KR20030015098A - Ultra low voltage alternator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초저압 교류 전동기를 구동하는 과정에서 발생되는 유도 전기를 뽑아 사용할 수 있는 초저압 교류 전동 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra low voltage AC motor generator which can extract and use induction electricity generated in the process of driving an ultra low voltage AC motor.
일반적인 발전기는 코일과 자석을 포함한다. 먼저 기계적인 에너지 예컨대, 화력이나 수력으로 회전력을 얻고 이 회전력으로 회전축에 달려있는 자석을 회전시켜서 자석 주위에 있는 코일이 받는 자기장의 세기가 계속적으로 변화도록하여 코일에 전류가 유도되도록 만든 것이다. 즉, 발전기는 기계에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치이다.Common generators include coils and magnets. First of all, mechanical energy, for example, thermal power or hydraulic power, is used to rotate a magnet along the axis of rotation, which causes the coil to continuously change the strength of the magnetic field. In other words, a generator is a device that converts mechanical energy into electrical energy.
반면에 전동기는 발전기와 똑같이 코일과 자석을 포함한다. 코일에 전류가 흐르므로 인하여 전류에 의한 자기장이 생겨서 이것이 원래의 자기장과의 상호작용으로 힘이 생기는데, 이 힘으로 축을 회전시킨다. 즉, 전동기는 전기에너지를 기계에너지로 바꾸는 장치이다.Electric motors, on the other hand, include coils and magnets just like generators. As the current flows through the coil, a magnetic field is generated by the current, which creates a force in the interaction with the original magnetic field, which rotates the shaft. In other words, the electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy.
전동기는 소형에서 초대형에 이르기까지 예컨대, 가정용 선풍기, 드라이기, 믹서기, 냉장고, 에어콘, 모든 공장 기계에 이르기까지 전기에 의한 동력을 얻는 모든 장치와 기계에 쓰인다. 소형은 영구자석사이에 코일이 있고 이 코일이 회전축을 구성한다. 중대형은 회전축에 영구자석이 달려 있고 자석이 회전하게 되는 주위에 코일을 여러개 배치시켜서 연속적으로 힘을 받도록 되어 있다.Electric motors are used in all devices and machines powered by electricity, from small to extra large, such as household fans, dryers, blenders, refrigerators, air conditioners, and all factory machines. The small one has a coil between the permanent magnets and this coil constitutes a rotating shaft. The medium-large type has a permanent magnet on the rotating shaft and is arranged to receive a continuous force by placing several coils around the magnet to rotate.
따라서, 본 발명의 목적은 초저압 전동기에 공급되는 전기에너지는 회전자를 돌리는 기계에너지로 소모되지만, 발전기와 마찬가지로 회전자가 돌면서 자기 유도에 의한 유도 기전력이 별도로 생성되는 점에 주목하여, 전동기가 구동하면서 발생되는 유도 전기를 뽑아 쓸 수 있는 전동기와 발전기가 일체형인 초저압 교류 전동발전기를 제공하는 데 있다.Therefore, the object of the present invention is that the electric energy supplied to the ultra-low voltage motor is consumed as mechanical energy to rotate the rotor, but the motor is driven by paying attention to the fact that the induced electromotive force by magnetic induction is generated separately as the rotor rotates like the generator. The present invention provides an ultra low voltage AC motor generator in which an electric motor and a generator capable of extracting induction electricity generated while being integrated are integrated.
도 1은 본 발명에 따른 초저압 교류 전동 발전기를 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing an ultra low voltage AC motor generator according to the present invention.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유도형 초저압 교류 전동 발전기를 보여주는 개략적인 회로도이다.Figure 2 is a schematic circuit diagram showing an induction ultra low voltage AC motor generator according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 유도형 초저압 교류 전동 발전기를 보여주는 분해 사시도이다.FIG. 3 is an exploded perspective view showing the induction ultra low voltage alternator of FIG. 2.
도 4는 도 3의 고정자의 슬롯에 전동용 권선과 발전용 권선이 내설된 상태를 보여주는 평면도이다.FIG. 4 is a plan view illustrating a state in which a power winding and a power generation winding are in the slot of the stator of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동기형 초저압 교류 전동 발전기를 보여주는 개략적인 회로도이다.Figure 5 is a schematic circuit diagram showing a synchronous ultra low voltage AC motor generator according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 동기형 초저압 교류 전동 발전기를 보여주는 분해 사시도이다.FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating the synchronous ultra low voltage alternator of FIG. 5.
