KR20120060749A - 발전기용 코어 - Google Patents

Abstract

[과제] 발전기의 발전량을 향상하는 발전기용 코어를 제공한다.
[해결수단] 비분할형 전자 강판(17)과 1장의 전자 강판(15) 중의 자로를 가로지르는 공극부(21)를 형성하도록 배치되는 분할형 전자 강판(19)을 포함하는 복수장의 전자 강판(15)을 적층해서 복수의 분할 코어(3)를 형성한다. 복수의 분할 코어(3)의 자극부(9)의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부(21)의 위치 및 형상을 정한다.

Description

발전기용 코어{GENERATOR CORE}

본 발명은 요크와 자극부를 구비하는 발전기용 코어에 관한 기술이다.

최근, 풍력 발전 및 수력 발전 등의 자연 에너지를 이용한 발전 시스템이 주목받고 있다. 특히, 풍력 발전용 영구자석식 발전기는 발전량이 수㎾의 미니 풍력 발전이나 1㎾ 이하의 마이크로 풍력 발전 등의 소형 풍력 발전 시스템에 많이 사용되고, 유도형 발전기와는 달리 계자 권선으로의 전력 공급이 불필요하기 때문에 독립 전원 설비로서 낙도나 산간부에서의 이용이 기대되고 있고, 또한, 최근에는 도시부에 있어서의 공원이나 건물의 옥상에도 설치하는 예가 많아지고 있다. 그러나, 이러한 소형 풍력 발전 시스템은 발전 비용이 대형 발전 시스템과 비교해서 100~200배 높아지는 결점이 있다. 그 때문에, 소형 풍력 발전 시스템의 분야에서는 발전기의 저비용화가 시장의 요청으로 되고 있다.

이러한 소형 풍력 발전 시스템에서는 독립 전원으로서 사용되는 경우가 많으므로 삼상 발전기로 발전한 전력은 전파 정류기를 통해 직류로 변환하여 직접 이용하는 경우나 배터리에 저장해서 이용하는 경우가 많다. 또한 직류로부터 인버터를 통해 주파수 변환하여 사용하는 것도 고려된다. 그 때문에, 소형 풍력 발전기의 성능은 영구자석의 자속을 끊임없이 사용하여 유기 전압을 증대시킴과 아울러 유기 전압 벡터와 발전 전압 벡터의 위상차를 최대한 작게 해서 발전량을 높여서 블레이드의 동력으로부터 효율적으로 직류 전력을 인출하기 위해서 권선 임피던스를 낮게 억제하는 것이 필요하다. 또한, 기동시의 발전량 향상에는 코깅 토크나 프릭션 토크의 저감이 필요하고, 히스테리시스 손실이나 와전류 손실과 같은 철심에 있어서의 전력 손실의 저감도 요구된다.

일본 특허 공개 제2002-153036호(특허문헌 1의 도 1)에는 종래의 발전기로서 권선의 중앙에 철심이 없는 코어리스 구조가 채용되고, 권선을 사이에 끼우도록 양측에 영구자석이 배치된 액시얼 갭형(axial gap type)의 발전기가 개시되어 있다. 이러한 코어리스 타입의 권선 구조에서는 권선 임피던스를 저감하고, 철심에 있어서의 전력 손실 저감을 도모할 수 있다. 한편, 이러한 구조를 채용하면 영구자석의 자속이 저하되기 때문에 상술한 바와 같이 영구자석을 배치함으로써 자속을 증가시키고 있다.

일본 특허 공개 제2002-153036호 공보, 도 1

일본 특허 공개 제2002-153036호(특허문헌 1)의 구조에서는 권선에서 발생되는 열의 전열로가 적어 권선 온도가 고온이 되기 쉬운 것, 권선과 영구자석의 갭을 좁게 하기 때문에 발전기 조립시에 갭 조정이 어려운 것, 권선을 수지로 몰딩했을 경우에 권선 온도 상승에 의해 수지가 열팽창되어 영구자석과 접촉될 우려가 있는 것, 영구자석 사용량이 많기 때문에 재료 비용이 매우 높아지는 것, 회전자 관성 모멘트가 커서 기동 토크가 증대되어 발전량을 억제해 버리는 것 등의 결점이 많다.

