KR101955030B1 - 2개의 회전자를 이용하는 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 2개의 회전자를 이용하는 발전기는 고정축이 축지지대a,b에 의해 지지되고, 전도체 또는 자성체로 성형되는 제1회전자는 고정축의 외주면에 제1회전자 결합부싱으로 연결시켜 내부에서 회전이 가능하도록 설치된다.
고정자는 제1회전자의 외측에 위치하며, 복합연성물질 또는 비자성체로 코어가 성형되어 코일권선이 이루어지며, 고정자의 양측판은 결합기구 또는 정밀가공을 이용하여 고정자측판a 및 고정자측판b를 고정축의 외주면에 고정되도록 결합된다.
제2회전자는 고정자의 외측에 위치하며, 자성체 또는 전도체로 성형되어, 양측이 제2회전자 결합부싱a(2nd Rotor of Link Bushing a)와 슬리브a(Sleeve)를 이용하여 제2회전자 측판a를 고정축을 감싸고 있는 슬리브a(Sleeve) 외주면에 슬립(Slip)하게 회전되도록 설치하며, 제2회전자 결합부싱b(2nd Rotor of Link Bushing b)와 과 슬리브b(Sleeve)를 이용하여 제2회전자 측판b를 고정축을 감싸고 있는 슬리브a(Sleeve) 외주면에 슬립(Slip)하게 회전되도록 설치하며, 고정축과 고정자가 정지한 상태에서도 외부의 외력에 의해서 제2회전자가 회전할 때 내부에 있는 제1회전자도 자기장의 영향으로 제2회전자와의 붙으려는 힘 때문에 직접적으로 붙지는 못하지만 서로 끌어당기면서 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 가지면서 제1회전자와 제2회전자가 함께 등속회전운동을 하는 것이다.

Description

2개의 회전자를 이용하는 발전기{Two rotors using generators}
본 발명은 2개의 회전자를 이용하는 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 발전기는 고정자의 코어를 강력한 자성체인 계자철심으로 성형한 후 코일을 권선하여 회전자와 고정자간에 자기장으로 인해서 서로 붙으려고 끌어당기는 힘(attraction) 때문에 회전축에 회전저항이 많이 발생하는데, 본 발명에서는 고정축을 두어 고정자와 회전하지 않도록 하며,
고정자에게 복합연성물질 또는 비도체로 형성된 코어에 권선된 권선코일을 사용하고, 고정자를 사이에 두고 외부의 외력에 의해 제2회전자가 회전할 때 제1회전자가 붙으려고 하는 힘(attraction)에 이끌려 동시에 회전하면서 복합연성물질 또는 비도체로 형성된 코어에 권선된 고정자에게 자기장이 유도되어 기전력이 발생하게 된다.
이 때 2개의 회전자가 직접적으로 붙지는 못하지만 서로 끌어당기면서 동시에 동일한 회전각의 위상을 가지면서 함께 등속회전운동을 하게 되며, 회전저항이 소실되고 자연스런 회전력을 얻게 되어서 발전효율성을 증가시킬 수 있는 발전기에 관한 것이다.
본 발명은 2개의 회전자를 이용하는 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1회전자와 제2회전자 중 어느 하나가 자성체 이며 다른 하나가 전도체일때 제2회전자를 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 유지하며 등속회전운동을 시킴으로써 회전자의 회전저항운동을 줄이며 발전효율성을 증가시켜 기전력을 발생시킬 수 있는 발전기에 관한 것이다.
통상적으로 자기장과 도체의 상대속도를 크게 하여 기전력을 높이고 있는데 이를 위해서는 회전자의 회전속도를 높여야 하는 데 이럴 경우 고속회전을 요하기 때문에 전기차, 조력, 풍력과 같이 저속회전력을 요구하는 경우 원하는 기전력을 얻을 수가 없었다.
이에 고정자에게 복합연성물질 또는 비도체를 사용하고 2개의 회전자를 사용하여 원하는 기전력을 얻을 수 있는 발전기가 개발되었으며, 그 일례인 제10-1454805호의 발전기가 도5에 도시되어 있다.
도5의 발전기는 자석을 갖는 회전자(120)와 자성체인 내부케이싱(150)을 서로 동일한 방향으로 회전시킴으로써 저속회전력에서 기전력을 얻는 구조이고, 장점으로는 자석을 갖는 회전자(120)와 도체인 내부케이싱(150)이라는 회전체 사이에서 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어에 권선된 코일에 자기장이 유도되면서 고정자(130)에게 기전력을 발생시킬 때 회전축과 회전자(120) 및 내부케이싱(150)이 서로 붙으려고 끌어당기는 힘을 유지하나 3개의 회전체가 동시에 회전해줌으로써 회전저항을 감소시키고, 코깅토크현상과 와전류를 억제하며, 발열 억제효과와 회전저항을 크게 줄여 발전효율성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
그러나 상술한 종래의 발전기는 회전축에 회전자 및 내부케이싱(제2회전자 역할)을 고정되도록 결합시킴으로써 회전저항을 줄일 수는 있었으나 회전축이 회전을 하게 됨으로써 전기오토바이 및 전기차의 프레임과 결합하는데 문제점이 있다.
