KR101849175B1 - Improved high-voltage electrical power generator with multiple coil stators - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a high-voltage power generator having several coil fixtures. More specifically, the high-voltage power generator according to the present invention comprises at least two coil fixtures, non-magnetic bodies into which three or more wound coiled bodies are inserted in a circumferential direction at predetermined intervals, wherein the wound coiled bodies include coils wound without a bobbin and the wound coils are disposed to be aligned to each other on the cross section of a shaft direction of the wound coiled body and a central hole having a given first diameter is perforated in the central portion of the coil fixture. In addition, the high-voltage power generator of the present invention further comprises a common rotational shaft having a diameter equal to the given first diameter or a second diameter or smaller than the same to enable free rotation thereof inside the central hole. Furthermore, the high-voltage power generator of the present invention further comprises at least three magnetic rotary bodies disposed to be spaced apart, by a predetermined interval, from each other at both sides of the coil fixture, wherein the magnetic rotary bodies are non-magnetic bodies where the even number of N pole and S pole permanent magnets are alternately inserted at a predetermined interval in a circumferential direction and the common rotary shaft penetrates and is fixed to the central portion of the magnetic rotary body. The present invention promotes miniaturization of a generator.

Description

다수의 코일 고정체를 가지는 개량된 다단형 고전압 발전기{IMPROVED HIGH-VOLTAGE ELECTRICAL POWER GENERATOR WITH MULTIPLE COIL STATORS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an improved multi-stage high voltage generator having a plurality of coil holders,

본 발명은 다수의 코일 고정체를 가지는 고전압 발전기(이하 "다단형 고전압 발전기"라 함)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 3개 이상의 권취 코일체가 삽입되어 있는 비자성체의 코일 고정체로서, 상기 권취 코일체는 보빈(bobbin) 없이 권취된 코일을 포함하되, 상기 권취 코일체의 축방향 단면에서 상기 권취된 코일은 서로 전체 정렬되도록 배치되고, 상기 코일 고정체의 중심부에는 소정의 제1 직경을 가지는 중심공이 천공되어 있는, 적어도 2개의 코일 고정체; 상기 중심공 내에서 자유로이 회전 가능하도록 상기 소정의 제1 직경과 같거나 그보다 작은 소정의 제2 직경을 가지는 공통 회전 샤프트; 및 상기 코일 고정체의 양측에 소정의 거리만큼 이격 배치되며, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 짝수 개의 N극 및 S극 영구 자석이 교번하여 삽입되어 있는 비자성체의 자석 회전체로서, 상기 자석 회전체의 중심부에는 상기 공통 회전 샤프트가 관통 고정되어 있는, 적어도 3개의 자석 회전체를 포함하는 다단형 고전압 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a high voltage generator (hereinafter referred to as "multi-stage high voltage generator") having a plurality of coil holders. More specifically, the present invention is a non-magnetic coil fixing body in which three or more winding coils are inserted at regular intervals along the circumferential direction, wherein the winding coils comprise a coil wound without a bobbin, At least two coil fixing bodies, in which the wound coils are arranged so as to be wholly aligned with each other in the axial cross section of the winding coils, and a center hole having a predetermined first diameter is formed in the central portion of the coil fixing body; A common rotating shaft having a predetermined second diameter equal to or smaller than the predetermined first diameter so as to freely rotate within the center hole; And a plurality of N pole and S pole permanent magnets alternately inserted at regular intervals along the circumferential direction and spaced from each other by a predetermined distance on both sides of the coil fixing body, To a multi-stage high voltage generator including at least three magnet rotating bodies through which the common rotating shaft is fixedly inserted.

종래의 공심형 발전기들은 회전체와 고정체 간의 전자기 상호작용에 의하여 전기를 생산하는바, 철심을 제거함으로써 발전의 고효율을 꾀하는 방식을 취하고 있다.Conventional air-core generators generate electricity by electromagnetic interaction between a rotating body and a fixed body, and take a method of achieving high efficiency of power generation by removing an iron core.

실제 발전기에 이용되는 코일로는 단순히 전선을 감는 공심형 코일보다도 그 코일의 코어로서 철심을 삽입하여 이용하는 철심형 코일이 많이 이용되어 왔다. 철심은 자기 특성을 지닌 주 성분이 철계의 금속으로 만들어진 것을 지칭한다. 이와 같은 철심 코어는 코일의 인덕턴스를 증가시킬 목적으로 사용된다. 이는 코어의 특성 중 투자율(비투자율)이라는 계수와 관련되어 있는데, 공심형 코일의 경우 그 코어는 공기이므로 μ=1이다. 반면, 철심 코어의 경우에는 μ가 수십 이상이고, 경우에 따라서는 10,000까지 얻을 수 있기 때문에 그 만큼 적은 권취 수, 작은 코일로도 높은 인덕턴스를 얻을 수 있다. 일 예를 들면, 미국 등록특허공보 제5,930,392호에 개시되어 있는 계자형 발전기는 원환형 코어에 코일을 권취한 것을 이용한다.As a coil used in an actual generator, an iron core type coil in which an iron core is inserted as a core of the coil is used more than an air core type coil simply winding a wire. An iron core refers to a main component having magnetic properties made of an iron-based metal. Such an iron core is used for the purpose of increasing the inductance of the coil. This is related to the coefficient of permeability (specific magnetic permeability) among the characteristics of the core. In the case of an air core type coil, the core is air, so μ = 1. On the other hand, in the case of an iron core, mu is several tens or more, and in some cases, up to 10,000 can be obtained, so that a high inductance can be obtained even with a small number of coils and small coils. For example, the field-type generator disclosed in U.S. Patent No. 5,930,392 uses a coil wound around a toroidal core.

이에 비하여 공심형 코일은 이를 이용한 영구자석 선형 동기 전동기가 철심형 코일의 것에 비하여 자기적인 공극이 매우 커 추력 밀도가 떨어지는 큰 단점이 있는 반면에 치(teeth)-슬롯 구조가 없어 디텐트력(detent force)이 근본적으로 제거되어 추력 리플이 거의 발생하지 않고 수직력이 작기 때문에 제어 성능이 우수한 장점이 있다.On the other hand, air core type coils have a disadvantage in that the permanent magnet linear type synchronous motor has a magnetic gap much larger than that of the iron core type coils and the thrust density is lowered. On the other hand, detent force force is removed fundamentally, the thrust ripple hardly occurs, and the vertical force is small, so that the control performance is excellent.

다만, 공심형 코일에는 지속적인 순환 자기장이 형성되지 않아 이를 이용한 발전기의 전압 강하를 방지하여야 할 필요가 있는데, 저압 발전시에는 공심형 코일의 충전 전압이 낮으므로 전력 부하에 따라 충전 전압이 빠르게 소실되는 전압 강하가 발생한다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고전압으로 발전함으로써, 코일 부분에 높은 충전 전위를 형성하여 전압 강하를 최소화할 수 있는 방식을 채택하였다. However, since a constant circulating magnetic field is not formed in the air core type coil, it is necessary to prevent a voltage drop of the generator. In the low voltage power generation, the charging voltage of the air core type coil is low. A voltage drop occurs. In order to solve this problem, the present invention adopts a method of generating a high charging potential at the coil portion by minimizing the voltage drop by generating a high voltage.

한편, 한국 등록특허공보 제10-0683472호에 개시된 기술은 코일을 보빈에 감아 그 보빈의 두께만큼 고정된 코일과 회전하는 자석 간의 이격이 발생하여 발전 효율이 떨어지는 단점이 있는데, 본 발명에서는 보빈을 제거함으로써 이와 같은 기술적인 문제점을 해결하였다. 이 선행기술의 또 다른 단점은 고정 코일 지지판을 코일 판 밑면에 돌출시켜 고정하도록 되어 있고 발전기의 회전 운전시에 흔들림이 심하게 발생할 우려가 있으며, 자석을 원판 외측에 설치하여 고속 회전 운전시에 무게 중심이 맞지 않아 자석이 이탈할 우려가 있다는 점이다. On the other hand, the technique disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0683472 is disadvantageous in that the coil is wound around the bobbin to separate the coil fixed by the thickness of the bobbin and the rotating magnet, Thereby eliminating such a technical problem. Another disadvantage of this prior art is that the stationary coil support plate is fixed to the bottom surface of the coil plate and fixed, and there is a possibility that the generator will be severely shaken during the rotation operation of the generator. This is because there is a risk that the magnet will come off.

또한, 한국 등록특허공보 제10-2013-002013호에 개시된 기술은 자석 회전판에 자석이 배열되어 있는 판형 발전기에 관한 것인데, 이 판형 발전기의 코일 고정판에 자석과 동일한 개수의 권취 코일이 구비되므로, 그 상세한 설명과 도면들에 나타나 있는 바와 같이, 저압 단상 발전에는 적합하나 고전압 3상 발전에는 부적합하다는 단점이 있다. 이 선행기술의 또 다른 단점은 이 판형 발전기의 저압 발전시에는 종래 공심형 발전기에서와 같이 발전된 전력에 부하를 걸면 부하 전력에 따라 전압 강하가 크게 발생할 우려가 있다는 점이다. The technique disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2013-002013 relates to a plate-type generator in which magnets are arranged on a magnet rotating plate. Since the coil fixing plate of this plate-type generator is provided with the same number of winding coils as magnets, As shown in the detailed description and the drawings, it is suitable for low-pressure single-phase power generation but has a disadvantage that it is not suitable for high-voltage three-phase power generation. Another disadvantage of this prior art is that when the plate-type generator is operated at a low voltage, a voltage drop may occur depending on the load power when the load is applied to the generated power as in the conventional air-conditioner generator.