본 발명의 목적은 자속량의 저하를 억제하면서 권선의 인덕턴스를 작게 할 수 있는 발전기용 코어를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 부품점수가 적고, 조립이 용이한 발전기용 코어를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 복수장의 전자 강판(규소 강판)이 적층되어 구성된 복수의 분할 코어이며, 각 분할 코어가 요크 구성부와 극기둥을 포함하는 자극부를 구비하는 복수의 분할 코어가 조합되어 이루어지는 발전기용 코어를 개량의 대상으로 한다. 본 발명의 발전기용 코어는 복수장의 전자 강판에 1장의 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 공극부(갭)를 형성하도록 배치되는 2종류의 분할 전자 강판으로 구성되는 1장 이상의 분할형 전자 강판과, 1장의 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 공극부가 형성되지 않은 1장 이상의 비분할형 전자 강판을 포함하고 있다. 2종류의 분할형 전자 강판 사이에 형성하는 공극부는 복수의 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록(복수의 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 같게 되도록) 위치 및 형상이 정해져 있다. 이와 같이 형성된 공극부는 복수장의 전자 강판을 적층함으로써 분할 코어 중에 자기 저항이 큰 부분을 구성한다.

본 발명에 의하면, 분할 코어 중에 공극부(갭)를 형성함으로써 회전자측에 설치된 영구자석으로부터의 자속량이 저하되는 것을 억제하여 권선의 인덕턴스를 작게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 분할 코어 중에 공극부(갭)를 2종류의 분할 전자 강판으로 구성되는 1장 이상의 분할형 전자 강판을 이용함으로써 간단하게 구성할 수 있다. 또한, 본 발명의 발전기용 코어에서는 공극부(갭)의 존재에 의해 코어의 중량을 저감할 수 있으므로 발전기의 경량화를 도모할 수 있다.

분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 분할 코어 내에 공극부를 구성하기 위해서는 분할 코어 중에 분할형 전자 강판이 n장(n은 1 이상의 정수) 걸러 존재하도록 분할형 전자 강판과 비분할형 전자 강판을 적층해서 분할 코어를 구성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 분할형 전자 강판이 1장 걸러 존재하도록 분할형 전자 강판과 비분할형 전자 강판을 적층한 경우에는 1장의 분할형 전자 강판을 구성하는 2종류의 분할 전자 강판과, 이 분할형 전자 강판을 사이에 두고 적층된 2장의 비분할형 전자 강판 사이에 갭이 형성된다. 1개의 분할 코어를 대상으로 했을 경우에 이러한 갭이 적층 방향으로 복수개 배열되어 형성되므로 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부를 구성할 수 있다.

또한, 분할형 전자 강판을 구성하는 2종류의 분할 전자 강판의 형상은 상술한 바와 같이 복수의 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부를 구성할 수 있으면 어떠한 형상으로 해도 좋다.

또한, 1장의 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 공극부(갭)를 형성하기 위해서 상술한 바와 같은 분할형 전자 강판을 이용하는 대신에 일부가 절제된 절제형 전자 강판을 이용해도 좋다. 이 경우에는 복수장의 전자 강판으로서, 1장의 전자 강판 중의 자로를 부분적으로 또는 전체적으로 가로지르는 공극부를 형성하도록 일부가 절제된 1장 이상의 절제형 전자 강판과, 1장의 전자 강판 중의 자로를 부분적으로 또는 전체적으로 가로지르는 공극부가 형성되지 않은 1장 이상의 비절제형 전자 강판을 준비한다. 절제형 전자 강판은 프레스 절단에 의해 전자 강판의 일부를 절제해서 형성된 1장의 전자 강판이다. 또한, 비절제형 전자 강판은 상술한 비분할형 전자 강판과 동일한 형상 및 치수로 할 수 있다. 이 절제형 전자 강판을 이용할 경우에도 복수의 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부의 위치 및 형상이 정해져 있다. 이러한 절제형 전자 강판을 이용하여 분할 코어를 구성하더라도 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부를 구성할 수 있다. 따라서, 절제형 전자 강판을 이용하더라도 영구자석의 자속량을 거의 저하시키지 않고 권선의 인덕턴스를 저하시킬 수 있다. 또한, 이러한 1장의 절제형 전자 강판을 이용하면 상술한 분할형 전자 강판에 비해서 부품점수가 적어지므로 코어의 조립이 용이해져 조립 비용을 낮출 수 있다.

절제형 전자 강판을 이용할 경우에도 분할 코어 중에 절제형 전자 강판이 n장(n은 1 이상의 정수) 걸러 존재하도록 절제형 전자 강판과 비절제형 전자 강판을 적층해서 분할 코어를 구성함으로써 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부를 구성할 수 있다.

