WO2014010978A1 - 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기 - Google Patents

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WO2014010978A1
WO2014010978A1 PCT/KR2013/006230 KR2013006230W WO2014010978A1 WO 2014010978 A1 WO2014010978 A1 WO 2014010978A1 KR 2013006230 W KR2013006230 W KR 2013006230W WO 2014010978 A1 WO2014010978 A1 WO 2014010978A1
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yoke
armature
lead portion
disposed
unit
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PCT/KR2013/006230
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Inventor
윤양운
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Yoon Yang Woon
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
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    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors

Definitions

  • the present invention relates to an armature unit and a rotor having the same, and more particularly, to an armature unit and a rotor having the same to facilitate the manufacture of the armature coil and the rotor and to improve the efficiency of the rotor.
  • This conventional rotor is composed of a stator (Stator) is mainly composed of a stator core (Coil), a coil (Coil) wound on the stator core, the rotor includes a yoke (metal) and a magnet installed in the yoke It is configured to rotate the rotor by generating an induction current by continuously changing the magnetic flux density passing through the coil or vice versa to provide a magnetic field to the magnet or electromagnet installed in the yoke.
  • Stator stator
  • Coil stator core
  • Coil coil
  • magnet installed in the yoke It is configured to rotate the rotor by generating an induction current by continuously changing the magnetic flux density passing through the coil or vice versa to provide a magnetic field to the magnet or electromagnet installed in the yoke.
  • a generator As an example of a generator having such a structure, a generator is disclosed in Korean Patent No. 10-0768248.
  • the generator includes a stator, a rotor iron core rotating inside the stator, a rotor coil wound around the rotor iron core, and at least one coil escape preventing part and a rotor iron core and a coil for preventing the rotor coil from being separated. It is characterized in that it is in close contact with the release prevention portion provided with a support member to prevent the rotor coil core from being detached during rotation.
  • the coil of the above-described generator has a large problem with a large weight and low spot ratio, and in order to increase the coil spot ratio, the thickness of the copper wire may be thinned, but as the thickness becomes thin, breakage of the copper wire may occur in the process of winding the copper wire. There is a problem that can be.
  • the coil of the conventional rotating machine is formed by winding a continuous coil sequentially on the stator core using one coil wire, there is a problem in manufacturing.
  • the present invention is to solve the conventional problems as described above, it is possible to increase the power generation efficiency by increasing the spot ratio of the coil, and the object is to provide an armature unit and a rotor having the same is very easy to install the coil. .
  • Armature unit for achieving the above object and the annular yoke is provided with a hollow portion in the inner center; And a plurality of coils disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the yoke and installed on the yoke so as to occupy at least one of an upper surface and a lower surface of the yoke.
  • the coil is disposed on an upper surface of the yoke, and both ends thereof extend toward the circumferential surface of the yoke, and a first portion extending downward from both ends of the upper conductor part and disposed on the circumferential surface of the yoke. Extending from the lower ends of the center lead portion and the second center lead portion, the first center lead portion and the second center lead portion toward the hollow portion, and end portions of the first center lead portion and the second center lead portion; It is characterized in that it comprises a lower conductor portion connected to the bottom surface of the yoke.
  • the coil is disposed on an upper surface of the yoke, and upper ends of both ends extending toward the hollow part of the yoke, and a first central degree extending downward from both ends of the upper conductor part and disposed on an inner circumferential surface of the hollow part.
  • An end portion extending from the lower end portions of the line portion and the second center lead portion, the first center lead portion and the second center lead portion toward the circumferential surface of the yoke, and an end portion of the first center lead portion and the second center lead portion It is characterized in that it comprises a lower conductor portion disposed on the bottom surface of the yoke.
  • the first center lead portion and the second center lead portion extend from the both ends of the upper lead portion to cross each other.
  • the yoke is characterized in that the iron and silicon are wound in a thin sheet of silicon thin strip formed by a predetermined weight ratio and impregnated with an impregnating agent.
  • Rotor according to the present invention for achieving the above object and the shaft;
  • An armature yoke having a hollow portion provided at an inner center thereof to allow the shaft portion to be inserted into the armature yoke so as to be adjacent to each other along the circumferential direction of the armature yoke and occupy at least one of an upper surface and a bottom surface of the armature yoke.
  • An armature unit including a plurality of coils installed;
  • a housing formed to surround the outer side of the armature unit and installed in the shaft portion to allow a relative rotational movement with the shaft portion;
  • An annular field yoke installed inside the housing and disposed adjacent to the field yoke along the circumferential direction of the field yoke so as to be disposed on at least one side of the armature unit above or below the armature unit and provide a magnetic force toward the armature unit.
  • a field unit including a magnetic force generating unit.
  • the coil is disposed on an upper surface of the armature yoke and both ends of the upper conductor portion extending toward the circumferential surface of the armature yoke, respectively extending downward from both ends of the upper conductor portion and disposed on the circumferential surface of the armature yoke Extending from the lower ends of the first center lead portion and the second center lead portion, the first center lead portion and the second center lead portion toward the hollow portion, and the first center lead portion and the second center lead portion It is characterized in that it comprises a lower lead portion connected to the end of the armature yoke is connected to the end.
  • the coil is disposed on an upper surface of the armature yoke, and both ends thereof extend toward the hollow portion, and a first center conductor portion extending downward from both ends of the upper conductor portion and disposed on an inner circumferential surface of the hollow portion. And extending from the lower ends of the second center lead portion, the first center lead portion and the second center lead portion toward the circumferential surface of the armature yoke, and the end portions of the first center lead portion and the second center lead portion. It characterized in that it comprises a lower conductor portion disposed on the bottom surface of the armature yoke.
  • the first center lead portion and the second center lead portion extend from the both ends of the upper lead portion to cross each other.
  • the armature yoke is characterized in that the iron and silicon is wound in the silicon thin strip of a predetermined weight ratio and impregnated with an impregnating agent.
