KR20000010496A - 무부하 발전기_ - Google Patents

무부하 발전기_ Download PDF

Info

Publication number
KR20000010496A
KR20000010496A KR1019980048839A KR19980048839A KR20000010496A KR 20000010496 A KR20000010496 A KR 20000010496A KR 1019980048839 A KR1019980048839 A KR 1019980048839A KR 19980048839 A KR19980048839 A KR 19980048839A KR 20000010496 A KR20000010496 A KR 20000010496A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic induction
load
generator
cores
core
Prior art date
Application number
KR1019980048839A
Other languages
English (en)
Inventor
안종석
Original Assignee
김경수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김경수 filed Critical 김경수
Publication of KR20000010496A publication Critical patent/KR20000010496A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12—Transversal flux machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

발전기의 2차적인 부하를 소거함으로써, 발전효율을 높인 무부하 발전기를 제공한다.
본 발명의 발전기는, 회전축(3)을 회전중심으로 하는 2개의 궤도(1, 1')상에 부착고정된 환상영구자석렬(2, 2')과, 환상영구자석렬(2, 2')의 외주면에 일정한 간격으로 격리된(떨어져 있는) 상태에서 부착고정된 자기유도 1차철심(4, 4')과, 상기 자기유도 1차철심(4, 4')상에 부착고정되고, 2개의 결합구멍(6, 6')이 형성되어 있는 자기유도 2차철심(5, 5')과, 서로 대향하는 상기 자기유도 2차철심(5, 5')의 서로 대응하는 2개씩의 결합구멍(6, 6')에 각각 삽입결합되어 있는 3차철심(8, 8')과, 감응코일(7, 7')로 이루어진다. 환상영구자석렬(2, 2')은 N극과 S극이 교대로 이어져, 축방향에 대응하는 자석이 반대극성으로 짝을 이루는 8쌍으로 구성된다.

Description

무부하 발전기
본 발명은 발전기에 관한 것으로, 특히, 발전중에 회전자가 받는 2차적인 역부하를 소거 또는 배제하여 발전효율을 극대화하는 것이 가능한 무부하 발전기에 관한 것이다.
발전기는, 예를 들어, 물리적, 화학적 또는 원자력 에너지와 같이 다양한 에너지원으로부터 발생하는 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환시키는 기기로서, 최근, 직선운동에 의한 발전기가 개발되어 있기는 하나, 그 대부분이 회전식의 발전기로서 구성되어 있다. 전자기 유도작용에 의해 기전력을 발생시키는 점은, 기계의 대소, 또는 직류/교류발전기를 막론하고 공통적인 원리가 된다.
발전기는, 자장(磁場)을 형성하기 위한 영구자석 또는 전자석과 같은 강력한 자석과, 기전력을 발생시키는 도체가 요구되고, 이들중의 어느 하나가 다른 것을 기준으로 하여 회전할 수 있도록 구성된다. 상기의 자석 및 도체중의 어느 하나가 회전하느냐에 따라서, 자장을 회전시키는 회전자계형, 및 도체가 회전하는 회전전기자형으로 분류할 수 있다.
또한, 자장으로서는 영구자석을 사용할 수도 있으나, 일반적으로는 철심에 자계코일을 감고, 그곳에 직류전류가 흐르도록 하는 전자석이 널리 사용된다. 통상, 강력한 자석을 사용하여 회전속도를 높이더라도, 1개의 도체로부터 발생하는 기전력은 그다지 높지 않기 때문에, 발전기에 많은 도체를 넣어 두고, 각 도체의 발생기전력을 직렬로 가산하여 높은 전력을 얻는 방식을 채용하는 것이 일반적이다.
상술한 바와 같이, 통상의 발전기는 자석(또는 영구자석) 또는 도체(전자석, 전기감응코일 등)를 기계적으로 회전시켜 전기를 발생시키지만, 이때 코일에는 자기감응(전자유도)에 의해 발생한 역전류가 흐르게 되고, 회전자를 잡아당기는 반대자성이 형성됨으로써, 회전자는 그 자체의 전기생산량의 2배 이상에 달하는 불필요한 부하를 받게 된다는 결점이 있다.
도 6은, 상술한 회전자계형의 발전기에 있어서, 회전자에 상술한 바와 같은 부하가 작용하는 상태를 나타내는 개념도이다.
도 6을 참조하여, 회전축(106)의 둘레에, 그의 외주면측이, 각각 교대로 N극 및 S극으로 되도록 영구자석렬(104)이 배치되어 있다. 이 영구자석렬(104)의 더욱 외주에 일정한 간격을 두고 자기유도철심(100)이 배치되고, 자기유도철심(100)에는 코일(102)이 감겨져 있다.