절제형 전자 강판의 형상은 상술한 분할형 전자 강판을 이용하는 경우와 마찬가지로 복수의 분할 코어의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부를 구성할 수 있으면 어떠한 형상으로 해도 좋다. 예컨대, 공극부가 극기둥 중에 위치하도록 절제형 전자 강판의 형상을 정할 경우에는 분할 코어의 극기둥을 구성하는 전자 강판의 일부를 프레스 절단함으로써 관통 구멍 또는 노치부로서 분할 코어의 극기둥 중에 공극부를 형성할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 복수의 분할 코어를 조합시킬 경우뿐만 아니라 복수장의 전자 강판을 적층해서 구성된 요크와 요크가 연장되는 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 극기둥을 갖는 복수의 자극부로 이루어지는 소위 일체 코어를 이용한 발전기용 코어에도 적용할 수 있다. 이러한 일체 코어를 이용한 발전기용 코어에서는 복수장의 전자 강판으로서, 1장의 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 복수의 공극부를 형성하도록 배치되는 복수 종류의 분할 전자 강판으로 구성되는 1장 이상의 분할형 전자 강판과, 1장의 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 공극부가 형성되지 않은 1장 이상의 비분할형 전자 강판을 준비한다. 복수 종류의 분할형 전자 강판은, 예컨대 요크를 구성하는 요크 구성부가 되는 1장의 분할 전자 강판과, 극기둥을 제외한 자극부를 구성하는 1장의 분할 전자 강판으로 구성할 수 있다. 또한, 극기둥을 제외한 자극부를 구성하는 1장의 분할형 전자 강판과, 또한 자극부마다 분할한 복수장의 분할 전자 강판으로 분할형 전자 강판을 구성해도 좋다. 또한, 비분할형 전자 강판은 요크를 구성하는 요크 구성부와 극기둥을 포함하는 자극부를 구성하는 복수의 자극 구성부로 구성할 수 있다.

이 일체 코어를 이용할 경우에도 분할 코어를 이용하는 경우와 마찬가지로 복수의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부의 위치 및 형상이 정해져 있다. 이러한 공극부를 코어의 내부에 형성함으로써 소위 일체 코어를 이용한 발전기용 코어의 경우에도 영구자석의 자속량이 저하되는 것을 억제해서 권선의 인덕턴스를 작게 할 수 있다. 또한, 일체 코어를 이용한 발전기용 코어에서는 분할 코어를 사용하는 경우보다 확실하게 부품점수를 적게 할 수 있는데다가 조립도 용이해지기 때문에 조립 비용을 더욱 낮출 수 있다.

일체 코어를 이용할 경우에도 복수의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부를 구성하기 위해서는 발전기용 코어 중에 분할형 전자 강판이 n장(n은 1 이상의 정수) 걸러 존재하도록 분할형 전자 강판과 비분할형 전자 강판을 적층하는 것이 바람직하다.

복수 종류의 분할 전자 강판의 형상은 상술한 분할 코어를 이용하는 경우와 마찬가지로 복수의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 코어 내에 복수의 공극부를 구성하는 것이면 어떠한 형상으로 정해도 좋다.

