KR20130097833A - 압착된 펄프로 만들어진 전기자 프레임의 코일 양쪽에 극을 갖는 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 발전기의 구조는 외 측 원통과 중간층 원통 그리고 내측 원통의 3중으로 구성되고, 발전기의 회전 중심축은 외 측 및 중간층 그리고 내측 원통 각각의 안지름이 만드는 원의 중앙을 관통하게 된다.
중앙에 10[％] 원통이 제거된 내측과 외 측 원통은 한 개의 뭉치를 이루어 함께 회전할 수 있으며, 중간층 원통은 원통 중간에 끼워진 쇠 원판이 내측 원통 중앙부의 원통 일부가 제거된 위치에 삽입된다.
발전기의 전기자 프레임인 중간층 원통은 펄프의 압착 및 건조로 만들고, 전기자 슬롯에 삽입된 코일 양쪽에는 N극과 S극이 대응되게 설치한다.
압착 펄프로 만든 중간층의 원통이 전기자 프레임 역할을 수행하고, 외 측 원통에는 전자석이 설치되며, 내측 원통에는 영구 자석이 부착된다.

Description

압착된 펄프로 만들어진 전기자 프레임의 코일 양쪽에 극을 갖는 발전기{ The generator with NS pole at coil both sides of armature frame made pressure pulp}

전기가 없다면 우리의 생활 방식은 별수 없이 옛날로 돌아가게 되며, 고도의 문명 생활은 일 순간에 누릴 수 없게 될 것이다.

이와 같이 현대 생활에서 매우 중요한 역할을 하는 전기는 발전기에서 발생하게 되는데, 우리는 발전기의 중요함을 간과하고 생활을 한다.

발전기에서 전기를 발생하는 도체는 전기자 프레임의 슬롯에 삽입 배열되고, 전기자는 자석과 약간의 공극을 두고 회전하게 된다.

전기자는 히스테리시스 손과 와 전류 손으로 구성되는 철 손을 감소시키기 위해서 규소를 포함한 얇은 철판을 성 층 사용하고 있다.

발전기의 손실은 기계적 손실과 전기적 손실(권 선의 저항 손과 철 손 그리고 표류 부하 손)로 구성되고, 전기적 손실은 발전기 용량의 약 3.5[％]로서 1000 [Kw] 용량의 발전기는 35[Kw]가 전기 손으로 열로서 방출된다.

철 손과 표류 부하 손은 전기자에서 발생하는 것으로 발전기의 전기적 손실 약 37[％]로서, 철 손과 표류 부하 손의 원인이 되는 와 전류를 감소시키면 1000 [Kw] 용량의 발전기에서 13[Kw]의 발열을 줄일 수 있게 된다.

종래 발전기의 전기자는 규소를 포함한 얇은 철판의 성 층 방식을 사용하여 와 전류에 의해 발생하는 손실을 최소화하고 있으나, 전기자 프레임 재료를 자 속의 투 자율이 상대적으로 작지만 절연 특성을 갖추고 있다면, 와 전류의 손실을 더욱 작게 할 수 있을 것이다.

더불어 전기자 프레임에 설치된 코일을 중심으로 N극과 S극을 대응되게 배열하여, 자 속의 이동 통로를 확보하여 준다면 투자율의 감소분이 보완되고 누설되는 자 속이 감소하게 되어, 발전기로 사용하는 데는 문제가 없을 것으로 판단된다.

자연에 존재하는 재생시킬 수 있는 에너지는 풍력 및 파 력 등 거의 무한에 가깝게 존재하지만, 범용적 보급을 위해서는 설비 설계자가 원하는 발전설비의 핵심 부품들이 잘 공급되는 것이 필요하다.

풍력발전 설비를 위해서는 설계자가 원하는 방식의 용도에 맞는 발전기는 구입하는 것이 필요하지만, 현재에는 대기업 중심의 대용량 발전에 맞추어 개발되어 중소 또는 소소 용량으로 용도에 맞는 발전기 구입도 어렵다.

재생 에너지의 확보율을 유럽과 같이 높이려면, 바람이 잘 부는 해안가 또는 산중에 널리 설치되어 범용적으로 사용될 수 있어야만 한다.