영구자석렬(104)의 회전에 수반하여 영구자석렬(104)가 코일(102)내에 형성하는 자장이 변화하여 코일(102)에 유도전류가 흐른다. 이 유도전류에 의해 코일(102)이 형성하는 자장(110)에 의해, 영구자석렬(104)에는, 그의 회전을 방해하는 방향으로 반발력이 작용하게 된다.
예를 들어, 도 6에 나타낸 예에서는, 자장(110)은 영구자석렬(104)측이 S극으로 되는 것과 같은 자장이고, 이에 반하여, 영구자석렬(104)의 회전에 의해, 이 코일(102)로 향하여 영구자석렬(104)의 S극이 접근하기 때문에, 상술한 바와 같은 반발력이 작용하게 된다.
발전기의 자기유도철심에 감긴 전기자의 감응코일에 있어서, 역전류가 흘러 회전자의 회전력을 방해하는 부하가 가해지면, 감응코일의 전기자의 역자장의 강도(세기)는 전기생산량에 비례하여 순간사용량의 2배 이상에 해당하는 부하가 발생할 수 있다.
예를 들어, 100W의 전류를 사용할 때, 200W 이상의 역자장이 형성되어 회전자의 회전운동을 방해하는 것과 같은 현저한 양의 부하가 회전자에 작용하게 된다.
이를테면, 종래의 모든 발전기는 기계적인 1차 부하, 즉, 전기를 사용하고 있지 않을 때의 부하뿐만 아니라, 전기사용시의 전기사용량과 비례하는 2차적인 역전류에 의한 부하가 부가되어, 순간사용량의 2배 이상에 달하는 부하가 작용하게 되었다.
이러한 부하량은 종래의 발전기의 전력생산효율을 저하시키는 주된 요인의 하나로서, 상기와 같은 문제점의 해결이 요구되어 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하여, 발전기의 기계적인 부하 이외의 2차적인 부하, 즉, 자기유도철심에 감긴 전기자의 감응코일의 역전류에 의해 발생하는 부하를 상쇄함으로써, 그 2차적인 부하가 전혀 작용하지 않으며 높은 효율의 발전이 가능한 무부하 발전기를 제공하는 것이다.
본 발명자는, 종래의 발전기의 상기 결점을 해결하기 위해서 예의 연구한 결과, 쌍립(雙立)철심에 반대방향으로 감긴 2개의 감응코일을 결속시켜, 상기 2개의 감응코일에 흐르는 역전류(유도전류)에 의해 생성되는 역자성을 서로 상쇄시키도록 구성함으로써, 회전자의 회전운동을 방해하는 2차적인 부하가 전혀 작용하지 않도록 하고, 발전기를 최대로 가동할 경우에도 발전을 행하지 않을 때의 기계적인 부하, 즉, 회전부하 이상의 부하를 받지 않는 무부하 발전기를 발명했다.
즉, 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 특허청구범위의 청구항 1에 기재된 무부하 발전기는, 회전축과, 회전축을 회전중심으로 하는 제 1 회전궤도의 외주상에 N극 및 S극이 차례로 배열되는 제 1 환상자석렬(2)과, 회전축을 회전중심으로 하고, 제 1 회전궤도와는 소정의 간격을 갖는 제 2 회전궤도의 외주상에, 제 1 회전궤도상의 대향하는 위치의 극성과는 반대극성인 자석이 차례로 배열되는 제 2 환상자석렬(2')과, 제 1 환상자석렬의 제 1의 외주면에 대하여, 소정의 간격을 유지하도록 상기 제 1의 외주면을 따라서 고정되는 제 1 다수개의 제 1 자기유도 1차철심(4)과, 상기 제 2 환상자석렬의 제 2의 외주면에 대하여, 소정의 간격을 유지하도록 제 2의 외주면을 따라서 고정되는 제 1 다수개의 제 2 자기유도 1차철심(4')과, 회전축 방향을 따라서 대향하는 제 1 및 제 2 자기유도 1차철심의 사이에 폐자기회로를 이루도록 각각 쌍으로 설치되는 제 1 다수개의 제 1 및 제 2의 결합자기유도철심과, 제 1의 결합자기유도철심에, 각각 감기는 제 1 감응코일(8)과, 제 2의 결합자기유도철심에, 각각 제 1 감응코일과는 반대로 감기는 제 2 감응코일(8')을 구비한다.
특허청구범위의 청구항 2에 기재된 무부하 발전기는, 청구항 1에 기재된 무부하 발전기의 구성에 덧붙여, 제 1 환상자석렬은, 제 1 회전궤도의 외주상을 따라서 배치되는 영구자석렬을 포함하고, 제 2 환상자석렬은, 제 2 회전궤도의 외주상을 따라서 배치되는 영구자석렬을 포함한다.
