KR20030019206A - 회전전기 기계 및 전자기 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류발전기나 전동기 등의 고정자나 회전자의 권선 및 자석철심구조 및 자석과의 구성 등에 의하여 권선구조의 심플화, 기동개선의 단순화, 스큐의 효과적인 실현이나 효율의 비약적 향상 및 고내열 전기의 실현 등을 해결하는 것을 과제로 한다.

교류발전기의 고정자나 회전자의 권선구조를 심플화하기 위하여 예를 들면 권선이 보빈 등의 구조로 자극부의 자계형상을 할 수 있는 구조로 하고, 구조적으로 교류자계에도 와전류가 적고, 모듈화한 작업성이나 금형비용을 획기적으로 저감한 철심으로 하여 극수의 변경이나 용량이 다른 철심에 종횡으로 대응할 수 있도록 하고 있다. 그 재질은 철의 소결재나 전자강판의 적층철심으로 형성, 구성하여 작성한다. 이에 의하여 권선작업이 단순해지고, 신뢰성이 높고, 저렴하며, 또한 양산에 적합한 고정자나 회전자를 제공 가능하게 된다. 자석식 철심이나 자석의 모듈화를 도모하여 회전자나 고정자의 극수나 용량이 다른 기기에 종횡으로 대응할 수 있는 철심방식을 제공하여, 생산성 및 비용저감에서 큰 효과를 발휘하고 있다.

권선형 고정자나 회전자의 절연재료에 세라믹 등의 고내열성 재료를 사용하거나, 박스체에 내열재를 사용하고, 베어링에 자기베어링이나 공기베어링 등, 오일이나 그리스 등의 가연성 윤활제를 사용하지 않고, 요소부품을 구성하여 고온환경에서의 사용에 견딜 수 있는 전기를 실현하는 것이 가능하게 된다.

스큐와 에어갭의 효과적인 구조와 권선 고정자의 스롯면적이 큰 철심을 사용함으로써, 저속시의 효율을 경이적으로 향상을 실현하고 있다.

Description

회전전기 기계 및 전자기 기기{ROTARY ELECTRIC MECHINE AND ELETROMAGENTIC DEVICE}

본 발명은 자석이나 전자석 단독 및 병용하여 사용하는 전동기나 발전기 및전자기 기기에 있어서, 출력향상이나 조절 및 효율향상, 또한 자극철심이나 전공작업 등의 생산성을 비약적으로 향상한 자극구조, 권선구조 및 그것들의 조합에 관하 것이다.

또 회전전기 기계의 저속, 저출력시의 효율을 비약적으로 향상하거나, 소형 경량화하기 위한 내열성을 배증시키는 등의 기술분야에 관한 것이다.

종래의 발전기나 전동기의 고정자나 권선형 회전자에 사용되고 있는 것은 적층한 전자강판에 권선 삽입용으로 설치되어 있는 슬롯에 권선을 조립제작하고 있다. 권선 조립후 권선 단부를 접속, 엔드코일의 성형이나 고정 등 매우 복잡, 번거로운 작업이고, 가격적으로 비싸고, 작업공정도 길고, 작업 중의 손상 등에 의한사용 중의 절연파괴 등의 신뢰성의 저하, 좁은 슬롯이나 권선 사이의 엉킴이나 간섭, 세트선 작업의 작업성을 좋게 하기 위한 슬롯 점적율의 저하(통상 50%), 엔드코일의 연장에 의한 비용증가, 그것에 따르는 엔드코일부의 저항손의 증가나 누설자속의 증가 등에 의한 효율저하나 출력저하 등을 초래하고 있었다. 또 생산의 기계화가 어렵고, 그것을 실시한 경우에 설비비에 다액의 비용이 들고 있었다. 또 저전압이나 중대용량의 전기의 경우, 권선의 지름이 커져서 한층 작업성을 나쁘게 하고, 또한 대폭으로 비용상승이 되고 있었다. 이것의 단상 권선의 경우도 마찬가지다.

종래구조에서 극수를 변경하는 경우, 권선을 바꾸어 행하고 있으나, 특별히 철심의 외형을 크게 하여 대처하는 경우는 별도로 하여, 통상 8극이 한도로 되어 있다.

자석식 전동기나 발전기의 경우, 출력조정, 기동 토오크조정 및 효율향상조정은 권선이나 고정식 자석의 세기의 조정이 주체로 되어 있다. 또 자석 철심부의 극수 변경은 구조적으로 회전자 바깥 둘레에 고정적으로 되어 있어, 자석의 극성변경만으로 되어 있다. 철심은 일체적층이 일반적으로, 분할방식은 전무하다.

기동 토오크를 경감하기 위하여 고정자나 회전자의 적층철심을 원주방향으로 스트레이트 또는 지그재그로 어긋나게 하여 스큐하여 행하고 있다. 이 경우도 철심의 분할방식에 의한 구조의 것은 없다.

자석에 대해서는 일체구조의 것이 일반적이고, 분할방식의 것이나 자성체나 비자성체와의 조합으로 자력을 조정하는 것은 없다.

또 종래의 철심 권선구조에서 초고온환경에서 사용되는 전기는 주위온도와 코일의 온도상승치를 합한 온도로 250℃가 한도이다.

종래의 회전전기 기계는 저속, 저출력시의 효율이 매우 낮아 자석식 회전전기 기계에서도 20 내지 30%가 일반적이다.

따라서 본 발명의 목적은 교류발전기나 전동기 등의 고정자나 회전자의 권선 및 철심구조 및 그 구성 등에 의하여 ① 철심구조, 재질,구성에 의한 권선구조의 심플화, ② 기동개선의 비약적 개선에 의한 저출력시의 혁신적 효율향상의 실현, ③ 다종소량생산에도 대응 가능한 철심이나 자석의 구조실현, ④ 고내열전기의 실현 및 소형경량화를 실현하기 위한 기술과제를 해결하는 것이다.

