KR20110038750A - 고효율 차량용 알터네이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고효율 차량용 알터네이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 알터네이터와는 다른 전기자 코일과 계자 코일의 배열 및 코어 재질 개선 그리고 영구 자석을 이용한 고효율 발전기 기술을 알터네이터에 적용하여 알터네이터 구동에 필요한 에너지를 감소시켜 자동차 엔진의 효율을 향상시키고, 레귤레이터가 없어도 일정한 전압을 유지할 수 있는 고효율 차량용 알터네이트에 관한 것으로서, 레귤레이터가 없어도 일정한 전압을 유지할 수 있게 되어 이에 따른 원가 절감의 효과를 제공하게 되며, 레귤레이터가 없어도 전체 부하량에 따라 전류량을 자동으로 조절할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

전기자 코일, 영구자석, 알터네이트, 차량.

Description

고효율 차량용 알터네이트{high-efficiency alternator.}

본 발명은 고효율 차량용 알터네이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 알터네이터와는 다른 전기자 코일과 계자 코일의 배열 및 코어 재질 개선 그리고 영구 자석을 이용한 고효율 발전기 기술을 알터네이터에 적용하여 알터네이터 구동에 필요한 에너지를 감소시켜 자동차 엔진의 효율을 향상시키고, 레귤레이터가 없어도 일정한 전압을 유지할 수 있는 고효율 차량용 알터네이트에 관한 것이다.

종래의 차량용 알터네이터는 자동차 엔진에서 동력을 공급받아 차량에 필요한 전기를 생산하는 부품으로서 종래의 발전기 구조에 레귤레이터를 장착하여 알터네이터 회전자의 속도에 상관없이 일정한 전압을 생산하는 방식이다.

여기서 레귤레이터는 회전자의 속도에 상관없이 일정한 전압을 생산하기 위한 부품으로 계자 코일에 입력되는 전류의 크기를 조절하여 전압을 일정하게 유지시킨다.

즉, 회전자가 저속일 경우에는 계자 코일에 입력되는 전류를 크게 하고, 고속일 경우에는 계자 코일에 입력되는 전류를 작게 하여 일정하게 전압을 조절하는 것이다.

일반적으로 12V 배터리를 장착한 자동차의 경우 알터네이터는 13.4 ~14.8 V의 전압을 유지하여야 배터리 과충전을 방지할 수 있다.

또한 레귤레이터는 차량의 연비 향상을 위하여 차량 전체의 전기 부하량에 따라 전기 출력량을 자동으로 조절하여 알터네이터에 필요 없는 부하가 걸리지 않도록 하는 기능도 수행한다.

일반적으로 알터네이터는 차량에 시동을 거는 순간부터 시동을 끄는 순간까지 항상 부하가 걸려 있어 자동차를 운전하는 운전자의 입장에서는 알터네이터 때문에 발생하는 자동차 출력 감소 및 연비 하락을 실감할 수 없는데, 일반적으로 차량용 120A 용량의 알터네이터를 가동하기 위해서는 약 3마력의 힘이 소모된다. 자동차 에어콘을 가동하는 힘이 약 3~4마력인데, 이것과 비교하면 알터네이터 가동에 따른 차량 연료 소모량을 예측할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 알터네이트 및 배터리의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 배터리와 부하는 병렬로 연결되어 있어 배터리 충전이 덜되어 있으면 알터네이트에서 부하로 전류가 바로 흘러들어가는 구조를 가지고 있었다.

따라서, 부하의 일반적인 전압인 13.4 볼트 내지 14.8볼트를 알터네이트에서 유지해야만 부하도 과전압이 발생하지 않으며, 배터리에도 과전압이 발생하지 않게 된다.

한편, 상기 레귤레이터의 다른 특징은 전체 부하량에 따라 계자 코일의 전류를 제어하여 전력량 생산을 수행하게 되는데 이를 통해 자동차 연비를 높일 수 있게 된다.

상기 설명을 종합해보면 종래의 계자코일을 포함하여 구성되는 자동차 혹은 오토바이용 알터네이트에는 반드시 레귤레이터가 필요하게 되므로 제조 원가가 상승하는 문제점, 계자 코일에 입력되는 전기 소모량이 늘어나는 문제점으로 인하여 발전 효율이 낮은 문제점을 가질 수 밖에 없었다.