본 발명의 발전기용 코어는 인너 회전자형 발전기, 아우터 회전자형 발전기, 리니어형 발전기 등의 각종 발전기의 고정자 코어에 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 발전기용 코어의 일례(분할 코어를 이용한 경우)를 나타내는 사시도이다.
도 2(A)는 도 1의 발전기용 코어에 있어서 분할 코어를 구성하는 비분할형 전자 강판을 나타내는 평면도이고, 도 2(B)는 도 1의 발전기용 코어에 있어서 분할 코어를 구성하는 분할형 전자 강판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 발전용 코어를 이용한 발전기와 종래의 발전기에 있어서 영구자석의 자속량 및 인덕턴스의 변화량을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 발전용 코어를 이용한 발전기와 종래의 발전기에 있어서 발전 성능을 비교한 그래프이다.
도 5는 분할 코어를 구성하는 분할형 전자 강판의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 분할 코어를 구성하는 절제형 전자 강판을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 발전기용 코어의 다른 일례(일체 코어를 이용한 경우)를 나타내는 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 발전기용 코어의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 인너 회전자형 발전기에 본 발명을 적용한 실시형태의 일례인 발전기용 코어(분할 코어를 이용한 경우)의 사시도이다. 또한, 도 1에서는 이해를 용이하게 위해서 일부의 분할 코어를 분해도로 나타내고 있다. 도 1에 있어서 부호 1은 본 예의 발전기용 코어를 나타낸다. 발전기용 코어(1)는 18개의 분할 코어(3)가 환상으로 배열되어 조합되어서 구성되어 있다. 분할 코어(3)는 발전기용 코어(1)의 요크(5)를 구성하는 요크 구성부(7)와, 요크 구성부(7)에 연결되는 자극부(9)를 구비하고 있다. 또한 자극부(9)는 도시하지 않은 권선이 권취되는 극기둥(11)과, 이 극기둥(11)과 일체로 형성되며 도시하지 않은 영구자석이 부착된 회전자와 대향하는 자극면 형성부(13)를 갖는다. 발전기용 코어(1)가 구성된 상태에서 분할 코어(3)가 배열되는 방향의 분할 코어(3)의 각 부의 폭 치수를 비교하면 자극면 형성부(13)의 폭 치수는 요크 구성부(7)의 폭 치수보다 작고, 극기둥(11)의 폭 치수보다 크게 되어 있다. 이러한 분할 코어(3)는 두께 방향으로부터 바라본 윤곽이 대략 T자 형상의 규소 강판으로 이루어지는 비분할형 전자 강판(17)과 분할형 전자 강판(19)을 포함하는 전자 강판(15)이 두께 방향으로 적층되어 구성되어 있다.

도 2(A)는 도 1의 발전기용 코어의 분할 코어(3)의 일부를 구성하는 비분할형 전자 강판을 나타내는 평면도이고, 도 2(B)는 분할 코어(3)의 일부를 구성하는 분할형 전자 강판의 일례를 나타내는 평면도이다. 비분할형 전자 강판(17)은 후술의 공극부(갭)(21)가 형성되지 않은 두께가 약 0.35㎜의 전자 강판이며, 두께 방향으로부터 바라본 윤곽 형상이 분할 코어(3)의 윤곽 형상과 동일한 대략 T자 형상의 윤곽 형상을 갖고 있다. 비분할형 전자 강판(17)에는, 도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 3개의 적층용 코킹부(17a)가 형성되어 있다. 한편, 분할형 전자 강판(19)은 1장의 전자 강판(15) 중의 자로를 가로지르는 공극부(갭)(21)를 형성하도록 배치되는 2종류의 분할 전자 강판[요크측 분할 전자 강판(23) 및 자극측 분할 전자 강판(25)]으로 구성되어 있다. 분할형 전자 강판(19)에도, 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 3개의 적층용 코킹부(19a)가 형성되어 있다. 3개의 코킹부(19a) 중 2개는 요크측 분할 전자 강판(23)에, 1개는 자극측 분할 전자 강판(25)에 각각 설치되어 있다.

이 공극부(21)는 18개의 분할 코어(3)의 각 자극부(9)의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 위치 및 형상이 정해져 있다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 분할 코어(3) 중에 분할형 전자 강판(19)을 1장 걸러 배치하도록 비분할형 전자 강판(17)과 분할형 전자 강판(19)을 적층해서 분할 코어(3)를 구성한다. 또한, 본 예에서는 분할 코어(3) 중에 분할형 전자 강판(19)을 1장 걸러 배치하는 구성을 채용하고 있지만 분할 코어(3)의 자극부(9)의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부(21)가 구성되는 것이면 분할 코어(3) 중에 분할형 전자 강판(19)을 복수장 걸러 배치하는 구성을 채용해도 좋다. 본 예에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 비분할형 전자 강판(17)과 분할형 전자 강판(19)을 코킹부(17a) 및 코킹부(19a)를 통해 적층하여 결합함으로써 분할 코어(3)가 구성되고, 공극부(21)가 분할 코어(3)의 극기둥(11) 중에 위치하도록 요크측 분할 전자 강판(23) 및 자극측 분할 전자 강판(25)의 형상이 정해져 있다. 본 예에서는 도 2(A)에 나타내는 비분할형 전자 강판(17)의 코킹부(17a)가 형성되어 있지 않은 부분[분할 코어(3)의 극기둥(11)을 구성하는 부분의 일부]을 프레스 절단함으로써 도 2(B)에 나타내는 요크측 분할 전자 강판(23) 및 자극측 분할 전자 강판(25)으로 이루어지는 분할형 전자 강판(19)을 형성한다. 그리고, 비분할형 전자 강판(17)과 분할형 전자 강판(19)을 상술한 바와 같이 적층하면 공극부(21)는 분할 코어(3) 중에 극기둥(11)을 둘레 방향으로 관통하는 3개의 관통 구멍이 된다. 또한 본 예에서는 발전기용 코어(1) 중의 비분할형 전자 강판(17)의 장수와 분할형 전자 강판(19)의 장수의 비율은 4:3으로 되어 있다.

