WO2016171500A1 - 발전기 - Google Patents

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WO2016171500A1
WO2016171500A1 PCT/KR2016/004184 KR2016004184W WO2016171500A1 WO 2016171500 A1 WO2016171500 A1 WO 2016171500A1 KR 2016004184 W KR2016004184 W KR 2016004184W WO 2016171500 A1 WO2016171500 A1 WO 2016171500A1
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WO
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case
field
armature
fixing part
fixed
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/004184
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English (en)
French (fr)
Inventor
윤양운
Original Assignee
윤양운
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 윤양운 filed Critical 윤양운
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17—Stator cores with permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a generator, and more particularly, in a generator for producing electric energy using wind power, reducing iron loss by applying a ring core formed by overlapping a silicon steel sheet in a ring shape on a field where a magnet is installed. It relates to a generator that can increase the power generation efficiency.
  • a stator In the radial gap type generator in which a stator is arranged around the outer side of the cylindrical rotor, a plurality of permanent magnets are arranged in a direction surrounding the circumference of the rotor. Headed radially, the stators are arranged to face the permanent magnets.
  • the stator has a structure in which coils are wound around iron cores having a plurality of tooth shapes in terms of facing the rotor. By using such an iron core, the magnetic flux generated from the magnetic poles of the rotor can be passed through the coil to generate a large torque in the case of a motor and a large voltage in the case of a generator.
  • Another type is an axial gap type generator in which the stator is arranged axially opposite the rectangular rotor.
  • the axial gap type generator is attached to the case so that the yoke formed of the iron plate is integrated, a plurality of permanent magnets are arranged on the surface of the yoke, and are arranged up and down in the fixed axis direction through the spacer.
  • the permanent magnet may be arranged on either of the yokes, but the magnetic efficiency is increased by arranging the permanent magnet on the surface of both yokes.
  • An armature is disposed between the yokes, and the armature is fixed to a base on which a plurality of coils are accommodated to form a stator and fixed to a fixed shaft, the fixed shaft being rotatably supported through a bearing by a housing.
  • This structure can increase the output of the magnetic pole without using an iron core (core), and neodymium magnets, which are metal compounds of neodymium, iron (Fe), and boron (B), one of rare earth metals ( If Nd-Fe-B) is used, there is no problem of magnetic saturation due to the iron core, and thus, it can be used as a high-power rotary machine by fully utilizing its performance.
  • core iron core
  • neodymium magnets which are metal compounds of neodymium, iron (Fe), and boron (B), one of rare earth metals
  • the stator of the generator as described above mostly consists of a core and an armature coil, and by arranging the magnets in the rotor and the yoke and using mutual magnetic force of magnetic flux and current generated by the magnet, the weight of the generator as a whole increases and its length increases. There is a limitation in shortening the width.
  • the yoke in which the armature coils are arranged is formed of an iron plate, there is a disadvantage in that the efficiency of the generator is reduced due to iron loss.
  • the present invention is to solve the above conventional problems, by applying a ring core formed by overlapping the silicon thin plate containing silicon in place of the existing iron plate yoke is installed permanent magnets to reduce the iron loss and increase the relative permeability
  • the purpose is to provide a generator that can increase the power generation efficiency.
  • the field is further provided on the other side of the ring core and the arrangement for arranging the permanent magnets spaced apart at equal intervals along the circumferential direction of the ring core, the arrangement portion is to insert a portion of the permanent magnet Insertion grooves having a size corresponding to the permanent magnet so as to be spaced apart along the circumferential direction of the ring core.
  • the upper case includes an upper plate and an upper wall extending a predetermined length downward from an edge of the upper plate to form a first accommodation space between the upper plate, and the lower case is lower from the edge of the upper plate and the upper plate. And a lower wall extending a predetermined length to form a second accommodation space between the lower plate and the armature having a height corresponding to a distance between the upper plate and the lower plate and having inner diameters of the upper wall and the lower wall.
  • the hole is formed and a plurality of coils therein is characterized in that it comprises a molding unit arranged along the circumferential direction.
  • the armature is formed by molding a plurality of coils adjacent to each other in a position fixing part provided in the mold having a cavity corresponding to the outer shape of the armature and molding with a resin.
  • the upper case has an upper plate
  • the lower case has a lower plate
  • the armature has an outer diameter corresponding to the outer diameter of the upper plate and the lower plate, the upper end is fixed to the upper plate and the lower end is fixed to the lower plate
  • a through hole extending from the inner circumferential surface of the fixing part toward the center of the fixing part and allowing the shaft portion to pass therethrough, and having a molding part therein arranged adjacent to each other along the circumferential direction.
  • a coupling part fastened to penetrate the upper plate, the fixing part, and the lower plate to couple the upper case, the armature, and the lower case to each other.
  • the fixing part is made of aluminum, the armature is arranged in the inside of the mold having a cavity corresponding to the outer shape of the armature, and the plurality of coils arranged adjacent to each other in a position fixing part installed inside the mold After molding by molding with a resin.
  • the armature further includes a support for supporting the molding part with respect to the fixing part, wherein the support part has a first support part on one side of which is fixed to an inner circumferential surface of the fixing part and the other side of which supports an edge lower surface of the molding part, and the molding One side of the upper portion of the fixing portion is fixed to the inner peripheral surface and the other side is characterized in that it comprises a second support for pressing the upper surface of the edge of the molding.
  • the upper case is provided with an upper plate
  • the lower case is provided with a lower plate
  • the field is installed on the upper side of the shaft portion and a first field having a plurality of permanent magnets arranged on the lower surface, the lower portion of the first field
  • a second field installed in the shaft and having a plurality of permanent magnets arranged on an upper surface of the first field facing the lower surface of the first field, and a third installed in the shaft portion below the second field and arranged in a lower surface of the first field
  • a fourth field installed in the shaft portion below the third yoke and having a plurality of permanent magnets arranged on an upper surface of the third yoke facing the lower surface of the third field.
  • Each of the base and the ring core, wherein the armature is a first armature installed between the first field and the second field, and a second armature installed between the third field and the fourth field include
  • the first armature having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the upper plate and having an upper end fixed to the upper plate and extending from the inner circumferential surface of the first fixing part toward the center of the first fixing part
  • a first through hole is formed therein to allow the shaft portion to pass therethrough, and includes a first molding portion in which a plurality of coils are arranged adjacent to each other along the circumferential direction, and the second armature has an outer diameter corresponding to the outer diameter of the lower plate.
  • a second fixing part having an upper end coupled to a lower end of the first fixing part, and having a lower end fixed to the lower plate, extending toward the center of the second fixing part from an inner circumferential surface of the second fixing part, and the shaft part at the center thereof;
  • the second through-hole is formed so that it can pass through and includes a second molding portion in which a plurality of coils are arranged adjacent in the circumferential direction, the top plate and the first fixing portion and the It characterized by further comprising a; 2 are fastened to pass through the lower plate and the fixed coupling part for coupling to each other the upper case and the armature and the lower case.
  • the case has an outer diameter corresponding to the outer diameter of the upper case and the lower case
  • the partition is provided on the inside, and includes an intermediate case coupled between the upper case and the lower case, the field is installed in the upper case A first field, a second field installed at an upper surface of the partition wall of the intermediate case under the first field, a third field installed at a lower surface of the partition wall of the intermediate case, and a lower case below the third field; And a fourth field installed at the armature, wherein the armature includes a first armature disposed between the first field and the second field, and a second armature disposed between the third field and the fourth field. It is characterized by.
  • the permanent magnets are arranged to be spaced apart from each other at a predetermined reference interval, characterized in that the reference interval is set to 50% to 180% of the thickness of the permanent magnet.
  • Generator according to the present invention by applying a ring core formed by overlapping the silicon thin plate containing silicon in place of the existing iron plate yoke is installed permanent magnets to reduce the iron loss and increase the relative permeability to increase the generator efficiency Can provide.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a generator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the generator according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIGS. 1 and 2 are perspective views illustrating an arrangement of the field shown in FIGS. 1 and 2.
  • Figure 4 is an exploded perspective view showing a generator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a generator according to a second embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a generator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a generator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing a generator according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view of a generator according to a fifth embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of a generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing a state in which coils are placed in a mold for the manufacture of an armature.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing the armature manufactured using the mold shown in FIG.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view of a generator according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view of a generator according to a seventh embodiment of the present invention.
  • 15 is a test report describing the information on the equipment, method and test object for the test of the ring core applied to the field of the generator according to the present invention.
  • 16 is a result table of the test report according to the thickness of the ring core applied to the field of the generator according to the present invention.
  • FIG. 17 is a photograph showing the test object and the test procedure of FIGS. 15 and 16.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a magnetic path of a generator according to the present invention.
  • the generator 1 according to the first embodiment of the present invention includes a case 10; A shaft portion 20; Field 30; Armature 40; includes.
  • the case 10 includes an upper case 11 disposed at an upper side and a lower case 15 coupled to a lower portion of the upper case 11, and an accommodation space is provided inside.
  • the upper case 11 includes an upper plate 12 and an upper wall 13 extending a predetermined length downward from an edge of the upper plate 12 to form a first accommodation space between the upper plate 12 and the upper plate 12. It is composed.
  • the lower case 15 has a lower wall 16 extending a predetermined length downward from an edge of the upper plate 12 and the lower plate 16 to form a second accommodation space between the lower case 16 and the lower plate 16. It is configured to include.
  • the upper case 11 and the lower case 15 are coupled to each other to form an accommodation space in which the shaft portion 20 and the field 30, which will be described later, can rotate, and seal the accommodation space.
