KR20090096672A - 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적층규소강판을 적용한 스테이터에 대응하는 로터의 회전시에 나타나는 코깅(cogging)현상을 제거하고, 로터(rotor)와 스테이터(stator)가 서로 반대방향으로 회전함과 동시에 스테이터를 다단으로 만들어 에나멜 선량을 늘여 발전량을 높일 수 있도록 하는 코어리스 다단계 양방향 발전기에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 코어리스 다단계 양방향 발전기에 관한 것으로서, 일정 거리를 두고 반대극이 서로 마주보고 있는 영구자석 사이에 에나멜선을 감은 코일뭉치를 코일함의 슬롯에 설치하여, 영구자석에서 나오는 자력선과 쇄교토록 하며, 이때 영구자석이 부착된 로터의 회전방향과는 반대로 에나멜선이 설치된 스테이터를 회전시켜, 저속회전에서도 높은 발전전압을 유기토록 한다. 이를 위해 상기 로터와 스테이터에는 각각 방향이 반대로 형성된 블레이드를 갖는 풍차를 연결토록 한다.

그리고 에나멜선이 감긴 스테이터는 동심원을 따라 2단 등의 다단계로 제작할 수 있도록 하여 발전량을 증가시키도록 한 것을 특징으로 한다.

발전기, 로터, 스테이터, 코일함, 풍차, 코깅현상

Description

발전기{Generator}

본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 특히 적층규소강판을 적용한 스테이터에 대응하는 로터의 회전시에 나타나는 코깅(cogging)현상을 제거하고,

로터와 스테이터가 서로 반대방향으로 회전함과 동시에 스테이터를 다단으로 만들어 에나멜 선량을 늘여 발전량을 높일 수 있도록 하는 코어리스 다단계 양방향 발전기에 관한 것이다.

영구자석과 에나멜선이 감긴 적층규소강판을 이용하여 회전하는 모터나 발전기는 적층규소강판에 형성된 톱니모양의 슬롯 때문에 영구자석에 끌리는 부분과 그렇지 않은 부분으로 인해 톱니를 타고 넘는 듯한 코깅현상으로 원활한 회전이 어려웠다.

더구나, 약한 풍력에서는 로터의 회전속도가 느려 충전지의 충전개시전압에 도달하지 못하여 발전기의 가동효율이 낮았던 것이다.

이에 본 발명에서는 발전기의 코깅현상을 제거하고, 약한 풍력에서도 외형상의 확장없이 발전기의 발전량을 증대시킬 수 있도록 한 발전기를 제공코자 하는 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 과제를 해결하는 발전기를 제공하는 것으로서,

본 발명에서 제공하는 코어리스 발전기는 자력의 영향을 받지 않는 비자성체에 에나멜선을 권선하여 스테이터를 구성하고, 상기 스테이터를 필요에 따라 다단계로 설치하여 발전기 외형의 확장없이 에나멜 선량을 늘릴 수 있도록 하며, 로터의 회전방향과는 반대로 스테이터가 회전토록 하여 에나멜선과 자기력선의 쇄교 속도를 높여 낮은 회전속도에서도 에나멜선에 유기되는 전압을 높일 수 있도록 하며, 에나멜선의 좌우로 서로 다른 극끼리 마주보는 영구자석을 부착한 로터로 이루어진 발전기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 코어리스 다단계 양방향 발전기는, 자력의 영향을 받는 규소강판으로 이루어진 코어가 없어 회전시 저항으로 작용하는 코깅현상을 없앨 수 있다.

또한, 외형 확장없이 발전기 하우징 내부에 스테이터를 다단계로 설치하여,권선된 에나멜 선량을 늘려 발전량을 높이고, 스테이터와 로터가 서로 반대로 회전하도록 하여 저속 회전에서도 충전지의 충전개시전압에 일찍 도달하여 발전기 의 가동효율을 높일 수 있는 등 그 기대되는 효과가 큰 발명이다.

이하, 본 발명에 의한 코어리스 다단계 양방향 발전기의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5와 함께 상세히 설명한다.

도 1은 코어리스 다단계 양방향 발전기(1)의 내부 모습을 보인 횡단면도로서, 영구자석(2,3,4,5)이 각각 부착된 링형의 자석홀더(6,7,8) 3개를 도 2의 종단면도에서 보는 바와 같이 로터(9)에 고정토록 한다.

이는 로터(9)가 회전하면 이에 고정된 상기 자석홀더(6,7,8) 3개가 함께 회전하는 것이다.

상기 자석홀더(6,7,8)에 영구자석(2,3,4,5)을 부착할 시, 서로 마주보는 자석홀더(6,7,8)에 부착된 영구자석(2,3,4,5)은 서로 다른 극으로 배치토록 한다.

그리고 에나멜선을 감은 코일뭉치를 코일함(10,11)의 슬롯(12)에 끼운 후 서로 다른 극끼리 마주보고 있는 영구자석(2,3,4,5) 사이에 둔다.

코일뭉치는 코일함(10,11)의 슬롯(12)에 끼우되 상수에 맞추어 끼운다. 이때 코일함(10,11)은 기존의 코어를 대신하는 것으로서, 코깅현상을 없애기 위해 자력의 영향을 받지 않는 비자성체로 구성되며, 원주 형태로 결속된 코일함(10,11)들은 스테이터(13)와 연결된다.