이러한 공극부(21)를 갖는 분할 코어(3)를 도 1과 같이 조립해서 구성한 본 예의 발전기용 코어(1)를 사용한 발전기와, 공극부를 형성하지 않은 분할 코어를 환상으로 조합시켜 구성한 종래의 발전기에 있어서 영구자석의 자속량 및 인덕턴스의 변화량을 측정했다. 측정 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3의 그래프로부터 종래의 발전기(A)에 대해서 본 예의 발전기용 코어(1)를 사용한 발전기(B)에서는 영구자석의 자속량은 얼마 안되는 3.4% 저하된 정도인 것에 대해서 권선의 인덕턴스는 40%나 저하되어 있다. 즉, 본 예의 발전기용 코어(1)를 이용함으로써 영구자석의 자속량을 거의 저하시키지 않고 권선의 인덕턴스를 대폭적으로 저하시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 그 결과, 이하에 나타내는 바와 같이 발전기의 발전량이 향상되는 것을 알 수 있었다.

도 4는 본 예의 발전기용 코어(1)를 사용한 발전기와 종래의 발전기의 비교에 있어서 회전자의 회전 속도와 발전기의 발전 전력의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4로부터 명확해지는 바와 같이, 회전자의 회전 속도가 저회전의 영역에서는 종래의 발전기(A)와 본 예의 발전기용 코어(1)를 사용한 발전기(B)에서 발전 전력에 차이가 거의 생기지 않는다. 그러나, 회전자의 회전 속도가 높아짐에 따라 종래의 발전기(A)보다 본 예의 발전기용 코어(1)를 사용한 발전기(B)쪽이 발전량이 높게 되어 있다. 이 사실로부터 종래의 발전기(A)에 대해서 본 예의 발전기용 코어(1)를 사용한 발전기(B)쪽이 발전 효율이 높은 것을 나타내고 있다.

도 5는 분할 코어를 구성하는 분할형 전자 강판의 다른 일례를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 5에 나타내는 예 중 도 2에 나타내는 예와 공통되는 부분에는 도 2의 예에 붙인 부호에 100의 수를 더한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 도 5에 나타내는 예에서는 비분할형 전자 강판과 분할형 전자 강판(119)을 적층한 것에 의해 공극부(21)가 분할 코어(3)의 요크 구성부(7) 중에 위치하도록 분할형 전자 강판(119)의 형상이 정해져 있다. 본 예에서는 도 2(A)에 나타내는 비분할형 전자 강판(17)의 코킹부(17a)가 형성되어 있지 않은 부분[분할 코어(3)의 요크 구성부(7)를 구성하는 부분]을 프레스 절단함으로써 도 5에 나타내는 요크측 분할 전자 강판(123) 및 자극측 분할 전자 강판(125)으로 이루어지는 분할형 전자 강판(119)을 형성한다. 그리고, 비분할형 전자 강판과 분할형 전자 강판(119)을 상술한 바와 같이 적층하면 공극부(21)는 분할 코어(3) 중에 요크 구성부(7)를 직경 방향으로 관통하는 3개의 관통 구멍이 된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 요크 구성부(7)에 공극부(21)를 구성하더라도 분할 코어(3)의 자극부(9)의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부(21)를 구성할 수 있다. 그 결과, 도 5에 나타내는 분할형 전자 강판을 이용하더라도, 도 1 및 도 2에 나타내는 예와 마찬가지로, 영구자석의 자속량을 거의 저하시키지 않고 권선의 인덕턴스를 대폭적으로 저하시킬 수 있어 발전기의 발전량이 향상되었다.