  • the shaft portion 20 is rotatably installed in the case 10 by a bearing (B), a part of which is entered into the case 10.
  • the shaft 30 is fixed to the shaft portion 20 so as to rotate together with the shaft portion 20.
  • the field 30 is installed on the upper side and the lower side of the shaft portion 20 inside the case 10, and a plurality of permanent magnets 33 are arranged on one surface thereof, together with the shaft portion 20.
  • the base 31 is fixed to the shaft portion 20 so as to be rotatable, and a ring core 32 on which one surface is seated and fixed to the base 31 and a plurality of permanent magnets 33 are arranged and fixed on the other surface. do.
  • the ring core 32 is formed of iron and silicon in a predetermined weight ratio, and is fixed by an impregnating agent by winding a long strip of thin strip having a predetermined width in the form of a disc, and the strip strip forming the ring core 32 is The thickness is formed at 0.5 mm or less.
  • the thin strip is thinner, so that the iron loss is reduced and the relative permeability increases as the thickness thereof is thinner.
  • the thickness of the thin strip may be 0.2 mm or more and 0.5 mm or less for convenience of manufacture.
  • the field 30 is installed on the other side of the ring core 32 opposite to one surface on which the ring core 32 is seated, as shown in FIG. 3, thereby providing the permanent magnets 33 to the ring core 32. It is further provided with an arrangement portion 35 for arranging spaced apart at equal intervals along the circumferential direction.
  • the arrangement 35 is formed such that the insertion groove having a size corresponding to the permanent magnet 33 is spaced along the circumferential direction of the ring core 32 so as to insert a portion of the permanent magnet 33.
  • the arranging portion 35 has a central portion 36 formed at the center side of the ring core 32 and a partition rib 37 extending radially from the central portion 36 to form the insertion grooves at both sides adjacent to each other. It is configured to include.
  • the arranging unit 35 may separate the permanent magnets 33 on the ring core 32 and then separate them.
  • Field 30 having the arrangement 35 as described above can be arranged and fixed so that the permanent magnets 33 have a uniform interval can be expected a stable and uniform output.
  • the armature 40 is disposed between the field 30 and coupled to the case 10, a plurality of coils 46 are arranged fixed inside.
  • the armature 40 has a height corresponding to the distance between the upper plate 12 and the lower plate 16 and has an outer diameter corresponding to the inner diameters of the upper wall 13 and the lower wall 17 and the upper end of the armature 40.
  • the lower portion is fixed to the upper plate 12 and the lower end is fixed to the lower plate 16, extending from the inner circumferential surface of the fixing portion 41 toward the center of the fixing portion 41 and the center of the shaft portion ( A through hole is formed to allow 20 to pass, and a plurality of coils 46 are formed therein including a molding part 45 arranged along the circumferential direction.
  • the fixing portion 41 is formed in a ring structure having a predetermined upper and lower thickness as shown, the molding portion 45 is fixed inside the fixing portion 41, a plurality of coils 46 therein ) Are molded and fixed by resin or resin compound.
  • the armature 40 may be formed of all the resin except for the coil 46.
  • FIGS. 4 and 5 show a generator according to a second embodiment of the present invention.
  • the generator 2 according to the second embodiment of the present invention includes a case 110; A shaft 120; Field 130; Armature 140; And a coupling part 150.
  • the upper case 111 and the lower case 115 are upper walls of the upper case 11 and the lower case 15 of the case 10 according to the first embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 3. (13) and the lower wall 17 are omitted, and the upper plate 112 and the lower plate 116 which are formed flat are provided, respectively.
  • the field 130 includes a base 131, a ring core 132, and permanent magnets 133, and the same description as the field 30 shown in FIGS. 1 to 3 is omitted. do.
  • the armature 140 has an outer diameter corresponding to the outer diameter of the upper plate 112 and the lower plate 116, the upper end is fixed to the upper plate 112 and the lower end is fixed to the lower plate 116 And a passage hole extending from the inner circumferential surface of the fixing portion 141 toward the center of the fixing portion 141 and allowing the shaft portion 120 to pass therethrough and coils 146 having a circumferential direction therein.
  • the molding unit 145 arranged adjacent to each other.
  • the fixing part 141 and the molding part 145 are all formed of a resin composition, but if necessary, the fixing part 141 may be formed of aluminum differently from the molding part 145.
  • the circumferential surface is exposed to the outside together with the case 110.
  • the coupling part 150 is fastened to penetrate the upper plate 112, the fixing part 141, and the lower plate 116 to connect the upper case 111, the armature 140, and the lower case 115. It is intended to be joined together. Fastening holes are formed at positions corresponding to each other in the fixing part 141 of the upper plate, the lower plate, and the armature 140 so that the coupling unit 150 couples the case 111 and the armature 140 to each other. .
  • Figure 6 shows a generator according to a third embodiment of the present invention.
  • the generator 3 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is fixed to the armature 140 provided in the generator 2 according to the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 4 and 5. 141) was replaced with aluminum.
  • the fixing part may be formed of a resin composition for molding the coils 146, but as shown in the present embodiment, only the fixing part 141 may be separately formed of an aluminum material.
  • a ring-shaped fixing part 141 having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the upper plate and the lower plate is formed using aluminum, and the cavity corresponding to the outer shape of the armature 140 is formed.
  • the armature 140 according to the present exemplary embodiment may be formed by arranging the fixing part 141 inside the mold and fixing the plurality of coils 146 adjacent to each other in the mold and molding the resin with a resin.
  • FIG. 7 shows a generator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the generator 4 according to the fourth embodiment of the present invention is a modification of the generator 3 according to the third embodiment of the present invention illustrated in FIG. 6, and is provided in the generator 4.
  • the armature 140 further includes a support for supporting the molding part 145 with respect to the fixing part 141.
  • the support part has one side fixed to the inner circumferential surface of the fixing part 141, and the other side has a first support part 161 for supporting an edge lower surface of the molding part 145, and one side from an upper part of the molding part 145. It is fixed to the inner peripheral surface of the fixing portion 141 and the other side is configured to include a second support portion 165 for pressing the upper surface of the edge of the molding portion 145.
  • the support part is for firmly supporting the molding part 145 formed of a resin in the fixing part 141 formed of aluminum, and is provided at the upper and lower portions of the molding part 145 to fix the molding part 145. 141).
  • the generator 5 according to the fourth embodiment of the present invention includes a case; A shaft portion 220; Field and; armature; And a coupling part 250.
  • the case has the same structure as the structure of the case 110 of the generator according to the second embodiment of the present invention, the upper case 211 and the lower case 215, the upper case 211 and the lower case 215 ) Includes an upper plate 212 and a lower plate 216, respectively.
  • fastening holes for coupling with the armature are spaced apart along the circumferential direction.
  • the field is coupled to the shaft portion 220 to be rotatable in the case together with the shaft portion 220, the first installed on the upper side of the shaft portion 220 and a plurality of permanent magnets 33 are arranged on the lower surface
  • a third field 232 and a third field 233 installed on the shaft portion 220 below the second field 232 and having a plurality of permanent magnets 33 arranged on a lower surface thereof, and the third field 233.
  • the fourth field 234 is installed at the lower portion of the shaft 220 and the plurality of permanent magnets 33 are arranged on the upper surface facing the lower surface of the third field 233.
  • base 31, the ring core 32, and the permanent magnet 33 are provided, respectively.
  • the base 31 of the second field 232 and the base 31 of the third field 233 may be disposed to be in contact with each other, but a magnetic force generated by the permanent magnet 33 of the second field 232. And spaced apart from each other to minimize interference between magnetic forces generated in the permanent magnet 33 of the third field 233.
  • the armature is a first armature 241 is installed between the first field 231 and the second field 232, and the third armature is installed between the third field 233 and the fourth field 234 And two armatures 242.
  • the first armature 241 has an outer diameter corresponding to the outer diameter of the upper plate 212 and a first fixing portion 243 having an upper end fixed to the upper plate 212, and an inner circumferential surface of the first fixing portion 243. Extends toward the center of the first fixing part 243, and a first through hole is formed at the center to allow the shaft portion 220 to pass therethrough, and a plurality of coils 247 are adjacent to each other along the circumferential direction.
  • the first molding part 244 is arranged.
  • the second armature 242 has an outer diameter corresponding to the outer diameter of the lower plate 216, the upper end is coupled to the lower end of the first fixing part 243, the second fixing part is fixed to the lower plate 216 245 and a second through hole extending from the inner circumferential surface of the second fixing part 245 toward the center of the second fixing part 245 and through which the shaft portion 220 passes.
  • the plurality of coils 247 includes a second molding portion 246 arranged adjacently along the circumferential direction.
  • the first fixing part 243 and the second fixing part 245 have a plurality of fastening holes penetrating up and down at positions corresponding to the fastening holes formed in the upper plate 212 and the lower plate 216. Is formed so that the coupling portion 250 to be described later penetrates.
  • the upper part of the first fixing part 243 is disposed to contact the upper plate 212
  • the lower part of the second fixing part 245 is disposed to contact the lower plate 216 and the lower part of the first fixing part 243.
  • the upper part of the second fixing part 245 is disposed to be in contact with each other.
  • the first fixing part 243 and the second fixing part 245 are respectively fixed by the coupling part 250 between the upper plate 212 and the lower plate 216 to form part of the case.
  • the first fixing part 243 and the second fixing part 245 coupled between the upper plate 212 and the lower plate 216 to form a part of the case may be formed of an aluminum material.
  • the coupling part 250 is fastened to pass through a fastening hole formed in the upper plate 212, the first fixing part 243, the second fixing part 245, and the lower plate 216.
  • the armature (the first fixing part 243 and the second fixing part 245) and the lower case are combined with each other.
