KR20140008496A

KR20140008496A - 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기

Info

Publication number: KR20140008496A
Application number: KR1020120075716A
Authority: KR
Inventors: 윤양운; 장민호
Original assignee: 윤양운
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-21
Also published as: KR101410491B1; WO2014010978A1

Abstract

본 발명은 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기에 관한 것으로서, 축부와; 상기 축부가 삽입될 수 있게 내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 상면과 저면 일부 영역을 점유하도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛과; 상기 전기자유닛의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 축부와 상대적인 회전운동이 가능하게 상기 축부에 설치된 하우징과; 상기 전기자유닛의 상방 또는 하방 중 적어도 일 측방에 배치되도록 상기 하우징 내부에 설치된 환 상의 계자요크와, 상기 계자요크의 원주방향을 따라 상기 계자요크에 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자유닛을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부를 포함하는 계자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기자유닛은 코일의 점적률을 높일 수 있어 발전기로 사용하는 경우 발전기의 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

전기자유닛 및 이를 구비한 회전기{Rotary machine}

본 발명은 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자 코일 및 회전기의 제작을 용이하게 하면서 회전기의 효율을 증진시킬 수 있는 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기에 관한 것이다.

종래부터 기계적 회전에너지를 전기에너지로 바꾸는 발전기 또는 전기에너지를 기계적 회전에너지로 바꾸는 전동기와 같은 회전기들이 다양한 형태로 개발되어 왔다. 이러한 종래의 회전기는 스테이터(Stator)가 대부분 스테이터 코어(Core)와, 코어에 감기는 코일(Coil)로 구성되어 있고, 요크(Yoke)에 자석을 설치하고 코일을 통과하는 자속밀도를 연속적으로 변화시킴으로써 유도전류를 발생하거나 이와 반대로 코일에 전류를 인가하여 요크에 설치된 자석 또는 전자석에 자기장을 제공하여 로터를 회전시키도록 되어 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 발전기의 일 예로서 대한민국 등록특허 제 10-0768248호에는 발전기가 개시되어 있다.

상기의 발전기는 고정자와, 고정자 내측에서 회전하는 회전자 철심과, 회전자 철심에 권선되는 회전자 코일과, 회전자 코일의 이탈을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 코일이탈방지부 및 회전자 철심과 코일이탈방지부에 밀착되어 회전자 철심이 회전시 회전자 코일의 이탈을 방지하는 지지부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

