KR20220104609A - 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정축을 이용한 발전기의 상기 스테이터와 로터들의 구성에 관한 것으로, 상기 스테이터(100)의 상기 슬롯(105)에 의한 공극 자속밀도의 대응 및 전류의 왜곡에 기인하는 코깅토크(Cogging Torque)를 최소화시킴으로써 회전력을 향상하고, 진동과 소음을 현저하게 줄이게 할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에서 상기 고정축(500)에는 상기 인너로터 결합부재(250)를 장착한 상기 인너로터(200)와 상기 베어링(305a)을 장착한 상기 좌측브래킷(303a)이 결합되고, 상기 고정축(500)과 결합된 상기 부싱(400)의 외주면에는 상기 베어링(305b)을 장착한 상기 우측브래킷(303b)이 결합되며, 상기 좌측브래킷(303a)과 상기 우측브래킷(303b)으로 구성된 상기 아우터로터(300)는 상기 부싱(400)의 붙잡힘에 의해 회전하지 않는 상기 스테이터(100)를 사이에 두고 외부의 힘으로 돌아가는 상기 아우터로터(300)에 의해 상기 인너로터(200)와 함께 같은 방향으로 동시에 회전되어 기전력을 생산하게 된다.

Description

고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성{composition of the stator and rotors of the generator using the fixing shaft}
본 발명은 고정축을 이용한 발전기의 스테이터(stator)와 로터들(Rotors)의 구성에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테이터와 인너로터(inner rotor) 및 아우터로터(outer rotor)를 구성하여 e-mobility에서 구동할 수 있는 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전기에서 생성되는 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대속도에 비례한다.
따라서 자기장의 세기를 높이거나 도체를 길게 성형하거나 자기장과 도체의 상대속도를 크게 함으로써 기전력을 높일 수가 있다.
통상적으로 자기장과 도체의 상대속도를 크게 하여 기전력을 높이고 있는데, 종래의 발전기는 자력에 반응하여 자력선을 유도하는 스테이터와 자력의 성질을 가진 로터를 구성하고 로터만 구동함으로써 회전 토크가 높아지게 되어 전기차, 조력, 풍력 및 도로발전과 같이 낮은 토크를 요구하는 경우 원하는 기전력을 얻을 수 없었다.
이에 2개의 로터를 사용하여 원하는 기전력을 얻을 수 있는 발전기가 개발되었으며, 그 일례인 제10-1454805호의 「발전기」가 도8에 도시되어 있다.
도8의 「발전기」는 자석을 갖는 회전자(120)와 자력에 반응하여 자력선을 유도하는 성질을 가진 내부케이싱(150)을 서로 같은 방향으로 회전시킴으로써 기전력을 얻는 구조이다.
자석을 갖는 회전자(120)와 자력에 반응하여 자력선을 유도하는 내부케이싱(150)이 동시에 회전하게 되며, 두 회전체 사이에 부도체 또는 비자성체로 성형된 복합연성물질로 만든 고정자(130)의 권선 코일에 자기장이 유도되어 기전력을 발생시키게 된다.
이때 상기 회전자(120)와 상기 내부케이싱(150)이 서로 붙으려는 힘(attraction)은 유지되고 동시에 회전시킴으로써 코깅현상과 와전류를 억제하며, 발열 억제 효과와 회전 저항을 크게 줄여 발전 효율성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. 그러나 e-mobility 분야에서는 무게가 무겁고 동력에너지의 이용효율이 부족하다.
본 발명은 이와 같은 종래의 기술(제10-1454805호의 「발전기」)을 보완하기 위한 것으로, 그 목적은 발전기의 스테이터 슬롯에 의한 공극 자속밀도의 증가를 이루며, 전류의 왜곡에 기인하는 코깅토크(Cogging Torque) 및 외부의 회전동력을 최소화시킴으로써 발전기의 회전력을 향상하고, 진동과 소음을 현저하게 줄이게 할 수 있도록 설계하여 e-mobility 산업에 알맞은 발전기의 스테이터와 인너로터 및 아우터로터의 구성을 제공하는 데 있다.
본 발명은 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성에 관한 것으로,
스테이터는 가장자리가 원형 쟁반형태로써 동그란 벽면을 이루며, 동그란 벽면의 외곽에는 ‘T’ 형태의 팁(Tip)이 성형된다.
상기 ‘T’ 형태의 팁(Tip)의 기둥은 코일권취편 지지부가 성형되고, 상기 ‘T’ 형태의 팁(Tip)의 머리는 날개가 성형된다.
상기 ‘T’ 형태의 팁(Tip)과 상기 ‘T’ 형태의 팁(Tip) 사이는 다수의 슬롯 관통공이 형성된다. 상기 코일권취편 지지부를 고정하기 위해 한쪽 면에 스테이터 측면이 성형되며, 상기 스테이터 측면의 중심부는 상기 고정축을 삽입하기 위한 관통구가 성형된다.
인너로터는 2가지의 유형이 결합 된 형태로써, 내측 인너로터와 외측 인너로터로 구성한다.