  • a first armature 241 is disposed between the first field 231 and the second field 242, and a second armature between the third field 233 and the fourth field 234.
  • a double structure in which 242 is disposed is applied, a structure in which only the first armature 241 is disposed between the first field 231 and the second field 232 as shown in FIG. 10 or the third field 233 is arranged.
  • a structure in which only the second armature 242 is disposed between the fourth field 234 and the fourth field 234 may be applied.
  • the first fixing part 243 of the first armature 241 or the second fixing part 245 of the second armature 242 is exposed to the outside by coupling between the upper plate 212 and the lower plate 216. To be.
  • the armature arranges a plurality of coils 247 adjacent to each other in a position fixing portion 72 provided in the mold 70 having a cavity corresponding to the outer shape of the armature as shown in FIGS. 11 and 12.
  • the resin may be molded by molding.
  • the mold 70 includes a lower mold 71 and an upper mold 75, and the lower mold 71 includes a cavity for forming a fixing part of the armature and a plurality of coils 247.
  • a cavity is formed and forms a cavity having the same shape as the outer shape of the armature when it is coupled with the upper mold 75.
  • an upwardly raised portion 71A is formed so that a hole is formed in the center of the armature, and a plurality of coils 247 are formed in a predetermined region between the raised portion 71A and the cavity.
  • Position fixing part 72 for fixing them is installed.
  • the position fixing part 72 has three support pins 73 forming one group to support each coil 247, and the three support pins 73 forming one group have a lower mold ( It is arranged to be spaced apart a predetermined interval along the circumferential direction of 71, each of the three support pins 73 are arranged to be spaced apart from each other in a triangular structure.
  • the support pins 73 are inscribed inside the coils 247 to prevent the flow of the coils 247.
  • the lower mold 71 has the first fixing part 243 and the second fixing part 245 and the lower case of the armature and the first fixing part to be coupled to each other through the coupling part 250.
  • a plurality of pins 74 are formed to form a fastening hole so that the coupling part 250 can penetrate the 243 and the second fixing part 245.
  • the upper mold 75 is coupled to the upper mold 75, the upper mold 75
  • the first fixing part 243, the first molding part 244, and the second fixing part 245 and the second molding part 246 are integrally formed by injecting resin into the cavity formed by the lower mold 71.
  • the first armature 241 and the second armature 242 may be manufactured, respectively.
  • FIG. 13 shows a generator 6 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the generator 6 according to the sixth embodiment of the present invention is an outer rotor in which a case is rotated with respect to the shaft 320 unlike the generator according to the first embodiment of the present invention.
  • a shaft unit 320 mounted to the case to rotatably support the case;
  • An armature disposed between the field installed in the upper case 311 and the field installed in the lower case 312 and coupled to the shaft part 320 and having a plurality of coils 345 arranged therein;
  • the field includes a ring core 335 on which one surface is fixed to an inner circumferential surface of the case and a plurality of permanent magnets 336 are arranged and fixed on the other surface, and the ring core
  • the upper case 311 and the lower case 312 are each provided with a bearing portion B for rotatably supporting the case with respect to the shaft portion 320.
  • the field includes a first field 331 fixed to the upper case 311 and a second field 332 fixed to the lower case 312, and the first field 331 and the second field 332. ) Rotates with respect to the shaft portion 320 together with the case.
  • Each of the first field 331 and the second field 332 has a ring core 335 having a hollow portion formed therein and having a flat upper and lower surfaces, and a plurality of ring cores 335 on one surface thereof.
  • the permanent magnets 336 are arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction.
  • the armature 340 includes a plurality of coils 345 disposed in an annular shape, and a molding part 346 for fixing the coils 345.
  • the molding part 346 is fixed to the shaft part 320 so that the coils 345 are circumferentially arranged and supported by the shaft part 320.
  • FIG 14 shows a generator 7 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the generator 7 according to the seventh embodiment of the present invention has a case in which a case rotates with respect to the shaft part 320 as the generator 6 according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 13.
  • a case including an upper rotor structure 311 and a lower case 312 to which the outer rotor structure is applied;
  • a shaft unit 320 installed in the case;
  • a field installed in each of the upper case 311 and the lower case 312;
  • the field includes a ring core 335 on which one surface is fixed to an inner circumferential surface of the case and a plurality of permanent magnets 336 are arranged and fixed on the other surface, and the ring core 335 is wound by winding a thin strip. It is formed in the shape of a disc formed with a hollow portion, the thin strip is formed to have a thickness of 0.5mm or less.
  • the case has an outer diameter corresponding to the outer diameters of the upper case 311 and the lower case 312, the partition wall 314 is provided on the inside, is coupled between the upper case 311 and the lower case 312
  • the intermediate case 313 further includes.
  • a passage hole is formed in the center of the intermediate case 313 and the partition wall 314 to allow the shaft portion 320 to pass therethrough.
  • the field is fixed to the first field 331 is fixed to the lower surface of the upper case 311, the first fixed to the upper surface of the partition wall 314 of the intermediate case 313 in the lower portion of the first field (331)
  • the fourth field 334 is fixedly installed.
  • Each of the first field 331 to the fourth field 334 includes a ring core 335, and a plurality of permanent magnets 336 are disposed on one surface of the ring core 335 along a circumferential direction. Spaced apart.
  • the armature may include a first armature 341 disposed between the first field 331 and the second field 332, and a third arm disposed between the third field 333 and the fourth field 334. And two armatures 342.
  • the first armature 341 and the second armature 342 are each provided with a molding part 346 for supporting the plurality of coils 345 to the shaft portion 320, the first armature 341 is a molding The upper portion of the shaft portion 320 is fixed by the portion 346, and the second armature 342 is fixed to the shaft portion 320 at the lower portion of the first armature 341.
  • the equipment used in the experiment was an "IronLoss & Hysteresis Characteristic Analyzer" as shown in FIG. 15, and the sample to be tested had four ring cores having a thickness of 0.2 mm, 0.35 mm, 0.5 mm, and 0.7 mm.
  • Sample 2 ',' Sample 3 ',' Sample 4 ' and the test conditions were 50m and 60mV at 10mT (magnetic flux density).
  • the iron loss and the relative permeability for Sample 1 were found to be 0.0000452 [W / kg] and 15134.59 [ ⁇ r] at a frequency of 50 [Hz], respectively. It was 0.0000581 [W / kg] and 14820.94 [ ⁇ r] at 60 [Hz].
  • the iron loss and relative permeability for Sample 2 were 0.00015 [W / kg] and 1603.726 [ ⁇ r] at 50 [Hz], respectively, and 0.000186 [W / kg] and 1603.987 [ ⁇ r] at 60 [Hz]. ].
  • the iron loss and relative permeability for Sample 3 were 0.000162 [W / kg] and 1598.192 [ ⁇ r], respectively, at a frequency of 50 [Hz], and 0.000198 [W / kg] and 1592.245 [ ⁇ r, respectively, at a frequency of 60 [Hz]. ].
  • the iron loss and relative permeability for sample 4 were 0.72158 [W / kg] and 1.890216 [ ⁇ r] at the frequency of 50 [Hz], respectively, 0.99992 [W / kg] and 1.686706 [ ⁇ r at the frequency of 60 [Hz]. ].
  • the iron loss increased as the thickness of the samples increased from 0.2 mm to 0.7 mm at a frequency of 50 [Hz].
  • the iron loss rapidly increased between 0.5 mm to 0.7 mm in thickness of the sample. Appeared.
  • the relative permeability at the same frequency was found to be relatively similar between 0.2 mm and 0.5 mm in thickness, but dropped rapidly between 0.5 mm and 0.7 mm in thickness.
  • the ring core of the field applied to the generator according to the present invention has a significant increase in iron loss and a decrease in relative permeability when the thickness of the sheet strip forming the ring core is increased to 0.5 mm or more. It can be seen that. Therefore, the ring core of the field applied to the generator according to the present invention has a thickness of the thin strip of 0.5mm or less, preferably 0.2mm to 0.5mm for the convenience of manufacturing.
  • the generators according to the present invention are permanent magnets are arranged to be spaced apart from each other at a predetermined reference interval, wherein the reference interval is preferably set to 50% to 180% of the thickness of the permanent magnet.
  • a magnetic path in which magnetic flux is circulated is formed. Is formed.
  • the first permanent there is a problem in that the magnetic force flux passing through the magnets 33a to the fourth permanent magnet 33d, that is, the magnetic flux flux passing through the coil 46 of the armature 40 is weakened and the amount of power generation is lowered.
  • the first permanent even when the distance between the first permanent magnet 33a and the fourth permanent magnet 33d, and the second permanent magnet 33b and the third permanent magnet 33c is close to or below the set reference interval, the first permanent There is a problem that the magnetic flux flux through the magnet 33a to the fourth permanent magnet 33d is weakened.
  • the generator according to the present invention set the separation interval between the permanent magnets to the reference interval as described above to increase the efficiency of the generator.

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Abstract

본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 상세하게는 상측에 배치되는 상부케이스와, 상기 상부케이스의 하부에 결합되는 하부케이스를 포함하고, 내측에 수용공간이 마련된 케이스와; 상기 케이스에 회전가능하게 설치되는 축부와; 상기 케이스의 내측에서 상기 축부의 상측과 하측에 각각 설치되고, 일 면에 다수의 영구자석들이 배열된 계자와; 상기 계자 사이에 배치 및 상기 케이스에 결합되고, 다수의 코일들이 내부에 배열된 전기자와; 상기 계자는 상기 축부와 함께 회전가능하도록 상기 축부에 고정되는 베이스와, 일 면이 상기 베이스에 안착 고정되고 타 면에는 다수의 영구자석들이 배열 고정되는 링 코어를 포함하고, 상기 링 코어는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성된 박판 스트립을 와인딩하여 함침제로 고정하여 형성되고, 상기 박판 스트립은 0.5mm 이하의 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 발전기는 영구자석이 설치되는 요크를 기존의 철판 대신 규소를 함유하는 규소 박판을 중첩시켜 형성한 링 코어를 적용하여 철손은 감소시키고 상대투자율은 증가시킴으로써 발전 효율을 높일 수 있는 발전기를 제공할 수 있다.