그러나 상기의 발전기와 같은 기존의 코일은 중량은 크지만 점적률이 낮은 큰 문제가 있다. 코일의 점적률을 높이기 위하여 구리선의 굵기를 가늘게 할 수 있으나 굵기가 얇아짐에 따라 구리선을 권취하는 과정에서 구리선의 끊어짐이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 종래 회전기의 코일은 하나의 코일선을 이용하여 연속된 코일을 스테이터에 순차적으로 감아 형성하게 되므로 제조가 까다로운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코일의 점적률을 높여 발전효율을 높일 수 있는 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자 코일은 내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 요크와; 상기 요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고, 상기 요크의 상면과 저면 일부 영역을 점유하도록 상기 요크에 설치되는 복수의 코일;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 요크의 원주면을 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 상기 요크의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 상기 요크의 원주면에 배치되는 제 1 중앙도선부 및 제 2 중앙도선부와, 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 중공부를 향하여 연장되고 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 중공부를 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 상기 요크의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 상기 중공부의 내주면에 배치되는 제 1 중앙도선부 및 제 2 중앙도선부와, 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 요크의 원주면을 향하여 연장되고 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 중앙도선부와 상기 제 2 중앙도선부는 상기 상부도선부의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전기는 축부와; 상기 축부가 삽입될 수 있게 내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 상면과 저면 일부 영역을 점유하도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛과; 상기 전기자유닛의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 축부와 상대적인 회전운동이 가능하게 상기 축부에 설치된 하우징과; 상기 전기자유닛의 상방 또는 하방 중 적어도 일 측방에 배치되도록 상기 하우징 내부에 설치된 환 상의 계자요크와, 상기 계자요크의 원주방향을 따라 상기 계자요크에 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자유닛을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부를 포함하는 계자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전기는 축부와; 상기 축부와 나란하게 상기 축부에 고정되고 내부에 중공부가 마련된 원통 형상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 내측면과 외측면을 각각 감싸도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛과; 상기 전기자유닛의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 축부와 상대적인 회전운동이 가능하게 상기 축부에 설치된 하우징과; 상기 하우징에 고정되고 상기 전기자유닛의 내측과 외측에 각각 배치는 계자요크와, 상기 계자요크의 원주방향을 따라 상기 코일을 향하도록 배치되어 상기 코일을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부를 포함하는 계자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전기는 축부와; 상기 축부와 나란하게 상기 축부에 각각 고정되고 내부에 서로 다른 크기의 중공부를 가지며 상기 축부를 중심으로 동심상으로 상기 축부에 고정된 제 1 계자요크 및 제 2 계자요크와, 서로 마주하는 방향의 상기 제 1 계자요크와 상기 제 2 계자요크의 측면에 각각 서로 마주하도록 배치되며 상기 제 1 계자요크와 상기 제 2 계자요크의 반경방향을 따라 배치되는 복수의 자기력발생부를 포함하는 계자유닛과; 상기 축부와 상대회전가능하도록 상기 축부에 설치된 하우징과; 상기 하우징에 고정되고 제 1 계자요크와 상기 제 2 계자요크 사이에 상기 축부와 나란한 방향으로 배치되는 원통 형상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 내측면과 외측면을 각각 감싸도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기자유닛은 코일의 점적률을 높일 수 있어 발전기로 사용하는 경우 발전기의 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회전기를 도시한 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 회전기의 기술구성 중 코일의 발췌 시사도.
도 3은 도 1에 도시된 회전기의 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 코일의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 코일을 갖는 회전기의 제2실시 예를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 코일의 사시도.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 회전기의 단면도.
도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 회전기의 단면도.
도 9는 본 발명의 제5실시 예에 따른 회전기의 단면도.
도 10은 본 발명의 제6실시 예에 따른 회전기의 단면도.
도 11은 본 발명의 제7실시 예에 따른 회전기의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 전기자유닛(40) 및 이를 구비한 회전기(1)가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 회전기(1)는 축부(10)와, 전기자요크(20)와 복수의 코일(30)을 포함하는 전기자유닛(40)과, 축부(10)와 상대적인 회전운동이 가능하게 축부(10)에 설치된 하우징(50)과, 하우징(50) 내부에 설치된 계자요크(60)와 계자요크(60)에 배치된 자기력발생부(70)를 포함하는 계자유닛(80)을 구비한다.

축부(10)는 내부에 공간이 마련된 하우징(50)의 중앙에서 하우징(50)에 대하여 상대 회전운동 가능하도록 설치되어있다.

전기자유닛(40)은 내측 중앙에 중공부가 마련된 환상의 전기자요크(20)와, 상기 전기자요크(20)의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고, 상기 전기자요크(20)의 상면과 저면 일부 영역을 점유하도록 상기 전기자요크(20)에 설치되는 복수의 코일(30)을 구비한다.

전기자요크(20)는 소정높이를 가지며 내측에 중공부가 형성된 원판형상으로 형성되어 있다. 상기 전기자요크(20)는 중앙에 중공부가 형성되도록 철과 규소를 포함하는 금속소재로 이루어진 박판 스트립을 와인딩하여 함침제로 함침 고정하여 형성할 수도 있고, 동일한 크기를 같은 원판들을 상하로 적층하고 함침제로 함침 고정하여 형성할 수도 있다.

코일(30)은 측면 형상이 'ㄷ'자 형상으로 형성된 것으로 전기자요크(20)의 상면에 배치되는 상부도선부(31)와, 전기자요크(20)의 원주면에 배치되는 제 1 중앙도선부(33a) 및 제 2 중앙도선부(33b)와, 전기자요크(20)의 저면에 배치되는 하부도선부(35)를 구비한다.

