KR20120081598A - 풍력 또는 수력 에너지 장비 - Google Patents

풍력 또는 수력 에너지 장비 Download PDF

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KR20120081598A
KR20120081598A KR1020127009459A KR20127009459A KR20120081598A KR 20120081598 A KR20120081598 A KR 20120081598A KR 1020127009459 A KR1020127009459 A KR 1020127009459A KR 20127009459 A KR20127009459 A KR 20127009459A KR 20120081598 A KR20120081598 A KR 20120081598A
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피터 헤인
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Abstract

본 발명은 전기 에너지 생성을 위해 적어도 하나의 프로펠러(30) 및 적어도 하나의 발전기(60)를 포함한 풍력 또는 수력 에너지 장비(10)에 관한 것으로, 상기 발전기는 적어도 하나의 회전자, 적어도 하나의 고정자 및 자속을 일으키는 적어도 하나의 자기 회로(120)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 자기 회로는 적어도 하나의 고정자측 자석(130, 131, 132) 및 적어도 하나의 고정자측 코일(140, 141, 142)을 포함하고, 고정자측 자석의 적어도 일부의 자속은 상기 코일을 통해 흐르며, 자기 회로는 회전자에 의해 닫히고, 회전자는 고정자를 향해 있는 상기 회전자의 표면에서 각각의 회전각에 의존하는 자기 저항(Rm)을 포함함으로써, 적어도 하나의 고정자측 코일 내에서 자속의 크기는 회전자의 각각의 회전각에 의존하고, 회전자의 회전 시 변경된다.

Description

풍력 또는 수력 에너지 장비{WIND OR WATER ENERGY INSTALLATION}
본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 특징들을 포함한 풍력 또는 수력 에너지 장비에 관한 것이다.
바람으로부터 전기 에너지를 얻는 것은 수년간 대형화 추세인 풍력 터빈을 이용해 왔다. 도달 가능한 출력은 특히 풍력 터빈의 직경에 달려있다. 출력이 더 크다는 것은 풍력 터빈의 직경이 더 크고 프로펠러깃(propeller blade)의 길이가 더 길다는 것을 의미한다. 프로펠러 첨단(peak)의 원주 속도(circumferential speed)는 기술적으로 제한되어 있으므로 회전수는 점차 줄어든다.
기계적 출력을 전기 에너지로 변환하기 위해 규격이 작고 중량이 낮은 비용 효과적 발전기(generator)를 사용할 수 있으려면, 일반적으로 프로펠러와 전기적 발전기 사이에 기어박스(gear box)가 배치된다.
본 발명의 기초가 되는 과제는, 많은 전기적 출력을 생성할 수 있으면서도 간단하고 가벼운 구성을 갖는 풍력 또는 수력 에너지 장비를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 과제는 특허청구범위 제1항에 따른 특징들을 포함하는 풍력 또는 수력 에너지 장비에 의하여 해결된다. 본 발명에 따른 풍력 또는 수력 에너지 장비의 유리한 형성방식은 종속항에 설명된다.
본 발명에 따르면, 풍력 또는 수력 에너지 장비는 전기적 에너지를 생성하기 위해 적어도 하나의 프로펠러 및 적어도 하나의 발전기를 구비하고, 상기 발전기는 적어도 하나의 회전자(rotor), 적어도 하나의 고정자(stator) 및 자속(magnetic flux)을 일으키는 적어도 하나의 자기 회로(magnetic circuit)를 포함한다. 적어도 하나의 자기 회로는 고정자측의 적어도 하나의 자석 및 고정자측의 적어도 하나의 코일을 포함하며, 고정자측의 자석의 자속의 적어도 일부가 상기 코일을 통해 흐른다. 자기 회로는 회전자에 의해 닫히고, 이때 회전자는 고정자를 향해 있는 상기 회전자의 표면에서 각각의 회전각에 의존하는 자기 저항을 포함함으로써, 적어도 하나의 고정자측 코일 내에서 자속의 크기는 회전자의 각각의 회전각에 의존하며, 회전자의 회전 시 달라진다.