Description

발전기
본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력을 이용하여 전기에너지를 생산하기 위한 발전기에 있어서, 자석이 설치되는 계자에 규소 강판을 링 형상으로 중첩하여 형성한 링 코어를 적용하여 철손을 감소시켜 발전효율을 높일 수 있는 발전기에 관한 것이다.
발전기의 종류에는 여러 가지 종류가 있는 데 계자(field magnet)용으로 영구자석을 사용하는 타입 중 구조적으로 서로 다른 두 가지 타입의 발전기를 차례로 설명한다.
원통 모양 로터(rotor)의 바깥쪽 둘레에 스테이터(stator)가 배열되는 레이디얼 갭(radial gap) 타입의 발전기는 복수의 영구자석이 로터의 원주를 둘러싸는 방향으로 배열되고, 영구자석의 자극은 방사형으로 향하고, 스테이터가 영구자석과 마주보도록 배열되어 있다. 스테이터는 로터를 향하는 면에서 여러 개의 이 모양을 갖는 철심에 코일이 감겨진 구조를 하고 있다. 이러한 철심을 이용함으로써, 로터의 자극으로부터 발생하는 자속을 코일로 통과시킬 수 있어 모터의 경우에는 큰 토크를, 발전기의 경우에는 큰 전압을 생성할 수 있다.
그러나, 철심의 이용은 코깅 토크(cogging torque)나 철심의 히스테리시스 손실에 기초하는 손실 토크(loss torque)를 발생시켜서, 개시 토크(initial torque)를 커지게 한다는 문제가 있다. 철심을 제거하면 이러한 문제를 해결할 수 있지만, 자기 효율이 낮아지게 되기 때문에 레이디얼 갭 타입의 발전기에서는 큰 출력을 얻을 수 없는 단점이 있다.
또한, 레이디얼 갭 타입을 적용한 발전기에서 발전기를 수납하는 나셀(Nacelle)이 커지면 그만큼 프로펠러가 바람을 받는 면적이 줄어들게 되어 프로펠러의 회전력이 저하된다. 즉, 발전기가 대형화되면 될수록 풍력발전에 있어서의 효율이 떨어지는 단점이 있다.
다른 한가지 타입으로는 원방형 로터와 축 방향으로 대향하도록 스테이터가 배열되는 액시얼 갭(axial gap) 타입의 발전기가 있다.
액시얼 갭 타입의 발전기는 케이스에 철판으로 형성된 요크가 일체화되도록 부착되고, 요크의 표면상에 복수의 영구자석이 배열되며, 스페이서를 통해서 고정축 방향으로 상하 배열된다. 영구자석은 요크들의 어느 하나에 배열되어도 되지만, 두 요크들 모두의 표면에 영구자석을 배열하면 자기 효율이 높아진다. 요크들의 사이에는 전기자가 배치되고, 전기자는 다수의 코일들이 수용되는 베이스에 고정되어 스테이터을 구성하며 고정축에 고정되며, 고정축은 하우징에 의해 베어링을 통해서 회전 가능하게 지지된다.
이러한 구조는 자극의 면을 크게 하여 철심(코어)을 이용하지 않고도 출력을 크게 할 수 있고, 희토류 금속 중 하나인 네오디뮴(Neodymium)과 철(Fe), 보론(B)의 금속 화합물인 네오디뮴 자석(Nd-Fe-B)을 이용하면 철심에 의한 자기포화의 문제가 없기 때문에, 그 성능을 충분히 살려서 고출력의 회전기계로 사용할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상술한 바와 같은 발전기의 스테이터는 대부분 코어와 전기자코일로 구성되며 로터와 요크에 자석을 배열하고 자석이 만드는 자속과 전류의 상호 전자력을 이용하여 구성함으로써 전체적으로 발전기의 무게가 증가하고 길이가 커지며 그 폭의 단축화에 제한이 있다. 또한, 전기자코일이 배열되는 요크가 철판으로 형성되어 있어 철손으로 인한 발전기의 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 영구자석이 설치되는 요크를 기존의 철판 대신 규소를 함유하는 규소 박판을 중첩시켜 형성한 링 코어를 적용하여 철손은 감소시키고 상대투자율은 증가시킴으로써 발전 효율을 높일 수 있는 발전기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전기는 상측에 배치되는 상부케이스와, 상기 상부케이스의 하부에 결합되는 하부케이스를 포함하고, 내측에 수용공간이 마련된 케이스와; 상기 케이스에 회전가능하게 설치되는 축부와; 상기 케이스의 내측에서 상기 축부의 상측과 하측에 각각 설치되고, 일 면에 다수의 영구자석들이 배열된 계자와; 상기 계자 사이에 배치 및 상기 케이스에 결합되고, 다수의 코일들이 배열된 전기자와; 상기 계자는 상기 축부와 함께 회전가능하도록 상기 축부에 고정되는 베이스와, 일 면이 상기 베이스에 안착 고정되고 타 면에는 다수의 영구자석들이 배열 고정되는 링 코어를 포함하고, 상기 링 코어는 박판 스트립을 와인딩하여 내측에 중공부가 형성된 원판 형상으로 형성되고, 상기 박판 스트립은 0.5mm 이하의 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 계자는 상기 링 코어의 타 면에 설치되어 상기 영구자석들을 상기 링 코어의 원주방향을 따라 균일한 간격으로 이격되게 배열하기 위한 배열부를 더 구비하고, 상기 배열부는 상기 영구자석의 일부를 삽입할 있도록 상기 영구자석과 대응하는 크기를 갖는 삽입홈이 상기 링 코어의 원주방향을 따라 이격되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 상부케이스는 상판과, 상기 상판의 가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장되어 상기 상판과의 사이에 제1수용공간을 형성하는 상측벽을 포함하고, 상기 하부케이스는 하판과, 상기 상판의 가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장되어 상기 하판과의 사이에 제2수용공간을 형성하는 하측벽을 포함하며, 상기 전기자는 상기 상판과 상기 하판 사이의 간격에 대응하는 높이를 갖고 상기 상측벽 및 상기 하측벽의 내경과 대응하는 외경을 가지며 상단이 상기 상판에 에 고정되며 하단은 상기 하판에 고정되는 고정부와, 상기 고정부의 내주면으로부터 상기 고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일들이 원주방향을 따라 배열된 몰딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기자는 상기 전기자의 외형과 대응하는 캐비티를 갖는 금형의 내부에 구비된 위치고정부에 다수의 코일들을 서로 인접되게 배열 고정한 후 수지로 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 상부케이스는 상판을 구비하고, 상기 하부케이스는 하판을 구비하며, 상기 전기자는 상기 상판 및 상기 하판의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 상판에 고정되고 하단이 상기 하판에 고정되는 고정부와, 상기 고정부의 내주면으로부터 상기 고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 통과홀이 형성되며 내부에는 상기 코일들이 원주방향을 따라 서로 인접되게 배열된 몰딩부를 포함하며, 상기 상판과 상기 고정부와 상기 하판을 관통하도록 체결되어 상기 상부케이스와 상기 전기자 및 상기 하부케이스를 서로 결합시키는 결합부;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정부는 알루미늄으로 형성되고, 상기 전기자는 상기 전기자의 외형과 대응하는 캐비티를 갖는 금형의 내부에 상기 고정부를 배치하고, 상기 금형 내부에 설치된 위치고정부에 다수의 코일들을 서로 인접되게 배열 고정한 후 수지로 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 전기자는 상기 고정부에 대하여 상기 몰딩부를 지지하는 지지부를 더 구비하고, 상기 지지부는 일 측이 상기 고정부의 내주면에 고정되고 타 측은 상기 몰딩부의 가장자리 하면을 지지하는 제1지지부와, 상기 몰딩부의 상부에서 일 측이 상기 고정부의 내주면에 고정되고 타 측은 상기 몰딩부의 가장자리 상면을 가압하는 제2지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부케이스는 상판을 구비하고, 상기 하부케이스는 하판을 구비하며, 상기 계자는 상기 축부의 상측에 설치되며 하면에 다수의 영구자석들이 배열된 제1계자와, 상기 제1계자의 하부에서 상기 축부에 설치되며 상기 제1계자의 하면과 마주하는 상면에 다수의 영구자석들이 배열된 제2계자와, 상기 제2계자의 하부에서 상기 축부에 설치되며 하면에 다수의 영구자석들이 배열된 제3계자와, 상기 제3요크의 하부에서 상기 축부에 설치되며 상기 제3계자의 하면과 마주하는 상면에 다수의 영구자석들이 배열된 제4계자를 포함하고, 상기 제1계자 내지 상기 제4계자는 각각 상기 베이스와, 상기 링 코어를 포함하며, 상기 전기자는 상기 제1계자와 상기 제2계자 사이에 설치되는 제1전기자와, 상기 제3계자와 상기 제4계자 사이에 설치되는 제2전기자를 포함하며, 상기 제1전기자는 상기 상판의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 상판에 고정되는 제1고정부와, 상기 제1고정부의 내주면으로부터 상기 제1고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 제1통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일들이 원주방향을 따라 서로 인접되게 배열된 제1몰딩부를 포함하고, 상기 제2전기자는 상기 하판의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 제1고정부의 하단에 결합되며 하단이 상기 하판에 고정되는 제2고정부와, 상기 제2고정부의 내주면으로부터 상기 제2고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 제2통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일들이 원주방향을 따라 인접되게 배열된 제2몰딩부를 포함하며, 상기 상판과 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부와 상기 하판을 관통하도록 체결되어 상기 상부케이스와 상기 전기자 및 상기 하부케이스를 서로 결합시키는 결합부;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전기는 상측에 배치되는 상부케이스와, 상기 상부케이스의 