에 고조파 성분이 포함된다. 고조파 성분이란, 기본이 되는 주파수의 정수배의 주파수를 갖는 전압 성분을 의미한다. 고조파 성분의 파고값(crest value)은, 하기의 식 (2)에 의해서 나타난다.
고조파 성분의 파고값=1/n×(cos(ε×n)) … (2)
여기서, n은 고조파 성분의 차수를 나타내고, ε는 발전기에 마련되는 인접하는 영구 자석의 사이의 간격이다. 짝수의 차수에 상당하는 고조파 성분은 출현하지 않는다는 것이 알려져 있다. 또한, 3상의 교류 전압에서는 3의 배수인 차수에 상당하는 고조파 성분이 출현하지 않는다는 것이 알려져 있다. 따라서, 출현하는 고조파 성분의 차수는, 5차, 7차, 11차, … 가 된다. 그리고, 상기 식 (2)에 나타낸 바와 같이, 고조파 성분은 차수 n에 의해 나누어지기 때문에, 고차의 차수일수록 유도 전압의 파형에 대한 영향이 작아진다. 이 점을 고려해서, 본 실시예에서는, 유도 전압의 파형에 대한 영향이 크다고 생각되는 차수가 작은 5차 및 7차 고조파 성분을 제거하도록, 영구 자석(14)의 스테이터 코어(15)측의 폭 W1을 인접하는 영구 자석(14)과의 사이에 간격이 생기지 않는 경우의 영구 자석(14)의 폭 W2의 4/5 이상 6/7 이하가 되도록 설정하고 있다. 한편, 주로 5차 고조파 성분을 제거하는 경우에는, 영구 자석(14)의 폭 W1을 4/5 이상 6/7 이하의 범위 내에서 4/5에 가까운 값으로 설정하고, 주로 7차 고조파 성분을 제거하는 경우에는, 영구 자석(14)의 폭 W1을 4/5 이상 6/7 이하의 범위 내에서 6/7에 가까운 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 영구 자석(14)의 폭 W1을 4/5 이상 6/7 이하의 중간값(예컨대 W1=29/35)로 설정하면, 5차 및 7차 고조파를 균등하게 제거하는 것이 가능해진다.
도 5를 참조해서, 본 실시예에 따라, 슬롯(17)에의 배치에 대해서 설명한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, U상의 권선(16)은, 슬롯 번호 #1(U*) 및 #4(U)인 슬롯(17)에 권회되어 있다. 즉, 권선(16)이 권회되는 슬롯(17)의 피치(슬롯 번호 #1부터 슬롯 번호 #4)는 4이다. 마찬가지로, 슬롯 번호 #2(U*) 및 #5(U)와, 슬롯 번호 #5(U) 및 #8(U*)와, 슬롯 번호 #8(U*) 및 #11(U)와, 슬롯 번호 #12(U) 및 #15(U*)와, 슬롯 번호 #15(U*) 및 #18(U)와, 슬롯 번호 #19(U) 및 #22(U*)와, 슬롯 번호 #22(U*) 및 #25(U)인 슬롯(17)에 U상의 권선(16)이 권회되어 있다. 한편, 슬롯 번호 #25부터 #1까지의 슬롯(17)에 권선(16)을 배치하는 것은, 슬롯 번호 #1부터 #25까지의 슬롯(17)에 권선(16)을 배치하는 것과 마찬가지이다.
V상의 권선(16)은 슬롯 번호 #48(V) 및 #3(V*)인 슬롯(17)에 권회되어 있다. 즉, 권선(16)이 권회되는 슬롯(17)의 피치(슬롯 번호 #48부터 #3)는 4이다. 마찬가지로, 슬롯 번호 #4(V*) 및 #7(V)와, 슬롯 번호 #7(V) 및 #10(V*)과, 슬롯 번호 #11(V*) 및 #14(V)와, 슬롯 번호 #14(V) 및 #17(V*)와, 슬롯 번호 #17(V*) 및 #20(V)와, 슬롯 번호 #18(V*) 및 #21(V)와, 슬롯 번호 #21(V) 및 #24(V*)의 슬롯(17)에 V상의 권선(16)이 권회되어 있다. 한편, 슬롯 번호 #24부터 #48까지의 슬롯(17)에 권선(16)을 배치하는 것은 슬롯 번호 #48부터 #24까지의 슬롯(17)에 권선(16)을 배치하는 것과 마찬가지다.