  • Rotor according to the present invention for achieving the above object and the shaft;
  • a cylindrical armature yoke fixed to the shaft portion and parallel to the shaft portion, and having a hollow portion provided therein, adjacent to each other along a circumferential direction of the armature yoke, and at least one of an upper surface and a bottom surface of the armature yoke, and the armature
  • An armature unit comprising a plurality of coils installed in the armature yoke to occupy at least one of an inner circumferential surface and an outer circumferential surface of the yoke;
  • a housing formed to surround the outer side of the armature unit and installed in the shaft portion to allow a relative rotational movement with the shaft portion;
  • the field unit is fixed to the housing and disposed on the inside and the outside of the armature unit, respectively, and a field unit including a magnetic field generating unit arranged to face the coil along the circumferential direction of the field yoke to provide a magnetic force toward
  • the first field yoke and the second field yoke which are respectively fixed to the shaft and parallel to the shaft, have hollow portions of different sizes therein, and are fixed concentrically to the shaft with respect to the shaft.
  • a field unit including a plurality of magnetic force generating units disposed on side surfaces of the first field yoke and the second field yoke, respectively and disposed along a radial direction of the first field yoke and the second field yoke;
  • a housing installed in the shaft portion so as to be relatively rotatable with the shaft portion;
  • a cylindrical armature yoke fixed to the housing and disposed between the first field yoke and the second field yoke in a direction parallel to the shaft portion, and disposed adjacent to each other along a circumferential direction of the armature yoke, and an upper surface of the armature yoke.
  • an armature unit including a plurality of coils installed on the armature yoke to occupy at least one surface of the bottom surface and at least one of the inner side surface and the outer side surface of the armature yoke.
  • the armature unit according to the present invention can increase the spot ratio of the coil, not only has the advantage of increasing the power generation efficiency of the generator when used as a generator, but also makes the production very simple through the structure to fit the coil into the armature yoke There is this.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a rotor according to the present invention.
  • Figure 2 is an extractive perspective view of the coil of the technical configuration of the rotor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotor shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of a coil according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of a rotor having a coil shown in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a perspective view of a coil according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a rotor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is a cross-sectional view of a rotor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a rotor according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a rotor according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the rotor 1 according to the present invention includes an armature unit 40 including an shaft portion 10, an armature yoke 20, and a plurality of coils 30, and a shaft portion 10. And a field unit including a housing (50) installed in the shaft portion (10), a field yoke (60) installed in the housing (50), and a magnetic force generating portion (70) disposed in the field yoke (60). 80 is provided.
  • the shaft portion 10 is installed to be capable of relative rotational movement with respect to the housing 50 at the center of the housing 50 provided with a space therein.
  • the armature unit 40 is disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the armature yoke 20 having an annular armature yoke 20 having a hollow portion in the inner center thereof, and the lower and upper surfaces of the armature yoke 20.
  • a plurality of coils 30 are provided in the armature yoke 20 to occupy the surface.
  • the armature yoke 20 has a predetermined height and is formed in a disc shape having a hollow portion formed therein.
  • the armature yoke 20 applies a structure formed by forming a roll structure by winding a thin strip made of a metal material containing iron and silicon to form a hollow portion in the center thereof, and impregnating and fixing it with an impregnating agent.
  • the original plates may be stacked up and down and impregnated and fixed with an impregnating agent, or a metal plate (such as an iron plate) having a predetermined thickness may be formed in a disc structure.
  • the coil 30 is formed in a 'c' shape and has an upper conductor portion 31 disposed on the upper surface of the armature yoke 20 and a first central conductor portion disposed on the outer circumferential surface of the armature yoke 20 ( 33a) and the 2nd center conductor part 33b and the lower conductor part 35 arrange
  • positioned at the bottom face of the armature yoke 20 is provided.
  • the upper lead portion 31 is disposed to occupy a certain area of the upper surface of the armature yoke 20, and both ends thereof extend toward the circumferential surface of the armature yoke 20, and are bent at positions adjacent to the hollow portion. .
  • the first center lead portion 33a and the second center lead portion 33b extend downwards from both ends of the upper lead portion 31 toward the bottom of the armature yoke 20, respectively, and the circle of the armature yoke 20
  • the principal plane is arranged to occupy a certain area.
  • the lower lead portion 35 extends from the lower ends of the first center lead portion 33a and the second center lead portion 33b toward the hollow portion, respectively, and the first center lead portion 33a and the second center lead portion ( 33b) is connected to each other, and is arranged to occupy the bottom area of the armature yoke 20, and is formed to bend in a shape corresponding to the shape of the upper conductor portion 31 at a position adjacent to the hollow portion.
  • the coil 30 has one end of the upper lead portion 31 connected to an upper end of the first center lead portion 33a and a lower end of the first center lead portion 33a to one end of the lower lead portion 35.
  • the other end of the lower lead portion 35 is connected to the lower end of the second center lead portion 33b, and the upper end of the second center lead portion 33b is connected to the other end of the upper lead portion 31.
  • the coil 30 has an upper lead portion 31 and a lower lead portion 35 positioned on the upper and lower surfaces of the armature yoke 20, respectively, and the first central lead portion 33a and the second central lead portion 33b It is fitted to the armature yoke 20 from the outside of the armature yoke 20 so as to be disposed on the outer circumferential surface of the armature yoke 20, the armature yoke (in order to arrange the coil 30 in the circumferential direction to the armature yoke 20)
  • the upper lead portion 31 and the lower lead portion 31 disposed so as to face the hollow portion of the upper lead portion 31 and the lower lead portion 35 face the circumferential surface of the armature yoke 20. It is formed narrower than the width of the other side of 35).
  • the armature unit 40 may be molded by using the resin 41 to fix the plurality of coils 30 to the armature yoke 20 and to the shaft portion 10.
  • the armature yoke 20 may be fixed to the shaft portion 10 by using a separate jig and the coil 30 may be attached to the armature yoke 20 through an adhesive.
  • the housing 50 has a space for accommodating the armature unit 40 and is installed on the shaft portion 10 so as to be able to rotate relative to the shaft portion 10.
  • the housing 50 has an upper member 51 and a lower member 52 that can be separated up and down as shown, and the upper member 51 and the lower member 52 are fastening bolts 53 and fastening nuts 54. It is combined up and down by.
  • the field unit 80 has an annular field yoke 60 installed inside the housing 50 so as to be disposed on at least one side of the armature unit 40 above or below, and the field yoke 60 along the circumferential direction of the field yoke 60. And a magnetic force generating unit 70 disposed adjacent to the yoke 60 and providing magnetic force toward the armature unit 40.
  • the field unit 80 is applied to the structure installed on both the upper and lower sides of the armature unit 40.