이를 위해서, 본 발명에서의 발전기는 전기자에서 사용되는 철 사용량의 감소에 의해 발전기의 전기적 손실을 감소시키며, 또한 초기에 영구 자석에 의해 전기를 발생시키고, 발전중의 자 속 발생은 영구 및 전자석의 하이브리드 방식을 사용하며, 전자석은 발생전력 및 회전수를 조절하게 된다.

발전기의 전기자 프레임은 펄프의 압착 및 건조로 만들고, 전기자 슬롯에 삽입된 코일 양쪽에는 N극과 S극이 대응되게 설치한다.

발전기의 구조는 외 측 원통과 중간층 원통 그리고 내측 원통의 3중으로 구성되고, 발전기의 회전 중심축은 외 측 및 중간층 그리고 내측 원통 각각의 안지름이 만드는 원의 중앙을 관통하게 된다.

내측 원통은 길이의 중간에 일정 길이가 제거되고, 내측 원통의 양쪽 입구 원판은 외 측 원통의 입구 원판 양쪽의 중앙에 각각 고정되어 내 외 측 원통은 한 개의 뭉치를 이루며, 중간층 원통의 중간에 고정된 쇠 원판은 내통 중앙 부분의 제거된 사이로 삽입된다.

압착 펄프로 만든 중간층의 원통이 전기자 프레임 역할을 수행하고, 외 측 원통에는 전자석이 설치되며, 내측 원통에는 영구 자석이 부착된다.

발전기의 전기자 프레임을 적층 규소 강판 대신에 압착 펄프를 사용함으로, 발전기 전기 손실의 약 37 [％]를 감소시킬 수 있으며, 이는 중량 및 온도의 감소 효과를 가져 온다.

전기자 코일의 양쪽에 N극과 S극을 대응시켜 배치하므로, 코일이 자 속 통로 중간에 배열되어 투 자율이 상대적으로 작은 압착 펄프의 단점을 보완하며, 공기 중에 누설되는 자 속을 감소시키게 된다.

영구 자석과 전자석의 하이브리드 방식을 사용하여, 발전 초기에 전자석을 사용하지 않고 영구 자석에 의해 발전하며, 발전중에는 전자석의 자 속 밀도 제어에 의해 발생전력 및 회전수를 제어하는 장점이 있다.

본 발명의 중요한 사항은 원통을 이용하여 쉽게 제작될 수 있기 때문에 제작비가 감소하므로, 발전기 가격이 낮아져 풍력 발전기의 범용적 보급에 기여하리라 판단된다.

도 1은 본 발명에 따르는 압착된 펄프로 만들어진 전기자 프레임의 코일 양쪽에 극을 갖는 발전기에 대한 사시 도이다.

자연에 존재하는 재생시킬 수 있는 에너지는 풍력 및 파 력 등 거의 무한에 가깝지만, 에너지 재생용의 발전기가 범용적으로 보급되어야만 원자력 그리고 화력 발전의 비율을 줄일 수가 있다.

본 발명의 발전기 구조는 외 측 원통과 중간층 원통 그리고 내측 원통의 3중으로 구성되고, 발전기의 회전 중심축은 외 측 및 중간층 그리고 내측 원통 각각의 안지름이 만드는 원의 중앙을 관통하게 된다.

내측과 외 측 원통은 한 개의 뭉치를 이루어 함께 회전하게 되며, 중간층 원통은 원통 중간에 끼워진 원판이 회전축에 고정되어 있어서, 내 외 측 원통과 중간층 원통은 선택에 의해서 회전시킬 수 있다.

발전기의 전기자 프레임은 펄프의 압착 및 건조로 만들고, 전기자 슬롯에 삽입된 코일 양쪽에는 N극과 S극이 대응되게 설치한다.

압착 펄프로 만든 중간층의 원통이 전기자 프레임 역할을 수행하고, 외 측 원통에는 전자석이 설치되며, 내측 원통에는 영구 자석이 부착된다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

발전기는 외 측 원통(1)과 중간층 원통(2) 그리고 내측 원통(3)의 3중으로 구성되고, 발전기의 회전 중심축(4)은 외 측 및 중간층 그리고 내측 원통 각각의 안지름이 만드는 원의 중앙을 관통하게 된다.