W상의 권선(16)은 슬롯 번호 #47(W*) 및 #2(W)인 슬롯(17)에 권회되어 있다. 즉, 권선(16)이 권회되는 슬롯(17)의 피치(슬롯 번호 #47부터 #2)는 4이다. 마찬가지로, 슬롯 번호 #3(W) 및 #6(W*)와, 슬롯 번호 #6(W*) 및 #9(W)와, 슬롯 번호 #9(W) 및 #12(W*)와, 슬롯 번호 #10(W) 및 #13(W*)와, 슬롯 번호 #13(W*) 및 #16(W)와, 슬롯 번호 #16(W) 및 #19(W*)와, 슬롯 번호 #20(W*) 및 #23(W)의 슬롯(17)에 W상의 권선(16)이 권회되어 있다. 한편, 슬롯 번호 #24부터 #47까지의 슬롯(17)에 권선(16)을 배치하는 것은, 슬롯 번호 #47부터 #23까지의 슬롯(17)에 권선(16)을 배치하는 것과 마찬가지다. 상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 발전기(1)는, U상, V상 및 W상 각각에 16개씩인 권선(16)을 포함해서, 합계 48개의 권선이, 48개의 슬롯(17)에 분산 방식으로 권회된다.
다음으로 슬롯수와, 극수와, 상의 수의 관계에 대해서 설명한다. 슬롯수와, 극수와, 상의 수의 관계를 나타내는 매극 매상 슬롯수 q는 하기의 식 (3)에 의해서 나타내어진다.
q=슬롯수/(극수×상의 수) … (3)
본 실시예에 따라서, 도 2에 나타내는 발전기(1)에서는, 슬롯수가 48개이고, 극수가 14극이며, 상의 수가 U상, V상 및 W상의 3상이기 때문에, 매극 매상 슬롯수 q는 8/7(=48/(14×3))이 된다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 발전기(1)는 매극 매상 슬롯수 q가 분수가 되도록 구성되어 있다.
다음으로 본원 발명자가 예의 검토한 결과 발견한 매극 매상 슬롯수 q의 범위에 대해서 구체적으로 설명한다. 우선, 매극 매상 슬롯수 q의 하한값에 대해서 설명한다. 도 6에는 매극 매상 슬롯수 q와 파형 왜곡율 사이의 관계에 대해서 행한 시뮬레이션의 결과가 도시되어 있다. 한편, 파형 왜곡율이란, 정현파로부터의 파형의 왜곡의 정도를 의미한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 이 시뮬레이션에서는, 매극 매상 슬롯수 q가 커짐에 따라서, 파형 왜곡율이 작아진다는 것이 확인되었다. 일반적으로, 매극 매상 슬롯수 q가 커지면, 스테이터 코어에 마련되는 슬롯수가 증가한다. 슬롯수가 증가함으로써 슬롯에 권회되는 권선의 수가 늘어난다. 따라서 각각의 권선에 유도되는 전압을 합성한 경우에, 합성한 파형은 정현파에 가까워진다. 이로써, 매극 매상 슬롯수 q가 커짐으로써, 파형 왜곡율이 작아진다고 생각된다.
매극 매상 슬롯수 q가 분수인 경우의 파형 왜곡율은, 분수의 분자에 대응하는 정수인 매극 매상 슬롯수 q의 파형 왜곡율에 대응한다. 예컨대, 매극 매상 슬롯수 q가 3/4인 경우에는, 매극 매상 슬롯수 q가 3인 경우의 파형 왜곡율(0.75)에 대응한다. 또한, 매극 매상 슬롯수 q가 5/4인 경우에는, 매극 매상 슬롯수 q가 5인 경우의 파형 왜곡율(0.63)에 대응한다. 이와 같이, 파형 왜곡율은, 매극 매상 슬롯수 q가 3/4(q<1에 상당)인 경우에는, 0.75로, 비교적 커지는 반면, 매극 매상 슬롯수 q가 5/4(q>1에 상당)인 경우에는, 0.63로, 비교적 작아진다. 이 시뮬레이션 결과로부터, 매극 매상 슬롯수 q가 1보다 작은 분수인 경우에는, 슬롯수가 작아짐으로써 파형 왜곡율(유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡)이 q=3(q=3/4)인 경우보다 커져 버리기 때문에, 파형 왜곡율(유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡)을 비교적 작게 하기 위해(q=3(q-3/4)인 경우부터보다 작게), 매극 매상 슬롯수 q를 1보다 큰 분수로 할(q>1) 필요가 있다는 것이 판명되었다.
매극 매상 슬롯수 q가 1미만(q<1)인 범위 내에서, 예컨대 매극 매상 슬롯수 q를 7/15와 같이 분자를 크게 함으로써, 파형 왜곡율을 작게 하는 것이 가능하다고 생각된다. 그러나, 분자를 크게 함에 따라서, 분모(극수)도 크게 할 필요가 있기 때문에, 선택 가능한 극수의 범위가 좁아진다. 또한, 매극 매상 슬롯수 q가 1미만(q<1)인 범위에서는, 슬롯수가 비교적 작아지기 때문에, 각 슬롯에 배치되는 권선의 굵기가 커지고, 그 결과 슬롯에 권선을 배치하기가 곤란하게 된다. 매극 매상 슬롯수 q를 설정할 때에는, 이러한 점도 고려해야 한다.