  • the field yoke may be formed into a roll structure by winding a thin strip made of a metal material including iron and silicon so as to form a hollow portion in the center thereof, and impregnating with an impregnating agent.
  • the inner rotor method of installing the field yoke 60 on the shaft portion 10 and the armature yoke 20 on the housing 50 to rotate the shaft portion 10 with respect to the housing 50 is different from that shown. Of course, it can be applied.
  • FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of a rotor using an armature unit and an armature unit according to the present invention, respectively.
  • the rotor 2 includes an armature unit 140 including an shaft portion 10, an armature yoke 20, and a plurality of coils 130, and a shaft portion 10. And a field unit (80) including a housing (50) installed in the shaft portion, a field yoke (60) installed in the housing (50), and a magnetic force generating unit (70) disposed in the field yoke (60). ).
  • the armature unit 140 and the rotor 2 according to the present embodiment applies the same structure as the rotor 1 according to the present invention except for the coil 130, the other components described with reference to FIGS. It was.
  • the coil 130 according to the present embodiment is disposed on the upper surface of the armature yoke 20 differently from the coil 30 illustrated in FIGS. 1 to 3, and upper ends 131 extending at both ends toward the hollow part.
  • a first central conductor 133a and a second central conductor 133b extending downward from the both ends of the upper conductor 131 toward the bottom of the armature yoke 20 and disposed on an inner circumferential surface of the hollow part; Extending from the lower ends of the first center lead portion 133a and the second center lead portion 133b toward the circumferential surface of the armature yoke 20 and of the first center lead portion 133a and the second center lead portion 133b.
  • the lower conductor part 135 is connected to the end and disposed on the bottom of the armature yoke 20.
  • the upper lead portion 131 is disposed to occupy a predetermined area of the upper surface of the armature yoke 20, and both ends thereof extend toward the hollow portion of the armature yoke 20.
  • the first center lead portion 133a and the second center lead portion 133b pass through the hollow portion of the armature yoke 20 from both end portions of the upper lead portion 131 downwardly toward the bottom of the armature yoke 20, respectively. It extends and is arranged to occupy a certain area in the inner peripheral surface of the hollow portion of the armature yoke 20.
  • the lower conductive portion 135 extends radially toward the circumferential surface of the armature yoke 20 from the lower ends of the first central conductive portion 133a and the second central conductive portion 133b, respectively. 133a and an end portion of the second central conductor 133b and disposed to occupy a predetermined area of the bottom surface of the armature yoke 20, and the upper lead portion 131 at a position adjacent to the circumferential surface of the armature yoke 20. It is formed to bend in the shape corresponding to the shape of).
  • the upper conductive part 131 and the lower conductive part 135 are positioned on the upper and lower surfaces of the armature yoke 20, respectively, and the first central conductive part 133a and the second central conductive part 133b are formed. It is fitted to the armature yoke 20 from the inside of the armature yoke 20 so that the armature yoke 20 is disposed on the inner circumferential surface of the armature yoke 20, and the armature yoke (20) to arrange the coil 130 in the circumferential direction.
  • the upper lead portion 131 and the lower lead portion 131 disposed so as to face the circumferential surface of the upper lead portion 131 and the lower lead portion 135 disposed to face the hollow portion of the armature yoke 20. It is formed narrower than the width of the other side of 135).
  • Figure 6 shows another embodiment of the coil of the armature unit in accordance with the present invention.
  • the coil 230 is disposed on the upper surface of the armature yoke and extends from both ends of the upper conductor portion 231 and both ends thereof toward the circumferential surface of the armature yoke, and the armature from both ends of the upper conductor portion 231.
  • the first center lead portion 233a and the second center lead portion 233b and the first center lead portion 233b which extend downwards to face the bottom of the yoke 20 and are disposed on the circumferential surface of the armature yoke 20.
  • the lower lead portion 235 is disposed in the first center lead portion 233a and the second center lead portion 233b so as to cross each other from both ends of the upper lead portion 231.
  • Figure 7 shows a rotor 3 according to a third embodiment of the present invention.
  • the rotor 3 of the present invention includes a shaft portion 10, an armature unit 40, a housing 150, a main field unit 180, and an auxiliary field unit 190.
  • the armature unit 40 and the main field unit 180 have the same structure and function as those of the armature unit 40 and the field unit 80 described in the rotor 1 according to the first embodiment of the present invention. Since the one with has been applied, duplicate description is omitted.
  • the auxiliary field unit 190 is attached to the inner surface of the housing 150 facing the first center lead portion and the second center lead portion of the coil 30 to provide a magnetic force toward the coil 30 side.
  • the auxiliary field yoke 191 and the auxiliary field yoke formed in the spaced apart from each other on the surface of the yoke 191 and the secondary magnetic poles of any one of the magnetic poles of both sides are disposed to face the shaft portion 10 and the coil 30 side
  • the magnetic force generating unit 193 is provided.
  • the auxiliary magnetic force generating unit 193 may apply a permanent magnet.
  • the auxiliary field yoke 191 may be formed by winding a thin strip formed of iron and silicon in a predetermined weight ratio, such as an armature yoke, and impregnated with an impregnating agent. It may be formed in a fixed roll structure, and alternatively, a metal plate (iron plate or the like) having a predetermined thickness may be used.
  • Figure 8 shows a rotor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the rotor 4 of the present invention includes a shaft portion 10, a first armature unit and a second armature unit 240, 340, a housing 150, a first field unit, and a second field.
  • Unit and third field unit (280, 380, 480).
  • the first armature unit 240 includes a first armature yoke 241 and a plurality of first coils 243
  • the second armature unit 340 includes a second armature yoke 341 and a plurality of second coils. (343).
  • the first armature unit 240 and the second armature unit 340 are fixed to the shaft portion 10 at positions spaced apart from each other vertically along the longitudinal direction of the shaft portion 10.
  • the first coil 243 and the second coil 343 have the same structure as the coil 30 according to the first embodiment of the present invention.
  • Each of the first field unit to the third field unit 280, 380, and 480 includes a first field yoke to a third field yoke 281, 381, and 481, and a plurality of first magnetic field generation units to third magnetic field generation units ( 283, 383, and 483.
  • the first field unit 280 is fixed to the upper inner peripheral surface of the housing 150
  • the second field unit 380 is fixed to the lower inner peripheral surface of the housing 150
  • the third field unit 480 is a housing ( 15 are respectively fixed to mounting flanges 151 protruding from the inner peripheral surface of the center side.
