KR20160068889A

KR20160068889A - 디스크 발전기

Info

Publication number: KR20160068889A
Application number: KR1020167012195A
Authority: KR
Inventors: 왕펑 청
Original assignee: 왕펑 청; 로 빌
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2016-06-15
Also published as: PH12016500654A1; MX365142B; IL245021A0; ES2759918T3; EP3073611A1; NZ719864A; US20160241117A1; MY173676A; CA2926870C; AU2014334291B2; EP3073611B1; CN103580310B; RU2627031C1; SG11201602821UA; MX2016004516A; AU2014334291A1; WO2015051740A1; CN103580310A; CA2926870A1; KR101816042B1

Abstract

디스크 발전기는 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)을 포함한다. 제1 하우징 및 제2 하우징은 수용 공간을 감싸도록 함께 잠금 및 고정된다. 디스크 발전기는 수용 공간 내에 고정식으로 제공되는 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131)를 더 포함한다. 제1 자석 세트(130)이 위치된 평면은 제2 자석 세트(131)이 위치된 평면에 평행하고, 단방향 자기장이 제1 자석 세트 및 제2 자석 세트(131) 사이에 형성된다. 제1 자석 세트(130)이 위치된 평면에 평행한 전기자(140)가 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131) 사이에 제공된다. 전기자는 판(141)을 포함한다. 판(141) 상에서, 중심으로 판(141)을 갖는, 동일 평면 상에서 원주형으로 동일 간격으로 배열된 복수의 코일들(160)이 고정식으로 장착된다. 코일들은 나선형 형상이며, 코일들이 위치된 평면은 판(141)에 평행하다. 복수의 코일들은 서로에 대하여 판(141) 상의 회로들을 통해 전기적으로 연결된다. 발전기 내의 전기자(140)는 자기 저항을 허용하지 않으며 안정적으로 회전한다.

Description

디스크 발전기{Disc Power Generator}

본 발명은 발전기에 관한 것으로, 특히 디스크 발전기에 관한 것이다.

종래의 발전기는 일반적으로 에나멜 선 코일(enameled wire coil)로 감긴 고정자(stator) 코어 및 고정자 코어의 주위에 동축으로 배열되며 영구 자석 강(permanent magnetic steel)로 이루어지는 환형 자극 로터(annular magnetic pole rotor)를 포함한다. 환형 자극 로터는 많은 자석 강을 사용하며 생산 비용이 높다. 고정자 코어 상의 코일 구조는 매우 비좁아 와이어를 감는 것이 까다롭다.

이러한 맥락에서, 디스크 발전기가 발전되었다. 기존 디스크 발전기에서, 자석 강은 상부 및 하부 커버(cover) 상에 접착되고, 전기자(armature)가 상부 및 하부 커버들 사이에서 회전 가능하게 배열된다. 그러나, 코일은 기존 디스크 발전기의 전기자 내에서 베이스 플레이트(base plate)를 사용하여 접착되지 않으며, 다만, 서로가 단순히 접착되어, 코일 권취(coil winding)의 두께가 비-균일하게 하며, 또한 전기자의 회전을 불안정하게 하고, 전기자에 대한 큰 회전 공간을 요구한다.

본 발명은 기존의 발전기들의 높은 제조 비용 및 까다로운 배선을 고려한 디스크 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 아래와 같이 기술적 과제들을 해결하기 위한 것을 제안한다:

본 발명은 제1 하우징 및 제2 하우징을 포함하는 디스크 발전기를 제공한다. 제1 하우징 및 제2 하우징은 수용 공간을 감싸도록 함께 잠금 및 고정된다. 제1 하우징 및 제2 하우징의 중앙 부분은 제1 하우징 및 제2 하우징의 중앙 부분 내에 각각 배열되는 샤프트 홀들을 포함한다. 디스크 발전기는 수용 공간 내에 고정식으로 제공되는 제1 자석 세트 및 제2 자석 세트를 더 포함한다. 제1 자석 세트는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되는 복수의 판형 제1 자석들을 포함하고, 제2 자석 세트는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되는 복수의 판형 제2 자석들을 포함한다. 제1 자석 세트는 제2 자석 세트가 위치된 평면에 대해 평행한 평면 상에 위치되고, 제1 자석들 중 어느 하나의 두 자극들은 제1 자석 세트가 위치된 평면에 수직한 방향으로 배열되고, 제2 자석들 중 어느 하나의 두 자극들은 제2 자석 세트가 위치된 평면에 수직한 방향으로 배열되고, 단방향 자기장이 제1 자석 세트 및 제2 자석 세트 사이에 형성된다. 제1 자석 세트 및 제2 자석 세트 사이에 디스크형 전기자가 제1 자석 세트가 위치된 평면에 평행하게 배열된다. 전기자는 제1 자석 세트가 위치된 평면에 평행한 디스크형 판을 포함한다. 판의 중앙 부분에 회전 샤프트가 축 방향으로 고정식으로 장착된다. 회전 샤프트의 양 단부들은 샤프트 홀들 내에서 각각 회전 가능하게 연장한다. 판 상에서, 복수의 코일들이 제1 자석 세트 및 제2 자석 세트 사이의 판의 중심에 고정식으로 장착되며, 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열된다. 코일들은 나선 형태이며 판에 평행한 동일 평면 상에 있다. 복수의 코일들은 전기적으로 연결되며 전기자의 회전을 통해 단방향 교류 전류를 생성한다.