상기 내측 인너로터는 링(Ling)처럼 구성되어 안쪽에 ‘+’(Cross) 형태의 내측코어 링 지지부가 성형되고, 상기 내측코어 링 지지부의 중심부에 고정축을 삽입하기 위한 관통구를 성형한다.
상기 외측 인너로터는 중공 형태의 링 형태만 갖는 코어를 성형하며, 내측 인너로터의 양쪽에 결합하여 다수의 리벳으로 결속시킨다.
상기 인너로터는 상기 스테이터의 동그란 벽면 안쪽으로 삽입되며 인너로터 결합부재를 이용하여 상기 고정축의 외주면과 결합한다.
상기 아우터로터는 중공 원통형으로 일정한 폭을 가지는 원형하우징으로 구성한다.
상기 원형하우징의 양쪽 측면에 좌측브래킷과 우측브래킷을 결합하며, 상기 좌측브래킷과 상기 우측브래킷의 중심부에 좌측브래킷 관통구와 우측브래킷 관통구를 성형한다.
상기 좌측브래킷 관통구의 내주면에 좌측브래킷 베어링을 장착하여 상기 고정축의 외주면과 결합한다.
상기 우측브래킷 관통구의 내주면에는 우측브래킷 베어링을 장착하여 상기 부싱의 다른 쪽 외주면에 결합한다.
본 발명의 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성은 상기 고정축과, 인너로터 결합부재를 장착한 상기 인너로터와, 상기 스테이터와, 상기 부싱과, 상기 좌측브래킷 베어링을 장착한 상기 좌측브래킷 및 상기 우측브래킷 베어링을 장착한 상기 우측브래킷으로 구성된 상기 아우터로터를 정해진 위치대로 결합한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 고정축을 사용하므로 축의 받침대가 필요 없으며, 지면에서 바퀴를 직접 구동하는 전기 이륜차와 전기차 등 e-mobility 산업용으로 적합하다.
부도체 또는 비자성체로 성형된 상기 스테이터를 사이에 두고 강력한 자력을 가진 마그네트를 장착한 상기 인너로터와 상기 아우터로터를 구성한 후, 상기 고정축은 정지된 상태에서 상기 인너로터와 상기 아우터로터를 동시에 회전시킴으로써 강한 자기장이 상기 스테이터를 통과하고, 상기 인너로터와 상기 아우터로터 사이에 강한 자기장으로 인해서 붙으려는 힘(attraction)을 유지한 상태에서 회전시킴으로써 상기 인너로터와 상기 스테이터 및 상기 아우터로터 간의 코깅현상과 와전류를 해소하고, 종래의 발전기보다 회전저항력을 줄여주고, 원심력에 의한 회전속도를 높일 수 있어서 원하는 기전력을 얻을 수 있으며, 외부의 회전동력이 많지 않아서 외부 동력에너지를 절약하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 발전기의 어셈블리(assembly)를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명의 스테이터의 평면도 및 측면도
도 3은 본 발명의 인너로터의 평면도 및 측면도
도 4는 본 발명의 인너로터 결합부재의 단면도 및 측면도
도 5는 본 발명의 아우터로터의 단면도 및 측면도
도 6은 본 발명의 부싱의 단면도 및 측면도
도 7은 본 발명의 고정축의 단면도
도 8은 종래 발명에 따른 발전기의 단면도
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도 1 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발전기의 아셈블리(assembly)를 나타내는 단면도이다.
고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성은,
다수의 스냅링(501a, 501b, 501c, 501d)과 다수의 스냅링 홈(502a, 502b, 502c, 502d) 및 다수의 키 홈(503a, 503b)이 성형되는 고정축(500)이 구성된다.
상기 고정축(500)의 중앙 외주면에 스테이터(100)가 결합된다.
상기 고정축(500)의 중앙 외주면에 인너로터 결합부재(250)를 장착한 인너로터(200)가 결합된다.
상기 고정축(500)을 기반으로 좌측브래킷(303a) 및 부싱(400)과 우측브래킷(303b)이 결합되는 아우터로터(300)가 구성된다.
상기 아우터로터(300)는 중공 원통형으로 일정한 폭을 가지는 원형 하우징(301)이 구성된다.
상기 원형하우징(301)의 양쪽 측면에 상기 좌측 브래킷(303a)과 상기 우측 브래킷(303b)을 결합하며, 상기 좌측 브래킷(303a)과 상기 우측 브래킷(303b)의 중심부에 좌측브래킷 관통구(306a)와 우측브래킷 관통구(306b)가 성형된다.
상기 좌측브래킷 관통구(306a)의 내주면에 좌측브래킷 베어링(305a)을 장착하여 상기 고정축(500)의 외주면과 결합된다.
상기 우측브래킷 관통구(306b)의 내주면에는 우측브래킷 베어링(305b)을 장착하여 상기 부싱(400)의 다른 쪽 외주면에 결합된다.
중심이 중공 원통형으로 성형되고, 한 부분 외주면에 돌출부(403)가 성형되며, 다른 쪽 내주면에 키 홈(402)이 성형되는 상기 부싱(400)이 구성된다.