본 발명자는, 이러한 선행기술들의 문제점을 해결함으로써, 고출력으로 전력 에너지를 얻을 수 있고, 발전기를 소형화, 경량화할 수 있는 방안을 담고 있는 본 발명에 따른 구조 및 소재에 관한 상세한 기술 내용을 제공하고자 한다.The inventor of the present invention intends to provide a detailed technical content of the structure and material according to the present invention which can obtain power energy with high output power by solving the problems of these prior arts and which includes a plan for reducing the size and weight of the generator .

USUS 2014-03751642014-0375164 AA KRKR 10-068347210-0683472 BB KRKR 10-097931510-0979315 BB

본 발명은 주택용, 공장용 전력 및 빌딩 전력 등을 공급할 수 있도록 이동에 용이하고 사용 장소 혹은 공간에 제약을 받지 않는 이용을 위하여 발전기의 소형화를 도모하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to reduce the size of a generator for ease of movement so as to supply residential use, factory power, building power, and the like, and to use without restriction on the use place or space.

구체적으로, 발전에 필요한 최소의 치수로 고출력의 전력 생산이 가능하도록, 종래의 발전기와 동일한 용량을 가질 때 그 차지하는 공간은 축소되고, 중량도 감소되는 효율적인 발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다. Specifically, it is an object of the present invention to provide an efficient generator in which the space occupied by the generator is reduced and the weight is reduced when the generator has the same capacity as that of the conventional generator, so that high output power can be produced with a minimum required size for power generation.

또한, 본 발명은, 풍력, 태양광, 수력, 화력, 기타 터빈에 의한 회전 구동 에너지 등을 이용한 동일한 발전 조건 하에서 더 많은 전력을 생산할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다. The present invention also aims at producing more electric power under the same power generation condition using wind power, solar power, water power, thermal power, rotational drive energy by other turbines, and the like.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.The characteristic configuration of the present invention for achieving the object of the present invention as described above and realizing the characteristic effects of the present invention described below is as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 다단형 고전압 발전기가 제공되는바, 상기 다단형 고전압 발전기는, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 3개 이상의 권취 코일체가 삽입되어 있는 비자성체의 코일 고정체로서, 상기 권취 코일체는 보빈(bobbin) 없이 권취된 코일을 포함하되, 상기 권취 코일체의 축방향 단면에서 상기 권취된 코일은 서로 전체 정렬되도록 배치되고, 상기 코일 고정체의 중심부에는 소정의 제1 직경을 가지는 중심공이 천공되어 있는, 적어도 2개의 코일 고정체; 상기 중심공 내에서 자유로이 회전 가능하도록 상기 소정의 제1 직경과 같거나 그보다 작은 소정의 제2 직경을 가지는 공통 회전 샤프트; 및 상기 코일 고정체의 양측에 소정의 거리만큼 이격 배치되며, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 짝수 개의 N극 및 S극 영구 자석이 교번하여 삽입되어 있는 비자성체의 자석 회전체로서, 상기 자석 회전체의 중심부에는 상기 공통 회전 샤프트가 관통 고정되어 있는, 적어도 3개의 자석 회전체를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a multi-stage high voltage generator, wherein the multi-stage high voltage generator is a non-magnetic coil fixing body in which at least three winding coils are inserted at regular intervals along the circumferential direction, Wherein the winding coils comprise a coil wound without a bobbin, the winding coils are arranged so as to be wholly aligned with each other in the axial cross section of the winding coils, and a center portion of the coil fixing body has a predetermined first diameter At least two coil fixtures having a center hole drilled therein; A common rotating shaft having a predetermined second diameter equal to or smaller than the predetermined first diameter so as to freely rotate within the center hole; And a plurality of N pole and S pole permanent magnets alternately inserted at regular intervals along the circumferential direction and spaced from each other by a predetermined distance on both sides of the coil fixing body, And the common rotating shaft is fixedly inserted into the center of the magnet rotating body.

바람직하게는, 상기 권취 코일체는 상기 코일 고정체와 동일한 높이를 가지도록 구성됨으로써 상기 코일 고정체의 상단면과 상기 권취 코일체의 일 단면이 서로 정렬되고, 상기 코일 고정체의 하단면과 상기 권취 코일체의 다른 단면이 서로 정렬될 수 있다.Preferably, the winding coils are arranged to have the same height as the coil fixing body, so that the upper end face of the coil fixing body and the one end face of the winding coils are aligned with each other, and the lower end face of the coil fixing body, The other cross-sections of the winding coils can be aligned with each other.

유리하게는, 상기 권취 코일체에 포함된 상기 권취된 코일은 절연 코일이되, 상기 절연 코일은 구리선 및 상기 구리선 위에 형성된 폴리에스테르 혼합 석영계 유리 피막을 포함하고, 상기 폴리에스테르 혼합 석영계 유리 피막의 두께는 0.020mm 내지 0.135mm일 수 있다.Advantageously, the wound coils included in the winding coils are insulating coils, and the insulating coils include a polyester mixed silica glass coating formed on the copper wires and the copper wires, and the polyester mixed silica glass coating May be 0.020 mm to 0.135 mm.

바람직하게는, 상기 권취 코일체는 상기 권취된 코일의 주변부에 에폭시 침탄 절연 가공에 의하여 형성된 절연체를 더 포함할 수 있다.Preferably, the winding coils may further include an insulator formed by epoxy carburizing insulation processing at the periphery of the wound coil.

유리하게는, 상기 권취 코일체는 상기 코일 고정체의 절연 부재 내에 실장될 수 있다.Advantageously, the winding coils can be mounted in an insulating member of the coil fixing body.

바람직하게는, 상기 전체 정렬은, 상기 권취된 코일이 서로 육방정계 또는 정사각정계가 되도록 정렬됨을 포함할 수 있다.Advantageously, said full alignment may comprise said wound coils being aligned to form a hexagonal or quadrangular system with respect to one another.

본 발명에 의하면, 발전기의 소형화를 통하여 주택용, 공장용 전력 및 빌딩 전력 등을 공급할 수 있도록 이동에 용이하고 사용 공간에 제약을 받지 않는 이용을 도모할 수 있는 효과가 있다.Industrial Applicability According to the present invention, there is an effect that it is possible to easily use the power generator and the building power for residential use, factory power, and the like through miniaturization of the generator, and to use the power generator without restriction on the use space.

즉, 본 발명에 따르면, 발전에 필요한 최소의 치수로 고출력의 전력 생산이 가능해져, 종래의 발전기와 동일한 용량을 가질 때 본 발명의 신규한 발전기는 그 차지하는 공간은 축소되고, 중량도 감소되는 효과가 있다.That is, according to the present invention, it is possible to produce a high output power with a minimum dimension required for power generation, and when the same capacity as that of the conventional generator is obtained, the space occupied by the new generator of the present invention is reduced, .

또한, 본 발명은, 풍력, 태양광, 수력, 화력, 기타 터빈 등에 의한 회전 구동 에너지를 이용한 동일한 발전 조건 하에서 더 많은 전력을 효율적으로 생산할 수 있는 효과가 있다. Further, the present invention has the effect of efficiently generating more electric power under the same power generation condition using rotational driving energy by wind power, solar power, water power, thermal power, other turbines, and the like.