  • the first field unit to the third field unit 280, 380, 480 are disposed adjacent to the first armature unit 240 and the second armature unit 340 in the vertical direction, so that the first armature unit 240 and the second A magnetic force is provided to the armature unit 340.
  • FIG. 9 shows a rotating machine according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the rotor 5 may include an armature unit including an shaft portion 10, an armature yoke 20, and a plurality of coils 130, and a relative rotational movement with the shaft portion 10.
  • a housing 250 installed in the shaft portion 10, a field yoke 60 installed in the housing 250 and rotatably linked with the shaft portion, and a magnetic force generating unit 70 disposed in the field yoke 60.
  • a field unit is provided.
  • the rotor 5 described in this embodiment has the same components as the rotor 2 described in the second embodiment of the present invention described with reference to FIG. 5, but the rotor 2 shown in FIG. 10, an outer rotor in which the housing rotates is applied.
  • an inner rotor structure in which the shaft unit 10 rotates with respect to the housing is changed by changing the positions of the armature unit and the field unit. Applied.
  • the armature unit includes an armature yoke 20, a plurality of coils 130 installed on the armature yoke 20, an armature yoke 20 and coils 130, and a housing of the coils 130.
  • the fixing means may be made of a resin 41 formed to surround the coils 130 and the armature yoke 20.
  • the armature unit is disposed vertically spaced apart inside the housing 250 and is fixed to the mounting flange 251 provided inside the housing 250, respectively.
  • the field units are arranged to be spaced apart from the housing 250 in the upper portion of the armature unit located above the inside of the housing 250 of the armature unit, the other one is disposed in the position between the armature units, the other one is downward
  • Each field unit is fixed to the shaft portion so as to rotate in conjunction with the shaft portion.
  • the rotor 5 in which the armature unit and the field unit are alternately arranged in the up and down direction, may increase the generation efficiency of the armature unit by the field units disposed in the up and down direction, respectively.
  • FIG. 10 is a rotator according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the rotor 6 is a cylindrical armature yoke 120 fixed to the shaft portion 10 in parallel with the shaft portion and having a hollow portion provided therein.
  • armatures including a plurality of coils 30 disposed adjacent to each other along the circumferential direction of the armature yoke 120 and installed on the armature yoke 120 to surround the inner and outer surfaces of the armature yoke 120, respectively.
  • a housing 350 that is spaced apart from the unit 440 and the armature unit 440 to surround the outer side of the armature unit 440 and installed on the shaft portion 10 to allow a relative rotational movement with the shaft portion 10; It is fixed to the housing 350 and disposed on the inner side and the outer side of the armature unit 440, respectively, are arranged to face the coil 30 along the circumferential direction of the field yoke 60 and the coil 30.
  • the field unit 580 including a magnetic force generating unit 70 for providing a magnetic force toward the.
  • the rotor 6 according to the present embodiment adopts an outer rotor method in which the housing 350 rotates about the shaft portion 10, and the AFPM adopting the rotor according to the present invention described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • the RFPM generator Ring Flux Permanent Magnet Generator
  • the fixed plate 11 is coupled to the shaft portion 10 in a direction orthogonal to the shaft portion 10, and the armature unit 440 is provided on the fixed plate 11.
  • the armature unit 440 is a cylindrical armature yoke 120 fixed to the edge of the fixing plate 11, the upper surface of the armature yoke 120 along the circumferential direction of the armature yoke 120, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the predetermined area It has a coil 30 arranged to occupy.
  • the coil 30 is fitted to the armature yoke 120 downward from the upper portion of the armature yoke 120, may be fixed using a separate adhesive or molded using a resin.
  • the coil 30 has the same structure as that of the coil 30 described in the first embodiment of the present invention.
  • the coil 30 is disposed such that the upper lead portion and the lower lead portion occupy the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the hollow portion of the armature yoke 120, respectively, and the first center lead portion and the second central lead portion occupy the upper surface of the armature yoke. do.
  • the field yoke 60 is installed in parallel with the side surface of the housing 350 at a position spaced a predetermined distance from the inner peripheral surface of the housing 350 to the edge side from the center side of the housing 350, the field yoke 60 is armature yoke
  • the magnetic force generating units 70 are fixed to the 120 and the coils 30 and face each other.
  • the magnetic force generating unit 70 applies a permanent magnet, the field yoke is applied to the same structure as the field yoke 60 as described in the first embodiment of the present invention.
  • Figure 11 shows a rotary machine according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the rotor 7 of the present invention is fixed to the shaft portion 10 and the shaft portion 10 in parallel with the shaft portion 10, and has hollow portions of different sizes therein, and has a center about the shaft portion 10.
  • the first field yoke 160 and the second field yoke 260 fixed to the shaft portion 10 concentrically with the first field yoke 160 and the second field yoke 260 facing each other.
  • the field unit 680 and the shaft unit 10 which are disposed to face each other at each other and include a plurality of magnetic force generating units 70 disposed along the radial direction of the first field yoke 160 and the second field yoke 260.
  • the housing 350 installed on the shaft portion 10 so as to be relatively rotatable, and fixed to the housing 350 and parallel to the shaft portion 10 between the first field yoke 160 and the second field yoke 260.
  • the cylindrical armature yoke 120 and the armature yoke 120 are disposed to be adjacent to each other along the circumferential direction of the armature yoke 120, respectively.
  • Including a plurality of coil 30 provided in the armature yoke 120 to be wrapped is provided with an armature unit (540).
  • an inner rotor method in which the shaft part 10 rotates with respect to the housing 350 is applied, and an RFPM generator (Radial Flux Permanent Magnet Generator) method as shown in FIG. 10 is applied. .
  • the rotating plate 12 is coupled to the shaft portion 10 in a direction orthogonal to the shaft portion 10, and the field unit 680 is fixed to the rotating plate 12.
  • the field unit 680 may include an armature unit 540 disposed between the first field yoke 160 and the first field yoke 160 disposed in parallel with the shaft portion 10 at the center of the rotating plate 12.
  • the amount that the second field yoke 260 and the first field yoke 160 and the second field yoke 260 face each other are arranged concentrically spaced apart from the first field yoke 160 so that a space can be formed.