상술한 여러 가지 검토 결과, 본원 발명자는 매극 매상 슬롯수 q를 1보다 큰 분수로 설정하는 것이 바람직하다는 것을 발견했다. 이 지견에 기초해서, 본 실시예에서는, 매극 매상 슬롯수 q를 q=8/7>1로 하고 있다.
다음으로, 매극 매상 슬롯수 q의 상한값에 대해서 설명한다. 도 7에는 매극 매상 슬롯수 q와 구리 손실율의 관계에 대해서 행한 시뮬레이션 결과가 도시되어 있다. 구리 손실이란, 권선의 전기 저항에 의해서 손실되는 에너지를 의미한다. 구리 손실율이란, 매극 매상 슬롯수 q가 1(q=1)인 경우의 구리 손실을 1로 한 경우에 비한, 매극 매상 슬롯수 q를 변화시킨 경우의 구리 손실을 의미한다. 여기서, 풍력 발전에서는, 기어나 발전기 등 풍력 발전 시스템을 구성하는 요소의 총 손실에서 차지하는 구리 손실의 비율이 크다. 따라서, 풍력 발전 시스템의 효율을 개선하기 위해서는, 구리 손실을 줄여야 한다.
도 7에 나타낸 시뮬레이션 결과로부터, 매극 매상 슬롯수 q가 커짐에 따라서, 구리 손실이 커진다는 것이 확인되었다. 즉, 매극 매상 슬롯수 q가 1.5(q=1.5)인 경우에는, 매극 매상 슬롯수 q가 1인 경우의 구리 손실율(1)과 거의 같은 구리 손실율(1.02)이 되고, 매극 매상 슬롯수 q가 1.5(3/2)보다 커지면, 구리 손실율이 q=1인 경우보다 커져 버린다는 것이 판명되었다. 이것은, 이하의 이유에 의한다고 생각된다. 즉, 매극 매상 슬롯수 q가 3/2보다 큰(q>3/2) 경우에는, 슬롯의 수가 커지기 때문에, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 작아지는 한편, 슬롯의 수가 커짐으로써, 슬롯의 1개당 단면적이 작아진다. 이 때문에, 슬롯 내에 마련되는 절연막의 비율이 커지기 때문에, 그 만큼 권선을 삽입 가능한 면적이 작아진다. 그 결과, 매극 매상 슬롯수 q가 3/2보다 큰 경우에는, 구리 손실이 커진다고 생각된다. 또한, 예컨대 매극 매상 슬롯수 q가 3/2보다 크고, 또한 2미만(3/2<q<2)인 경우, 권선이 권회되는 슬롯의 피치는, 매극 매상 슬롯수 q가 1인 경우의 피치(4)보다 큰 5가 되기 때문에, 그 만큼 권선(코일 엔드)이 길어지고, 그 결과 구리 손실이 커진다고 생각된다.
한편, 매극 매상 슬롯수 q를 3/2 이하로 설정하면, 권선이 권회되는 슬롯의 피치를, 매극 매상 슬롯수 q가 1인 경우의 피치(4)와 같게 하는 것이 가능하기 때문에, 구리 손실을 매극 매상 슬롯수 q가 1인 경우와 동등한 레벨로 억제할 수 있다. 따라서, 구리 손실을 매극 매상 슬롯수 q가 1인 경우와 동등한 레벨로 줄여서, 풍력 발전 시스템의 효율을 높이기 위해서는, 매극 매상 슬롯수 q가 1.5(3/2) 이하일 필요가 있다고 생각된다.
한편, 매극 매상 슬롯수 q를 증가시키면, 슬롯의 수가 증가함으로써 슬롯을 형성하는 펀칭 공정수가 증가해 버린다. 매극 매상 슬롯수 q를 설정할 때에는, 이 점도 고려해야 한다.
상술한 여러 가지 검토의 결과, 본원 발명자는, 매극 매상 슬롯수 q를, 1.5(3/2) 이하의 분수로 설정하는 것이 바람직하다는 것을 발견했다. 이 지견에 기초해서, 본 실시예에서는 매극 매상 슬롯수 q를 q=8/7≤1.5(3/2)로 하고 있다.
이상과 같이, 본원 발명자는, 매극 매상 슬롯수 q의 범위로서, 1<q≤3/2가 적절하다는 것을 발견했다.