본 발명의 실시예의 설명에 이용되기 위하여 첨부된 아래 도면들은 본 발명의 실시예들 중 단지 일부일 뿐이며, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 “통상의 기술자”라 함)에게 있어서는 발명적 작업이 이루어짐 없이 이 도면들에 기초하여 다른 도면들이 얻어질 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기의 길이방향 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 좌측에서 우측을 바라본 시점으로 도시된 도 1a의 다단형 고전압 발전기의 후면도이며, 도 1c는 도 1a의 다단형 고전압 발전기의 단면 사시도이다.
도 2a는 상기 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함되는 코일 고정체의 길이방향 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 코일 고정체의 정면도이며, 도 2c는 도 2a의 코일 고정체의 단면 사시도이다.
도 3a는 상기 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함되는 자석 회전체의 길이방향 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 자석 회전체의 정면도이며, 도 3c는 도 3a의 자석 회전체의 부분 단면 사시도이고, 도 3d는 도 3a의 자석 회전체의 단면 사시도이다.
도 4a는 상기 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함되는 공통 회전 샤프트, 상기 코일 고정체 및 상기 자석 회전체가 조립된 상태를 나타내는 길이방향 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 우측에서 좌측을 바라본 시점으로 도시된 도 4a의 조립된 상태의 정면도이며, 도 4c는 도 4a의 조립된 상태의 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함된 권취 코일체를 이루는 권취된 코일이 서로 육방정계 또는 정사각정계가 되도록 정렬된 상태를 도시하는 상기 권취 코일체의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함된 자석 회전체에 삽입될 일 예시적 영구 자석을 구성하기 위하여 개별 자석을 포개는 방식을 나타낸 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention to those skilled in the art Other drawings can be obtained based on these figures without an inventive task being performed.
1A is a longitudinal cross-sectional view of a multi-stage high voltage generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a rear view of the multi-stage high voltage generator shown in FIG. 1A as viewed from left to right in FIG. 1A, Is a cross-sectional perspective view of the multi-stage high voltage generator of FIG. 1A.
FIG. 2B is a front view of the coil fixing body of FIG. 2A. FIG. 2C is a cross-sectional perspective view of the coil fixing body of FIG. 2A. FIG. 2A is a longitudinal cross-sectional view of the coil fixing body included in the multistage high voltage generator according to the embodiment, to be.
3A is a longitudinal cross-sectional view of the magnet rotating body included in the multi-stage high voltage generator according to the embodiment, FIG. 3B is a front view of the magnet rotating body of FIG. 3A, And Fig. 3d is a cross-sectional perspective view of the magnet rotating body of Fig. 3a.
4A is a longitudinal sectional view showing a state in which a common rotating shaft, the coil fixing body and the magnet rotating body included in the multi-stage high voltage generator according to the embodiment are assembled, and FIG. 4B is a cross- FIG. 4C is a cross-sectional perspective view of the assembled state of FIG. 4A. FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the winding coil shown in a state in which the wound coils constituting the winding coils included in the multi-stage high voltage generator according to the present invention are aligned so as to form a hexagonal system or a square-angle system.
6 is a view showing a manner of superposing individual magnets to constitute an exemplary permanent magnet to be inserted into a magnet rotating body included in the multi-stage high voltage generator according to the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced in order to clarify the objects, technical solutions and advantages of the invention. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention.

본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함'하다라는 단어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'되어 있다거나 '접속'되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결'되어 있다거나 '직접 접속'되어 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 '~사이에'와 '바로 ~사이에' 또는 '~에 이웃하는'과 '~에 직접 이웃하는' 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Throughout the description and claims of the present invention, the word 'comprise' and variations thereof are not intended to exclude other technical features, additions, elements or steps. When an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it may be understood that there may be other elements in between . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element exists in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as 'between' and 'between' or 'neighboring to' and 'directly adjacent to' should be interpreted as well.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element may be referred to as a second element, The component may also be referred to as a first component.

통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 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 지칭한다. Other objects, advantages and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art from this description, and in part from the practice of the invention. The following examples and figures are provided by way of illustration and are not intended to limit the invention. Moreover, the present invention encompasses all possible combinations of embodiments shown herein. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. It should also be understood that the position or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the present invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Unless otherwise indicated herein or clearly contradicted by context, items referred to in the singular are intended to encompass a plurality unless otherwise specified in the context. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기의 길이방향 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 좌측에서 우측을 바라본 시점으로 도시된 도 1a의 다단형 고전압 발전기의 후면도이며, 도 1c는 도 1a의 다단형 고전압 발전기의 단면 사시도이다. 1A is a longitudinal cross-sectional view of a multi-stage high voltage generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a rear view of the multi-stage high voltage generator of FIG. 1A as viewed from left to right in FIG. 1A, Is a cross-sectional perspective view of the multi-stage high voltage generator of FIG. 1A.

또한, 도 2a는 상기 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함되는 코일 고정체의 길이방향 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 코일 고정체의 정면도이며, 도 2c는 도 2a의 코일 고정체의 단면 사시도이다.2A is a longitudinal cross-sectional view of the coil fixing body included in the multi-stage high voltage generator according to the embodiment, FIG. 2B is a front view of the coil fixing body of FIG. 2A, Fig.

도 1a 내지 1c 및 도 2a 내지 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기는, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 3개 이상의 권취 코일체(13)가 삽입되어 있는 비자성체로 된 적어도 2개의 코일 고정체를 포함하는데, 상기 권취 코일체(13)는 보빈 없이 권취된 코일을 포함하되, 상기 권취 코일체의 축방향 단면에서 상기 권취된 코일은 서로 전체 정렬되도록 배치되고, 상기 코일 고정체의 중심부에는 소정의 제1 직경을 가지는 중심공이 천공되어 있다.1A to 1C and FIGS. 2A to 2C, a multi-stage high voltage generator according to the present invention includes at least two non-magnetic bodies each having at least three winding coils 13 inserted at regular intervals along the circumferential direction Wherein the winding coils (13) comprise a coil wound without bobbins, the winding coils being arranged so as to be wholly aligned with one another in the axial cross section of the winding coils, And a center hole having a predetermined first diameter is formed in the center.

바람직하게는, 상기 적어도 2개의 코일 고정체는 축 방향으로 서로 일정한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다.Preferably, the at least two coil fixtures may be spaced apart from each other by a predetermined distance in the axial direction.

본 명세서에서 '고전압'은 보통 0.75 kV 이상 66 kV의 전압을 지칭하는 용어로 이용되었으나, 통상의 기술자는 상기 고전압이 반드시 전술한 범위에 국한되어야만 하는 것이 아니라는 점을 이해할 수 있을 것이다.Although the term 'high voltage' is used herein to refer to a voltage of usually 0.75 kV to 66 kV, it will be understood by those of ordinary skill in the art that the high voltage does not necessarily have to be limited to the above range.

일 실시예에서, 상기 3개 이상의 권취 코일체(13)는 3개의 권취 코일체이며, 상기 코일 고정체에 원주 방향을 따라 120도 간격으로 삽입되어 있을 수 있다.In one embodiment, the three or more winding coils 13 are three winding coils, and may be inserted into the coil fixing body 120 degrees apart in the circumferential direction.

일 실시예에서, 상기 권취 코일체(13)는 상기 코일 고정체와 동일한 높이를 가지도록 구성됨으로써 상기 코일 고정체의 상단면과 상기 권취 코일체의 일 단면이 서로 정렬되면서, 상기 코일 고정체의 하단면과 상기 권취 코일체의 다른 단면이 서로 정렬될 수 있다.In one embodiment, the winding coils 13 are configured to have the same height as the coil fixing body, so that the upper end surface of the coil fixing body and the one end face of the winding coils are aligned with each other, The lower end surface and the other end surface of the winding coils can be aligned with each other.

바람직하게는, 상기 권취 코일체에 포함된 상기 권취된 코일은 절연 가공된 절연 코일일 수 있다. 본 발명에서는 코일 단락의 발생 없이 고전압에 도달하기 위하여 각종 절연체가 이용될 수 있다.Advantageously, the wound coil included in the wound coil body may be an insulated coil. In the present invention, various insulators may be used to reach a high voltage without causing a short circuit of the coil.

여기에서 '절연체'는 전하의 이동을 방해하는 물질로서, 전류가 흐르지 않는 부도체를 지칭하는 용어이다. 이와 같은 절연체조차도 직류가 아닌 교류에서는 전류가 흐를 수 있다. 절연체도 유전율을 가지고 있기 때문에 교류 전류를 인가하게 되면 미소하게나마 유전율의 크기에 비례하여 변위 전류 혹은 분극 전류가 흐르기 때문이다. 절연체인 공기 중으로 전자기파가 진행할 수 있는 이유가 바로 이와 같은 분극 전류의 존재 때문이다. 요컨대, 절연성이 매우 우수한 절연체는 유전율이 극히 작은 유전체를 일컫는 것이다.Here, 'insulator' is a term that refers to a nonconductive material that interferes with the movement of electric charge. Even such an insulator can flow a current in an alternating current other than direct current. Since an insulator also has a dielectric constant, if an alternating current is applied, the displacement current or the polarization current flows in proportion to the magnitude of the dielectric constant. The reason why electromagnetic waves can travel into the insulator air is the existence of such a polarization current. In short, an insulator having a very good insulating property refers to a dielectric material having an extremely small dielectric constant.

참고로, 도 5는 본 발명에 따른 일 예시적 권취 코일체의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of an exemplary wound coiler according to the present invention.

본 발명에서 상기 절연 코일을 형성하는 한 가지 방안으로서, 구리선에 석영계 유리 피막을 입혀 고전압에도 코일이 소손되지 않도록 할 수 있는데, 이는 폴리에스테르 혼합 광섬유식 유리 절연물을 높은 온도에서 녹여 석영계 유리 피막으로서 구리선에 입혀 밀봉한 절연 코일(101)이다. 여기에서, 폴리에스테르가 혼합된 소재를 고온에서 녹여 압출식 노즐을 통하여 구리선에 최소 0.020mm 내지 최대 0.135mm의 유리 피막을 입히므로 광섬유식 유리 절연이라고 지칭한다. 구리선 위에 형성된 폴리에스테르 혼합 석영계 유리 피막으로써 내구성 및 절연 강도, 기계적 강도, 유연성, 내습성, 내화학성 및 내열성을 도모하여 섭씨 300도에도 그 유리 피막이 파괴되지 않는 것이 장점이다.As one of the methods of forming the insulating coil in the present invention, a quartz glass coating may be applied to the copper wire to prevent the coil from being burned even under a high voltage. This is because the glass- And is an insulating coil 101 which is wrapped around a copper wire and sealed. Here, the polyester mixed material is melted at a high temperature and is coated with a glass coating of at least 0.020 mm to a maximum of 0.135 mm on a copper wire through an extrusion nozzle, so that it is referred to as an optical fiber glass insulation. It is a polyester mixed glass quartz glass coating formed on a copper wire, and it is advantageous that the glass coating is not broken even at 300 degrees Celsius for durability, insulation strength, mechanical strength, flexibility, moisture resistance, chemical resistance and heat resistance.