본 발명의 디스크 발전기에서, 제1 하우징 및 제2 하우징의 내벽상에 제1 고정 홈이 제1 자석 세트에 상응하게 배열되고 및 제2 고정 홈이 제2 자석 세트에 상응하게 배열된다. 복수의 자석들은 제1 자석 세트를 형성하도록 제1 고정 홈 내에 고정식으로 삽입된다. 복수의 제2 자석들은 제2 자석 세트를 형성하도록 제2 고정 홈 내에 고정식으로 삽입된다.

본 발명의 디스크 발전기에서, 판은 디스크 형상이며, 제1 자석 세트가 위치된 평면에 평행하며, 판의 중앙 부분에 동축으로 연결되는 원통형 고정 스테이션이 제공된다. 판의 중앙 부분 내에서 축방향으로 배열되는 장착 홀이 판을 관통하여 연장한다. 회전 샤프트는 원통형 샤프트 코어 시트 및 원통형 샤프트 코어를 포함한다. 샤프트 코어 시트의 일 단부에 장착 홀에 상응하는 제1 고정 플랜지가 축방향으로 제공되는 한편, 타 단부는 제1 베어링으로 고정식으로 덮이며 제2 하우징의 샤프트 홀 내에서 회전 가능하게 연장한다. 샤프트 코어의 일 단부에 제3 고정 홈이 축방향으로 제공되는 한편, 타 단부는 제1 하우징의 샤프트 홀 내에서 회전 가능하게 연장하며, 샤프트 코어를 모터의 출력 샤프트 상에 고정하도록 제4 고정 홈이 축방향으로 제공된다. 샤프트 코어 시트 상의 제1 고정 플랜지는 장착 홀 내에서 고정식으로 연장하며 판을 관통하여 연장한다. 제1 고정 플랜지는 판의 돌출 부분을 통과하여 연장하고, 제2 베어링상에 고정식으로 연장하고, 및 샤프트 코어의 제3 고정 홈 내에 고정식으로 연장한다.

본 발명의 디스크 발전기에서, 고정 스테이션의 측면에 복수의 축방향으로 연장하는 물결형 치부가 제공되며 이는 원의 중심으로서의 고정 스테이션의 축을 갖는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열된다. 각각의 인접하는 물결형 치부 사이의 고정 스테이션의 측면 상에서 코일들이 맞대어 지지되게 지지 표면이 형성된다. 고정 스테이션의 외부의 판 상에서 복수의 고정 플랜지들이 원의 중심으로서 판의 중심을 가지며 물결형 치부에 상응하여 원주 형태로 동일 평면 상에서 배열된다. 각각의 인접하는 물결형 치부 사이의 지지 표면 및 각각의 인접하는 물결형 치부에 상응하는 고정 플랜지들은 고정 공동을 형성하여 코일들을 고정하며, 이로써 코일들의 외부 에지는 고정 스테이션의 지지 표면 및 상응하는 고정 플랜지들의 측벽들에 맞대어 각각 지지된다.