본 발명에 따른 풍력 또는 수력 에너지 장비의 근본적 이점은, 발전기의 구동 중에 한계 온도를 초과하지 않도록 가열되어야 하고 경우에 따라서는 냉각되어야 하는 모든 부품이 발전기의 고정자 내에 배치된다는 것이다. 외부로부터 고정자를 냉각하는 것은 기술적으로 비교적 간단하며 비용 효과적으로 실시 가능하다. 회전자 내에 배치된 플럭스 가이딩(flux guiding) 부품들 및 부재들은 재자기화(remagnetization) 또는 와상전류(eddy currents)에 의해 가열될 수 있고 또한 고정자에 의해 열 전달 및/또는 복사를 통해 가열될 수 있는데, 이러한 부품들 및 부재들은 본 발명에 따른 풍력 또는 수력 에너지 장비에서 온도 비임계적 부분들로 형성될 수 있어서, 이들은 부가적인 냉각이 필요없다. 바꾸어 말하면, 본 발명에 따른 풍력 또는 수력 에너지 장비의 근본적 이점은, 매우 높은 전기적 출력이 생성되는 경우에조차, 고정자 부분들만 냉각되어야 하고, 회전자의 냉각은 중지될 수 있다는 것이다.
바람직하게는, 상기 풍력 또는 수력 에너지 장비는 적어도 1 kW라는 정격 출력을 가지는 장비를 가리킨다. 이러한 정력 출력은 어느 경우에도, 에너지 전송망에 경제적으로 투입될 수 있기 위해서 필요하다.
풍력 또는 수력 에너지 장비의 바람직한 형성예에 따르면, 프로펠러는 발전기의 회전자와 회전 가능하게 고정되어(rotationally fixed) 결합한다. 회전자와 프로펠러 사이의 기어 박스는 생략될 수 있어서, 중량 및 비용이 최소화된다.
바람직하게는, 고정자측 자석은 영구 자석을 가리킨다. 대안적으로, 영구 자석대신에 또는 영구 자석과 조합하여, 전자석이 자속을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
고정자는 회전자를 향해 있는 상기 고정자의 면에서, 예컨대 회전자를 향해 있는 상기 고정자의 내부면에서, 바람직하게는 다수의 자기 회로를 포함하고, 이러한 회로는 각각 적어도 하나의 고정자측 자석 및 각각 적어도 하나의 고정자측 코일을 포함하며, 각각 회전자에 의해 자력으로(magnetically) 닫힌다. 고정자측 코일들은, 풍력 또는 수력 에너지 장비가 연결된 전기적 에너지 공급망의 형성 방식에 따라 그에 상응하는 전류 또는 전압을 제공할 수 있기 위해, 전기적으로 상호 접속될 수 있다.
바람직하게는, 고정자상에서 자기 회로들의 배열 및 회전자상에서 자기 저항의 위치적 분포는 각각 회전 대칭이다.
다상의 전류 생성, 예컨대 3상의 전류 생성을 구현하기 위해서는, 고정자상에서 자기 회로들의 배열의 회전 대칭각 및 회전자상에서 자기 저항의 위치적 분포의 회전 대칭각이 서로 상이한 경우가 유리한 것으로 간주한다. 회전 대칭각차는 고정자 및 회전자상에 서로 다른 극 피치(pole pitch)를 야기함으로써, 다상 체계를 위한 전기 전류가 생성될 수 있다.
물론, 고정자의 회전 대칭각 및 회전자의 회전 대칭각은, 단일의 전류- 및 전압 위상만이 생성되어야 하는 경우에, 동일할 수 있다.
바람직하게는, 회전자는 고정자를 향해 있는 상기 회전자의 표면에서 외향 방사형으로 연장된 치형부(teeth)를 포함한다. 치형 구조 또는 치형 프로파일을 이용하면, 특히 간단한 방식으로, 회전자의 각각의 회전각에 의존하는 자기 저항이 회전자의 표면에서 야기될 수 있다. 회전자의 표면측의 치형부는 바람직하게는 자기 저항이 낮은 물질로 구성되는데, 즉 자기장의 인가 시 큰 자속을 야기하는 물질로 구성된다. 치형부를 위해 적합한 물질은 예컨대 강자성(ferromagneticv) 물질인데, 상기 강자성 물질은 매우 높은 상대 투자율(relative permeability)을 가지기 때문이다.