상기 고정축(500)과, 상기 좌측브래킷 베어링(305a)을 장착한 상기 좌측브래킷(303a)과, 인너로터 결합부재(250)를 장착한 상기 인너로터(200)와, 상기 스테이터(100)와, 상기 부싱(400) 및 상기 우측브래킷 베어링(305b)을 장착한 상기 우측브래킷(303b)을 정해진 위치대로 결합한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스테이터의 평면도 및 측면도이다.
상기 스테이터(100)는,
동그란 쟁반형태이며 부도체 또는 비자성체로 성형된 물질로 구성된다.
가장자리의 일측에 동그란 벽면(101)으로 성형되는 코일권취편 지지부(107)가 구성된다.
상기 코일권취편 지지부(107)의 상기 동그란 벽면(101)의 외곽에 다수의 코일권취편(108a) 및 날개(108b)로 성형되는 ‘T’ 형태의 팁(109)이 구성된다.
상기 ‘T’ 형태의 팁(109)과 상기 ‘T’ 형태의 팁(109)이 다수로 성형되어 슬롯 관통공(106)이 구성된다.
다수의 상기 슬롯 관통공(106)으로 성형되는 다수의 슬롯(105)이 구성된다.
상기 ‘T’ 형태의 팁(109)에 코일(110)이 감긴다.
상기 코일권취편 지지부(107)의 한쪽 측면에는 상기 코일권취편 지지부(107)를 지지하는 측면부(102)가 성형된다.
상기 측면부(102)의 중심에는 상기 부싱(400)의 한쪽 외주면과 결합하기 위한 관통구(103)가 성형된다.
상기 스테이터(100)가 회전되지 않도록 상기 측면부(102)의 결합구멍(111)과 상기 부싱(400)의 결합구멍(403a)을 결합하기 위한 결합나사(403b)가 구성되고, 상기 스테이터(100)의 키 홈(104)과 상기 고정축(500)의 외주면에 성형된 제1 키 홈(503a)을 제1 키(504a)로 결합한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인너로터의 평면도 및 측면도이다.
상기 인너로터(200)는,
강력한 자기장을 유도하고 자화 특성을 가지는 물질로 구성된다.
2가지의 유형으로 결합하기 위한 외측코어(201a)와 내측코어(201b)가 구성된다.
상기 외측코어(201a)는 중공 원형으로 외측코어 링(202a)이 형성된다.
상기 외측코어 링(202a)은 안쪽에 외측코어 관통공(206a)이 형성된다.
상기 외측코어(201a)는 똑같은 모양으로 복수로 성형된다.
상기 외측코어(201a) 들의 사이에 결합하기 위한 내측코어(201b)가 구성된다.
상기 내측코어(201b)는 원형 모양으로 내측코어 링(202a)이 형성되고, 상기 내측코어 링(202b)을 지지하기 위해 안쪽에 ‘+’(Cross) 형태로 내측코어 링 지지부(203)가 성형된다.
상기 내측코어 링 지지부(203)의 중심에 중공 형태로 성형되는 내측코어 링 지지부 관통구(204)가 성형된다.
상기 내측코어 링(202a) 및 상기 내측코어 링 지지부(203)들 사이에 성형되는 내측코어 관통공(206b)이 성형된다.
상기 내측코어 링 지지부(203)는 상기 인너로터 결합부재(250)의 암컷 결합부재 결합구멍(257a) 및 수컷 결합부재 결합구멍(257b)과 결합하기 위해 지지부 결합구멍(205a)이 성형된다.
상기 외측코어(201a)를 2개로 나누어서 상기 내측코어(201b)의 양쪽에 결합하기 위한 다수의 리벳 구멍(209a) 및 다수의 리벳(209b)이 구성된다.
상기 외측코어(201a)와 상기 내측코어(201b)의 바깥쪽에 다수의 마그네트(208)가 삽입되도록 성형되는 마그네트 홀더(207)가 구성된다.
상기 인너로터(200)의 외주면과 상기 스테이터(101)의 내주면 과의 공극(air gap)은 매우 좁게 구성된다.
상기 인너로터(200)는 베어링(253)이 장착된 상기 인너로터 결합부재(250)가 상기 고정축(500)의 외주면에 결합되어 있으므로, 상기 아우터로터(300)를 외부의 힘으로 회전시킬 때, 상기 고정축(500)과 관계없이 함께 같은 방향으로 회전하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인너로터 결합부재의 단면도 및 측면도이다.
상기 인너로터 결합부재(250)는,
상기 고정축(500)과 결합하기 위해 상기 내측코어 링 지지부 관통구(204)의 안쪽에 결합된다.
상기 인너로터 결합부재(250)의 내주면에 암나사선(254)을 성형한 암컷 결합부재(251)가 구성된다.
상기 인너로터 결합부재(250)의 외주면에 수나사선(255)을 성형한 수컷 결합부재(252)가 구성된다.