이와 같은 유리 절연은 얇은 두께로 코일을 유지하여 실용적으로 권취할 수 있게 할 수 있으므로 그 활용도가 매우 큰바, 66kV의 고전압에 이르기까지 누설 전위가 발생하지 않아 그 절연이 파괴되지 않음이 본 발명자의 실험에 의하여 입증되었다. 그 결과로서, 상기 절연 코일을 형성하는 구리선의 특성과 유리 피막의 두께, 절연 코일의 절연, 저항, 전류, 전압 등의 관계를 나타낸 표는 아래 표 1과 같다.Since such a glass insulation can be wound to a practical thickness by holding a coil with a thin thickness, the utilization of the glass insulation is very high. Therefore, the leakage potential does not occur until a high voltage of 66 kV and the insulation is not destroyed. ≪ / RTI > As a result, the table showing the relationship between the characteristics of the copper wire forming the insulating coil, the thickness of the glass film, the insulation of the insulating coil, resistance, current, and voltage is shown in Table 1 below.

코 일Coil 종 류Kinds 폴리에스테르 혼합 석영계 코일 피막코팅Polyester Mixed Quartz Coil Coating Coating 동 선(㎟)Copper wire (㎟) 0.30.3 0.50.5 0.80.8 1.01.0 1.51.5 2.02.0 2.52.5 33 3.53.5 44 55 66 동 선 종 류Copper wire type 원형circle 원형circle 원형circle 원형circle 원형circle 원형circle 원형circle 원형circle 원형circle 원형circle 각형Square 각형Square 유리피막 (㎜)Glass coating (mm) 0.0200.020 0.0250.025 0.0300.030 0.0350.035 0.0400.040 0.0450.045 0.0500.050 0.0550.055 0.0600.060 0.0650.065 0.0700.070 0.0750.075 저항값 (Ω/㎞)Resistance value (Ω / ㎞) 257257 9090 3535 2222 13.313.3 10.510.5 8.008.00 6.976.97 5.965.96 4.954.95 4.104.10 3.303.30 온 도 (°C)Temperature (° C) 300300 230230 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 코일 전류(A)Coil current (A) 22 44 66 88 1212 1414 1616 1818 2020 2222 2525 2828 절연파괴전압(KV)Breakdown voltage (KV) 0.5 ~ 2300.5 to 230 코일 턴수(회)Number of coil turns (times) 5,000 ~ 50,0005,000 ~ 50,000 내 경(Ø)Inner diameter (Ø) 1010 1515 1515 1515 1515 1515 1515 1515 1515 1515 1515 1515 외 경(Ø)External diameter (Ø) 25 ~ 60025 to 600 외경길이(㎜)Outer diameter (mm) 50~
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권취 폭(㎜)Wrapping width (mm) 15 ~ 50015 to 500 발전전압(KV)Power generation voltage (KV) 3.3~
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3상 결 선Three-phase wire (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) 변압기권수비Turning ratio of transformer 15~
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변압기2차전압(V)Transformer secondary voltage (V) 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 동 선(㎟)Copper wire (㎟) 77 88 99 1010 1515 2020 2525 3030 3535 4040 4545 5050 동 선 종 류Copper wire type 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 각형Square 유리피막(㎜)Glass coating (mm) 0.0800.080 0.0850.085 0.0900.090 0.0950.095 0.1000.100 0.1050.105 0.1100.110 0.1150.115 0.1200.120 0.1250.125 0.1300.130 0.1350.135 저항값(Ω/㎞)Resistance value (Ω / ㎞) 2.932.93 2.592.59 2.252.25 1.911.91 1.521.52 1.151.15 0.7800.780 0.6670.667 0.5540.554 0.4980.498 0.4420.442 0.3860.386 온 도 (°C)Temperature (° C) 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 300300 코일 전류(A)Coil current (A) 3232 3636 4040 4545 5050 5555 6060 6565 7070 7575 8080 8585 절연파괴전압(KV)Breakdown voltage (KV) 0.5 ~ 2300.5 to 230 코일 턴수(회)Number of coil turns (times) 5,000 ~ 50,0005,000 ~ 50,000 내 경(Ø)Inner diameter (Ø) 1515 1515 1515 1515 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 외 경(Ø)External diameter (Ø) 25 ~ 60025 to 600 외경길이(㎜)Outer diameter (mm) 1301~
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권취 폭(㎜)Wrapping width (mm) 15 ~ 50015 to 500 발전전압(KV)Power generation voltage (KV) 3.3~
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3상 결선방법Three phase connection method (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) (△)~(Y)(?) To (Y) 변압기권수비Turning ratio of transformer 15~
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변압기2차전압(V)Transformer secondary voltage (V) 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380 220~380220 ~ 380

표 1에 나타난 바와 같이 상기 절연 코일은 3.3~14kV의 소형 발전기용 코일에 관한 절연파괴 시험을 통과하였으며, 14~25kV의 중형 발전기는 물론 25~35kV, 35~66kV, 66~220kV의 대형 발전기용 코일에 관한 절연파괴 시험도 통과하였는바, 상기 절연 코일이 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기에서 이용하기에 적합하다는 점을 통상의 기술자는 이해할 수 있을 것이다.As shown in Table 1, the insulation coil passed the insulation breakdown test for a small generator coil of 3.3 to 14 kV, and it was tested for a large generator of 25 to 35 kV, 35 to 66 kV, and 66 to 220 kV as well as a medium- It is understood by those skilled in the art that the insulation breakdown test on the coil has also passed and that the insulation coil is suitable for use in the multi-stage high voltage generator according to the present invention.

반면에, 종래에 흔히 이용되던 폴리에스테르의 구리선 바니쉬 피막은 전기적 전도율이 좋은 구리선의 용도에 따라 여러 특성을 가진 절연 바니쉬를 피막 처리하여 고온에서 여러 번 성형하여 만들어내는 것인데, 이와 같은 폴리에스테르 바니쉬 피막은 그 내열 한계가 섭씨 220도이고, 내화학성은 내유성과 내용매성이 우수한 반면에 피막흠성이 약하고, 유연성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 내전압성은 10kV 정도에 그쳐, 10kV 이상의 고전압 절연 처리는 별도의 절연 피막에 의하여야 하고, 절연 피막의 두께를 두껍게 하게 되면 코일 부피도 커지므로 효율적인 권선 방식이 이루질 수 없다는 단점이 있다. 내전압성을 높이기 위해서는 코일의 부피가 커지므로 주로 저전압에 적합하며, 변압기의 권선법에 활용된다.On the other hand, conventionally used copper varnish films of polyester are formed by coating an insulating varnish having various properties according to the use of copper wire having good electrical conductivity and molding it many times at a high temperature. Such a polyester varnish film Has a heat resistance limit of 220 deg. C, and has a disadvantage that the chemical resistance is excellent in oil resistance and solvent resistance, but is insufficient in film scratch resistance and poor in flexibility. In addition, the withstand voltage is about 10 kV, and the high-voltage insulation treatment of 10 kV or more requires a separate insulation film. If the thickness of the insulation film is increased, the coil volume becomes too large and an efficient winding method can not be achieved. In order to increase the withstand voltage, the volume of the coil is increased, so it is suitable for low voltage and it is used in winding method of transformer.

본 발명에 따른 유리 피막 절연은 표 1의 특성을 보이는바, 도 8에 예시적으로 도시된 바와 같이, 코일의 단면이 서로 육방정계(a) 또는 정사각정계(b)가 되게끔 전체 정렬되도록 하는 권선 방식을 통하여 권취 코일체를 구성하면 고전압 발전시에 자력선이 왜곡되지 않고, 코일에 부하가 걸리는 때에 코일에 정격 부하 전류값보다 높은 전류가 흐르게 되는 것을 방지할 수 있다.The glass-film insulation according to the present invention exhibits the characteristics shown in Table 1, so that the cross-sections of the coils are aligned to be hexagonal (a) or square (b) When the winding coils are formed through the winding method, the magnetic force lines are not distorted at the time of high-voltage power generation, and a current higher than the rated load current value can be prevented from flowing to the coils when a load is applied to the coils.

