KR20150007291A - 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기에 관한 것이며, 이러한 전기-모터 발전기는, 스테이터(1) 및 로터(2)와, 스테이터 및 로터에 대해서 고정적인 외부 코어(3)를 포함하며, 상기 외부 코어(3)는 스테이터(1)에 직접 결합되는 외부 축방향 부분 또는 축방향 아마추어(6), 로터(2)와 공극(4)을 통해 연통하는 내부 부분, 및 다른 2개의 부분을 결합하는 제3 부분 또는 디스크(8)를 구비하며, 로터는 어떠한 여자 코일도 갖지 않으며, 그에 따라 링 또는 컬렉터 브러시를 갖지 않는다. 외부 코어(3)는 외부 축방향 부분(6) 상의 축방향 영구 자석(12) 및 영구 자석(10)과, 다른 2개의 부분 내 또는 디스크(8) 상의 전자석(11)을 구비한다. 로터는 외부 코어(3)의 코일 및 자석에 의해 유발되는 자계를 생성하기 위한 브러시를 갖지 않으며, 자기 유동이 유도 유동을 공극을 통해 회전 로터에 전달하고, 그에 따라 링 및 컬렉터 브러시가 없어진다.

Description

자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기{ELECTRICAL POWER MOTOR-GENERATOR EXCITED BY MAGNETIC TRANSFERENCE}

청구되는 기계는 전자기 발전기 및 모터의 기술 분야에 관한 것이다. 상기 기계는, 기계적 동력, 즉 이동력(moving force)을 전기 에너지로, 그리고 그 반대로 변환하기 위한 장치이다. 상기 기계는 정적 자기 유동의 소스로부터 패시브 공극(passive air gap)을 통한 전이(transference)에 의해 자기 유동이 로터(rotor)로 들어가는 전기 기계이다.

전자기 여자부가 고정적인 자동차 교류발전기(alternator)가 있지만, 이러한 교류발전기의 자기 유동이 4개의 공극을 통과하고 스테이터(stator)에서의 자기 회로의 형상이 종래의 타입을 가지며, 이러한 모든 것은 상기 교류발전기를 청구된 것과 완전히 상이하게 한다.

본 발명 특허의 출원인 중 하나에 의해 소유된 실용신안 문헌 U 200402396은, 본 발명 특허에 청구된 바와 같이, 단일의 중앙 축방향 코일 및 폴(pole)당 단지 2개의 공극에 의한 고정적인 전자기 여자부를 갖는다.

그러나, 본 특허에서의 제안은 단 하나의 중앙 축방향 영구 자석(12), 및 디스크 또는 축방향 아마추어 상의 몇 개의 영구 자석(10)에 의한 여자부를, 디스크(8)의 중앙 부분과 디스크(8)의 외부 링-형상 크라운부 사이, 또는 축방향 아마추어(6)의 2개의 링 사이에 합체된 코어를 갖는 다중 여자 코일(11)과 조합하여 또는 단독으로 포함하며; 로터 및 스테이터 폴의 형상 및 분포가 본 특허의 특징적인 것이고; 몇배의, 제시된 실시예에서는 3배의 유동 변화가 있으며; 이러한 모든 것은 본 특허가 그 구조 및 달성된 효과에 있어서 상기 실용신안과는 실질적으로 상이하게 한다.

로터(2) 상의 농형부(squirrel cage)(18)의 부가에 의해, 새로운 기본 동기 교류발전기가 비동기 모터-교류발전기로 변환되고, 이러한 부가가 종래의 동기 교류발전기에서 유발하는 문제점 없이, 이러한 것 중 하나가 전기 및 하이브리드 자동차의 구동용으로 또한 풍력 터빈용으로 바람직한 것으로 확인되고 있기 때문에, 본 발명 특허는 또한 전술한 실용신안과는 상이하다.

이하, 종래 기계의 기술적 문제점 및 제안된 본 발명이 제시하는 합리적인 해결책이 기술된다.

a) 모든 발전기, 및 특히 자동차 및 풍력 발전을 목적으로 하는 발전기에서, 기계의 크기를 증대시키지 않고 저속에서 동력을 얻는 것이 문제인데, 이는 고속에서 전압이 충분한 것보다 많고 그에 따라 선택된 조절 시스템에 의해 제한되어야 하기 때문이다.