본 발명은 레귤레이터가 없어도 일정한 전압을 유지할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 레귤레이터가 없어도 전체 부하량에 따라 전류량을 자동으로 조절할 수 있는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 알터네이트에 구성되는 계자 코일 대신에 영구자석을 구성하여 계자 코일에 입력되는 전류가 필요없어 이에 따른 알터네이트의 효율을 높일 수 있는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 알터네이트에 구성되는 회전자를 방해하는 힘을 최소화하여 알터네이트의 효율을 높일 수 있는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 알터네이트를 구성하고 있는 규소 강판 대신에 코어용 페라이트를 구성하여 와전류 손실을 최소화하여 알터네이트의 효율을 높일 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 저속도에서도 전류량이 일정하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 회전축과; 상기 회전축에 형성되는 제1영구자석 및 제2영구자석을 결합하여 구성하며, 상기 회전축에 형 성된 제1영구자석 및 제2영구자석의 외측으로 형성되는 다수개의 자기유도코어부와 전기자코일부;를 구성하되, 상기 자기유도코어부를 규소 강판 대신에 코어용 페라이트로 형성함으로써, 상기한 본 발명의 목적을 달성하게 된다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 고효율 차량용 알터네이트는 레귤레이터가 없어도 일정한 전압을 유지할 수 있게 됨으로써, 이에 따른 원가 절감의 효과를 제공하게 되며, 레귤레이터가 없어도 전체 부하량에 따라 전류량을 자동으로 조절할 수 있는 효과를 부수적으로 제공할 수 있게 된다.

그리고, 알터네이트에 구성되는 계자 코일 대신에 영구자석을 구성하여 계자 코일에 입력되는 전류가 필요없어 이에 따른 알터네이트의 효율을 높일 수 있으며,알터네이트에 구성되는 회전자를 방해하는 힘을 최소화하여 알터네이트의 효율을 높일 수 있으며, 알터네이트를 구성하고 있는 규소 강판 대신에 코어용 페라이트를 구성하여 와전류 손실을 최소화하여 알터네이트의 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

그리고, 저속도에서도 전류량이 일정한 효과를 제공할 수 있게 된다.

이하 본 발명에 대하여 도면 및 구체적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 단면도이다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 자기장을 도식화한 도면이다.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 다수개의 전기자코일부가 구성된 예를 나타낸 평면도이다.

도 2 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명인 고효율 차량용 알터네이트는,

제1자기유도코어부(100)에 권선되는 제1전기자코일부(150)와;

상기 제1자기유도코어부와 일정 거리 이격되어 형성되는 제2자기유도코어부(300)에 권선되는 제2전기자코일부(350)와;

회전축에 형성되는 제1영구자석(3000)과;

회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석과 결합되어 형성되는 제2영구자석(4000)과;

상기 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300) 사이에 형성되는 회전축(2000);을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제1영구자석(3000)의 극성과 제2영구자석(4000)의 극성을 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 제1자기유도코어부(100)와 제2자기유도코어부(300)의 재질을 코어용 페라이트로 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 알터네이트의 출력 용량을 높이기 위하여 제1전기자코일부(150)와 제2전기자코일부(350) 이외에 회전축을 중심으로 일정 간격 이격되게 다수의 전기자코일부를 형성시키게 된다.

본 발명의 가장 큰 특징은 종래의 알터네이트를 구성하는 계자코일부 대신에 상기한 영구자석을 구성하고, 자기유도코어부를 규소 강판으로 형성되는 것이 아닌 코어용 페라이트 재질로 형성시키고, 상기한 영구자석 및 전기자코일부의 배치 및 영구자석의 극성을 반대로 형성시키는 것이며, 이를 통해 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 것이다.

구체적으로 설명하자면, 제1영구자석의 극성과 제2영구자석의 극성을 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하고 있는데, 도 2와 같이 제1영구자석의 S극에 제2영구자석의 N극이 배치되고, 제1영구자석의 N극에 제2영구자석의 S극이 배치되도록 형성하게 된다.

따라서, 회전축에 형성되는 제1영구자석과 제2영구자석을 회전시키게 되면 제1자기유도코어부의 어느 일측 끝단에 N극 및 S극이 통과하게 되고, 타측 끝단에 S극 및 N극이 통과하게 되는 것이다.

즉, 상기와 같은 배열을 통해 전기자코일에 전류가 흐를 때 발생하는 회전자(여기서는 제1영구자석과 제2영구자석)의 회전을 방해하는 힘인 역토오크를 최소화하여 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 제1자기유도코어부(100)와 제2자기유도코어부(300)의,

재질은 코어용 페라이트를 사용하는 것이 바람직하다.

그 이유는 종래의 알터네이트는 와전류가 거의 없는 페라이트 대신 와전류가 상당한 규소강판을 사용하는데 페라이트는 규소강판에 비해 자속밀도가 1/4에 불과하기 때문에 출력이 매우 떨어진다.

따라서, 종래의 알터네이트는 페라이트를 사용하는 것이 불가능하나 본 발명에 의한 알터네이트는 페라이트 코어와 규소강판 코어의 출력이 동일하므로 페라이트 코어를 사용하게 되면 와전류에 의한 철손을 대폭 줄일 수 있는 장점을 제공하게 되며, 이에 따라 초기 시동토크 및 저전류에서의 부하가 줄어드는 장점을 제공하게 되는 것이다.