특허청구범위의 청구항 3에 기재된 무부하 발전기는, 청구항 1에 기재된 무부하 발전기의 구성에 덧붙여, 제 1 자기유도 1차철심의 각각의 외주상에 설치되고, 제 1 및 제 2의 결합구멍을 갖는 상기 제 1 다수개의 제 1 자기유도 2차철심과, 제 2 자기유도 1차철심의 각각의 외주상에 설치되고, 제 3 및 제 4의 결합구멍을 갖는 제 1 다수개의 제 2 자기유도 2차철심을 더 구비하고, 제 1의 결합자기유도철심은, 제 1 및 제 3의 결합구멍에 삽입되어, 제 1 및 제 2의 자기유도 2차철심을 결합하고, 제 2의 결합자기유도철심은, 제 2 및 제 4의 결합구멍에 삽입되어, 제 1 및 제 2의 자기유도 2차철심을 결합한다.
특허청구범위의 청구항 4에 기재된 무부하 발전기는, 청구항 2 또는 청구항 8에 기재된 무부하 발전기의 구성에 덧붙여, 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 제 1 다수개의 제 1 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선되고, 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 제 1 다수개의 제 2 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선된다.
특허청구범위의 청구항 5에 기재된 무부하 발전기는, 청구항 2 또는 청구항 8에 기재된 무부하 발전기의 구성에 덧붙여, 제 1 다수개는 8개로서, 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 8개의 제 1 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선되고, 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 8개의 제 2 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자계형의 발전기에 있어서, 영구자석 및 자기유도 철심과 코일의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 회전자의 자기배열 및 그 주위에 배치된 1개의 자기감응코일의 배치를 나타내는 개략적인 부분모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기감응코일과 철심의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 무부하 발전기의 자기감응 철심 및 코일부분의 자기의 흐름을 나타낸 확대평면도이다.
도 5는 도 1에 있어서 본 발명에 의해 영구자석 회전자를 둘러싸는 제 3차철심에 자계코일이 연결 및 감겨 있는 상태를 중심축의 둘레에서 전개한 전개도이다.
도 6은 종래의 발전기에 있어서의 2차적부하의 발생을 나타내는 개념도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 1' : 영구자석을 배열하기 위한 좌, 우양궤도
2, 2' : 영구자석
3 : 영구자석 회전자의 회전축
4, 4' : 자기유도 1차철심
5, 5' : 자기유도 2차철심
6, 6' : 감응코일과 자기유도 철심의 결합구멍
7, 7' : 감응코일
8, 8' : 자기유도 3차철심
9 : 고정케이스
10 : 베어링
MA, MB : 자기유도의 흐름방향
이하, 도면에 따라서 본 발명에 따른 무부하 발전기의 구성 및 동작에 대해서 적절히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 무부하 발전기의 회전축(3)에 수직인 단면의 구조를 나타내는 도면이다.
또한, 도 2는, 본 발명의 무부하 발전기의 회전축(3)에 평행한 단면의 구조의 일부를 나타내는 도면이다. 즉, 도 2에 있어서는, 나중에 설명하는 바와 같이, 회전축(3) 둘레에 배치된 8쌍의 자기유도 1차철심(4, 4'…)중의 1쌍만을 뽑아내어 나타내고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 무부하 발전기의 구성을 설명하면, 회전축(3)에 대하여 설치된 좌, 우양궤도(1, 1')에는 일정한 간격을 두고 고리 형상(환상)으로 영구자석렬(2, 2')이 부착고정되어 있다. 영구자석렬(2, 2')에 있어서는, 각 영구자석은, 그의 회전축에 대한 외주면상의 극성이 교대로 N극 및 S극으로 되도록 좌, 우양궤도(1, 1')상에 고정되어 있다. 상기 영구자석렬(2, 2')은 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다. 게다가, 회전축(3)에 따른 방향에 대향하는 영구자석렬(2)의 극성과 영구자석렬(2')의 극성은, 서로 반대극성을 이루도록 배치되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 영구자석렬(2, 2')과 일정한 간격으로 덜어진 위치에 있어서, 회전축(3)과 고정케이스(9)가 베어링(10)에 의해 연결되어 있다.
상기 고정케이스(9)에는, 영구자석렬(2, 2')로부터 소정의 간격을 두고 코일이 감긴 자기유도 1차철심(4, 4')이 고정되어 있다.
게다가, 자기유도 1차철심(4, 4')에 부착고정된 얇은 두께의 다수의 철심이 중첩되어 결합됨으로써 구성되고, 2개의 결합구멍(6, 6')이 형성된 자기유도 2차철심(5, 5')이, 이 고정케이스(9)에 부착고정되어 있다.
자기유도 2차철심(5, 5')의 각각의 결합구멍(6, 6')에는, 자기유도 3차철심(8, 8')이 삽입되어, 자기유도 2차철심(5, 5')을 서로 연결하고 있다.