이와 같은 권선 방식을 취하지 않고 통상적인 방식으로 종래의 에나멜 구리선 등을 이용하여 권선용 보빈에 코일을 감으면, 저압 발전시에는 코일 간의 자력선이 왜곡되어 코일에 정격 전류보다 높은 전류가 흐르고 코일 간의 층간 단락이 발생하지 않지만, 고전압 발전시에는 코일 절연이 파괴되고 층간 단락에 의한 합선이 발생하게 된다. 또한, 저압 발전에 있어서도 코일을 정렬하지 않고 권취하는 경우에는 코일 간의 유도기전력으로 인하여 앞서 언급된 바와 마찬가지로 저항에 의한 손실이 발생하게 된다. 요컨대, 저압이나 고전압 모두에 전체 정렬된 권선 방식을 취하는 것이 발전기의 효율을 높일 수 있는 좋은 방안이 된다.When a coil is wound around a bobbin for winding using a conventional enameled copper wire or the like in a conventional manner without taking such a winding method, a magnetic current line between the coils is distorted at the time of low-voltage power generation so that a current higher than the rated current flows through the coil, However, at high voltage power generation, the coil insulation breaks down and a short circuit occurs due to an interlayer short circuit. Also, in the case of low-voltage power generation, when the coils are wound without being aligned, losses due to resistance are generated as described above due to the induced electromotive force between the coils. In short, it is a good way to increase the efficiency of the generator by adopting a winding system that is fully aligned for both low voltage and high voltage.

다시 도 5를 참조하면, 상기 권취 코일체는 상기 권취된 코일의 주변부에 에폭시 침탄 절연 가공(102)에 의하여 형성된 절연체를 더 포함할 수 있다. 이는, 절연 코일에서 발생될 수 있는 고전압으로 인하여 자석 회전체와의 사이에서 코로나가 발생되면 코일과 자석의 아크로 인하여 코일에 손상이 가해질 수 있는데, 이를 방지하고 안전한 고전압 발전을 도모하기 위하여 상기 권취된 코일은 몰드(mold)로써 밀봉시켜줘야 할 필요가 있기 때문이다.Referring again to FIG. 5, the winding coils may further include an insulator formed by an epoxy carburization insulator 102 on the periphery of the wound coil. This is because if a corona is generated between the coil and the magnet rotating body due to a high voltage that can be generated in the insulating coil, the coil may be damaged due to the arc of the coil and the magnet. In order to prevent this, This is because the coil needs to be sealed with a mold.

본 발명의 고전압 발전기용으로 이용될 수 있는 절연 소재에는 다음과 같은 것들이 있다.Insulating materials that can be used for the high voltage generator of the present invention include the following.

우선, 글래스 적층판은 얇은 수지 시트를 적층하여 가압 가열하는데, 수지는 주로 열경화성 수지(페놀, 에폭시, 실리콘, 폴리에스테르 등)를 사용하고 여기에 다양한 보강재(종이, 면직물, 유리 섬유 직물 및 부직포 등)를 사용하여 높은 내열성 및 뛰어난 기계적 강도 및 전기절연성을 가져 절연재, 단연재, 보강재 등으로 많이 이용된다. 그 중 난연성 에폭시 글래스 적층판(베크라이트, bakelite) 및 에폭시 판재가 대표적이고, 직물/부직포 형태의 얇은 보강 시트에 수지를 함침하고 원하는 두께를 얻기 위한 성형 후에 두께 면취가공을 하기도 한다. 이 난연성 에폭시 글래스 적층판은 체적저항률이 10-20Ω㎝이고, 충격 강도는 아조드, 노치 부착으로 10Kg㎝/㎝이상이며, 그 차폐 효과는 장기간 유지되고, 기계적 전기적 강도 특성이 우수하다. 또한, 난연성 에폭시 글래스 적층판의 전기절연성은 저압 및 고압의 100(KV/㎜) 이하이고, 내열성은 섭씨 180도 이하에서 우수하며, 내마모성이 좋다.First, the glass laminate is laminated with a thin resin sheet and heated under pressure. The resin is mainly made of thermosetting resin (phenol, epoxy, silicone, polyester, etc.) and various reinforcing materials (paper, cotton fabric, glass fiber fabric, non- , It has high heat resistance, excellent mechanical strength and electric insulation and is widely used as an insulating material, a sheathing material, a reinforcing material, and the like. Among them, flame retardant epoxy glass laminate (bakelite) and epoxy plate are typical, and a thin reinforcing sheet of a woven / non-woven form is impregnated with a resin and a thickness chamfering is performed after molding to obtain a desired thickness. The flame-retardant epoxy glass laminate has a volume resistivity of 10-20? Cm and an impact strength of 10 Kgcm / cm or more with an azod or notch. The shielding effect is maintained for a long time, and the mechanical and electrical strength characteristics are excellent. Further, the electrical insulation of the flame-retardant epoxy glass laminate sheet is 100 (KV / mm) or less at low and high pressures, the heat resistance is excellent at 180 degrees Celsius or less, and the abrasion resistance is good.

다음으로, 세라믹은 비금속 무기 화합물을 원료로 성형 형상화하여 열처리 공정을 거쳐 만든 제품으로 이용한다. 또한, 세라믹은 비금속 또는 무기질 재료를 고온에서 가공, 성형하여 만든 제품으로서 종류가 다양하며, 이에는 천연 원료를 그대로 사용한 코스 세라믹, 정제하여 가공한 파인 세라믹이 있다. 이와 같은 세라믹의 특성으로는 절연 또는 축전하거나 전기를 통하면 소리를 내거나, 습도, 산소 함유량을 감지하거나, 고열에 잘 견디거나, 가벼우면서도 강도가 높다는 등등의 성질이 있으며, 그 용도는 저전압, 고전압, 초고전압 등의 전기절연체, 자기, 기계, 화학, 광학, 바이오 등 분야에 광범위하게 사용된다.Next, ceramic is used as a product that is formed by molding non-metallic inorganic compound into raw material and subjected to heat treatment process. Ceramic is a product made by processing or molding a non-metallic or inorganic material at high temperature. There are various types of ceramic, such as a course ceramic using the raw material as it is, and a fine ceramic processed by refining. The characteristics of such ceramics are such that they make sound when they are insulated, stored or electricity, they sense humidity, oxygen content, they are resistant to high heat, they are light and have high strength, and their applications are low voltage, high voltage , Electrical insulators such as ultra-high voltage, magnetic, mechanical, chemical, optical, and biotechnology.

이와 같은 세라믹은 금속이나 플라스틱과는 달리 상당히 높은 온도가 될 때까지는 용융이나 분해되지 않는다. 달리 말하면, 내열성 혹은 내화성이 탁월하고, 용광로, 우주선의 선미 부분 등의 내열 재료로서 다양한 분야에 활용되고 있다. 이는 앞서 말한 바와 같이 융점이 높고 고온에서 산화되기 어렵고 고온에서 안전하다는 특성을 가지고 있기 때문이다. 세라믹의 전기적 성질로서 도자기나 유리는 전기를 거의 통하지 않기 때문에 절연 재료로서 이용되고 있으며, 적절히 조합하면 금속보다는 전도성이 낮고 절연체보다는 전도성이 높은 재료를 만들 수 있다.Unlike metals and plastics, such ceramics do not melt or decompose until they reach a very high temperature. In other words, it is excellent in heat resistance or fire resistance and is utilized in various fields as a heat resistant material such as a blast furnace and a stern part of a space ship. This is because, as mentioned above, it has a characteristic that it has a high melting point, is hardly oxidized at a high temperature and is safe at a high temperature. Ceramics and glass are used as insulating materials because ceramics and glass have almost no electricity, and when combined properly, materials with lower conductivity and higher conductivity than insulators can be made.

이와 같은 세라믹의 전기적 특성에 의하여 열 교환기, 태양 전지, 연료 전지, 열전 소자, 가스 터빈, 가스 소재, 광학 소재, 압전 소자, 반도체, 유전 등에 활용된다. 전기절연성은 저압에서부터 초고전압의 746kV에 이르기까지 절연성을 유지할 수 있다. 높은 내열성을 가져 섭씨 1400도에서도 그 인장 강도에 변함이 없다. 세라믹의 기계적 강도는 우수하나, 반면 깨지기 쉬운 단점이 있다. 이러한 단점에서도 불구하고 세라믹은 널리 쓰이고 있으며, 계속해서 그 특성이 개량되고 있다.Such electrical properties of ceramics are utilized in heat exchangers, solar cells, fuel cells, thermoelectric devices, gas turbines, gas materials, optical materials, piezoelectric devices, semiconductors, and dielectric materials. Electrical insulation can maintain insulation up to 746 kV from low voltage to very high voltage. It has high heat resistance and its tensile strength does not change even at 1400 degrees Celsius. The mechanical strength of the ceramic is excellent, but it is fragile. Despite these drawbacks, ceramics are still in widespread use, and their properties have been continually improved.