고정자의 인접한 치형부들 사이의 간극은 예컨대 전체가 또는 부분적으로, 상기 치형부의 물질보다 더 큰 자기 저항을 가지는 물질로 채워질 수 있다. 예컨대, 인접한 치형부들 사이의 간극은 플라스틱 또는 수지로 채워질 수 있다.
그러나, 인접한 치형부들 사이의 간극이 자유롭게 유지되는 것이 특히 유리한 것으로 간주되는데, 회전자의 회전 시 노출된 치형부는 고정자와 회전자 사이의 공극 내에서 난기류(air turbulence)를 야기함으로써, 회전자 및 고정자의 냉각이 일어나기 때문이다.
특히 바람직하게는, 적어도 하나의 자기 회로의 고정자측 부분은 플럭스 가이딩 부재(flux guiding member)를 포함하고, 상기 부재는 적어도 하나의 고정자측 코일을 관통하며, 이때 코일 영역 내에서 플럭스 가이딩 부재의 횡단면은 고정자측 자석의 횡단면보다 더 작다. 횡단부가 이와 같이 형성될 때, 고정자측 코일의 영역 내에서 집속(flux concentration)이 발생한다.
이에 상응하는 방식으로, 코일 영역 내에서 플럭스 가이딩 고정자측 부재는 상기 부재의 레그 말단들(leg ends)의 영역에서보다 더 작으며, 상기 레그 말단들은 회전자와의 교차점을 형성한다. 이러한 형성예에서도, 코일 영역 내에서 집속이 발생하는데, 그러나 회전자와 고정자 사이의 교차점에서는 공극 필드(air gap field)가 영향을 받을 수 있다.
가능한 한 최적의 방식으로 필드 라인들을 고정자를 통해 안내하기 위해, 자기 회로의 고정자측 부분들은 각각 적어도 하나의 자속 제한부를 구비할 수 있고, 자속 제한부는 각각의 고정자측 부분의 나머지 물질보다 더 큰 비자기 저항(specific magnetic resistance)을 가진다. 이와 같은 자속 제한부는 필드 라인 진행을 변형하는데, 필드 라인들은 자속 제한부를 통과할 수 없거나 불량한 정도로만 통과할 수 있고 따라서 (적어도 주로) 자속 제한부를 빙 둘러 진행해야 하기 때문이다.
또한, 고정자측 자석 또는 고정자측 자석들은 플럭스 가이딩 고정자측 물질 내에 매립된 것이 유리한 것으로 간주된다. “매립”(또는 “매설”)이란 개념은, 고정자측 자석이 완전히 (전체 표면에서) 플럭스 가이딩 고정자측 물질에 의해 둘러싸이고, 따라서 특히 회전자를 향해 있는 고정자 내측 및 회전자와 다른 방향을 향해 있는 고정자 외측으로부터 분리된다는 것을 의미한다. 이러한 “매립”은, 고정자측 자석의 자속의 특정한 비율이 플럭스 가이딩 고정자측 물질에 의해 자력으로 단락되고, 이로써 효율이 줄어든다는 결과를 초래하긴 하나, 상기 “매립”은 별도의 고정 장치를 생략할 수 있고 또한 고정자측 자석을 예컨대 “캐스팅”하여 환경 영향으로부터 효율적 보호가 이루어지게 할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 자석 물질은 상대적으로 취성이고, 제조 조건에 따라 항상 미세한 균열이 있어서, 자석 물질은 항상 부식에 민감하다: 예컨대, 강 내부에 또는 강변에 발전기가 설치된 경우, 고정자측 자석은 손상을 입을 수 있는데, 균열안으로 습기와 염분이 들어올 수 있고, 부식 및/또는 쌓임- 또는 깎임이 발생할 수 있기 때문이다. 플럭스 가이딩 고정자측 물질 내에 고정자측 자석을 “매립”함으로써, 환경 영향으로부터 효율적 보호가 이루어진다.
프로펠러 회전수에 의존하는 발전기 출력 전압 및 출력 주파수의 변환을 위해, 바람직하게는 컨버터가 사용된다.