도 6(A) 내지 도 6(C)는 분할 코어를 구성하는 절제형 전자 강판을 나타내는 평면도이다. 또한, 도 6(A)~ (C)에 나타내는 예 중 도 2에 나타내는 예와 공통되는 부분에는 각각 도 2의 예에 붙인 부호에 200,300,400의 수를 더한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 우선 도 6(A)의 예에서는 도 2(A)에 나타내는 비분할형 전자 강판(17)의 코킹부(17a)가 형성되어 있지 않은 부분[분할 코어(3)의 극기둥(11)을 구성하는 부분]을 프레스 절단함으로써 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(219b)을 갖는 절제형 전자 강판(219)을 형성한다. 이 예에서는 비절제형 전자 강판[도 2(A)의 비분할형 전자 강판에 상당]과 절제형 전자 강판(219)을 적층함으로써 관통 구멍(219b)이 공극부(21)를 구성한다. 또한, 도 6(B)의 예에서는 도 2(A)에 나타내는 비분할형 전자 강판(17)의 코킹부(17a)가 형성되어 있지 않은 부분[분할 코어(3)의 극기둥(11)을 구성하는 부분]을 프레스 절단함으로써 요크 구성부(7)를 구성하는 부분과 자극면 형성부(13)를 연결하는 연결부(319b)가 프레스 절단 후에 남도록 2개의 노치부(319c,319d)를 갖는 절제형 전자 강판(319)을 형성한다. 이 예에서는 비절제형 전자 강판과 절제형 전자 강판(319)을 적층함으로써 2개의 노치부(319c,319d)가 공극부(21)를 구성한다. 또한, 도 6(C)의 예에서는 도 2(A)에 나타내는 비분할형 전자 강판(17)의 코킹부(17a)가 형성되어 있지 않은 부분[분할 코어(3)의 요크 구성부(7)의 한쪽 단부를 구성하는 부분]을 프레스 절단함으로써 노치부(419b)를 갖는 절제형 전자 강판(419)을 형성한다. 이 예에서는 비절제형 전자 강판과 절제형 전자 강판(419)을 적층함으로써 노치부(419b)가 공극부(21)를 구성한다.

도 6(A)~도 6(C)에 나타내는 바와 같이, 절제형 전자 강판을 이용하여 분할 코어(3)를 구성하더라도 분할 코어(3)의 자극부(9)의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부(21)를 구성할 수 있다. 그 결과, 도 6(A)~도 6(C) 중 도 6(C)의 절제형 전자 강판을 사용한 예에서도, 도 1 및 도 2에 나타내는 예와 마찬가지로, 영구자석의 자속량을 거의 저하시키지 않고 권선의 인덕턴스가 대폭적으로 저하되어 발전기의 발전량이 향상되었다. 또한 도 6(A) 및 도 6(B)의 절제형 전자 강판을 이용한 예에서는 도 6(C)의 예에 비해서 인덕턴스의 저하는 작아지지만, 도 6(C)의 예보다 영구자석의 자속량의 저하가 더욱 작아졌다. 또한, 이러한 일체형의 절제형 전자 강판을 이용하면 상술한 분할형 전자 강판을 이용하는 경우에 비해서 부품점수가 적어지기 때문에, 또한 코어의 조립이 용이하게 되어 조립 비용을 낮출 수 있다. 또한, 절제형 전자 강판은 1장의 전자 강판으로 구성되어 있기 때문에 2종류의 분할 전자 강판으로 이루어지는 분할형 전자 강판에 비해 발전기용 코어의 강도를 높일 수 있다.

도 7은 인너 회전자형 발전기에 적용한 본 발명의 실시형태의 다른 일례인 발전기용 코어(일체 코어를 이용한 경우)의 분해 사시도이다. 도 7의 발전기용 코어(501)는 환상의 요크(505)와 12개의 자극부(509)를 구비하고 있다. 자극부(509)는 극기둥(511)과 자극면 형성부(513)를 구비해서 요크(505)가 환상으로 연장되는 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이러한 발전기용 코어(501)는 전자 강판(515)을 적층해서 구성되어 있다. 발전기용 코어(501)를 구성하는 전자 강판(515)에는 비분할형 전자 강판(517)과 분할형 전자 강판(519)이 포함되어 있다. 비분할형 전자 강판(517)은 요크(505)를 구성하는 제 1 요크 구성부(506)와, 제 1 요크 구성부(506)와 연결해서 자극부(509)를 구성하는 12개의 제 1 자극 구성부(510)를 구비하고 있다. 비분할형 전자 강판(517)에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 적층용의 24개의 코킹부(517a)가 형성되어 있다. 또한, 비분할형 전자 강판(517)에는 후술하는 공극부(521)는 형성되어 있지 않다.

