KR19980084438A

KR19980084438A - Commutator and Brushless DC Power Generation Method and Generator

Info

Publication number: KR19980084438A
Application number: KR1019970020233A
Authority: KR
Inventors: 김종인
Original assignee: 김종인
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-05

Abstract

본 발명은 직류 발전 방법과 발전기에 관한 것으로 특히 전기자코일(4)을 고정자로 하고 계자자극(2)을 회전자로 하여 정류자(c)와 브러시(d) 없이 계자자극(2)의 고속회전과 고압 대전류의 직류 발전을 하는데 주안점을 두었다.The present invention relates to a direct current generation method and a generator, and in particular, the electric magnetic coil (4) as a stator and the magnetic field magnetic pole (2) as a rotor and the high-speed rotation of the field magnetic pole (2) without commutator (c) and brush (d) The main focus is on direct current generation of high voltage and high current.

일반적인 직류발전기는 제7도와 같이 계자자극(2)을 고정자로 하고 전기자코일(4)을 회전자로 하기 때문에 전기자코일(4)을 권회할 수 있는 한계가 작기 때문에 고압 대전류를 얻기 어려우며 정류자(c)와 브러시(d)로 인하여 고속 회전할 수 없는 단점이 있다.Since the general DC generator uses the field magnetic pole 2 as the stator and the armature coil 4 as the rotor as shown in FIG. 7, the limit for winding the armature coil 4 is small, so that it is difficult to obtain a high voltage high current and a commutator (c). ) And the brush (d) has a disadvantage that can not rotate at high speed.

본 발명은 발전기 본체(1)에 고정된 전기자 철심(5)에 전기자코일(4)을 제4도 (가)와 (나)같이 권회하고 제2도와 같이 구성된 계자자극(2)을 본체(1)에 조립하여 축(6)에 전달된 외부동력에 의하여 계자자극이 회전하도록 한다. 상기에서 계자자극(2) 구성은 제2도와 같이 하나의 자극NS(3)을 자극크기(a)로 하고, 자극NS(3)과 자극NS(3) 사이를 자극간격(b)으로 하여, 자극고정대(8)에 자극고정 방법은 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b)과 같은 배열로 계자자극(2)을 구성하되 자력은 가장 가까운 거리로 흐른다는 것을 이용하여 자극크기(a)와 자극간격(b)은 충분한 거리를 두어 제3도와 같이 자력선(9)이 자극크기(a)인 자극(3)NS+NS+NS+NS만이 전기자철심(5)과 전기자코일(4)을 통과하도록 하고, 자극간격(b)을 형성하는 SN+SN+SN+SN의 자력선(9)은 거리가 가까운 자극고정대(8) 자체 회로를 따라 자력선(9)이 흐르도록 하여 전기자철심(5)과 전기자코일(4)에는 자력선(9)이 흐르지 못하도록 한다. 또한 자극(3)은 폐라이트 영구자석과 전자석을 사용하고 발전시 열방출이 용이하도록 한다.According to the present invention, the armature coil 4 is wound around the armature core 5 fixed to the generator body 1 as shown in FIGS. 4A and 4B and the field magnetic pole 2 configured as shown in FIG. ) To rotate the field stimulus by external power transmitted to the shaft (6). In the configuration of the field stimulation (2) in the above, as shown in FIG. 2, one stimulus NS (3) as the stimulus size (a), between the stimulation NS (3) and the stimulation NS (3) as the stimulation interval (b), The stimulation fixation method on the stimulation pole (8) is stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) The magnetic field stimulation (2) is configured in the same arrangement as the stimulation interval (b), but the magnetic force flows at the closest distance. Only the magnetic pole lines 9 of the magnetic pole lines (3) NS + NS + NS + NS having the magnetic pole size (a) pass through the electric magnet core 5 and the electric coil 4, and SN + SN forming the magnetic pole spacing (b). The magnetic force line 9 of + SN + SN allows magnetic force lines 9 to flow along the circuit of the magnetic pole fixing stand 8 close to the distance so that the magnetic force lines 9 do not flow through the magnetic core 5 and the magnetic coil 4. . In addition, the magnetic pole 3 uses a waste light permanent magnet and an electromagnet and facilitates heat dissipation during power generation.

이와 같이 본 발명의 동작 및 효과를 설명하면 다음과 같다.As described above, the operation and effects of the present invention will be described.

