KR20030037745A - 디스크형 회전자의 전기기기 - Google Patents

디스크형 회전자의 전기기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20030037745A
KR20030037745A KR1020010068601A KR20010068601A KR20030037745A KR 20030037745 A KR20030037745 A KR 20030037745A KR 1020010068601 A KR1020010068601 A KR 1020010068601A KR 20010068601 A KR20010068601 A KR 20010068601A KR 20030037745 A KR20030037745 A KR 20030037745A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
field
armature
disk
magnetic flux
rotor
Prior art date
Application number
KR1020010068601A
Other languages
English (en)
Inventor
유준
Original Assignee
유준
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 유준 filed Critical 유준
Priority to KR1020010068601A priority Critical patent/KR20030037745A/ko
Publication of KR20030037745A publication Critical patent/KR20030037745A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
    • H02K11/012—Shields associated with rotating parts, e.g. rotor cores or rotary shafts
    • 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
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

본 발명은 디스크형 회전자의 전기기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 발전기(또는 전동기)의 회전자를 디스크 형태로 제작함으로서 경량화가 가능하고, 자기적·기계적 특성이 우수하며 구조가 보다 간단한 직,교류 기기를 제작할 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 직·교류 발전기에 사용되어 전력을 생산하는 회전자 구조에 있어서, 회전축의 수직 방향으로 디스크 형태의 회전자가 제 1계자/전기자/제 2계자/제 1계자/전기자/제 2계자/제 1계자/전기자/제 2계자의 적층 구조로 연속적으로 중첩되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기가 제시된다.
여기서, 상기 디스크 형태의 회전자는 자속의 방향과 회전자의 운동 방향에 변화가 없는 경우 직류를 생산할 수 있으며, 상기 회전자에 자기차폐관을 이용하여 권선에 의해 직렬 결선하여 고전압을 생산할 수 있다. 또한, 상기 디스크 형태의 회전자는 계자의 자속 밀도에 변화를 주어 전기자에 원하는 파형의 기전력을 유기하여 교류를 생산할 수 있으며, 상기 계자를 다극화하여 전기자를 결선할 수 있다. 또한, 상기 디스크 형태의 회전자는 계자의 자속은 일정하게 유지하고 시간당 전기자와 계자간의 면적비를 이용하여 전기자가 끊는 자속을 변화시켜 교류전력을 생산할 수 있다.