상기 암컷 결합부재(251)의 내주면에 성형되어 상기 수나사선(255)과 결합되는 상기 암나사선(254)이 형성된다.
상기 수컷 결합부재(252)의 외주면에 성형되어 상기 암나사선(254)과 결합되는 상기 수나사선(255)이 형성된다.
상기 암컷 결합부재(251)의 중심에 각각 중공으로 성형되는 암컷 결합부재 관통구(256a)가 형성된다.
상기 수컷 결합부재(252)의 중심에 각각 중공으로 성형되고 내주면에 베어링(253)이 장착된 수컷 결합부재 관통구(256b)가 형성된다.
상기 베어링(253)은 상기 고정축(500)의 외주면과 결합된다.
상기 인너로터 결합부재(250)의 이탈을 방지하기 위해 상기 고정축(500)의 외주면에 상기 B 스냅링 홈(502b)과 상기 B 스냅링(501a)이 결합된다.
상기 암컷 결합부재(251)와 상기 수컷 결합부재(252)가 상기 내측코어 링 지지부 관통구(204)를 통과하여 상호 맞물리도록 결합되고, 이때 결합나사(205b)를 이용하여 상기 암컷 결합부재 결합구멍(257a)과 상기 수컷 결합부재 결합구멍(257b) 및 상기 인너로터 지지부(203)의 지지부 결합구멍(205a)이 결합된다.
상기 인너로터 결합부재(250)로 결합한 상기 인너로터(200)는 외부의 힘으로 회전하는 상기 아우터로터(300)와 함께 같은 방향으로 회전하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시 에에 따른 아우터로터의 단면도 및 측면도이다.
상기 아우터로터(300)는,
중공 원통형으로 가장자리 측면에는 결합구멍(304a)이 성형되고 내주면에 다수의 상기 마그네트(302)를 장착하는 상기 원형 하우징(301)이 구성된다.
상기 원형 하우징(301)의 내주면에 다수의 상기 마그네트(302)가 결합된다.
상기 원형 하우징(301)의 좌측브래킷 결합구멍(308a)과 결합나사(304b)로 결합되는 좌측브래킷(303a)이 구성된다.
상기 좌측브래킷(303a)의 중심에 중공으로 성형되는 좌측브래킷 관통구(306a)가 구성된다.
상기 좌측브래킷 관통구(306a)의 내주면에는 좌측브래킷 베어링(305a)이 장착된다.
상기 좌측브래킷 베어링(305a)은 상기 고정축(500)의 외주면에 결합되고 상기 아우터로터(300)를 회전하게 한다.
상기 원형 하우징(301)의 우측브래킷 결합구멍(308b) 상기 결합나사(304b)로 결합되는 우측 브래킷(303b)이 구성된다.
상기 우측 브래킷(303b)의 가장자리에 성형되는 상기 결합구멍(302a)이 구성된다.
상기 우측브래킷(303b)의 중심에 중공으로 우측브래킷 관통구(306b)가 구성된다.
상기 우측브래킷 관통구(306b)에 장착되는 우측브래킷 베어링(305b)이 구성된다.
상기 우측브래킷 베어링(305b)은 상기 부싱(400)의 한 부분 외주면에 결합되고 상기 아우터로터(300)를 회전하게 한다.
상기 아우터로터(300)는 외부의 힘을 이용하여 외곽이 회전하게 되며, 상기 인너로터(200)와 상기 아우터로터(300)는 상기 부싱(400)의 붙잡힘에 의해 회전하지 않는 상기 스테이터(100)를 사이에 두고, 상기 원형하우징(301)의 내주면에 장착된 상기 마그네트(302)의 강한 자력에 이끌리어서 상기 아우터로터(300)가 회전하는 속도에 따라서 함께 같은 방향으로 회전하게 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부싱의 단면도 및 측면도이다.
상기 부싱(400)은,
중심이 중공 원통형으로 관통구(406)가 성형되고 일측에 키 홈(402)이 성형된다.
상기 키 홈(402)은 상기 고정축(500)의 제2 키 홈(503b)과 맞물리고 제2 키(504b)로 결속된다.
내주면은 상기 고정축(500)과 결합되며, 외주면의 한쪽은 상기 스테이터(100)의 상기 관통구(103)와 결합하여 상기 스테이터 결합구멍(111)과 상기 돌출부(403)의 결합구멍(403a)을 상기 결합나사(403b)로 결합하여 상기 스테이터(100)를 회전하지 않도록 하고,
외주면의 다른 쪽은 상기 우측 브래킷(303b)의 상기 우측브래킷 관통구(306b)에 장착된 상기 우측브래킷 베어링(305b)과 결합되어 상기 아우터로터(300)가 회전되도록 한다.
상기 부싱(400)의 내부에는 상기 고정축(500)과 같은 방향으로 상기 배선인출구(404)가 성형된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 고정축의 단면도이다.
상기 고정축(500)은,
상기 스냅링(501a, 501b, 501c, 501d, 501e) 들을 결합하기 위해 성형되는 스냅링 홈(502a, 502b, 502c, 502d, 502e) 들이 구성된다.