  • the magnetic field generating unit 70 is disposed on the side surfaces of the first field yoke and the second field yoke 160 and 260, respectively.
  • the armature unit 540 is formed in a cylindrical structure fixed at a center of the housing 350 and an intermediate side of the edge of the housing 350 and having a hollow portion therein, and having a first field yoke 160 and a second field yoke 260.
  • the coil 30 has the same structure as the coil 30 described in the first embodiment of the present invention having an upper lead portion, a first central lead portion, a second central book portion, and a lower lead portion.
  • the coil 30 is fitted to the armature yoke 120 downward from the upper portion of the armature yoke 120 so that the upper conductor portion and the lower conductor portion are disposed on the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the armature yoke, respectively.
  • Two center conductors are arranged on the upper surface of the armature yoke.
  • the coil 30 may be fixed using a separate adhesive or may be molded using a resin.

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Abstract

본 발명은 축부와; 축부가 삽입될 수 있게 형성된 환 상의 전기자요크와, 전기자요크의 원주방향을 따라 배치되되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛과; 축부와 상대 회전 가능하게 축부에 설치된 하우징과; 하우징 내부에 설치된 계자요크와, 계자요크의 원주방향을 따라 계자요크에 상호 인접하게 배치되고 전기자유닛을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부를 포함하는 계자유닛;을 구비한다. 본 발명에 따른 전기자유닛은 코일의 점적률을 높일 수 있어 발전기로 사용하는 경우 발전기의 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 코일을 전기자요크에 끼워 넣는 구조를 통해 제작이 매우 간편해지는 장점이 있다.

Description

전기자유닛 및 이를 구비한 회전기
본 발명은 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자코일 및 회전기의 제작을 용이하게 하면서 회전기의 효율을 증진시킬 수 있는 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기에 관한 것이다.
종래부터 기계적인 회전운동에너지를 전기에너지로 바꾸는 발전기 또는 전기에너지를 기계적인 회전운동에너지로 바꾸는 전동기를 포함하는 회전기들이 다양한 형태로 개발되어 왔다. 이러한 종래의 회전기는 스테이터(Stator)가 대부분 스테이터 코어(Core)와, 스테이터 코어에 감기는 코일(Coil)로 구성되어 있고, 로터는 금속재로 이루어진 요크(Yoke)와 요크에 설치되는 자석을 포함하여 구성되어 코일을 통과하는 자속밀도를 연속적으로 변화시킴으로써 유도전류를 발생시키거나 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 방지하도록 된 지지부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 발전기의 코일은 중량이 크고 점적률이 낮은 큰 문제가 있고, 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 스테이터 코어에 순차적으로 감아 형성하게 되므로 제조가 까다로운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코일의 점적률을 높여 발전효율을 높일 수 있으며, 코일의 설치가 매우 용이한 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자유닛은 내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 요크와; 상기 요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고, 상기 요크의 상면과 저면 중 적어도 일 면을 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 하방으로 각각 연장되며 상기 요크의 원주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 중공부를 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 코일은상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 요크의 중공부를 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 하방으로 각각 연장되며 상기 중공부의 내주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 요크의 원주면을 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1중앙도선부와 상기 제2중앙도선부는 상기 상부도선부의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 요크는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 규소 박판 스트립을 와인딩하고 함침제로 함침 고정한 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 중 적어도 일 면을 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.
상기 코일은 상기 전기자요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 전기자요크의 원주면을 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 하방으로 각각 연장되며 상기 전기자요크의 원주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 중공부를 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 전기자요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 코일은 상기 전기자요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 중공부를 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 하방으로 각각 연장되며 상기 중공부의 내주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 전기자요크의 원주면을 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 전기자요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1중앙도선부와 상기 제2중앙도선부는 상기 상부도선부의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 전기자요크는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 규소 박판 스트립을 와인딩하고 함침제로 함침 고정한 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 상면과 저면 중 적어도 일 면과, 상기 전기자요크의 내주면과 외주면 중 적어도 일 면을 점유하도록 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 제1계자요크 및 제2계자요크와, 서로 마주하는 방향의 상기 제1계자요크와 상기 제2계자요크의 측면에 각각 서로 마주하도록 배치되며 상기 제1계자요크와 상기 제2계자요크의 반경방향을 따라 배치되는 복수의 자기력발생부를 포함하는 계자유닛과; 상기 축부와 상대회전가능하도록 상기 축부에 설치된 하우징과; 상기 하우징에 고정되고 제1계자요크와 상기 제2계자요크 사이에 상기 축부와 나란한 방향으로 배치되는 원통 형상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 상면과 저면 중 적어도 일 면과, 상기 전기자요크의 내측면과 외측면 중 적어도 일 면을 점유하도록 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 있을 뿐만 아니라, 코일을 전기자요크에 끼워 넣는 구조를 통해 제작이 매우 간편해지는 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 내지 도 3에는 본 발명에 따른 전기자유닛 및 전기자유닛(40)을 구비한 회전기(1)가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 회전기(1)는 축부(10)와, 전기자요크(20)와 복수의 코일(30)들을 포함하는 전기자유닛(40)과, 축부(10)와 상대적인 회전운동이 가능하게 축부(10)에 설치된 하우징(50)과, 하우징(50)에 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, 전기자요크(20)의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고, 전기자요크(20)의 상면과 저면 중 적어오 일 면을 점유하도록 전기자요크(20)에 설치되는 복수의 코일(30)들을 구비한다.
전기자요크(20)는 소정높이를 가지며 내측에 중공부가 형성된 원판 형상으로 형성되어 있다. 전기자요크(20)는 중앙에 중공부가 형성되도록 철과 규소를 포함하는 금속소재로 이루어진 박판 스트립을 와인딩하여 함침제로 함침 고정하여 롤 구조로 형성한 구조를 적용하였으나 이에 한정하지 않고, 동일한 크기를 같은 원판들을 상하로 적층하고 함침제로 함침 고정하여 형성할 수도 있으며, 소정 두께를 갖는 금속판(철판 등)을 원판 구조로 형성한 것을 이용할 수도 있다.
코일(30)은 'ㄷ'자 형상으로 형성한 것으로 전기자요크(20)의 상면에 배치되는 상부도선부(31)와, 전기자요크(20)의 외측 원주면에 배치되는 제1중앙도선부(33a) 및 제2중앙도선부(33b)와, 전기자요크(20)의 저면에 배치되는 하부도선부(35)를 구비한다.