상부도선부(31)는 전기자요크(20)의 상면 영역에 배치되고, 양측 단부가 전기자요크(20)의 원주면을 향하여 연장되어 있으며, 중공부와 인접한 위치에서 절곡형성되어 있다.

제 1 중앙도선부(33a)와 제 2 중앙도선부(33b)는 상부도선부(31)의 양측 단부로부터 전기자요크(20)의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 전기자요크(20)의 원주면에 배치되어 있다.

하부도선부(35)는 제 1 중앙도선부(33a)와 제 2 중앙도선부(33b)의 하측 단부로부터 중공부를 향하여 각각 연장되어 제 1 중앙도선부(33a)와 제 2 중앙도선부(33b)의 단부를 연결하며, 전기자요크(20)의 저면 영역에 배치되어 있으며, 중공부와 인접한 위치에서 절곡되어 있다.

상기 코일(30)은 상부도선부(31)의 일단이 제 1 중앙도선부(33a)의 상단에 연결되고, 제 1 중앙도선부(33a)의 하단에 하부도선부(35)의 일단이 연결되며, 하부도선부(35)의 타단에 제 2 중앙도선부(33b)의 하단이 연결되고, 제 2 중앙도선부(33b)의 상단에 상부도선부(31)의 타단이 연결된 구조로 루프를 형성한다.

상기 코일(30)은 상부도선부(31)와 하부도선부(35)가 전기자요크(20)의 상면과 저면에 각각 위치하도록 전기자요크(20)의 외측에서 결합되며, 전기자요크(20)에 원주방향으로 코일(30)을 배치하기 위하여 전기자요크(20)의 중공부를 향하도록 배치되는 상부도선부(31) 및 하부도선부(35)의 일 측은 전기자요크(20)의 원주면을 향하도록 배치된 상부도선부(31) 및 하부도선부(35)의 타 측의 폭보다 좁게 형성되어 있다.

상기 전기자유닛(40)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 코일(30)을 전기자요크(20)에 고정함과 동시에 축부(10)에 고정할 수 있도록 수지(41)를 이용하여 몰딩할 수도 있고, 이와 다르게 지그(미도시)를 이용하여 전기자요크(20)를 축부(10)에 고정하고 코일(30)을 전기자요크(20)에 접착제를 통해 부착할 수도 있다.

하우징(50)은 전기자유닛(40)을 수용할 수 있는 공간이 마련되어 있고, 축부(10)와 상대적인 회전운동이 가능하게 축부(10)에 설치되어 있다. 상기 하우징(50)은 상하로 분리가능하게 형성되어 있다.

계자유닛(80)은 전기자유닛(40)의 상방 또는 하방 중 적어도 일 측방에 배치되도록 상기 하우징(50) 내부에 설치된 환 상의 계자요크(60)와, 상기 계자요크(60)의 원주방향을 따라 상기 계자요크(60)에 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자유닛(40)을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부(70)를 포함한다.

한편, 도 4 및 도 5에는 본 발명에 따른 전기자유닛과 회전기(2)의 제 2 실시 예가 각각 도시되어 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 회전기(2)는 축부(10)와, 전기자요크(20)와 복수의 코일(130)을 포함하는 전기자유닛(140)과, 축부(10)와 상대적인 회전운동이 가능하게 축부에 설치된 하우징(50)과, 하우징(50) 내부에 설치된 계자요크(60)와 계자요크(60)에 배치된 자기력발생부(70)를 포함하는 계자유닛(80)을 구비한다.

상기 전기자유닛(140) 및 회전기(2)는 코일(130)을 제외한 나머지 구성요소가 도 1 및 도 2를 참고로 설명된 본 발명에 따른 전기자유닛(40) 및 이를 구비한 회전기(1)의 제 1 실시 예에서 구체적으로 설명하고 있는 바와 동일하므로 중복설명은 생략한다.

