KR200382404Y1 - 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기에 관한 것으로서, 특히 디젤엔진의 플라이휠을 통하여 연결되면서 하우징의 내측에 설치되는 발전기 및 여자기로 구성되는 브러시레스 발전기에 있어서, 여자기 회전자와 여자기 고정자가 리액터 방식으로 결선되는 여자기와; 상기 여자기로부터 출력되는 전압을 직류 전압으로 정류하도록 상기 여자기 고정자의 출력에 연결되는 정류기; 및 상기 정류기를 통해 상기 여자기로부터 공급되는 전압에 의해 동작되고, 상기 여자기에 부하의 전압 변동율을 전달하도록 상기 정류기의 출력단에 연결되고, 상기 여자기와 연결되는 발전기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안에 따르면 하이브리드 동기 리액터 방식을 이용하여 자동전압 조정기없이 브러시레스 발전기의 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있고, 부하에 따른 전압 변동율을 적게함으로써 브러시레스 발전기의 효율을 개선할 수 있다.

Description

하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기{Brushless generator of hybrid synchronous reactor type}

본 고안은 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기에 관한 것으로서, 상세하게는 발전기의 출력 특성이 향상되고, 출력 전압을 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로서, 전자기 유도작용으로 기전력을 발생시키고, 이 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대적 속도에 비례하며, 기전력의 방향은 플레밍의 오른손 법칙에 의해 알 수 있다.

이러한 종래의 브러시레스 발전기 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 디젤엔진(1)과 상기 디젤엔진(1)의 플라이휠(3)을 통하여 연결되면서 하우징(2)의 내측에 설치되는 발전기(7) 및 여자기(8)로 구성되어 있으며, 상기 디젤엔진(1)이 구동하는 회전력은 디젤엔진(1)의 플라이휠(3)에 커플링(4)을 통하여 연결되는 회전축(9)상의 발전기 계자(6) 및 이와 대응되는 발전기(7)에 의해 동력을 발생시킨다. 도면중 미설명 부호인 10은 발전기(7)에 의해 생성되는 전력을 컨트롤하는 전압조정기이다.

그리고, 상기 회전축(9)의 일측에 팬(5)과 여자기(8)가 각각 구비되고, 상기 하우징(2)은 회전축(9)을 베어링(11)에 의해 지지하는 프레임(15)이 일측에 연결되는 구성으로 이루어진다.

상기와 구조를 갖는 브러시레스 발전기는 도 2에서와 같이, 여자기(32)의 여자가 회전자에서 발생한 전압이 여자기 고정자로 인가되고, 여자기 고정자에서 발생하는 전원은 정류기(33)를 거쳐 발전기(35)의 발전기 회전자(34)로 공급되고, 발전기 회전자(34)에 의해 발전기 고정자(36)에 전압이 발생한다. 도면중 미설명 부호인 31은 자동전압조정기이다.

그러나, 이러한 종래의 브러시레스 발전기는 일정한 출력을 보장하기 위하여 여자기에 자동전압조정기가 사용되기 때문에 자동전압조정기로 인해 부하에 대한 응답 특성이 늦고, 이로 인해 전압 변동률이 큰 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하이브리드 동기 리액터 방식을 이용하여 자동전압 조정기없이 브러시레스 발전기의 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있고, 부하에 따른 전압 변동율을 적게함으로써 브러시레스 발전기의 효율을 개선할 수 있도록 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은,

디젤엔진의 플라이휠을 통하여 연결되면서 하우징의 내측에 설치되는 발전기 및 여자기로 구성되는 브러시레스 발전기에 있어서, 여자기 회전자와 여자기 고정자가 리액터 방식으로 결선되는 여자기와; 상기 여자기로부터 출력되는 전압을 직류 전압으로 정류하도록 상기 여자기 고정자의 출력에 연결되는 정류기; 및 상기 정류기를 통해 상기 여자기로부터 공급되는 전압에 의해 동작되고, 상기 여자기에 부하의 전압 변동율을 전달하도록 상기 정류기의 출력단에 연결되고, 상기 여자기와 연결되는 발전기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 여자기와 발전기는 4극으로 이루어진다.