이 자기유도 철심(8, 8')에는, 서로 상반되는 방향으로 감응코일(7, 7')이 감겨 있다.
도 8은, 도 1 및 도 2에 나타낸 자기유도 2차철심(5, 5'), 자기유도 철심(8, 8') 및 감응코일(7, 7')을 회전축(3)에 수직인 방향으로부터 본 경우의 구성을 나타내는 도면이다.
상술한 바와 같이, 자기유도 2차철심(5, 5')을 서로 결합하고 있는 자기유도 철심(8, 8')에는, 서로 상반하는 방향으로 감응코일(7, 7')이 감겨 있다.
도 1∼도 3에서 설명한 바와 같은 구성에 있어서, 발전기의 회전축(3)을 회전시키면, 영구자석렬(2, 2')이 회전하여, 감응코일(7, 7')에 자기감응전류(전자유도전류)가 발생하게 되고, 이와 같이 하여 발생한 전류를 외부로 리드하여(유도하여) 사용할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발전기의 자기유도 철심(8, 8')에는, 코일이 서로 상반하도록 감겨 있고, 유도전류가 흐름으로써 생성되는 자장의 방향은, 회전축(3)의 둘레를 따라서 N극 및 S극이 교대로 마주보도록 구성되어 있다.
도 4는, 1쌍의 자기유도 2차철심(5, 5'), 자기유도 철심(8, 8'), 및 감응코일(7, 7')에 발생하는 유도자장을 설명하기 위한 개념도이다.
자기유도 2차철심(5, 5')의 양단부의 편철(片鐵)에 있어서, 영구자석렬(2, 2')의 S극 및 N극의 회전운동에 의해 감응코일(8)에 의해 발생하는 역전류 자장은, 예를 들어, 도 4의 MA의 방향으로 되는 것에 대(對)하여, 감응코일(8')에 의해 발생하는 역전류 자장은 도 4의 MB의 방향으로 된다. 즉, 전류의 흐름에 의한 역자장을 상호 소멸시키게 된다. 이때, 와전류에 의한 열발생을 제거하기 위해서 철심은 다수의 편철로 구성되어 있다.
따라서, 회전자의 자장은 전류의 흐름과는 관계없이, 유도자화(誘導磁化) 현상에 따른 부하는 소멸하고, 회전자에는, 그 자신의 1차기계적인 부하에 대향하여 회전하기 위해서 필요한 운동에너지가 주어진다.
이때, 자기유도 2차철심(5, 5')과 자기유도 3차철심(8, 8')을 포함하는 자기회로는, "□"형으로 구성되어야 하나, "□"형으로 구성되지 않은 경우에는, 역자장의 일부가 회전자의 회전력을 방해하는 전기적인 힘으로서 작용하게 된다.
또한, 회전자의 영구자석렬(2, 2')은, 도 2와같이 좌우측에서 서로 상반하도록 설치되어 자속의 흐름을 구성하고, 각각의 회전자는, 자석을 교대로 배치하는 방식으로 하여, 예를 들어, 극수를 8극으로 하여 발전효율을 높이는 것으로 했다.
동작원리를 보다 상세하게 설명하면, 도 1에 있어서 회전자를 1회전시킬 경우, 회전자의 외부에 부착된 영구자석(2, 2')의 S극 및 N극이 연속하여 상부의 유도 1차철심(4)에 자장을 공급하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 회전자의 한쪽 궤도로부터 유도 1차철심(4), 유도 2차철심(5), 유도 3차철심(8), 유도 2차철심(5'), 유도 1차철심(4'), 회전자의 다른쪽 궤도를 따라서 자장이 형성된다.
따라서, 이 자장의 영향을 받은 코일에 전류가 흐르게 됨으로써 전류가 발생한다. 예를 들어, 전등을 켜거나, 또는 동력으로서 사용되었을 때와 같이 발전전력으로서 사용할 경우, 코일에 흐르는 전류에 의해 역자장이 형성된다. 그러나, 이것은 도 4에 나타낸 바와 같이, 자기유도 2차철심(5, 5')의 양단에 있어서, 각각 S, N 및 N, S의 동일 크기의 역자장이 서로 상쇄하기 위해서, 도 2의 회전자에 부착된 영구자석(2, 2')에는 아무런 영향도 주지 않게 된다. 따라서, 회전자는 회전자 자체의 중량 및 역학적인 저항 이외의 다른 저항을 받지 않는 무부하의 상태로 된다.