또한, 분할형 전자 강판(519)은 1장의 전자 강판(515) 중의 자로를 가로지르는 복수의 공극부(521)를 형성하도록 배치되는 2종류의 분할 전자 강판으로 구성되어 있다. 본 예에서는 2종류의 분할형 전자 강판은 요크(505)를 구성하는 제 2 요크 구성부(508)가 되는 요크측 분할 전자 강판(523)과, 자극면 형성부(513)를 구성하는 제 2 자극 구성부(514)가 되는 12장의 자극측 분할 전자 강판(525)으로 구성되어 있다. 또한, 12장의 자극측 분할 전자 강판(525)을 이용하는 대신에 제 2 자극 구성부(514)를 1장의 자극측 분할 전자 강판으로서 구성해도 좋다. 분할형 전자 강판(519)에도, 도 7에 나타내는 바와 같이, 적층용의 24개의 코킹부(519a)가 형성되어 있다. 복수의 코킹부(519a) 중 12개는 요크측 분할 전자 강판(523)에, 나머지 12개는 자극측 분할 전자 강판(525)에 각각 설치되어 있다.

본 예의 발전기용 코어(501)와 같이 일체 코어를 이용할 경우에도 분할 코어를 이용하는 경우와 마찬가지로 12개의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 공극부(521)의 위치 및 형상이 정해져 있다. 구체적으로는 발전기용 코어(501) 중에 분할형 전자 강판(519)을 1장 걸러 배치하도록 비분할형 전자 강판(517)과 분할형 전자 강판(519)을 적층해서 발전기용 코어(501)를 구성한다. 본 예와 같이, 4장의 비분할형 전자 강판(517)에 대해서 3장의 분할형 전자 강판(519)을 1장 걸러 적층하면 1장의 분할형 전자 강판(519)과 이 분할형 전자 강판(519)을 사이에 두고 적층된 2장의 비분할형 전자 강판(517)에 의해 둘러싸여진 부분에 12개의 둘레 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성된다. 그리고, 이들 12개의 관통 구멍이 발전기용 코어(501) 중의 적층 방향으로 3열 배열로 배치됨으로써 환상의 요크(505)가 연장되는 둘레 방향으로 각각 관통하는 합계 36개의 관통 구멍이 발전기용 코어(501) 중에 공극부(521)로서 형성된다. 이 예에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 비분할형 전자 강판(517)과 분할형 전자 강판(519)을 코킹부(517a) 및 코킹부(519a)를 통해서 적층한 것에 의해 공극부(521)가 발전기용 코어(501)의 극기둥(511) 중에 위치하도록 분할형 전자 강판(519)의 형상이 정해져 있다. 이 예에서는 도 7에 나타내는 비분할형 전자 강판(517)의 코킹부(517a)가 형성되어 있지 않은 부분[발전기용 코어(501)의 극기둥(511)을 구성하는 부분]을 프레스 절단함으로써 도 7에 나타내는 요크측 분할 전자 강판(523) 및 자극측 분할 전자 강판(525)으로 이루어지는 분할형 전자 강판(519)을 형성한다. 그리고, 비분할형 전자 강판(517)과 분할형 전자 강판(519)을 상술한 바와 같이 적층함으로써 공극부(521)는 발전기용 코어(501) 중에 극기둥(511)을 관통하는 합계 36개의 관통 구멍으로서 구성되어 있다. 또한, 이 예와 같이 복수의 공극부(521)가 극기둥(511) 중에 위치하는 구성을 채용하는 대신에 복수의 공극부가 요크 중에 위치하도록 복수 종류의 분할 전자 강판의 형상을 정해도 좋다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 일체 코어를 이용하여 발전기용 코어(501)를 구성하더라도 발전기용 코어(501)의 자극부(509)의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 복수의 공극부(521)를 구성할 수 있다. 따라서, 도 7의 발전기용 코어(501)를 이용한 예에서도, 도 1 및 도 2에 나타내는 예와 마찬가지로, 영구자석의 자속량을 거의 저하시키지 않고 권선의 인덕턴스를 대폭적으로 저하시킬 수 있어 발전기의 발전량이 향상되었다.