또한, 도 2a에 도시한 바와 같이 제1전기자코일부(150)와 제2전기자코일부(350)에 형성된 자기장과 제1영구자석과 제2영구자석에 의해 형성된 자기장이 직선 형태가 아닌 평행 형태로 형성되어 진다.

따라서, 영구자석과 전기자코일부 사이에 작용하는 자기장의 힘이 계자코일부와 전기자코일부가 종래의 알터네이트와 같이 서로 마주보고 있을 때보다 작게 작용하게 된다.

상기한 것은 영구자석 2개를 가지고 실험해보면 그 차이를 쉽게 알 수 있다.

즉, 영구자석의 자기장 세기는 N과 S극을 마주보게 배치했을 때 가장 세며 N극과 S극을 평행하게 배치시키면 서로 끌어당기는 힘이 감소하게 된다.

상기 제1전기자코일부(150)는 제1자기유도코어부(100)에 권선되며, 제2전기자코일부(350)는 상기 제1자기유도코어부와 일정 거리 이격되어 형성되는 제2자기 유도코어부(300)에 권선된다.

또한, 상기 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300) 사이에 회전축(2000)을 설치 구성하며, 상기 제1자기유도코어부의 양 끝단 사이에 제1영구자석과 상기 제1영구자석과 결합되어 형성되는 제2영구자석을 형성하게 된다.

극성을 보자면, 제1영구자석과 제2영구자석이 형성된 회전축을 회전시키면 제1자기유도코어부 한쪽 끝단에는 N-S-N-S...가 통과하게 되고 나머지 반대 끝단에는 S-N-S-N...이 통과하게 되어 제1자기유도코어부의 양 끝단에는 서로 반대극이 순차적으로 동시에 통과하게 되는 것이다.

제2자기유도코어부에는 제1자기유도코어부와는 반대의 극이 동시에 통과하게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 다른 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트는,

고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

제1자기유도코어부(100)에 권선되는 제1전기자코일부(150)와;

상기 제1자기유도코어부와 일정 거리 이격되어 형성되는 제2자기유도코어부(300)에 권선되는 제2전기자코일부(350)와;

회전축에 형성되되, N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제1영구자석(3000)과;

상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대되는 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제2영구자석(4000)과;

상기 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300) 사이에 형성되는 회전축(2000);을 포함하여 구성되게 된다.

상기와 같은 구성은 알터네이트의 주파수를 높이거나, 출력 용량을 높이기 위한 구성이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1영구자석이 회전축에 형성되며, N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성하게 되며, 상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되는 제2영구자석에는 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성하게 된다.

예를 들어, 제1영구자석의 어느 일측에 N극이 형성되면 이와 결합되는 제2영구자석에는 S극이 형성되며, 제1영구자석에 S극이 형성되면 이와 결합되는 제2영구자석에는 N극이 차례대로 형성되는 것이다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 알터네이트의 출력 용량을 높이기 위하여 상기한 영구자석을 다극으로 형성하는 것 이외에 제1전기자코일부(150)와 제2전기자코일부(350)를 포함하여 회전축을 중심으로 일정 간격 이격되게 다수의 전기자코일부를 형성하여 달성할 수도 있다.

즉, 도 4에서는 제1전기자코일부와 제2전기자코일부 이외에도 두 개의 전기자코일부를 일정 간격 이격되게 형성하였다.

다시 말하자면, 출력 용량을 높이기 위하여 영구자석을 다극으로 형성하거나, 전기자코일부를 기본적인 2개 이외에 추가적으로 다수를 적용하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트는,

회전축(2000)과;

회전축에 형성되되, N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제1영구자석(3000)과;

상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대되는 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제2영구자석(4000)과;

상기 회전축에 형성된 제1영구자석 및 제2영구자석의 외측으로 형성되는 다수개의 자기유도코어부와;

상기 다수개의 자기유도코어부에 각각 권선되는 전기자코일부;를 포함하여 구성되게 된다.

이때, 상기 자기유도코어부 및 자기유도코어부에 권선되는 전기자코일부는 홀수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 설명하자면, 영구자석을 짝수 개로 구성하고, 전기자코일부를 홀수 개로 구성하게 되는데, 예를 들어 제1영구자석이 4 극일 경우에 결합되는 제2영구자석도 4 극이 되고, 전기자코일부는 3 개 혹은 5개로 영구자석 외측에 배열하게 되는 것이다.

왜냐하면, 와전류에 의한 철손을 줄이기 위하여 상기와 같이 구성하게 되는 것이다.

상기와 같은 구성에 의해 부하량에 따라 전압이 자동 조절되게 된다.

일반 알터네이트에서 12.5볼트 이상이 출력될 경우에 배터리에 과충전이 발생할 수 밖에 없었다.

