KR200368950Y1

KR200368950Y1 - Rotary machine for both generating and vibrating having magnetic feild cutoff core

Info

Publication number: KR200368950Y1
Application number: KR20-2004-0020457U
Authority: KR
Inventors: 김고정; 김용훈; 김용준
Original assignee: 김고정; 김용훈; 김용준
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2004-12-03

Abstract

본 고안은 발전기 또는 전동기로의 변환 사용이 가능한 회전기에 관한 것으로, 특히 로터를 갖는 스테이터에 연속권선에 의한 직렬연결된 발전코일 및 개별권선에 의한 병렬연결된 전동코일을 연속적으로 교호 반복 형성하고, 상기 스테이터의 외주연에는 별도의 자장차단코어를 형성함으로서,The present invention relates to a rotating machine capable of converting and using a generator or a motor, and in particular, a stator having a rotor is formed in series with alternating winding coils connected in series by a continuous winding and an electric coil connected in parallel by individual windings, and the stator In the outer periphery of the forming a separate magnetic shield core,

상기 발전코일에 의한 발전기로의 사용은 물론 상기 전동코일에 의한 전동기로의 전환 사용이 가능하면서도, 로터 및 스테이터로부터 발생되는 자장 중 상호 영향을 미치지 아니하고 외부로 손실되는 자장을 차단코어에 의해 차단시키는 반면, 차단된 자장의 세기만큼 상대측으로의 자장이 증대되는 작용을 얻을 수 있어 발전효율 또는 구동효율이 크게 증대되는 효과를 갖는 자장 차단코어를 갖는 발전 및 전동 겸용 회전기에 대한 것이다.The use of the power generation coil as a generator, as well as the use of the electric coil to switch to the electric motor, while blocking the magnetic field lost to the outside without mutual influence among the magnetic fields generated from the rotor and stator by the blocking core On the other hand, it is possible to obtain the action of increasing the magnetic field to the other side by the strength of the blocked magnetic field, and the power generation and driving combined with the electric motor having a magnetic field blocking core having the effect of greatly increasing the driving efficiency.

Description

Rotary machine for both generating and vibrating having magnetic feild cutoff core

본 고안은 발전기 또는 전동기로의 변환 사용이 가능한 회전기에 관한 것으로, 특히 로터를 갖는 스테이터에 발전코일 및 전동코일을 순차적으로 교호 형성하고, 상기 스테이터의 외주연에는 자장을 차단하는 별도의 코어를 형성함으로서,The present invention relates to a rotor capable of converting and using a generator or an electric motor, and in particular, a power coil and an electric coil are alternately formed on a stator having a rotor, and a separate core is formed on the outer periphery of the stator to block a magnetic field. By doing

상기 스테이터에 의해 발전기 또는 전동기로의 전환사용이 가능할 뿐만 아니라, 로터 또는 스테이터로부터 발생하는 자장의 일측을 차단하여 타측으로 그 자장이 확장되게 하여 구동효율 또는 발전효율을 증대시킬 수 있는 자장 차단코어를 갖는 발전 및 전동 겸용 회전기이다.The stator is not only capable of switching to a generator or a motor, but also blocking one side of the magnetic field generated from the rotor or stator so that the magnetic field is extended to the other side to increase driving efficiency or power generation efficiency. It is a power generation and electric combined rotor.

일반적으로, 발전기(發電機, generator)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로서, 대부분이 회전기(回轉機)이나, 직선운동에 의해서 발전기의 작용을 하는 것이 개발되어 실용화를 위한 연구가 진행되고 있다.In general, a generator is a device that converts mechanical energy into electrical energy, and most of them are developed by the action of a generator by a rotary machine or a linear motion. have.

전자기유도작용(電磁氣誘導作用)으로 기전력을 발생시키는 점에서는 기계의 대·소, 직류·교류 발전기 등 모두 공통된 원리에 기초를 두고 있다. 이 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대적 속도에 비례하며,기전력의 방향은 플레밍의 오른손 법칙에 의해 알 수 있다.In terms of generating electromotive force by electromagnetic induction, all of them are based on common principles such as large, small, direct current, and alternating current generators. The magnitude of this electromotive force is proportional to the strength of the magnetic field, the length of the conductor, and the relative speed of the magnetic field and the conductor, and the direction of the electromotive force can be known by Fleming's right hand law.