또한, 무엇보다도 코깅 토크(cogging torque)를 줄이고, 음향 발생에 긍정적으로 영향을 미치기 위해, 일 방향으로 또는 - 예컨대 매 절반마다 - 양 방향으로 회전자 구조의 경사짐(화살형 경사짐)이 제공될 수 있다.
이하, 본 발명은 실시예에 의거하여 더 상세히 설명된다;
도 1은 에너지 전송망에 연결된 본 발명에 따른 풍력 에너지 장비를 포함한 조립체의 실시예를 예시적으로 도시한다.
도 2 내지 도 12는 도 1에 따른 풍력 에너지 장비를 위한 발전기의 다양한 실시예들을 예시적으로 도시한다.
도 13은 도 1에 따른 풍력 에너지 장비를 위한 회전자의 경사진 치형부의 실시예를 예시적으로 도시한다.
도 14는 도 1에 따른 풍력 에너지 장비를 위한 회전자의 경사진 치형부의 다른 실시예를 예시적으로 도시한다.
도면에서는 개관상의 이유로 동일하거나 유사한 구성요소는 항상 동일한 참조번호를 사용한다.
도 1에서는 에너지 전송망(20)에 연결된 풍력 에너지 장비(10)를 포함한 조립체가 확인된다. 풍력 에너지 장비(10)는 바람 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 전기 에너지를 에너지 전송망(20)에 공급한다.
풍력 에너지 장비(10)는 복수 개의 날개(40)를 구비할 수 있는 프로펠러(30)를 포함한다. 도 1에 따른 실시예에서, 프로펠러(30)는 3개의 날개를 포함하나, 물론 프로펠러(30)는 그보다 적거나 더 많은 날개를 포함할 수 있다.
프로펠러(30)는 축(50)을 중심으로 회전하며, 축은 풍력 에너지 장비(10)의 발전기(60)와 연결된다. 풍력 작용에 의해 프로펠러(30)가 축(50)을 중심으로 회전운동을 하게 되면, 발전기(60)는 전기 전류(I)를 생성하고, 전기 전류는 에너지 전송망(20)에 공급된다.
도 2는 발전기(60)를 위한 가능한 실시 형태를 부분도로 예시적으로 도시한다. 도 2에서는, 발전기(60)의 더 도시되지 않은 고정자의 부분(100)이 확인된다. 또한, 발전기(60)의 더 도시되지 않은 회전자의 부분(110)도 도시되어 있다.
도 2에서 120이란 참조번호로 표시되는 자기 회로는 고정자측 자석(130) 및 2개의 고정자측 코일들(140, 141)을 포함한다. 고정자측 코일들(140, 141)은 적어도 자속의 일부에 의해 관류되며, 상기 자속 부분은 고정자측 자석(130)에 의해 발생한다.
또한, 자기 회로(120)는 고정자의 부분(100) 및 회전자의 부분(110)을 포함한다. 회전자의 부분(110)은 자기 저항(Rm)을 형성하고, 자기 저항은 고정자에 대해 상대적인 상기 회전자의 각각의 회전각에 따라 좌우된다. 그러므로, 도 2에서는, 상기 부분(110)이 치형부(150)를 포함하고, 상기 치형부가 낮은 자기 저항을 형성하는 것을 확인할 수 있다. 치형부(150)는 틈새(160)에 의해 서로 분리되며, 틈새는 치형부(150)에 비해 더 큰 자기 저항을 형성한다. 이제 회전자가 고정자에 대해 회전되면, 자기 회로(120)를 위해 전체의 자기 저항은 주기적으로 달라지고, 항상, 고정자에 대해 상대적인 회전자의 회전각에 의존한다.
예컨대, 고정자측 자석(130)이 일정한 자기장 세기를 생성한다는 점에서 출발하면, 자기 회로(120)를 통해 흐르는 자속은 회전자의 각각의 위치에 따라 좌우된다. 도 2에 도시된 바와 같이 회전자가 정렬되면, 자기 회로(120) 내에서의 자속은 최대일 것이다. 반면 회전자가 돌면, 자속은 감소한다. 두 고정자측 코일들(140, 141) 내에서 자속 변경에 의해, 두 코일들의 도체 말단에는 유도된 전압이 발생하고, 상기 전압은 전기 에너지로서 도 1에 따른 에너지 전송망(20)에 방출될 수 있다.