반면에 본 발명을 적용할 경우에는 알터네이트에서 12.5볼트 이상의 높은 전압이 출력되더라도 배터리에 충전하게 되면 12.5 볼트로 자동 전환되어 진다.

예를 들어, 배터리가 24볼트라면, 충전시 전압은 24.5볼트 내지 25볼트로 자동 전환되게 된다.

따라서, 레귤레이터가 필요없게 되는 것이다.

본 발명에서 설명하고 있는 차량이란 일반적으로 자동차 혹은 오토바이 등을 의미하고 있다.

한편, 하기의 본 발명의 이실시예에 따라 과제를 달성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 사시도이고, 도 5a는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 평면도이며, 도 5b는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 정면도이며, 도 5c는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트기의 A-A' 단면도이고, 도 5d는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 자기장을 도식화한 도면이다.

즉, 전기자코일부(210)가 권선되는 권선용자기유도코어부(200)와, 제1자기유 도코어부(100)와, 제2자기유도코어부(300)를 포함하여 구성되는 일측유닛(1000)과; 회전축(2000)과; 제1영구자석(3000)과; 제2영구자석(4000)과; 상기 일측유닛과 동일하게 구성되는 타측유닛(5000);을 포함하여 구성된다.

상기 일측유닛(1000)은 회전축을 기준으로 회전축의 어느 일측에 형성되므로 일측유닛으로 정의하였으며, 상기 타측유닛(5000)은 회전축을 기준으로 회전축의 타측에 형성되므로 타측유닛으로 정의하였다.

상기 권선용자기유도코어부(200)에 전기자코일부(210)가 권선되어진다.

이때, 상기 제1자기유도코어부(100)는 제1수직부(110) 및 제1수평부(120)로 구성되어지며, 상기 제1수평부는 하측으로 길게 형성되는 직사각형상을 하고 있으며, 상기 제1수직부는 수평 방향으로 길게 형성되는 직사각형상을 하고 있게 된다.

또한, 제2수직부 및 제2수평부도 상기와 같은 동일한 형상을 가지게 되어 상기 제1자기유도코어부 및 제2자기유도코어부가 권선용자기유도코어부를 감싸는 형태를 이루는 것이다.

상기 제1자기유도코어부(100)는 일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 어느 일측에 수직되게 연결되는 제1수직부(110) 및 상기 제1수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제1수평부(120)로 구성되게 된다.

또한, 상기 제2자기유도코어부(300)는 일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 타측에 수직되게 연결되는 제2수직부(310) 및 상기 제2수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제2수평부(320)로 구성되게 된다.

이때, 상기 전기자코일부(210)와, 권선용자기유도코어부(200)와, 제1자기유 도코어부(100)와, 제2자기유도코어부(300)가 일측유닛(1000)을 구성하게 된다.

도면에 도시한 바와 같이, 상기 제1수평부 및 이와 마주보는 제2수직부는 연결되어 있지 않으며, 상기 제1수직부 및 이와 마주보는 제2수평부는 연결되어 있지 않도록 구성하여야 한다.

즉, 제2수직부는 상기 제2수평부와 전기자코일부를 연결해주는 자기유도코어부이므로 제1수평부와 연결되지 않아야 하며, 제1수직부도 마찬가지이다.

이는, 자기유도 경로를 형성하기 위한 것이다.

또한, 상기 회전축(2000)이 제1자기유도코어부(100)의 선단 및 제2자기유도코어부(300)의 선단에 이격되어 형성되어지며, 상기 제1영구자석(3000)이 회전축에 형성되어지며, 상기 제2영구자석(4000)이 제1영구자석과 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하고 있으며, 상기 회전축을 기준으로 상기 일측유닛과 서로 마주보도록 일측유닛과 동일하게 타측유닛(5000)을 구성하게 된다.

예를 들어, 상기 회전축을 기준으로 상기 일측유닛과 서로 마주보도록 구성되되, 바람직하게는 권선용자기유도코어부(200)의 후방에 구성되는 일측유닛의 제1수직부가 타측유닛에 형성될 경우에는 권선용자기유도코어부의 전방에 구성되게 되며, 권선용자기유도코어부(200)의 전방에 구성되는 일측유닛의 제2수직부가 타측유닛에 형성될 경우에는 권선용자기유도코어부의 후방에 구성되게 되는 것이다.

또한, 상기 제1영구자석의 극성과 제2영구자석의 극성을 도 5c에 도시한 바와 같이, 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하고 있는데, 예를 들어 제1영구자석의 S극에 제2영구자석의 N극이 배치되고, 제1영구자석의 N극에 제2영구자석의 S 극이 배치되도록 형성하게 된다.