그러므로 본 발명에서는 상술한 종래의 발전기와는 반대로 고정축 및 고정자를 회전하지 않도록 하는 점과, 제1회전자가 결합부싱을 이용하여 상기 고정축과 슬립(Slip)하게 결합되어 자력에 의해 내부에서 자유롭게 회전되도록 설치되는 점과, 제2회전자는 일측이 고정축을 감싸고 있는 슬리브a와 제2회전자 결합부싱a를 이용하여 제2회전자 측판a를 슬리브a 외주면에 슬립(Slip)하게 결합되고, 타측은 고정축을 감싸고 있는 슬리브b와 제2회전자 결합부싱b을 이용하여 제2회전자 측판b를 슬리브b 외주면에 슬립(Slip)하게 결합하여 외부의 외력에 의해 회전되도록 설치되는 점과, 제2회전자 결합부싱a이나 제2회전자 결합부싱b 또는 슬리브a나 슬리브b에게 고정축 방향으로 배선관통구를 성형하고 배선을 외부로 안전하게 도출하는 점과, 외부에서 외력에 의해서 회전하는 제2회전자와 내부에서 상호 끌어당긴 상태로 회전하려는 제1회전자가 직접적으로 붙지는 못하지만 자력에 의해 서로 끌어당기면서 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동을 시킴으로써 회전저항을 줄이면서 코깅토크현상 해소와 와전류 및 발열 억제효과를 얻고자하는 기술이다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것이다. 본 발명의 목적은 2개의 회전자를 이용하는 발전기로써 고정자를 사이에 두고 제1회전자와 제2회전자중 어느 하나가 자성체이며 다른 하나가 전도체가 되도록 하며 제1회전자와 제2회전자 사이에 복합연성물질 또는 비도체로 구성된 코어에 코일이 권선된 고정자에게 자기장으로 인해서 제1회전자와 제2회전자가 서로 붙고 끌어당기는 힘이 작용하는데, 이 때 제1회전자와 제2회전자가 직접적으로 붙지는 못하지만 이를 이용하여 제1회전자가 제2회전자의 영향으로 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각으로 등속회전운동을 일으킴으로써 회전저항을 줄이며, 코깅토크 해소와 와전류 및 발열 억제효과로 원하는 기전력을 얻을 수 있는 전기차용 및 산업용 발전장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정축 외주면과 슬립(Slip)되도록 결합되는 제1회전자와, 복합연성물질 또는 비도체 코어로 성형되어 제1회전자와 제2회전자의 사이에서 회전되지 않도록 양측단이 고정축 외주면과 고정되도록 결합되는 고정자와, 일측이 고정축을 감싸고 있는 슬리브a와 제2회전자 결합부싱a를 이용하여 제2회전자 측판a를 슬리브a 외주면에 슬립(Slip)하게 결합되고, 타측은 고정축을 감싸고 있는 슬리브b와 제2회전자 결합부싱b을 이용하여 제2회전자 측판b를 슬리브b 외주면에 슬립(Slip)하게 결합하는 제2회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 및 산업용 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 2개의 회전자를 이용하는 발전기는 고정축의 외주면에 제1회전자와 고정자 및 제2회전자를 설치할 수 있다.
또한, 고정축의 양끝단은 축지지대a,b에 의해 고정될 수 있다.
또한, 고정축의 양끝단은 슬리브a,b를 이용하여 감쌀 수 있다.
또한, 슬리브a 또는 슬리브b는 고정축과 평행한 방향으로 배선관통구를 성형할 수 있다.
또한, 제1회전자는 고정축의 외주면에 위치하고 전도체 또는 자성체로 성형되어 제1회전자 결합부싱을 이용하여 고정축 외주면에 슬립(Slip)되도록 결합되며 고정된 고정축으로부터 자유롭게 회전할 수 있다.
또한, 제1회전자는 고정축과 슬립(Slip)되게 결합되는 곳에서 좌우로 이동하지 않도록 할 수 있다.
또한, 고정자는 제1회전자와 제2회전자사이에 위치시키며, 코일을 권선하기 위한 코어를 복합연성물질 또는 비도체로 성형할 수 있다.