도 7은 도 6의 고정자 슬롯에 전동용 권선과 발전용 권선이 내설된 상태를 보여주는 평면도이다.FIG. 7 is a plan view illustrating a state in which a motor winding and a power generation winding are installed in the stator slot of FIG. 6.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정자의 슬롯에 전동용 권선과 발전용 권선이 내설된 상태를 보여주는 평면도이다.8 to 10 are plan views showing a state in which a power winding and a power winding are installed in a slot of a stator according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing
10, 110 : 회전자 13, 113 : 회전축10, 110: rotor 13, 113: rotation axis
15, 115 : 성층철심 19, 119 : 농형권선15, 115: stratified core 19, 119: cage winding
20, 120 : 고정자 21, 121 : 회전자공20, 120: stator 21, 121: rotor ball
23, 123 : 슬롯 24, 124 : 코아23, 123: slot 24, 124: core
25, 65, 75, 85 : 전동용 권선 26, 126 : 절연지25, 65, 75, 85: Electric winding 26, 126: Insulated paper
27, 67, 77, 87 : 발전용 권선 30, 130 : 전원 공급부27, 67, 77, 87: windings for power generation 30, 130: power supply
40, 140 : 전원 인출부 100, 200 : 초저압 교류 전동 발전기40, 140: power outlet 100, 200: ultra low voltage AC motor generator
117 : 계자극 150 : 여자기117: field stimulation 150: female period
상기 목적을 달성하기 위하여, 고정자의 슬롯에 굵은 권선으로 회수를 적게 한 전동용 권선과 더불어 발전용 권선을 함께 삽입하여 초저압 전동용 권선에 공급되는 전원으로 회전자를 회전시켜 동력을 얻고, 회전자가 발전용 권선 주위를 회전함으로 발전용 권선으로 유도되는 전기를 인출할 수 있는 초저압 교류 전동 발전기를 제공한다.In order to achieve the above object, by inserting the power generation winding together with the electric winding which the number of times is reduced by the thick winding in the slot of the stator to rotate the rotor with the power supplied to the ultra-low voltage electric winding to obtain the power, the rotation The present invention provides an ultra-low voltage alternating current motor generator capable of drawing electricity induced by a winding for power generation by rotating around a winding for power generation.
본 발명의 바람직한 실시 양태에 있어서, 고정자의 슬롯에 먼저 전동용 권선을 내설한 다음, 전동용 권선이 내설된 슬롯에 발전용 권선을 함께 내설하는 것이 바람직하며, 전동용 권선과 발전용 권선 사이에는 절연지가 개재된다.In a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the electric winding is first installed in the slot of the stator, and then the power winding is installed together in the slot in which the electric winding is installed. Insulation paper is interposed.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 초저압 교류 전동 발전기(100)를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 초저압 교류 전동 발전기(100)는 회전자(10), 고정자(20), 전원 공급부(30) 및 전원 인출부(40)를 포함한다. 고정자(20)에는 전동용 권선(25)과 발전용 권선(27)이 함께 내설되며, 전동용 권선(25)은 전원공급부(30)와 연결되고, 발전용 권선(27)은 전원 인출부(40)와 연결된다. 전원 공급부(30)는 예컨대, 3상교류전원을 공급하고, 전원인출부(40)는 3상교류전원을 인출한다.1 is a block diagram showing an ultra low voltage AC motor generator 100 according to the present invention. Referring to FIG. 1, the ultra low voltage AC motor generator 100 according to the present invention includes a rotor 10, a stator 20, a power supply unit 30, and a power extraction unit 40. In the stator 20, the electric winding 25 and the power generation winding 27 are installed together, the electric winding 25 is connected to the power supply unit 30, and the power generation winding 27 is a power drawing unit ( 40). The power supply unit 30 supplies three-phase AC power, for example, and the power supply unit 40 draws three-phase AC power.
따라서, 고정자의 전동용 권선(25)에 흐르는 3상교류전원에 의해 발생되는 회전 자기장과, 이 회전 자기장에 의해 회전자(10)에 발생되는 유도 전류와의 상호 작용에 의해 발생되는 회전력으로 회전자(10)가 회전하게 된다. 더불어 회전자(10)가 회전하면서 발전용 권선(27)에 유도 전압을 유기시켜 전원인출부(40)로 3상교류전원이 인출된다.Therefore, the rotational magnetic field generated by the three-phase alternating current flowing through the stator's electric winding 25 and the rotational force generated by the interaction between the induced current generated in the rotor 10 by the rotating magnetic field are rotated. The electron 10 is rotated. In addition, as the rotor 10 rotates, the induced voltage is induced in the power generation winding 27 to draw the three-phase AC power to the power drawing unit 40.