상기 좌측 브래킷(303a)의 이탈을 방지하도록 설치되는 상기 A 슬립링 홈(502a) 및 상기 A 스냅링(501a)이 구성된다.
상기 인너로터 결합부재(250)의 이탈을 방지하기 위해 결합되는 상기 B 슬립링 홈(502b) 및 상기 B 스냅링(501b)이 구성된다.
상기 스테이터(100)의 이탈을 방지하기 위해 결합하는 상기 C 스냅링 홈(502c) 및 상기 C 스냅링(501c)이 구성된다.
상기 부싱(400)의 이탈을 방지하기 위해 결합하는 상기 D 스냅링 홈(502d) 및 상기 D 스냅링(501d)이 구성된다.
상기 키 홈(104)과 대응되도록 상기 제1 키 홈(503a)이 성형된다.
상기 키 홈(104)과 제1 키 홈(503a)을 결합시키는 제1 키(504a)가 구성된다.
상기 부싱(400)의 상기 키 홈(402)과 대응되도록 한쪽 외주면에 상기 제2 키 홈(503b)이 성형된다.
상기 키 홈(402)과 상기 제2 키 홈(503b)을 결합시키는 상기 제2 키(504b)가 구성된다.
상기 고정축(500)은 중앙에 상기 베어링(253)을 장착한 상기 인너로터 결합부재(250)가 결합되고,
좌측에는 상기 좌측브래킷 베어링(305a)을 장착한 상기 좌측브래킷(303a)이 결합되며,
우측에는 내부에 상기 키홈(402)을 장착한 상기 부싱(400)이 결합되며,
상기 부싱(400)의 붙잡힘에 의해 회전하지 않는 상기 스테이터(100)가 결합되며,
우측에는 상기 우측브래킷 베어링(305b)을 장착한 상기 우측브래킷(303b)이 결합된다.
본 발명의 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 원리는,
상기 좌측브래킷(303a)과 상기 우측브래킷(303b)으로 구성된 상기 아우터로터(300)가 정지되어있는 상기 스테이터(100)를 사이에 두고 상기 인너로터(200)와 강한 자기장으로 인해서 붙으려는 힘을 유지한 상태에서 상기 아우터로터(300)가 외부의 힘으로 회전될 때, 상기 고정축(500)은 정지된 상태에서 상기 인너로터(200)와 상기 아우터로터(300)가 함께 같은 방향으로 회전하도록 구성된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시 예가 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 변화나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 발전기의 어셈블리(assembly)
100 : 스테이터(stator) 101 : 동그란 벽면 102 : 측면부
102a : 내측면 102b : 외측면
103 : 관통구 104 : 키 홈(key home)
105 : 슬롯 106 : 슬롯 관통공
107 : 코일권취편 지지부 108a : 코일편취편 108b : 날개
109 : T자형 팁(Tip) 110 : 코일 111 : 결합구멍
200 : 인너로터(Inner Rotor)
201a : 외측코어 201b : 내측코어
202a : 외측코어 링(core Ling) 202b : 내측코어 링(core Ling)
203 : 내측코어 링 지지부 204 : 내측코어 링 지지부 관통구
205a : 지지부 결합구멍 205b : 결합나사
206a : 외측코어 관통공 206b : 내측코어 관통공
207 : 마그네트 홀더 208 : 마그네트
209a : 리벳구멍(rivet hole) 209b : 리벳
250 : 인너로터 결합부재
251 : 암컷 결합부재 252 : 수컷 결합부재
253 : 베어링 254 : 암나사선 255 : 수나사선
256a : 암컷 결합부재 관통구 256b : 수컷 결합부재 관통구
257a : 암컷 결합부재 결합구멍 257b : 수컷 결합부재 결합구멍
300 : 아웃터로터(outer rotor)
A : 좌측브래킷 내부측면도 B : 우측브래킷 내부측면도
301 : 원형 하우징(circle housing) 302 : 마그네트(magnet)
303a : 좌측브래킷(bracket) 303b : 우측브래킷(bracket)
304a : 결합구멍 304b : 결합나사
305a : 좌측브래킷 베어링 305b : 우측브래킷 베어링
306a : 좌측브래킷 관통구 306b : 우측브래킷 관통구
308a : 좌측브래킷 결합구멍 308b : 우측브래킷 결합구멍
400 : 부싱(bushing)
402 : 키 홈(key home) 403 : 돌출부
403a : 결합구멍 403b : 결합나사
404 : 배선인출구 405 : 배선 406 : 관통구
500 : 회전축
A : 스냅링(snap ring) 장착과 키(key) 이미지
B : 스냅링 홈(snap ring home)의 성형 이미지
501a : A 스냅링 501b : B 스냅링
