KR20060000397A - 발전기의 자기회로 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 발전기에서 기전력의 유도극성이 회전자의 회전을 방해하는 방향으로 유도되므로 발전기자기회로를 ￥유사형태(type)의 전기자자기회로도체로 구성하여 계자로부터 자속을 유도 받는 전기자편과 부하로 인해 전기자코일 의 전류로부터 유도된 자속을 계철방향으로 순환하도록 하는 기능의 자기회로를 부가하여 회전자의 회전을 방해하는 현상을 줄이고, 전기자반작용을 줄여 회전력감쇄현상을 줄여 동력을 장치의 크기와 에너지소모량을 줄여 경제성이 있는 발전기를 제시하기위한 발전기의 구성과 자기회로에 관한 것이다.

Description

발전기의 자기회로{Alternators Magnetic Circuit}

도1은 종래의 발전기(LENZ'S의 법칙) 원리도,

도2a는 종래의 발전기구성도,

도2b는 종래의 발전기 자기회로도,

도3은 본 발명의 발전기자기회로원리도,

도4a는 본 발명의 부분슬롯￥형 발전기자기회로 구성도,

도4b는 본 발명의 전부슬롯￥형 발전기자기회로 구성도,

도5a는 본 발명의 돌기￥형에 U형 공극 발전기자기회로 구성도,

도5b는 본 발명의 돌기￥형에 H형 공극 발전기자기회로 구성도,

본 발명은 자로(magnetic path)를 구성하는 계철(yoke) 내 원주면에 투자율이 높은 강자성도체로 만들어져 계자의 자속을 유도받도록 여러개의 Y형태 (type)·T형태(type)의 슬롯 및 돌기형 전기자자기회로 아래에 Y형태(type) 및 T형태 (type)·M형태(type)·역U형태(type)모양의 자기회로를 결합하여 ￥유사형태(type)의 전기자자기회로도체로 구성한 슬롯 및 돌기형 자기회로와 ￥유사형태(type)의 전기자자기회로도체와 계철(yoke)이 결합되는 도체의 상단 중심부에 H형태·U형태의 공극을 주어 자기회로를 구성한 발전기전기자 자기회로를 제공하여 전기자에서 유도된 기전력이 부하에 의해 전류흐름의 방향이 회전자의 회전을 방해하는 방향으로 자속이 유도되므로 나타나는 전기자의 역 자극현상에 의한 전기자반작용을 줄이기 위한 발전기 전기자자기회로의 구성원리에 관한 것이다.

지금까지 사용되어온 발전기(Alternator)는 회전자계자를 기계동력에 의해 회전시켜면 계자의 자속이 전기자와 계철등의 자로를 따라 흐르는 교번자속을 전기자 코일에서 자속을 쇄교하여 교류기전력(alternating electromotive force)을 일으키도록 구성되었다.

이러한 내용을 도1에서 제시하고 있는 발전원리인 LENZ＇S법칙을 예를 들어 설명을 하면 스위치(2)를 ON한 상태에서 자석(magnet)(1)을 코일(3)에 “가”방향으로 다가가면 코일(3)에서는 기전력이 유도되어 전압이 발생하고 부하저항(4)에 의하여 “다”방향으로 전류가 흐르면서 자석(magnet)(1)의 진행을 방해하는 반발력이 유도되고, 자석(magnet)(1)을 “나”방향으로 코일(3)에서 멀어지면 전류는“라”방향으로 방향을 바꾸어 흐르므로 자석 (magnet)(1)이 코일(3)로부터 멀어지지 않도록 흡인력이 유도된다.

이러한 연속적인 현상을 교류계(5)를 통하여 교류발전현상을 관찰할 수 있다.

도2a는 지금까지 사용된 발전기 구성을 도시한 것으로 구체적으로 설명하면 축(29)을 통하여 기계적 동력을 전달받아 축(29)과 결합된 회전자(20)가 회전 하게되면 Pilot Exciter(21)에서 흘러나온 전류가 Main Exciter(1)의 고정자계자(22)를 자화(magnetization)시키고, 축(29)과 결합구성된 Main Exciter(1)의 회전자전기자(23)(armature)에서 교류전력(전류)으로 증폭되어 3상 브리지 정류기(3-phase bridge rectifier)(24)를 거쳐 직류로 정류된 다음 발전기(alternator)(2)의 회전자코일(26)로 흘러 회전자계자(25)를 자화시키게 된다.

자화된 회전자계자(25)는 회전하면서 고정자전기자(27)로 자기유도하며 고정자전기자(28)코일에서는 유도된 자속을 쇄교하므로서 교류발전을 하게 된다.

도2b는 종래의 발전기자기회로의 정면도로 고정자전기자(27)와 회전자(25), 회전자코일(26)을 제시한 것으로 종래 발전기자기회로의 특징을 보여주고 있다.