외부 동력에 의하여 계자자극(2)을 시계방향으로 회전하면 제3도와 같이 자력선(9)이 교차하는 전기자코일(4)에는 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 일정한 방향의 전류가 유도된다. 이와 같이 기전력이 유도되는 이유는 계자자극(2)의 자극(3) 배열이 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b)으로 구성되어 있으며 자력은 가장 가까운 거리로 자력선(9)을 형성하기 때문에 전기자철심(5)과 전기자코일(4)을 통과하는 자력선(9)도 NS+NS+NS+NS의 자력선(9)만 통과하므로 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 일정한 방향의 전류가 발생한다.When the field magnetic pole 2 is rotated in the clockwise direction by external power, a current in a predetermined direction is induced in the electric magnetic coil 4 where the magnetic force lines 9 intersect as shown in FIG. The reason why the electromotive force is induced is that the arrangement of the magnetic poles (3) of the field magnetic pole (2) is the stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + Magnetic force line passing through the electric magnetic core (5) and the magnetic coil (4) because it consists of the magnetic pole line (b) + magnetic pole NS (3) + magnetic pole interval (b) and the magnetic force forms the magnetic force line (9) at the closest distance (9) also passes only the magnetic field lines (9) of NS + NS + NS + NS, so a current in a certain direction is generated by Fleming's right hand law.

즉 자극간격(b)을 형성하는 SN+SN+SN+SN의 자력선(9)은 거리가 가까운 계자자극(2) 자체 회로를 따라 흐르고 전기자철심(5)과 전기자코일(4)에는 자력선(9)이 흐르지 못하기 때문에 유도기전력은 일어나지 않는다. 이와 같이 자력선(9) 회로를 이용하기 때문에 전기자코일(4)을 고정자로 하고 계자자극(2)을 회전자로 하는 구조가 간단한 직류발전기를 만들수 있으며 정류자(c)와 브러시(d)가 없기 때문에 계자자극(2)의 고속 회전이 가능하고 고압 대전류의 직류발전을 할 수 있다. 또한 플러스(+) 전기만 송전하면 되므로 송전선이 하나만 있으면 되기 때문에 송전탑 규모를 작게할 수 있고 해저를 통과하는 케이블이나 장거리 전기 송전시에는 송전을 위한 시설비를 절감할 수 있다. 또한 발전기 구조가 간편하기 때문에 발전기 제작비를 절감할 수 있는 매우 유익한 내용이다.That is, the magnetic field lines 9 of SN + SN + SN + SN forming the magnetic pole spacing b flow along the circuits of the field magnetic poles 2 close to each other, and the magnetic lines 9 of the magnetic core 5 and the magnetic coil 4 ), No induced electromotive force occurs. In this way, since the magnetic force line 9 circuit is used, a direct current generator having a structure in which the armature coil 4 is a stator and the field magnetic pole 2 is a rotor can be made, and there is no commutator c and a brush d. The high speed rotation of the field magnetic pole 2 is possible and direct current generation of high voltage and large current can be performed. In addition, since only one (+) electricity is required to transmit, only one transmission line is required, so that the size of the transmission tower can be reduced, and the facility cost for power transmission can be reduced in the case of a cable or a long distance electricity transmission through the seabed. In addition, since the generator structure is simple, it is very beneficial to reduce the production cost of the generator.

Description

Commutator and Brushless DC Power Generation Method and Generator

제1도는 본 발명의 단면도1 is a cross-sectional view of the present invention

제2도는 본 발명의 계자자극 사시도2 is a perspective view of field stimulation of the present invention

제3도는 본 발명의 자력선 통로도3 is a magnetic line passage diagram of the present invention

제4도는 본 발명의 전기자코일 전개도로서4 is an exploded view of the armature coil of the present invention.

(가)도는 직렬권선 전개도, (나)도는 병렬권선 전개도(A) is the development of the serial winding, (b) is the development of the parallel winding

제5도는 본 발명의 전류 파형도5 is a current waveform diagram of the present invention.

제6도는 본 발명의 블록도6 is a block diagram of the present invention.