도 1은 본 발명의 보빈형 전자석으로 구성한 고정자를 가지는 외전형 발전기의 일 실시예를 나타내는 구조도와 종래형 발전기의 구조설명도,

도 2는 보빈식 권선 철심을 가지는 단상 12극의 전기의 고정자와 권선형 회전자에 사용하는 전자석의 구조설명도,

도 3은 보빈식 권선 철심을 가지는 단상 고정자의 각 상간의 코일 접속의 6개의 예를 나타낸 설명도,

도 4는 보빈식 권선 철심을 가지는 전자석의 배치 및 코일의 각종 접속방법에 따르는 발전기로서 사용한 경우의 발전전압의 벡터도를 나타내는 설명도,

도 5는 고정자나 회전자를 구성하는 보빈형 전자석의 극수의 변경을 용이하게 할 수 있는 구체적 예를 나타내는 설명도,

도 6은 단상 보빈 철심으로 구성된 12극 고정자의 구체적 구조예를 나타내는 설명도,

도 7은 보빈형상 권선에 사용하는 철심 중, 철심의 뒷부, 측부 및 폴피스부를 일체로 하여 모듈화하여 극수나 용량의 변경에 대응 가능하게 한 예를 나타내는 설명도,

도 8은 모듈철심을 사용하여 극수의 변경이나 고정자의 크기를 대소용량에 관계없이 하나의 유닛으로 대응할 수 있도록 한 구조를 나타내는 설명도,

도 9는 철심 엘리먼트를 최소 세분화하여 자석식 회전자를 형성한 예를 나타내는 도,

도 10은 철심 엘리먼트를 사용하여 2극, 4극, 6극 및 12극의 회전자 자석철심의 형성예를 나타내는 도,

도 11은 철심의 일부의 스페이스를 사용하여 자성체나 비자성체 등의 조정판을 사용하여 특성의 조정예를 설명하는 도,

도 12는 모듈화된 철심의 일부를 노치철심이나 비자성체 등과 치환하고, 스큐홈의 단부를 노치한 스큐링으로 스큐효과를 가지게 한 예의 설명도,

도 13은 철심내의 자석 삽입슬롯에 얇은 자석과 쐐기형상 자성체를 조합시켜 장착하여 스큐효과를 더욱 현저하게 한 예의 설명도,

도 14는 철심과 철심의 두께내의 자석을 조합시켜 스큐형성을 용이하게 한 예를 나타내는 설명도,

도 15는 모듈화한 철심과 자석을 사용하여 용량이 다른 자석식 회전자나 고정자를 구성한 예를 나타내는 도,

도 16은 모듈화한 철심과 자석을 사용하여 용량이 다른 자석식 회전자나 고정자를 구성한 다른 예를 나타내는 도,

도 17은 권선에 사용하는 내열성이 우수한 피복전선의 설명도,

도 18은 저출력 고효율을 실현하기 위한 권선슬롯의 면적을 종래의 것에 비하여 수배로 증가한 고정자의 예를 나타내는 설명도,

도 19는 저출력 고효율을 실현하기 위한 고정자의 자극 사이의 위상차를 가지게 하기 위한 구조의 일례를 나타내는 설명도,

도 20은 저출력 고효율을 실현하기 위한 회전자의 자극 사이의 위상차를 가지게 하기 위한 구조의 일례를 나타내는 설명도,

도 21은 저출력 고효율을 실현하기 위한 보빈 권선형 고정자의 자극 사이의 위상차를 가지게 하기 위한 구조의 일례를 나타내는 설명도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1' : 회전자 2, 2a, 2b, 2c, 2d : 자석 회전자

2' : 원통형 자석 회전자 3, 3' : 고정자

4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4' : 샤프트 5, 5' : 베어링

7, 7' : 전원코드 8, 8' : 엔드브래킷

13, 13a, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h : 분할철심

13b : 정자강 13c : 비자성 조정편

14, 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14g1, 14g2 : 자석

18 : 측판 19 : 로우터바

① 철심구조, 재질,구성에 의한 권선구조의 심플화이나, 교류전기의 고정자나 회전자의 권선구조를 심플화하기 위하여, 예를 들면 권선이 보빈 등의 구조로, 자극부의 자계형성을 할 수 있는 구조로 하고, 구조적으로 교류자계에도 와전류가 적고, 작업성을 배려한 철심으로 하고, 그 재질은 소결재나 전자강판의 적층철심으로 형성, 구성하여 작성한다. 이에 의하여 권선작업이 단순해지고, 신뢰성이 높고, 저렴하며, 또한 양산에 적합한 고정자나 회전자를 제공 가능하게 된다. 또한 각 고정자의 어긋남 각도를 없애어 단상 고정자를 용이하게 실현하는 것이 가능하다. 또 자극피스나 요크의 일부 등에 소결재나 적층구조를 사용하여 성능 및 생산성을 올리는 구조를 실현하고 있다. 또한 철심부의 다량소량생산이나 용량의 대소에 적용 가능한 방사분할철심이나 극수변경이 자극피스의 부착법으로 자유롭게 가능한 철심구조를 가능하게 하고 있다.

② 기동 토오크의 비약적 개선에 의한 저출력시의 혁신적 효율향상의 실현이나, 기동 토오크를 내리기 위하여, 우선 (a) 에어갭을 통상의 수배로 증가하여 자속을 낮춘다. (b) 철심의 스큐각도를 종래의 수배로 늘린다. (c) 자속을 조절하는 등의 방법으로 행하고, 출력의 조정은 (d) 권선의 증감으로 행한다. 기동 토오크 5gm정도로 내리면 기계손실이 대폭으로 저하하여 저속시나 저출력시의 효율을 비약적으로 향상할 수 있다. 회전계 전체의 관성을 가지게 함으로써, 300rpm, 출력 100W에서 효율 95%를 달성하고 있는 예도 있다. 상기한 시책으로 1.5gm도 실현할 수 있다.

출력조정을 위하여 종래의 슬롯면적을 수배로 증가하여 코일의 감김수나 선의 단면적의 증가를 용이하게 하고 있다. 또 풍력 발전기 등의 출력전압조정이나 브레이크토오크의 향상을 위한 권선저항의 저감을 용이하게 하는 노림도 있다.