본 발명의 디스크 발전기에서, 판에 접합 패드 세트가 장착되고, 접합 패드 세트는 전류 출력을 위해 사용되는 세 개의 접합 패드들을 포함한다. 각각의 코일들은 코일의 중앙 부분으로부터 나오는 제1 탭(tap) 및 코일의 측부로부터 나오는 제2 탭을 가진다. 판 상에 고정된 코일들 모두는 동일한 권취 방향을 가지며, 제1 코일 조립체, 제2 코일 조립체 및 제3 코일 조립체로 분리된다. 제1 코일 조립체, 제2 코일 조립체 및 제3 코일 조립체는 동일한 수의 코일들을 포함하고, 제1 코일 조립체 내의 코일들, 제2 코일 조립체 내의 코일들 및 제3 코일 조립체 내의 코일들은 원주 형태로 교번하여 배열된다. 제1 코일 조립체 내의 제1 코일의 제1 탭, 제2 코일 조립체 내의 제1 코일의 제1 탭 및 제3 코일 조립체 내의 제1 코일의 제1 탭은 함께 전기적으로 연결된다. 제1 코일 조립체 내의 제1 코일의 제2 탭은 제1 코일 조립체 내의 옆의 코일의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 제1 코일 조립체 내의 각각의 코일의 제2 탭은 옆의 코일의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 제1 코일 조립체 내의 마지막 코일의 제2 탭은 접합 패드 세트 내의 접합 패드들 중 하나에 전기적으로 연결된다. 제2 코일 조립체 내의 제1 코일의 제2 탭은 제2 코일 조립체의 옆의 코일의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 제2 코일 조립체 내의 각각의 코일의 제2 탭은 옆의 코일의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 제2 코일 조립체 내의 마지막 코일의 제2 탭은 접합 패드 세트의 다른 접합 패드에 전기적으로 연결된다. 제3 코일 조립체 내의 제1 코일의 제2 탭은 제3 코일 조립체 내의 옆의 코일의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 제3 코일 조립체 내의 각각의 코일의 제2 탭은 옆의 코일의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 제3 코일 조립체 내의 마지막 코일의 제2 탭은 접합 패드 세트 내의 제3의 접합 패드에 전기적으로 연결된다.

본 발명의 디스크 발전기에서, 자석 세트 내의 제1 자석들의 개수는 짝수이고, 판 상에 고정된 코일들의 개수는 제1 자석 세트 내의 제1 자석들의 개수 보다 많다.

본 발명의 디스크 발전기에서, 판 상에 고정된 코일들의 개수 대 제1 자석 세트 내의 제1 자석들의 개수의 비율은 3:2이다.

본 발명의 디스크 발전기는 판을 사용하고, 코일들이 원주 형태로 판 상에 균일하게 분포된다. 이러한 구조로, 전기자는 더욱 안정적으로 회전할 수 있고, 이로써 제1 자석 세트 및 제2 자석 세트 사이의 거리가 최소화될 수 있고, 또한 열 생성이 감소될 수 있다. 이러한 구조로, 발전기는 위상-시프트 전압을 생성하지 않을 것이며, 최대 전압을 직접 출력한다. 또한, 본 발명에서, 판 상에 고정된 코일들의 개수 대 제1 자석 세트 내의 자석들의 개수의 비율은 3:2이다. 이러한 구조로, 전기자는 자기 저항(magnetic reluctance)을 거부하며, 더욱 안정적으로 회전한다.

본 발명은 이하의 도면들 및 실시예들의 관점에서 추가로 설명될 것이다. 도면들에서:
도 1은 본 발명의 디스크 발전기의 실시예의 조립/분해에 대한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 자석 및 제2 자석의 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 자석 및 제1 자석의 반대편에 있는 제2 자석에 대한 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시된 디스크 발전기의 개략도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전기자의 개략도이다.
도 6은 도 1에 도시된 디스크 발전기에 의한 단상(single-phase) 전압 출력의 개략도이다.
도 7은 도 1에 도시된 디스크 발전기에 의한 삼상(three-phase) AC 전압 출력의 개략도이다.
도 8은 도 1에 도시된 디스크 발전기에 의한 안정기 전압 출력의 개략도이다.
도 9는 디스크 발전기에 희한 안정기 전압 출력의 합류(confluence)의 개략도이다.

도 1은 본 발명의 디스크 발전기의 바람직한 실시예를 도시하며, 이는 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)을 포함한다. 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)은 수용 공간을 둘러싸기 위하여 함께 잠금 및 고정된다. 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)의 중앙 부분은 각각 배열되는 샤프트 홀들(shaft holes)(111, 121)을 가진다.

도 1을 참조하면, 디스크 발전기는 수용 공간 내에 고정식으로 제공되는 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131)를 더 포함한다. 제1 자석 세트(130)는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되는 다중 판형인 제1 자석들(132a)을 포함하고, 제2 자석 세트(131)은 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되는 다중 판형인 제2 자석들(132b)을 포함한다. 제1 자석 세트(130)는 제2 자석 세트(131)가 위치되는 평면에 평행한 평면 상에 위치된다. 도 2를 참조하면, 제1 자석들(132a) 중 임의의 하나의 두 개의 자극들(magnetic poles)은 제1 자석 세트(130)가 위치되는 평면에 수직한 방향으로 배열되고, 제2 자석들(132b) 중 임의의 하나의 두 개의 자극들은 제2 자석 세트(131)가 위치되는 평면에 수직한 방향으로 배열된다. 도 3을 참조하면, 단방향 자기장(unidirectional magnetic field)이 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131) 사이에 형성된다.