즉, 본 발명에 따른 초저압 교류 전동 발전기(100)는 전원공급부(30)로부터 공급되는 초저압 전원을 공급받아 회전자(10)를 돌려 동력을 얻는 점에서 교류 전동기의 역할을 수행하고, 동시에 회전자(10)가 고정자(20) 주위를 회전하면서 전기를 발전하는 점에서 교류 발전기의 역할도 함께 수행한다.That is, the ultra low voltage AC motor generator 100 according to the present invention serves as an AC motor in that the ultra low voltage power supplied from the power supply unit 30 is supplied to turn the rotor 10 to obtain power. The rotor 10 also rotates around the stator 20 and performs the role of an alternator in that it generates electricity.
본 발명의 구체적인 제 1 실시예에 따른 유도형 초저압 교류 전동 발전기(100)를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초저압 교류 전동 발전기(100)는 유도 전동기에 발전기로서의 역할을 함께 수행할 수 있도록 개량한 것이다. 이때, 제 1 실시예에 따른 초저압 교류 전동 발전기(100)에서는 고정자(20)에만 전원이 접속되어 있고, 회전자(10)는 유도에 의하여 동작한다.Referring to Figures 2 to 4 of the induction type ultra low voltage AC motor generator 100 according to the first embodiment of the present invention, the ultra low voltage AC motor generator 100 according to the first embodiment of the present invention The induction motor has been modified to play a role as a generator. At this time, in the ultra low voltage AC motor generator 100 according to the first embodiment, a power source is connected only to the stator 20, and the rotor 10 operates by induction.
회전자(10)는 회전축(13)에 압착된 성층철심(15)위에 피복되지 않은 동봉이나 알루미늄의 주물을 슬롯 속에 넣어 농형권선(19)이 형성되어 있다.The rotor 10 has a cage winding 19 formed therein by inserting an uncoated rod or a casting of aluminum into the slot, which is not coated on the stratified iron core 15 compressed to the rotary shaft 13.
고정자(20)는 회전자(10)가 내부에 일정 간격을 두고 설치되도록 회전자공(21)이 중앙을 관통하여 형성되고 회전자공(21)의 둘레에 다수개의 슬롯(23)이 형성된 복수의 강판을 회전자(10)의 축선방향을 따라 절연적층하여 형성되는 코아(24)와, 코아의 슬롯(23)에 내설되는 권선(26)을 포함한다. 권선(26)은 전동용 권선(25)과 발전용 권선(27)을 포함하며, 슬롯(23)에 권선(26)을 내설하기 전에 제 1절연지(28)를 먼저 슬롯(23)에 내설한 다음 전동용 권선(25)과 발전용 권선(27)을 차례로 내설한다. 물론, 전동용 권선(25)과 발전용 권선(27) 사이에는 제 2 절연지(29)가 개재된다.The stator 20 includes a plurality of steel plates in which a rotor hole 21 is formed through a center thereof and a plurality of slots 23 are formed around the rotor hole 21 so that the rotor 10 is installed at a predetermined interval therein. And a core 24 formed by insulating lamination along the axial direction of the rotor 10, and a winding 26 internally formed in the slot 23 of the core. The winding 26 includes an electric winding 25 and a power generating winding 27. The first insulating paper 28 is first installed in the slot 23 before the winding 26 is installed in the slot 23. Next, the electric winding 25 and the power generation winding 27 are internally installed. Of course, a second insulating paper 29 is interposed between the electric winding 25 and the electric power winding 27.