발전기를 구성하는 데는 자기장을 만들기 위한 강력한 자석과 기전력을 발생시키는 도체가 필요한데, 이 둘 중 어느 하나가 작용할 수 있도록 되어 있어야 한다. 실제로 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. 매우 작은 발전기에는 영구자석이 사용되는 예가 있으나, 일반적으로는 철심에 계자코일을 감고 이것에 직류를 흐르게 하는 전자석이 사용된다. 이 경우에는 전류를 가감하면 자석의 세기도 가감할 수 있으므로 기전력의 크기를 자유로이 바꿀 수 있다. 강한 자석을 사용하여 회전속도를 높여도, 한 개의 도체에 발생하는 기전력은 몇십 V가 한도이므로, 발전기 내에 많은 도체를 넣어두고, 각 도체에 발생하는 기전력이 직렬로 가산되도록 연결하면 수백~수천 V를 얻을 수 있다.Constructing a generator requires a strong magnet to generate a magnetic field and an conductor to generate electromotive force, either of which must be able to work. The generators actually used include a rotating field magnet type and a rotating armature type. Rotating field magnets are generators in which the conductors stop and the magnetic field rotates, while the rotating armatures are the opposite. In very small generators, permanent magnets are used, but electromagnets are generally used in which a field coil is wound around an iron core and a direct current flows through it. In this case, the magnitude of the electromotive force can be freely changed because the strength of the magnet can be decreased by decreasing the current. Even if the rotation speed is increased by using a strong magnet, the electromotive force generated in one conductor is limited to several tens of V. Therefore, if many conductors are placed in the generator and the electromotive force generated in each conductor is added in series, the voltage is hundreds to thousands of V. Can be obtained.

또한, 전동기(電動機, electric motor)라 함은, 전기에너지를 기계에너지로 바꾸는 기계로서, 모터(motor)라고도 한다.In addition, an electric motor is a machine which converts electrical energy into mechanical energy, and is also called a motor.

이러한 전동기의 대부분이 회전운동의 동력을 만들지만, 직선운동의 형식으로 하는 것도 있다. 전동기는 전원(電源)의 종별에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되고, 교류전동기는 다시 3상교류용과 단상교류용으로 구분된다.Most of these electric motors generate the power of rotational motion, but some of them are in the form of linear motion. Electric motors are classified into DC motors and AC motors according to the type of power source, and AC motors are classified into three-phase and single-phase exchanges.

직류와 교류의 종별이 있다고는 하지만 원리상으로 보면 동일한 것으로, 자기장 속에 도체를 자기장과 직각으로 놓고 여기에 전류를 통하면 자기장에도 직각 방향으로 전자기적인 힘이 발생한다는 전자유도현상을 응용한 것이며, 전자기력은자기장의 세기, 전류의 세기 및 도체 길이의 곱에 비례한다.Although there are types of direct current and alternating current, in principle, they are the same, and the application of the electromagnetic induction phenomenon that electromagnetic force is generated in the direction perpendicular to the magnetic field by placing the conductor at a right angle with the magnetic field in the magnetic field, The electromagnetic force is proportional to the product of the magnetic field strength, the current strength and the conductor length.

이와 같은 발전기 및 전동기는 각 사용처 및 용도에 따라 개별적으로 구매하여 설치 사용하고 있는 것이다.Such generators and motors are purchased and installed separately for each use and purpose.

그러나, 상기한 발전기 및 전동기는 모두 동일한 원리를 이용한 것으로서, 로터의 회전력에 의해 발생되는 전기력을 수용하는 발전기나, 전기력에 의해 로터가 회전되게 하는 전동기는 동일한 구성임에도 불구하고 용도가 상이하다는 이유만으로 각기 개별적으로 생산되므로, 발전 및 전동작용을 동시에 요구하거나 발전기 및 전동기를 함께 사용하여야 하는 장소에서는 불가피하게 각각의 전동장치를 구매하여 설치하여야 하므로 매우 비경제적인 문제점이 있는 것이다.However, the above-described generator and the motor are all using the same principle, the generator for receiving the electric force generated by the rotational force of the rotor, the motor for allowing the rotor to be rotated by the electric force only because the use is different even though the same configuration Since they are produced separately, there is a very uneconomical problem, because inevitably, each electric device must be purchased and installed in a place where power generation and electric action are required simultaneously or when a generator and an electric motor must be used together.

또한, 상기한 발전기 및 전동기는 영구자석과 코일의 전기장을 이용하는 것으로서, 전기장 및 자기장의 손실이 커 비효율적인 문제점이 있는 것이며,In addition, the generator and the electric motor is to use the electric field of the permanent magnet and the coil, the loss of the electric field and magnetic field is a problem that is inefficient,

전동기에 사용되는 코일체의 경우 하나의 코일선을 이용하여 연속된 코일체를 스테이터에 순차적으로 감아 형성하게 되므로 코일체의 중간부에 전기적인 원인이나 기계적인 원인에 의해 권선소손이 발생하는 전동기 전체의 사용이 불가능하게 되므로 이에 따른 손실 및 수리 비용이 막대한 문제점이 있는 것이다.In the case of the coil body used in the motor, a continuous coil body is wound around the stator by using a single coil wire to be formed sequentially. Therefore, the entire motor in which coil burnout occurs due to electrical or mechanical causes in the middle of the coil body. Since it is impossible to use the loss and repair costs are enormous problems.