그리고, 상술한 지견에 기초해서, 본 실시예에서는, 슬롯(17)의 수(48개)를 영구 자석(14)의 극수(14개)와 전압의 상의 수(3상)로 나눈 값인 매극 매상 슬롯수 q가, 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록, 매극 매상 슬롯수 q를 8/7(=48/(14×3))로 설정하고 있다. 이로써, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 커지는 것을 억제하면서, 구리 손실이 커지는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따라서, 상술한 바와 같이, 발전기(1)는 매극 매상 슬롯수 q를 8/7이 되도록 구성된다. 이로써, 매극 매상 슬롯수 q가 1보다 크고, 또한 3/2 이하가 되기 때문에, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 커지는 것을 억제하면서, 구리 손실이 커지는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따라서, 상술한 바와 같이, 발전기(1)는 권선(16)을 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하도록, 복수의 슬롯(17)에 분산 방식으로 권회되도록 구성된다. 이로써, 권선(16)이 소정의 슬롯(17)에 집중 방식으로 권회되는 경우에 비해서, 상이 다른 전압이 다수 유도되기 때문에, 유도되는 전압을 합성한 파형을 보다 정현파에 가깝게 할 수 있다.
본 실시예에 따라서, 상술한 바와 같이, 발전기(1)는 유도되는 전압의 상의 수가 3상이며, 매극 매상 슬롯수 q를, 1<q≤3/2을 만족하는 분수가 되도록 구성된다. 이로써, 3상 전압이 유도되는 발전기(1)에 있어서, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡이 커지는 것을 억제하면서, 구리 손실이 커지는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따라서, 상술한 바와 같이, 발전기(1)는 복수(14개)의 영구 자석(14)을 로터 코어(13)의 바깥 둘레부에 마련하고, 각각의 영구 자석(14)의 스테이터 코어(15) 측의 폭 W1을, 인접하는 영구 자석(14) 사이에 형성된 간극이 생기지 않는 경우의 영구 자석(14)의 폭의 4/5 이상 6/7 이하의 크기가 되도록 구성된다. 이로써, 용이하게, 유도 전압의 파형에 대한 영향이 크다고 생각되는 5차 및 7차 고조파 성분의 출현을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따라서, 상술한 바와 같이, 영구 자석(14)은 스테이터 코어(15)에 대향하는 면(14a)이 실질적으로 평탄하게 되도록 형성된다. 이로써, 영구 자석(14)은 스테이터 코어(15)에 대향하는 면(14a)을, 예컨대 원호 형상으로 형성하는 경우와 달리, 영구 자석(14)을 용이하게 형성할 수 있다. 유도 전압의 파형이 정현파로부터 크게 왜곡되는 경우에는, 영구 자석의 외주면의 원호와 내주면의 원호의 중심점이 서로 다르도록(외주면의 원호와 내주면의 원호가 동심원 상에 배치되지 않도록) 원호 형상으로 영구 자석을 형성해서, 유도되는 전압을 정현파에 가깝게 할 필요가 있다. 한편, 본 실시예에 따라서, 매극 매상 슬롯수 q를 1보다 크게(q>1) 해서, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡을 작게 함으로써 영구 자석(14)의 스테이터 코어(15)에 대향하는 면(14a)을 실질적으로 평탄하게 해도, 유도 전압 파형의 정현파로부터의 왜곡을 줄일 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따라서, 유도 전압의 파형의 왜곡을 줄이면서, 영구 자석(14)의 형성을 용이하게 할 수 있다.
본 실시예에 따라서, 상술한 바와 같이, 스테이터 코어(15)가, 분할된 복수의 코어(15a~15f)를 포함해서, 분할된 복수의 코어(15a~15f)의 수(6개)의 정수배(8배)가 되도록 슬롯(17)의 수가 구성된다. 이로써, 용이하게, 분할된 복수의 코어(15a~15f)에, 같은 수의 슬롯(17)가 배치될 수 있다.
한편, 본 발명이 상세하게 설명되고 도시되었지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 한정적인 것이 아니라고 생각되어야 하며, 본 발명의 사상 및 범위는, 특허 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
예컨대, 상기 실시예에서는, 풍력 발전 시스템의 발전기에 본 발명을 적용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 풍력 발전 시스템 이외의 발전기에도 본 발명을 적용할 수 있다.
상기 실시예에서는, 매극 매상 슬롯수 q가 8/7로 설정되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따라, 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되면 된다.
상기 실시예에서는, 슬롯의 수를 48개, 영구 자석의 수를 14개로 함으로써, 매극 매상 슬롯수 q를 8/7로 했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따라서, 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록, 슬롯의 수 및 영구 자석의 수를 선택하면 바람직하다.
상기 실시예에서는, 유도되는 전압의 상의 수가 U상, V상 및 W상의 3상인 예를 게시했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 유도되는 전압의 상의 수가 2상이어도 되고, 4상 이상이어도 된다.
상기 실시예에서는, 스테이터 코어가 분할된 6개의 코어로 이루어졌지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따라서, 축 전압을 억제하는 것이 가능하다면, 스테이터 코어가 6개 이외의 개수로 분할되도 된다.
상기 실시예에서는, 로터 허브가 발전기의 회전축에 부착되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 8에 나타내는 변형예에 의한 풍력 발전 시스템(101)과 같이, 로터 허브(3)와 발전기(1) 사이에 기어(102)를 마련해도 된다.