본 발명의 다단형 고전압 발전기에서 절연체의 사용은 용도별로 달리할 수 있으며, 특히, 전압에 따라 그 용도를 달리할 수 있다. 실제 본 발명자에 의하여 본 발명의 다단형 고전압 발전기의 시험에 3.3kV ~ 55kV까지는 절연체로서 베크라이트가 사용되었는데, 통상의 기술자는 3.3kV ~ 345kV 범위 내에서 세라믹도 절연체로서 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the multi-stage high voltage generator of the present invention, the use of the insulator may be different depending on the use, and in particular, the application may be different depending on the voltage. Actually, the present inventor used Beckrite as an insulator in the range of 3.3 kV to 55 kV in the test of the multi-stage high voltage generator of the present invention. It can be understood that a ceramic can also be used as an insulator in the range of 3.3 kV to 345 kV will be.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 코일 고정체에서 비자성체로 이용된 것은 절연 파괴 전압이 1500 kV 이하인 가공된 세라믹일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the non-magnetic material used in the coil fixture may be a processed ceramic having an insulation breakdown voltage of 1500 kV or less.

다시 도 2a 내지 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 권취 코일체(13)는 상기 코일 고정체의 절연 부재(12) 내에 실장될 수 있다. 도 2b 내지 2d에 도시된 상기 코일 고정체의 도면들로써 예시적으로 도시된 바와 같이 권취 코일체(13)는 3개로 구성될 수 있는바, 이 경우에 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기에 의하여 발생되는 전력은 3상이 되므로, 권취 코일체는 △ 또는 Y의 3상으로 결선된다.Referring again to Figs. 2A to 2C, the winding coils 13 according to the present invention can be mounted in the insulating member 12 of the coil fixing body. The winding coils 13, as exemplarily shown in the drawings of the coil fixture shown in Figs. 2B to 2D, can be composed of three, in which case they are generated by the multi-stage high voltage generator according to the invention The winding coils are connected to the three phases of? Or Y. In this case,

다음으로, 도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기는, 상기 중심공 내에서 자유로이 회전 가능하도록 상기 소정의 제1 직경과 같거나 그보다 작은 소정의 제2 직경을 가지는 공통 회전 샤프트(1)를 더 포함한다. 이 공통 회전 샤프트(1)는 아래에서 설명하는 자석 회전체를 고정시키기 위한 것이다.Next, referring to FIG. 1A, a multi-stage high voltage generator according to the present invention includes a common rotary shaft (not shown) having a predetermined second diameter equal to or smaller than the predetermined first diameter so as to freely rotate in the center hole 1). The common rotation shaft 1 is for fixing the magnet rotating body described below.

도 3a는 상기 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함되는 자석 회전체의 길이방향 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 자석 회전체의 정면도이며, 도 3c는 도 3a의 자석 회전체의 부분 단면 사시도이고, 도 3d는 도 3a의 자석 회전체의 단면 사시도이다.3A is a longitudinal cross-sectional view of the magnet rotating body included in the multi-stage high voltage generator according to the embodiment, FIG. 3B is a front view of the magnet rotating body of FIG. 3A, And Fig. 3d is a cross-sectional perspective view of the magnet rotating body of Fig. 3a.

도 1a 및 도 3a 내지 3d를 참조하면, 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기는, 상기 코일 고정체의 양측에 소정의 거리만큼 이격 배치되며, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 짝수 개의 N극 및 S극 영구 자석(16, 17)이 교번하여 삽입되어 있는 비자성체의 적어도 3개의 자석 회전체를 더 포함하는바, 상기 자석 회전체의 중심부에는 상기 공통 회전 샤프트(1)가 관통 고정된다.Referring to FIGS. 1A and 3A to 3D, a multi-stage high voltage generator according to the present invention includes a plurality of N poles and S poles arranged at predetermined intervals along the circumferential direction at regular intervals on both sides of the coil fixing body, Magnetic body in which permanent magnets 16 and 17 are alternately inserted. The common rotation shaft 1 is fixed to the central portion of the magnet rotation body.

예를 들어, 4개의 교번하는 N극 영구 자석 및 S극 영구 자석이 자석 회전체에 원주 방향을 따라 90도 간격으로 삽입되어 있을 수 있다. For example, four alternating N pole permanent magnets and S pole permanent magnets may be inserted into the magnet rotating body at 90 degree intervals along the circumferential direction.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 자석 회전체에서 비자성체로 이용된 것은 가공된 세라믹일 수 있다.In one embodiment of the present invention, it is possible to use a processed ceramic which is used as a nonmagnetic material in the magnet rotating body.

또한, 여기에서 상기 영구 자석은 자석 회전체의 절연 부재(10, 11) 내에 실장될 수 있다. 그리고 상기 적어도 3개의 자석 회전체는 상기 공통 회전 샤프트(1)가 고정된 상기 자석 회전체의 중심부를 둘러싸는 연결 고정 절연 부재(14)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 이때, 각각의 자석 회전체에 삽입된 대향하는 영구 자석은 각각 상이한 극을 가지도록 배치된다. 예컨대, 제1 자석 회전체에 삽입된 영구 자석의 S극을 마주보는 제2 자석 회전체에 삽입된 영구 자석의 극은 N극이 되며, 제1 자식 회전체에 삽입된 영구 자석의 N극을 마주보는 제2 자석 회전체에 삽입된 영구 자석의 극은 S극이 된다.Here, the permanent magnets may be mounted in the insulating members 10 and 11 of the magnet rotating body. The at least three magnet rotating bodies may be connected to each other by a connection fixing insulating member 14 surrounding the central portion of the magnet rotating body to which the common rotating shaft 1 is fixed. At this time, the opposing permanent magnets inserted into the respective magnet rotating bodies are arranged so as to have different poles. For example, the poles of the permanent magnets inserted into the second magnet rotating body facing the S poles of the permanent magnets inserted into the first magnet rotating body become N poles, and the N poles of the permanent magnets inserted into the first- The pole of the permanent magnet inserted in the facing second magnet rotating body becomes the S pole.

도 3a를 참조하여 더 상세하게 설명하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 절연 부재(10, 11)는 다수 개의 자석 회전체들 중에서 외측에 위치한 외측 절연 부재(10)와 내측에 위치한 내측 절연 부재(11)로 구분될 수 있는바, 도 3에 도시된 이 일 실시예에 따르면, 외측 절연 부재(10)과 내측 절연 부재(11)에는 각각 외측 영구 자석(16)과 내측 영구 자석(17)이 삽입되어 있다. 또한, 이 실시예에서 외측 회전 절연체(10)는 내측 회전 절연체(11)를 대면(facing)하는 내측면은 내측 절연체(11)의 양 측면과 마찬가지로 상기 영구 자석이 노출된 채로 구성되나, 상기 내측면에 대향하는 외측면은 본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기 전체 구성의 안전성을 도모하기 위하여 상기 영구 자석이 노출되지 않도록 상기 영구 자석 상에 소정의 두께만큼 절연 부재가 연장될 수 있다.3A, the insulating member 10, 11 includes an outer insulating member 10 located on the outer side of the plurality of magnet rotating bodies, and an inner insulating member 10 located on the inner side of the plurality of magnet rotating bodies. The outer insulating member 10 and the inner insulating member 11 are provided with an outer permanent magnet 16 and an inner permanent magnet 17 ) Is inserted. In this embodiment, the inner side surface of the outer rotating insulator 10 facing the inner rotating insulator 11 is configured such that the permanent magnets are exposed in the same manner as both side surfaces of the inner insulator 11, In order to ensure the safety of the overall configuration of the multi-stage high voltage generator according to the present invention, the outer surface facing the side surface may have an insulating member extended by a predetermined thickness on the permanent magnet so that the permanent magnet is not exposed.

본 발명에 따른 다단형 고전압 발전기에서, 전술한 자석 회전체의 개수는 전술한 코일 고정체의 개수보다 1개가 더 많게 되는바, 이는 자석 회전체와 코일 고정체가 축 방향으로 서로 교번하여 배치되며 축 방향의 양쪽 끝에는 각각 자석 회전체가 배치되기 때문이다. 예컨대, 코일 고정체가 2개인 경우에는 자석 회전체가 3개가 되며, 코일 고정체가 3개인 경우에는 자석 회전체가 4개가 되고, 코일 고정체가 4개인 경우에는 자석 회전체가 5개가 된다.In the multi-stage high voltage generator according to the present invention, the number of the above-mentioned magnet rotating bodies is one more than the number of the above-described coil fixing bodies. This is because the magnet rotating body and the coil fixing bodies are arranged alternately in the axial direction This is because the magnet rotating body is disposed at both ends in the axial direction. For example, in the case of two coil fixtures, there are three magnet rotators. In the case of three coil fixtures, four magnet rotators are provided. In the case of four coil fixtures, the number of magnet rotators is five.

