KR940006040Y1 - 무정류자 직류발전기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

무정류자 직류발전기

제1도는 종래의 단극 발전기의 원리도이다.

제2a도는 종래의 직류발전기의 구조도이며,

제2b도는 정류자의 분해 사시도 이고,

제2c도는 브러시의 조립상태도이다.

제3도는 본 고안의 집전식 무정류자 직류발전기의 개략적인 단면도이다.

제4도는 제3도의 A-A선 단면도이다.

제5도는 본 고안에서의 보빈을 여러개 장착시킨 보빈 고정지지대의 발췌 정면도 이다.

제6도는 본 고안에서의 보빈 단면도이다.

제7도는 본 고안에서의 집진시 자기차폐물과 자기 접속체로 흐르는 자력선의 방향도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전축 2, 2' : 베어링

3, 3', 4, 4' : 영구자석의 고정지지대 5, 5' : 영구자석(magnet)

6, 6' : 보빈 고정지지대 7, 7' : 도체판

8 : 자기 차폐물 8' : 자기 접속체

9, 9' : 집전코일 10, 10' : 보빈

11, 11' : 집전부

본 고안은 자동차에 적용되는 무정류자 직류발전기에 관한 것으로, 특히 정류자 및 브러시가 없이도 수백W에서 수KW의 기전력을 얻을 수 있도록 된 무정류자 직류발전기에 관한 것이다.

제1도는 종래의 단극발전기의 원리를 나타낸 원리로서, dr부분에는 반지름 방향으로 향하는 기전력 de가 유도되고, 그 크기는 플레미의 오른손 법칙에 의하여 L=dr, V=2πnr이고 de=B·dr·2πnr이다.

즉,가 된다.

만일 B=0.8(Wb/㎡), n=50(rps), R=0.1(m)이면 e=π×0.8×50×0.1²=1.256(V)가 된다.

상기와 같은 원리로 만들어진 종래의 단극발전기는 자석(B)에 동원판을 회전시키면 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 동원판의 반지름 방향으로 기전력이 발생하여 브러시(B1), (B2)로 접전하게 된다.

상기와 같은 종래의 단극발전기는 브러시 집전방법이 불완전하고, 또 출력전압을 높이려면 반경이 매우커지게 되어 수 KW의 소형 발전기로 사용하기에는 불가능 하였다.

또한, 제2도는 종래의 직류발전기의 구조도(a)와 정류자의 분해사시도(b) 및 브러시 조립상태도(c)를 각각 나타낸 것으로서, 제2a도에서와 같이 자극사이에 코일이 감긴 전기자라는 성층철심을 회전시켜서 기전력이 발생되면 발생된 기전력을 제2b도에서와 같이 정류자를 통해 브러시 (제2c도)로 집전하도록 되어있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 직류발전기는 브러시를 사용하므로 브러시에 대한 마찰손 및 저항손(0.6에서 2V)이 발생되어 발전기의 수명을 단축하고, 또한 상기 직류발전기에는 성층철심과 정류자 그리고 브러시가 추가되어 있으며 때로는 보상권선과 보극등이 추가되어 있어 구조가 매우 복잡하게 되어있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 영구자석을 회전시켜 발생되는 기전력을 고정된 집전코일로 집전시키도록된 무정류자 직류 발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 영구자석이 회전축에 고정되어 이 회전축과 함께 회전하는 자석수단과, 발전기 몸체에 고정되어 상기 자석수단의 회전에 따른 기전력을 집전하는 집전수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안을 위한 집전식 무정류자 직류발전기의 개략적인 단면도로서, 영구자석회전시 영구자석이 미끄러지지 않도록 영구자서(5),(5')을 회전축(1)에 그리고 회전축(1)과 영구자석(5),(5')을 고정지지대(3),(3'), (4),(4')로 각각각 고정시키는 한편 영구자석 회전시 집전코일에 기전력을 유기시키거나 또는 자기차폐물내의 집전코일에 기전력이 유기되지 않도록 하는 집전부(11),(11')를 몸체에 고정시키고, 이집전부(11),(11')에는 보빈(10),(10')을 고정시키기 위한 보빈 고정지지대(6)(6')와, 이 보빈과 보빈사이에 집전코일(9)(9')을 연결할 수 있는 도체판(7)(7')과, 그리고 집전코일(9)(9')에 자속의 통과가 용이하도록 자기접속체(8')가 위치되어 있다.

제4도는, 제3도의 A-A선 단면도로서, 영구자석회전시 영구자석이 미끄러지지 않도록 영구자석(5)을 회전축(1)에 그리고 회전축(1)과 영구자석(5)을 고정지지대 (4)로 고정시켜서 된 것이고, 제5도는, 작은반경의 집전코일로 원하는 기전력을 얻을수 있도록 보빈(10)을 여러개 장착시킨 보빈고정 지지대의 발췌 정면도이며, 제6도는 본 고안에서의 보빈 단면도이고, 그리고 제7도는 집전시 자기 차폐물과 자기 접속체로 흐르는 자력선의 방향도이다.

이와 같이 본 고안은 제3도에서와 같이, 보빈(10)(10')에 코일(9)(9')을 감고 영구자석(5)(5')회전시 N극의 자석에서 자력선이 발생되면, 이 발생된 자력선을 자기접속체(8')를 통해 집전부(11')내의 집전코일(9')에 직각으로 자력선이 쇄교하면서 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 집전코일(9')에 기전력을 발생하게 한다.