구체적으로, 본 실시예에서, 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)의 내벽 상에, 제1 고정 홈(112)이 제1 자석 세트(130)에 상응하게 배열되고 제2 고정 홈(122)이 제2 자석 세트(131)에 상응하게 배열된다. 복수의 제1 자석들(132a)은 제1 고정 홈(112) 내에 고정식으로 삽입되어 제1 자석 세트(130)를 형성한다. 복수의 제2 자석들(132b)은 제2 고정 홈(122) 내에 고정식으로 삽입되어 제2 자석 세트(131)를 형성한다. 또한, 제1 자석들(132a) 및 제2 자석들(132b)은 모두 네오디뮴 철 붕소 자석들(neodymium iron boron magnets)로 이루어진다. 제1 자석 세트(130)는 12 개의 제1 자석들(132a)로 구성되고, 제2 자석 세트(131)는 12 개의 제2 자석들(132b)로 구성된다. 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)을 잠금 및 고정하는 것에 의해 형성되는 수용 공간 내에 작용하는 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131) 사이의 자기 인장력은 1000 파운드(pounds) 이상이다. 그러므로, 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)은 과학적 설계(scientific design)를 갖는 금속 스탬핑(metal stamping)을 통해 제조되고, 이에 재료를 최소한도로 사용하면서 1000 파운드 이상의 자기 인장력을 견딜 수 있게 한다.

도 1을 참조하면, 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131) 사이에서, 디스크형 전기자(140)가 제1 자석 세트(130)가 위치된 평면에 평행하게 배열된다. 전기자(140)는 제1 자석 세트(130)가 위치된 평면에 평행한 디스크형 판(141)을 포함한다. 판(141)의 중앙 부분에서, 회전 샤프트(150)가 스크류 또는 핀 볼트(pin bolt)에 의해 축 방향으로 고정되게 장착된다. 회전 샤프트(150)의 두 단부들 샤프트 홀들(111, 121) 내로 각각 회전식으로 연장한다. 구체적으로, 본 실시예에서, 판(141)은 디스크형이며, 페놀 수지(베이클라이트)를 원료로 제조되고, 경화제로서 우로트로핀(urotropine)을 이용한 열가소성 경화를 통해 제조되고, 우수한 열저항성, 난연성, 내수성 및 방수성, 내알칼리성은 열악하나 양호한 내산성은 물론, 양호한 기계적 성능 및 전기적 성능을 가지며, 복잡한 외부 기후 조건들(예컨대, 혹서 및 산성 비)에서 그 상태를 유지할 수 있다. 판(141)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 베이클라이트에 한정되지 않으며, 판(141)은 열 저항성, 난연성 및 단열성을 갖는 모든 재료들로부터 제조될 수 있고, 이로써 판(141)은 복잡한 외부 기후 조건들(예컨대 혹서 및 산성비)에서 그 상태를 유지할 수 있다. 여기서, 판(141)의 그 상태를 유지하기 위한 능력 및 평탄도(flatness)가 본 발명의 디스크 발전기의 발전 성능에 상당한 영향을 미친다는 것이 강조될 필요가 있다. 판(141)은 구리 호일(copper foil)로 제조된 회로들이 인쇄되며, 제1 자석 세트(130)가 위치된 평면에 평행하며, 중앙 부분에서 판(141)에 동축으로 연결된 원통형 고정 스테이션(142)이 제공된다. 판(141)의 중앙 부분에서, 축방향으로 배열된 장착 홀(143)이 판(141)을 관통하여 연장한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에서, 회전 샤프트(150)는 원통형 샤프트 코어 시트(seat)(151) 및 원통형 샤프트 코어(152)를 포함한다. 샤프트 코어 시트(151)의 일 단부에 장착 홀(143)에 상응하는 제1 고정 플랜지(153)가 축방향으로 제공되는 한편, 타 단부는 제1 베어링(154)으로 고정식으로 덮이며 제2 하우징(120)의 샤프트 홀 (121) 내에서 회전 가능하게 연장한다. 샤프트 코어(152)의 일 단부에 제3 고정 홈(155)이 축방향으로 제공되는 한편, 타 단부는 제1 하우징(110)의 샤프트 홀(111) 내에서 회전 가능하게 연장하며, 여기에 제4 고정 홈(156)이 축방향으로 제공되어 샤프트 코어(152)를 모터의 출력 샤프트(도면에서 미도시) 상에 고정한다. 이에 도 4를 참조하면, 회전 샤프트(150)는 샤프트 홀들(111 및 121) 내에서 연이어 연장하며, 이에 제1 하우징(110) 및 제2 하우징은 잠금 및 고정되어 수용 공간을 형성하며, 이는 우수한 내수성을 갖는 밀폐 공간이며, 수용 공간 내부의 부품들이 산화되어 야기되는 부식을 방지하고, 디스크 발전기의 내구성을 개선한다.

