KR200424155Y1 - 계자자극은 외부자극과 내부자극으로 구성되고 전기자는외부자극과 내부자극 사이에 유지되도록 구성된 발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교류발전기의 전기자와 계자자극에 관한 것으로, 계자자극이 회전할 때 전기자철심(電機子鑛心)으로 인한 제손실(諸損失)을 줄이기 위하여 전기자와 계자자극의 구조와 수단을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 계자자극은 외부자극과 내부자극으로 구성하여 축에 고정하고, 전기자는 비자성절연체의 코어에 도체를 권선하여 계자자극의 외부자극과 내부자극 사이에 유지되도록 본체 지지대에 고정하여, 축에 고정된 계자자극이 회전하면 전기자에 유도기전력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서 전기자철심을 비자성절연체로 하였기 때문에 높은 전압에도 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 계자자극과 전기자철심과의 자기유도(磁氣誘導)와 자석의 당기는 힘을 없애므로서, 전기자철심에 의한 제손실을 없애는 효과를 갖는다.

발전기, 전기자, 계자자극, 외부자극, 내부자극, 비자성절연체코어, 도체, 권선, 유도기전력, 전자유도, 자기유도, 자석의 당기는 성질

Description

계자자극은 외부자극과 내부자극으로 구성되고 전기자는 외부자극과 내부자극 사이에 유지되도록 구성된 발전기{a field magnet is consist of the outer magnet and the inner magnet, an armature is the generator to keep the gap positioning between the outer magnet and inner magnet}

제1도는 본 고안의 실시 예에 따른 교류발전기 정면도

제2도는 제1도에 도시된 본 고안의 교류발전기 A-A단면도

제3도는 제1도에 있어서 본 고안의 자극을 나타낸 사시도

제4도는 제1도에 있어서 본 고안의 전기자를 나타낸 사시도

제5도는 일반적인 교류발전기 단면도

제6도는 일반적인 교류발전기 전기자철심과 계자자극과의 자기유도(磁氣誘導 magnetic induction)에 의한 자력(당기는 힘)의 개념도

* 주요부호의 설명*

1: 본체지지대 2: 축 3: 계자자극 3a: 외부계자자극 3b: 내부계자자극

3c : 자극지지대 4: 전기자 4a : 도체 4b : 비자성절연체코어

5 : 전기자철심 6 : N극 7 : S극

본 고안은 교류발전기의 전류 발생장치에 관한 것으로 상세하게는 전기자와 계자자극의 구조에 관한 것이다.

발전기는 플레밍의 오른손법칙 "도체가 자속을 끊었을 때 생기는 유도 기전력의 방향은 오른손으로 엄지손가락, 집게손가락, 가운데 손가락을 서로 직각으로 펴고 집게손가락을 자장의 방향에, 엄지손가락을 운동하는 방향을 가리키면 가운데 손가락은 유도 기전력의 방향으로 된다. 발전기는 이 전자유도를 이용한 것이다."

일반적인 교류발전기는 제5도에 도시한바와 같이 전기자철심(5)에 도체(4a)가 권선되어 있고 계자자극(3)은 축(2)에 고정되어 외부동력에 의하여 계자자극(3)이 회전을 하게 되면 N극(6)과 S극(7)의 자기회로에 의하여 도체(4a)에 자속쇄교가 되면서 유도기전력이 발생하여 유도전류가 흐르게 된다. 이와 같이 일반적인 교류발전기를 운전할 때 손실을 보면 전기자 및 계자권선내 동손, 계자가변저항손, 철손, 기계손, 축수손, 풍손, 표류부하손의 손실이 있다.

특히 철손(鐵損)에 관계되는 전기자철심(5)에 의하여 발생되는 제손실(諸損失)은 전기자철심(5)의 치(齒)와 계철(繼鐵)에 있어서의 히스테리시스(hysteresis) 손실 및 와류손(渦流損)과 전기자철심(5)홈에 의하여 공진자속이 변화하는데 이로 인한 극면(極面)과 전기자치표면(電機子齒表面)에 있어서의 손실, 성층철심의 타출 및 굴곡으로 인한 손실, 홈을 가공할 때 적층간의 절연이 나빠지는데 이로 인한 손실, 표류자속에 의한 틀에서의 손실, 또 부하의 변화와 자기회로의 포화 때문에 변화하는 자기에 의한 표류부하 손실이 발생한다. 또 일반적인 발전기 전기자철심(5) 은 자성체이기 때문에 제6도와 같이 자기유도(磁氣誘導 magnetic induction)와 자석의 당기는 성질에 의하여 자력을 크게 할수록 발전효율을 낮추게 된다.