상기 코일(130)은 전기자요크(20)의 상면에 배치되고 양측 단부가 중공부를 향하여 연장된 상부도선부(131)와, 상부도선부(131)의 양측 단부로부터 전기자요크(20)의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 중공부의 내주면에 배치되는 제 1 중앙도선부(133a) 및 제 2 중앙도선부(133b)와, 제 1 중앙도선부(133a) 및 제 2 중앙도선부(133b)의 하측 단부로부터 전기자요크(20)의 원주면을 향하여 연장되고 제 1 중앙도선부(133a) 및 제 2 중앙도선부(133b)의 단부를 연결하며 전기자요크(20)의 저면에 배치되는 하부도선부(135)를 구비한다.

한편, 도 6에는 본 발명에 따른 전기자유닛의 제3실시 예가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 전기자유닛(240)은 전기자요크(20)와, 복수의 코일(230)을 포함한다.

상기 코일(230)은 전기자요크(20)의 상면에 배치되고 양측 단부가 전기자요크(230)의 원주면을 향하여 연장된 상부도선부(231)와, 상부도선부(231)의 양측 단부로부터 전기자요크(20)의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 전기자요크(20)의 원주면에 배치되는 제 1 중앙도선부(233a) 및 제 2 중앙도선부(233b)와, 제 1 중앙도선부(233a) 및 제 2 중앙도선부(233b)의 하측 단부로부터 중공부를 향하여 연장되고 제 1 중앙도선부(233a) 및 제 2 중앙도선부(233b)의 단부를 연결하며 전기자요크(20)의 저면에 배치되는 하부도선부(235)를 구비하며, 제 1 중앙도선부(233a)와 제 2 중앙도선부(233b)는 상부도선부(231)의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장되어 있다.

한편, 도 7에는 본 발명의 제3실시 예에 따른 회전기(3)가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면 본 발명의 회전기(3)는 축부(10)와, 전기자유닛(40)과, 하우징(150)과, 메인 계자유닛(180) 및 보조 계자유닛(190)을 구비한다.

상기 메인 계자유닛(180)은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 회전기(1, 2)에서 설명한 계자유닛(80)과 동일한 구조 및 기능을 갖는 것을 적용하였고, 전기자유닛(40) 또한 도 1 내지 도 3을 참조로 설명된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기자유닛을 적용하였다.

상기 보조 계자유닛(190)은 코일(30)의 제 1 및 제 2 중앙도선부와 마주하는 하우징(150)의 내측면에 부착되어 코일(30 측을 향하여 자기력을 제공하는 것으로 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 박판 스트립을 권취하여 롤 형상으로 형성한 보조 계자요크(191)와, 보조 계자요크(191)의 표면에 상호 이격되게 배치되며 양측의 자극 중 어느 일 측의 자극이 축부(10) 및 코일(30) 측을 향하도록 배치되는 보조 자기력발생부(193)를 구비한다. 상기 보조 자기력발생부(193)는 영구자석을 적용할 수 있다.

한편, 도 8에는 본 발명의 제4실시 예에 따른 회전기가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 회전기(4)는 축부(10)와, 제 1 및 제 2 전기자유닛(240, 340)과, 하우징(150)과, 제 1 내지 제 3 계자유닛(280, 380, 480)을 구비한다.

상기 제 1 및 제 2 전기자유닛(240, 340)은 각각 제 1 전기자요크(241)와, 제 2 전기자요크(341)와, 복수의 제 1 코일(243) 및 제 2 코일(343)을 구비하며, 제 1 및 제 2 전기자유닛(240, 340)은 축부(10)의 길이방향을 따라 상하로 상호 이격된 위치에 축부(10)에 고정되어 있다.

제 1 내지 제 3 계자유닛(280, 380, 480)은 각각 제 1 내지 제3 계자요크(281, 381, 481)와, 복수의 제 1 내지 제 3 자기력발생부(283, 383, 483)를 구비하며, 상기 제 1 계자유닛(280)은 하우징(150)의 상부 내주면에 고정되어 있고, 제 2 계자유닛(380)은 하우징(150)의 하부 내주면에 고정되어 있으며, 제 3 계자유닛(480)은 하우징(15)의 중앙 측 내주면에 형성된 결합플랜지(151)에 각각 고정되어 있다. 상기 제 1 내지 제3 계자유닛(280, 380, 480)은 제 1 전기자유닛(240)과 제 2 전기자유닛(340)에 상하로 상호 인접하게 배치되어 제 1 전기자유닛(240)과 제 2 전기자유닛(340)에 자기력을 제공한다.