샤프트 코어 시트(151) 상의 제1 고정 플랜지(153)는 장착 홀(143) 내에서 고정식으로 연장하며 판(141)을 관통하여 연장한다. 제1 고정 플랜지(153)는 판(141)의 돌출부를 관통하여 연장하며, 제2 베어링(157) 상에서 고정식으로 연장하며, 샤프트 코어(152)의 제3 고정 홈(155) 내에서 고정식으로 연장하여, 판(141) 상에 회전 샤프트(150)를 고정식으로 장착하고, 이로써 전기자(140)는 회전 샤프트(150)을 관통하여 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131)에 대하여 회전할 수 있다.

도 1을 참조하면, 판(141) 상에서, 복수의 코일들(160)이 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131) 사이의 판의 중심에 고정식으로 장착되고, 각각의 코일(160)은 평면 나선 형태이며, 모든 코일들(160)은 판(141)에 평행한 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열된다.

바람직하게, 본 실시예에서, 고정 스테이션(142)의 측면에 복수의 축방향으로 연장하는 물결형 치부(144)가 제공되며 이는 원의 중심으로서의 고정 스테이션(142)의 축을 갖는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열된다. 각각의 인접하는 물결형 치부들 사이의 고정 스테이션(142)의 측면 상에서, 지지 표면(145)이 코일들(160)이 맞대어 지지되게 형성된다. 고정 스테이션(142)의 외부의 판(141) 상에서 복수의 제2 고정 플랜지들(146)이 원의 중심으로서 판(141)의 중심을 가지며 물결형 치부(144)에 상응하여 원주 형태로 동일 평면 상에서 배열된다. 각각의 인접한 물결형 치부(144) 사이의 지지 표면(145) 및 각각의 인접하는 물결형 치부(144)에 상응하는 고정 플랜지들(146)은 고정 공동(147)을 형성하여 코일들(160)을 고정하며, 이로써 코일들(160)의 외부 에지는 고정 스테이션(142)의 지지 표면(145) 및 상응하는 고정 플랜지들(146)의 측벽들에 맞대어 각각 지지된다. 또한, 고정 공동(147) 내에서 직선형 스트립 배치 플랜지(straight strip locating flanges)(148)가 코일(160)의 위치를 지정하기 위하여 사용되며, 코일(160)의 중앙 부분은 접착제에 의하여 배치 플랜지(148)에 밀착된다. 18 개의 코일들(160)이 판(141) 상에 고정된다. 코일들(160)의 개수 대 제1 자석 세트(130) 내의 제1 자석(132a)의 개수의 비는 3:2 이다.

도 5를 참조하면, 복수의 코일들(160)은 판(141) 상의 회로를 통하여 서로에 대하여 전기적으로 연결되고, 전기자(140)를 통하여 단방향으로 교번하는 전류를 생성한다. 판(141)은 회로가 인쇄될 것을 요하지 않을 수 있고, 다만 복수의 장착 홀들 또는 홈들이 판(141) 상에 배열되어 다수의 코일들(160)을 각각 고정하며, 복수의 코일들은 와이어로 함께 전기적으로 연결된다.

바람직하게, 본 실시예에서, 판(141)에 접합 패드 세트(200)가 장착되고, 접합 패드 세트(200)는 출력 전류에 대해 사용되는 세 개의 접합 패드들(210)을 포함한다. 각각의 코일(160)은 코일(160)의 코일(160) 중앙 부분으로부터(즉, 코일의 평면 나선형 중앙에 근접한 위치로부터) 나오는 제1 탭(tap) 및 코일(160)의 측부로부터 나오는 제2 탭을 가진다.

판(141) 상에 고정된 모든 코일들(160)은 동일한 권취 방향을 가지며, 제1 코일 조립체, 제2 코일 조립체 및 제3 코일 조립체로 분리된다. 제1 코일 조립체, 제2 코일 조립체 및 제3 코일 조립체는 동일한 수의 코일들(160)을 포함하고, 제1 조립체 내의 코일들(160), 제2 코일 조립체 내의 코일들(160) 및 제3 코일 조립체 내의 코일들(160)은 원주 형태로 교번하여 배열된다. 제1 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제1 탭, 제2 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제1 탭 및 제3 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제1 탭은 서로 전기적으로 연결된다. 제1 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제2 탭은 제1 코일 조립체 내의 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 제1 코일 조립체 내의 각각의 코일(160)의 제2 탭은 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 제1 코일 조립체 내의 마지막 코일(160)의 제2 탭은 접합 패드 세트(200) 내의 접합 패드들(210) 중 하나에 전기적으로 연결된다. 제2 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제2 탭은 제2 코일 조립체의 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 제2 코일 조립체 내의 각각의 코일(160)의 제2 탭은 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 제2 코일 조립체 내의 마지막 코일(160)의 제2 탭은 접합 패드 세트(200)의 다른 접합 패드(210)에 전기적으로 연결된다. 제3 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제2 탭은 제3 코일 조립체 내의 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 제3 코일 조립체 내의 각각의 코일(160)의 제2 탭은 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 제3 코일 조립체 내의 마지막 코일(160)의 제2 탭은 접합 패드 세트(200) 내의 제3 접합 패드(210)에 전기적으로 연결된다.