상세하게 설명하면 "자극의 세기를 나타내는 양을 자기량이라 하며 두 자극사이에 작용하는 힘을 자력이라 한다. 두 자극 간에 작용하는 힘F는 두 자극간의 자기량m1,m2의 곱에 비례하고 자극간의 거리 r의 제곱에 반비례한다. F=k× m₁ m₂ / r² [N]"라는 쿨릉의 법칙"에 의하여 N극(6)이 위치한 전기자철심(5)에는 S극으로 자기유도 되고, S극(7)이 위치한 전기자철심(5)에는 N극으로 자기유도 되어 전기자철심(5)과 계자자극(3) N극(6)과 S극(7)간에 작용하는 힘F의 자력(당기는 힘)에 의한 손실을 보게 된다.

일반적인 교류발전기는 전자유도에 의한 전기자도체의 유도기전력과 전기자철심의 자성체에 자기유도(磁氣誘導)에 의한 흡착력이 동시에 일어나지만 전자유도에 대한 것만 설명을 하는 문제점이 있다.

이와 같은 손실 외에도 발전기는 고속으로 회전하기 때문에 계자자극에 권선된 도체가 원심력을 견딜 수 있는 고난도의 기술이 필요하며 전기자권선도 높은 전압을 견딜 수 있는 절연을 위한 어려움이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위하여 전기자철심에 의하여 발생되는 제반 손실을 줄이거나 없애기 위하여 전기자철심의 소제변경과 전기자와 계자자극의 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 계자자극은 외부자극과 내부자극으로 구성하여 축에 고정하고, 전기자는 비자성절연체의 코어에 도체를 권선하여 계자자극의 외부자극과 내부자극 사이에 유지되도록 본체지지대에 고정하여 축에 고정된 계자자극이 회전하면 전기자에 유도기전력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 정면도이고 제2도는 제1도의 단면도로서, 계자자극(3)은 자극지지대(3c)에 외부자극(3a)과 내부자극(3b)으로 구성되어 축(2)에 고정되어 있고, 전기자(4)는 계자자극(3의) 외부자극(3a)과 내부자극(3b) 사이에 유지되도록 본체지지대(1)에 고정되어 있다.

상세하게 설명하면, 전기자(4)는 제4도와 같이 비자성절연체코어 (4b)에 3상으로 도체(4a)를 권선하여 제1도와 제2도 같이 계자자극(3)의 외부자극(3a)과 내부자극(3b) 사이에 유지하도록 본체 지지대(1)에 고정한다.

계자자극(3)은 제3도와 같이 외부자극(3a)이 N극이면 마주보는 내부자극(3b)은 S극이 되도록 하고 다음 외부자극(3a)이 S극이면 마주보는 내부자극(3b)은 N극이 되도록 한다. 계자자극(3)이 다수 개이면 순차적으로 위와 같이 배열하되 짝수개가 되도록 한여, 제1도와 제2도 같이 축(2)에 고정한다.

또 계자자극(3)의 간격은 제3도와 같이 외부계자자극(3a)에서 내부계자자극(3b)까지의 거리보다 크게 한다. 이와 같이 구성하여 축(2)에 외부 힘을 가하면 자 극(3)이 회전을 하게 되고 전기자(4)에는 유도기전력이 유기되어 유도전류가 흐르게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 교류발전기를 운전하면 전기자코어를 비자성절연체로 하였기 때문에 계자자극이 회전할 때 전기자철심으로 인한 제반 철손실을 없애는 효과가 있고, 계자자극과 전기자의 코어와 자기유도에 의한 흡착력이 일어나지 않으므로 발전효율을 높일 수 있고, 계자자극의 자력을 크게 하여도 되는 효과가 있다. 또 전기자코어를 비자성절연체를 사용하므로서 높은 전압에도 견딜 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 계자자극(3)은 자극지지대(3c)에 외부자극(3a)과 내부자극(3b)으로 구성하여 축(2)에 고정하고, 전기자(4)는 코어(4b)에 도체(4a)를 권선하여 계자자극(3)의 외부자극(3a)과 내부자극(3b) 사이에 유지하도록 본체 지지대(1)에 고정하고, 축(2)에 외부 힘을 가하면 계자자극(3)이 회전하면서 전기자(4)에 유도기전력이 유기되도록 고안된 것을 특징으로 한 교류발전기.
2. 제1항에 있어서 계자자극(3)은 외부자극(3a)이 N극이면 마주보는 내부자극(b)은 S극이 되도록 하고 다음 외부자극(3a)이 S극이면 마주보는 내부자극(3b)은 N극이 되도록 한다. 계자자극(3)이 다수 개이면 순차적으로 위와 같이 배열하되 짝수개가 되도록 한 것을 특징으로 한 교류발전기
3. 제1항에 있어서 코어(4b)는 비자성 절연체를 사용한 것을 특징으로 한 교류발전기

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