또한 도 2로부터, 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)는 그 횡단부가 U형으로 형성되고, 2개의 레그 말단들(200, 210)을 포함하며, 상기 레그 말단들이 회전자의 부분(110) 내에서 치형부(150) 또는 틈새(160)와 연동한다는 것을 추론할 수 있다. 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 횡단부가 U형으로 형성되는 것은 여기서 예시적으로만 이해할 수 있다; 물론 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)는 다른 형태를 가질 수도 있는데, 이는 이하에서 계속하여 다른 실시예와 연관하여 더 설명되는 바와 같다.
회전자의 매끄러운 표면을 얻기 위해, 틈새(160)는 치형부(150)와 상이한 자기 저항을 가지는 물질로 채워질 수 있다. 예컨대, 틈새(160)는 플라스틱 또는 수지로 채워질 수 있다.
한편, 틈새(160)가 공기로만 채워져서, 회전자의 회전 시 회전자와 고정자 사이의 틈새에 난기류가 발생하고, 회전자뿐만 아니라 고정자도 틈새바람에 의해 냉각되는 경우가 특히 유리한 것으로 간주된다.
고정자측 자석(130)은 영구 자석 또는 전자석을 가리킬 수 있다.
도 3은 도 1에 따른 발전기(60)의 가능한 형성 방식을 위한 다른 실시예를 도시한다. 도 3에 따른 실시예에서, 고정자측 자석(130)은 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 플럭스 가이딩 고정자측 물질(127) 내에 매립된다. “매립”(또는 “매설”)이란 개념은, 고정자측 자석(130)이 완전히, 즉 상기 자석의 전체 표면에서, 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 플럭스 가이딩 고정자측 물질(127)에 의해 둘러싸이고, 따라서 예컨대 회전자를 향해 있는 상기 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 고정자 내측(128) 및 회전자와 다른 방향을 향해 있는 상기 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 고정자 외측(129)으로부터 분리된다는 것을 의미한다. 그 외에, 도 3에 따른 실시예는 도 2에 따른 실시예에 상응한다.
도 4는 2개의 고정자측 자석(130, 131)이 존재하는 실시예를 예시적으로 도시한다. 두 고정자측 자석은 U형으로 형성된 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 레그 말단들(200, 210)에 위치한다. 그 외, 도 4에 따른 실시예는 도 2, 3에 따른 실시예에 상응한다.
도 5에는 발전기(60)를 위한 실시예가 도시되어 있는데, 상기 실시예에서 고정자측 코일들(140, 141)의 영역 내에서 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)는 레그 말단들(200, 210)의 영역 내에서보다 더 작은 횡단면을 가진다. 바람직하게는, 회전자 내에서 치형부(150)의 형상은 레그 말단(200, 210)의 횡단부 및 형상에 맞춰진다; 예컨대 레그 말단의 횡단부 및 치형부(150)의 횡단부는 동일하다.
도 6에는 발전기(60)를 위한 실시예가 도시되어 있는데, 상기 실시예에서도 마찬가지로 고정자측 코일들(140, 141)의 영역 내에 집속이 이루어진다. 그러므로, 고정자측 코일들(140, 141)의 영역 내에서 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)는 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 활형 영역(126) 내에서보다 더 작은 횡단부를 가진다.
도 7은 도 4 및 도 5에 따른 실시예의 일종의 조합을 나타내는 실시예를 예시적으로 도시한다. 도 7에서는 2개의 고정자측 자석(130, 131)이 확인되며, 상기 자석은 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 레그 말단들(200, 210)에 배치된다. 또한, 레그 말단들(200, 210)의 횡단부 또는 고정자측 자석(130, 131)의 횡단부는 두 고정자측 코일들(140, 141)의 영역 내에서 고정자측 부재(125)의 횡단부보다 더 크다는 것을 알 수 있다.