도 3은 본 발명의 경우에 턴(turn)당 유동 변화가 3상 스테이터의 R로 고려되는 코일에 대해 종래의 경우의 3배, 즉 3×F가 어떻게 되는지를 나타낸다. 이것은 유동이 일방향이므로 현재 청구된 기계에서만 실행될 수 있다.

종래의 교류발전기의 도 4는, 로터 폴(33)이 "R" 상 코일에 의해 에워싸인 3개의 스테이터 폴 중 하나에 대해서만 연속적인 유동 변화 F를 생성하는 것을 나타내는 반면, 본 발명의 교류발전기(도 3)에서는, 유동 변화가 "R" 상에 의해 이루어지는 3개의 폴에 대해 동시에 생성되며, 폴당 동일 유동, 즉 3×F를 가져야 한다.

관련 전기 기술 공식을 적용한 전압 계산은 이러한 주장을 입증한다.

기본 공식:

전압 = 유동 변화/변화가 일어나는데 걸린 시간

정확하게 적용된 공식은 이것을 입증하고, 실험은 이것을 확인시켜준다.

b) 저속에서의 냉각이 또한 종래의 교류발전기의 문제인데, 이는 얻어질 수 있는 동력을 제한하기 때문이다. 스테이터 권선의 전기 도체의 단면은 코일당 턴 수를 결정하고, 이것은 코일 전압을 결정한다. 얻어진 턴당 전압이 클수록, 오옴 손실이 작아지는데, 이는 동일한 코일 전압에 대해 보다 작은 코일당 턴이 필요하기 때문이다.

본 발명은 전압이 상당히 증가될 때 발생되는 원치 않는 열을 감소시키고, 코일 와이어의 길이가 감소되고, 그에 따라 코일 와이어의 오옴 저항이 감소된다는 것이 명확하다.

c) 종래의 자동차 교류발전기가 갖는 다른 문제는 여자 코일이 필요로 하는 구리의 양 및 이러한 여자 코일이 발생하는 열이다.

제안된 본 발명에 따른 교류발전기의 개략적인 구성을 도시하는 도 1에 있어서, 코어를 갖는 여자 코일(11), 즉 전자석이, 이들 각각의 사이의 환기 윈도우(ventilation window)(20)와 함께, 외부 코어의 디스크(8)의 원형 크라운부를 완전히 대체하고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 이들 여자 코일은, 종래의 전체의 자동차 교류발전기가 다수의 전자석에 의해 분할되어 있기 때문에, 매우 적은 층을 갖는 코일이 되며, 또한 외부 코어 및 공기와 접촉하는 큰 표면을 가지며, 그 결과 냉각이 직접적이고 효과적이다. 코일(13)은 중앙 자석(12) 위에 감겨진다. 전자석 모두 또는 일부는 영구 자석(10)으로 대체될 수도 있으며, N극은 디스크의 주변부를 향해(도 2, 포지션(30)), 또는 그 반대로 동일한 방향으로 향하여 있으며, 그 결과 그 유동이 서로 결합하여 전체 유동을 발생시킨다.

동일한 수의 암페어-턴(ampere-turn) 및 동일한 구리 와이어 직경에 대해, 본 장치는 종래의 장치의 구리 와이어 길이의 극히 일부분을 필요로 하고, 대직경 코어 상의 중앙 코일이 작은 코어 상의 몇 개의 코일로 대체되므로 종래의 장치보다 훨씬 큰 외부 냉각 표면 및 훨씬 작은 오옴 저항을 갖는다는 것을 계산이 보여준다. 여자 전류에 의해 발생된 열의 양은 낮은 오옴 저항으로 인해 적어진다. 또한, 매우 중요하게, 전자석의 경우에서 여자부에 사용된 구리의 양은 종래보다 훨씬 적다. 다수의 코일 버전에 있어서, 1/3이다. 그러므로, 이것은 훨씬 더 적은 열을 발생한다. 액티브 공극에서의 동일한 유도에 대해, 구리의 양이 대략 1/3이고, 방산되는 열이 1/2 이하라는 것을 계산이 보여준다. 더욱이, 몇 개의 코일이 있음에도 불구하고, 이들 코일이 보다 작고 훨씬 더 적은 구리를 가지기 때문에, 비용이 저렴하다.