도 5는, 8극의 자기유도 3차철심(8, 8')에 감긴 자기감응코일(7, 7')의 상호 결선방식을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하고여, 자기감응코일(7, 7')의 결선방법은, 감응코일(7')의 1a1선(첫번째의 자기유도 철심(8)에 감긴 코일의 한쪽 인출선(리드선))을 1a2'선(두번째의 자기유도 철심(8)에 감긴 코일의 한쪽 인출선)에 결선하고, 게다가 1a2선(두번째의 자기유도 철심(8)에 감긴 코일의 다른쪽 인출선)을 1a3'선에 결선하는 것과 같이, 이하 차례로 지그재그 방식에 의해 연속적으로 1a선, 1a'선을 결선하여 전류를 흐르게 하는 구성으로 하고 있다. 게다가, 감응코일(7)은, 1b1선 등을 지그재그 방식에 의해 연속적으로 1b선, 1b'선을 결선하는 구성으로 되어 있다. 이와 같이, 자기감응코일(7, 7')의 각각의 lb선, 1b'선 및 1a선, la'선을 결선하고, 전체적으로는, 합계 4개의 전선을 인출하여 사용하는 구성으로 되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의해 발전을 행할 때, 즉, 감응코일(7, 7')에 의해 폐회로가 구성될 때에는, 발전기의 자기유도 철심에 감긴 감응코일(7, 7')에 전류가 유도되어, 감응코일(7, 7')의 각각이 생성하는 유도자장은 회전자의 회전력을 방해하는 큰 부하를 발생할 수 있다. 그러나, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 코일(7)이 상기 다른 코일(7')의 권취(감김)방향과 반대방향으로 감겨 있음으로써, 자기유도 철심(4)에 감긴 감응코일(7, 7')에서 역전류(유도전류)에 의해 발생하는 자성은, 자기유도 철심(4)로 전달되지 않게 되어, 결과적으로 영구자석(2, 2')에는 역자성이 전달되지 않게 된다.
따라서, 도 2에 나타낸 영구자석(2, 2')의 교대에 의해 S극 및 N극이 바뀔 때, 그때마다, 도 4에 나타낸 바와 같이, MA 및 MB의 화살표 방향으로 상반하여 좌우에 역자성이 완전소멸하게 된다. 따라서, 역전류에 의한 역자성은, 영구자석(2, 2')에 의해 영향을 받지 않게 되기 때문에, 본 발명의 발전기는 기계적인 1차부하 이외의 아무런 부하도 가해지지 않게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 무부하 발전기에 있어서는, 발전기의 기계적인 부하 이외에 2차적인 부하, 요컨대 자기유도 철심에 감긴 감응코일에 흐르는 역전류에 의해 발생하는 부하는 0으로 할 수 있음을 의미한다. 본 무부하 발전기는 자기감응(전자유도)에 의해 발생하는 전류를 100% 사용했다고 하더라도, 기계적인 1차부하 이외에 역전류에 의한 자기적인 2차부하는 부하로서 전혀 작용하지 않는다.
또한, 이상의 설명에서는, 회전자의 자극(磁極)의 수는 8극인 것으로 했으나, 이 발명은 이러한 구성에 한정되는 것이 아니라, 보다 적은 극수의 경우, 또는 보다 많은 극수의 경우에도 그의 효과를 발휘할 수 있는 것이다.
또한, 이상의 구성에서는, 회전자측의 자석은 영구자석인 것으로 했으나, 본 발명은 이러한 경우에 한정되는 것이 아니라, 에를 들어, 회전자측의 자석은 전자석으로 할 수도 있다.
게다가, 이상의 설명에서는, 회전자계형의 발전기의 구성에 대해서 설명했으나, 회전전기자형의 발전기로 하는 것도 가능하다.
실시예
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 의거하여 본 발명에 따른 발전기를 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 발전기와 종래의 발전기를 사용하여 전기생산효율과 부하량을 측정하고, 측정결과를 비교했다.
(실시예 1)
배터리 충전용의 12극교류(AC) 발전기를 사용하여, 전기생산량중의 50%를 사용할 때와 100%를 사용할 때에 있어서의 각각의 전기생산량과 부하를 측정하였다. 상기 발전기는 단상교류 모터로서, 사용되는 동력원은 220V이고, 1750rpm 및 효율은 60%였다. 0.5HP의 모터의 동력, 암페어(ampere) × 볼트 게이지를 사용하여 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 조건으로 측정을 실행하고, 본 발명에 의해 상기의 기존 모델의 제품과 동일한 조건을 구비하도록 제작된 발전기를 사용하였다. 암페어 × 볼트 게이지를 사용하여 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
발전기의종류 전기의 50% 사용시 전기의 100% 사용시
전기생산량(W) 부하량(W) 전기생산량(W) 부하량(W)
종래의 발전기 100 221 14 347
본 발명의 발전기 100 220 183 200
<전기를 50% 및 100% 사용할 때에 있어서의 교류발전기의 전기생산량 및 부하량>
상기 실시예 1의 결과로부터, 종래의 발전기에 있어서는, 전기사용량이 100%일 때는 50%일 때보다도 발전량이 현저하게 저하되었으나, 이것은 전기의 100% 사용시에 발전기에 작용하는 역부하가 대폭 증가하기 때문이라고 추측된다.