본 고안은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 로터를 갖는 스테이터에 연속권선에 의한 직렬연결된 발전코일 및 개별권선에 의한 병렬연결된 전동코일을 연속적으로 교호 반복 형성하고, 상기 스테이터의 외주연에는 별도의 자장차단코어를 형성함으로서,The present invention was devised to eliminate the problems as described above, successively alternating and repeatedly forming a power coil connected in series by a continuous winding and an electric coil connected in parallel by an individual winding in a stator having a rotor, and the outer periphery of the stator By forming a separate magnetic shield core,

상기 발전코일에 의한 발전기로의 사용은 물론 상기 전동코일에 의한 전동기로의 전환 사용이 가능하면서도, 로터 및 스테이터로부터 발생되는 자장 중 상호 영향을 미치지 아니하고 외부로 손실되는 자장을 차단코어에 의해 차단시키는 반면, 차단된 자장의 세기만큼 상대측으로의 자장이 증대되는 작용을 얻을 수 있어 발전효율 또는 구동효율이 크게 증대되는 효과를 갖는 자장 차단코어를 갖는 발전 및 전동 겸용 회전기를 제공함에 본 고안의 목적이 있는 것이다.The use of the power generation coil as a generator, as well as the use of the electric coil to switch to the electric motor, while blocking the magnetic field lost to the outside without mutual influence among the magnetic fields generated from the rotor and stator by the blocking core On the other hand, the object of the present invention is to provide a power generation and electric combined rotor having a magnetic field blocking core having the effect of increasing the magnetic field to the other side by the strength of the blocked magnetic field to greatly increase the power generation efficiency or driving efficiency. It is.

도 1은 본 고안 회전기의 전체구성도1 is an overall configuration diagram of the present invention a rotating machine

도 2a 내지 도 2b는 본 고안 회전기의 코일 결선도로서,2a to 2b is a coil connection diagram of the rotor of the present invention,

도 2a는 발전기 부분의 코일 결선도2A is a coil connection diagram of a generator part

도 2b는 전동기 부분의 코일 결선도2B is a coil connection diagram of a motor part

도 3은 본 고안 회전기의 측단면 전체도Figure 3 is a side cross-sectional overall view of the present invention the rotor

도 4a 내지 도 3b는 본 고안 회전기의 발전상태 측단면작동도로서,Figure 4a to 3b is a side view cross-sectional view of the power generation state of the present invention,

도 4a는 차단코어가 제거된 상태의 종래 작동도Figure 4a is a conventional operation with the blocking core removed

도 4b는 차단코어에 의한 측단면 작동도Figure 4b is a side cross-sectional operation by the blocking core

도 5a 내지 도 5b는 본 고안 회전기의 전동상태 측단면작동도로서,5a to 5b is an operation side cross-sectional view of the rotating state of the present invention,

도 5a는 차단코어가 제거된 상태의 종래 작동도Figure 5a is a conventional operation with the blocking core removed

도 5b는 차단코어에 의한 측단면 작동도Figure 5b is a side cross-sectional operation by the blocking core

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

10 : 로터 20 : 스테이터10: rotor 20: stator

21,21' : 발전코일 22,22' : 전동코일21,21 ': Power generation coil 22,22': Electric coil

30 : 하우징 40 : 차단코어30 housing 40 blocking core

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

도 1은 본 고안 회전기의 전체 구성도이고, 도 2a 내지 도 2b는 본 고안 회전기의 코일 결선도이다.1 is an overall configuration diagram of the rotor of the present invention, Figure 2a to 2b is a coil connection diagram of the rotor of the present invention.

회전 가능한 로터(10) 및 그 로터(10)의 외주연에 형성된 스테이터(20) 및 상기 로터(10) 및 스테이터(20)를 내측에 수용하고 있는 하우징(30)으로 된 공지의 발전기 및 전동기에 있어서,To a known generator and electric motor comprising a rotatable rotor 10 and a stator 20 formed on the outer periphery of the rotor 10 and a housing 30 accommodating the rotor 10 and the stator 20 therein. In

상기 스테이터(20)에는 연속적인 직렬권선에 의한 발전코일(21)(21')과 독립적인 병렬권선에 의한 전동코일(22)(22')을 순차적으로 교호 반복 형성하고,In the stator 20, power coils 21 and 21 'by continuous series windings and electric coils 22 and 22' by parallel winding independent of one another are sequentially formed,

상기 스테이터(20)의 외주연에는 링상의 차단코어(40)를 하우징(30) 내측에 고정 형성하여 구성된 것이다.The outer periphery of the stator 20 is formed by fixing the ring-shaped blocking core 40 inside the housing 30.