여자 코일이 적은 열을 발생하고, 또한 여자 코일이 기계의 외측 상에 위치된 상당한 양의 철에 결합되고, 단일의 대직경 중앙 코일보다 큰 표면으로 인해 냉각 매체, 대체로 공기에의 여자 코일의 노출이 훨씬 더 크고 효율적이기 때문에, 여자 코일의 냉각은 훨씬 양호하다. 액티브 공극에서의 유도에 동일하게 노출된 자동차 교류발전기의 표면이 하나의 중앙 코일보다 다수의 코일에서 훨씬 더 크다는 것을 간단한 계산이 보여준다.

공기 냉각 팬(28)은 반드시 로터 상에만 장착될 필요는 없다. 보다 큰 직경을 갖고 보다 효율적인 다른 팬(21)이 자기 키퍼(keeper)의 외측 상에, 그렇지만 기계의 아마추어(27) 내측에 장착될 수도 있다.

이에 의해, 전력이 발생될 때 생성되는 열이 외부로 느리게 방출되게 할 수 있다. 이것은 매우 중요하다.

마찬가지로, 암페어-턴의 개수는, 그것을 위한 공간이 있으므로, 스케일로 인한 로터 및 스테이터의 크기에 영향을 미치지 않고 증가될 수 있다. 이것도 또한 매우 중요하다.

d) 종래의 자동차 교류발전기(도 4)에 있어서, 여자 코일 또는 코일들(35)은 회전하는 로터 상에 있고, 그에 따라 이러한 여자 코일에 여자 전류를 공급하기 위해 링 및 브러시(36)가 필요하게 된다.

본 발명에서는, 여자 코일이 고정되어 있기 때문에, 여자 코일의 링도 브러시도 없다. 이것은 또한 비용을 저감시킨다.

e) 여자 코일 대신에 영구 자석의 사용은 여자부에 구리를 사용하지 않기 때문에 매우 가치가 있지만, 공지된 발전기에서 영구 자석이 로터 상에 배치된다는 결점을 갖는다. 영구 자석이 특정의 일정한 유도를 제공하고 로터와 함께 회전하기 때문에 복잡하고 고가인 수단에 의해 전압 조절이 스테이터를 통해 실행되어야 한다.

f) 종래의 영구 자석을 갖는 풍력 터빈은 "코깅(cogging)"으로 불리는 특정의 시동 토크를 가지며, 이러한 코깅은, 일단 기동하면 에너지를 생성하기에 충분한 풍속일지라도, 이러한 특정 풍속에서 풍력 터빈이 기동하는 것을 저지한다.

제안된 본 발명은 이러한 2개의 문제, 즉 e) 및 f)의 문제를 해결하는데, 이는 여자 자석 또는 자석들(10)이 로터 상에 있지 않기 때문이며, 이러한 여자 자석은 외부 코어 상에 있으므로 고정되어 있고, 이 여자 자석에 작용하는 자계는 그 주위에 감겨진 전기-전도성 필라멘트의 코일(13)을 통해, 또는 영구 자석 및 전자석의 조합을 통해 조절되어, 코깅을 규제 및 제거할 수도 있다. 이것은 하기의 방식으로 달성된다(도 2 참조).

영구 자석(10) 및 전자석(11)의 자기 극성은 동일한 방향으로, 예를 들어 디스크(8)의 주변부로 향하여 있다(도 2, 포지션(30) 참조). 그러므로, 이들 사이의 유동은 합해져서, 외부 코어(3)를 통해 스테이터로 건너가고, 공극(5, 4)을 통해, 코일(13)을 갖는 영구 자석(12)에 의해 디스크(3)에 형성된 외부 코어의 중앙 부분으로, 그리고 이 중앙 부분으로부터 영구 자석(10) 코어 및 연철(soft iron) 코어 를 갖는 전자석(11)으로 복귀하여, 자기 회로를 완성한다. 그러나, 연철 코어 전자석(11)의 공급이 제거되면, 자석의 유동이 디스크(8)의 원형 크라운부를 통해 순환하고 이러한 크라운부를 통해 자석의 대향 폴로 복귀하며, 그에 따라 여자 및 코깅이 사라진다(도 2의 폐쇄 회로(31) 참조).