③ 다종소량생산에도 대응 가능한 철심이나 자석의 구조실현인 것이나, (a) 우선 자석철심을 생산성을 고려하여 최소의 표준피스를 설정하고, 이것을 극수나 용량변경에 따라 배치하여 외형치수나 축방향의 적층두께에 의하여 필요수를 정하여 구성하면 좋다. 외경의 변경은 철심 사이의 자석삽입공간의 폭, 즉 자석의 폭을 표준화한 단수 또는 복수매로 조절하면 좋다. 극수의 변경은 예를 들면 12매의 철심표준피스로 단면을 구성한 경우에 2극 내지 12극의 전기을 자석의 넣는 방법으로 실현할 수 있다. 극의 자계의 조정은 자석과 크기가 동일한 자성체를 조합시키거나, 비자성체를 조합시키거나, 자석 끼리의 자계의 상쇄 등에 의하여 자유롭게 행할 수 있다. 또 이 철심피스의 일부를 비자성체로 하여 기동의 개선이나 특성의 대폭적인 조정도 가능하다.

(b) 다음에 자석의 표준화 세분화로 양산성을 비약적으로 향상하여 생산비용을 대폭 저감할 수 있다. 필요에 따라 자석 삽입공간의 스페이스를 3차원적으로 세분하여 1대당 자석사용수를 증가하여 소량생산에서도 자석비용을 대폭으로 내리는 것이 가능하게 된다. 이것을 표준화하여 두면, 용량이 다른 기기에도 사용하는 수만큼 바꾸어 대응 가능하게 되어, 한층 생산성을 올리고, 극단적인 예로서, 1대로도 저렴한 기기를 제작할 수 있게 된다. 자계의 조절도 3차원적으로 정자강 등의 자성체나 비자성체와의 조합으로 자유롭게 조정할 수 있다.

④ 고내열 전기의 실현 및 소형 경량화의 실현에 대한 것이나, (a) 권선의절연에 대해서는 알루미늄선 자체를 알마이트처리하여 내열 절연처리한 알루미나피복이나 유리피복이나 유리섬유튜브 등의 내열성이 우수한 것을 사용하거나, 최근 개발된 입체가교의 실리콘수지나 그 외피에 알루미나나 실리카 등을 코팅한 얇고 절연내력을 가지며, 내열성이 매우 우수한 절연전선을 사용하여 종래의 2배인 500도 전후의 고온에도 견딜 수 있는 것으로 한다. 슬롯절연재료나 박스체에 세라믹 등의 고내열성 재료를 사용하거나, 베어링에 자기베어링이나 공기베어링 등, 오일이나 그리스 등의 가연성의 윤활제를 사용하지 않고 요소부품을 구성하여 실현하는 것이 가능하게 된다. 내외부의 인출선은 절연으로 세라믹제의 애자를 사용하는 등으로 하여 고온환경에 사용 가능한 전기를 실현할 수 있다. 이와 관련하여 현재 사용되고 있는 가장 고온의 것으로 250℃이나, 재료의 적정한 선정으로 500℃의 것도 꿈은 아니고, 이 경우 철심 등의 와전류를 배려한 전자강판 등을 사용하지 않아도 철이나 철주물이어도 좋아진다. 구리선도 고온이 된 경우는 카본섬유의 도체로 바꿀 필요가 있다. 또 이에 의하여 소형 경량화를 실현할 수 있어 비용도 대폭으로 저감 가능하게 된다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 외전형 발전기를 예로 설명한다.

도 1은 외전형의 발전기이고, 도 1a가 본 발명의 보빈형 전자석으로 구성한 고정자(3)를 가지고, 자석(14)으로 구성한 회전자(2)를 가지는 발전기의 단면구조를 나타내고, 도 1b는 종래의 적층형 철심에 세트선을 한 고정자(3')를 사용한 발전기의 단면구조를 나타낸다. 회전자를 동력원에 의하여 밖으로부터 구동되면 고정자(3)에 감겨져 있는 코일(36, 37, 38) 등에 회전수에 따라 전압이 발생하여 전기인출코드 (7)에 저항 등 부하를 연결하면 전류가 흘러 전력을 공급한다. 코일의 발생전압은 고정자와 회전자와의 공극의 자속밀도에 비례하고, 또 회전수에도 비례한다. 본 발명은 오랜 기간 관심으로 되어 있었으나, 아직 해결책을 발견하지 못하고 오늘에 이르고 있는 고정자의 생산성을 발본적으로 해결한 보빈구조의 고정자(3)를 철심(22) 4개와 코일(36, 37 ×2, 38)이나 자계연결코일 등으로 구성한 것을 사용한 예를 나타내고 있다. 철심(22)의 재질은 교류자계에 대하여 와전류가 흐르기 어려운 철계의 소결재, 생산성을 배려한 복수의 전자강판의 적층 부품을 조합시킨 것, 또는 이들 소결재와 전자강판의 적층부품의 조합 등으로 구성되어 있다. 이 철심(22) 중에는 릴형상을 한 전기적으로 절연성이 높은 보빈에 실패형상으로 단단하게 점유율이 높은 코일이 감겨져 있다. 이 릴에의 전선의 감김작업은 전동기의 축에 다수의 릴을 장착하여 한번에 감아 넣을 뿐으로 세트선 작업이 완료하므로, 종래의 적층철심에 조립하는 작업에 비하여 각별한 차가 있어 생산비용이 저렴한 것은 물론, 절연성능 등의 신뢰성이 우수한 것으로 되어 있다.

다음에 본 발명의 보빈형 전자석에 대하여 그 철심구조, 전동기나 발전기의 고정자, 권선의 구성 등에 대하여 이하 도면에 의거하여 설명한다. 도 2는 단상 12극의 전기의 고정자나 권선형 회전자에 사용하는 전자석의 구조를 나타내고, 도 2a는 내전형 전기에 사용하는 단상 고정자를 A1상 내지 A3상의 3개의 전자석으로 구성한 단면도를 나타내고 있다. 22a, 22b, 22c, 및 22d는 소결재나 적층철심으로 생긴 전자철심으로 보빈코일(31a) 등을 효과적으로 내포하는 구조로 되어 있다.18은 스테인레스 등의 비자성체로 이루어진 측판으로, 하나하나의 전자석을 견고하게 구성함과 동시에 각 상의 전자석을 기계적으로 결합하고 있다. 도 2b는 3개의 전자석을 전기적으로 동상으로 구성한 예이고, 도 2c는 각 상의 전자석을 전기각 a도씩 어긋나게 한 예를, 또 도 2d는 A1상과 A2상은 동상이고, A3상은 다른 상에 대하여 b도 전기각을 어긋나게 하여 구성하고 있는 예를 나타내고 있다.