코일들(160) 사이의 더 분명한 회로 연결을 가능케 하기 위하여, 판(141) 상의 인쇄 회로들은 복수의 원주 형태로 배열된 복수의 나선형 회로 세그먼트들(149)를 포함하고, 각각의 나선형 회로 세그먼트(149)의 두 단부들 모두는 두 개의 교번하는 코일들(160)에 각각 대응한다.

본 실시예에서, 코일(160)에 직접 연결된 접합 패드 세트(200) 내의 접합 패드들(210) 중 임의의 하나로부터 계산하면, 모든 두 개의 코일들(160)이 동일한 위상의 유도 전압(V0)을 제1 계산 전압으로서 생성한 이후에, 전기자(140)가, 판(141) 상의 모든 코일들(160) 사이에서, 제3 코일을 회전시킬 때, 이러한 유도 전압(V0)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 디스크 발전기의 단상 전압(V1)이 되도록 직접 함께 합산될 수 있다. 임의의 인접하는 두 개의 코일들(160)에 의해 생성된 전압의 위상 차이는

이다. 이에, 본 발명에 따라 제공되는 디스크 발전기는, 도 7에 도시된 바와 같이, 접합 패드 세트(200)을 통해 삼상(three-phase) AC 전압들(V1, V2, V3)을 출력하고, 이는 이어, 도 8에 도시된 바와 같이, 전압들(V1', V2', V3')을 얻기 위해 안정되며, 최종적으로 전압들(V1', V2', V3')은 도 9에 도시된 바와 같은 디스크 발전기의 출력 전압을 형성하도록 합류된다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 디스크 발전기의 출력 전압은 매우 안정하다.

본 발명의 디스크 발전기는 자기장을 생성하기 위하여 기존 종래의 기술에서 발견되는 더 큰 환형 자극 로터들을 교체하기 위하여 복수의 더 작은 판형 자석들(132a, 132b)을 사용하며, 이로써 자성 재료의 전체 사용을 감소시키며 생산 비용을 절감한다. 또한, 동일 평면 상에서 분포되는 복수의 나선 코일들(160)이 기존 종래의 기술에서 발견되는 입체적으로, 더 큰 원통형 코일들을 교체하기 위하여 사용되며, 이는 전체 크기를 감소시키며, 조립 편의성을 증가시키는데 도움이 된다.

디스크 발전기는 판(141)을 사용하고, 코일들(160)이 원주 형태로 판(141) 상에 균일하게 분포된다. 이러한 구조로, 전기자(140)은 더욱 안정적으로 회전할 수 있고, 이로써 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131) 사이의 거리가 최소화되고, 또한 열 생성이 감소될 수 있다. 이러한 구조로, 발전기는 위상-시프트 전압을 생성하지 않을 것이며, 최대 전압을 직접 출력한다. 또한, 본 발명에서, 제1 자석 세트(130) 내의 제1 자석들(132a)의 개수는 짝수이며, 판(141) 상에 고정된 코일들(160)의 개수는 제1 자석 세트(130) 내의 제1 자석들(132a)의 개수 보다 많다. 바람직하게, 본 실시예에서, 판(141) 상에 고정된 코일들(160)의 개수 대 제1 자석 세트(130) 내의 자석들(132a)의 개수의 비율은 3:2이다. 이러한 구조로, 전기자(140)는 자기 저항(magnetic reluctance)를 거부하며, 더욱 안정적으로 회전한다. 판(141) 상에 고정된 코일들(160)의 개수 대 제1 자석 세트(130) 내의 제1 자석들(132a)의 개수의 비율은 또한 3:2 이상일 수도 있다. 이 경우, 디스크 발전기의 효율은 감소될 것이나, 출력 전압을 더 안정될 것이다.

본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 위의 기술 내용을 개선시키거나 변경할 수 있으나, 모든 이러한 개선 또는 변경은 본 발명의 첨부된 특허청구범위의 보호 범위 내에 포함될 것이다.