영구 자석(10, 12)만 있었다면, 이 영구 자석 상에 있는 권선(13)이 역전류로 여자될 때, 이러한 권선의 유동은 상쇄될 때까지 자석의 유동으로부터 감해진다. 권선(13)은 또한 자석의 자성이 상실되는 경우에 이러한 자성을 회복시키는 데 사용된다.

본 특허에 청구된 바와 같이, 여자부를 생성하기 위해 영구 자석 상에 코일을 갖거나 또는 갖지 않는 영구 자석과 조합된 전자석의 사용은, 여자부가 로터에 설치되는 발전기(도 4)에 적용될 수도 있으며, 이러한 이유로, 독립청구항으로서 제안된다.

양 경우에 있어서, 전술한 형태는 매우 간단하고 저비용인 조절을 실행할 수 있게 할 뿐만 아니라, 영구 자석의 존재로 인한 코깅 또는 시동 토크를 제거할 수 있게 한다. 이것은 풍력 터빈, 특히 3kW 내지 8kW의 전력을 갖는 풍력 터빈에 매우 중요하다.

g) 종래의 동기 교류발전기는, 자기 회로가 인덕터 코일이 위치되는 로터의 폴을 통해 폐쇄되므로(도 4 참조), 시동 동안 및 보다 적은 정상 작동에서 스테이터의 회전 자계가 인덕터의 권선에 위험한 전류를 유도한다는 문제점을 갖기 때문에, 비동기 모터로 전환될 수 없다.

자기 전이 기술에 의한 여자부를 갖는 발전기는 본 개시내용(도 1)에서 설명된 바와 같이 이차 또는 패시브 공극(4)을 가지며, 이 공극에서는 유동의 변화 없이 유동 전달만 있다. 이것은, 유도 전류가 없으며, 동기 발전기로서 작동할 때 유동에 대한 변화뿐만 아니라, 유도 전압 및 전류가 생성되는 액티브 공극(5)이 있다는 것을 의미한다.

하이포-비동기 모터(hypo-asynchronous motor) 또는 하이퍼-비동기 발전기(hyper-asynchronous generator)로서 작동하는 경우, 현존하는 분산 유동 및 조절 유동만이 이차 공극(4)을 통과한다. 이것이 매우 작다는 것이 실험적으로 입증되어 있다.

이것은, 본질적으로, 동기 발전기 및 비동기 기계로서 청구된 본 기계를, 2개의 공극이 액티브한 농형 또는 코일형 로터 시동을 갖는 종래의 동기 교류발전기와 구별되게 한다. 이러한 차이점은 하기에 설명하는 바와 같이 매우 중요하다:

종래의 동기 교류발전기에 있어서, 적절한 다상 전압 및 전류 시스템에 의해 공급된 스테이터에 의해 생성된 회전 자계는 여자 코일에 높은 유도 전압을 발생시키는데, 이는 여자 코일이 로터 내에 있고 회전 자계에 의해 횡단되기 때문이다(도 4 참조). 이것은 위험하며, 공지된 고가의 장치를 이용하여 회피된다. 자기 전이에 의해 여자되는 본 발명의 구성에 있어서, 유도 전류는 로터가 아니라 외부 코어 상에 있는 여자 권선에 크게 영향을 미치지 않고 로터의 코어 상에서 폐쇄된다(도 3, 회로(32) 참조).

h) 로터 내에 배치된 종래의 영구 자석을 갖는 발전기의 경우에, 비동기 모터로의 전환은 자석을 탈자(demagnetization)하기 때문에 가능하지 않다.

제안된 본 발명은, 자석이 로터에 있는 것이 아니라, 종래의 비동기 기계에서와 같이 로터의 키퍼 상에 폐쇄되는 스테이터 코일에 의해 유도된 유동이 도달하지 않는 외부 코어에 있기 때문에, 이러한 문제점을 갖지 않는다.