상부도선부(31)는 전기자요크(20)의 상면 일정 영역을 점유하도록 배치되고, 양측 단부가 전기자요크(20)의 원주면을 향하여 연장되어 있으며, 중공부와 인접한 위치에서 구부러지게 형성되어 있다.
제1중앙도선부(33a)와 제2중앙도선부(33b)는 상부도선부(31)의 양측 단부로부터 전기자요크(20)의 저면을 향하여 하방으로 각각 연장되며, 전기자요크(20)의 원주면 일정 영역을 점유하도록 배치되어 있다.
하부도선부(35)는 제1중앙도선부(33a)와 제2중앙도선부(33b)의 하측 단부로부터 중공부를 향하여 각각 연장되고, 제1중앙도선부(33a)와 제2중앙도선부(33b)의 단부를 연결하고 있으며, 전기자요크(20)의 저면 영역을 점유하도록 배치되고, 중공부와 인접한 위치에서 상부도선부(31)의 형상과 대응하는 형상으로 구부러지게 형성되어 있다.
코일(30)은 상부도선부(31)의 일 단이 제1중앙도선부(33a)의 상단에 연결되고, 제1중앙도선부(33a)의 하단이 하부도선부(35)의 일 단에 연결되며, 하부도선부(35)의 타 단이 제2중앙도선부(33b)의 하단에 연결되고, 제2중앙도선부(33b)의 상단이 상부도선부(31)의 타 단에 연결된 폐루프(close loop)를 형성한다.
코일(30)은 상부도선부(31)와 하부도선부(35)가 전기자요크(20)의 상면과 저면에 각각 위치하고, 제1중앙도선부(33a)와 제2중앙도선부(33b)가 전기자요크(20)의 외측 원주면애 배치되도록 전기자요크(20)의 외측에서 전기자요크(20)에 끼움 결합되며, 전기자요크(20)에 원주방향으로 코일(30)을 배치하기 위하여 전기자요크(20)의 중공부를 향하도록 배치되는 상부도선부(31) 및 하부도선부(35)의 일 측이 전기자요크(20)의 원주면을 향하도록 배치된 상부도선부(31) 및 하부도선부(35)의 타 측의 폭보다 좁게 형성되어 있다.
전기자유닛(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 코일(30)들을 전기자요크(20)에 고정함과 동시에 축부(10)에 고정할 수 있도록 수지(41)를 이용하여 몰딩할 수도 있고, 이와 다르게 별도의 지그를 이용하여 전기자요크(20)를 축부(10)에 고정하고 코일(30)을 접착제를 통해 전기자요크(20)에 부착하여 형성할 수도 있다.
하우징(50)은 전기자유닛(40)을 수용할 수 있는 공간을 갖고, 축부(10)와 상대적인 회전이 가능하게 축부(10)에 설치되어 있다. 하우징(50)은 도시된 바와 같이 상하로 분리가능한 상부부재(51)와 하부부재(52)를 가지며, 상부부재(51)와 하부부재(52)는 체결볼트(53)와 체결너트(54)에 의해 상하로 결합된다.
계자유닛(80)은 전기자유닛(40)의 상방 또는 하방 중 적어도 일 측방에 배치되도록 상기 하우징(50) 내부에 설치된 환 상의 계자요크(60)와, 계자요크(60)의 원주방향을 따라 계자요크(60)에 상호 인접하게 배치되고 전기자유닛(40)을 향하여 자기력을 제공하는 자기력발생부(70)를 포함한다. 본 실시 예에서 계자유닛(80)은 전기자유닛(40)의 상방과 하방 모두에 설치한 구조를 적용하였다.
상기 계자요크 또한 본 실시 예에 따른 전기자요크(20)와 마찬가지로 중앙에 중공부가 형성되도록 철과 규소를 포함하는 금속소재로 이루어진 박판 스트립을 와인딩하여 함침제로 함침 고정하여 롤 구조로 형성할 수 있다.
그리고, 본 실시 예에 따른 회전기는 축부(10)에 전기자요크(20)를 설치하고 하우징(50)에 계자요크(60)를 설치함으로써 축부(10)에 대하여 하우징(50)을 회전시키는 아우터로터 방식을 적용하였으나, 도시된 바와 다르게 축부(10)에 계자요크(60)를 설치하고 하우징(50)에 전기자요크(20)를 설치하여 하우징(50)에 대하여 축부(10 회전시키는 이너로터방식을 적용할 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 4 및 도 5에는 본 발명에 따른 전기자유닛 및 전기자유닛을 이용한 회전기의 제2실시 예가 각각 도시되어 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 회전기(2)는 축부(10)와, 전기자요크(20) 및 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.
본 실시 예에 따른 전기자유닛(140) 및 회전기(2)는 상기 코일(130)을 제외한 나머지 구성요소가 도 1 내지 도 3을 참고로 설명된 본 발명에 따른 회전기(1)와 동일한 구조를 적용하였다.
본 실시 예에 따른 코일(130)은 도 1 내지 도 3에 도시된 코일(30)과 다르게 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 제1중앙도선부(133a) 및 제2중앙도선부(133b)와, 제1중앙도선부(133a) 및 제2중앙도선부(133b)의 하측 단부로부터 전기자요크(20)의 원주면을 향하여 연장되고 제1중앙도선부(133a) 및 제2중앙도선부(133b)의 단부를 연결하며 전기자요크(20)의 저면에 배치되는 하부도선부(135)를 구비한다.
상부도선부(131)는 전기자요크(20)의 상면 일정 영역을 점유하도록 배치되고, 양측 단부가 전기자요크(20)의 중공부를 향하여 연장되어 있다. 제1중앙도선부(133a)와 제2중앙도선부(133b)는 상부도선부(131)의 양측 단부로부터 전기자요크(20)의 중공부를 통과하여 전기자요크(20)의 저면을 향해 하방으로 각각 연장되며, 전기자요크(20)의 중공부 내주면 일정 영역을 점유하도록 배치되어 있다.
하부도선부(135)는 제1중앙도선부(133a)와 제2중앙도선부(133b)의 하측 단부로부터 전기자요크(20)의 원주면을 향하는 방사상으로 각각 연장되고, 제1중앙도선부(133a)와 제2중앙도선부(133b)의 단부를 연결하며, 전기자요크(20)의 저면 일정 영역을 점유하도록 배치되고, 전기자요크(20)의 원주면과 인접하는 위치에서 상부도선부(131)의 형상과 대응하는 형상으로 구부러지게 형성되어 있다.