따라서, 회전축에 형성되는 제1영구자석과 제2영구자석을 회전시키게 되면 일측유닛을 구성하고 있는 제1자기유도코어부의 어느 일측 끝단에 N극 및 S극이 통과하게 되고, 제2자기유도코어부의 어느 일측 끝단에 S극 및 N극이 통과하게 되는 것이다.

이와 반대로, 타측유닛을 구성하고 있는 제1자기유도코어부의 어느 일측 끝단에 S극 및 N극이 통과하게 되고, 제2자기유도코어부의 어느 일측 끝단에 N극 및 S극이 통과하게 되는 것이다.

결론적으로 설명하자면, 제1자기유도코어부의 끝단에는 N-S-N-S...가 통과하게 되고, 제2자기유도코어부의 끝단에는 S-N-S-N...이 통과하게 된다.

즉, 서로 반대극이 일측유닛에 순차적으로 동시에 통과하게 되는 것이다.

또한, 타측 유닛도 마찬가지로 반대의 극이 동시에 통과하게 된다.

상기와 같이, 자극을 반대로 배치함으로써, 회전자의 RPM에 관계없이 동일한 출력 전류가 발생하게 되며, 동일한 크기의 전기자 코일의 경우 종래 알터네이트 대비 출력 전류와 출력 전압이 높은 출력을 제공할 수 있게 되며, 전기자 코일 단락 시에도 회전자에 발생하는 역토오크가 제거될 수 있게 되는 것이다.

즉, 상기와 같은 배열을 통해 전기자코일에 전류가 흐를 때 발생하는 회전자(여기서는 제1영구자석 및 제2영구자석)의 회전을 방해하는 힘인 역토오크를 최소화하여 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 권선용자기유도코어부(200)와 제1자기유도코어부(100) 및 제2자 기유도코어부(300)의 재질은 코어용 페라이트를 사용하는 것이 바람직하다.

그 이유는 종래의 알터네이트는 와전류가 거의 없는 페라이트 대신 와전류가 상당한 규소강판을 사용하는데 페라이트는 규소강판에 비해 자속밀도가 1/4에 불과하기 때문에 출력이 매우 떨어진다.

따라서, 종래의 알터네이트는 페라이트를 사용하는 것이 불가능하나 본 발명에 의한 알터네이트는 페라이트 코어와 규소강판 코어의 출력이 동일하므로 페라이트 코어를 사용하게 되면 와전류에 의한 철손을 대폭 줄일 수 있는 장점을 제공하게 된다.

도 5d에 도시한 바와 같이, 제1영구자석과 제2영구자석에 의해 형성된 자기장과 전기자코일부에 형성된 자기장이 십자형태로 형성되게 되어진다.

즉, 제1영구자석과 제2영구자석에 의해 형성된 자기장이 동서 방향일 경우에 상기 전기자코일부에 형성된 자기장이 남북방향으로 형성되되, 상하 일정 간격 이격되어 형성되게 되어진다.

따라서, 영구자석과 전기자코일부 사이에 작용하는 자기장의 힘이 영구자석과 전기자코일부가 종래와 같이 서로 마주보고 있을 때보다 작게 작용하게 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 알터네이트는 이실시예의 구성과 동일하되, 상기 회전축에 형성되는 제1영구자석(3000)이 N극 및 S극을 차례로 그리고 짝수 개로 다수 배열하여 형성되며, 상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되는 제2영구자석(4000)이 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대 극성을 차례로 그리고 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성은 알터네이트의 주파수를 높이거나, 출력 용량을 높이기 위한 구성이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1영구자석이 회전축에 형성되며, N극 및 S극을 차례로 그리고 짝수 개로 다수 배열하여 형성하게 되며, 상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되는 제2영구자석에는 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대 극성을 차례로 그리고 짝수 개로 다수 배열하여 형성하게 된다.

예를 들어, 제1영구자석의 어느 일측에 N극이 형성되면 이와 결합되는 제2영구자석에는 S극이 형성되며, 제1영구자석에 S극이 형성되면 이와 결합되는 제2영구자석에는 N극이 차례대로 다수 형성되는 것이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 이실시예에 따른 정면도인데, 출력 용량을 높이기 위하여 상기한 영구자석을 다극으로 형성하는 것 이외에, 상기 회전축을 기준으로 일측유닛과 서로 마주보도록 구성되는 일측유닛과 동일하게 구성되는 타측유닛(5000)을 한 쌍으로 하여 상기 회전축(2000)을 중심으로 복수 개로 형성시키는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 도 7에서는 한 쌍의 일측유닛과 타측유닛 이외에도 또 한 쌍의 일측유닛과 타측유닛을 일정 간격 이격되게 형성하였다.

이때, 상기 회전축을 중심으로 제1영구자석 및 제2영구자석이 복수의 유닛 내부에서 자유롭게 회전할 수 있다.