도 1은 중앙 코어 및 축방향 아마추어 내의 디스크 내에 영구 자석 및 코일을 갖는 본 발명의 교류발전기의 단면도.
도 2는 디스크 상의 자석과 전자석과 조절 및 코깅-방지 코일의 배열을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 교류발전기에서의 유동을 도시하는 도면.
도 4는 종래의 교류발전기에서의 유동을 도시하는 도면.

이하, 상세한 설명 및 청구범위에 포함된 기술을 이용한 실시예 및 다양한 가능예에 대하여 설명하지만, 이것은 본 특허의 범위에 대한 어떠한 제한도 수반하지 않는다.

본 발명의 부분을 형성하는 모든 구성요소는, 그 개수 및 존재가 다른 실시예에서 동일하지 않을지라도, 보다 양호한 이해를 위해 포함되어 있다.

본 기계는 이 기계의 샤프트(24)를 위한 전방 롤링 베어링(23)을 수용하는 알루미늄 전방 실드(22)를 구비하며, 이 샤프트(24)는 다른 단부에서 다른 베어링(25) 상에서 회전하고, 다른 베어링(25)의 지지체(26)는 외부 자기 코어(3)의 디스크 내에 유지되어 공극(4, 5)을 보장한다. 알루미늄 외부 커버(27)는 메인 팬(21)을 포함하는 보호 아마추어를 폐쇄한다. 다른 2개의 내부 팬(28)이 있다.

도 3은 본 발명의 동기 발전기의 단면도를 도시하며, 이 동기 발전기에는, 비동기 기계로 전환하기 위해 환기 채널(19)을 갖는 농형부(18)가 제공된다.

스테이터(1)는 외부 코어(3)에 기계적 접촉에 의해 결합되고, 그리고 외부 코어(3)는 이차 또는 패시브 공극(4)을 통해 로터(2)와 대면하고 있다.

유도 코일(11) 및 영구 자석(10)은 자기 회로(29)에 삽입되고, 이들의 극성은 자계(30, 도 2)와 동일한 방향으로 향하여 있다. 중앙 영구 자석(12)은 패시브 공극을 통해 로터(2)에 전달된 전체 유동에 의해 횡단된다.

로터(12)의 폴(16)은 액티브 공극(5)을 통해 스테이터의 폴(14)에 대면하고 있다(도 3 참조).

도 2에는, 디스크(9) 상에 위치된 여자 영구 자석(10) 및 전자석(11)이 나타나 있고, 외부 축방향 부분(6) 상에 장착된 것은 나타나 있지 않다. 작동은 동일하다.

전자석(12)은, 디스크(8) 내에 위치된 다른 영구 자석(10)과 동일한 방식으로, 코일(13)에 의해 둘러싸인 중앙 영역에 위치된다.

전자석 또는 영구 자석으로부터 개시하는 폐쇄 라인(29)을 갖는 도 1의 자기 유동 경로는, 디스크(8)까지 계속되고, 축방향 코어(6)를 지나서, 스테이터 키퍼(1)를 축방향 및 반경방향으로 횡단하고, 스테이터 키퍼로부터 로터(2) 폴로 액티브 공극(5)을 통과하고; 로터(2)로부터 중앙 영구 자석(12)으로 패시브 공극(4)을 통과하고; 여기로부터 기계적 접촉에 의해 디스크(9)까지 이어지고 전자석 또는 영구 자석(10, 11)으로 복귀한다.

동기 발전기로서 작동하는 몇 개의 방법이 있다:

a) 전자석에 의한 여자를 이용하는 방법. 이점: 낮은 Cu 함량, 로터 및 스테이터에 있어서의 낮은 오옴 열(ohmic heat), 통상의 전압 조절.

b) 영구 자석만에 의한 여자를 이용하는 방법. 이점: 매우 낮은 제조 비용. 자성의 요구된 조절 및 유지: 각 영구 자석은 그 주위에 감겨진 코일(13)을 가지며, 적절한 전류를 갖는 코일의 공급에 의해서, 자기 유동이 상쇄되고 그 값이 조정되거나, 또는 그 자성이 회복될 수 있음.

c) 전자석 및 영구 자석에 의한 혼합 여자를 이용하는 방법. 이점: a)보다 낮은 구리 함량 및 낮은 여자시의 열. 코깅이 없고, 영구 자석이 탈자되지 않으며, 여자로부터의 조절이 용이하고 저렴함.

d) 중앙 영구 자석만에 의한 여자를 이용하는 방법. 저출력 풍력 터빈에 전형적인 매우 저가의 해결책.