본 발명의 다단형 고전압 발전기의 일 실시예에 따르면, 권취 코일체가 △ 또는 Y의 3상으로 결선되는 경우에, 고정 코일체의 개수 n에 따라서 상당으로 직렬 연결되는 권취 코일체의 개수도 n개가 된다. 예컨대, 고정 코일체가 2개이면, 출력되는 전압은 0.75 kV ~ 120 kV일 수 있으며, 고정 코일체가 3개이면, 출력 전압은 0.75 kV ~ 180 kV일 수 있고, 고정 코일체가 4개이면, 출력 전압은 0.75 kV ~ 240 kV일 수 있으며, 고정 코일체가 5개이면, 출력 전압은 0.75 kV ~ 300 kV일 수 있다. 이 실시예에 따르면, 고정 코일체의 개수가 1개 증가할수록 출력 전압의 상한이 60 kV 씩 증가할 수 있다. 다만, 통상의 기술자는 고정 코일체의 개수에 따른 출력 전압이 반드시 이와 같은 범위로 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.According to one embodiment of the multi-stage high voltage generator of the present invention, when the winding coils are connected in three phases of? Or Y, the number of winding coils which are connected in series corresponding to the number n of the fixed coils is n Dogs. For example, if there are two fixed coils, the output voltage may be 0.75 kV to 120 kV, and if there are three fixed coils, the output voltage may be 0.75 kV to 180 kV, and if there are four fixed coils , The output voltage may be 0.75 kV to 240 kV, and if there are five fixed coils, the output voltage may be 0.75 kV to 300 kV. According to this embodiment, as the number of fixed coils increases by one, the upper limit of the output voltage can be increased by 60 kV. It should be understood, however, that the output voltage according to the number of fixed coils is not necessarily limited to such a range.

한편, 상기 자석 회전체에 삽입된 영구 자석의 개수인 상기 짝수 개는 예컨대 4개, 8개, 12개, 16개, 20개 등일 수 있는데, 이 경우에는 상기 다단형 고전압 발전기는 각각 4극, 8극, 12극, 16극, 20극 등의 발전을 하게 된다. 상기 3개 이상의 권취 코일체는 상기 4극의 경우에 3개, 상기 8극의 경우에 6개, 상기 12극의 경우에 9개, 상기 16극의 경우에 12개, 상기 20극의 경우에 15개일 수 있다.The number of the permanent magnets inserted into the magnet rotating body may be four, eight, twelve, sixteen, twenty, etc. In this case, the multi-stage high voltage generator has four poles, 8 poles, 12 poles, 16 poles, 20 poles and so on. The three or more wound coils are three in the case of the four poles, six in the case of the eight poles, nine in the case of the twelve poles, twelve in the case of the sixteen poles, 15 < / RTI >

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 공통 회전 샤프트(1)의 회전수는 120 RPM(rotations per minute) 이상 3,600 RPM 이하이며, 그 결과 상기 다단형 고전압 발전기에 의하여 발생되는 전력의 정격 주파수는 60Hz 내지 120Hz일 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the number of revolutions of the common rotation shaft 1 is not less than 120 RPM (rotations per minute) and not more than 3,600 RPM, so that the rated frequency of the power generated by the multi- To 120 Hz.

바람직하게는, 상기 3개 이상의 권취 코일체는 서로 동일한 치수를 가질 수 있고, 상기 짝수 개의 영구 자석은, 서로 동일한 치수를 가질 수 있다. 이 경우, 더 바람직하게는, 상기 영구 자석의 반경은 상기 권취 코일체의 반경과 같거나 그보다 더 클 수 있다. 이는, 영구 자석에 의한 자기력선 내에 권취 코일체를 위치시켜 효율적인 발전을 도모하기 위함이다.Preferably, the three or more winding coils may have the same dimensions as each other, and the even number of permanent magnets may have the same dimensions. In this case, more preferably, the radius of the permanent magnet may be equal to or larger than the radius of the winding coils. This is to position the winding coils within the magnetic lines of force by the permanent magnets to achieve efficient power generation.

참고로, 도 6은 본 발명에 따른 자석 회전체에 삽입될 영구 자석을 구성하기 위하여 개별 자석을 포개는 방식을 예시적으로 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a method of superimposing individual magnets in order to configure a permanent magnet to be inserted into a magnet rotating body according to the present invention.

도 6에 도시된 개별 자석(N/S극으로 표시됨)으로 이용되는 대표적인 강자석으로는 네오디뮴 자석과 사마륨코발트 자석이 있다. 이들은 모두 3,000 가우스 이상의 강한 자력을 지니고 있으나, 온도 특성과 강도 등 각각의 특징이 서로 달라 그 특징을 비교하여 용도에 맞춰 적절한 자석을 선택할 수 있다는 점은 통상의 기술자가 이해할 수 있을 것이다. Representative strong magnets used for the individual magnets (indicated by N / S poles) shown in Fig. 6 include neodymium magnets and samarium cobalt magnets. All of them have a strong magnetic force of 3,000 Gauss or more, but it will be understood by a person skilled in the art that the characteristics such as the temperature characteristics and the intensity are different from each other and the characteristics can be compared and a suitable magnet can be selected according to the application.

이 중 네오디뮴 자석은 5,500 가우스 가량의 자력을 발휘하는 가장 강력한 자석인데, 온도 특성이 좋지 않아 섭씨 60도 내지 80도 이상의 온도에서 사용하게 될 경우에는 그 자력이 약해질 수 있다. 다만, 특수한 가공을 통한다면 섭씨 220도의 내열성을 가진 네오디뮴 자석, 즉 고온용 네오디뮴 자석을 활용할 수 있다. 그 반면, 사마륨코발트 자석은 네오디뮴 자석보다 10~20% 약한 2,000 ~ 3,500 가우스의 자력을 지니고 있으나, 그 온도 특성은 우수하여 최대 섭씨 350도의 고온에서도 그 자력을 잃지 않는다. Among them, neodymium magnets are the most powerful magnets that exert 5,500 gauss of magnetic force. However, they have poor temperature characteristics and their magnetic force can be weakened when they are used at temperatures of 60 to 80 degrees Celsius. However, it is possible to utilize a neodymium magnet having a heat resistance of 220 degrees Celsius, that is, a high-temperature neodymium magnet, through special processing. On the other hand, the samarium cobalt magnet has a magnetic force of 2,000 ~ 3,500 gauss which is 10 ~ 20% weaker than the neodymium magnet, but its temperature characteristic is excellent and it does not lose its magnetic force even at a high temperature of 350 degrees Celsius maximum.

특수한 가공을 통한 네오디뮴 자석을 사용할 수도 있으나 더 강한 자력을 얻기 위하여, 본 발명자는 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 여러 네오디뮴 자석 또는 사마륨코발트 자석을 얇은 스테인리스 케이스 내에 서로 포개지도록 배열하여 압축하는 방식으로 얻은 자석을 이용하였다.Neodymium magnets through special machining may be used, but in order to obtain a stronger magnetic force, the present inventors have found that by arranging and compressing several neodymium magnets or samarium cobalt magnets in a thin stainless steel case, as schematically shown in Fig. 6 The obtained magnet was used.

도 4a는 상기 일 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기에 포함되는 공통 회전 샤프트, 상기 코일 고정체 및 상기 자석 회전체가 조립된 상태를 나타내는 길이방향 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 우측에서 좌측을 바라본 시점으로 도시된 도 4a의 조립된 상태의 정면도이며, 도 4c는 도 4a의 조립된 상태의 단면 사시도이다.4A is a longitudinal sectional view showing a state in which a common rotating shaft, the coil fixing body and the magnet rotating body included in the multi-stage high voltage generator according to the embodiment are assembled, and FIG. 4B is a cross- FIG. 4C is a cross-sectional perspective view of the assembled state of FIG. 4A. FIG.

도 4a 내지 4c를 참조하면, 공통 회전 샤프트(1)가 상기 코일 고정체의 중심부에 천공된 중심공 내에서 자유로이 회전 가능하도록 상기 자석 회전체의 중심부에 관통 고정됨으로써, 상기 코일 고정체와 상기 자석 회전체가 조립되어 있다. 도 4a 내지 4c에는 상기 자석 회전체가 상기 공통 회전 샤프트(1)에 고정되는 것을 지지하기 위한 회전 절연체(8) 및 상기 회전 절연체(8)를 고정하는 원형 와셔(7)도 함께 도시되어 있다.4A to 4C, the common rotating shaft 1 is fixed to the central portion of the magnet rotating body so as to be freely rotatable in the center hole drilled at the central portion of the coil fixing body, The rotating body is assembled. 4A to 4C also show a rotating insulator 8 for supporting the magnet rotating body fixed to the common rotating shaft 1 and a circular washer 7 for fixing the rotating insulating body 8. [

이때, 자석 회전체와 코일 고정체 간의 최소 거리는 0.7mm 이상 15mm 이하인 것이 바람직하다. 권취 코일체와 영구 자석의 거리가 멀어질수록 발전 효율이 떨어지는바, 상기 최소 거리를 줄임으로써 발전기의 소형화와 발전의 효율화를 꾀할 수 있으나, 절연 파괴나 흔들림에 의한 접촉에 의한 운동 에너지 소실을 방지하기 위한 최소의 거리는 적절히 확보해야 할 필요가 있다. 이에 본 발명자가 시험 운전을 통하여 선택한 최소의 수치는 상기 0.7mm이다. At this time, the minimum distance between the magnet rotating body and the coil fixing body is preferably 0.7 mm or more and 15 mm or less. As the distance between the winding coils and the permanent magnets increases, the power generation efficiency decreases. By reducing the minimum distance, the generator can be miniaturized and power generation efficiency can be improved. However, kinetic energy loss due to contact due to breakdown or shaking can be prevented It is necessary to appropriately secure the minimum distance to be used. Therefore, the minimum value selected by the inventor through the test operation is 0.7 mm.