다시 말하자면, 출력 용량을 높이기 위하여 영구자석을 다극으로 형성하거나, 전기자코일부를 기본적인 2개 이외에 추가적으로 다수개를 적용하게 되는 것이 다.

한편, 본 발명의 이실시예의 부가 사항에 따른 본 발명의 알터네이트는,

상기 일측유닛(1000)과 타측유닛(5000)을 한 쌍으로 하여 상기 회전축(2000)을 중심으로 복수 개로 형성시킬 경우에 일측유닛(1000)과 타측유닛(5000)의 전체 갯수를 홀수 개로 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

도 7에서는 두 쌍(총 4개)을 예를 들고 있으나, 상기의 경우라면 일측유닛이 2개일 경우에 타측유닛도 2개가 구성되며, 일측 유닛을 한 개 더 구성하여 전체 갯수를 홀수개로 형성하게 된다.

상기와 같이 전체 갯수를 홀수로 구성하는 이유는 와전류에 의한 철손을 줄이기 위한 것이다.

왜냐하면, 상기 영구자석이 짝수 개로 구성될 경우에 일측유닛과 타측유닛을 한 쌍으로 짝수 개로 형성될 경우에는 힘이 균형을 이루고 있으므로 이에 따른 동작을 위하여 보다 많은 전기를 공급해야 하는 문제점을 가지게 되어 상기한 힘의 균형을 이루지 못하도록 하기 위하여 영구자석이 짝수 개로 구성되면 일측유닛과 타측유닛의 전체 갯수를 홀수 개로 구성하여 와전류에 의한 철손을 줄여 회전의 효율을 극대화시키기 위한 것이다.

본 발명인 고효율 차량용 알터네이트는 레귤레이터가 없어도 일정한 전압을 유지할 수 있는 효과를 제공하게 되어 차량용 알터네이트 분야에 활용도가 높아질 것으로 예상된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 발명의 상세한 설명, 사용예 및 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

도 1은 종래의 알터네이트 및 배터리의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 단면도이다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 자기장을 도식화한 도면이다.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 다수개의 전기자코일부가 구성된 예를 나타낸 평면도이다.

도 5는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 사시도이고,

도 5a는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 평면도이며,

도 5b는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 정면도이며,

도 5c는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트기의 A-A' 단면도이다.

도 5d는 본 발명의 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 자기장을 도식화한 도면이다.

도 6은 본 발명의 다른 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 이실시예에 따른 고효율 차량용 알터네이트의 정면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 제1자기유도코어부 110 : 제1수직부

120 : 제1수평부 150 : 제1전기자코일부

200 : 권선용자기유도코어부 210 : 전기자코일부

300 : 제2자기유도코어부 310 : 제2수직부

320 : 제2수평부 350 : 제2전기자코일부

1000 : 일측유닛 2000 : 회전축

3000 : 제1영구자석 4000 : 제2영구자석

5000 : 타측유닛

Claims (34)

1. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

   제1자기유도코어부(100)에 권선되는 제1전기자코일부(150)와;

   상기 제1자기유도코어부와 일정 거리 이격되어 형성되는 제2자기유도코어부(300)에 권선되는 제2전기자코일부(350)와;

   회전축에 형성되는 제1영구자석(3000)과;

   회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석과 결합되어 형성되는 제2영구자석(4000)과;

   상기 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300) 사이에 형성되는 회전축(2000);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1영구자석(3000)의 극성과,

   제2영구자석(4000)의 극성을 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
3. 제 1항에 있어서,

   제1자기유도코어부(100)와 제2자기유도코어부(300)의,

   재질은 코어용 페라이트인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
4. 제 1항에 있어서,

   출력 용량을 높이기 위하여,

   제1전기자코일부(150)와 제2전기자코일부(350) 이외에 회전축을 중심으로 일정 간격 이격되게 다수의 전기자코일부를 형성시키는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
5. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

   제1자기유도코어부(100)에 권선되는 제1전기자코일부(150)와;

   상기 제1자기유도코어부와 일정 거리 이격되어 형성되는 제2자기유도코어부(300)에 권선되는 제2전기자코일부(350)와;

   회전축에 형성되되, N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제1영구자석(3000)과;

   상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석(3000)에 형성된 극성과는 반대되는 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제2영 구자석(4000)과;

   상기 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300) 사이에 형성되는 회전축(2000);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제1자기유도코어부(100)와 제2자기유도코어부(300)의,

   재질은 코어용 페라이트인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
7. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

   회전축(2000)과;

   상기 회전축에 형성되는 제1영구자석(3000)과;

   회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석과 결합되어 형성되는 제2영구자석(4000)과;

   상기 회전축에 형성된 제1영구자석 및 제2영구자석의 외측으로 형성되는 다수개의 자기유도코어부와;

   상기 다수개의 자기유도코어부에 각각 권선되는 전기자코일부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제1영구자석(3000)의 극성과,