도 3은 도 2의 단상 고정자의 각 상 사이의 코일(31a)의 접속의 6개의 예를 나타낸 것으로, 도 3a는 각 상의 코일을 직렬로 접속한 예이고, 도 3b는 3개의 상 중 1개의 상의 코일을 놀게 한 예를 나타내고 있다. 도 3d 내지 도 3f는 각 상의 코일을 병렬로 접속한 예를 나타내고, 도 3d는 3개의 상 중, 2개를 놀게 한 예로, 실질적으로는 도 3c와 동일한 결과가 된다. 도 3e는 3개의 상 중, 1개를 놀게 한 예이다. 도 3f는 3개의 상 모든 상의 코일을 병렬로 사용하여 구성하고 있다.

도 4는 도 2 전자석의 배치 및 도 3의 코일의 각종 접속의 방법에 따른 전동기로서 사용한 경우의 발전전압의 벡터도이다. 도 4a는 도 2b의 3상 동상의 배치상태이고, 도 3a의 3상의 코일을 직렬로 접속한 경우의 발전전압을 나타낸다. 도 4b 및 도 4c는 3상 동상 배치한 경우이고, 각각 1상 또는 2상의 코일을 놀게 하였을 때의 발전전압의 예를 나타낸다. 도 4d 및 도 4e는 도 2c의 각 상을 어긋나게 하여 배치한 상태에서의 발전전압의 예를 나타내고, 도 4d는 3상 코일을 직렬로 접속하였을 때의 전압을 나타내고, 도 4e는 3상 중 1상의 코일을 놀게 하였을 때의 전압의 예를 나타내고 있다. 도 4f는 도 2d의 전자석배치에서의 3상 코일을 직렬 접속하였을 때의 발전전압의 예를 나타내고 있다. 이상 발전전압을 예로 설명하였으나, 부하를 연결한 상태에서의 전류에 대하여 전자석의 배치나 코일의 접속상황에 의하여 각종 제어가 가능하다.

도 5는 고정자나 회전자를 구성하는 보빈형 전자석의 극수의 변경을 용이하게 할 수 있는 구체적 예를 나타내는 설명도이고, 폴피스철심(22c)의 부착방법으로 전자석이 N극의 것이면 2극으로부터 N극까지 간단하게 변경하거나, 구성하는 극의 폴피스의 수를 조정할 수 있도록 전자석의 구성을 하고 있다. 도 5a는 보빈식 3상 고정자의 단면도이고, 적층 또는 소결로 생기고 있는 철심(22a, 22b, 22c) 및 폴피스 (22d)로 구성되어, 측판(18)에 샌드위치되어 각 상 독립으로 이루어져 있다. 철심 (22a, 22d)은 자극의 극성을 자유롭게 바꿀 수 있는 구조로 하여 둠으로써, 폴피스철심(22c)의 극성을 어느 설치장소에서도 변경할 수 있는 것이다. 이에 의하여 극수변경을 간단하게 할 수 있게 된다. 31, 32, 33은 보빈 절연체(41)에 감은 각 상의 주 코일 및 다른 상과의 자기적 결합에 사용하는 코일이다. 도 5b는 폴피스철심(22c)의 극성이 다른 설치상태를 설명하는 단면도로, 상하의 극성이 다른 상황을 나타내고 있다. 4a는 회전자의 샤프트를 나타낸다. 도 5c 및 도 5d는 각각 12극 및 6극의 고정자를 구성한 예를 나타내고 있다.

도 6은 단상 보빈철심으로 구성된 12극 고정자의 구체적 구조예를 설명하는 도면이다. 도 6a는 고정자 단면도이고, 철심(22a, 22b, 22c 및 22d)과 코일(31a) 등으로 구성되어 있다. 도 6b는 고정자 측면도이고, 각 상의 리드선을 외부로 인출하기 위한 창(C)을 설치하고 있다. 도 6c는 고정자를 구성하는 12극기의 부품의 일례를 나타내는 설명도이고, 철심(22a, 22d)의 내경 돌기부에 폴피스(22c)를 6개설치하여 자극을 형성한다. 형성된 자극과 보빈감기한 코일(31a)을 철심(22b)에서 포함하여 2개의 측판(18)으로 샌드위치적으로 각 상의 고정자를 형성하고 있다. 폴피스철심(22c)은 도시한 적층철심 외에 소결, 철가루를 내포한 용기형상의 것, 가는 홈이 종횡으로 뚫린 두꺼운 철제의 피스, 가는 강선을 겹쳐 구성한 철심 등, 교류자계에 대하여 교번손실이 적은 재료로 되어 있다. 이들 철심은 22c 이외의 철심에도 응용 가능함은 물론이다.

도 7은 보빈형상 권선에 사용하는 철심 중 철심의 뒷부, 측부 및 폴피스부를 일체로 하여 극단위로 세분화하여 적층이나 소결 등의 재료로 형성함으로써, 필요공구를 최소로 하여 다종소량생산은 물론, 양산품에 있어서도 생산성을 비약적으로 높이고, 제조비용을 최소로 하도록 한 고정자구조의 설명도이고, 도 7a는 이 유닛화된 철심으로 구성한 12극 회전전기 기계의 고정자의 측면도의 일례를 나타내고, 철심(22e)은 강판으로 필요한 두께 적층하여 형성되고, 이것을 유닛으로 하여 원주방향으로 배치되어, 철심 사이의 연결로서 적층이나 소결재로 되어 있는 쐐기철심(22f)으로 구성되어 있다. 도 7b는 도 7a의 A-O-B단면을 각종 철심재로 형성한 예를 설명하는 도면으로, 철심(22e, 22e1, 22e2)과 쐐기철심(22f, 22f1, 22f2)의 재질을 각각 적층과 소결로 바꾼 조합예를 나타내고 있다.