하부에 결합되는 하부케이스를 포함하고, 내측에 수용공간이 마련된 케이스와; 상기 케이스를 회전가능하게 지지하도록 상기 케이스에 설치되는 축부와; 상기 상부케이스와 상기 하부케이스에 각각 설치되고, 다수의 영구자석들이 배열된 계자와; 상기 상부케이스에 설치된 계자와 상기 하부케이스에 설치된 계자 사이에 배치 및 상기 축부에 결합되고, 다수의 코일들이 배열된 전기자;를 포함하고, 상기 계자는 상기 케이스의 내주면에 일 면이 고정되고, 타 면에는 다수의 영구자석들이 배열 고정되는 링 코어를 포함하고, 상기 링 코어는 박판 스트립을 와인딩하여 내측에 중공부가 형성된 원판 형상으로 형성되고, 상기 박판 스트립은 0.5mm 이하의 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 케이스는 상기 상부케이스와 하부케이스의 외경에 대응되는 외경을 갖고 내측에 격벽이 마련되며, 상기 상부케이스와 상기 하부케이스 사이에 결합되는 중간케이스를 포함하고, 상기 계자는 상기 상부케이스에 설치되는 제1계자와, 상기 제1계자의 하부에서 상기 중간케이스의 격벽 상면에 설치되는 제2계자와, 상기 중간케이스의 격벽 하면에 설치되는 제3계자와, 상기 제3계자의 하부에서 상기 하부케이스에 설치되는 제4계자를 포함하고, 상기 전기자는 상기 제1계자와 상기 제2계자 사이에 배치되는 제1전기자와, 상기 제3계자와 상기 제4계자 사이에 배치되는 제2전기자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 영구자석들은 설정된 기준간격으로 서로 이격되게 배치되고, 상기 기준간격은 상기 영구자석의 두께 대비 50% 내지 180%로 설정한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발전기는 영구자석이 설치되는 요크를 기존의 철판 대신 규소를 함유하는 규소 박판을 중첩시켜 형성한 링 코어를 적용하여 철손은 감소시키고 상대투자율은 증가시킴으로써 발전 효율을 높일 수 있는 발전기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기를 나타낸 분리사시도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기의 단면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 계자의 배열부를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기를 나타낸 분리사시도.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기의 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 발전기를 나타낸 분리시사도.
도 9는 도 8에 도시된 본 발명의 제5실시예에 따른 발전기의 단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기의 분리사시도.
도 11은 전기자의 제조를 위하여 금형에 코일들을 배치한 상태를 나타낸 분리사시도.
도 12는 도 10에 도시된 금형을 이용하여 제조된 전기자를 나타낸 분리사시도.
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 발전기의 분리사시도.
도 14는 본 발명의 제7실시예에 따른 발전기의 분리사시도.
도 15는 본 발명에 따른 발전기의 계자에 적용된 링 코어의 시험을 위한 장비, 방법 및 시험대상에 대한 정보가 기재된 시험성적서.
도 16은 본 발명에 따른 발전기의 계자에 적용된 링 코어의 두께에 따른 시험성적서의 결과표.
도 17은 도 15 및 도 16의 시험대상 및 시험과정을 나타낸 사진이다.
도 18은 본 발명에 따른 발전기의 자로를 설명하기 위한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전기에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기(1)가 도시되어 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기(1)는 케이스(10)와; 축부(20)와; 계자(30)와; 전기자(40);를 포함한다.
상기 케이스(10)는 상측에 배치되는 상부케이스(11)와, 상기 상부케이스(11)의 하부에 결합되는 하부케이스(15)를 포함하고, 내측에 수용공간이 마련되어 있다. 상기 상부케이스(11)는 상판(12)과, 상기 상판(12)의 가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장되어 상기 상판(12)과의 사이에 제1수용공간을 형성하는 상측벽(13)을 포함하여 구성되어 있다. 그리고, 상기 하부케이스(15)는 하판(16)과, 상기 상판(12)의 가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장되어 상기 하판(16)과의 사이에 제2수용공간을 형성하는 하측벽(17)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 상부케이스(11)와 상기 하부케이스(15)는 서로 결합되어 후술하는 축부(20)와 계자(30)가 회전할 수 있는 수용공간을 형성하며, 수용공간을 밀폐시키도록 되어 있다.
상기 축부(20)는 베어링(B)에 의해 상기 케이스(10)에 회전가능하게 설치되어 있으며, 일부가 케이스(10) 내부로 진입되어 있다. 상기 축부(20)에는 계자(30)가 고정되어 축부(20)와 함께 회전할 수 있도록 되어 있다.
상기 계자(30)는 상기 케이스(10)의 내측에서 상기 축부(20)의 상측과 하측에 각각 설치되고, 일 면에 다수의 영구자석(33)들이 배열된 것으로서, 상기 축부(20)와 함께 회전가능하도록 상기 축부(20)에 고정되는 베이스(31)와, 일 면이 상기 베이스(31)에 안착 고정되고 타 면에는 다수의 영구자석(33)들이 배열 고정되는 링 코어(32)를 포함한다.
상기 링 코어(32)는 철과 규소가 소정의 중량비로 조성되며 일정한 폭을 갖고 길게 연장된 박판 스트립을 원판 형태로 와인딩하여 함침제로 고정한 것으로서, 상기 링 코어(32)를 형성하는 박판 스트립은 그 두께가 0.5mm 이하로 형성되어 있다. 바람직하게 상기 박판 스트립은 그 두께가 얇을수록 철손이 감소 및 상대투자율이 증가하므로 되도록 얇게 하는 것이 바람직하나 제조의 편의상 0.2mm 이상 0.5mm 이하로 하는 것이 좋다.
상기 계자(30)는 도 3에 나타난 바와 같이 상기 링 코어(32)가 안착되는 일 면과 대향하는 상기 링 코어(32)의 타 면에 설치되어 상기 영구자석(33)들을 상기 링 코어(32)의 원주방향을 따라 균일한 간격으로 이격되게 배열하기 위한 배열부(35)를 더 구비한다.
상기 배열부(35)는 상기 영구자석(33)의 일부를 삽입할 있도록 상기 영구자석(33)과 대응하는 크기를 갖는 삽입홈이 상기 링 코어(32)의 원주방향을 따라 이격되게 형성되어 있다. 상기 배열부(35)는 상기 링 코어(32)의 중앙 측에 형성된 중심부(36)와 상기 중심부(36)로부터 방사상으로 연장되어 서로 인접하는 양측에 각각 상기 삽입홈을 형성하는 구획리브(37)를 포함하여 구성되어 있다. 상기 배열부(35)는 상기 링 코어(32) 상에 영구자석(33)들을 배치 한 후 분리할 수 있다.
상기와 같은 배열부(35)를 갖는 계자(30)는 영구자석(33)들을 균일한 간격을 갖도록 배치 및 고정할 수 있어 안정적이면서 균일한 출력을 기대할 수 있다.
상기 전기자(40)는 상기 계자(30) 사이에 배치 및 상기 케이스(10)에 결합되고, 다수의 코일(46)들이 내부에 배열고정되어 있다.
상기 전기자(40)는 상기 상판(12)과 상기 하판(16) 사이의 간격에 대응하는 높이를 갖고 상기 상측벽(13) 및 상기 하측벽(17)의 내경과 대응하는 외경을 가지며 상단이 상기 상판(12)에 고정되며 하단은 상기 하판(16)에 고정되는 고정부(41)와, 상기 고정부(41)의 내주면으로부터 상기 고정부(41)의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부(20)가 통과할 수 있도록 통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일(46)들이 원주방향을 따라 배열된 몰딩부(45)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 고정부(41)는 도시된 바와 같이 소정의 상하 두께를 갖는 링 구조로 형성되어 있고, 상기 몰딩부(45)는 고정부(41)의 내측에 고정되어 있으며, 내부에는 다수의 코일(46)들이 수지 또는 수지화합물에 의해 몰딩 고정되어 있다. 상기 전기자(40)는 코일(46)을 제외한 나머지를 모두 수지로 형성할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에는 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기가 도시되어 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기(2)는 케이스(110)와; 축부(120)와; 계자(130)와; 전기자(140); 및 결합부(150);를 포함한다.
상기 상부케이스(111)와 하부케이스(115)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 케이스(10)의 상부케이스(11)와 하부케이스(15)에서 상측벽(13)과 하측벽(17)을 각각 생략한 구조로서, 평평하게 형성된 상판(112)과 하판(116)을 각각 구비한다.
상기 계자(130)는 베이스(131)와, 링 코어(132)와, 영구자석(133)들을 포함하며, 도 1 내지 도 3에 도시된 계자(30)와 같은 구조를 적용하므로 중복설명은 생략한다.
상기 전기자(140)는 상기 상판(112) 및 상기 하판(116)의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 상판(112)에 고정되고 하단이 상기 하판(116)에 고정되는 고정부(141)와, 상기 고정부(141)의 내주면으로부터 상기 고정부(141)의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부(120)가 통과할 수 있도록 통과홀이 형성되며 내부에는 코일(146)들이 원주방향을 따라 서로 인접되게 배열된 몰딩부(145)를 포함한다.