이것에 대(對)하여, 본 발명의 발전기는, 전기의 50% 사용시와 100% 사용시에 있어서의 부하량에 그다지 차이가 없고, 오히려 100% 사용시에 부하량이 약간(20W 정도) 저하되었다. 이것으로부터, 종래의 발전기에서는 전기의 사용량이 증가하면 발전량이 급감하는 현상과는 반대로, 본 발명의 발전기는 전기의 사용량이 증가함에 따라서 발전량이 2배가까이 증가함을 알 수 있다.
결론적으로, 상기 부하량은 상술한 바와 같이 발전기의 기계적인 부하에 대한 수치인 것으로 추정되고, 그밖의 2차적인 부하, 즉, 전기자의 감응코일에 발생하는 역전류에 의한 부하는 0으로 되는 것을 확인할 수 있다.
(실시예 3)
실시예 1과 유사한 조건을 갖는 12V직류(DC) 발전기를 사용하여, 동일한 조건으로 측정을 행하였다(효율 80%). 측정결과는 다음과 같다.
발전기의종류 전기의 50% 사용시 전기의 100% 사용시
전기생산량(W) 부하량(W) 전기생산량(W) 부하량(W)
종래의 발전기 103 290 21 298
본 발명의 발전기 107 282 236 272
<전기를 50% 및 100% 사용할 때에 있어서의 직류발전기의 전기생산량 및 부하량>
직류발전기는 교류(AC) 발전기보다도 효율이 높은 (80%) 반면, 브러시의 사용에 비용의 상승을 초래하게 된다. 상기 표 1과 마찬가지로, 전기를 100% 사용할 때의 부하량은, 50% 사용시에 비하여 약간 감소하며, 발전량은 2.2배 이상 증가하였다.
(실시예 4)
실시예 1과 유사한 조건을 갖는 220V 단상교류(AC) 발전기(0.5HP)를 사용하여 회전수(rpm)를 변화시키면서, 발생전기를 100% 사용하는 조건으로 측정을 행하였다. 측정결과는 다음의 표 3에 나타낸 바와 같다.
1750 rpm 3600 rpm 5100 rpm
발전량(W) 부하량(W) 발전량(W) 부하량(W) 발전량(W) 부하량(W)
130 160 210 228 307 342
<본 발명의 발전기의 회전수를 변화시킬 때의 발전량 및 부하량>
상기의 표 3에 나타낸 바와 같이, 회전수(rpm)가 1750, 3600 및 5100으로 증가할수록 전기량은 130, 210 및 307W로 증가하고, 발전량과 부하량과의 차이는 적어져, 결과적으로 회전수(rpm)의 증가에 의해 부하량이 상대적으로 감소하게 된다.
(실시예 5)
실시예 1과 동일한 조건으로 본 발명의 발전기의 영구자석 N, S 극수를 변화시키면서, 발생전기를 100% 사용하는 조건으로 측정을 행하였다.
측정결과는 다음과 같다.
2극 4극 8극
발전량(W) 부하량(W) 발전량(W) 부하량(W) 발전량(W) 부하량(W)
80 152 130 200 265 296
<본 발명의 발전기의 영구자석의 극수를 변화시킬 때의 발전량 및 부하량>
상기의 표 4에서는, 극수를 증가시킬수록 전기량과 함께 부하량이 증가함을 알 수 있다. 단, 부하량에 대한 발전량의 비율은 단조롭게 증가한다. 상기의 표에 있어서는, 부하량은 기계적인 1차부하만이 작용하고, 전기적인 2차부하는 작용하고 있지 않은 것으로 생각된다.
극수가 증가하면, 회전자가 1회전하는 동안에 증가된 극수만 코일이 횡단하는 자속선의 수가 증가하기 때문에, 기전력도 증가하여 발전량은 증가한다. 이것에 대하여, 기계적인 부하량은, 극수의 증가에 관계없이 고정된 값으로 되어 잇기 때문에, 결과적으로 기계적 부하량이 상대적으로 작아져서, 부하량과 발전량의 차이가 작아지고 있는 것으로 생각된다.
또한, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시인 것으로서, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아닌 특허청구범위에 의해 나타나고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무부하 발전기는, 종래의 발전기와는 달리 회전자의 회전시에 역전류에 의한 역자성이 발생하기 않기 때문에, 1차적인 회전자의 중량 및 회전자의 역학적에너지 이외의 다른 에너지의 부하가 배제되어, 종래의 발전방식보다도 전기발생량을 높일 수 있다. 본 발명의 발전기를 사용하여 다양한 발전기를 대체할 경우, 전력생산의 증대 및 경제적인 효율을 높이는 효과를 달성할 수 있다.