외 측 원통(1)과 내측 원통(3)의 양쪽 입구는 각각 안지름과 같은 크기의 원판으로 막혀져 있고, 내측 원통(3) 양쪽 입구의 원판은 외 측 원통(1)의 입구 양쪽 원판의 중심부에 양쪽 각각이 고정되어 회전시에 한 개의 뭉치를 이룬다.

외 측 원통(1)과 내측 원통(3)의 양쪽에 있는 원통 입구의 원판(5) 중심에 설치된 베어링(6)의 구멍으로 각각이 발전기 중심축(4)이 끼워진다.

내측 원통(3)의 원통 길이의 중앙에는 내측 원통 길이의 10[％] 원통이 제거되고, 10[％] 원통이 제거되어 양쪽으로 배열된 내측 원통의 외 측 표면에는 각각이 영구자석(7) N극과 S극이 부착된다.

내측 원통(3)의 영구 자석(7)은 발전 초기에 전자석의 여자 없이도 발전이 가능하게 하는 특징이 있다.

베어링(6)과 가까운 내측 원통(3)의 외 측 표면의 일 측에 바람을 일으키는 팬(8)이 부착되고, 외 측 원통(1)의 내측 표면에는 전자석(9)의 N극과 S극이 설치되어, 중간층 원통(2) 두께의 양쪽으로 N극과 S극 또는 S극과 N극이 대응되게 설치된다.

외 측 원통(1) 내측 표면의 전자석(9)은 계 자 전류 제어에 의해서 자석 밀도를 조절하게 되며, 자석 밀도의 조절은 회전수와 발생 전력의 크기를 조절하는데 사용된다.

또한 중간층 원통(2)의 슬롯에 삽입된 코일(10)은 코일을 중심으로 N극과 S의 대응 설치에 의해, N극과 S극의 자 속의 통로가 만들어지게 되어 누설되는 자 속이 감소하게 되다.

중간층 원통(2)은 내열성 합성수지 또는 시멘트 몰 탈 또는 압착 펄프로 만들어져서 전기자 프레임(2)으로 사용되며, 중간층 원통(2)은 외 측 원통(1)보다 길이가 20[％] 짧고 외 측 원통 길이의 중앙부에 위치하게 되며, 슬롯에 코일(10)이 삽입된 전기자 프레임(2)은 절연 바니쉬를 코팅하게 된다.

합성수지는 합성수지에 불연재료가 첨가되어 내열성이 우수하거나, 폴리에텔에텔케론과 같이 내열성과 열 가소성이 우수하여 200[℃] 이상에서도 연속적으로 사용 가능한 재료를 사용한다.

시멘트 몰 탈을 사용한 프레임은 격자형의 철 프레임을 내부에 탑재하여 진동 등에 강인한 특성을 갖추게 하여 사용하며, 압착 펄프는 펄프에 고장력의 짧은 섬유 실을 혼합 사용하여 프레임의 강인성을 증가시킨다.

전기자 프레임(2)으로 내열성 합성수지 또는 시멘트 몰 탈 또는 압착 펄프 등의 도전 체가 아닌 절연체를 사용하는 것은 와 전류를 감소시키기 위한 것이며, 철과 비교하여 투자율이 떨어지는 단점은 전기가 발생하는 코일 양쪽에 극을 배치에 의해 보완하였다.

절연 바니쉬가 코팅된 중간층 원통(2)은 양쪽 입구에 원판이 없는 대신에 원통의 중앙에 원통의 안지름과 같은 쇠 원판(11)이 끼워져 중간층 원통과 고정되고, 쇠 원판(11)은 내측 원통(3) 중간의 제거된 부분으로 삽입된다.

중간층 원통(2)에 끼워져 고정된 쇠 원판(11)의 중앙에 뚫린 구멍(12)으로 발전기의 회전축이 관통되어 쇠 원판(11)과 회전축(4)이 고정된다.