Description

디스크형 회전자의 전기기기{electric device of disk type rotator}
본 발명은 디스크형 회전자의 전기기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 발전기(또는 전동기)의 회전자를 디스크 형태로 제작함으로서 경량화가 가능하고, 자기적·기계적 특성이 우수하며 구조가 보다 간단한 직,교류 기기를 제작할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 발전기에는 회전계자형(回轉界磁型)과 회전전기자형(回轉電機子型)이 있다. 회전계자형은 도체가 정지(靜止)하고 자기장이 회전하는 발전기이고, 회전전기자형은 이와 반대의 것이다.
또한, 매우 작은 발전기에는 영구자석이 사용되는 예가 있으나, 통상적으로 철심에 계자코일을 감고 이것에 직류를 흐르게 하는 전자석이 사용된다. 이 경우에는 전류를 가감하면 자석의 세기도 가감할 수 있으므로 기전력의 크기를 자유로이 바꿀 수 있다.
이 때, 강한 자석을 사용하여 회전속도를 높여도 한 개의 도체에 발생하는 기전력은 몇 십 V가 한도이므로, 발전기 내에 많은 도체를 넣어두고 각 도체에 발생하는 기전력이 직렬로 가산되도록 연결하면 수백 ~ 수천 V를 얻을 수 있다.
이러한 형태의 발전기에는 직류발전기와 교류발전기가 널리 사용되고 있다. 직류발전기에서 보통 사용되는 것은 직류로 여자(勵磁)된 자기극(磁氣極) 안쪽에 전기자(電氣子)라고 하는 회전부분이 있고, 이것에 다수의 코일이 넣어져 있다. 전기자를 원동기로 회전시키면, 코일 안에 교류의 기전력이 생기며, 이 교류를 정류자(整流子)와 브러시에 의해 직류로 만들어 끌어내는 원리는 작동된다.
교류발전기는 용량의 대소에 관계없이 그 구조는 회전측(回轉側)에 직류로 여자(勵磁)된 전자석(電磁石), 고정측(固定側)에 교류를 발생하는 코일(coil)이 있다. 교류발전기에는 회전계자형이 많이 사용되고 있으며 이 경우 고정된 쪽에는 철심에 슬롯을 여러 개 만들고, 그 슬롯 속에 도체를 넣는다. 이러한 원리는 자극(磁極)이 회전할 경우 자극 N ·S가 통과할 때마다 교류의 양(陽)과 음(陰)의 변화를 주기적으로 반복한다.
그러나, 상기에서와 같은 기존의 직,교류 발전기는 장치의 구조가 복잡하며, 규모 또한 매우 크다. 특히, 직류발전기는 자속, 힘, 전류의 방향이 일정치 못하여 정류자가 반드시 필요하게 된다. 또한, 교류발전기는 계자의 자속 밀도를 조절하기가 수월치 못하여 원하는 파형을 임의로 변화시킬 수 없었다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 발전기의 회전자를 디스크 형태로 제작하여 경량화가 가능하고, 자기적·기계적 특성이 우수하며 구조가 간단한 형태의 직,교류 기기를 제작할 수 있는 디스크형 회전자의 직,교류 발전기를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로써 본 발명은
직,교류 발전기에 사용되어 전력을 생산하는 회전자 구조에 있어서,
회전축의 수직 방향으로 디스크 형태의 회전자가 제 1계자/전기자/제 2계자/제 1계자/전기자/제 2계자/제 1계자/전기자/제 2계자의 적층 구조로 연속적으로 중첩되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기가 제공된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예로서 직류발전기에 적용되는 디스크형 회전자를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2a 및 도 2b 는 도 1에 도시된 직류발전기에 권선이 자기차폐관에 의해 직렬 결선된 상태를 나타낸 모식도이다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시예로서 자속밀도 변화형 교류발전기에 적용되는 디스크형 회전자를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 4 는 도 3에 도시된 계자의 자속밀도와 전기자의 기전력을 나타낸 모식도이다.
도 5 는 도 3에 도시된 계자를 다극화한 예를 나타낸 모식도이다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시예로서 자속밀도 고정형 교류발전기에 적용되는 디스크형 회전자를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 7 은 6에 도시된 자속밀도 고정형 교류발전기의 교류 발생를 나타낸 모식도이다.
도 8a 및 도 8b 는 본 발명에 따른 디스크형 회전자의 설치 상태를 나타낸 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10a,10b : 계자 20 : 전기자
30 : 회전자 32 : 자기차폐관
34 : 권선
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예로서 직류발전기에 적용되는 디스크형 회전자를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 직류발전기에 권선이 자기차폐관에 의해 직렬 결선된 상태를 나타낸 모식도이다.
도 1를 살펴보면, 회전축을 중심으로 N극의 계자(10a)와 S극의 계자(10b) 사이에 전기자(20)가 삽입된 형태의 디스크형 회전자로써 자속의 방향과 회전자의 운동 방향에 변화가 없어 정류자 없이도 직류 생산이 가능하게 된다.
특히, 도 2a 및 도 2b에서와 같이 직류발전기의 디스크 회전자(30)에 다수개의 자기차폐관(32)를 이용하여 권선(34)을 직렬결선함으로서 고전압의 생산이 가능하게 된다.
이 때, 상기 자기차폐관(32)은 투자율이 높은 물질로 제작하거나 코일 등을 이용하여 직렬결선되는 권선에 역기전력을 방지하며, 전기자에서 차지하는 면적비율은 최소화 한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예로서 자속밀도 변화형 교류발전기에 적용되는 디스크형 회전자를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 4는 도 3에 도시된 계자의 자속밀도와 전기자의 기전력을 나타낸 모식도이다. 도 5는 도 3에 도시된 자계를 다극화한 예를 나타낸 모식도이다.
도 3에서와 같이, 자속밀도의 변화형 교류발전기에서는 계자(10a)의 자속밀도에 변화를 줌으로서 전기자에 원하는 파형의 기전력을 유기할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바과 같이, 계자의 자속이 a,c점에서 최대이고, b,d점에서 최소라면 L에 발생되는 기전력은 사인파(sign)를 얻을 수 있다. 이는 계자의 자속을 조절함으로서 파형을 변화시킬 수 있다.
여기서, 도 4의 좌측에는 자계의 자기 밀도, 우측에는 직선 도체(L)이 1회전 할 때 발생하는 기전력을 나타내었다.
또한, 이러한 자속밀도의 변화형 교류발전기에서는 도 5에서와 같이 계자를 다극화하여 전기자를 결선할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예로서 자속밀도 고정형 교류발전기에 적용되는 디스크형 회전자를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 7은 6에 도시된 자속밀도 고정형 교류발전기의 교류 발생을 나타낸 모식도이다.
도 6의 자속밀도 고정형 교류발전기에 적용되는 디스크형 회전자를 살펴보면, 계자(10a,10b)의 자속은 일정하게 유지하고 시간당 전기자(20)와 계자(10a,10b)간의 면적비를 이용하여 전기자(20)가 끊는 자속을 변화시켜 교류전력을 발생시킬 수 있다.
이는 도 7에서와 같이, 전기자의 p점이 계자의 점 1,2,3,4에 위치할 때 교류 전력을 발생시킬 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 디스크형 회전자의 설치 상태를 나타낸 구성도이다.
도 8a를 살펴보면, 회전축의 수직 방향으로 디스크 형태의 회전자가 계자(10a)/전기자(20)/계자(10b)/계자(10a)/전기자(20)/계자(10b)/계자(10a)/전기자(20)/계자(10b)로 적층 구조로 연속적으로 중첩되어 있다. 즉, 전기자(20)와 계자(10a,10b)를 연속적으로 증가시킬 수 있다. 이는 직,병렬의 구성이 용이하다.
이와 같이 전기자(20)와 계자(10a,10b)를 중첩할 경우 각 계자로부터 발생한 자속을 최소의 손실로 최대한 이용할 수 있으며, 병렬 구성시에는 이상적인 병렬발전기의 특성을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 디스크형 회전자는 도 8b에 도시된 바와 같이 N극의 계자(10a)/전기자(20)/S극의 계자(10b)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
참고로 도 8a,8b에서 계자(10a,10b)는 표현상 분리되어 있으나 실제로는 하나의 자기장을 이루고 있는 단일 계자들이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따르면 디스크형 회전자를 사용함으로서 전기자와 계자의 철심을 최소화할 수 있으며 이로인한 철손 감소, 회전자의 경량화에 의한 운동에너지 손실 감소, 표면적 증가로 인한 방열효과를 기대할 수 있다.
또한, 기존 발전기에서 기전력 e는 다음과 같이 e = Em sinθ[V] 으로서 자속과의 전기자의 회전각이 0 ∼ 360°로 변화함으로 사인파의 기전력을 나타낼 수 있으나, 본 발명의 디스크형 회전자의 θ은 언제나 90°이므로 계자에서 발생한 자속으로부터 최대한의 기전력을 얻을 수 있어 발전 효율을 높일 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 디스크형 회전자의 전기기기에 따르면 다음과 같은 이점이 있다.
첫째, 본 발명에 따르면 발전기의 회전자를 디스크 형태로 제작함으로서 전기자 및 계자의 철심 최소화로 철손의 감소와 발열감소 및 경량화가 가능하며, 간단한 구조의 직류, 교류 기기를 구성할 수 있다.
둘째, 본 발명에 의한 직류발전기는 자속, 힘, 전류의 방향이 일정하여 정류자가 필요 없게 된다. 또한, 자기차폐관을 이용한 결선으로 고전압이 발생된다.
셋째, 본 발명에 의한 자속밀도 고정형 및 변화형 교류발전기는 계자의 자속량을 변경하여 파형변화가 가능하다.
넷째, 디스크형 회전자의 디자인적 특성으로 인해 슬림형 전기기기의 구성이 가능하다. 또한, 회전자의 경량화는 운동에너지의 손실을 감소시켜 발전효율을 높일 수 있다.