Claims

제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)을 포함하는 디스크 발전기에 있어서,
상기 제1 하우징(110) 및 상기 제2 하우징(120)은 수용 공간을 둘러싸기 위하여 함께 잠금 및 고정되고; 상기 제1 하우징(110) 및 상기 제2 하우징(120)의 중앙 부분은 상기 제1 하우징(110) 및 상기 제2 하우징(120)의 중앙 부분 내에 각각 배열되는 샤프트 홀(111, 121)을 포함하고; 상기 디스크 발전기는 상기 수용 공간 내에 고정식으로 제공되는 제1 자석 세트(130) 및 제2 자석 세트(131)를 더 포함하고; 상기 제1 자석 세트(130)는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되는 복수의 판형 제1 자석들(132a)을 포함하고, 상기 제2 자석 세트(131)는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되는 복수의 판형 제2 자석들(132b)을 포함하고; 상기 제1 자석 세트(130)는 상기 제2 자석 세트(131)가 위치된 평면에 대해 평행한 평면 상에 위치되고, 상기 제1 자석들(132a) 중 어느 하나의 두 자극들은 상기 제1 자석 세트(130)가 위치된 평면에 수직한 방향으로 배열되고, 상기 제2 자석들(132b) 중 어느 하나의 두 자극들은 상기 제2 자석 세트(131)가 위치된 평면에 수직한 방향으로 배열되고, 단방향 자기장이 상기 제1 자석 세트(130) 및 상기 제2 자석 세트(131) 사이에 형성되고; 상기 제1 자석 세트(130) 및 상기 제2 자석 세트(131) 사이에 디스크형 전기자(140)가 상기 제1 자석 세트(130)가 위치된 평면에 평행하게 배열되고; 상기 전기자(140)는 상기 제1 자석 세트(130)가 위치된 평면에 평행한 디스크형 판(141)을 포함하고; 상기 판(141)의 중앙 부분에 회전 샤프트(150)가 축 방향으로 고정식으로 장착되고; 상기 회전 샤프트(150)의 양 단부들은 상기 샤프트 홀(111, 121) 내에서 각각 회전 가능하게 연장하고; 상기 판(141) 상에서, 복수의 코일들(160)이 상기 제1 자석 세트(130) 및 상기 제2 자석 세트(131) 사이의 상기 판(141)의 중심에 고정식으로 장착되며, 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되고; 상기 코일들(160)은 나선 형태이며 상기 판(141)에 평행한 동일 평면 상에 있고; 상기 복수의 코일들(160)은 전기적으로 연결되며 상기 전기자(140)의 회전을 통해 단방향 교류 전류를 생성하는, 디스크 발전기.
제1 항에 있어서, 상기 제1 하우징(110) 및 상기 제2 하우징(120)의 내벽상에 제1 고정 홈(112)이 상기 제1 자석 세트(130)에 상응하게 배열되고 및 제2 고정 홈(122)이 상기 제2 자석 세트(131)에 상응하게 배열되고; 상기 복수의 자석들(132a)은 상기 제1 자석 세트(130)를 형성하도록 상기 제1 고정 홈(112) 내에 고정식으로 삽입되고; 상기 복수의 제2 자석들(132b)은 상기 제2 자석 세트(131)를 형성하도록 상기 제2 고정 홈(122) 내에 고정식으로 삽입되는, 디스크 발전기.
제2 항에 있어서, 상기 판(141)은 디스크 형상이며, 상기 제1 자석 세트(130)가 위치된 평면에 평행하며, 상기 판(141)의 중앙 부분에 동축으로 연결되는 원통형 고정 스테이션(142)이 제공되고; 상기 판(141)의 중앙 부분 내에서 축방향으로 배열되는 장착 홀(143)이 상기 판(141)을 관통하여 연장하고; 상기 회전 샤프트(150)는 원통형 샤프트 코어 시트(151) 및 원통형 샤프트 코어(152)를 포함하고; 상기 샤프트 코어 시트(151)의 일 단부에 장착 홀(143)에 상응하는 제1 고정 플랜지(153)가 축방향으로 제공되는 한편, 타 단부는 제1 베어링(154)으로 고정식으로 덮이며 상기 제2 하우징(120)의 상기 샤프트 홀(121) 내에서 회전 가능하게 연장하고; 상기 샤프트 코어(152)의 일 단부에 제3 고정 홈(155)이 축방향으로 제공되는 한편, 타 단부는 상기 제1 하우징(110)의 상기 샤프트 홀(111) 내에서 회전 가능하게 연장하며, 샤프트 코어(152)를 모터의 출력 샤프트 상에 고정하도록 제4 고정 홈(156)이 축방향으로 제공되고; 상기 샤프트 코어 시트(151) 상의 상기 제1 고정 플랜지(153)는 상기 장착 홀(143) 내에서 고정식으로 연장하며 상기 판(141)을 관통하여 연장하고; 상기 제1 고정 플랜지(153)는 상기 판(141)의 돌출 부분을 통과하여 연장하고, 제2 베어링(157) 상에 고정식으로 연장하고, 및 상기 샤프트 코어(152)의 상기 제3 고정 홈(155) 내에 고정식으로 연장하는, 디스크 발전기.