도 4에서 코일뭉치들은 비자성체인 하나의 코일함(10,11)에 에나멜선을 코일의 형태로 권선한 것으로 구성된다. 각각의 코일함(10,11)들은 양측으로 요 부(14)와 철부(15)를 형성하여 이웃하는 코일함(10,11)과 서로 끼움조립되도록 한다. 그리고 상기 코일함(10,11)은 슬롯(12)을 일측 또는 양측으로 형성할 수 있으며, 슬롯(12)의 외부를 커버할 수 있는 덮개(12a)가 코일함(10,11)에 역시 끼워맞춤식으로 고정되도록 한다.

이렇게 각각의 코일함(10,11)들에 권선된 코일을 끼움으로서 기존의 원형 적층규소강판에 에나멜선을 일일이 권선하는 것과 비교하여, 많은 공수를 절감할 수 있다.

도 2에서는 영구자석(2,3,4,5)이 부착된 자석홀더(6,7,8)들이 샤프트(9a)에 축고정된 로터(9)에 부착되어 함께 회전하도록 구성된 모습의 단면을 볼 수 있다.

상기 코일함(10,11)들은 스테이터(13)와 결속되어 함께 회전가능하며, 로터(9)와는 별개로 회전할 수 있도록 되어 있다.

기존 발전기에서 스테이터는 고정되어 있고 로터만 회전하였으나, 본 발명에서는 스테이터(13)까지 회전하도록 하였다.

로터(9)와 반대방향으로 스테이터(13)를 회전시키면, 영구자석(2,3,4,5)의 자기력선과 에나멜선이 쇄교하는 속도가 빨라져 약한 풍력에서도 높은 발전전압을 얻을 수 있다.

이는 약한 바람에서도 밧데리를 충전 시킬 수 있는 충전개시전압에 일찍 도달하게 되며, 발전기(1)의 가동효율이 극대화되는 것이다.

상기한 효과를 얻기 위해서는 도 5에서 보는 바와 같이 발전기(1)에 결속 된 풍차(16,17)를 로터(9)와 스테이터(13) 용으로 상하 2등분하여, 동일 풍향에도 서로 반대 방향으로 풍차(16,17)가 회전하도록 블레이드(18,19)를 설치한다.

도 3과 같이 다단으로 구성된 로터(9)와 스테이터(13)는 외형의 확장없이 에나멜 선량을 늘여 동일 풍량에서도 높은 발전량을 얻을 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명의 발전기는 코깅 현상을 제거할 수 있으며, 발전기 가동효율 및 발전량을 높일 수 있어 관련 산업 발전에 크게 기여할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 코어리스 다단계 양방향 발전기에 있어서, 영구자석과 자석홀더 및 코일함의 배치 구조를 보인 횡단면도

도 2는 본 발명에 의한 코어리스 다단계 양방향 발전기에 있어서, 로터와 스테이터의 조립 상태를 보인 단면도

도 3은 본 발명에 의한 코어리스 다단계 양방향 발전기에 있어서, 로터와 스테이터를 2층으로 적층한 다른 실시예의 단면도

도 4는 본 발명에 의한 코어리스 다단계 양방향 발전기에 있어서, 스테이터를 구성하는 코일함의 구성을 보인 분해 상태의 평면도

도 5는 본 발명에 의한 코어리스 다단계 양방향 발전기에 풍차를 결합한 경우를 보인 단면도

도 6은 도 5의 주요부위 확대도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1: 발전기 2,3,4,5: 영구자석

6,7,8: 자석홀더 9: 로터

9a: 샤프트 10,11: 코일함

12: 슬롯 12a: 덮개

13: 스테이터 14: 요부

15: 철부 16,17: 풍차

18,19: 블레이드

Claims (6)

1. 영구자석(2,3,4,5)을 서로 다른 극성이 마주보도록 배치하여 샤프트(9a)에 축고정된 로터(9)와,

   상기 영구자석(2,3,4,5) 사이에는 에나멜선이 권선된 코일뭉치를 코일함(10,11)의 슬롯(12)에 끼움조립하여 스테이터(13)에 고정한 것을 특징으로 하는 발전기.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 코일함(10,11)을 비자성체로 제작하여 코깅현상을 제거토록 한 것을 특징으로 하는 발전기.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 코일함(10,11)의 양쪽으로 요부(14)와 철부(15)를 형성하여 이웃하여 조립되는 코일함(10,11)이 끼움조립되고, 슬롯(12) 외부에는 덮개(12a)가 끼움조립되도록 한 것을 특징으로 하는 발전기.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 로터(9)와 스테이터(13)는 다단으로 구성되어 높은 발전량을 발생시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 발전기.
5. 제 1 항에 있어서;

   상기 영구자석(2,3,4,5)은 자성체인 자석홀더(6,7,8)에 부착되고,

   상기 자석홀더(6,7,8)가 로터(9)에 고정된 것을 특징으로 하는 발전기.
6. 제 1 항에 있어서;

   상기 로터(9)와 스테이터(13)에 각각 풍차(16,17)를 연결하며,

   상기 풍차(16,17)의 블레이드(18,19)는 상호 반대방향으로 설치되어 로터(9)와 스테이터(13)가 반대방향으로 회전토록 한 것을 특징으로 하는 발전기.

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