이들 모두는 로터 상에 농형부(18)를 부가함으로써 비동기 기계로 변환할 수 있는 이점을 갖는다.

적절하게 공급된 전자석은 영구 자석과 동등하며, 동일한 극성을 갖는 둘 다가 예를 들어 디스크(8)의 주변부를 향하여 있고(도 2, 포지션(30) 참조), 이러한 전자석은 스테이터 권선 내의 전압을 발생하는 유동 변화가 생성되는 액티브 공극(5)에서의 유도 B, 및 전체 자계를 형성한다.

여자가 전자석으로부터 제거될 때, 영구 자석의 유동이 자체로 폐쇄되고, 코깅이 제거되며, 전압이 용이하게 저가로 조절된다. 이러한 자계의 작용이 도 2에서 포지션(31)으로 디스크(8)에 나타나 있다.

이것은 전자석 및 영구 자석의 개수가 동일할 것을 필요로 한다.

코어를 갖는 몇 개의 여자 코일의 비용은 자동차 교류발전기에 사용되는 단일 중앙 코일의 비용보다 저렴한데, 이는 코어의 직경이 훨씬 더 작을 때 구리의 양이 훨씬 더 적어지기 때문이다. 간단한 계산이 이것을 입증한다.

히스테리시스(hysteresis)로 인한 손실을 저감하기 위해 적절한 자성 재료, 예를 들어 얇은 자성 시트의 키퍼의 폴 또는 돌기에 대하여, 도 3 및 도 4는 종래의 교류발전기 및 본 발명의 교류발전기 사이의 차이를 나타낸다.

본 발명의 교류발전기(도 3)에 있어서, 공극에서 측정되는 스테이터 폴(14) 및 로터 폴(16)의 폭은 동일한 반면, 스테이터의 대응하는 홈(15) 및 로터의 대응하는 홈(17)은 폴의 폭과 동일하거나, 또는 전압 파형의 형상을 변경하기 위해 25%까지 클 수도 있다. 도 3에서, 이러한 폴 및 홈의 폭은 동일하다.

각각의 스테이터 폴은 하나의 로터 폴과 대면하고, 코일의 각 턴이 3개의 스테이터 폴을 포함할 때, 동일한 속도 및 유동을 위한 유동 변화는 3배(triple)가 되고, 이에 의해 전압도 3배가 된다.

종래의 교류발전기(도 4)에 있어서, 각 로터 폴(33)은 3개의 스테이터 폴, 정확하게는 평균 폴 피치에 의해 에워싸인 스테이터 폴에 대면하고 있다. 로터가 회전할 때, 로터 폴(33)은 다음 홈까지 단일의 스테이터 폴에 대한 유동을 변화시키고, 그에 따라 유동 변화가 본 발명의 교류발전기의 1/3이라는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 기계가 비동기 회로(32)로서 작동할 때의 자력선의 폐쇄선을 도시한다. 다상, 예를 들어 3상 전류에 의해 스테이터에 생성된 회전 자계의 자력선은 로터의 코어 내에 폐쇄되고, 이는 자기 회로의 길이가 도 2의 회로(포지션 (30)(부분적)) 및 도 1의 회로(포지션(29))보다 작고, 그보다 작은 릴럭턴스(reluctance)를 갖기 때문이다.

영구 자석을 갖는 종래의 동기 기계의 로터(도 4)는 그 폴 상에 여자 자석 또는 자석들(37)을 갖는다. 제안된 본 발명에 있어서, 영구 자석은 각각의 주위에 감겨진 코일을 가지며, 이러한 코일에 의해, 발생하는 자계가 변화되어, 전압을 조절하고, 코깅을 회피하며, 손실된 경우에 자성을 회복시킬 수 있다.

도 2(포지션(31))의 디스크(8)에 장착된 전술한 여자용의 것과 유사한 방식으로 영구 자석 및 전자석을 결합함으로써 동일한 효과가 달성된다.

포지션(34)(도 1)은 알루미늄 아마추어의 환기 윈도우이다.