상기 실시예에서는, 영구 자석이 실질적으로 사다리꼴 형상의 단면을 갖고 있고, 영구 자석의 스테이터 코어에 대향하는 면이, 실질적으로 평탄하게 되도록 구성되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 영구 자석의 스테이터 코어측의 변 및 로터 코어측의 변이 원호 형상으로 형성되고, 영구 자석의 외주면의 원호와 내주면의 원호가, 동심원 상에 배치되어도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 로터 코어가 스테이터 코어의 안쪽에 배치되는 이너 로터 타입의 발전기에 본 발명을 적용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 로터 코어가 스테이터 코어의 외측에 배치되는 아우터 타입의 발전기에도 적용 가능하다.

Claims (20)

  1. 영구 자석이 마련된 로터 코어와,
    상기 로터 코어와 반경 방향으로 대향하도록 배치되고, 복수의 슬롯이 마련된 스테이터 코어와,
    상기 스테이터 코어의 슬롯에 권회되는 권선
    을 구비하고,
    상기 슬롯의 수를 상기 영구 자석의 극수와 전압의 상의 수로 나눈 값인 매극 매상(per pole per phase) 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되어 있고,
    상기 스테이터 코어는 분할된 복수의 코어를 포함하고, 상기 로터 코어에 배치되는 상기 영구 자석의 대각선 상에서 쌍을 이루고 있는 수인 쌍극수를 p1, 상기 분할된 복수의 코어의 수를 q1이라고 한 경우에, 분수 q1/p1를 약분한 q2/p2의 분자 q2가 짝수가 되도록 구성되어 있는
    발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매극 매상 슬롯수 q는 8/7이 되도록 구성되어 있는 발전기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬롯의 수를 48로 설정하고, 상기 영구 자석의 수를 14로 설정하며, 상기 전압의 상의 수를 3상으로 설정함으로써, 상기 매극 매상 슬롯수 q가 8/7이 되도록 구성되어 있는 발전기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 권선이 권회되는 상기 슬롯의 피치는 4인 발전기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 권선은, 상기 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분포 방식으로 복수의 상기 슬롯에 권회되도록 구성되어 있는 발전기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유도되는 전압의 상의 수는 3상이고, 상기 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되어 있는 발전기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구 자석은 상기 로터 코어의 바깥 둘레부에 복수 마련되고,
    상기 영구 자석의 상기 스테이터 코어측의 폭은, 인접하는 영구 자석 사이에 간극이 생기지 않는 경우의 상기 영구 자석의 폭의 4/5 이상 6/7 이하가 되도록 구성되어 있는
    발전기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구 자석은 상기 영구 자석의 상기 스테이터 코어에 대향하는 면이 실질적으로 평탄하게 되도록 형성되어 있는 발전기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 코어는 분할된 복수의 코어를 포함하고,
    상기 복수의 슬롯의 수는 상기 분할된 복수의 코어의 수의 정수배가 되도록 구성되어 있는
    발전기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 코어는 분할된 복수의 코어를 포함하고,
    상기 복수의 코어의 수는 유도되는 전압의 상의 수의 배수가 되도록 구성되어 있는
    발전기.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 코어가 상기 스테이터 코어의 안쪽에 배치되어 있는 이너 로터 타입으로 구성되어 있는 발전기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구 자석은, 평면도 상에서 실질적으로 사다리꼴로 형성되어 있는 발전기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    풍력 발전의 발전기로서 사용되는 발전기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 권선은, 2개의 슬롯을 가운데 두고 권회되어 있는 발전기.
  16. 영구 자석이 마련된 로터 코어와, 상기 로터 코어와 반경 방향으로 대향하도록 배치되며, 복수의 슬롯이 마련된 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 슬롯에 권회되는 권선을 구비하고, 상기 슬롯의 수를 상기 영구 자석의 극수와 전압의 상의 수로 나눈 값인 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되어 있고, 상기 스테이터 코어는 분할된 복수의 코어를 포함하고, 상기 로터 코어에 배치되는 상기 영구 자석의 대각선 상에서 쌍을 이루고 있는 수인 쌍극수를 p1, 상기 분할된 복수의 코어의 수를 q1이라고 한 경우에, 분수 q1/p1를 약분한 q2/p2의 분자 q2가 짝수가 되도록 구성되어 있는, 발전기와,
    상기 발전기의 회전축에 접속되는 블레이드
    를 구비한 풍력 발전 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 매극 매상 슬롯수 q는 8/7이 되도록 구성되어 있는 풍력 발전 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 권선은, 상기 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분산 방식으로 복수의 상기 슬롯에 권회되도록 구성되어 있는 풍력 발전 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    유도되는 전압의 상의 수는 3상이고, 상기 매극 매상 슬롯수 q가 1<q≤3/2를 만족하는 분수가 되도록 구성되어 있는 풍력 발전 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 영구 자석은 상기 로터 코어의 바깥 둘레부에 복수 마련되고,
    상기 영구 자석의 상기 스테이터 코어측의 폭은, 인접하는 영구 자석 사이에 간극이 생기지 않는 경우의 상기 영구 자석의 폭의 4/5 이상 6/7 이하가 되도록 구성되어 있는
    풍력 발전 시스템.