도 8은 도 7에서 설명한 유닛철심을 사용하여 동일 크기의 기기에서의 극수의 변경이나 유닛철심의 적층두께를 바꾸어, 적층의 경우에 두께나 갯수를 바꾸어, 고정자의 크기를 대소 자유롭게 바꾸어 용량에 관계없이 하나의 유닛으로 대응할 수 있도록 하여 광범위한 용량의 기기에 대응할 수 있도록 함과 동시에, 소량생산에서도 생산성이 우수한 고정자를 제공할 수 구조를 나타낸다. 도 8a는 도 7에서 설명한 12극의 유닛철심(22e) 및 쐐기철심(22f)으로 구성한 고정자를 나타내고, 도 8b는 유닛철심(22e)과 쐐기철심(22f3)으로 6극 고정자를 형성한 예를 나타낸다. 도 8c는 철심(22e)의 적층두께를 크게 하여 쐐기철심(22f4)으로 12극 고정자를 형성한 예를 나타내고 있다. 이와 같이 하나의 철심유닛으로 매우 광범위한 용량이나 각종 극수의 기기에 대응 가능하게 되어 비용생산성이 우수한 기기를 실현할 수 있다.

도 9는 자석식 회전자의 철심엘리먼트(13)를 최소 세분화하여, 다시 완전하게 분할(예에서는 12분할)함으로써, 철심 사이에서 생기는 슬롯에 삽입하는 자석의 배치방법으로 극수의 변경을 용이하게 할 수 있어, 생산에 필요한 특수공구의 비용을 최소로 하거나, 회전자의 외경을 바꾸어 용량의 대소에 관계없이 엘리먼트의 조합으로 광범위한 기기에 대응 가능한 철심의 예를 나타내고 있다. 이 철심 엘리먼트는 주조나 프레스 등으로 블록으로서 제작하여도 좋고, 두께를 적층하여 행하는 얇은 강판으로 만들어도 좋다. 4c는 샤프트를 나타낸다.

도 10은 도 9에서 설명한 철심 엘리먼트(13)를 사용하여 2극, 4극, 6극 및 12극의 회전자 자석철심의 형성예를 나타내는 도면이다. 철심 엘리먼트 사이에서 형성되는 슬롯(50)에 자석(14a)이나 철 등의 자성체(60)와의 조합으로 극수 변경이 용이하게 가능하게 된다. 도 10a는 자극이 교대로 형성되도록 슬롯(50)에 자석 (14a)의 극성을 교대로 바꾸어 삽입함으로써, 12극의 회전자를 형성하고 있다. 도 10b는 6극의 회전자를 형성한 예이고, 극 중앙의 슬롯에 자성체(60)를 삽입하지 않은 공간 그대로의 예와, 삽입한 예를 나타내고 있다. 슬롯(50)이 공간 그대로에서는 구조상 단점이 있는 경우는 비자성체나 자성체(60)를 삽입하여도 지장없다. 도 10c는 4극의 회전자를 형성한 예이고, 슬롯(50) 모두에 자석(14a)을 삽입하여 강력한 자석회전자를 형성하거나, 자극 중앙부의 2개의 슬롯(50)을 사용하여 자성체 (60), 자석(14a) 및 이것 이외의 약한 자석 등과의 조합으로 자계나 자속분포 등을 조정하여 발전기의 전압파형이나 특성을 변경하는 것도 가능하게 된다. 도 10d는 2극의 예를 나타낸다. 자석(14a)의 삽입, 자성체(60) 및 슬롯의 공간의 활용은 상기한 요령으로 행할 수 있다.

도 11은 도 11a에 나타내는 철심 엘리먼트(13)를 사용하여 2극, 4극, 6극 및 12극의 회전자 자석철심의 형성예를 나타내는 도면이다. 예를 들면 자성체만을 사용한 경우, 사용하는 매수에 의하여 자극 사이의 자기단락의 정도가 바뀌어 에어갭의 자계를 크게 바꿀 수 있다. 또 정자강을 사용한 경우, 기동시 등 온도가 낮을 때에는 자성체로서 작용하기 때문에 에어갭의 자계를 약하게 하는 데 효과를 발휘하나, 운전상태에서 온도가 올라간 경우에는 자성체로서의 작용이 없어져 에어갭의 자계는 조정하지 않을 때로 되돌아 가는 등, 기동토오크만을 내리는 데 유효하다. 자계의 미세조정을 행하는 경우에는 자성체(70)나 정자강(70a)과 철심(13) 사이나 중간에 비자성체(70b)를 넣음으로써 조정이 가능하게 된다.

도 12는 도 12a의 자석 회전자(2b)의 도 12b의 철심(13)의 축방향의 주로 단부의 것을 도 12c에 나타내는 에어갭에 면하는 부분에 노치를 설치한 철심(13a), 철심(13)과 동일형상의 정자강(13b) 및 비자성체(13c)와 치환하여 두고, 도 12d에나타내는 회전자 외면에 설치한 자성체에서 생긴 스큐링(80)의 스큐홈의 단부를 보다 스큐효과를 가지게 하도록 노치한 커트부를 가지는 스큐링(80a)과의 상호작용에 의하여 스큐효과를 늘린 예를 나타낸다.

도 13은 도 13a에 나타내는 4극의 회전자의 스큐한 철심(13d) 사이의 슬롯 (a)에 삽입된 자석(14b)의 스페이스를 사용하여 보다 스큐효과를 가지게 하는 것에 도 13b에 나타내는 자석(14b)으로 치환하여 자석(14b)보다 가는 자석(14c)과 쐐기형상 자성체(60b)를 조합하여 갭이 생기지 않도록 슬롯(a)에 삽입함으로써 종래의 스큐폭(W1)에 대하여 W2로 크게 하는 것이 가능하게 되는 일례를 나타내고 있다.

도 14는 자석 회전자나 고정자에 사용하는 철심(13e, 13f)의 두께내에 도 14a에 나타내는 단수 또는 도 14b에 나타내는 종횡 속길이의 입체방향으로 복수매 장착할 수 있는 자석(14d, 14e) 등을 슬롯(a)에 삽입하여 구성된 자석 회전자나 고정자의 예를 나타낸다. 이 구성에 의하여 매우 세밀한 스큐효과를 스큐링없이도 가능하게 하거나, 에어갭의 자속의 세기나 분포를 용이하게 조정할 수 있어, 보다 간단하고 저렴하게 정리하는 것이 가능하게 된다. 자석을 최소단위로 모듈화할 수 있어 1대로 다량의 것을 사용함으로써, 1대에 사용하는 자석의 생산비용을 6의 1정도로 저감할 수 있는 예도 있다. 크기용량이 다른 광범위한 기종의 생산 및 수량의 다소에도 충분히 대응 가능하게 되는 획기적인 고찰이다. 81a는 비자성체 스페이스이다. 도 14c, 도 14a, 도 14b는 회전자의 단면도를 나타낸다.