제7도는 일반적인 직류발전기 원리도7 is a principle diagram of a general DC generator

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *

1 : 발전기 본체2 : 계자자극1 generator main body 2 magnetic field stimulation

3 : 자극4 : 전기자코일3: stimulus 4: armature coil

5 : 전기자철심6 : 축5: armature core 6: shaft

7 : 발전기 제어부8 : 자극 고정대7 generator control unit 8 pole holder

9 : 자력선a : 자극크기9: magnetic field a: stimulus size

b : 자극 간격c : 정류자b: stimulation interval c: commutator

d : 브러시e : 전기자코일 권선각d: brush e: armature coil winding angle

본 발명은 직류 발전 방법과 발전기에 관한 것으로 특히 정류자와 브러시 없이 전기자코일을 고정자로 하고 계자자극을 회전자로 하여 계자자극의 고속회전을 가능하게 하고 고압 대전류의 직류 발전을 하는데 주안점을 두었다.The present invention relates to a direct current generation method and a generator, and in particular, an electric coil is used as a stator without a commutator and a brush, and a magnetic pole is used as a rotor to enable high-speed rotation of the magnetic field stimulation and to generate direct current with high voltage and high current.

일반적인 직류발전기는 제7도와 같이 계자자극(2)을 고정자로 하고 전기자코일(4)을 회전자로 하기 때문에 전기자코일(4)을 권회 할 수 있는 한계가 작기 때문에 고압 대전류를 얻기 어려우며 정류자(c)와 브러시(d)로 인하여 고속 회전할 수 없는 단점이 있다. 또한 전기자코일(4)을 회전자로 하기 때문에 전기자코일(4) 무게로 인하여 발전에너지 효율이 낮다.Since the general DC generator uses the field magnetic pole 2 as the stator and the armature coil 4 as the rotor as shown in FIG. 7, the limit for winding the armature coil 4 is small, so that it is difficult to obtain a high voltage high current and a commutator (c). ) And the brush (d) has a disadvantage that can not rotate at high speed. In addition, since the armature coil 4 is a rotor, the power generation energy efficiency is low due to the weight of the armature coil 4.

본 발명에서는 전기자코일(4)을 고정자로 하고 계자자극(2)을 회전자로 하여 정류자(c)와 브러시(d) 없이 계자자극(2)의 고속 회전으로 고압 대전류 직류 발전과 에너지 효율을 높이는데 주안점을 두었다.In the present invention, the electric magnetic coil (4) as a stator and the magnetic field magnetic pole (2) as a rotor to increase the high-voltage large current DC power generation and energy efficiency by the high-speed rotation of the field magnetic pole (2) without commutator (c) and brush (d) The focus was on.

이를 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.This will be described with reference to the drawings.

제1도 본체(1)에 고정된 전기자철심(5)에 전기자코일(4)을 제4도와 같이 권회하고 제2도와 같이 계자자극(2)을 구성하여 발전기 본체(1)에 조립하여 축(6)에 전달된 외부동력을 전달받아서 계자자극(2)이 회전하도록 하였다.1, the armature coil 4 is wound around the armature core 5 fixed to the main body 1 as shown in FIG. 4, and the field magnetic pole 2 is formed as shown in FIG. 6) the magnetic field stimulation (2) was rotated by receiving the external power transmitted.

상기에서 계자자극(2) 구성은 제2도와 같이 하나의 자극NS(3)을 자극크기(a)로 하고, 자극NS(3)과 자극NS(3) 사이를 자극간격(b)으로 하여, 자극고정대(8)에 자극고정 방법은 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b)과 같은 즉(a+b+a+b+a+b+a+b)과 같은 배열로 계자자극(2)을 구성하되 자력은 가장 가까운 거리로 흐른다는 것을 이용하여 자극크기(a)와 자극간격(b)은 충분한 거리를 두어 제3도와 같이 자력선(9)이 자극크기(a)인 자극(3)NS+NS+NS+NS만이 전기자철심(5)과 전기자코일(4)을 통과하도록 하고 자극간격(b)인 SN+SN+SN+SN극은 거리가 가까운 자극고정대(8) 자체 회로를 따라 자력선(9)이 흐르도록 하여 전기자철심(5)과 전기자코일(4)에는 자력선(9)이 흐르지 못하도록 한다. 또한 계자자극(2)의 자극(3)은 폐라이트 영구자석과 잔자석을 사용하고 발전시 열방출이 용이하도록 한다.In the configuration of the field stimulation (2) in the above, as shown in FIG. 2, one stimulus NS (3) as the stimulus size (a), between the stimulation NS (3) and the stimulation NS (3) as the stimulation interval (b), The stimulation fixation method on the stimulation pole (8) is stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) ) And the magnetic field stimulation (2) in the same arrangement as (a + b + a + b + a + b + a + b), but the magnetic force flows to the nearest distance Provide sufficient distance between the magnetic pole size (a) and the magnetic pole spacing (b) so that only magnetic pole (3) NS + NS + NS + NS whose magnetic field lines (9) are magnetic pole sizes (a) as shown in FIG. The magnetic pole line (5) and the armature are allowed to pass through the coil (4) and the magnetic pole line (9) flows along the circuit of the magnetic pole holder (8) close to the magnetic pole fixing band (8). The magnetic force lines 9 do not flow through the coil 4. In addition, the magnetic pole (3) of the field stimulation (2) uses a waste light permanent magnet and the residual magnet to facilitate heat release during power generation.