본 발명의 실시예에서는 코아의 슬롯(23)에 전동용 권선(25)과 발전용 권선(27)이 함께 내설되며, 전동용 권선(25)을 먼저 내설한 다음 제 2 절연지(29)를 개재한 상태에서 발전용 권선(27)이 내설된다. 즉, 회전자(10)를 중심으로 가까운쪽에 발전용 권선(27)이 배치되고, 먼쪽에 전동용 권선(25)이 배치된다. 이와 같이 전동용 권선(25) 앞에 발전용 권선(27)을 배치한 이유는, 회전자(10)에 가까울수록 세기가 강한 유도 전기를 회전자(10)로부터 인출할 수 있기 때문이다.In the exemplary embodiment of the present invention, the electric winding 25 and the electric power generating winding 27 are installed together in the slot 23 of the core, and the electric winding 25 is first embedded in the core, and then the second insulating paper 29 is interposed therebetween. In one state, the power generation winding 27 is implied. That is, the power generation winding 27 is arranged near the rotor 10 as a center, and the electric winding 25 is arranged at the far side. The reason why the power generation winding 27 is arranged in front of the electric winding 25 in this way is that the closer the rotor 10 is, the stronger the induction electricity can be drawn from the rotor 10.
한편, 코아의 슬롯(23)에 전동용 권선(25)과 발전용 권선(27)이 내설될 때, 3상의 각 상이 1개의 권선인 예는 없으며 적어도 몇 개의 권선을 사용하기 때문에, 코아의 슬롯(23)수는 24, 36, 48, 64 등이며 많은 것은 수백에 달한다. 각 상의 권선은 공간에서 120° 씩 이동시켜서 배치한다. 권선으로는 지름이 0.025㎜ 내지 3.2㎜의 둥근 구리선이 일반적으로 사용된다.On the other hand, when the electric winding 25 and the power generation winding 27 are embedded in the slot 23 of the core, each phase of the three phases is not an example of one winding, and at least some windings are used. (23) Numbers are 24, 36, 48, 64, etc., many of which reach hundreds. The windings of each phase are arranged in 120 ° shifts in space. As the winding, a round copper wire having a diameter of 0.025 mm to 3.2 mm is generally used.
그리고, 코아의 슬롯(23)에 권선(26)을 결선하는 방법에 따라서 2극, 4극, 6극, 8극, 10극, 12극의 회전자계를 만들 수 있으며, 극수가 많을수록 회전자기장의 속도가 늦어지며, 이에 따라서 회전자는 저속도로 회전한다. 권선(26)을 결선하는 방법으로는 성형결선(star-connection, Y-connection) 방법과 델타결선(delta-connection) 방법이 이용된다.And, according to the method of connecting the winding 26 to the slot 23 of the core, it is possible to create a rotating magnetic field of 2 poles, 4 poles, 6 poles, 8 poles, 10 poles, 12 poles, the more poles of the rotating magnetic field The speed is slowed down, so the rotor rotates at low speed. As a method of connecting the windings 26, a star-connection (Y-connection) method and a delta-connection method are used.
예컨대, 전동용 권선(25)을 3상 4극으로 결선한 경우에, 발전용 권선(27) 또한 3상 4극으로 결선할 수도 있지만, 바람직하게는 전동용 권선(25)의 극보다는 많은 극으로 결선하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 동일한 극으로 전동용 권선(25)과 발전용 권선(27)을 결선한 경우, 초저압 교류 전동 발전기(100)가 구동하는 과정에서 많은 열이 발생하는 데 반하여 전동용 권선(25)의 극보다는 많은 극으로 발전용 권선(27)을 결선한 경우에 발생되는 열을 최소화하면서 3상 인출 전원의 인출을 극대화할 수 있다.For example, in the case where the electric winding 25 is connected to three-phase four poles, the power generation winding 27 may also be connected to three-phase four poles, but preferably more poles than the poles of the electric winding 25. It is preferable to connect with. This is because, when the electric winding 25 and the power generation winding 27 are connected to the same pole, much heat is generated in the process of driving the ultra low voltage AC motor generator 100, whereas It is possible to maximize the withdrawal of the three-phase drawing power supply while minimizing heat generated when the power generation windings 27 are connected to more poles than the poles.
한편, 권선(26)을 결선하는 방법과, 권선(26)을 결선하는 방법에 따라 다양한 회전자계를 형성한다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 당연히 알 수 있는 것이다.On the other hand, it is obvious to those skilled in the art to form a variety of rotor magnetic field according to the method of connecting the winding 26 and the method of connecting the winding 26.