도 15 및 도 16은 모듈화한 분할철심(13, 13f)을 사용하여 극수 변경이나 요령변경을 간단하게 할 수 있는 자석 회전자나 자석 고정자의 예를 나타낸다. 먼저도 15에 대하여 설명한다. 도 15a는 4극의 회전자의 예로서, 모듈화된 철심(13f), 자석(14f) 및 비자성체(81b) 등으로 구성되고, 내전형 전기의 회전자나 외전형 전기의 고정자의 예를 나타내고 있다. 도 15b는 모듈화된 철심(13f)이나 자석(14f)을 사용하여 외경의 약 2배의 용량적으로 큰 회전자나 고정자를 형성한 예를 나타내고 있다. 자석, 자성체(60c) 및 정자강 등으로 2개의 자석(14f) 사이에 생긴 슬롯내의 공간을 메워 자계의 손실을 방지하고 있다. 다음에 도 16에 대하여 설명한다. 도 16a는 12극 전기의 회전자나 고정자에 사용하는 모듈화된 철심(13)을 나타내고, 도 16b는 철심(13)을 24개 사용한 자석 회전자나 자석 고정자의 예를 나타내고 있다. 14g는 자석, 60e는 자성체 등이다. 도 16c는 자석(14g)의 구성의 예를 나타내고, 단일의 것이나 복수로 세로에 3개와 4개로 구성한 예를 나타내고 있다. 대형기의 경우 등, 종횡으로 분할하여 작업성을 증가하여도 좋다.

도 17은 전기의 내열성을 종래의 2배 정도로 향상하기 위하여 도 17a의 코일선재(35)의 외피를 알루미나, 실리카 및 실리콘고무 등의 내열성 재료로 피복한 예를 나타내고, 도 17b는 알루미늄선재의 외피를 알루마이트처리한 층(85)의 예이고, 알루미늄 이외의 도체의 외피에 먼저 알루미늄의 미세한 분말 등을 스패터나 진공 중에서 충사시키는 등으로 하여 부착시킨 것을 알루마이트처리하여도 좋다. 도 17c는 알루마이트막(85a)을 형성한 선(35a)에 다시 절연강도를 증가시키 위하여 동질의 재료나 다른 재료로 복수층의 막(65b)을 형성한 예를 나타내고, 도 17d는 선재 (35b)의 외피에 입체가교를 가지는 실리콘수지(질소분위기에서 1000℃에서 감량율 5%) 등을 피복한 후, 알루미나나 실리카를 피복하여 선재의 가동성을 비약적으로 올림과 동시에, 내열성을 가지게 한 예를 나타낸다. 35b는 선재, 85c는 실리콘수지 등의 내열수지 및 85d는 알루미나나 실리카에서 생긴 내열 전기절연체를 나타낸다. 가동성이 좋은 선재는 권선 등의 전공작업을 보다 용이하게 하거나 사용시의 진동이나 충격에 충분히 견딜 수 있는 효과를 가진다.

도 18은 본 발명의 도 18a에 나타내는 기동 토오크(1gm)나 코깅을 극소나 전무로 한 면적을 종래의 수배 증가한 권선 슬롯을 가지는 고정자 철심(23)과 회전자 (2a)와의 에어갭(g1)을 도 18b에 나타내는 고정자 철심(23a)과 회전자(2b)의 에어갭(g2)의 2 내지 2.5배 이상으로 한 예를 나타내고, 에어갭증가나 자석 세기조절로 감소한 출력을 권선의 증가로 보충하기 위하여 고정자의 슬롯(51)을 크게 하여 극소 기동 토오크 및 저속 저출력시의 효율을 비약적(95%) 이상)으로 향상한 회전전기 기계를 실현하고 있다. 이 경우에 회전계에 큰 관성을 가지게 함으로써 다시 효율을 100% 가까이까지 향상하는 것이 가능하게 된다. 52는 종래 타입의 고정자 철심의 슬롯이고, 2b는 샤프트를 나타낸다.

도 19a는 고정자의 슬롯의 배치를 각 극 위상적으로 어긋나게 하기 위하여 전자석 철심(23b)의 기어부의 폭을 1개소(Wa)와 같이 다른 기어부의 폭(Wb)보다 넓게 하여 실현한 예를 나타내고 있다. 또 도 19b는 고정자의 슬롯의 배치를 각 극 위상적으로 어긋나게 하기 위하여 전자석을 철심(23c)의 기어부의 폭을 1개소(Wc)와 같이 다른 기어부의 폭(Wd)보다 좁게 하여 실현한 예를 나타내고 있다. 이에 의하여 회전자의 스큐나 자석배치의 불균형을 실시하지 않아도 저기동 토오크를 실현할 수 있어, 저속 저출력시의 효율을 비약적(95% 이상)으로 향상시키거나, 진동소음이 매우 적은 회전전기 기계를 실현할 수 있다. 특히 자석식 회전자 등에 유효하다. 53은 권선을 삽입하는 슬롯을 나타내고 있다. 2c 및 2d는 회전자, g1은 공극을 나타낸다.

도 20a는 회전자의 슬롯의 배치를 각 극 위상적으로 어긋나게 하기 위하여 인접하는 자석철심(13g) 사이의 슬릿의 폭을 1개소(We)와 같이 다른 슬릿의 폭(Wf)보다 넓게 하여 실현한 예를 나타내고 있다. 또 도 20b는 회전자의 슬롯의 배치를 각 극 위상적으로 어긋나게 하기 위하여 인접하는 자석철심(13h) 사이의 슬릿의 폭을 1개소(Wg)와 같이 다른 슬릿의 폭(Wh)보다 좁게 하여 실현한 예를 나타내고 있다. 이에 의하여 고정자의 스큐나 자극배치의 불균형을 실시하지 않아도 저기동 토오크를 실현할 수 있어, 저속 저출력시의 효율을 비약적(95% 이상)으로 향상하거나, 진동 소음이 매우 적은 회전전기 기계를 실현할 수 있다. 특히 자석식 회전자 등에 유효하나, 권선형이나 유도기의 바구니형 회전자의 철심이나 일체형 철심에 적용하여도 유효하다.