이상과 같은 본 고안 자장 차단코어를 갖는 발전 및 전동 겸용 회전기의 작용을 첨부도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in more detail by the accompanying drawings, the operation of the combined power generation and electric motor having a magnetic field blocking core of the present invention as described above.

본 고안 회전기는 도 3의 도시와 같이 중앙의 로터(10)와, 그 로터(10)의 외주연에 형성된 발전코일(21)(21') 및 전동코일(22)(22')을 갖는 스테이터(20), 상기 스테이터(20)의 외주연에 형성된 차단코어(40)로 구성된 것으로서, 상기 차단코어(40)의 외측에는 별도의 하우징(30)이 형성되어 그 내부를 보호하게 되는 것이다.The rotor of the present invention has a stator having a central rotor 10 and power generating coils 21, 21 'and electric coils 22, 22' formed on the outer circumference of the rotor 10, as shown in FIG. 20, which is composed of a blocking core 40 formed on the outer periphery of the stator 20, the housing 30 is formed outside the blocking core 40 to protect the inside thereof.

이러한 회전기를 이용하여, 이를 발전기로 사용하고자 하는 경우에는,If you want to use this rotor as a generator,

외부 동력에 의해 로터(10)를 회전시켜 그 로터(10)가 갖고 있는 영구자석의 자장을 스테이터(20)의 발전코일(21)(21')에 의해 수용하여 전기력을 얻는 것인데, 이때 도 4a의 도시와 같이 종래의 로터(10)와 스테이터(20) 간의 자장은 그 자장의 특성상 스테이터(20) 외측으로 손실되는 부분이 많았으나,The rotor 10 is rotated by external power to receive the magnetic field of the permanent magnet possessed by the rotor 10 by the power coils 21 and 21 'of the stator 20 to obtain electric force. As shown in FIG. 6, the magnetic field between the rotor 10 and the stator 20 is lost to the outside of the stator 20 due to the characteristics of the magnetic field.

도 4b의 도시와 같이 상기한 스테이커(20)의 외측에 별도의 차단코어(40)를 형성함으로서, 상기 차단코어(40)에 의해 외측으로 손실되는 자장을 차단하게 되므로 차단된 자장은 상대적으로 내측으로 자장의 세기가 증대되게 하는 역할을 하게 되므로 결국 그 발전효율이 크게 증대되는 것이다.As shown in FIG. 4B, by forming a separate blocking core 40 on the outside of the stacker 20, the magnetic field lost to the outside by the blocking core 40 is blocked. Since the role of increasing the strength of the magnetic field to the inside is that the power generation efficiency is greatly increased.

여기서, 상기한 발전코일(21)(21')은 발전기의 원리적 특성에 의해 도 2a의 도시와 같이 하나의 코일선이 연속하여 권선된 형태를 갖게 되는 것이다.Here, the power coils 21 and 21 ′ have a form in which one coil wire is continuously wound as shown in FIG. 2A due to the principle of the generator.

또한, 본 고안 회전기를 이용하여 전동기로 사용하고자 하는 경우에는, 상기한 스테이터(20)에 전원을 공급하게 되면 그 내측의 로터(10)가 회전하게 되는데,In addition, in the case where the present invention intends to use the electric motor using the rotor, when the power is supplied to the stator 20, the inner rotor 10 rotates.

도 5a의 도시와 같이 종래의 경우 그 스테이터(20)에 인가되는 전기장에 의해 영구자석체인 로터(10)를 회전시키게 되었으나 이때에도 자장의 특성상 외측으로 손실되는 자장이 많았으나, 도 5b의 도시와 같이 스테이터(20)의 전동코일(22)(22')에 전원을 인가하여 그 내측의 로터(10)가 회전하게 되면 스테이터(20) 외측의 차단코어(40)에 의해 외측으로 손실되는 자장을 차단함과 동시에 차단되는 자장의 세기만큼 스테이터(20)의 내측으로 자장의 세기가 커지므로 보다 구동효율이 증대되는 것이다.In the conventional case, as shown in FIG. 5A, the rotor 10, which is a permanent magnet, is rotated by an electric field applied to the stator 20, but at this time, the magnetic field is lost to the outside due to the characteristics of the magnetic field. Likewise, when the power is applied to the electric coils 22 and 22 'of the stator 20 and the rotor 10 inside thereof rotates, the magnetic field lost to the outside by the blocking core 40 outside the stator 20 is rotated. Since the strength of the magnetic field is increased to the inside of the stator 20 by the strength of the magnetic field blocked at the same time as blocking the driving efficiency is increased.