또한, 고정자를 고정하기 위해 고정자측판a 및 고정자측판b의 정중심부를 결합기구나 정밀가공을 이용하여 고정축 외주면에 고정되게 결합하여 정지하게 할 수 있다.
또한, 제2회전자는 고정자의 외측에 위치하고 자성체 또는 전도체로 성형되어 일측이 고정축을 감싸고 있는 슬리브a와 제2회전자 결합부싱a을 이용하여 제2회전자 측판a를 슬리브a 외주면에 슬립(Slip)하게 결합되고, 타측은 고정축을 감싸고 있는 슬리브b와 제2회전자 결합부싱b를 이용하여 제2회전자 측판b를 슬리브b 외주면에 슬립(Slip)하게 결합하며, 고정축으로부터 자유롭게 회전하게 할 수 있다.
또한, 제2회전자 결합부싱a이나 제2회전자 결합부싱b에게 고정축 방향으로 배선관통구를 성형하고 배선을 외부로 안전하게 도출할 수 있다.
또한, 제1회전자 및 제2회전자 중에 어느 한쪽을 자성체로 성형시킬 때 다른쪽은 전도체로 성형시킬 수 있다.
본 발명의 2개의 회전자를 이용하는 발전기에 따르면, 외부의 외력에 의해서 제2회전자가 회전될 때 2개의 회전자와 고정자 간에 자기장으로 인해서 붙어 있으려고 하는데 직접적으로 붙지는 못하고 서로 붙으려고 하는 힘(attraction)에 의해 제1회전자가 이끌리면서 2개의 회전자가 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동을 하게 됨으로써 회전저항을 줄이고, 2개의 회전자와 고정자 간의 코깅토크현상과 와전류를 해소하고 상대속도를 높일 수 있어서 원하는 기전력을 얻을 수 있다.
그리고 고정축의 정지를 통해서 전기오토바이나 전기차의 프레임에 직접 결합하는데 제조공정이 유리하다.
또한, 본 발명은 복합연성물질 또는 비도체로 구성된 코어를 가지므로 와전류의 해소로 열 발생을 소멸하여 권선코일의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 코깅토크의 해소와 회전저항의 감소로 외부의 회전동력이 크게 필요하지 않아 동력에너지를 절약하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2개의 회전자를 이용하는 발전기의 횡단면도
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 얻어진 종단면도
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 얻어진 종단면도
도 4는 도 1의 C-C선을 따라 얻어진 종단면도
도 5는 종래기술의 발전기의 횡단면도
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2개의 회전자를 이용하는 발전기에 대하여 상세하게 설명한다. 도1내지 도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2개의 회전자를 이용하는 발전기(100)는 고정축(110), 축지지대a,b(111,112), 제1회전자(120), 고정자(130), 제2회전자(150)를 포함한다.
고정축(110)은 제1회전자와 고정자 및 제2회전자와 슬립(Slip) 또는 고정되게 결합하며, 그 양측 단이 축지지대a,b(111,112)에 의해 고정되도록 설치된다.
제1회전자와 제2회전자중 어느 하나가 자성체이면 다른 하나가 전도체가 되는데 제1회전자(120)는 중공원통형으로 전도체 또는 자성체(127)로 성형되며, 고정축(110)의 외측에 위치하며 제1회전자 결합부싱(122)을 이용하여 고정축(110) 중간의 외주면에 슬립(Slip)되도록 결합하고 고정축(110)으로부터 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.
제1회전자(120)는 고정축(110) 외주면과 슬립(Slip)되게 결합되는 제1회전자 결합부싱(122)의 양측단에 써클립(Circlip)(154)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자(130)는 제1회전자(120)와 제2회전자(150)사이에 위치하며, 코일을 권선하기 위한 코어를 복합연성물질 또는 비도체로 성형한다.
고정자(130)를 지지하기 위해 고정자측판a(131) 및 고정자측판b(132)의 정중심부를 결합기구(135)나 정밀가공을 이용하여 양측단을 고정축(110) 외주면에 고정되게 결합한다.
고정자(130)는 고정축(110)과 함께 항상 정지된 상태를 유지하게 한다.
제1회전자와 제2회전자중 어느 하나가 자성체이면 다른 하나가 전도체가 되는데 제2회전자(150)는 중공원통형으로 자성체 또는 전도체(157)로 성형되고, 고정자(130)의 외측에 위치하며 일측이 고정축을 감싸고 있는 슬리브a(Sleeve)(135)와 제2회전자 결합부싱a(155)을 이용하여 제2회전자 측판a(151)를 슬리브a(135) 외주면에 슬립(Slip)하게 결합되고, 타측은 고정축을 감싸고 있는 슬리브b(136)와 제2회전자 결합부싱b(156)을 이용하여 제2회전자 측판b(152)를 슬리브b(136) 외주면에 슬립(Slip)하게 결합하여 고정된 고정축(110)으로부터 자유롭게 회전할 수 있도록 결합한다.