한편, 도 9에는 본 발명의 제5실시 예에 따른 회전기가 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 회전기(5)는 축부(10)와, 전기자요크(20)와 복수의 코일(130)을 포함하는 전기자유닛과, 축부(10)와 상대적인 회전운동이 가능하게 축부(10)에 설치된 하우징(50)과, 하우징(50) 내부에 축부와 연동하여 회전가능하게 설치된 계자요크(60)와 계자요크(60)에 배치된 자기력발생부(70)를 포함하는 계자유닛을 구비한다.

본 실시 예에서 설명하는 회전기(5)는 도 5를 참조로 설명된 본 발명의 제2실시 예에서 설명한 회전기(2)기와 같은 구성요소를 가지되, 도 5에 도시된 회전기(2)는 축부(10)에 대하여 하우징이 회전하는 아우터로터(outter rotor)를 적용한 것이고, 본 실시 예에서는 전기자유닛과 계자유닛의 위치를 서로 바꿔 하우징에 대하여 축부(10)가 회전하는 이너로터(inner rotor) 구조를 적용하였다.

전기자유닛은 전기자요크(20)와, 전기자요크(20)에 설치된 복수의 코일(130)과, 전기자요크(20)와 코일(130)을 하우징(50)에 고정시키는 수지(41)를 포함한다.

전기자유닛은 하우징(50) 내부에 상하로 이격되게 배치되어 있으며 하우징 내부에 마련된 결합플랜지에 각각 고정되어 있다.

계자유닛은 계자요크(60)와, 계자요크(60)에 설치된 복수의 영구자석(70)과, 계자요크(60)와 영구자석(70)을 축부(10)와 연동하여 회전시킬 수 있도록 계자요크(60)와 영구자석(70)을 축부(10)에 고정시키는 수지(41)를 포함한다.

계자유닛들은 전기자유닛 중 하우징 내부에서 상방에 위치하는 전기자유닛의 상부에 하우징과 이격되게 하나가 배치되고, 전기자유닛들 사이에 위치에 다른 하나가 배치되며, 나머지 하나는 하방에 위치하는 전기자유닛의 하부에 하우징과 이격되게 배치된다. 상기 계자유닛 각각은 축부와 연동하여 회전하도록 축부에 고정되어 있다.

상기와 같이 전기자유닛과 계자유닛이 상하방향으로 교번하도록 배치된 본 실시 예에 따른 회전기(5)는 상하방향에 각각 배치된 계자유닛에 의해 전기자유닛의 발전효율을 높일 수 있다.

그리고, 도 10에는 본 발명의 제6실시 예에 따른 회전기가 되어 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 회전기(6)는 축부(10)와, 축부와 나란하게 축부(10)에 고정되고 내부에 중공부가 마련된 원통 형상의 전기자요크(120)와, 전기자요크(120)의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 전기자요크(120)의 내측면과 외측면을 각각 감싸도록 전기자요크(120)에 설치되는 복수의 코일(30)을 포함하는 전기자유닛(440)과, 전기자유닛(440)의 외측을 감싸도록 형성되고, 축부(10)와 상대적인 회전운동이 가능하게 축부(10)에 설치된 하우징(50)과, 하우징(50)에 고정되고 전기자유닛(440)의 내측과 외측에 각각 배치는 계자요크(60)와, 계자요크(60)의 원주방향을 따라 코일(30)을 향하도록 배치되어 코일(30)을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부(70)를 포함하는 계자유닛(580)을 구비한다.