Claims (6)

  1. 직,교류 발전기에 사용되어 전력을 생산하는 회전자 구조에 있어서,
    회전축의 수직 방향으로 디스크 형태의 회전자가 제 1계자/전기자/제 2계자/제 1계자/전기자/제 2계자/제 1계자/전기자/제 2계자의 적층 구조로 연속적으로 중첩되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 디스크 형태의 회전자는 자속의 방향과 회전자의 운동 방향에 변화가 없는 경우 직류를 생산하는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 회전자에 자기차폐관을 이용하여 권선에 의해 직렬 결선하여 고전압을 생산하는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 디스크 형태의 회전자는 계자의 자속 밀도에 변화를 주어 전기자에 원하는 파형의 기전력을 유기하여 교류를 생산하는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 계자를 다극화하여 전기자를 결선하는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 디스크 형태의 회전자는 계자의 자속은 일정하게 유지하고 시간당 전기자와 계자간의 면적비를 이용하여 전기자가 끊는 자속을 변화시켜 교류전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 디스크형 회전자의 전기기기.
KR1020010068601A 2001-11-05 2001-11-05 디스크형 회전자의 전기기기 KR20030037745A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010068601A KR20030037745A (ko) 2001-11-05 2001-11-05 디스크형 회전자의 전기기기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010068601A KR20030037745A (ko) 2001-11-05 2001-11-05 디스크형 회전자의 전기기기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030037745A true KR20030037745A (ko) 2003-05-16