본 실시예에서 상기 고정부(141)와 몰딩부(145)는 모두 수지조성물로 형성된 것을 적용하였으나, 필요에 따라 상기 고정부(141)는 몰딩부(145)와 다르게 알루미늄으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 전기자(140)의 고정부(141)는 케이스(110)와 함께 원주면이 외부로 노출된다.
상기 결합부(150)는 상기 상판(112)과 상기 고정부(141)와 상기 하판(116)을 관통하도록 체결되어 상기 상부케이스(111)와 상기 전기자(140) 및 상기 하부케이스(115)를 서로 결합시키도록 되어 있다. 상기 결합부(150)가 상기 케이스(111)와 전기자(140)를 서로 결합시킬 수 있도록 상기 상판과 하판 그리고 전기자(140)의 고정부(141)에는 서로 대응되는 위치에 체결구멍이 형성되어 있다.
한편, 도 6에는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기(3)는 도 4 및 5에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기(2)기에 구비된 전기자(140)에서 고정부(141)를 알루미늄으로 대체한 구조를 적용하였다.
상기 고정부는 코일(146)들을 몰딩하기 위한 수지조성물로 형성할 수도 있으나, 본 실시예와 같이 고정부(141)만을 따로 알루미늄 재질로 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 전기자(140)의 경우, 알루미늄을 이용하여 상판과 하판의 외경에 대응하는 외경을 갖는 링 형상의 고정부(141)를 형성하고, 전기자(140)의 외형과 대응하는 캐비티를 갖는 금형의 내부에 상기 고정부(141)를 배치 및 금형 내부에 다수의 코일(146)들을 서로 인접되게 배열 고정한 후 수지로 몰딩하여 본 실시예에 따른 전기자(140)를 형성할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기(4)는 도 6에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기(3)의 변형 예로서, 발전기(4)에 구비된 전기자(140)는 상기 고정부(141)에 대하여 상기 몰딩부(145)를 지지하는 지지부를 더 구비한다.
상기 지지부는 일 측이 상기 고정부(141)의 내주면에 고정되고 타 측은 상기 몰딩부(145)의 가장자리 하면을 지지하는 제1지지부(161)와, 상기 몰딩부(145)의 상부에서 일 측이 상기 고정부(141)의 내주면에 고정되고 타 측은 상기 몰딩부(145)의 가장자리 상면을 가압하는 제2지지부(165)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 지지부는 알루미늄으로 형성된 고정부(141)에 수지로 형성된 몰딩부(145)를 견고하게 지지시키기 위한 것으로서, 몰딩부(145)의 상부와 하부에 각각 구비되어 몰딩부(145)를 고정부(141)에 대하여 고정시키도록 되어 있다.
또한, 도 8 및 도 9에는 본 발명의 제5실시예에 따른 발전기가 도시되어 있다. 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기(5)는 케이스와; 축부(220)와; 계자와; 전기자; 및 결합부(250);를 구비한다.
상기 케이스는 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기의 케이스(110) 구조와 동일한 구조로, 상부케이스(211)와 하부케이스(215)를 구비하고, 상기 상부케이스(211)와 하부케이스(215)는 상판(212)과 하판(216)을 각각 구비한다.
상기 상판(212)과 하판(216)의 가장자리에는 각각 후술하는 전기자와의 결합을 위한 체결구멍들이 원주방향을 따라 이격되게 형성되어 있다.
상기 계자는 상기 축부(220)와 함께 케이스 내부에서 회전가능하도록 상기 축부(220)에 결합되는 것으로서, 상기 축부(220)의 상측에 설치되고 하면에 다수의 영구자석(33)들이 배열된 제1계자(231)와, 상기 제1계자(231)의 하부에서 상기 축부(220)에 설치되며 상기 제1계자(231)의 하면과 마주하는 상면에 다수의 영구자석(33)들이 배열된 제2계자(232)와, 상기 제2계자(232)의 하부에서 상기 축부(220)에 설치되며 하면에 다수의 영구자석(33)들이 배열된 제3계자(233)와, 상기 제3계자(233)의 하부에서 상기 축부(220)에 설치되며 상기 제3계자(233)의 하면과 마주하는 상면에 다수의 영구자석(33)들이 배열된 제4계자(234)를 포함한다.
그리고, 상기 제1계자(231) 내지 상기 제4계자(234)는 각각 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기(1)에서 설명한 계자(30)의 구성과 동일하게 베이스(31), 링 코어(32), 영구자석(33)을 각각 구비한다.
상기 제2계자(232)의 베이스(31)와 상기 제3계자(233)의 베이스(31)는 접하도록 배치할 수 있으나, 상기 제2계자(232)의 영구자석(33)에서 발생하는 자력과 상기 제3계자(233)의 영구자석(33)에서 발생하는 자력들간 간섭이 발생하는 것을 최소화하도록 서로 이격되게 한다.
상기 전기자는 상기 제1계자(231)와 상기 제2계자(232) 사이에 설치되는 제1전기자(241)와, 상기 제3계자(233)와 상기 제4계자(234) 사이에 설치되는 제2전기자(242)를 포함한다.
상기 제1전기자(241)는 상기 상판(212)의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 상판(212)에 고정되는 제1고정부(243)와, 상기 제1고정부(243)의 내주면으로부터 상기 제1고정부(243)의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부(220)가 통과할 수 있도록 제1통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일(247)들이 원주방향을 따라 서로 인접되게 배열된 제1몰딩부(244)를 포함한다.
상기 제2전기자(242)는 상기 하판(216)의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 제1고정부(243)의 하단에 결합되며 하단이 상기 하판(216)에 고정되는 제2고정부(245)와, 상기 제2고정부(245)의 내주면으로부터 상기 제2고정부(245)의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부(220)가 통과할 수 있도록 제2통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일(247)들이 원주방향을 따라 인접되게 배열된 제2몰딩부(246)를 포함한다.
상기 제1고정부(243)와 제2고정부(245)에는 상판(212)과 하판(216)에 형성된 체결구멍과 대응하는 위치에 상하를 관통하는 체결구멍들이 다수 형성되어 있으며, 상기 체결구멍은 후술하는 결합부(250)가 관통할 수 있도록 형성되어 있다.
상기 제1고정부(243)의 상부는 상판(212)에 접하도록 배치되고, 제2고정부(245)의 하부는 하판(216)에 접하도록 배치되며, 제1고정부(243)의 하부와 제2고정부(245)의 상부는 서로 접하도록 배치되어 있다. 상기 제1고정부(243)와 제2고정부(245)는 각각 상판(212)과 하판(216) 사이에서 결합부(250)에 의해 고정되면서 케이스의 일부를 형성한다. 상기와 같이 외부로 노출되도록 상판(212)과 하판(216) 사이에 결합되어 케이스의 일부를 형성하는 제1고정부(243)와 제2고정부(245)는 알루미늄 소재로 형성할 수 있다.
상기 결합부(250)는 상기 상판(212)과 상기 제1고정부(243) 및 상기 제2고정부(245)와 상기 하판(216)에 형성된 체결구멍을 관통하도록 체결되어 상기 상부케이스와 상기 전기자(제1고정부(243) 및 제2고정부(245)) 및 상기 하부케이스를 서로 결합시킨다.
도 8 및 도 9에는 제1계자(231)와 제2계자(242) 사이에 제1전기자(241)가 배치되고, 제3계자(233)와 제4계자(234) 사이에 제2전기자(242)가 배치된 2중 구조를 적용하였으나, 도 10에 도시된 바와 같이 제1계자(231)와 제2계자(232) 사이에 제1전기자(241)만 배치한 구조 또는 제3계자(233)와 제4계자(234) 사이에 제2전기자(242)만 배치한 구조를 적용할 수 있음은 물론이다. 이 경우 또한, 제1전기자(241)의 제1고정부(243) 또는 제2전기자(242)의 제2고정부(245)는 상판(212)과 하판(216) 사이에 결합시킴으로써 외부로 노출되게 한다.
상기 전기자는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 상기 전기자의 외형과 대응하는 캐비티를 갖는 금형(70)의 내부에 구비된 위치고정부(72)에 다수의 코일(247)들을 서로 인접되게 배열 고정한 후 수지로 몰딩하여 형성할 수 있다.
상기 금형(70)은 하부금형(71)과 상부금형(75)을 구비하며, 상기 하부금형(71)에는 상기 전기자의 고정부를 형성하기 위한 캐비티와, 다수의 코일(247)들을 배치하기 위한 캐비티가 형성되어 있으며, 상부금형(75)과의 결합시 전기자의 외형과 동일한 형상의 캐비티를 형성한다.
그리고, 하부금형(71)의 중앙에는 전기자의 중앙에 구멍이 형성되도록 상방으로 융기된 융기부(71A)가 형성되어 있고, 융기부(71A)와 캐비티 사이의 일정 영역에는 다수의 코일(247)들을 고정하기 위한 위치고정부(72)가 설치되어 있다. 상기 위치고정부(72)는 각각의 코일(247)을 지지하기 위하여 3개의 지지핀(73)들이 하나의 그룹을 형성하고 있으며, 하나의 그룹을 이루는 3개의 지지핀(73)들은 하부금형(71)의 원주방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어 있고, 3개의 지지핀(73)들 각각은 삼각구조로 서로 이격되게 배치되어 있다. 상기 지지핀(73)들은 각 코일(247)의 내측에 내접하도록 되어 있어 코일(247)들의 유동을 방지한다.