KR1020110067943A 2010-08-10 2011-07-08 발전기 및 풍력 발전 시스템 KR101514109B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-179387 2010-08-10
JP2010179387A JP4725684B1 (ja) 2010-08-10 2010-08-10 発電機および風力発電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120014863A KR20120014863A (ko) 2012-02-20
KR101514109B1 true KR101514109B1 (ko) 2015-04-21

Family

ID=44350534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110067943A KR101514109B1 (ko) 2010-08-10 2011-07-08 발전기 및 풍력 발전 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8987968B2 (ko)
EP (1) EP2421123B1 (ko)
JP (1) JP4725684B1 (ko)
KR (1) KR101514109B1 (ko)
CN (2) CN102377305B (ko)
BR (1) BRPI1103521A2 (ko)
TW (1) TWI501511B (ko)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4725684B1 (ja) * 2010-08-10 2011-07-13 株式会社安川電機 発電機および風力発電システム
US9660493B2 (en) * 2010-11-05 2017-05-23 Vestas Wind System A/S Direct drive segmented generator
EP2698901B1 (en) * 2011-12-02 2019-08-28 Lg Electronics Inc. Stator of electric machine, electric motor provided with same, and electric vehicle provided with electric motor
KR101332037B1 (ko) * 2011-12-16 2013-11-22 엘지이노텍 주식회사 적층 로터 코어 및 이를 구비한 모터
CN102594066B (zh) * 2012-02-28 2014-01-15 浙江创新电机有限公司 一种6或12极三相异步电动机
CN103580324B (zh) * 2012-08-01 2017-09-01 德昌电机(深圳)有限公司 永磁转子及具有该转子的永磁马达
US20140070652A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-13 Alibin Shah Emir Jahr Drayton Magnetic Rotor Turbine Electricity Generator
JP5835253B2 (ja) * 2013-03-15 2015-12-24 株式会社安川電機 回転電機
WO2016013837A1 (ko) * 2014-07-21 2016-01-28 노순창 유도 기동 장치가 필요 없는 lspm 동기전동기의 권선 방법
EP2991195A1 (de) * 2014-09-01 2016-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Permanenterregte dynamoelektrische Maschine
CN104617689B (zh) 2015-01-30 2017-07-07 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机及其定子铁心以及定子的铁心模块
TWM532114U (zh) * 2015-04-24 2016-11-11 jun-xuan Lin 磁控式發電系統
JP6203785B2 (ja) 2015-06-25 2017-09-27 ファナック株式会社 ８の字状の連結コイルを有する電動機とその製造方法
CN106329863A (zh) * 2015-07-09 2017-01-11 上海航天有线电厂有限公司 一种特定尺寸的直驱伺服电机
US9742225B2 (en) 2015-08-11 2017-08-22 Genesis Robotics Llp Electric machine
US11139707B2 (en) 2015-08-11 2021-10-05 Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc Axial gap electric machine with permanent magnets arranged between posts
US11043885B2 (en) 2016-07-15 2021-06-22 Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc Rotary actuator
BR112019006965B1 (pt) * 2016-10-05 2023-11-21 Voltu Motor, Inc Sistema elétrico para controle de um veículo elétrico configurado para operar em uma pluralidade de modos e veículo elétrico
JP6939543B2 (ja) 2017-07-21 2021-09-22 株式会社デンソー 回転電機
US11843334B2 (en) 2017-07-13 2023-12-12 Denso Corporation Rotating electrical machine
WO2019017495A1 (ja) 2017-07-21 2019-01-24 株式会社デンソー 回転電機
JP6927186B2 (ja) 2017-12-28 2021-08-25 株式会社デンソー 回転電機
JP7006541B2 (ja) 2017-12-28 2022-01-24 株式会社デンソー 回転電機
CN111566904B (zh) 2017-12-28 2023-04-28 株式会社电装 旋转电机
DE112018006694T5 (de) * 2017-12-28 2020-09-10 Denso Corporation Rotierende elektrische Maschine
DE112018006699T5 (de) 2017-12-28 2020-09-10 Denso Corporation Rotierende elektrische Maschine
CN108964299B (zh) * 2018-06-12 2021-04-13 湖南大学 一种新型的直驱n*3相永磁同步风力发电机
DK3588745T3 (da) * 2018-06-21 2021-01-04 Siemens Gamesa Renewable Energy As Segmenteret statorenhed med fleksible, elektriske forbindelser, generator og vindmølle med en sådan statorenhed
GB2586989B (en) * 2019-09-11 2022-07-27 Rolls Royce Plc Electric Machines
JP7361805B2 (ja) * 2020-02-12 2023-10-16 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、空気調和機、及び固定子の製造方法
CN113692690A (zh) 2020-03-05 2021-11-23 株式会社电装 旋转电机