501c : C 스냅링 501d : D 스냅링
502a : A 스냅링 홈 502b : B 스냅링 홈
502c : C 스냅링 홈 502d : D 스냅링 홈
503a : 제1 키 홈(1st key home) 503b : 제2 키 홈(2nd key home)
504a : 제1 키(1st key) 504b : 제2 키(2nd key)

Claims (7)

  1. 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성은,
    다수의 스냅링(501a, 501b, 501c, 501d)과 다수의 스냅링 홈(502a, 502b, 502c, 502d) 및 다수의 키 홈(503a, 503b)이 성형되는 고정축(500)이 구성되는 것과;
    상기 고정축(500)의 중앙 외주면에 스테이터(100)가 결합되는 것과;
    상기 고정축(500)의 중앙 외주면에 인너로터 결합부재(250)를 장착한 인너로터(200)가 결합되는 것과;
    상기 고정축(500)을 기반으로 좌측브래킷(303a) 및 부싱(400)과 우측브래킷(303b)이 결합되는 아우터로터(300)가 구성되는 것과;
    상기 아우터로터(300)는 중공 원통형으로 일정한 폭을 가지는 원형 하우징(301)이 구성되는 것과;
    상기 원형하우징(301)의 양쪽 측면에 상기 좌측 브래킷(303a)과 상기 우측 브래킷(303b)을 결합하며, 상기 좌측 브래킷(303a)과 상기 우측 브래킷(303b)의 중심부에 좌측브래킷 관통구(306a)와 우측브래킷 관통구(306b)가 성형되는 것과;
    상기 좌측브래킷 관통구(306a)의 내주면에 좌측브래킷 베어링(305a)을 장착하여 상기 고정축(500)의 외주면과 결합되는 것과;
    상기 우측브래킷 관통구(306b)의 내주면에는 우측브래킷 베어링(305b)을 장착하여 상기 부싱(400)의 다른 쪽 외주면에 결합되는 것과;
    중심이 중공 원통형으로 성형되고, 한 부분 외주면에 돌출부(403)가 성형되며, 다른 쪽 내주면에 키 홈(402)이 성형되는 상기 부싱(400)이 구성되는 것; 및
    상기 고정축(500)과, 상기 좌측브래킷 베어링(305a)을 장착한 상기 좌측브래킷(303a)과, 인너로터 결합부재(250)를 장착한 상기 인너로터(200)와, 상기 스테이터(100)와, 상기 부싱(400) 및 상기 우측브래킷 베어링(305b)을 장착한 상기 우측브래킷(303b)을 정해진 순서대로 결합하는 것을 특징으로 하는 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터(100)는,
    동그란 쟁반형태이며 부도체 또는 비자성체로 성형된 물질로 구성되는 것과;
    가장자리의 일측에 동그란 벽면(101)으로 성형되는 코일권취편 지지부(107)가 구성되는 것과;
    상기 코일권취편 지지부(107)의 상기 동그란 벽면(101)의 외곽에 다수의 코일권취편(108a) 및 날개(108b)로 성형되는 ‘T’ 형태의 팁(109)이 구성되는 것과;
    상기 ‘T’ 형태의 팁(109)과 상기 ‘T’ 형태의 팁(109)이 다수로 성형되어 슬롯 관통공(106)이 구성되는 것과;
    다수의 상기 슬롯 관통공(106)으로 성형되는 다수의 슬롯(105)이 구성되는 것과;
    상기 ‘T’ 형태의 팁(109)에 코일(110)이 감긴 것과;
    상기 코일권취편 지지부(107)의 한쪽 측면에는 상기 코일권취편 지지부(107)를 지지하는 측면부(102)가 성형되는 것과;
    상기 측면부(102)의 중심에는 상기 부싱(400)의 한쪽 외주면과 결합하기 위한 관통구(103)가 성형되는 것; 및
    상기 스테이터(100)가 회전되지 않도록 상기 측면부(102)의 결합구멍(111)과 상기 부싱(400)의 결합구멍(403a)을 결합하기 위한 결합나사(403b)가 구성되고, 상기 스테이터(100)의 키 홈(104)과 상기 고정축(500)의 외주면에 성형된 제1 키 홈(503a)을 제1 키(504a)로 결합하는 것을 특징으로 하는 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인너로터(200)는,
    강력한 자기장을 유도하고 자화 특성을 가지는 물질로 구성되는 것과;
    2가지의 유형으로 결합하기 위한 인너로터 외측코어(201a)와 인너로터 내측코어(201b)로 구성되는 것과;
    상기 인너로터 외측코어(201a)는 외곽을 이루기 위해 다수의 중공 원형 모양으로 성형되는 외측코어 링(202a)이 구성되는 것과;
    상기 인너로터 외측코어(201a)의 중심에 중공 원통형 모양으로 성형되는 외측코어 관통공(206a)이 구성되는 것과;