도 21a는 보빈 권선형 고정자의 자극의 배치를 각 극 위상적으로 어긋나게 하기 위하여 전자석 철심(22e)의 인접하는 기어부 사이의 폭을 1개소(Wi)와 같이 다른 기어부의 폭(Wj)보다 넓게 하여 실현한 예를 나타내고 있다. 또 도 21b는 보빈 권선형 고정자의 슬롯의 배치를 각 극 위상적으로 어긋나게 하기 위하여 전자석 철심 (22e)의 인접하는 기어부 사이의 폭을 1개소(Wk)와 같이 다른 기어부의 폭(W1)보다 좁게 하여 실현한 예를 나타내고 있다. 이에 의하여 회전자의 스큐나 자석배치의 불균형을 실시하지 않아도 저기동 토오크를 실현할 수 있어, 저속, 저출력시의 효율을 비약적(95% 이상)으로 향상하거나, 진동소음이 매우 적은 회전전기 기계를 실현할 수 있다. 특히 자석식 회전자 등에 유효하다. 이것을 실현하는 하나의 방법으로서, 자석철심(22f4)의 하나의 원주방향의 길이를 바꾸어 간단하게 실현 가능하다.

이상 설명한 다양한 발명은 예에서 나타낸 기기 외에, 다른 회전전기 기계는 물론, 다른 형태가 다른 기기, 예를 들면 팬케익타입 전기, 리니어모터, 전자석기기 등에도 사용할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 회전전기 기계의 권선에 보빈 감기 코일을 적용할 수 있는 철심구조로 함으로써, 모든 철심을 단상으로 하여 발전기로서 사용한 경우 정류하여 축전하는 경우에 정류회로가 간단하게 되고, 저렴하게 발전시스템을 구축할 수 있다. 또 전압이나 출력조정이 철심 사이의 어긋남 각도를 바꾸거나, 각 상 코일의 결선이나 단자접속의 전환으로 용이하게 할 수 있다.

보빈감기 철심의 극수의 변경은 폴피스의 설치변경만으로 간단하게 할 수 있어, 종래의 권선에 의한 방법에 비하여, 비용, 작업성 및 극수 증가 등을 수단 향상 가능하게 된다. 또 방사상으로 모듈화한 방사상 철심구조로 원주형상으로 배치하여 철심을 형성함으로써, 금형비용을 최소로 하여 극수의 변경, 용량이 다른 기기에 적용 가능하게 되어, 생산성이 우수하고, 다종 소량생산은 물론, 대량생산에도 종횡으로 대응할 수 있게 된다.

자석식 회전자나 고정자의 분할철심이나 자석을 최소의 단위로 모듈화하여철심이나 자석의 금형비용을 최소로 할 수 있어, 극수의 변경이나 각종 용량의 기기에 대한 대응을 용이하게 하여 생산성을 비약적으로 향상 가능하게 된다.

특성의 조정에 철심의 일부를 자성체나 비자성체의 조정판을 조합시켜 조정을 간단하게 할 수 있어, 권선이나 전체의 구조를 변경하지 않고 가능하게 된다. 또 기동이나 효율을 향상하기 위하여 스큐효과를 가지게 하는 철심의 삽입슬롯의 공간에 가는 자석과 쐐기형상 자성체를 조합시켜 가지게 하거나, 철심 폭 이하의 얇은 단체 또는 복수매의 자석과 조합시킴으로써, 철심과 일체로 스큐 가능하게 되어, 스큐각도를 종래에 비하여 대폭으로 행하는 것이 가능하게 되어 기동 토오크를 대폭으로 작게 할 수 있는 효과가 있다. 자석의 최소단위인 모듈화는 생산비용을 비약적으로 향상함과 동시에, 여러 기종에 대응 가능하게 되어 생산성을 획기적으로 향상할 수 있다.

고정자나 회전자의 철심의 자극 사이의 위상차를 1개소의 기어부와 자극 사이의 갭폭을 다른 기어부나 자극 사이의 갭폭과 상위시키는 등의 방법으로 스큐 등을 실시하지 않고 그것과 동등 이상의 효과를 가지게 할 수 있다. 이 방법과 스큐 등의 수단과 조합시켜 보다 효과적인 방법도 가능하게 된다.

전기의 내열온도를 향상하는 내열 권선의 채용은 소형 대용량화를 가능하게 하고, 또 동일 크기에서는 종래의 기기에 비하여 내열온도를 배증 가능하게 된다.

앞서 설명한 스큐나 에어갭의 확대에 의하여 종래의 기동 토오크의 수분의 1로 할 수 있어, 권선 슬롯면적을 종래의 것에 비하여 수배 증가한 고정자 철심과의 조합으로 저회전 저출력시에 효율을 95% 이상으로 향상할 수 있는 전기를 실현할수 있는 등의 효과를 가진다.

Claims (22)

1. 보빈식 권선에 적용하는 단상 철심에 있어서,

   복수의 철심 중 일부 또는 모든 자극의 상대각도를 제로로부터 수회 바꾸어 전압조정이나 출력조정을, 권선의 직병렬 및 탭의 전환과 병행하여 할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 단상의 회전전기 기계 및 전자기 기기.
2. 보빈식 권선의 전자석의 구조에 있어서,

   자극편의 부착방법으로 2극 내지 N극까지를 자유롭게 변경할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
3. 보빈 권선에 사용하는 철심에 있어서,

   폴피스나 요크부의 철심을 와전류를 적게 하도록 하기 위하여 주위의 금속구와 적층 철심, 가는 선재로 구성한 철심, 용기와 철가루에 의한 철심 및 두꺼운 재료에 다수의 가는 홈 등을 설치한 철심으로 구성한 것을 특징으로 하는 전자석의 구조.
4. 보빈 권선에 사용하는 철심 중 원방향으로 일체로 구성한 철심에 있어서, 특히 다른 극 폴피스사이를 지나가는 자기의 저항을 적게 하기 위하여 요크부의 일부에 소결철심, 주위의 금속구와 적층 철심, 가는 선재로 구성한 철심, 용기와 철가루에 의한 철심 및 두꺼운 재료에 다수의 가는 홈 등을 설치한 철심 등으로 구성한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
5. 보빈 권선 철심의 구성에 있어서,