US11799343B2 (en) 2021-01-08 2023-10-24 Beta Air, Llc Methods and systems for a fractional concentrated stator configured for use in electric aircraft motor

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1685722A (en) * 1924-05-01 1928-09-25 Parsons Insulation of conductors used in electrical apparatus
US2173726A (en) * 1938-01-05 1939-09-19 Dobeckmun Co Insulating material
CA555314A (en) * 1956-07-13 1958-04-01 General Electric Company Polyphase induction-type motors
US3233159A (en) * 1958-05-28 1966-02-01 Nat Res Dev Rotary electric machines
US3221195A (en) * 1961-11-24 1965-11-30 Allis Chalmers Mfg Co Core for dynamoelectric machines
US3348084A (en) * 1965-06-24 1967-10-17 Reliance Electric & Eng Co Graded concentric winding dynamoelectric machine
US3665227A (en) * 1970-11-03 1972-05-23 Raymond W Busch Electric motor
US3735169A (en) * 1971-04-04 1973-05-22 Gen Electric Channel,shaped,laminated,high temperature slot wedge for dynamoelectric machines
JPS4981812A (ko) * 1972-12-13 1974-08-07
JPS5586340A (en) * 1978-12-22 1980-06-30 Toshiba Corp Stator core of rotating electric machine
US4409507A (en) * 1982-06-28 1983-10-11 Westinghouse Electric Corp. Dynamoelectric machines for multiples of three phases with unbalanced fractional-slot windings
US4968911A (en) * 1985-11-20 1990-11-06 Allied-Signal Inc. Clam-shell stator construction for electrical machines
JPH0799923B2 (ja) 1986-03-28 1995-10-25 株式会社安川電機 ブラシレスモ−タの巻線方法
JPH055811Y2 (ko) * 1986-09-25 1993-02-16
JPH03284147A (ja) * 1990-03-28 1991-12-13 Mitsubishi Electric Corp 車両用交流発電機
JPH0614482A (ja) * 1992-06-22 1994-01-21 Fuji Electric Co Ltd 回転電機の固定子鉄心
US5306972A (en) * 1992-07-17 1994-04-26 General Electric Company AC motor system
US5382859A (en) * 1992-09-01 1995-01-17 Unique Mobility Stator and method of constructing same for high power density electric motors and generators
JPH0715901A (ja) * 1993-06-29 1995-01-17 Toshiba Corp 交流励磁同期発電機
JPH07143697A (ja) 1993-11-17 1995-06-02 Toshiba Corp 三相電機子巻線
JP3282493B2 (ja) * 1995-06-07 2002-05-13 松下電器産業株式会社 電動機の固定子及びその製造方法
US5852334A (en) * 1995-10-19 1998-12-22 Tridelta Industries, Inc. Staggered pole switched reluctance motor
WO1998054822A1 (fr) * 1997-05-26 1998-12-03 Denso Corporation Alternateur pour vehicule
SG81947A1 (en) * 1997-12-19 2001-07-24 Ebauchesfabrik Eta Ag Monophase electric power generator
US6121707A (en) * 1998-01-22 2000-09-19 Reliance Electric Technologies, Llc Electric motor and electric motor stator and method for making same
US6252317B1 (en) * 1998-03-04 2001-06-26 Edward N. Scheffer Electric motor with ring rotor passing through coils
AU756060B2 (en) * 1999-02-09 2003-01-02 Edwin A. Sweo Brushless doubly-fed induction machines employing dual cage rotors
WO2002095911A1 (en) * 2001-05-21 2002-11-28 Alberto Molina-Martinez Continuous electrical generator
JP2001148315A (ja) * 1999-11-19 2001-05-29 Mitsubishi Electric Corp 回転電機の電機子鉄心
JP2002153001A (ja) * 2000-11-09 2002-05-24 Mitsubishi Electric Corp 回転電機の固定子
JP2003032983A (ja) * 2001-07-16 2003-01-31 Toshiba Corp 回転電機
JP3590623B2 (ja) * 2002-05-23 2004-11-17 三菱電機株式会社 車両用交流回転電機
JP4158013B2 (ja) * 2002-06-19 2008-10-01 株式会社安川電機 永久磁石同期モータの電機子およびそれを用いた永久磁石同期モータ
US6617747B1 (en) * 2002-07-02 2003-09-09 Petersen Technology Corporation PM motor and generator with a vertical stator core assembly formed of pressure shaped processed ferromagnetic particles
US6891298B2 (en) * 2002-08-28 2005-05-10 Emerson Electric Co. Interior permanent magnet machine with reduced magnet chattering
US20040108789A1 (en) * 2002-12-09 2004-06-10 Marshall Eric Giles High torque brushless DC motors and generators
US6864614B2 (en) * 2003-05-16 2005-03-08 David Murray Permanent magnet electric generator