Family

ID=29568014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010068601A KR20030037745A (ko) 2001-11-05 2001-11-05 디스크형 회전자의 전기기기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20030037745A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021201518A1 (ko) * 2020-03-30 2021-10-07 최우희 비회전식 직류 발전기
WO2021230496A1 (ko) * 2020-05-13 2021-11-18 최우희 비회전식 교류 발전장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4704566A (en) * 1986-06-19 1987-11-03 Shicoh Engineering Co., Ltd. Self-starting disk-type brushless motor with screw projection for generating cogging
JPH06197508A (ja) * 1992-12-08 1994-07-15 Masahide Ichikawa 単極発電方式ｎｎマシン
KR19990025764U (ko) * 1997-12-17 1999-07-05 구자홍 플라이백 트랜스포머의 평활용 콘덴서구조
KR20000036778A (ko) * 2000-03-25 2000-07-05 최진원 고효율 휴대용 발전기
US6198182B1 (en) * 1998-09-02 2001-03-06 Cts Corporation Two-phase stepper motor having two disk stators with salient poles positioned on either side of two disk rotors
KR20010025594A (ko) * 2001-01-10 2001-04-06 정보순 디스크형 발전기

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4704566A (en) * 1986-06-19 1987-11-03 Shicoh Engineering Co., Ltd. Self-starting disk-type brushless motor with screw projection for generating cogging
JPH06197508A (ja) * 1992-12-08 1994-07-15 Masahide Ichikawa 単極発電方式ｎｎマシン
KR19990025764U (ko) * 1997-12-17 1999-07-05 구자홍 플라이백 트랜스포머의 평활용 콘덴서구조
US6198182B1 (en) * 1998-09-02 2001-03-06 Cts Corporation Two-phase stepper motor having two disk stators with salient poles positioned on either side of two disk rotors
KR20000036778A (ko) * 2000-03-25 2000-07-05 최진원 고효율 휴대용 발전기
KR20010025594A (ko) * 2001-01-10 2001-04-06 정보순 디스크형 발전기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021201518A1 (ko) * 2020-03-30 2021-10-07 최우희 비회전식 직류 발전기
WO2021230496A1 (ko) * 2020-05-13 2021-11-18 최우희 비회전식 교류 발전장치
JP7507253B2 (ja) 2020-05-13 2024-06-27 ヒ チェ、ウ 非回転式交流発電装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2190103B1 (en) Axial gap type coreless rotating machine
US6664704B2 (en) Electrical machine
JP4148647B2 (ja) 軸方向磁束を有する多極電動発電機
CN108964396B (zh) 定子分区式交替极混合励磁电机
TW200843293A (en) Permanent magnet generator and wind power generator using the same
Jang et al. Design and analysis of high speed slotless PM machine with Halbach array
CN101562383B (zh) 单相磁阻发电机
JP2015039270A (ja) 発電機
CN110268610B (zh) 具有磁旋转场降低和通量集中的同步电机
CN110994821B (zh) 一种使用轴向分段式磁滞环的磁通调制定子结构
JP2021182865A (ja) 電動モータ
JP2021145544A (ja) 相補的で一方向磁性の回転子／固定子組立体の対
US9000647B2 (en) High efficiency high output density electric motor
EP2800257A1 (en) Electromagnetic generator
CA2024384A1 (en) Double air gap alternator
US3624439A (en) Electromechanical energy converter with low-inertia specially wound coil
CN212627354U (zh) 单定子双转子轴向磁通混合定子永磁对转电机
KR20030037745A (ko) 디스크형 회전자의 전기기기
KR101013404B1 (ko) 플랫 로터리 발전기
JP3172205U (ja) 発電機と一体化した高効率及び強力な電動機
US20170047813A1 (en) Dynamo
AU2013100035A4 (en) Permanent Magnet Alternator for Low Speed Applications
CN221081015U (zh) 新型轴向磁场单相交流永磁无刷电机
US20240055962A1 (en) Bipolar induction electric machine
KR102210111B1 (ko) 발전기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application