코일(130)은 상부도선부(131)와 하부도선부(135)가 전기자요크(20)의 상면과 저면에 각각 위치하고, 제1중앙도선부(133a)와 제2중앙도선부(133b)가 전기자요크(20)의 중공부 내주면에 배치되도록 전기자요크(20)의 내측에서 전기자요크(20)에 끼움 결합되며, 전기자요크(20)에 원주방향으로 코일(130)을 배치하기 위하여 전기자요크(20)의 원주면을 향하도록 배치되는 상부도선부(131) 및 하부도선부(135)의 일 측이 전기자요크(20)의 중공부를 향하도록 배치되는 상부도선부(131) 및 하부도선부(135)의 타 측의 폭보다 좁게 형성되어 있다.
한편, 도 6에는 본 발명에 따른 전기자유닛의 구성중 코일의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 코일(230)은 전기자요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 전기자요크의 원주면을 향하도록 연장되는 상부도선부(231)와, 상부도선부(231)의 양측 단부로부터 전기자요크(20)의 저면을 향하도록 하방으로 각각 연장되며 전기자요크(20)의 원주면에 배치되는 제1중앙도선부(233a) 및 제2중앙도선부(233b)와, 제1중앙도선부(233a) 및 제2중앙도선부(233b)의 하측 단부로부터 전기자요크의 중공부를 향하도록 연장되고 제1중앙도선부(233a) 및 제2중앙도선부(233b)의 단부를 연결하며 전기자요크의 저면에 배치되는 하부도선부(235)를 구비하며, 제1중앙도선부(233a)와 제2중앙도선부(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.
상기의 전기자유닛(40)과, 메인 계자유닛(180)은 본 발명의 제1실시 예에 따른 회전기(1)에서 설명한 전기자유닛(40)과, 계자유닛(80)의 구조와 동일한 구조 및 기능을 갖는 것을 적용하였으므로 중복설명은 생략한다.
보조 계자유닛(190)은 코일(30)의 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와 마주하는 하우징(150)의 내측면에 부착되어 코일(30) 측을 향하여 자기력을 제공하는 것으로 롤 형상으로 형성된 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.
상기 보조 계자요크(191)은 전기자요크와 같이 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 박판 스트립을 권취하고 함침제로 함침 고정하여 형성할 수도 있고, 동일한 크기를 같은 원판들을 상하로 적층하고 함침제로 함침 고정한 롤 구조로 형성할 수도 있으며, 이와 다르게 소정 두께를 갖는 금속판(철판 등)을 이용할 수도 있다.
한편, 도 8에는 본 발명의 제4실시 예에 따른 회전기가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 회전기(4)는 축부(10)와, 제1전기자유닛 및 제2전기자유닛(240, 340)과, 하우징(150)과, 제1계자유닛과 제2계자유닛과 제3계자유닛(280, 380, 480)을 구비한다.
제1전기자유닛(240)은 제1전기자요크(241)와 복수의 제1코일(243)을 포함하고, 제2전기자유닛(340)은 제2전기자요크(341)와, 복수의 제2코일(343)을 포함한다. 제1전기자유닛(240)과 제2전기자유닛(340)은 축부(10)의 길이방향을 따라 상하로 상호 이격된 위치에 축부(10)에 고정되어 있다. 본 실시 예에서 상기의 제1코일(243)과 제2코일(343)은 본 발명의 제1실시 예에 따른 코일(30) 구조와 동일한 것을 적용하였다.
제1계자유닛 내지 제3계자유닛(280, 380, 480)은 각각 제1계자요크 내지 제3 계자요크(281, 381, 481)와, 복수의 제1자기력발생부 내지 제3자기력발생부(283, 383, 483)를 구비한다.
제1계자유닛(280)은 하우징(150)의 상부 내주면에 고정되어 있고, 제2계자유닛(380)은 하우징(150)의 하부 내주면에 고정되어 있으며, 제3계자유닛(480)은 하우징(15)의 중앙 측 내주면으로부터 돌출되게 형성된 장착플랜지(151)에 각각 고정되어 있다.
제1계자유닛 내지 제3계자유닛(280, 380, 480)은 제1전기자유닛(240)과 제2전기자유닛(340)에 상하방향으로 인접하게 배치되어 제1전기자유닛(240)과 제2전기자유닛(340)에 자기력을 제공하도록 되어 있다.
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(250)과, 하우징(250) 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 갖되, 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 설치되는 복수의 코일(130)들과, 전기자요크(20)와 코일(130)들을 구비하며, 코일(130)들을 하우징(250)에 고정시키기 위한 고정수단을 포함한다. 상기 고정수단은 코일(130)들과 전기자요크(20)를 감싸도록 형성되는 수지(41)로 구성할 수 있다.
전기자유닛은 하우징(250) 내부에 상하로 이격되게 배치되어 있으며 하우징(250) 내부에 마련된 장착플랜지(251)에 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(250) 내부에서 상방에 위치하는 전기자유닛의 상부에 하우징(250)과 이격되게 하나가 배치되고, 전기자유닛들 사이에 위치에 다른 하나가 배치되며, 나머지 하나는 하방에 위치하는 전기자유닛의 하부에 하우징과 이격되게 배치된다. 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 발명의 제6실시 예에 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)과 이격되어 전기자유닛(440)의 외측을 감싸도록 형성되고, 축부(10)와 상대적인 회전운동이 가능하게 축부(10)에 설치된 하우징(350)과, 하우징(350)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(350)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 설치되어 있다. 전기자유닛(440)은 고정판(11)의 가장자리에 고정된 원통 형상의 전기자요크(120)와, 전기자요크(120)의 원주방향을 따라 전기자요크(120)의 상면과, 내주면 및 외주면 일정 영역을 점유하도록 배치되는 코일(30)을 구비한다.