제3 항에 있어서, 상기 고정 스테이션(142)의 측면에 복수의 축방향으로 연장하는 물결형 치부(144)가 제공되며 이는 원의 중심으로서의 고정 스테이션(142)의 축을 갖는 동일 평면 상에서 원주 형태로 동일 간격으로 배열되고; 각각의 인접하는 상기 물결형 치부(144) 사이의 고정 스테이션(142)의 측면 상에서 상기 코일들(160)이 맞대어 지지되게 지지 표면(145)이 형성되고; 상기 고정 스테이션(142)의 외부의 상기 판(141) 상에서 복수의 고정 플랜지들(146)이 원의 중심으로서 상기 판(141)의 중심을 가지며 상기 물결형 치부(144)에 상응하여 원주 형태로 동일 평면 상에서 배열되고; 각각의 인접하는 상기 물결형 치부(144) 사이의 상기 지지 표면(145) 및 각각의 인접하는 상기 물결형 치부(144)에 상응하는 상기 고정 플랜지들(146)은 고정 공동(147)을 형성하여 상기 코일들(160)을 고정하며, 이로써 상기 코일들(160)의 외부 에지는 상기 고정 스테이션(142)의 상기 지지 표면(145) 및 상응하는 상기 고정 플랜지들(146)의 측벽들에 맞대어 각각 지지되는, 디스크 발전기.
제4 항에 있어서, 상기 판(141)에 접합 패드 세트(200)가 장착되고, 상기 접합 패드 세트(200)는 전류 출력을 위해 사용되는 세 개의 접합 패드들(210)을 포함하고; 상기 각각의 상기 코일들(160)은 코일(160)의 중앙 부분으로부터 나오는 제1 탭(tap) 및 코일(160)의 측부로부터 나오는 제2 탭을 가지고; 상기 판(141) 상에 고정된 상기 코일들(160) 모두는 동일한 권취 방향을 가지며, 제1 코일 조립체, 제2 코일 조립체 및 제3 코일 조립체로 분리되고; 상기 제1 코일 조립체, 상기 제2 코일 조립체 및 상기 제3 코일 조립체는 동일한 수의 상기 코일들(160)을 포함하고, 상기 제1 코일 조립체 내의 상기 코일들(160), 상기 제2 코일 조립체 내의 상기 코일들(160) 및 상기 제3 코일 조립체 내의 상기 코일들(160)은 원주 형태로 교번하여 배열되고; 상기 제1 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제1 탭, 상기 제2 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제1 탭 및 상기 제3 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제1 탭은 함께 전기적으로 연결되고; 상기 제1 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제2 탭은 상기 제1 코일 조립체 내의 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 상기 제1 코일 조립체 내의 각각의 코일(160)의 제2 탭은 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 코일 조립체 내의 마지막 코일(160)의 제2 탭은 상기 접합 패드 세트(200) 내의 상기 접합 패드들(210) 중 하나에 전기적으로 연결되고; 상기 제2 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제2 탭은 상기 제2 코일 조립체의 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 상기 제2 코일 조립체 내의 각각의 코일(160)의 제2 탭은 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 코일 조립체 내의 마지막 코일(160)의 제2 탭은 상기 접합 패드 세트(200)의 다른 접합 패드(210)에 전기적으로 연결되고; 상기 제3 코일 조립체 내의 제1 코일(160)의 제2 탭은 상기 제3 코일 조립체 내의 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 마찬가지로, 상기 제3 코일 조립체 내의 각각의 코일(160)의 제2 탭은 옆의 코일(160)의 제1 탭에 전기적으로 연결되고, 상기 제3 코일 조립체 내의 마지막 코일(160)의 제2 탭은 상기 접합 패드 세트(200) 내의 제3의 접합 패드(210)에 전기적으로 연결되는, 디스크 발전기.
제5 항에 있어서, 상기 자석 세트(130) 내의 상기 제1 자석들(132a)의 개수는 짝수이고, 상기 판(141) 상에 고정된 상기 코일들(160)의 개수는 상기 제1 자석 세트(130) 내의 상기 제1 자석들(132a)의 개수 보다 많은, 디스크 발전기.
제6 항에 있어서, 상기 판(141) 상에 고정된 상기 코일들(160)의 개수 대 상기 제1 자석 세트(130) 내의 상기 제1 자석들(132a)의 개수의 비율은 3:2인, 디스크 발전기.