본 발명의 실시예에 따른 유동형 초저압 교류 전동 발전기(100)의 동작 상태를 설명하면, 고정자의 전동용 권선(25)에 초저압 3상교류전원을 공급하면 3상교류전원에 의해 발생되는 회전 자기장과, 이 회전 자기장에 의해 회전자(10)에 발생되는 유도 전류와의 상호작용에 의해 발생되는 회전력으로 회전하게 된다. 더불어 회전자(10)의 회전으로 발전용 권선(27)으로 유도되는 유도 전류는 발전용 권선(27)으로 인출된다Referring to the operating state of the flow type ultra low voltage AC motor generator 100 according to the embodiment of the present invention, when the ultra low voltage three phase AC power is supplied to the motor winding 25 of the stator, the rotation is generated by the three phase AC power. The magnetic field rotates with the rotational force generated by the interaction of the induced current generated in the rotor 10 by the rotating magnetic field. In addition, the induced current induced in the power generation winding 27 by the rotation of the rotor 10 is drawn out to the power generation winding 27.
한편, 인출되는 3상교류전원에서 단상 전력을 필요로 할 때는 세 개의 리이드선 중 두 개의 리이드선만을 사용하고, 성형결선이면 중성점과 리이드선 하나만을 사용한다. 2상을 필요로 하면 3상에서 2상권선으로 전환하면 된다.On the other hand, when single-phase electric power is required in the drawn three-phase AC power supply, only two lead wires out of three lead wires are used, and a neutral connection and only one lead wire is used in a molded connection. If you need two phases, you can switch from three phases to two phase windings.
다음으로 본 발명의 구체적인 제 2 실시예에 따른 동기형 초저압 교류 전동발전기(200)를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 초저압 교류 전동 발전기(200)는 동기 전동기에 발전기로서의 역할을 함께 수행할 수 있도록 개량한 것이다. 이때, 제 2 실시예에 따른 동기형 초저압 교류 전동 발전기(200)는 고정자(120)쪽은 전술된 유도형 교류 전동 발전기와 동일한 구조를 갖지만, 회전자(110)는 직류 여자되는 자극을 갖는다.Next, the synchronous ultra low voltage AC motor generator 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. It is an improvement to perform a role as a generator in a synchronous motor. At this time, the synchronous ultra low voltage AC motor generator 200 according to the second embodiment has the same structure as the above-described induction AC motor generator, but the rotor 110 has a magnetic pole that is DC-excited. .
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 초저압 교류 전동 발전기(200)는 회전자(110), 고정자(120), 전원 공급부(130) 및 전원 인출부(140)를 포함한다. 고정자(120)에는 전동용 권선(125)과 발전용 권선(127)이 함께 내설되며, 전동용 권선(125)은 전원공급부(130)와 연결되고, 발전용 권선(127)은 전원 인출부(140)와 연결된다. 전원공급부(130)는 예컨대, 3상교류전원을 공급하고, 전원인출부(140)는 3상교류전원을 인출한다.Referring to FIG. 5, the ultra low voltage AC motor generator 200 according to the present invention includes a rotor 110, a stator 120, a power supply unit 130, and a power extraction unit 140. The stator 120 has the electric winding 125 and the power generating winding 127 together, and the electric winding 125 is connected to the power supply 130, and the power winding 127 is a power drawing part ( 140). The power supply unit 130 supplies, for example, three-phase AC power, and the power drawing unit 140 draws out three-phase AC power.
따라서, 고정자의 전동용 권선(125)에 흐르는 3상교류전원에 의해 발생되는 회전 자기장과, 이 회전 자기장에 의해 회전자(110)에 발생되는 유도 전류와의 상호작용에 의해 발생되는 회전력으로 회전하게 된다. 그 회전속도가 동기속도보다 약간 낮은 점에 이르렀을 때, 회전자(110)를 직류전원으로 직류여자하면 회전자(110)상에 고정자극(definite magnetic pole)이 발생한다. 회전자(110)에 발생한 자극과 고정자(120)에 발생한 회전 자극 사이에는 자기적인 인력이 작용해서 결합하게 되면 회전자(110)는 회전자계와 동일한 속도로 회전을 계속한다. 또한, 직류여자된 회전자(110)에서 발생되는 자기장이 발전용 권선(127)을 절단하게 되므로 발전용 권선(127)에 유도 전압이 유기되어 전원인출부(140)로 3상교류전원이 인출된다.Therefore, the rotating magnetic field generated by the three-phase alternating current flowing through the motor winding 125 of the stator, and the rotational force generated by the interaction of the induced current generated in the rotor 110 by the rotating magnetic field Done. When the rotation speed reaches a point slightly lower than the synchronous speed, when the rotor 110 is DC-excited with DC power, a definite magnetic pole is generated on the rotor 110. When magnetic attraction is coupled between the magnetic pole generated in the rotor 110 and the rotary magnetic pole generated in the stator 120, the rotor 110 continues to rotate at the same speed as the magnetic field. In addition, since the magnetic field generated from the DC-excited rotor 110 cuts the power generation winding 127, an induced voltage is induced in the power generation winding 127, and the three-phase AC power supply is drawn out to the power drawing unit 140. do.