Claims (5)

  1. 회전축과,
    상기 회전축을 회전중심으로 하는 제 1 회전궤도의 외주상에 N극 및 S극이 차례로 배열되는 제 1 환상(環狀)자석렬(2)과,
    상기 회전축을 회전중심으로 하고, 상기 제 1 회전궤도와는 소정의 간격을 갖는 제 2 회전궤도의 외주상에, 상기 제 1 회전궤도상의 대향하는 위치의 극성과는 반대극성인 자석이 차례로 배열되는 제 2 환상자석렬(2')과,
    상기 제 1 환상자석렬의 제 1의 외주면에 대하여, 소정의 간격을 유지하도록 상기 제 1의 외주면을 따라서 고정되는 제 1 다수개의 제 1 자기유도 1차철심(4)과,
    상기 제 2 환상자석렬의 제 2의 외주면에 대하여, 소정의 간격을 유지하도록 상기 제 2의 외주면을 따라서 고정되는 상기 제 1 다수개의 제 2 자기유도 1차철심(4')과,
    상기 회전축 방향을 따라서 대향하는 상기 제 1 및 상기 제 2 자기유도 1차철심의 사이에 폐(閉)자기회로를 이루도록 각각 쌍으로 설치되는 상기 제 1 다수개의 제 1 및 제 2의 결합자기유도철심과,
    상기 제 1의 결합자기유도철심에, 각각 감기는 제 1 감응코일(8)과,
    상기 제 2의 결합자기유도철심에, 각각 상기 제 1 감응코일(8)과는 반대로 감기는 제 2 감응코일(8')을 구비하는 무부하 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 환상자석렬은, 제 1 회전궤도의 외주상을 따라서 배치되는 영구자석렬을 포함하고,
    상기 제 2 환상자석렬은, 제 2 회전궤도의 외주상을 따라서 배치되는 영구자석렬을 포함하는 무부하 발전기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 자기유도 1차철심의 각각의 외주상에 설치되고, 제 1 및 제 2의 결합구멍을 갖는 상기 제 1 다수개의 제 1 자기유도 2차철심과,
    상기 제 2 자기유도 1차철심의 각각의 외주상에 설치되고, 제 3 및 제 4의 결합구멍을 갖는 상기 제 1 다수개의 제 2 자기유도 2차철심을 더 구비하고,
    상기 제 1의 결합자기유도철심은, 상기 제 1 및 상기 제 3의 결합구멍에 삽입되어, 상기 제 1 및 상기 제 2의 자기유도 2차철심을 결합하고,
    상기 제 2의 결합자기유도철심은, 상기 제 2 및 상기 제 4의 결합구멍에 삽입되어, 상기 제 1 및 상기 제 2의 자기유도 2차철심을 결합하는 무부하 발전기.
  4. 제 2 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 상기 제 1 다수개의 상기 제 1 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선되고,
    상기 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 상기 제 1 다수개의 상기 제 2 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선되는 무부하 발전기.
  5. 제 2 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 다수개는 8개로서,
    상기 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 8개의 상기 제 1 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선되고,
    상기 회전축 둘레의 회전방향을 따라서 배치된 8개의 상기 제 2 감응코일은, 각각 서로 지그재그 형상으로 결선되는 무부하 발전기.
KR1019980048839A 1998-07-29 1998-11-14 무부하 발전기_ KR20000010496A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21397698 1998-07-29
JP98-213976 1998-07-29
JP31622598A JP3679632B2 (ja) 1998-07-29 1998-11-06 無負荷発電機
JP98-316225 1998-11-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20000010496A true KR20000010496A (ko) 2000-02-15

Family

ID=26520084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980048839A KR20000010496A (ko) 1998-07-29 1998-11-14 무부하 발전기_

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6208061B1 (ko)
EP (1) EP0996215B1 (ko)
JP (1) JP3679632B2 (ko)
KR (1) KR20000010496A (ko)
CN (1) CN1100378C (ko)
AU (1) AU4928899A (ko)
CA (1) CA2298725A1 (ko)
DE (1) DE69917732T2 (ko)
RU (1) RU2000102354A (ko)
WO (1) WO2000007284A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2862166B1 (fr) * 2003-11-06 2005-12-30 Gerard Koehler Machine dynamo-electrique tournante reluctance variable et a flux transversal ayant des poles rotoriques polarises globalement
JP5070248B2 (ja) * 2009-06-30 2012-11-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機とその製造方法
JP5411070B2 (ja) * 2010-06-23 2014-02-12 株式会社東海理化電機製作所 回転パルス発生装置
JP5306384B2 (ja) * 2011-02-04 2013-10-02 キヤノン株式会社 モータ
US20140265698A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 National Yunlin University Of Science And Technology Electric Generator with a Transverse Magnetic Field
US9112389B2 (en) * 2013-03-25 2015-08-18 Deere & Company Machine for generating electrical energy or sensing material flow
CN106931062A (zh) * 2017-03-15 2017-07-07 乐山职业技术学院 减震装置及车辆