다만, 본 발명의 통상의 기술자는 본 발명의 요지에서 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 최소 거리를 0.7mm 미만으로 낮추는 시도를 할 수도 있을 것이다.It will be appreciated, however, by one of ordinary skill in the art that attempts may be made to lower the minimum distance to less than 0.7 mm, without departing from the gist of the present invention.

본 명세서에 포함된 표 1 및 기타 구체적인 수치는 시험용 전동기가 부착된 본 발명의 실시예에 따른 다단형 고전압 발전기에 의하여 실증되었는바, 이와 같이 본 발명은 전술한 실시예들에 걸쳐, 고출력으로 전력 에너지를 얻을 수 있고, 발전기를 소형화, 경량화할 수 있는 효과가 있다. Table 1 and other specific numerical values included in the present specification have been demonstrated by a multi-stage high voltage generator according to an embodiment of the present invention with a motor for testing, and thus, the present invention can be applied to a high- Energy can be obtained, and the generator can be made smaller and lighter.

이로써 얻어지는 본 발명 기술의 이점은, 발전에 필요한 최소의 치수로 고출력의 전력 생산이 가능하도록, 종래의 발전기와 동일한 용량을 가질 때 그 차지하는 공간은 축소되고, 중량도 감소되는 효과를 갖는 발전기를 제공할 수 있다는 점이다. The advantage of the present invention obtained is that it provides a generator having the effect of reducing the space occupied by the generator and reducing its weight when the generator has the same capacity as that of the conventional generator so that a high output power can be produced with a minimum size required for power generation It is possible to do.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 사람이라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

Claims (14)

고전압 발전기에 있어서,
원주 방향을 따라 일정 간격으로 3개 이상의 권취 코일체가 삽입되어 있는 비자성체의 코일 고정체로서, 상기 권취 코일체는 보빈(bobbin) 없이 권취된 코일을 포함하되, 상기 권취된 코일은 절연 코일로서 폴리에스테르 혼합 광섬유식 유리 절연물을 녹여 석영계 유리 피막으로서 0.020mm 내지 0.135mm 두께로 구리선에 입혀 밀봉한 것을 특징으로 하며; 상기 권취 코일체의 축방향 단면에서 상기 권취된 코일은 서로 전체 정렬되도록 배치되고, 상기 코일 고정체의 중심부에는 소정의 제1 직경을 가지는 중심공이 천공되어 있는, 적어도 2개의 코일 고정체;
상기 중심공 내에서 자유로이 회전 가능하도록 상기 소정의 제1 직경과 같거나 그보다 작은 소정의 제2 직경을 가지는 공통 회전 샤프트; 및
상기 코일 고정체의 양측에 소정의 거리만큼 이격 배치되며, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 짝수 개의 N극 및 S극 영구 자석이 교번하여 삽입되어 있는 비자성체의 적어도 3개 이상의 다단형 자석 회전체로서, 상기 영구 자석은 상기 적어도 3개 이상의 다단형 자석 회전체의 절연 부재 내에 실장되고; 상기 영구 자석은 복수 개의 네오디뮴 자석 또는 사마륨코발트 자석을 얇은 스테인리스 케이스 내에 서로 포개지도록 배열하여 압축하는 방식으로 구성하며; 상기 적어도 3개 이상의 다단형 자석 회전체는 상기 적어도 3개 이상의 다단형 자석 회전체의 중심부를 둘러싸는 연결 고정 절연 부재에 의하여 서로 연결되며; 상기 적어도 3개 이상의 다단형 자석 회전체가 서로 대면(facing)하는 내측면은 상기 영구 자석이 노출된 채로 구성되고, 상기 내측면에 대향하는 외측면은 상기 영구 자석이 노출되지 않도록 상기 영구 자석 상에 소정의 두께만큼 절연 부재가 연장되며; 상기 적어도 3개 이상의 다단형 자석 회전체의 중심부에는 상기 공통 회전 샤프트가 관통 고정되어 있는, 적어도 3개 이상의 다단형 자석 회전체를 포함하는 다단형 고전압 발전기.
In a high voltage generator,
A non-magnetic coil fixing body in which three or more winding coils are inserted at regular intervals along a circumferential direction, wherein the winding coils comprise a coil wound without a bobbin, and the wound coil is an insulating coil Polyester mixed optical fiber type glass insulator is melted and coated as a quartz glass film with a thickness of 0.020 mm to 0.135 mm on a copper wire and sealed; At least two coil fixing bodies, in which the wound coils are arranged so as to be wholly aligned with each other in an axial cross section of the winding coils, and a center hole having a predetermined first diameter is formed in the central portion of the coil fixing body;
A common rotating shaft having a predetermined second diameter equal to or smaller than the predetermined first diameter so as to freely rotate within the center hole; And
At least three or more multi-stage magnetic rotating bodies of a non-magnetic body which are arranged on both sides of the coil fixing body at a predetermined distance and in which even-number N poles and S pole permanent magnets are alternately inserted at regular intervals along the circumferential direction , The permanent magnet is mounted in the insulating member of the at least three or more multi-stage type magnet rotating bodies; Wherein the permanent magnets are configured in such a manner that a plurality of neodymium magnets or samarium-cobalt magnets are arranged and compressed in a superimposed manner in a thin stainless steel case; Wherein the at least three or more multi-stage type magnet rotating bodies are connected to each other by a connection fixing insulating member surrounding a center portion of the at least three or more multi-stage type magnetic rotating bodies; Wherein at least three or more of the at least three multi-stage type magnet rotating bodies are configured so that an inner surface facing each other is exposed while the permanent magnet is exposed, The insulating member is extended by a predetermined thickness; And at least three or more multi-stage type magnet rotating bodies, wherein the common rotating shaft is fixedly passed through the central portions of the at least three or more multi-stage type magnetic rotating bodies.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 권취 코일체는 상기 코일 고정체와 동일한 높이를 가지도록 구성됨으로써 상기 코일 고정체의 상단면과 상기 권취 코일체의 일 단면이 서로 정렬되고, 상기 코일 고정체의 하단면과 상기 권취 코일체의 상기 일 단면에 대향되는 단면이 서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein the winding coils are arranged to have the same height as the coil fixing body so that the upper end face of the coil fixing body and the one end face of the winding coils are aligned with each other and the lower end face of the winding fixing coils Wherein cross sections opposite to one cross section are aligned with each other.
제1항에 있어서,
상기 권취 코일체는 상기 권취된 코일의 주변부에 에폭시 침탄 절연 가공에 의하여 형성된 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein the winding coil body further comprises an insulator formed by epoxy carburizing insulation processing on the periphery of the wound coil.
제1항에 있어서,
상기 전체 정렬은,
상기 권취된 코일이 서로 육방정계 또는 정사각정계가 되도록 정렬됨을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
The full alignment may include,
And wherein the wound coils are arranged so as to be in a hexagonal or quadrangular system with respect to each other.
제1항에 있어서,
상기 권취 코일체는 상기 코일 고정체의 절연 부재 내에 실장되는 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein the winding coils are mounted in an insulating member of the coil fixing body.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 3개 이상의 권취 코일체는 서로 동일한 치수를 가지고,
상기 짝수 개의 영구 자석은 서로 동일한 치수를 가지는 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
The three or more wound coils are the same size as each other,
And the even number of permanent magnets have the same dimensions.
제8항에 있어서,
상기 영구 자석의 반경은 상기 권취 코일체의 반경과 같거나 그보다 큰 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
9. The method of claim 8,
Wherein a radius of the permanent magnet is equal to or larger than a radius of the winding coils.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자석 회전체와 상기 코일 고정체 간의 최소 거리는 0.7mm 이상 15mm 이하인 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein the minimum distance between the magnet rotating body and the coil fixing body is 0.7 mm or more and 15 mm or less.
제1항에 있어서,
상기 권취 코일체는 3개이고, △ 또는 Y의 3상으로 결선됨으로써, 상기 다단형 고전압 발전기에 의하여 발생되는 전력은 3상인 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein the winding coils are three and are connected in three phases of? Or Y, whereby electric power generated by the multi-stage high voltage generator is three phases.
제1항에 있어서,
상기 자석 회전체에 삽입된 상기 영구 자석의 개수인 짝수 n에 따라,
상기 다단형 고전압 발전기가 n극 발전을 하는 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
The number of the permanent magnets inserted in the magnet rotating body,
Wherein the multi-stage high voltage generator performs n-pole power generation.
제1항에 있어서,
상기 공통 회전 샤프트의 회전수는 120 RPM(rotations per minute) 이상 3,600 RPM 이하이며, 상기 다단형 고전압 발전기에 의하여 발생되는 전력의 정격 주파수는 60Hz 내지 120Hz인 것을 특징으로 하는 다단형 고전압 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein the number of revolutions of the common rotation shaft is not less than 3,600 RPM and not less than 120 RPM (rotations per minute), and a rated frequency of electric power generated by the multi-stage high voltage generator is 60 Hz to 120 Hz.
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