이상, 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 이들 실시형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 의거하는 변경이 가능한 것은 물론이다. 따라서, 본 발명은 실시형태에서 설명한 인너 회전자형의 발전기용 코어에 한정되지 않고, 아우터 회전자형 발전기, 리니어형 발전기 등의 각종 발전기용 코어에도 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 1장의 전자 강판 중의 자로를 전체적으로 또는 부분적으로 가로지르는 공극부를 발전기용 코어 중에 형성함으로써 회전자측에 설치된 영구자석으로부터의 자속량이 저하되는 것을 억제하여 권선의 인덕턴스를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 발전기용 코어를 이용하면 발전기의 발전량을 향상시킬 수 있다.

1 : 발전기용 코어 3 : 분할 코어
7 : 요크 구성부 9 : 자극부
11 : 극기둥 15 : 전자 강판(규소 강판)
17 : 비분할형 전자 강판 19 : 분할형 전자 강판
21 : 공극부
23 : 요크측 분할 전자 강판(분할 전자 강판)
25 : 자극측 분할 전자 강판(분할 전자 강판)

Claims (12)

1. 복수장의 전자 강판이 적층되어 구성된 복수의 분할 코어이며, 각 분할 코어가 요크 구성부와 극기둥을 포함하는 자극부를 구비한 상기 복수의 분할 코어가 조합되어 이루어지는 발전기용 코어로서:
   상기 복수장의 전자 강판에는 1장의 상기 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 공극부를 형성하도록 배치되는 2종류의 분할 전자 강판으로 구성되는 1장 이상의 분할형 전자 강판과, 1장의 상기 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 공극부가 형성되지 않은 1장 이상의 비분할형 전자 강판이 포함되어 있고,
   상기 공극부는 상기 복수의 분할 코어의 상기 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 위치 및 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분할 코어 중에 상기 분할형 전자 강판이 n장(n은 1 이상의 정수) 걸러 존재하도록 상기 분할형 전자 강판과 상기 비분할형 전자 강판이 적층되어 상기 분할 코어가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 공극부가 상기 극기둥 중에 위치하도록 상기 2종류의 분할 전자 강판의 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 공극부가 상기 요크 구성부 중에 위치하도록 상기 2종류의 분할 전자 강판의 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
5. 복수장의 전자 강판이 적층되어 구성된 복수의 분할 코어이며, 각 분할 코어가 요크 구성부와 극기둥을 포함하는 자극부를 구비한 상기 복수의 분할 코어가 조합되어 이루어지는 발전기용 코어로서:
   상기 복수장의 전자 강판에는 1장의 상기 전자 강판 중의 자로를 부분적으로 또는 전체적으로 가로지르는 공극부를 형성하도록 일부가 절제된 1장 이상의 절제형 전자 강판과, 1장의 상기 전자 강판 중의 자로를 부분적으로 또는 전체적으로 가로지르는 공극부가 형성되지 않은 1장 이상의 비절제형 전자 강판이 포함되어 있고,
   상기 공극부는 상기 복수의 분할 코어의 상기 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 위치 및 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 분할 코어 중에 상기 절제형 전자 강판이 n장(n은 1 이상의 정수) 걸러 존재하도록 상기 절제형 전자 강판과 상기 비절제형 전자 강판이 적층되어 상기 분할 코어가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 공극부가 상기 극기둥 중에 위치하도록 상기 절제형 전자 강판의 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 공극부가 상기 요크 구성부 중에 위치하도록 상기 절제형 전자 강판의 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
9. 요크와 상기 요크가 연장되는 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 극기둥을 갖는 복수의 자극부로 이루어지고, 상기 요크 및 상기 복수의 자극부는 복수장의 전자 강판을 적층해서 구성되어 있는 발전기용 코어로서:
   상기 복수장의 전자 강판에는 1장의 상기 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 복수의 공극부를 형성하도록 배치되는 복수 종류의 분할 전자 강판으로 구성되는 1장 이상의 분할형 전자 강판과, 1장의 상기 전자 강판 중의 자로를 가로지르는 공극부가 형성되지 않은 1장 이상의 비분할형 전자 강판이 포함되어 있고,
   상기 공극부는 상기 복수의 자극부의 자기 저항이 불균등하게 되지 않도록 위치 및 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발전기용 코어 중에 상기 분할형 전자 강판이 n장(n은 1 이상의 정수) 걸러 존재하도록 상기 분할형 전자 강판과 상기 비분할형 전자 강판이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    1개의 상기 공극부가 1개의 상기 극기둥 중에 위치하도록 상기 복수 종류의 분할 전자 강판의 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.
12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 공극부가 상기 요크 중에 위치하도록 상기 복수 종류의 분할 전자 강판의 형상이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발전기용 코어.

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