본 실시 예에 따른 회전기(6)는 하우징(50)이 축부(10)에 대하여 회전하는 아우터로터 방식을 적용하였고, 도 1 내지 도 9를 참조로 설명된 본 발명에 따른 회전기가 채택하고 있는 AFPM발전기(Axial Flux Permanent Magnet Generator) 방식과 다르게 RFPM발전기(Radial Flux Permanent Magnet Generator)방식을 적용하였다.

축부(10)에는 축부(10)와 직교하는 방향으로 고정판(11)이 결합되어 있고, 고정판(11)에는 전기자유닛(440)이 고정되어 있다. 상기 전기자유닛(440)은 고정판(11)의 가장자리에 고정된 원통 형상의 전기자요크(120)와, 전기자요크(120)의 원주방향을 따라 전기자요크(120)를 감싸도록 배치된 코일(30)을 구비한다.

상기 코일(30)은 전기자요크(120)의 상부에서 하방으로 전기자요크(120)에 끼움 결합되며, 별도의 접착제를 이용하여 고정할 수도 있고 수지를 이용하여 몰딩할 수 있다.

계자요크(60)는 하우징(50)의 내주면과 하우징(50)의 중앙측으로부터 가장자리 측으로 소정거리 이격된 위치에 하우징(50)의 측면과 평행하게 설치되어 있고, 계자요크(60)에는 전기자요크(120) 및 코일(30)를 향하며 상호 마주하는 방향으로 자기력발생부(70)가 각각 고정되어 있다.

한편, 도 11에는 본 발명의 제7실시 예에 따른 회전기가 도시되어 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 회전기(7)는 축부(10)와, 축부(10)와 나란하게 축부(10)에 각각 고정되고 내부에 서로 다른 크기의 중공부를 가지며 축부(10)를 중심으로 동심상으로 축부(10)에 고정된 제 1 계자요크(160) 및 제 2 계자요크(260)와, 서로 마주하는 방향의 제 1 계자요크(160)와 제 2 계자요크(260)의 측면에 각각 서로 마주하도록 배치되며 제 1 계자요크(160)와 제 2 계자요크(260)의 반경방향을 따라 배치되는 복수의 자기력발생부(70)를 포함하는 계자유닛(680)과, 축부(10)와 상대회전가능하도록 축부(10)에 설치된 하우징(50)과, 하우징(50)에 고정되고 제 1 계자요크(160)와 제 2 계자요크(260) 사이에 축부(10)와 나란한 방향으로 배치되는 원통 형상의 전기자요크(120)와, 전기자요크(120)의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 전기자요크(120)의 내측면과 외측면을 각각 감싸도록 전기자요크(120)에 설치되는 복수의 코일(30)을 포함하는 전기자유닛(540)을 구비한다.

본 실시 예에 따른 회전기(7)는 축부(10)가 하우징(50)에 대하여 회전하는 이너로터 방식을 적용하였고, 도 10에 도시된 바와 같은 RFPM발전기(Radial Flux Permanent Magnet Generator)방식을 적용하였다.

축부(10)에는 축부(10)와 직교하는 방향으로 회전판(12)이 결합되어 있고, 회전판(12)에는 계자유닛(680)이 고정되어 있다. 계자유닛(680)은 회전판(12)의 중심측에 축부(10)와 나란하게 배치되는 제 1 계자요크(160)와, 제 1 계자요크(160)와 사이에 전기자유닛(540)을 배치할 수 있는 공간이 형성되도록 제 1 계자요크(160)와 동심상으로 이격되게 배치된 제 2 계자요크(260)를 구비하며, 제 1 계자요크(160)와 제 2 계자요크(260)가 서로 마주하는 양 측면에는 자기력발생부(70)가 제1 및 제 2 계자요크(160, 260)의 원주방향을 따라 각각 배치되어 있다.