제2회전자 결합부싱a(155)이나 제2회전자 결합부싱b(156) 또는 슬리브a(135)나 슬리브b(136)에게 고정축(110)과 평행한 방향으로 배선관통구(141)를 성형하도록 한다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 2개의 회전자를 이용하는 발전기(100)의 작용에 대하여 설명한다.
외부에 있는 제2회전자(150)에게 외력에 의한 회전동력이 발생하면, 고정축(110)에 슬립(Slip)되게 결합된 제1회전자(120)도 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 가지고 등속회전을 하게 된다. 즉, 제1회전자(120)와 제2회전자(150)는 고정축(110)과 슬립(Slip)되도록 결합되어 있으므로 자력에 의해 서로 붙으려고 하는 힘에 이끌리면서 제1회전자 및 제2회전자가 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동을 하게 된다.
고정자(130)에 설치된 권선코일(133)에 의해 형성되는 기전력은 제2회전자 결합부싱a(155)이나 제2회전자 결합부싱b(156) 또는 슬리브a(135)나 슬리브b(136)에게 고정축(110)과 평행한 방향으로 성형된 배선관통구(141)를 통해 외부로 안전하게 송전하게 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 2개의 회전자를 이용하는 발전기(100)에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
100 : 2개의 회전자를 이용하는 발전기
110 : 고정축 111 : 축지지대a 112 : 축지지대b
120 : 제1회전자
122 : 제1회전자 결합부싱(1st Rotor of Link Bushing)
127 : 전도체 또는 자성체
130 : 고정자
131 : 고정자측판a 132 : 고정자측판b
133 : 권선코일
135 : 슬리브a(Sleeve a) 136 : 슬리브b(Sleeve b)
141 : 배선 관통구 142 : 배선
150 : 제2회전자
151 : 제2회전자 측판a 152 : 제2회전자 측판b
153 : 결합기구 154 : 써클립(Circlip)
155 : 제2회전자 결합부싱a(2nd Rotor of Link Bushing a)
156 : 제2회전자 결합부싱b(2nd Rotor of Link Bushing b)
157 : 자성체 또는 전도체

Claims (3)

  1. 고정축을 고정하기 위한 축지지대a,b;
    상기 고정축의 양측단을 감싸고 결합되는 슬리브a,b(Sleeve);
    상기 고정축의 외측에서 전도체 또는 자성체로 성형되며, 제1회전자 결합부싱을 이용하여 상기 고정축의 외주면과 슬립(Slip)하게 결합되어 내부에서 자유롭게 회전운동을 할 수 있으며, 상기 제1회전자 결합부싱과 결합되는 양측단에 써클립(Circlip)을 이용하여 좌우로 이동되지 않는 제1회전자;
    상기 제1회전자의 외측에서 복합연성물질 또는 비도체로 성형된 코어에 권선코일을 형성하고, 지지를 위한 고정자측판a와 고정자측판b는 결합기구 또는 정밀가공을 이용하여 정중심부를 상기 고정축의 외주면과 고정되도록 결합하며 자기장을 유도하여 기전력을 생성하는 고정자;
    상기 고정자의 외측에서 자성체 또는 전도체로 성형되며, 일측은 제2회전자 결합부싱a과 상기 슬리브a를 이용하여 제2회전자측판a을 상기 고정축을 감싸고 있는 상기 슬리브a의 외주면과 슬립(Slip)되도록 결합되며, 타측은 제2회전자 결합부싱b와 슬리브b를 이용하여 제2회전자 측판b를 상기 고정축을 감싸고 있는 상기 슬리브b의 외주면과 슬립(Slip)하게 결합하여 외부의 외력에 의해 자유롭게 회전되는 제2회전자; 및
    상기 제2회전자 결합부싱a나 상기 제2회전자 결합부싱b 또는 상기 슬리브a나 상기 슬리브b에게 상기 고정축과 평행한 방향으로 성형된 배선관통구를 통해 외부로 안전하게 도출되는 배선을 포함하며
    제1회전자 및 제2회전자 중에 어느 한쪽을 자성체로 성형시킬 때 다른쪽은 전도체로 성형시키며
    상기 제2회전자가 외부의 외력에 의해 회전할 때 내부에 있는 상기 제1회전자도 자력의 영향으로 상기 제2회전자와의 붙으려는 힘의 이끌림으로 직접적으로 붙지는 못하지만 서로 끌어당기면서 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각의 위상을 가지면서 상기 제1회전자와 상기 제2회전자가 함께 등속회전운동을 하는 것을 특징으로 하는 2개의 회전자를 이용하는 발전기.
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