Claims (7)

1. 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기로서, 스테이터(1) 및 상기 스테이터 내에서 회전하는 로터(2)의 자기 도체 재료로 제조된 키퍼는 자기 도체 재료의 외부 코어(3)에 의해 연통되고, 상기 외부 코어는 상기 로터 및 스테이터와 상이하고, 이들 로터 및 스테이터에 대해서 고정적이며, 상기 외부 코어는 직접 접촉에 의해 스테이터의 키퍼에 결합되고, 이차 공극(4)에 의해 로터의 키퍼에 결합되며, 상기 로터는 액티브 공극(5)을 통해 스테이터에 대면하고 있으며,
   상기 코어(3)는 스테이터의 키퍼에 직접 결합되는, 축방향 아마추어(6)로 지칭되는 외부 축방향 부분, 이차 공극(4)을 통해 로터의 키퍼와 연통하는, 중앙 코어(7)로 지칭되는 내부 부분, 및 2개의 상기 부분 사이에 위치되고 이들 부분을 서로 결합하는, 디스크(8)로 지칭되는 제3 부분을 구비하며, 이들 부분 모두는 자성강의 얇은 시트 및 연철과 같은 잔류 자기(remanence)를 거의 또는 전혀 갖지 않는 자기 도체 재료로 제조되고,
   상기 로터(2)는 동기 발전기로서의 작동에 관한 한 어떠한 종류의 여자 코일도 갖지 않으며, 그에 따라 컬렉터(collector) 링 또는 브러시를 갖지 않게 되며,
   상기 스테이터의 키퍼는 각 돌기 상에 종래의 다상 권선(9) 또는 개별 코일을 지지하는, 1행 내지 20행에 규정되어 있고 본 기술의 현 수준의 부분을 형성하는, 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기에 있어서,
   본원의 목적을 위해, 상기 외부 코어(3)는, 영구 자석(10) 및 전자석(11)에 의해 대체되거나 형성된 디스크(3)의 완전 원형 크라운부 및 축방향 아마추어(6)의 완전 링-형상 단면부와, 이들 중 2개의 사이마다 배치된 환기 윈도우(20)와, 축방향 영구 자석(12)에 의해 대체되거나 형성된 중앙 코어의 섹션을 구비하는 것을 특징으로 하는, 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기.
2. 제1항에 있어서, 상기 영구 자석(10) 및 축방향 영구 자석(12)은 각각 전기-전도성 필라멘트 권선(13)에 의해 둘러싸여, 상기 권선의 대응하는 자기 코어가 되어서, 모두 영구 자석 코어를 갖는 전자석을 형성하는, 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기.
3. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 스테이터(1)의 돌기(14) 및 홈(15)과, 상기 로터(2)의 돌기(16) 및 홈(17)은, 제로이어야 하는 액티브 공극(5)에서 측정된 동일한 각도 폭(angular width)을 가지며, 액티브 공극(5)의 전체 표면을 차지하고, 상기 액티브 공극 상에서 서로 동일 간격으로 분포되는, 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기.
4. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 스테이터의 돌기(14) 및 상기 로터의 돌기(16)는, 제로이어야 하는 액티브 공극(5)에서 측정된 동일한 각도 폭, 및 홈과 동일하거나 홈보다 25%까지 좁은 폭을 가지며, 액티브 공극(5)의 전체 표면을 차지하고, 상기 액티브 공극 상에서 서로 동일 간격으로 분포되는, 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기.
5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 상기 로터에는, 종래의 비동기 모터와 동일한 형태를 갖는 농형부(squirrel cage) 형태의 권선이 제공되는, 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기.
6. 제1항 내지 제5항에 있어서, 상기 농형부는, 로터의 각 홈에, 키퍼를 일측부로부터 타측부까지 횡단하는 자유 공간 또는 환기 덕트(19)를 남기는, 자기 전이에 의해 여자되는 전기 모터-발전기.
7. 여자부가 로터 내에 위치되는 전기-모터 발전기에 있어서,
   상기 여자부는 전자석 및 영구 자석에 의해 형성되고, 영구 자석이 전기-전도성 권선에 의해 둘러싸이는 것이 가능한, 전기 모터-발전기.
   

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