이러한, 발전기 또는 전동기로의 겸용사용은 이들 전동코일(22)(22')와 발전코일(21)(21')의 전원을 단속 제어하는 별도의 회로부에 의해 실현되는 것으로서, 이들 제어회로는 통상적인 일반회로에 적용하면 되는 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.This combined use as a generator or an electric motor is realized by a separate circuit unit for controlling the power supply of these electric coils 22 and 22 'and the power generating coils 21 and 21'. The detailed description thereof will be omitted since it is applicable to the general circuit.

이상과 같이 로터 및 스테이터에 의해 발전기는 물론 전동기로의 전환사용이 가능하면서도 별도의 차단코어에 의해 외측으로 손실되는 자장을 내측으로 보상 증대시켜주므로 발전효율 및 전동효율이 크게 증대되는 것이다.As described above, the use of the rotor and the stator to the generator as well as the electric motor can be used, but the magnetic field lost to the outside by a separate blocking core to increase the compensation to the inside, the power generation efficiency and the electric efficiency is greatly increased.

여기서, 상기한 전동코일(22)(22')은 종래와 같이 하나의 코일선에 의한 연속적인 직렬권선 형태가 아니라, 도 2b의 도시와 같이 각각의 전동코일(22)(22')에 각기 다른 코일선이 권취된 상태의 단일 병렬연결구조를 갖게 함으로서,Here, the electric coils 22 and 22 'are not in the form of a continuous series winding by one coil wire as in the related art, but are respectively provided on each of the electric coils 22 and 22' as shown in FIG. 2B. By having a single parallel connection structure with other coil wires wound,

하나의 전동코일(22)(22')이 전기적인 원인 또는 기계적인 원인에 의해 단선이 발생하더라도 나머지의 전동코일(22)(22')은 지속적인 작동이 가능하므로 출력저하의 문제점은 있으나, 종래와 같이 급격한 멈춤 또는 공회전 상태가 되는 것을 방지할 수 있는 것이며, 그 이외에도 상기한 모터의 수리시에도 해당되는 전동코일(22)(22') 만을 교체 수리하면 되는 것이므로 종래에 비해 보다 빠르고 저비용의 수리가 가능해 지는 것이다.Although one electric coil 22, 22 'is disconnected due to electrical or mechanical causes, the remaining electric coils 22 and 22' are capable of continuous operation, so there is a problem in output reduction. It is possible to prevent a sudden stop or idling state as described above. In addition, since only the electric coils 22 and 22 'corresponding to the above-mentioned motors are to be repaired, a repair is faster and lower cost than in the related art. Will be possible.

이상과 같은 본 고안 자장 차단코어를 갖는 발전 및 전동 겸용 회전기는, 발전코일에 의한 발전기로의 사용은 물론 상기 전동코일에 의한 전동기로의 전환 사용이 가능하면서도, 로터 및 스테이터로부터 발생되는 자장 중 상호 영향을 미치지 아니하고 외부로 손실되는 자장을 차단코어에 의해 차단시키는 반면, 차단된 자장의 세기만큼 상대측으로의 자장이 증대되는 작용을 얻을 수 있어 발전효율 또는 구동효율이 크게 증대되는 효과를 갖는 것이다.The electric power generator and the electric combined rotor having the magnetic field blocking core of the present invention as described above can be used not only as a generator by a power generation coil, but also as a switch to an electric motor by the electric coil, and among the magnetic fields generated from the rotor and the stator. While blocking the magnetic field lost to the outside without affecting by the blocking core, the magnetic field to the other side can be increased by the strength of the blocked magnetic field, so that the power generation efficiency or driving efficiency is greatly increased.

Claims

To a known generator and electric motor comprising a rotatable rotor 10 and a stator 20 formed on the outer periphery of the rotor 10 and a housing 30 accommodating the rotor 10 and the stator 20 therein. In

In the stator 20, power coils 21 and 21 'by continuous series windings and electric coils 22 and 22' by parallel winding independent of one another are sequentially formed,

The outer periphery of the stator (20) is a rotary power generation and electric combined rotor having a magnetic field blocking core, characterized in that the ring-shaped blocking core 40 is fixedly formed inside the housing (30).

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