   극 상호의 자계의 흐름을 원활하게 하기 위하여 방사형상으로 배치함으로써, 철심의 구성단위를 소형화하고, 금속구의 소형화나 소량생산에 있어서도 금속구의 투자를 최소로 하여 생산성을 비약적으로 향상하여 생산비용을 대폭으로 저렴하게 함과 동시에, 쐐기형상 철심과의 조합에 의하여 극수의 변경이나 용량이 다른 광범위한 기기에 용이하게 대응할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
6. 모듈화된 분할 철심코어를 가지는 자석식 고정자나 회전자에 있어서,

   자석의 넣는 방법에서 2극 내지 N극까지 자유롭게 변경할 수 있고, 또 자석과 동일형상의 정자강을 포함하는 자성체나 비자성체로 강약 및 상쇄 등의 구성 변경으로 특성을 자유롭게 변경할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
7. 모듈화된 분할 철심코어를 가지는 자석식 고정자나 회전자에 있어서,

   정자강을 포함하는 자성체 및 비자성체에 단락(短絡) 고리나 브리지 등으로 기동이나 특성조정을 용이하게 할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계및 전자기 기기.
8. 모듈화된 분할 철심코어를 가지는 자석식 고정자나 회전자에 있어서,

   분할 철심코어의 일부에 노치나 비자성체를 치환하여 스큐링의 단부의 스큐홈의 노치형상과 유효하게 기능시켜 스큐효과를 보다 현저하게 가지게 하도록 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
9. 본래 두꺼운 자석을 장착하여 스큐를 형성하고 있는 철심의 자석삽입 스페이스를 사용하여 스큐형성에 종래보다 얇은 자석과 빈 공간을 쐐기형상 등의 자성체를 조합시켜 보다 스큐효과를 올리도록 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
10. 자극 철심으로 스큐효과를 가지게 한 지그재그철심에 있어서,

    인접하는 철심 상호에 자기단락을 일으키지 않도록 하고, 철심의 섬세한 지그재그구성만으로 스큐링을 생략하도록 구성한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
11. 자석식 회전자나 자석식 고정자에 있어서,

    스큐단위를 구성하는 철심과 그 두께게 맞춘 단수 또는 복수의 모듈화한 얇은 자석의 조합이나 삽입방향 등, 필요기능에 따라 구성하고, 통상 유도기 등에서행하여지고 있는 스큐형성과 동일요령으로 제작할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
12. 모듈화한 작은 자석으로 1대에 다수 사용하여 소량생산이나 용량이 다른 복수의 기기에도 공통하여 사용할 수 있게 하여 양산효과를 가지게 하여 자석의 비용을 수분의 1로 저감하도록 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
13. 자석식 회전전기 기계의 분할철심에 있어서,

    구성단위를 최소로 하여 이것을 조합시킴으로써, 크기 및 용량 등이 다른 각종 기종에도 사용할 수 있도록 함으로써, 다품종 소량생산에도 충분히 대응 가능하게 하고, 또한 금형 등의 비용을 최소로 하도록 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
14. 1극의 철심슬롯에 대하여 입체방향을 복수개의 자석이나 자성체로 커버할 수 있도록 하여, 특성의 변경이나 기기의 용량에 관계없이 여러 기종에도 적용할 수 있도록 하여 특성의 변경이나 양산성을 가지게 하여 자석의 비용을 대폭으로 저감하도록 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
15. 단층 또는 복층으로 알루마이트처리한 내열 알루미늄전선이나 세라믹이나 실리콘 등을 복층한 내열 피복전선을 사용하여 코일의 내열 및 절연성을 비약적으로향상한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
16. 알루마이트처리한 내열 알루미늄전선 등, 세라믹이나 실리콘 등의 내열 피복전선코일, 세라믹이나 실리콘 등의 슬롯 절연물과의 조합으로 내열성을 비약적으로 향상함과 동시에, 내열성이 우수한 베어링재의 적용에 의하여 내열 온도를 종래의 기기보다 증배하는 등으로 하여 내열성의 향상이나 대폭적인 소형 경량화를 도모한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계 및 전자기 기기.
17. 에어갭의 대폭 확대나 스큐 등으로 기동 토오크를 종래의 수분의 1로 작게 하여 회전에 의한 기계적 손실을 적게 함과 동시에 회전게 전체의 관성을 크게 함으로써, 저회전 저출력시에도 효율을 90 내지 100%로 비약적으로 향상한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계.
18. 기동 토오크를 극단으로 작게 하여 저회전 저출력시의 효율을 비약적으로 향상한 회전전기 기계에 있어서,

    고정자의 슬롯의 면적을 통상의 것보다 수배로 증가하여 필요한 권선을 실시하여 필요한 출력을 확보함과 동시에, 코일에 의한 전압 및 출력조정을 용이하게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계.
19. 기동 토오크를 극단으로 작게 하여 저회전 저출력시의 효율을 비약적으로 향상한 회전전기 기계에 있어서,

    고정자의 슬롯의 배치를 조금씩 어긋나게 하여 각 극에 의하여 형성되는 자계의 위상을 불균형하게 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계.
20. 기동 토오크를 극단으로 작게 하여 저회전 저출력시의 효율을 비약적으로 향상한 회전전기 기계에 있어서,

    회전자의 슬롯의 배치를 조금씩 어긋나게 하여 각 극에 의하여 형성되는 자계의 위상을 불균형하게 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계.
21. 기동 토오크를 극단으로 작게 하여 저회전 저출력시의 효율을 비약적으로 향상한 회전전기 기계에 있어서,

    고정자 및 회전자의 슬롯의 배치를 조금씩 어긋나게 하여 각 극에 의하여 형성되는 자계의 위상을 청구항 19나 청구항 20보다 출력특성에의 영향을 보다 적게 하여 효과적으로 불균형하게 한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계.
22. 기동 토오크를 극단으로 작게 하여 저회전 저출력시의 효율을 비약적으로 향상한 회전전기 기계에 있어서,

    청구항 19 내지 청구항 21과 종래의 스큐 등의 기동 토오크 저감법을 조합시켜 보다 효과적인 구조를 실현한 것을 특징으로 하는 회전전기 기계.