또한, 상기 하부금형(71)에는 상부케이스와 전기자의 제1고정부(243) 및 제2고정부(245) 및 하부케이스를 결합부(250)를 통해 서로 결합시킬 수 있도록 상기 제1고정부(243) 및 제2고정부(245)를 상기 결합부(250)가 관통할 수 있도록 체결구멍을 형성하는 핀(74)들이 다수 설치되어 있다.
상기의 하부금형(71)에 설치된 위치고정부(72)에 다수의 코일(247)들을 원주방향으로 배치한 뒤 하부금형(71)의 상부에 상부금형(75)을 결합한 뒤 상부금형(75)과 하부금형(71)이 형성하는 캐비티에 수지를 주입함으로써 제1고정부(243)와 제1몰딩부(244) 그리고 제2고정부(245)와 제2몰딩부(246)가 일체로 형성된 제1전기자(241)와 제2전기자(242)를 각각 제조할 수 있다.
한편, 도 13에는 본 발명의 제6실시예에 따른 발전기(6)가 도시되어 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 발전기(6)는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전기와는 다르게 축부(320)에 대하여 케이스가 회전되는 방식인 아우터 로터(outter rotor) 구조를 적용한 것으로서, 상측에 배치되는 상부케이스(311)와, 상기 상부케이스(311)의 하부에 결합되는 하부케이스(312)를 포함하고, 내측에 수용공간이 마련된 케이스와; 상기 케이스를 회전가능하게 지지하도록 상기 케이스에 설치되는 축부(320)와; 상기 상부케이스(311)와 상기 하부케이스(312)에 각각 설치되고, 다수의 영구자석(336)들이 배열된 계자와; 상기 상부케이스(311)에 설치된 계자와 상기 하부케이스(312)에 설치된 계자 사이에 배치 및 상기 축부(320)에 결합되고, 다수의 코일(345)들이 배열된 전기자와; 상기 계자는 상기 케이스의 내주면에 일 면이 고정되고, 타 면에는 다수의 영구자석(336)들이 배열 고정되는 링 코어(335)를 포함하고, 상기 링 코어(335)는 박판 스트립을 와인딩하여 내측에 중공부가 형성된 원판 형상으로 형성되고, 상기 박판 스트립은 0.5mm 이하의 두께를 갖도록 형성되어 있다.
상기 상부케이스(311)와 하부케이스(312)에는 각각 상기 축부(320)에 대하여 케이스를 회전가능하게 지지하는 베어링부(B)가 설치되어 있다.
상기 계자는 상부케이스(311)에 고정된 제1계자(331)와, 하부케이스(312)에 고정된 제2계자(332)를 포함하며, 상기 제1계자(331)와 제2계자(332)는 케이스와 함께 축부(320)에 대하여 회전하도록 되어 있다.
상기 제1계자(331)와 제2계자(332)는 각각 내부에 중공부가 형성되고 상면과 하면이 평평하게 형성된 링 코어(335)를 구비하고 있으며, 상기 링 코어(335)의 일 면에는 다수의 영구자석(336)들이 원주방향을 따라 서로 이격되게 배치되어 있다.
상기 전기자(340)는 환 형상으로 배치된 다수의 코일(345)들과, 상기 코일(345)들을 고정하기 위한 몰딩부(346)를 포함하여 구성되어 있다. 상기 몰딩부(346)는 상기 코일(345)들을 원주상으로 배치 고정하면서, 상기 코일(345)들을 축부(320)에 지지시키도록 중앙 부분이 상기 축부(320)에 고정되어 있다.
한편, 도 14에는 본 발명의 제7실시예에 따른 발전기(7)가 도시되어 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제7실시예에 따른 발전기(7)는 도 13에 도시된 본 발명의 제6실시예에 따른 발전기(6)와 같이 축부(320)에 대하여 케이스가 회전하는 방식인 아우터 로터 구조를 적용한 것으로서 상부케이스(311)와, 하부케이스(312)를 포함하는 케이스와; 상기 케이스에 설치되는 축부(320)와; 상기 상부케이스(311)와 상기 하부케이스(312)에 각각 설치되는 계자와; 상기 축부(320)에 결합되고, 다수의 코일(345)들이 배열된 전기자와; 상기 계자는 상기 케이스의 내주면에 일 면이 고정되고, 타 면에는 다수의 영구자석(336)들이 배열 고정되는 링 코어(335)를 포함하고, 상기 링 코어(335)는 박판 스트립을 와인딩하여 내측에 중공부가 형성된 원판 형상으로 형성되고, 상기 박판 스트립은 0.5mm 이하의 두께를 갖도록 형성되어 있다.
상기 케이스는 상기 상부케이스(311)와 하부케이스(312)의 외경에 대응되는 외경을 갖고 내측에 격벽(314)이 마련되며, 상기 상부케이스(311)와 상기 하부케이스(312) 사이에 결합되는 중간케이스(313)를 더 포함한다.
상기 중간케이스(313) 격벽(314)의 중앙에는 상기 축부(320)가 통과할 수 있도록 통과홀이 형성되어 있다.
상기 계자는 상기 상부케이스(311)의 하면에 고정설치되는 제1계자(331)와, 상기 제1계자(331)의 하부에서 상기 중간케이스(313)의 격벽(314) 상면에 고정설치되는 제2계자(332)와, 상기 중간케이스(313)의 격벽(314) 하면에 고정설치되는 제3계자(333)와, 상기 제3계자(333)의 하부에서 상기 하부케이스(312)의 상면에 고정설치되는 제4계자(334)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 제1계자(331) 내지 제4계자(334)는 모두 링 코어(335)를 각각 구비하고 있고, 링 코어(335)의 일 면에는 다수의 영구자석(336)들이 원주방향을 따라 소정간격 이격되게 배치되어 있다.
상기 전기자는 상기 제1계자(331)와 상기 제2계자(332) 사이에 배치되는 제1전기자(341)와, 상기 제3계자(333)와 상기 제4계자(334) 사이에 배치되는 제2전기자(342)를 포함한다.
상기 제1전기자(341) 및 제2전기자(342)는 각각 다수의 코일(345)들을 축부(320)에 지지시키기 위한 몰딩부(346)를 각각 구비하며, 상기 제1전기자(341)는 몰딩부(346)에 의해 축부(320)의 상측에 고정되어 있고, 제2전기자(342)는 제1전기자(341)의 하부에서 상기 축부(320)에 고정되어 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 발전기의 계자로 적용된 링 코어의 두께에 따른 철손(Ironloss) 변화를 한국생산기술연구원에 의뢰한 결과를 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명한다.
실험에 사용된 장비는 도 15에 나타난 바와 같이 "IronLoss & Hysteresis Characteristic Analyzer"이고, 실험대상샘플들은 상하 두께가 0.2mm, 0.35mm, 0.5mm, 0.7mm인 4개의 링 코어(이하, '샘플1', '샘플2', '샘플3', '샘플4'라 함)이며, 실험조건은 10mＴ(자속밀도)에서 50㎐, 60㎐로 각각 철손과 상대 투자율에 대한 측정을 실시하였다.
도 16을 참조하면서, 각 샘플들에 대한 실험결과를 살펴보면 먼저, 샘플1에 대한 철손과, 상대투자율은 각각 주파수 50[Hz]에서 0.0000452[W/kg], 15134.59[μr]로 나타났고, 주파수 60[Hz]에서 0.0000581[W/kg], 14820.94[μr]로 나타났다.
그리고, 샘플2에 대한 철손과, 상대투자율은 각각 주파수 50[Hz]에서 0.00015[W/kg], 1603.726[μr]로 나타났고, 주파수 60[Hz]에서 0.000186[W/kg], 1603.987[μr]로 나타났다.
한편, 샘플3에 대한 철손과, 상대투자율은 각각 주파수 50[Hz]에서 0.000162[W/kg], 1598.192[μr]로 나타났고, 주파수 60[Hz]에서 0.000198[W/kg], 1592.245[μr]로 나타났다.
또한, 샘플4에 대한 철손과, 상대투자율은 각각 주파수 50[Hz]에서 0.72158[W/kg], 1.890216[μr]로 나타났고, 주파수 60[Hz]에서 0.99992[W/kg], 1.686706[μr]로 나타났다.
상기의 결과에 따르면, 주파수 50[Hz]에서는 샘플들의 두께가 0.2mm에서 0.7mm로 증가할수록 철손이 증가하는 것으로 나타났고, 특히 샘플의 두께가 0.5mm에서 0.7mm 사이에서 철손이 급격하게 상승하는 것으로 나타났다. 동일한 주파수에서 상대투자율은 샘플의 두께가 0.2mm에서 0.5mm 사이에는 비교적 비슷한 정도로 나타났으나, 샘플의 두께가 0.5mm에서 0.7mm 사이에서는 급격하게 떨어지는 것으로 나타났다.
한편, 주파수 60[Hz]에서는 샘플의 두께가 0.2mm에서 0.7mm로 증가할수록 주파수 50[Hz]에서와 마찬가지로 철손이 증가하는 것으로 나타났고, 특히 샘플의 두께가 0.5mm에서 0.7mm 사이에서 철손이 급격하게 상승하는 것으로 나타났다. 동일한 주파수에서 상대투자율은 샘플의 두께가 0.2mm에서 0.5mm 사이에는 주파수 50[Hz]에서와 마찬가지로 비교적 비슷한 정도로 나타났으나, 샘플의 두께가 0.5mm에서 0.7mm 사이에서는 급격하게 떨어지는 것으로 나타났다.