이러한 발전방법은 LENZ＇S법칙에서 나타났던 현상과 같이 계자의 자극과 전기자의 자극이 서로 회전을 방해하는 극성으로 유도되기 때문에 전기를 만들기 위한 많은 기계적 동력원이 소요되므로 외부의 에너지 소모량이 클 수밖에 없었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로 그 목적은 발전기로 발전할 때 나타나는 전기자반작용을 줄이고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전기자도체에 감긴 기전력코일에서 유도된 기전력이 부하를 거쳐 되돌아오는 전류에 의한 역(반대)자속 때문에 발생하는 회전력감쇄현상을 줄 이고자 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 계자로부터 자속을 유도받는 자극편슬롯과 부하로 인해 발생하는 전류흐름으로 유도되는 자속을 구조적으로 분류하여 유도된 자속이 계자의 자속변화유도를 위한 회전 및 기타 운동을 방해하지 않도록 자기회로를 구성함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면 발전기 자기 회로에서 계철(yoke)내 원주면 내부에 투자율이 높은 강자성도체로 계자의 자속을 유도받기위한 Y형태(type)·T형태(type)·M형태(type)의 자극편으로 구성한 슬롯형과 돌기형 전기자자기회로의 아래일정부분에 Y형태(type)와 T형태 (type)·M형태 (type)·역U형태(type)의 전기자자기회로를 구성하여 부하시 코일을 따라 되돌아오는 전류에 의하여 발생한 역자속이 순환되도록 구성한 ￥유사형태(type)자기회로도체에 의한 이중(양방향)자속순환유도수단; 과

부하가 원인이 되어 발생한 전류의 흐름으로 만들어진 자속을 순환시키기 위한 ￥유사형태(type)의 역 자속순환용 보조전기자편 자기회로에 의한 회전력 감쇄방지수단; 과

￥유사형태(type)의 슬롯형과 돌기형전기자자기회로도체 중심부에 H형태와 U형태의 공극으로 발전기자기회로를 구성하여 자속을 제어하도록 구성한 자기저항유도수단;

의 발전기자기회로가 제공된다.

이러한, 구성에 대하여 그 원리와 작용을 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명의 자기회로원리를 설명한 것으로 구체적으로 설명하면, 스위치(2)를 ON한 상태(부하상태)에서 자석(magnet)(1)N극이 “가”방향으로 발전용전기자의 자극편(35)에 접근하면 자석(magnet)(1)N극의 자속선(line of magnetic induction)(33)이 발전용전기자(31)에 유도되고 유도된 자속은 기전력 코일(3)에서 기전력을 일으키지만 부하저항(4)에 의해“다”방향으로 흐르는 전류로 인하여 역 자속(N극)(34)이 유도되지만 Y형태(type)와 T형태(type)·M형태 (type)·역U형태(type)를 하나의 도체로 구성한 ￥유사형태(type)의 역 자속순환용 전기자자기회로 도체(32)로 자속이 순환되도록 이중(양방향)자속순환자기회로로 구성 되어 있다.

발전용전기자(35)편만 존재할 경우 부하에 의해 유도된 자속이 기계 동력으로 회전되는 회전력을 방해하는 극성이 유도되어 발전을 하기위해서는 많은 에너지 소모가 요구된다.

본 발명의 이중(양방향) 자속순환자기회로로 구성할 경우 부하로 코일을 따라 흐르는 전류에 의해 유도된 역 자속(34)이 ￥유사형태(type)의 자기회로(32)로 유도 순환되므로 기계 동력으로 회전되는 회전력을 직접 방해하지 못하기 때문에 기계동력을 얻기 위해 소모되는 에너지를 줄일 수 있다.

도4a는 슬롯형 발전기 부분￥유사형태(type)자기회로를 구성한 것이고, 도4b는 슬롯형 발전기 전부￥유사형태(type)자기회로로 구성한 것이다.

도5a는 돌기형 발전기 ￥유사형태(type)자기회로구성과 U공극의 구성을 설명하고 있다.

도5b는 돌기형 발전기 ￥유사형태(type)자기회로구성과 H공극의 구성을 설명하고 있다.

본 발명에 의한 발전기 자기회로의 구성은 실시예을 통하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

부하에 의해 코일에 흐르는 전류가 원인이 되어 만들어진 역 자속을 줄이게 되면 회전력감쇄현상이 현저히 줄기 때문에 기계동력장치(엔진 등)의 힘을 줄일 수 있으며, 이것과 관련한 에너지소모의 감소로 환경침해요소인 탄소를 크게 줄일 수 있는 점이 본 발명의 최대의 효과라 하겠다.

Claims (1)

1. 계계철(yoke)내 원주면 내부에 투자율이 높은 강자성도체로 계자의 자속을 유도받기위한 Y형태(type)·T형태(type)·M형태(type)의 자극편으로 구성한 슬롯형과 돌기형 전기자자기회로의 아래일정부분에 Y형태(type)와 T형태 (type)·M형태 (type)·역U형태(type)의 전기자자기회로를 구성하여 부하시 코일을 따라 되돌아오는 전류에 의하여 발생한 역자속이 순환되도록 구성한 ￥유사형태(type)자기회로도체에 의한 이중(양방향)자속순환유도수단; 과

   부하가 원인이 되어 발생한 전류의 흐름으로 만들어진 자속을 순환시키기 위한 ￥유사형태(type)의 역 자속순환용 보조전기자편 자기회로에 의한 회전력 감쇄방지수단; 과

   ￥유사형태(type)의 슬롯형과 돌기형전기자자기회로도체 중심부에 H형태와 U형태의 공극으로 발전기자기회로를 구성하여 자속을 제어하도록 구성한 자기저항유도수단; 의 발전기자기회로

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