JP2004350427A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Denso Corp 回転電機とその回転子
US6940198B2 (en) * 2003-07-24 2005-09-06 A. O. Smith Corporation Brushless permanent magnet machine with reduced cogging and torque ripple and method of producing the same
US7190101B2 (en) * 2003-11-03 2007-03-13 Light Engineering, Inc. Stator coil arrangement for an axial airgap electric device including low-loss materials
US6911756B1 (en) * 2004-03-23 2005-06-28 Chio-Sung Chang Rotor core with magnets on the outer periphery of the core having a sine or trapezoidal wave
DE102004045939B4 (de) * 2004-09-22 2010-10-07 Siemens Ag Permanenterregte Synchronmaschine mit Unterdrückungsmitteln zur Verbesserung der Drehmomentwelligkeit
JP4572647B2 (ja) * 2004-10-01 2010-11-04 株式会社日立製作所 永久磁石式回転電機及び風力発電システム
US7180216B2 (en) * 2004-12-18 2007-02-20 Light Engineering, Inc. High-intensity discharge lighting system and alternator power supply
JP4434045B2 (ja) 2005-03-14 2010-03-17 株式会社日立製作所 回転電機及び風力発電システム
CN2781632Y (zh) * 2005-03-22 2006-05-17 深圳市海纳鸿业科技开发有限公司 一种直流电机电枢线圈和铁心槽的绝缘结构
US7348705B2 (en) * 2005-07-21 2008-03-25 Remy Technologies, L.L.C. Multi-phase fractional slot windings for electric machines having segmented bar-shaped windings
JP2007104738A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Ebara Corp ブラシレス同期電動機及びその駆動制御装置
JP4793027B2 (ja) * 2006-02-28 2011-10-12 株式会社豊田自動織機 永久磁石埋設型回転電機及びカーエアコン用モータ並びに密閉型電動圧縮機
JP2009118618A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Hitachi Ltd 車両用交流発電機及びそれを用いた自動車，車両用交流発電機の製造方法、及び車両用回転電機
JP4740273B2 (ja) * 2008-03-04 2011-08-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機およびそれを用いたハイブリッド自動車
DE102008063783A1 (de) * 2008-12-18 2010-06-24 Wind-Direct Gmbh Generator für eine Windenergieanlage und Verfahren zu seiner Herstellung
JP4725684B1 (ja) * 2010-08-10 2011-07-13 株式会社安川電機 発電機および風力発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN102377305A (zh) 2012-03-14
TWI501511B (zh) 2015-09-21
JP4725684B1 (ja) 2011-07-13
EP2421123A3 (en) 2017-06-28
CN102377305B (zh) 2015-03-04
EP2421123A2 (en) 2012-02-22
BRPI1103521A2 (pt) 2013-01-15
EP2421123B1 (en) 2019-11-06
KR20120014863A (ko) 2012-02-20
TW201225485A (en) 2012-06-16
CN202135026U (zh) 2012-02-01
US8987968B2 (en) 2015-03-24
US20120038168A1 (en) 2012-02-16
JP2012039811A (ja) 2012-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101514109B1 (ko) 발전기 및 풍력 발전 시스템
Li et al. Influence of flux gaps on electromagnetic performance of novel modular PM machines
US20160329796A1 (en) Power generation device, armature structure for power generation device, and method for manufacturing armature
US20110169369A1 (en) Stator for an electric machine
EP2403107B1 (en) Permanent magnet type rotary machine
JP2011067089A (ja) 電気式乗物のための牽引モータ
JP2012522475A (ja) 巻線型回転子ブラシレス二重給電モータ
JP2012130093A (ja) 回転電機の固定子
US7638917B2 (en) Electrical rotating machine
KR101721462B1 (ko) 풍력발전기 및 그 고정자 철심 및 고정자 철심모듈
JP2005522972A5 (ko)
JP2005522972A (ja) 軸方向界磁式同期電気機械
US20120086288A1 (en) Electric rotating machine
US20150222150A1 (en) Electric motor
WO2017014062A1 (ja) 回転電機の固定子及び回転電機
US20140375163A1 (en) Electromagnetic Generator
JP5419991B2 (ja) 永久磁石式同期モータ
GB2437394A (en) Electrical machine with reduced cogging
US20100052460A1 (en) Electrical rotating machine
WO2014030246A1 (ja) 回転電機および風力発電システム
EP3560075A1 (en) Segmented stator electrical machine
US20120299434A1 (en) Stator of a permanently excited rotating electric machine
KR20150032790A (ko) 영구자석 회전 전기 기기 및 풍력 발전 시스템
WO2012168977A1 (ja) 回転電機
WO2013161019A1 (ja) 回転電機および風力発電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
LAPS Lapse due to unpaid annual fee