코일(30)은 전기자요크(120)의 상부에서 하방으로 전기자요크(120)에 끼움 결합되며, 별도의 접착제를 이용하여 고정할 수도 있고 수지를 이용하여 몰딩할 수 있다. 상기 코일(30)은 본 발명의 제1실시 예에서 설명한 코일(30)과 동일한 구조의 것을 적용하였다. 코일(30)은 상부도선부와 하부도선부가 전기자요크(120)의 중공부 내주면과 외측 외주면을 각각 점유하도록 배치되고, 제1중앙도선부와 제2중앙도선부가 전기자요크의 상면을 점유하도록 배치된다.
계자요크(60)는 하우징(350)의 내주면과 하우징(350)의 중앙측으로부터 가장자리 측으로 소정거리 이격된 위치에 하우징(350)의 측면과 평행하게 설치되어 있고, 계자요크(60)에는 전기자요크(120) 및 코일(30)를 향하며 상호 마주하는 방향으로 자기력발생부(70)가 각각 고정되어 있다. 상기 자기력발생부(70)는 영구자석을 적용하며, 계자요크는 본 발명의 제1실시 예에서 설명한 바와 같은 계자요크(60)과 동일한 구조를 적용한다.
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 제1계자요크(160) 및 제2계자요크(260)와, 서로 마주하는 방향의 제1계자요크(160)와 제2계자요크(260)의 측면에 각각 서로 마주하도록 배치되며 제1계자요크(160)와 제2계자요크(260)의 반경방향을 따라 배치되는 복수의 자기력발생부(70)를 포함하는 계자유닛(680)과, 축부(10)와 상대회전가능하도록 축부(10)에 설치된 하우징(350)과, 하우징(350)에 고정되고 제1계자요크(160)와 제2계자요크(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(350)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 제1계자요크(160)와, 제1계자요크(160)와 사이에 전기자유닛(540)을 배치할 수 있는 공간이 형성되도록 제1계자요크(160)와 동심상으로 이격되게 배치된 제2계자요크(260)와, 제1계자요크(160)와 제2계자요크(260)가 서로 마주하는 양 측면에 각각 제1계자요크 및 제2계자요크(160, 260)의 원주방향을 따라 각각 배치되는 자기력발생부(70)를 구비한다.
전기자유닛(540)은 하우징(350)의 중심과 하우징(350)의 가장자리 측 중간 지점에 고정되고 내부에 중공부를 갖는 원통 구조로 형성되며 제1계자요크(160)와 제2계자요크(260) 사이에 배치되는 전기자요크(120)와, 전기자요크(120)의 원주방향을 따라 전기자요크(120)의 원주면과 내주면 및 상면을 일부를 점유하도록 배치되는 코일(30)을 구비한다.
상기 코일(30)은 상부도선부, 제1중앙도선부, 제2중앙도서부, 하부도선부를 갖는 본 발명의 제1실시 예에서 설명하고 있는 코일(30)과 동일한 구조를 적용하였다. 코일(30)은 전기자요크(120)의 상부에서 하방으로 전기자요크(120)에 끼움 결합되어 상부도선부와 하부도선부가 각각 전기자요크의 외주면과 내주면에 배치되어 있고, 제1중앙도선부와 제2중앙도선부가 전기자요크의 상면에 배치되어 있다. 상기 코일(30)은 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.

Claims (12)

  1. 내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 요크와;
    상기 요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고, 상기 요크의 상면과 저면 중 적어도 일 면을 점유하도록 상기 요크에 설치되는 복수의 코일;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 요크의 원주면을 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 하방으로 각각 연장되며 상기 요크의 원주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 중공부를 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 상기 요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 요크의 중공부를 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 하방으로 각각 연장되며 상기 중공부의 내주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 요크의 원주면을 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1중앙도선부와 상기 제2중앙도선부는 상기 상부도선부의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장된 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 요크는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 규소 박판 스트립을 와인딩하고 함침제로 함침 고정한 것을 특징으로 하는 전기자유닛.
  6. 축부와;
    상기 축부가 삽입될 수 있게 내측 중앙에 중공부가 마련된 환 상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 상면과 저면 중 적어도 일 면을 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.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 코일은 상기 전기자요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 전기자요크의 원주면을 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 하방으로 각각 연장되며 상기 전기자요크의 원주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 중공부를 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 전기자요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 코일은 상기 전기자요크의 상면에 배치되고 양측 단부가 상기 중공부를 향하여 연장된 상부도선부와, 상기 상부도선부의 양측 단부로부터 하방으로 각각 연장되며 상기 중공부의 내주면에 배치되는 제1중앙도선부 및 제2중앙도선부와, 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 하측 단부로부터 상기 전기자요크의 원주면을 향하여 연장되고 상기 제1중앙도선부 및 상기 제2중앙도선부의 단부를 연결하며 상기 전기자요크의 저면에 배치되는 하부도선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1중앙도선부와 상기 제2중앙도선부는 상기 상부도선부의 양단으로부터 서로 교차하도록 연장된 것을 특징으로 하는 회전기.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 전기자요크는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 규소 박판 스트립을 와인딩하고 함침제로 함침 고정한 것을 특징으로 하는 회전기.
  11. 축부와;
    상기 축부와 나란하게 상기 축부에 고정되고 내부에 중공부가 마련된 원통 형상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 상면과 저면 중 적어도 일 면과, 상기 전기자요크의 내주면과 외주면 중 적어도 일 면을 점유하도록 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.
  12. 축부와;
    상기 축부와 나란하게 상기 축부에 각각 고정되고 내부에 서로 다른 크기의 중공부를 가지며 상기 축부를 중심으로 동심상으로 상기 축부에 고정된 제1계자요크 및 제2계자요크와, 서로 마주하는 방향의 상기 제1계자요크와 상기 제2계자요크의 측면에 각각 서로 마주하도록 배치되며 상기 제1계자요크와 상기 제2계자요크의 반경방향을 따라 배치되는 복수의 자기력발생부를 포함하는 계자유닛과;
    상기 축부와 상대회전가능하도록 상기 축부에 설치된 하우징과;
    상기 하우징에 고정되고 제1계자요크와 상기 제2계자요크 사이에 상기 축부와 나란한 방향으로 배치되는 원통 형상의 전기자요크와, 상기 전기자요크의 원주방향을 따라 상호 인접하게 배치되고 상기 전기자요크의 상면과 저면 중 적어도 일 면과, 상기 전기자요크의 내측면과 외측면 중 적어도 일 면을 점유하도록 상기 전기자요크에 설치되는 복수의 코일을 포함하는 전기자유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전기.
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