도 8에는 발전기(60)를 위한 실시예가 도시되어 있는데, 상기 실시예에서 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)는 빗(comb)의 방식으로 또는 빗의 형태로 형성된다. 바람직하게는, 고정자측 부재(125)는 내향적으로 방사형인 레그들을 구비한 링형의 닫힌 빗을 가리키며, 상기 레그들 중 도 8에서는 예시적으로 3개가 참조번호 300, 301, 302로 표시된다.
도 8에 따른 실시예에서, 고정자의 극 피치 및 회전자의 극 피치는 동일함으로써, 고정자측 코일들(140, 141, 142) 내에서 유도된 전압은 동일한 위상을 가지거나, 180°란 위상 천이(phase-shift)를 포함한다. 고정자측 코일들이 적절하게 회로화됨으로써, 단일상 에너지 전송 시스템을 위한 전압 및 전류가 생성될 수 있다.
도 9에 따른 실시예에서, 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)도 마찬가지로 일종의 빗과 같은 구조를 가진 링형 부재로 형성되며, 이는 이미 도 8과 관련하여 설명된 바와 같다. 그러나, 도 8에 따른 실시예와 달리, 고정자와 회전자 사이의 극 피치는 동일하지 않아서, 고정자측 코일들(140, 141, 142) 내에 유도된 전압은 상호간의 위상 천이를 포함하며, 이러한 위상 천이는 고정자와 회전자 사이의 극 천이에 따라 좌우된다. 이러한 천이에 의해, 예컨대 3상과 같은 다상의 전류 및 전압이 특히 3상과 같은 다상의 에너지 전송 시스템을 위해 생성될 수 있다.
도 10에는 발전기를 위한 실시예가 도시되어 있는데, 상기 실시예에서 고정자측 자석(130, 131, 132)은 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 레그(300, 301, 302)의 종 방향을 따라 정렬된다. 상기 실시예에서, 고정자에 대해 상대적인 회전자의 상대 회전 시, 레그의 내부에서 필드 라인 방향의 변화가 일어나고, 따라서 고정자측 코일들(140, 141, 142) 내에 유도된 전기 전압의 위상 변화가 일어난다.
도 11은 발전기(60)를 위한 실시예를 도시하는데, 상기 실시예에서 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 레그(300, 301, 302) 내에 자속 제한부(400)가 통합되고, 상기 자속 제한부는 매우 높은 자기 저항을 가진다. 자속 제한부(400)의 기능은, 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 내부에서 자성 필드 라인을 적합한 방식으로 안내하되, 가능한 한 높은 효율이 달성되도록 안내하는 것이다.
도 12에는 도 2 내지 도 11의 모든 실시예에 대해 대표 도면으로서, 도 1에 따른 발전기(60)를, 회전자측 부분(110)이 외부에서 고정자측 부분(100)을 중심으로 움직일 수 있도록 형성하는 가능성이 도시되어 있다. 도 3 내지 도 11에 따른 모든 실시 변형예에서는 외부 회전자로서 형성될 수 있다.
도 13에는 예시적으로, 치형부(150)가 도 1에 따른 회전축(50)에 대해 반드시 평행하지 않아도 되는 것이 도시되어 있다. 그러므로, 도 11에 따른 실시예에서 회전자의 치형부(150)가 경사진다; 왜냐하면 치형부(150)는 회전자의 회전축(50)에 대해 경사지거나 각지기 때문이다.
이에 상응하는 방식으로, 플럭스 가이딩 고정자측 부재 또는 부재들(125)의 레그는 발전기의 회전축(50)에 대해 경사지거나 각지게 정렬될 수 있다.
도 14는 예시적으로 경사부를 구비한 치형부의 형성 방식을 도시하는데, 이때 치형부는 화살형 경사를 포함한다. 각각의 치형의 부분은 회전축으로부터 멀어지면서 배향되는 반면, 이에 연결된 각 치형의 다른 부분은 다시 회전축을 향하여 배향되어, -회전축을 따라 볼 때- 치형 마다 종합적으로 화살 형태의 구조물이 형성된다.