이때 자기차폐물(8)에도 영구자석(5)(5')의 회전에 의하여 자력선이 도달되나 코일을 제7도에서와 같이 차폐물(8)로 둘러싸인 자력선이 차폐뮬(8)울 따라 통과되어 차폐물 내부의 코일(9)에는 자력선이 쇄교하지 못하므로 기전력이 발생하지 않는다.

이때 코일(9)에 유기되는 기전력, 즉 자속이 통과되는 부분이 코일 한가닥에 유기되는 기전력을 제6도에서와 같이 V(i)라 하면 보빈 한개에 유기되는 기전력 Vb는이다.

여기서 n은 한 보빈에 감긴 코일이 횟수를 나타낸다.

그리고 제5도에서와 같이, 한 발전기에 보빈을 여러개 장착할 수 있으므로 보빈의 수를 m개라 할때 전체 기전력V(total)는가 되어 발전기의 반경을 줄일 수 있으므로 작은 반경의 집전부로 원하는 기전력을 얻을 수 있다.

또 전체 기전력은 줄어들지만 각각 또는 몇개의 보빈의 출력을 병렬로 연결하면 큰 전류량을 얻을 수도 있다.

이때 자속이 통과되는 부분의 코일 한가닥에 유기되는 기전력 V(i)=π·nBR²V이다.

여기서 n rps은 자속의 회전수, B Wb/㎡는 자속밀도, R은 반경(자속이 통과되는 코일의 한가닥길이)이다.

즉, 제7도에서와 같이 자속접속체(8')부분의 코일에 화살표(…→)방향으로 자력선이 통과하면 코일(9')에 기전력이 발생되며, 차폐물(8)로 둘러싸인 코일(9)부분은 자력선이 차폐물(8)을 따라 통과하여 차폐물(8)내부의 코일(9)에는 자력선이 쇄교하지 못하므로 기전력이 발생하지 않는다.

자속접속체(8')부분의 코일(9')과 차폐물(8)부분이 코일(9)의 전류방향은 반대가 됨으로 각각에는 발생되는 역 자력선이 상쇄하므로써 일반 직류발전기에서의 보상 권선 혹은 보극등이 필요가 없게 된다.

이와 같이 본 고안은 영구자석이 미끄러지지 않도록 영구자석(5,(5')을 회전축(1)에 그리고 회전축(1)과 영구자석(5),(5')을 고정지지대(3),(3'), (4),(4')로 각각 고정시키고, 영구자석회전시 집전 코일에 기전력을 유기시키거나 또는 자기 차폐물내의 집전코일에 기전력이 유기되지 않도록 하고, 집전부(110),(11')를 몸체에 고정시켜 주므로써 정류자 및 브러시 없이도 작은 번경의 발전기로 원하는 기전력을 얻을 수가 있는 것이다.

그리고 제4도는 영구자석회전시 영구자석이 미끄러지지 않도록 영구자석(5)을 회전축(1)에 그리고 회전축(1)과 영구자석(5)을 고정지지대(4)로 고전시킨 단면도를 나타낸 것이다.

이상과 같이 본 고안에 의하면, 첫째, 정류자 및 브러시를 사용하지 않으므로서 고장확률이 극히적어 반영구적이고, 둘째, 보빈을 사용하므로 코일을 자동으로 감을 수 있으며, 세째, 발전기의 반경이 매우작아 극소형화가 가능하고, 네째, 자속 접속체 부분의 코일과 차폐물 부분의 코일에서의 전류방향이 반대가 되어 각각에서 발생되는 자력선이 상쇄되므로써 일반 직류기에서의 보상권선이나 보극등이 필요없게하고, 다섯째, 구조와 조립이 매우 간단하여 기존제품보다 코스트가 절감되고, 여섯째, 일반 직류기에서의 브러시에 의한 마찰음등의 소음이 없어서 수백(W)에서 수(KW)급의 기전력을 발생하는 직류발전기로 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 일정간격을 두고 축상에 설치된 영구자석(5)(5')과, 이들 영구자석(5)(5')을 고정시키기 위한 고정지지대(3)(3')(4)(4')로 이루어져 회전축과 함께 회전하는 자석수단과, 그리고 보빈(10)(10')과, 이 보빈을 고정시키기 위한 보빈 고정지지대(6)(6')와, 상기 보빈고 보빈 사이에 집전코일(9)(9'0)을 연결할 수 있는 도체판(7)(7')과, 그리고 상기 집전코일(9')에 자속의 통과가 용이하도록 위치시킨 자기 접속체(8')로 이루어져 상기 자석수단의 회전력에 따른 기전력을 집전시키는 집전수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 무정류자 직류발전기.
2. 제1항에 있어서, 상기 보빈(10')에 감긴 코일의 한쪽 부분에 자기 접속체(8')를 위치시켜 코일(9')에 기전력이 용이하게 유기되도록 한 것을 특징으로 하는 무정류자 직류발전기.
3. 제1항에 있어서, 상기 보빈(10)에 감긴 코일을 자기 차폐물(8)로 감싸서 코일(8)로 감싸서 코일(9)에 기전력이 유기되지 못하도록 한 것을 특징으로 하는 무정류자 직류발전기.
4. 제4항 또는 제5항에 있어서, 한 코일에 유기되는 기전력을 V(i)라 하면 한 보빈에서 얻을 수 있는 기전력은가 되는 것을 특징으로 하는 무정류자 직류발전기.
5. 제1항에 있어서, 보빈은 m개 장착하면 전체 기전력 V는가 되어 발전기의 반경을 매우 작게 할 수 있게한 것을 특징으로 하는 무정류자 직류 발전기.