CN106855091A (zh) * 2017-03-15 2017-06-16 乐山职业技术学院 一种座椅及车辆

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1084361B (de) * 1956-01-26 1960-06-30 Paul Adam Anordnung zur Verminderung der Ankerrueckwirkung bei elektrischen Maschinen
JPS5686061A (en) * 1979-12-17 1981-07-13 Hitachi Ltd Rotary electric machine
US4331896A (en) * 1980-10-20 1982-05-25 Sedgewick Richard D Zig-zag windings, winding machine, and method
US4594524A (en) * 1984-02-22 1986-06-10 Kangyo Denkikiki Kabushiki Kaisha Coreless-brushless motor
JPS617273U (ja) * 1984-06-15 1986-01-17 澤藤電機株式会社 発電機
JPS617273A (ja) 1984-06-22 1986-01-13 Asahi Glass Co Ltd パ−フルオロ−１，２−エタンスルトンの製造方法
US5030867A (en) * 1989-08-02 1991-07-09 Technical Associate Co., Ltd. Same polarity induction generator
US5252870A (en) * 1991-03-01 1993-10-12 Jacobsen Stephen C Magnetic eccentric motion motor
US5892311A (en) * 1995-04-19 1999-04-06 Yazaki S.R.M. Co., Ltd. Induction generator having a pair of magnetic poles of the same polarity opposed to each other with respect to a rotation shaft
JPH0943319A (ja) 1995-08-01 1997-02-14 Meidensha Corp ハイブリッド励磁形同期機の界磁電流算定法
US5677583A (en) * 1995-09-12 1997-10-14 Nihon Riken Co., Ltd. Electric motor having rotor with offset against stator
JPH09261934A (ja) 1996-03-22 1997-10-03 Muneaki Takara 直流発電機
JPH1118387A (ja) 1997-06-17 1999-01-22 Toshio Fukunaga 発電機の逆向きの回転力を低減する方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0996215A4 (en) 2001-09-12
DE69917732T2 (de) 2005-05-25
EP0996215A1 (en) 2000-04-26
AU4928899A (en) 2000-02-21
CA2298725A1 (en) 2000-02-10
CN1272975A (zh) 2000-11-08
DE69917732D1 (en) 2004-07-08
EP0996215B1 (en) 2004-06-02
JP2000116087A (ja) 2000-04-21
RU2000102354A (ru) 2001-12-10
WO2000007284A1 (fr) 2000-02-10
JP3679632B2 (ja) 2005-08-03
CN1100378C (zh) 2003-01-29
US6208061B1 (en) 2001-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100490279C (zh) 具有轴向磁通的多极电动机/发电机
US4831300A (en) Brushless alternator and synchronous motor with optional stationary field winding
JPS60234447A (ja) バーニヤ型電動機械
US7982352B2 (en) Electrical motor/generator having a number of stator pole cores being larger than a number of rotor pole shoes
KR20120033274A (ko) 이동 자장 발생 장치
US20120187791A2 (en) Electric machine
KR900003987B1 (ko) 주파수 발전기 및 주파수 발전기 부착모우터
KR101324546B1 (ko) 양극 평형을 이용한 시간차 발전기
KR20000010496A (ko) 무부하 발전기_
CA2024384A1 (en) Double air gap alternator
KR100912637B1 (ko) 회전기기 및 전자기 머신
KR102449461B1 (ko) 역기전력 감소 효율이 향상된 발전장치
KR20000046658A (ko) 무부하 발전기
KR20130049189A (ko) 자로를 이용한 자계 유도 발전장치
WO2018123128A1 (ja) 磁力抵抗を減少させた発電機
CN105305747B (zh) 一类新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机
KR20220046913A (ko) 할바흐 배열 방식의 회전자를 구비한 전기기계
CN110138161B (zh) 具有栅栏式定子的外盘式马达
US6628032B1 (en) Motor or generator type electromagnetic devices
US11909280B1 (en) Modular electrical generator/electric motor assembly, and method of using same
RU2807680C2 (ru) Электрическая машина с дополнительным подвижным самонаправляющимся статором
RU2147153C1 (ru) Магнитный генератор электрического тока
JP2023152219A (ja) 磁気負荷レス発電装置
Jia et al. A novel transverse flux permanent magnet generator with staggered stator-hoop and surface-mounted rotor-disk
KR20050048436A (ko) 고효율 발전기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
J801 Dismissal of trial

Free format text: REJECTION OF TRIAL FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20010818

Effective date: 20020930