발전기의 내부로 바람이 통할 수 있도록 베어링 둘레를 싸고 있는 원판에 구멍(13)이 뚫려 있어, 팬(8)이 회전하게 되면 바람이 유통되어 발전기의 내부 온도를 낮추어 주는 효과를 가져 오는 특징을 갖는 압착된 펄프로 만들어진 전기자 프레임의 코일 양쪽에 극을 갖는 발전기에 관한 것이다.

본 발명의 발전기는 종래의 발전기보다 제작이 쉽고, 무게가 가벼우며, 다 극으로 제작할 수 있는 특징을 갖추고 있어서 풍력 발전기에 사용하면 적절하다고 판단된다.

국가적으로, 세계적으로 자연에 존재하는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술의 급속한 발전이 필요한 시점이다.

본 발명의 변형 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상적 지식을 가진자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항 범위 내에 있는 것으로 간주한다.

1. 외 측 원통.
2. 중간층 원통.
3. 내측 원통.
4. 발전기의 회전 중심축.
5. 외 측 원통의 양쪽 입구를 막는 원판.
6. 회전 중심축에 끼워진 베어링.
7. 영구 자석.
8. 팬.
9. 전자석.
10. 전자석의 슬롯에 삽입된 코일.
11. 쇠 원판.
12. 쇠 원판의 중심 구멍.
13. 바람 구멍.

Claims (1)

1. 전기자 프레임은 펄프의 압착 및 건조로 만들고, 전기자 슬롯에 삽입된 코일 양쪽에 N극과 S극이 대응되게 설치되는 발전기에 관한 것으로,
   상기 발전기는 외 측 원통과 중간층 원통 그리고 내측 원통의 3중으로 구성되고, 발전기의 회전 중심축은 외 측 및 중간층 그리고 내측 원통 각각의 안지름이 만드는 원의 중앙을 관통하게 되며,
   상기 외 측 원통과 내측 원통의 양쪽 입구는 각각 안지름과 같은 크기의 원판으로 막혀져 고정되어 있고, 내측 원통 양쪽 입구의 원판은 외 측 원통의 입구 양쪽 원판의 중심부에 양쪽 각각이 고정되며, 외 측 원통과 내측 원통 입구의 양쪽 원판 중심에 설치된 베어링 구멍으로 각각이 발전기 중심축이 끼워지고,
   상기 내측 원통의 원통 길이의 중앙에는 내측 원통 길이의 10[％] 원통이 제거되고, 10[％] 원통이 제거되어 양쪽으로 배열된 내측 원통의 외 측 표면에는 내측 원통 각각이 영구자석 N극과 S극이 부착되며, 베어링과 가까운 내측 원통의 외 측 표면의 일 측에 바람을 일으키는 팬이 부착되고, 외 측 원통의 내측 표면에는 전자석의 N극과 S극이 설치되어, 중간층 원통 두께의 양쪽으로 N극과 S극 또는 S극과 N극이 대응되게 설치되며,
   상기 중간층 원통은 내열성의 합성수지 또는 시멘트 몰 탈 또는 압착 펄프로 만들어져서 전기자 프레임으로 사용되며, 중간층 원통은 외 측 원통보다 길이가 20[％] 짧고 외 측 원통 길이의 중앙부에 위치하게 되며, 슬롯에 코일이 삽입된 전기자 프레임은 절연 바니쉬를 코팅하게 되고,
   상기 절연 바니쉬가 코팅된 중간층 원통은 양쪽 입구에 원판이 없는 대신에 중간층 원통 길이의 중앙에 중간층 원통의 안지름과 같은 쇠 원판이 끼워져, 쇠 원판과 중간층 원통은 고정되고, 쇠 원판의 중앙에 뚫린 구멍으로 발전기의 회전축이 관통되어 쇠 원판과 회전축이 고정되며,
   발전기의 내부로 바람이 통할 수 있도록 베어링의 둘레를 싸고 있는 원판에 구멍이 뚫려 있는 특징을 갖는 압착된 펄프로 만들어진 전기자 프레임의 코일 양쪽에 극을 갖는 발전기.

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