상기에서 전기자코일(4) 권선은 제4도와 같이 단상으로 시계방향으로 코일을 권회하고 코일권선각도(e)는 자극크기(a)가 포용하는 전기자철심(5) 짝수의 홈과 양쪽 齒幅 1/2을 포함하여 자극크기(a)와 같은 각도로 반복하여 권회하며 고전압 권선은 제4도 (가)와 같이 직렬로 권선하고 저전압 대전류가 필요할 때에는 제4도 (나)와 같이 병렬로 권선한다. 또한 전기자철심(5) 전체홈수는 짝수로 하고 자극크기(a)내 전기자철심(5) 홈은 반드시 짝수가 되도록 한다.In the above, the winding of the armature coil (4) wound the coil clockwise in a single phase as shown in Fig. 4 and the coil winding angle (e) is the groove and both sides of the even magnetic core (5) embraced by the magnetic pole size (a) Including / 2, it is repeatedly wound at the same angle as the magnetic pole size (a), and the high voltage winding is wound in series as shown in Fig. 4 (a), and in parallel as in Fig. 4 (b) when a low voltage large current is required. . In addition, the total number of grooves in the armature core (5) is even, and the number of grooves in the magnetic pole core (5) in the magnetic pole size (a) must be even.

제3도는 본 발명의 계자자극(2)의 자극크기(a)와 자극간격(b)에 따른 자력선(9) 회로를 나타낸 것이고 제4도는 본 발명의 전기자코일(4) 전개도로서 (가)도는 직렬권선을 나타낸 것이고 (나)도는 병렬권선을 나타낸 것이다. 제5도는 본 발명의 전류파형도이고, 제6도는 본 발명을 나타낸 블록도이고 제7도는 일반적인 직류발전기의 원리도이다.FIG. 3 shows the magnetic force line 9 circuit according to the magnetic pole size a and the magnetic pole spacing b of the field magnetic pole 2 of the present invention. FIG. 4 is an exploded view of the electric magnetic coil 4 of the present invention. Series windings are shown, and (b) shows parallel windings. 5 is a current waveform diagram of the present invention, FIG. 6 is a block diagram showing the present invention, and FIG. 7 is a principle diagram of a general DC generator.

발전기 본체(1)에 고정된 전기자철심(5)에 전기자코일(4)이 권회되어 있고 본체(1)에 조립되어 있는 계자자극(2)은 축(6)에 전달된 외부 동력에 의하여 시계방향으로 회전하면 제3도와 같이 자력선(9)이 교차하는 전기자코일(4)에 일정한 방향의 유도기 전력이 생긴다. 이와 같이 기전력이 유도되는 이유는 계자자극(2)의 자극(3) 배열이 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b) + 자극NS(3) + 자극간격(b)으로 계자자극(2)이 구성되어 자력은 가장 가까운 거리로 자력선(9)을 형성하기 때문에 전기자철심(5)과 전기자코일(4)을 통과하는 자력선(9)도 자극(3)NS+NS+NS+NS의 자력선(9)만 통과하므로 플레밍의 오른손법칙에 의하여 일정한 방향의 전류가 발생한다.The armature coil 4 is wound around the armature core 5 fixed to the generator body 1, and the field magnetic pole 2 assembled to the body 1 is clockwise by external power transmitted to the shaft 6. When rotated as shown in FIG. 3, inductor power in a predetermined direction is generated in the armature coil 4 where the magnetic force lines 9 intersect. The reason why the electromotive force is induced is that the arrangement of the magnetic poles (3) of the field magnetic pole (2) is the stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + The field magnetic pole (2) is composed of the magnetic pole spacing (b) + magnetic pole NS (3) + magnetic pole spacing (b), so that the magnetic force forms the magnetic field line 9 at the closest distance. The magnetic force line 9 passing through) also passes only the magnetic force line 9 of stimulus (3) NS + NS + NS + NS, so a current in a certain direction is generated by Fleming's right hand law.