   제2영구자석(4000)의 극성을 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 자기유도코어부의,

   재질은 코어용 페라이트인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 제1영구자석(3000)에,

    N극 및 S극을 차례로 다수 배열하여 형성되면, 제2영구자석(4000)에서는 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대 극성을 차례로 다수 배열하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
11. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

    회전축(2000)과;

    회전축에 형성되되, N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제1영구자석(3000)과;

    상기 제1영구자석(3000)과 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석(3000)에 형성된 극성과는 반대되는 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제2영구자석(4000)과;

    상기 회전축에 형성된 제1영구자석 및 제2영구자석의 외측으로 형성되는 다수개의 자기유도코어부와;

    상기 다수개의 자기유도코어부에 각각 권선되는 전기자코일부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 자기유도코어부 및 자기유도코어부에 권선되는 전기자코일부는,

    홀수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
13. 회전축과;

    상기 회전축에 형성되는 계자코일부와;

    상기 회전축에 형성된 계자코일부의 외측으로 형성되는 다수의 자기유도코어 부와;

    상기 다수의 자기유도코어부에 각각 권선되는 전기자코일부;를 포함하여 구성되는 차량용 알터네이트에 있어서,

    상기 회전축에 형성된 계자코일부 대신에,

    제1영구자석(3000)과;

    상기 제1영구자석과 결합되어 형성되되, 상기 제1영구자석(3000)에 형성된 극성과는 반대되는 극성으로 형성되는 제2영구자석(4000);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 자기유도코어부의 재질은,

    코어용 페라이트인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
15. 제 13항에 있어서,

    상기 제1영구자석(3000)은,

    N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되며, 이와 결합되어 형성되는 제2영구자석(4000)은 상기 제1영구자석(3000)에 형성된 극성과는 반대되는 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 차량 용 알터네이트.
16. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

    전기자코일부(210)가 권선되는 권선용자기유도코어부(200)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 어느 일측에 수직되게 연결되는 제1수직부(110) 및 상기 제1수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제1수평부(120)로 구성되는 제1자기유도코어부(100)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 타측에 수직되게 연결되는 제2수직부(310) 및 상기 제2수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제2수평부(320)로 구성되는 제2자기유도코어부(300)를 포함하여 구성되는 일측유닛(1000)과;

    상기 제1자기유도코어부(100)의 선단 및 제2자기유도코어부(300)의 선단에 이격되어 형성되는 회전축(2000)과;

    상기 회전축에 형성되는 제1영구자석(3000)과;

    회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석과 결합되어 형성되는 제2영구자석(4000)과;

    상기 회전축을 기준으로 상기 일측유닛과 서로 마주보도록 구성되되, 일측유닛과 동일하게 구성되는 타측유닛(5000);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
17. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

    전기자코일부(210)가 권선되는 권선용자기유도코어부(200)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 어느 일측에 수직되게 연결되는 제1수직부(110) 및 상기 제1수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제1수평부(120)로 구성되는 제1자기유도코어부(100)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 타측에 수직되게 연결되는 제2수직부(310) 및 상기 제2수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제2수평부(320)로 구성되는 제2자기유도코어부(300)를 포함하여 구성되는 일측유닛(1000)과;

    상기 제1자기유도코어부(100)의 선단 및 제2자기유도코어부(300)의 선단에 이격되어 형성되는 회전축(2000)과;

    상기 회전축에 형성되는 제1영구자석(3000)과;

    회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석과 결합되어 형성되는 제2영구자석(4000)과;

    상기 회전축을 기준으로 상기 일측유닛과 서로 마주보도록 구성되되, 일측유닛과 동일하게 구성되는 타측유닛(5000);을 포함하여 구성되되,

    상기 일측유닛(1000)과 타측유닛(5000)을 한 쌍으로 하여 상기 회전축(2000)을 중심으로 복수 개로 형성시키는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,

    상기 제1영구자석의 극성과,

    제2영구자석의 극성을 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
19. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,

    상기 권선용자기유도코어부(200)와 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300)의 재질은,

    코어용 페라이트인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
20. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

    전기자코일부(210)가 권선되는 권선용자기유도코어부(200)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 어느 일측에 수직되게 연결되는 제1수직부(110) 및 상기 제1수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제1수평부(120)로 구성되는 제1자기유도코어부(100)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 타측에 수직되게 연결되는 제2수직부(310) 및 상기 제2수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제2수평부(320)로 구성되는 제2자기유도코어부(300)를 포함하여 구성되는 일측유닛(1000)과;

    상기 제1자기유도코어부(100)의 선단 및 제2자기유도코어부(300)의 선단에 이격되어 형성되는 회전축(2000)과;

    상기 회전축에 형성되되, N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제1영구자석(3000)과;

    상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제2영구자석(4000)과;