여기에서 또한, 상기 여자기는 Y결선으로 결선되는 여자기 회전자와; 상기 여자기 회전자와 일정 공극을 유지하며 Y결선으로 결선되는 여자기 고정자로 구성된다.

여기에서 또, 상기 발전기는 상기 정류기의 출력단에 연결되는 발전기 회전자와; 부하로 3상 전압을 출력하도록 Y결선으로 결선되고, 상기 여자기 회전자와 연결되는 발전기 고정자로 구성된다.

여기에서 또, 상기 발전기 회전자는 초기 여자 전압을 형성하도록 회전자 치에 각각 영구자석이 결합된다.

여기에서 또, 상기 영구자석은 사각 막대 형상으로 형성되되, 상기 발전기 회전자의 길이의 1/10로 형성된다.

이하, 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안을 설명하기 앞서 리액터를 설명하면, 철심자로에 공극을 가지는 전기기기에 사용되는 리액터 방식은 전기 제품의 기동시에 순간적으로 발생되는 기동전류를 감소시키는데 사용되고 있으며, 전력 변환기기의 주회로에 파형개선 목적이나 고조파 필터 목적으로 이용된다.

도 3은 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 구성을 나타낸 회로도이고, 도 4는 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 발전기 회전자의 구성을 나타낸 정면도이며, 도 5는 도 4의 단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 발전기 회전자의 판의 구성을 나타낸 정면도이다.

도 3 내지 도 6b를 참조하면, 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기(100)는, 여자기(110)와, 정류기(120)와, 발전기(130)로 구성된다.

여자기(110)는 여자기 회전자(111)는 Y결선으로 결선되고, 여자기 고정자(113)는 여자기 회전자(111)와 일정 공극을 유지하며 Y결선으로 결선된다. 즉, 여자기 회전자(111)와 여자기 고정자(113)가 리액터 방식으로 형성된다. 여기에서, 여자기(110)는 4극으로 이루어진다.

정류기(120)는 여자기(110)로부터 출력되는 전압을 직류 전압으로 정류하도록 여자기 고정자(113)의 출력에 연결된다.

발전기(130)는 정류기(120)를 통해 여자기(110)로부터 공급되는 전압에 의해 동작되고, 여자기(110)에 부하의 전압 변동율을 전달하도록 정류기(120)의 출력단에 연결되는 발전기 회전자(131)와, 부하(140)로 3상 전압을 출력하도록 Y결선으로 결선되고, 여자기 회전자(111)와 연결되는 발전기 고정자(133)로 구성된다. 여기에서, 발전기(130)는 4극으로 이루어지고, 발전기 회전자(131)는 초기 여자 전압을 형성하도록 회전자 치(131-2)에 각각 영구자석(132)이 결합되고, 영구자석(132)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 사각 막대 형상으로 형성되데, 발전기 회전자(131)의 길이의 1/10로 형성된다. 한편, 발전기 회전자(131)는 도 3에 도시된 바와 같이 회전자 치(131-2)가 형성 판(131-1)을 수십에서 수백장으로 적층시켜 형성하는 데, 이때, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 일부의 회전자 치(131-2)에만 영구자석(132)이 삽입 가능한 홀(131-3)을 형성하여 영구자석(132)이 상단부에만 삽입되도록 한다.

이하, 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 동작을 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

디젤엔진(도시 생략)의 플라이휠이 회전을 하게 되면 플라이휠과 연동되는 회전축(도시 생략)에 설치된 발전기(130)의 발전기 회전자(131)와 여자기(110)의 여자기 회전자(111)가 회전을 하게 된다.

그러면, 여자기(110)의 여자기 회전자(111)가 회전을 하여 초기 자여자 전압을 발생하고, 발생된 여자 전압이 여자기 고정자(113)로 입력되어 여자기 고정자(113)에서 자력이 형성된다.