10 풍력 에너지 장비
20 에너지 전송망
30 프로펠러
40 날개
50 축
60 발전기
100 고정자측 부분
110 회전자측 부분
120 자기 회로
125 고정자측 부재
126 바닥 영역
127 플럭스 가이딩 고정자측 물질
128 고정자 내측
129 고정자 외측
130 자석
131 자석
132 자석
140 고정자측 코일
141 고정자측 코일
142 고정자측 코일
150 치형부
160 틈새
200 레그 말단
210 레그 말단
300 레그
301 레그
302 레그
400 자속 제한부
I 전류
Rm 저항

Claims (16)

  1. 전기 에너지의 생성을 위해 적어도 하나의 프로펠러(30) 및 적어도 하나의 발전기(60)를 포함하고, 발전기는 적어도 하나의 회전자, 적어도 하나의 고정자, 및 자속을 일으키는 적어도 하나의 자기 회로(120)를 포함하는 풍력 또는 수력 에너지 장비(10)에 있어서,
    적어도 하나의 자기 회로는 적어도 하나의 고정자측 자석(130, 131, 132) 및 적어도 하나의 고정자측 코일(140, 141, 142)을 포함하고,
    고정자측 자석의 적어도 일부의 자속은 코일을 통해 흐르며, 자기 회로는 회전자에 의해 닫히고, 그리고
    회전자는 고정자를 향해 있는 회전자의 표면에서 회전자 각각의 회전각에 의존하는 자기 저항(Rm)을 포함하여, 적어도 하나의 고정자측 코일 내에서 자속의 크기는 회전자 각각의 회전각에 의존하고, 회전자가 회전할 시 달라지는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비(10).
  2. 청구항 1에 있어서,
    프로펠러는 발전기의 회전자와 회전 가능하게 고정되어 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    적어도 하나의 고정자측 자석은 영구 자석인 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    적어도 하나의 고정자측 자석은 전자석인 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    고정자는 회전자를 향해 있는 고정자의 면에서 다수의 자기 회로를 포함하고,
    자기 회로 각각은 적어도 하나의 고정자측 자석 및 적어도 하나의 고정자측 코일을 포함하고,
    자기 회로 각각은 회전자에 의해 닫히는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    고정자 상에서 자기 회로의 배열은 회전 대칭인 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    회전자는 고정자를 향해 있는 회전자의 표면에서 자기 저항의 위치적 분포와 관련하여 회전 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    고정자 상에서 자기 회로의 배열의 회전 대칭각과, 회전자의 자기 저항의 위치적 분포의 회전 대칭각은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    회전자는 고정자를 향해 있는 회전자의 표면에서 외향 방사형으로 연장된 치형부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  10. 청구항 9에 있어서,
    회전자는 외부에서도 고정자를 중심으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    인접한 치형부 사이의 간극에는 치형부의 물질보다 큰 자기 저항을 가지는 물질이 전제적으로 또는 부분적으로 채워지는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 자기 회로의 고정자측 부분은 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)를 포함하고,
    플럭스 가이딩 고정자측 부재는 적어도 하나의 고정자측 코일을 관통하며, 플럭스 가이딩 고정자측 부재의 횡단면은 고정자측 자석의 횡단면보다 작은 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 자기 회로의 고정자측 부분은 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)를 포함하고,
    플럭스 가이딩 고정자측 부재는 적어도 하나의 고정자측 코일을 관통하고,
    코일 영역 내에서 플럭스 가이딩 고정자측 부재의 횡단면은 플럭스 가이딩 고정자측 부재(125)의 레그 말단(200, 210)의 횡단면보다 작고, 레그 말단은 회전자와 교차점을 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    자기 회로의 고정자측 부분 각각은 적어도 하나의 자속 제한부(400)를 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    고정자측 자석 또는 고정자측 자석들은 고정자의 플럭스 가이딩 물질 내에 매립되는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
  16. 청구항 15에 있어서,
    고정자는 회전자를 향해 있는 고정자 내측, 및 회전자와는 다른 방향을 향해 있는 고정자 외측을 포함하고,
    고정자측 자석 또는 고정자측 자석들은 고정자의 플럭스 가이딩 물질 내에 매립되되, 고정자측 자석이 고정자의 플럭스 가이딩 물질에 의해 고정자 내측 및 고정자 외측으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 풍력 또는 수력 에너지 장비.
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