즉, 제 2 실시예에 따른 동기형 초저압 교류 전동 발전기(200)는 전원공급부(130)로부터 공급되는 초저압 전원을 공급받아 회전자(110)를 돌려 동력을 얻는 점에서 교류 전동기의 역할을 수행하고, 동시에 회전자(110)가 고정자(120) 주위를 회전하면서 전기를 발전하는 점에서 교류 발전기의 역할도 함께 수행한다.That is, the synchronous ultra low voltage AC motor generator 200 according to the second embodiment serves as an AC motor in that the ultra low voltage power supplied from the power supply unit 130 is supplied to turn the rotor 110 to obtain power. At the same time, the rotor 110 rotates around the stator 120 and also plays the role of an alternator in that it generates electricity.
도 6 및 도 7을 참조하여 제 2 실시예에 따른 동기형 초저압 교류 전동 발전기(200)를 좀더 상세히 설명하면, 회전자(110)는 회전축(113)에 압착된성층철심(115)위에 피복되지 않은 동봉이나 알루미늄의 주물을 슬롯 속에 넣어 농형권선(119)이 형성된 농형 회전자로서, 직류전동기의 계자극과 비슷한 돌출 계자극(117)을 가지고 있다. 계자극(117)은 직류전원을 공급받아 직류여자된다. 예컨대, 계자극(117) 위에 권선한 계자 코일은 극성이 교대로 발생하도록 직렬로 결선하여 회전축(113) 상에 취부한 슬립 링(112; slip ring)을 통해서 외부로 리이드선을 뽑는다. 계자극(117)은 소형 직류 발전기 또는 브러시가 없는 여자기(150; brushless exciter)에 의하여 공급되는 직류전원에 의하여 여자된다.6 and 7, the synchronous ultra low voltage AC motor generator 200 according to the second embodiment will be described in more detail. The rotor 110 is coated on the laminated core 115 pressed against the rotating shaft 113. As a rotor-type rotor in which a cage rod or an aluminum casting is inserted into a slot, the cage winding 119 is formed, and has a protruding field magnetic pole 117 similar to that of a DC motor. The field magnetic pole 117 is supplied with a DC power source and is DC-excited. For example, the field coils wound on the field poles 117 are connected in series so as to alternately have polarities, and lead out to the outside through a slip ring 112 mounted on the rotating shaft 113. The field stimulus 117 is excited by a DC power supplied by a small DC generator or a brushless exciter 150.
통상적인 동기 전동기의 경우 직류 발전기를 전동기의 회전축에 부착하여 회전자계를 여자시킨다. 한편, 회전자(110)로서 전술된 농형 회전자 이외에, 성층철심에 3상권선이 내설된 권선형 회전자나, 영구자석이 내설된 회전자로 구현할 수도 있다.In the case of a conventional synchronous motor, a direct current generator is attached to the rotating shaft of the motor to excite the rotating magnetic field. On the other hand, in addition to the above-described squirrel rotor as the rotor 110, it may be implemented as a winding type rotor with a three-phase winding in the stratified core, or a rotor with a permanent magnet.
고정자(120)는 전술된 제 1 실시예에 따른 유도형 초저압 교류 전동 발전기의 고정자 구조와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.Since the stator 120 is the same as the stator structure of the induction-type ultra low voltage AC motor generator according to the first embodiment described above, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 실시예에 따른 초저압 교류 전동 발전기(200)의 동작 상태를 설명하면, 고정자의 전동용 권선(125)에 초저압 3상교류전원을 공급하면 3상교류전원에 의해 발생되는 회전 자기장과, 여자기(150)에 의해 직류여자된 회전자(110)와의 상호작용에 의해 발생되는 회전력으로 회전자(110)를 회전시켜 동력을 얻는다. 더불어, 직류여자된 회전자(110)의 회전으로 발생되는 유도 전류는 발전용 권선(127)으로 인출한다.Referring to the operating state of the ultra low voltage AC motor generator 200 according to the embodiment of the present invention, when the ultra low voltage three-phase AC power supply to the motor winding 125 of the stator, a rotating magnetic field generated by the three-phase AC power supply And, by rotating the rotor 110 by the rotational force generated by the interaction with the rotor 110, which is DC-excited by the exciter 150 to obtain power. In addition, the induced current generated by the rotation of the DC-excited rotor 110 is drawn out to the power generation winding 127.