즉 자극간격(b)을 형성하는 SN+SN+SN+SN극은 자력선(9)이 가장 가까운 계자자극(2) 자체 회로를 따라 흐르고 전기자철심(5)과 전기자코일(4)에는 자력선(9)이 흐르지 못하기 때문에 유도기전력은 일어나지 않는다.That is, the SN + SN + SN + SN poles forming the magnetic pole spacing (b) flow along the circuit of the magnetic field magnetic field (2) closest to the magnetic field magnetic field (2) and the magnetic field lines (9) at the electric magnetic core (5) and the magnetic coil (4). ), No induced electromotive force occurs.

이와 같이 자극(3)의 자력선(9) 회로를 이용하기 때문에 전기자코일(4)을 고정자로 할 수 있고 계자자극(2)을 회전자로 하여 정류자(c)와 브러시(d) 없이 직류 발전을 하기 때문에 계자자극(2)의 고속 회전이 가능하고 고압의 직류를 발전할 수 있다.In this way, since the magnetic force line 9 circuit of the magnetic pole 3 is used, the armature coil 4 can be used as a stator, and the magnetic field magnetic pole 2 is used as a rotor to generate DC power without a commutator c and a brush d. Therefore, the high speed rotation of the field magnetic pole 2 is possible, and high-pressure direct current can be generated.

또한 플러스(+) 전기만 송전하면 되므로 송전선이 한개만 있으면 되기 때문에 송전탑 규모를 작게할 수 있고 해저를 통과하는 케이블이나 장거리 전기 송전시에는 송전을 위한 시설비를 절감할 수 있다. 또한 정류자(c)와 브러시(d)가 없기 때문에 구조가 간편하고 전기자코일(4)을 고정자로 하기 때문에 제작이 용이하며 대용량의 발전기를 만들수 있고 고압의 직류를 생산할 수 있는 매우 유익한 내용이다.In addition, since only one (+) electricity is required to transmit, only one transmission line is required, so that the size of the transmission tower can be reduced, and the facility cost for power transmission can be reduced when the cable passes through the seabed or long distance electricity. In addition, since there is no commutator (c) and brush (d), the structure is simple and the armature coil (4) as a stator is easy to manufacture, a large-capacity generator can be produced, and high-pressure direct current can be produced.

Claims

A direct current generator method and a generator comprising a direct current generator (c) and a rotor (2) as a rotor in a direct current generator without direct commutator (c) and brush (d).

The magnetic field stimulator (2) according to claim 1, wherein the field stimulus (2) has one stimulus NS (3) as the stimulus size (a), and between the stimulus NS (3) and the stimulus NS (3) as the stimulation interval (b). (8) The stimulation fixation method is stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + stimulation interval (b) + stimulation NS (3) + By constructing the magnetic field stimulation (2) in the same arrangement as the magnetic pole spacing (b) and the magnetic force flows at the closest distance, the magnetic pole lines (9) are stimulated with sufficient distance between the magnetic pole size (a) and the magnetic pole spacing (b) Magnetic lines of SN + SN + SN + SN which allow only magnetic pole (3) NS + NS + NS + NS of size (a) to pass through the magnetic core 5 and the magnetic coil 4 and form the magnetic pole spacing (b) (9) is a direct current generator magnetic pole (2) characterized in that the magnetic pole line (9) is not allowed to flow through the magnetic circuit core (5) and the magnetic coil (4) to flow along the magnetic circuit of the magnetic pole fixing table (8) .

The winding angle (e) of the armature coil (4) according to claim 1 includes an even number of grooves on both sides of the armature core (5) embraced by the magnetic pole (3) of the field magnetic pole (2), and the magnetic pole size (a). ) And armature coil (4) winding angle (e) is a direct current generator characterized in that the coil is wound at the same angle

The direct current generator according to claim 2, wherein the magnetic poles (3) of the field magnetic poles (2) use a waste light permanent magnet.

The DC generator according to claim 2, wherein the magnetic poles (3) of the field magnetic poles (2) are made of electromagnets.