    상기 인너로터 외측코어(201a)는 복수로 제작되는 것과;
    상기 인너로터 외측코어(201a) 들의 중간에 결합하는 인너로터 내측코어(201b)로 구성되는 것과;
    상기 인너로터 내측코어(201b)의 외곽을 이루기 위해 중공 원형 모양으로 성형되는 내측코어 링(202a)이 구성되는 것과;
    상기 내측코어 링(202b)을 지지하기 위해 안쪽에 ‘+’(Cross) 형태로 성형되는 내측코어 링 지지부(203)가 구성되는 것과;
    상기 내측코어 링 지지부(203)의 중심에 중공 형태로 성형되는 내측코어 링 지지부 관통구(204)가 구성되는 것과;
    상기 내측코어 링(202a) 및 상기 내측코어 링 지지부(203)들 사이에 성형되는 내측코어 관통공(206b)이 구성되는 것과;
    상기 내측코어 링 지지부(203)는 인너로터 결합부재(250)의 암컷 결합부재 결합구멍(257a) 및 수컷 결합부재 결합구멍(257b)과 결합하기 위해 지지부 결합구멍(205a)이 성형되는 것과;
    상기 인너로터 외측코어(201a)를 2묶음으로 나누어서 상기 인너로터 내측코어(201b)의 양쪽에 적층한 후 결합하는 다수의 리벳(209)이 구성되는 것과;
    상기 인너로터 외측코어(201a)와 상기 인너로터 내측코어(201b)의 바깥쪽에 다수의 마그네트(208)가 삽입되도록 성형되는 마그네트 홀더(207)가 구성되는 것; 및
    상기 인너로터(200)의 외주면과 상기 스테이터(101)의 내주면 과의 공극(air gap)은 매우 좁게 구성되는 것을 특징으로 하는 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인너로터(200)는,
    강력한 자기장을 유도하고 자화 특성을 가지는 물질로 구성되는 것과;
    2가지의 유형으로 결합하기 위한 외측코어(201a)와 내측코어(201b)가 구성되는 것과;
    상기 외측코어(201a)는 중공 원형으로 외측코어 링(202a)이 형성되는 것과;
    상기 외측코어 링(202a)은 안쪽에 외측코어 관통공(206a)이 형성되는 것과;
    상기 외측코어(201a)는 똑같은 모양으로 복수로 성형되는 것과;
    상기 외측코어(201a) 들의 사이에 결합하기 위한 내측코어(201b)가 구성되는 것과;
    상기 내측코어(201b)는 원형 모양으로 내측코어 링(202a)이 형성되고, 상기 내측코어 링(202b)을 지지하기 위해 안쪽에 ‘+’(Cross) 형태로 내측코어 링 지지부(203)가 성형되는 것과;
    상기 내측코어 링 지지부(203)의 중심에 중공 형태로 성형되는 내측코어 링 지지부 관통구(204)가 성형되는 것과;
    상기 내측코어 링(202a) 및 상기 내측코어 링 지지부(203)들 사이에 성형되는 내측코어 관통공(206b)이 성형되는 것과;
    상기 내측코어 링 지지부(203)는 상기 인너로터 결합부재(250)의 암컷 결합부재 결합구멍(257a) 및 수컷 결합부재 결합구멍(257b)과 결합하기 위해 지지부 결합구멍(205a)이 성형되는 것과;
    상기 외측코어(201a)를 2개로 나누어서 상기 내측코어(201b)의 양쪽에 결합하기 위한 다수의 리벳 구멍(209a) 및 다수의 리벳(209b)이 구성되는 것과;
    상기 외측코어(201a)와 상기 내측코어(201b)의 바깥쪽에 다수의 마그네트(208)가 삽입되도록 성형되는 마그네트 홀더(207)가 구성되는 것과;
    상기 인너로터(200)의 외주면과 상기 스테이터(101)의 내주면 과의 공극(air gap)은 매우 좁게 구성되는 것; 및
    상기 인너로터(200)는 베어링(253)이 장착된 상기 인너로터 결합부재(250)가 상기 고정축(500)의 외주면에 결합되어 있으므로, 상기 아우터로터(300)의 외곽을 외부 힘으로 돌릴 때, 상기 고정축(500)과 관계없이 함께 같은 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 회전축 이용을 위한 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아우터로터(300)는,
    중공 원통형으로 가장자리 측면에 결합구멍(304a)이 성형되고 내주면에 다수의 상기 마그네트(302)를 장착하는 상기 원형 하우징(301)이 구성되는 것과;
    상기 원형 하우징(301)의 내주면에 다수의 상기 마그네트(302)가 결합되는 것과;
    상기 원형 하우징(301)의 좌측브래킷 결합구멍(308a)과 결합나사(304b)로 결합되는 좌측 브래킷(303a)이 구성되는 것과;
    상기 좌측 브래킷(303a)의 중심에 중공으로 성형되는 좌측브래킷 관통구(306a)가 구성된다.