한편, 인출되는 3상교류전원에서 단상 전력을 필요로 할 때는 세 개의 리이드선 중 두 개의 리이드선만을 사용하고, 성형결선이면 중성점과 리이드선 하나만 을 사용한다. 2상을 필요로 하면 3상을 2상권선으로 전환하면 된다.On the other hand, when single-phase power is required in the drawn three-phase AC power supply, only two lead wires out of the three lead wires are used, and in the case of molded connection, only the neutral point and one lead wire are used. If two phases are required, the three phases can be converted into two phase windings.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서는 고정자의 슬롯에 전동용 권선과 발전용 권선을 함께 내설하였지만, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 전동용 권선과 발전용 권선을 교대로 내설할 수도 있다. 도 8은 전동용 권선(65) 한 다발에 발전용 권선(67) 한 다발이 교대로 슬롯(23)에 내설된 상태를 도시하고 있고, 도 9는 전동용 권선(75) 두 다발에 발전용 권선(77) 두 다발이 교대로 슬롯(23)에 내설된 상태를 도시하고 있고, 도 10은 전동용 권선(85) 세 다발에 발전용 권선(87) 세 다발이 교대로 슬롯(23)에 내설된 상태를 도시하고 있다. 이때, 권선 한 다발이 한 슬롯에 내설된다.In the first and second embodiments of the present invention, although the electric winding and the power generating winding are installed together in the slot of the stator, as shown in FIGS. 8 to 10, the electric winding and the power generating winding may be alternately installed. It may be. FIG. 8 shows a state in which a bundle of power generating windings 67 is alternately installed in the slot 23 in one bundle of the electric winding 65, and FIG. 9 shows power generation in two bundles of the electric windings 75. The two bundles of the windings 77 are alternately installed in the slot 23, and FIG. 10 shows three bundles of power windings 85 and three bundles of power generation windings 87 alternately inserted into the slots 23. It shows the state implied. At this time, a bundle of windings is impounded in one slot.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예 초저압 교류 전동 발전기는 중대형으로, 고정자에 전동용 권선과 발전용 권선을 내설되고, 자석에 대응되는 부분이 회전자를 구성하지만, 반대로 소형의 경우 고정자에 자식을 배치하고 회전자에 전동용 권선과 발전용 권선을 내설하여 초저압 교류 전동 발전기를 구현할 수 도 있다. 이때, 회전자에 내설된 발전용 권선을 통하여 전기를 인출할 수 있다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented. For example, the embodiment of the present invention, the ultra-low voltage AC motor generator is a medium-large size, the electric winding and the power generation winding are built in the stator, and the part corresponding to the magnet constitutes the rotor. In addition, it is possible to implement an ultra low voltage AC motor generator by incorporating an electric winding and a power generating winding in the rotor. At this time, electricity may be drawn out through the power generation winding in the rotor.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 고정자의 슬롯에 굵은권선으로 회수를 적게한 전동용 권선과 더불어 발전용 권선을 함께 삽입하여 전동용 권선에 공급되는 초저압 전원으로 회전자를 회전시켜 동력을 얻고, 회전자가 발전용 권선 주위를 회전함으로 발전용 권선으로 유도되는 전기를 인출하여 사용함으로써, 에너지 효율을 높일 수 있다.Therefore, according to the structure of the present invention, by inserting the power generation winding together with the electric winding with a small number of windings in the slot of the stator to obtain a power by rotating the rotor with an ultra low voltage power supplied to the electric winding, As the rotor rotates around the winding for power generation, the energy efficiency can be increased by drawing out and using electricity induced in the winding for power generation.
그리고, 와류로 작용할 수 있는 회전자에서 발생되는 유도 전기를 발전용 권선을 통하여 인출함으로써, 회전자의 안정적인 회전을 유도할 수 있는 장점도 있다.In addition, by drawing the induction electricity generated in the rotor that can act as a vortex through the power generation winding, there is an advantage that can induce a stable rotation of the rotor.
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