상기의 측정결과에 의하면 본 발명에 따른 발전기에 적용된 계자의 링 코어는 링 코어를 형성하는 박판 스트립의 두께가 0.5mm 이상으로 증가할 때, 철손이 비약적으로 증가하고, 상대투자율 또한 비약적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 발전기에 적용되는 계자의 링 코어는 박판 스트립의 두께를 0.5mm 이하로 하며, 제조상의 편의를 위해 바람직하게 0.2mm 내지 0.5mm로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 발전기는 영구자석들이 설정된 기준간격으로 서로 이격되게 배치되는데 이때, 상기의 기준간격은 상기 영구자석의 두께 대비 50% 내지 180%로 설정하는 것이 바람직하다.
도 18을 참조하면, 상측의 링코어(32)의 일 측에 배열된 제1영구자석(33a)으로부터 하측의 링코어(32)의 일 측에 배열된 제2영구자석(33b), 제2영구자석(33b)와 인접하도록 배치된 제3영구자석(33c), 상측 링코어(32)의 타 측에 배열된 제4영구자석(33d) 사이에는 자기력선속이 일주하도록 된 자로(磁路)가 형성된다.
이때, 제1영구자석(33a)과 제4영구자석(33d), 그리고 제2영구자석(33b)과 제3영구자석(33c) 사이의 간격이 설정된 기준간격 이상으로 이격되는 경우에는 제1영구자석(33a) 내지 제4영구자석(33d)을 경유하는 자기력선속 즉, 전기자(40)의 코일(46)을 지나는 자기력선속이 약화되어 발전량이 저하되는 문제가 있다. 또한, 제1영구자석(33a)과 제4영구자석(33d), 그리고 제2영구자석(33b)과 제3영구자석(33c) 사이의 간격이 설정된 기준간격 이하로 근접하는 경우에도 제1영구자석(33a) 내지 제4영구자석(33d)을 경유하는 자기력선속이 약화되는 문제가 있다.
즉, 본 발명에 따른 발전기는 영구자석들 상호간 이격 간격을 발전기의 효율을 높일 수 있는 상술한 바와 같은 기준간격으로 설정하였다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 발전기는 도면에 도시된 일 예를 참조하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 상측에 배치되는 상부케이스와, 상기 상부케이스의 하부에 결합되는 하부케이스를 포함하고, 내측에 수용공간이 마련된 케이스와;
    상기 케이스에 회전가능하게 설치되는 축부와;
    상기 케이스의 내측에서 상기 축부의 상측과 하측에 각각 설치되고, 일 면에 다수의 영구자석들이 배열된 계자와;
    상기 계자 사이에 배치 및 상기 케이스에 결합되고, 다수의 코일들이 배열된 전기자와;
    상기 계자는 상기 축부와 함께 회전가능하도록 상기 축부에 고정되는 베이스와, 일 면이 상기 베이스에 안착 고정되고 타 면에는 다수의 영구자석들이 배열 고정되는 링 코어를 포함하고,
    상기 링 코어는 박판 스트립을 와인딩하여 내측에 중공부가 형성된 원판 형상으로 형성되고, 상기 박판 스트립은 0.5mm 이하의 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계자는 상기 링 코어의 타 면에 설치되어 상기 영구자석들을 상기 링 코어의 원주방향을 따라 균일한 간격으로 이격되게 배열하기 위한 배열부를 더 구비하고,
    상기 배열부는 상기 영구자석의 일부를 삽입할 있도록 상기 영구자석과 대응하는 크기를 갖는 삽입홈이 상기 링 코어의 원주방향을 따라 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부케이스는 상판과, 상기 상판의 가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장되어 상기 상판과의 사이에 제1수용공간을 형성하는 상측벽을 포함하고,
    상기 하부케이스는 하판과, 상기 상판의 가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장되어 상기 하판과의 사이에 제2수용공간을 형성하는 하측벽을 포함하며,
    상기 전기자는 상기 상판과 상기 하판 사이의 간격에 대응하는 높이를 갖고 상기 상측벽 및 상기 하측벽의 내경과 대응하는 외경을 가지며 상단이 상기 상판에 에 고정되며 하단은 상기 하판에 고정되는 고정부와, 상기 고정부의 내주면으로부터 상기 고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일들이 원주방향을 따라 배열된 몰딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전기자는 상기 전기자의 외형과 대응하는 캐비티를 갖는 금형의 내부에 구비된 위치고정부에 다수의 코일들을 서로 인접되게 배열 고정한 후 수지로 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 하는 발전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부케이스는 상판을 구비하고, 상기 하부케이스는 하판을 구비하며,
    상기 전기자는 상기 상판 및 상기 하판의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 상판에 고정되고 하단이 상기 하판에 고정되는 고정부와, 상기 고정부의 내주면으로부터 상기 고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 통과홀이 형성되며 내부에는 상기 코일들이 원주방향을 따라 서로 인접되게 배열된 몰딩부를 포함하며,
    상기 상판과 상기 고정부와 상기 하판을 관통하도록 체결되어 상기 상부케이스와 상기 전기자 및 상기 하부케이스를 서로 결합시키는 결합부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정부는 알루미늄으로 형성되고,
    상기 전기자는 상기 전기자의 외형과 대응하는 캐비티를 갖는 금형의 내부에 상기 고정부를 배치하고, 상기 금형 내부에 설치된 위치고정부에 다수의 코일들을 서로 인접되게 배열 고정한 후 수지로 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 하는 발전기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기자는 상기 고정부에 대하여 상기 몰딩부를 지지하는 지지부를 더 구비하고,
    상기 지지부는 일 측이 상기 고정부의 내주면에 고정되고 타 측은 상기 몰딩부의 가장자리 하면을 지지하는 제1지지부와, 상기 몰딩부의 상부에서 일 측이 상기 고정부의 내주면에 고정되고 타 측은 상기 몰딩부의 가장자리 상면을 가압하는 제2지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부케이스는 상판을 구비하고, 상기 하부케이스는 하판을 구비하며,
    상기 계자는 상기 축부의 상측에 설치되며 하면에 다수의 영구자석들이 배열된 제1계자와, 상기 제1계자의 하부에서 상기 축부에 설치되며 상기 제1계자의 하면과 마주하는 상면에 다수의 영구자석들이 배열된 제2계자와, 상기 제2계자의 하부에서 상기 축부에 설치되며 하면에 다수의 영구자석들이 배열된 제3계자와, 상기 제3요크의 하부에서 상기 축부에 설치되며 상기 제3계자의 하면과 마주하는 상면에 다수의 영구자석들이 배열된 제4계자를 포함하고,
    상기 제1계자 내지 상기 제4계자는 각각 상기 베이스와, 상기 링 코어를 포함하며,
    상기 전기자는 상기 제1계자와 상기 제2계자 사이에 설치되는 제1전기자와, 상기 제3계자와 상기 제4계자 사이에 설치되는 제2전기자를 포함하며,
    상기 제1전기자는 상기 상판의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 상판에 고정되는 제1고정부와, 상기 제1고정부의 내주면으로부터 상기 제1고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 제1통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일들이 원주방향을 따라 서로 인접되게 배열된 제1몰딩부를 포함하고,
    상기 제2전기자는 상기 하판의 외경에 대응하는 외경을 갖고 상단이 상기 제1고정부의 하단에 결합되며 하단이 상기 하판에 고정되는 제2고정부와, 상기 제2고정부의 내주면으로부터 상기 제2고정부의 중심을 향하여 연장되고 중앙에는 상기 축부가 통과할 수 있도록 제2통과홀이 형성되며 내부에는 다수의 코일들이 원주방향을 따라 인접되게 배열된 제2몰딩부를 포함하며,
    상기 상판과 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부와 상기 하판을 관통하도록 체결되어 상기 상부케이스와 상기 전기자 및 상기 하부케이스를 서로 결합시키는 결합부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  9. 상측에 배치되는 상부케이스와, 상기 상부케이스의 하부에 결합되는 하부케이스를 포함하고, 내측에 수용공간이 마련된 케이스와;
    상기 케이스를 회전가능하게 지지하도록 상기 케이스에 설치되는 축부와;
    상기 상부케이스와 상기 하부케이스에 각각 설치되고, 다수의 영구자석들이 배열된 계자와;
    상기 상부케이스에 설치된 계자와 상기 하부케이스에 설치된 계자 사이에 배치 및 상기 축부에 결합되고, 다수의 코일들이 배열된 전기자;를 포함하고,
    상기 계자는 상기 케이스의 내주면에 일 면이 고정되고, 타 면에는 다수의 영구자석들이 배열 고정되는 링 코어를 포함하고,
    상기 링 코어는 박판 스트립을 와인딩하여 내측에 중공부가 형성된 원판 형상으로 형성되고, 상기 박판 스트립은 0.5mm 이하의 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 발전기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 상부케이스와 하부케이스의 외경에 대응되는 외경을 갖고 내측에 격벽이 마련되며, 상기 상부케이스와 상기 하부케이스 사이에 결합되는 중간케이스를 포함하고,
    상기 계자는 상기 상부케이스에 설치되는 제1계자와, 상기 제1계자의 하부에서 상기 중간케이스의 격벽 상면에 설치되는 제2계자와, 상기 중간케이스의 격벽 하면에 설치되는 제3계자와, 상기 제3계자의 하부에서 상기 하부케이스에 설치되는 제4계자를 포함하고,
    상기 전기자는 상기 제1계자와 상기 제2계자 사이에 배치되는 제1전기자와, 상기 제3계자와 상기 제4계자 사이에 배치되는 제2전기자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  11. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 영구자석들은 설정된 기준간격으로 서로 이격되게 배치되고,
    상기 기준간격은 상기 영구자석의 두께 대비 50% 내지 180%로 설정한 것을 특징으로 하는 발전기.
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