    상기 좌측브래킷 관통구(306a)의 내주면에는 좌측브래킷 베어링(305a)이 장착되는 것과;
    상기 좌측브래킷 베어링(305a)은 상기 고정축(500)의 외주면에 결합되고 상기 아우터로터(300)를 회전하게 되는 것과;
    상기 원형 하우징(301)의 우측브래킷 결합구멍(308b) 상기 결합나사(304b)로 결합되는 우측 브래킷(303b)이 구성되는 것과;
    상기 우측 브래킷(303b)의 가장자리에 성형되는 상기 결합구멍(302a)이 구성되는 것과;
    상기 우측 브래킷(303b)의 중심에 중공으로 우측브래킷 관통구(306b)가 구성되는 것과;
    상기 우측브래킷 관통구(306b)에 장착되는 우측브래킷 베어링(305b)이 구성되는 것과;
    상기 우측브래킷 베어링(305b)은 상기 부싱(400)의 한 부분 외주면에 결합되고 상기 아우터로터(300)를 회전하게 되는 것; 및
    상기 아우터로터(300)는 외부의 힘을 이용하여 외곽이 회전하게 되며, 상기 인너로터(200)와 상기 아우터로터(300)는 상기 부싱(400)의 붙잡힘에 의해 회전하지 않는 상기 스테이터(100)를 사이에 두고, 상기 원형하우징(301)의 내주면에 장착된 상기 마그네트(302)의 강한 자력에 이끌리어서 상기 아우터로터(300)가 회전하는 속도에 따라서 같은 방향으로 동시에 회전하는 것을 특징으로 하는 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부싱(400)은,
    중심이 중공 원통형으로 관통구(406)가 성형되고 일측에 키 홈(402)이 성형되는 것과;
    상기 키 홈(402)은 상기 고정축(500)의 제2 키 홈(503b)과 맞물리고 제2 키(504b)로 결속되는 것과;
    내주면은 상기 고정축(500)과 결합되며, 외주면의 한쪽은 상기 스테이터(100)의 상기 관통구(103)와 결합하여 상기 스테이터 결합구멍(111)과 상기 돌출부(403)의 결합구멍(403a)을 상기 결합나사(403b)로 결합하여 상기 스테이터(100)를 회전하지 않도록 하고,
    외주면의 다른 쪽은 상기 우측 브래킷(303b)의 상기 우측브래킷 관통구(306b)에 장착된 상기 우측브래킷 베어링(305b)과 결합되어 상기 아우터로터(300)가 회전되도록 하는 것; 및
    상기 부싱(400)의 내부에는 상기 고정축(500)과 같은 방향으로 상기 배선인출구(404)가 성형되는 것을 특징으로 하는 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정축(500)은,
    상기 스냅링(501a, 501b, 501c, 501d, 501e) 들을 결합하기 위해 성형되는 스냅링 홈(502a, 502b, 502c, 502d, 502e) 들이 구성되는 것과;
    상기 좌측 브래킷(303a)의 이탈을 방지하도록 설치되는 상기 A 슬립링 홈(502a) 및 상기 A 스냅링(501a)이 구성되는 것과;
    상기 인너로터 결합부재(250)의 이탈을 방지하기 위해 결합되는 상기 B 슬립링 홈(502b) 및 상기 B 스냅링(501b)이 구성되는 것과;
    상기 스테이터(100)의 이탈을 방지하기 위해 결합하는 상기 C 스냅링 홈(502c) 및 상기 C 스냅링(501c)이 구성되는 것과;
    상기 부싱(400)의 이탈을 방지하기 위해 결합하는 상기 D 스냅링 홈(502d) 및 상기 D 스냅링(501d)이 구성되는 것과;
    상기 키 홈(104)과 대응되도록 상기 제1 키 홈(503a)이 성형되는 것과;
    상기 키 홈(104)과 제1 키 홈(503a)을 결합시키는 제1 키(504a)가 구성되는 것과;
    상기 부싱(400)의 상기 키 홈(402)과 대응되도록 한쪽 외주면에 상기 제2 키 홈(503b)이 성형되는 것과;
    상기 키 홈(402)과 상기 제2 키 홈(503b)을 결합시키는 상기 제2 키(504b)가 구성되는 것과;
    상기 고정축(500)은 중앙에 상기 베어링(253)을 장착한 상기 인너로터 결합부재(250)가 결합되고, 좌측에는 상기 좌측브래킷 베어링(305a)을 장착한 상기 좌측브래킷(303a)이 결합되며, 우측에는 내부에 상기 키홈(402)을 장착한 상기 부싱(400)이 결합되며, 상기 부싱(400)의 붙잡힘에 의해 회전하지 않는 상기 스테이터(100)가 결합되며, 우측에는 상기 우측브래킷 베어링(305b)을 장착한 상기 우측브래킷(303b)이 결합되는 것; 및
    본 발명의 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 원리는,
    상기 좌측브래킷(303a)과 상기 우측브래킷(303b)으로 구성된 상기 아우터로터(300)가 정지되어있는 상기 스테이터(100)를 사이에 두고 상기 인너로터(200)와 강한 자기장으로 인해서 붙으려는 힘을 유지한 상태에서 상기 아우터로터(300)가 외부의 힘으로 회전될 때, 상기 인너로터(200)와 상기 아우터로터(300)가 같은 방향으로 동시에 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고정축을 이용한 발전기의 스테이터와 로터들의 구성.
KR1020210009796A 2021-01-18 2021-01-23 스테이터와 인너로터와 아우터로터를 구성하여 이모빌리티에서 구동할 수 있는 발전장치 KR102517171B1 (ko)

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