전기자유닛(540)은 하우징(50)의 중심과 가장자리 측 중간위치에 고정되고 원통형상으로 형성되며 제 1 계자요크(160)와 제 2 계자요크(260) 사이에 배치되는 전기자요크(120)와, 전기자요크(120)의 원주방향을 따라 전기자요크(120)를 감싸도록 배치된 코일(30)을 구비한다. 상기 코일(30)은 전기자요크(120)의 상부에서 하방으로 전기자요크(20)에 끼움 결합되며, 별도의 접착제를 이용하여 고정할 수도 있고 수지를 이용하여 몰딩할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기는 도면에 도시된 일 예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1 : 회전기
10 : 축부
11 : 고정판
20 : 전기자요크
30 : 코일
31 : 상부도선부
33a : 제 1 중앙도선부
33b : 제 2 중앙도선부
35 : 하부도선부
40 : 전기자유닛
50 : 하우징
60 : 계자요크
70 : 자기력발생부
80 : 계자유닛

Claims

내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 요크와;
상기 요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고, 상기 요크의 상면과 저면을 점유하도록 상기 요크에 설치되는 복수의 코일;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
제 1항에 있어서,
상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 요크의 원주면을 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 상기 요크의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 상기 요크의 원주면에 배치되는 제 1 중앙도선부 및 제 2 중앙도선부와, 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 중공부를 향하여 연장되고 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
제 1항에 있어서,
상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 중공부를 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 상기 요크의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 상기 중공부의 내주면에 배치되는 제 1 중앙도선부 및 제 2 중앙도선부와, 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 요크의 원주면을 향하여 연장되고 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
제 2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제 1 중앙도선부와 상기 제 2 중앙도선부는 상기 상부도선부의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장된 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
축부와;
상기 축부가 삽입될 수 있게 내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 상면과 저면 일부 영역을 점유하도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛과;
상기 전기자유닛의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 축부와 상대적인 회전운동이 가능하게 상기 축부에 설치된 하우징과;
상기 전기자유닛의 상방 또는 하방 중 적어도 일 측방에 배치되도록 상기 하우징 내부에 설치된 환 상의 계자요크와, 상기 계자요크의 원주방향을 따라 상기 계자요크에 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자유닛을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부를 포함하는 계자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.
제5항에 있어서,
상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 요크의 원주면을 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 상기 요크의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 상기 요크의 원주면에 배치되는 제 1 중앙도선부 및 제 2 중앙도선부와, 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 중공부를 향하여 연장되고 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.
제5항에 있어서,
상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 중공부를 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 상기 요크의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며 상기 중공부의 내주면에 배치되는 제 1 중앙도선부 및 제 2 중앙도선부와, 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 요크의 원주면을 향하여 연장되고 상기 제 1 중앙도선부 및 상기 제 2 중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 제 1 중앙도선부와 상기 제 2 중앙도선부는 상기 상부도선부의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장된 것을 특징으로 하는 회전기.
축부와;
상기 축부와 나란하게 상기 축부에 고정되고 내부에 중공부가 마련된 원통 형상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 내측면과 외측면을 각각 감싸도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛과;
상기 전기자유닛의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 축부와 상대적인 회전운동이 가능하게 상기 축부에 설치된 하우징과;
상기 하우징에 고정되고 상기 전기자유닛의 내측과 외측에 각각 배치는 계자요크와, 상기 계자요크의 원주방향을 따라 상기 코일을 향하도록 배치되어 상기 코일을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부를 포함하는 계자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.
축부와;
상기 축부와 나란하게 상기 축부에 각각 고정되고 내부에 서로 다른 크기의 중공부를 가지며 상기 축부를 중심으로 동심상으로 상기 축부에 고정된 제 1 계자요크 및 제 2 계자요크와, 서로 마주하는 방향의 상기 제 1 계자요크와 상기 제 2 계자요크의 측면에 각각 서로 마주하도록 배치되며 상기 제 1 계자요크와 상기 제 2 계자요크의 반경방향을 따라 배치되는 복수의 자기력발생부를 포함하는 계자유닛과;
상기 축부와 상대회전가능하도록 상기 축부에 설치된 하우징과;
상기 하우징에 고정되고 제 1 계자요크와 상기 제 2 계자요크 사이에 상기 축부와 나란한 방향으로 배치되는 원통 형상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 내측면과 외측면을 각각 감싸도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.