    상기 회전축을 기준으로 상기 일측유닛과 서로 마주보도록 구성되되, 일측유닛과 동일하게 구성되는 타측유닛(5000);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
21. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

    전기자코일부(210)가 권선되는 권선용자기유도코어부(200)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 어느 일측에 수직되게 연결되는 제1수직부(110) 및 상기 제1수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제1수평부(120)로 구성되는 제1자기유도코어부(100)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 타측에 수직되게 연결되는 제2수 직부(310) 및 상기 제2수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제2수평부(320)로 구성되는 제2자기유도코어부(300)를 포함하여 구성되는 일측유닛(1000)과;

    상기 제1자기유도코어부(100)의 선단 및 제2자기유도코어부(300)의 선단에 이격되어 형성되는 회전축(2000)과;

    상기 회전축에 형성되되, N극 및 S극을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제1영구자석(3000)과;

    상기 제1영구자석과 결합되어 회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대 극성을 차례로 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 제2영구자석(4000)과;

    상기 회전축을 기준으로 상기 일측유닛과 서로 마주보도록 구성되되, 일측유닛과 동일하게 구성되는 타측유닛(5000);을 포함하여 구성되되,

    상기 일측유닛(1000)과 타측유닛(5000)을 한 쌍으로 하여 상기 회전축(2000)을 중심으로 복수 개로 형성시키는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
22. 제 20항 또는 제 21항에 있어서,

    상기 권선용자기유도코어부(200)와 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300)의 재질은,

    코어용 페라이트인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
23. 제 21항에 있어서,

    상기 일측유닛(1000)과 타측유닛(5000)을 한 쌍으로 하여 상기 회전축(2000)을 중심으로 복수 개로 형성시킬 경우에,

    일측유닛(1000)과 타측유닛(5000)의 전체 갯수가 홀수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
24. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,

    상기 제1수평부 및 이와 마주보는 제2수직부는 연결되어 있지 않으며, 상기 제1수직부 및 이와 마주보는 제2수평부는 연결되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
25. 제 20항 또는 제 21항에 있어서,

    상기 제1수평부 및 이와 마주보는 제2수직부는 연결되어 있지 않으며, 상기 제1수직부 및 이와 마주보는 제2수평부는 연결되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
26. 고효율 차량용 알터네이트에 있어서,

    전기자코일부(210)가 권선되는 권선용자기유도코어부(200)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 어느 일측에 수직되게 연결되는 제1수직부(110) 및 상기 제1수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제1수평부(120)로 구성되는 제1자기유도코어부(100)와,

    일측 선단에 상기 권선용자기유도코어부의 타측에 수직되게 연결되는 제2수직부(310) 및 상기 제2수직부의 선단에 권선용자기유도코어부와 평행되게 연결되어 있는 제2수평부(320)로 구성되는 제2자기유도코어부(300)를 포함하여 구성되는 일측유닛(1000)과;

    상기 제1자기유도코어부(100)의 선단 및 제2자기유도코어부(300)의 선단에 이격되어 형성되는 회전축(2000)과;

    상기 회전축에 형성되는 제1영구자석(3000)과;

    회전축에 형성되되, 상기 제1영구자석과 결합되어 형성되는 제2영구자석(4000);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
27. 제 26항에 있어서,

    상기 회전축을 기준으로 상기 일측유닛과 서로 마주보도록 구성되되, 일측유닛과 동일하게 구성되는 타측유닛(5000);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
28. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,

    상기 제1영구자석의 극성과,

    제2영구자석의 극성을 서로 반대로 배치하는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
29. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,

    상기 권선용자기유도코어부(200)와 제1자기유도코어부(100) 및 제2자기유도코어부(300)의 재질은,

    코어용 페라이트인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
30. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,

    상기 제1수평부 및 제2수평부는,

    하측으로 길게 형성되는 직사각형상이며, 상기 제1수직부 및 제2수직부는 수평 방향으로 길게 형성되는 직사각형상인 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
31. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,

    상기 제1수평부 및 이와 마주보는 제2수직부는 연결되어 있지 않으며, 상기 제1수직부 및 이와 마주보는 제2수평부는 연결되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
32. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,

    상기 제1영구자석은,

    N극 및 S극을 차례로 그리고, 짝수 개로 다수 배열하여 형성되며, 상기 제2영구자석은 상기 제1영구자석에 형성된 극성과는 반대 극성을 차례로 그리고, 짝수 개로 다수 배열하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
33. 제 27항에 있어서,

    상기 일측유닛과 타측유닛을 한 쌍으로 하여 상기 회전축을 중심으로 복수 개로 형성시키는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.
34. 제 33항에 있어서,

    상기 복수 개로 형성시킬 경우에,

    일측유닛과 타측유닛의 전체 갯수가 홀수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 차량용 알터네이트.

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