여자기 고정자(113)에 발생된 자력에 의해 여자기 회전자(111)에서 교류 전압인 발전 전압이 발생되고, 발전 전압은 정류기(120)를 통해 직류 전원으로 가변되어 발전기(130)의 발전기 회전자(131)에 공급된다.

그러면, 발전기 회전자(131)에 자력이 형성되고, 형성된 자력에 의해 발전기 고정자(133)에서 발전 전압이 발생된다. 이때, 발전기 회전자(131)의 영구자석(132)에 의해 초기여자 전압이 상승되어 발전기 회전자(131)의 회전이 원활하게 이루어진다.

한편, 부하(140)가 변동하게 되면, 발전기 고정자(133)와 연결된 여자기 회전자(111)에 부하(140)의 변동에 따른 전압 변동이 피드백되어 부하(140)의 전압 변동율에 연동하여 여자기 회전자(111)에 전압 변동율에 해당되는 여자 전압이 입력된다.

이로 인해, 여자기 고정자(113)에서 발생되는 자력의 세기가 증가되고, 여자기 고정자(113)에 발생된 자력에 대응되는 크기의 교류 전압인 발전 전압을 발생하여 정류기(120)로 출력하기 때문에 발전기 회전자(131)에 자력이 그만큼 증대되어 발전기 고정자(133)에서 발생되는 발전 전압의 크기가 커진다.

상기와 같이 구성되는 본 고안인 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기에 따르면, 하이브리드 동기 리액터 방식을 이용하여 자동전압 조정기없이 브러시레스 발전기의 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있고, 부하에 따른 전압 변동율을 적게함으로써 브러시레스 발전기의 효율을 개선할 수 있다.

본 고안은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 실용신안등록청구범위에 의해 제공되는 본 고안의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 고안이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 극히 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

도 1은 종래의 발전 시스템을 도시한 단면도,

도 2는 도 1에 따른 발전기 시스템을 도시한 회로도,

도 3은 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 구성을 나타낸 회로도,

도 4는 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 발전기 회전자의 구성을 나타낸 정면도,

도 5는 도 4의 단면도,

도 6a 및 도 6b는 본 고안에 따른 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기의 발전기 회전자의 판의 구성을 나타낸 정면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110 : 여자기 111 : 여자기 회전자

113 : 여자기 고정자 120 : 정류기

130 : 발전기 131 : 발전기 회전자

131-1 : 판 131-2 : 회전자 치

131-3 : 홀 132 : 영구자석

133 : 발전기 고정자

Claims (6)

1. 디젤엔진의 플라이휠을 통하여 연결되면서 하우징의 내측에 설치되는 발전기 및 여자기로 구성되는 브러시레스 발전기에 있어서,

   여자기 회전자와 여자기 고정자가 리액터 방식으로 결선되는 여자기와;

   상기 여자기로부터 출력되는 전압을 직류 전압으로 정류하도록 상기 여자기 고정자의 출력에 연결되는 정류기; 및

   상기 정류기를 통해 상기 여자기로부터 공급되는 전압에 의해 동작되고, 상기 여자기에 부하의 전압 변동율을 전달하도록 상기 정류기의 출력단에 연결되고, 상기 여자기와 연결되는 발전기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 여자기와 발전기는,

   4극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 여자기는,

   Y결선으로 결선되는 여자기 회전자와;

   상기 여자기 회전자와 일정 공극을 유지하며 Y결선으로 결선되는 여자기 고정자로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 발전기는,

   상기 정류기의 출력단에 연결되는 발전기 회전자와;

   부하로 3상 전압을 출력하도록 Y결선으로 결선되고, 상기 여자기 회전자와 연결되는 발전기 고정자로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 발전기 회전자는,

   초기 여자 전압을 형성하도록 회전자 치에 각각 영구자석이 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 영구자석은,

   사각 막대 형상으로 형성되되, 상기 발전기 회전자의 길이의 1/10로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동기 리액터 방식의 브러시레스 발전기.