JP2012525114A - 発電装置及びモータ - Google Patents

Abstract

本発明は、発電装置及びモータを提供する。
本発明の発電装置は、非鉄金属で製作されて、コイルが巻着された固定子と、非鉄金属で製作されて、固定子対して回転可能に設置されて、その表面部に複数個の磁石が配設されて、コイルと相互作用することで電気を発生させる回転子と、を含む。
本発明の発電装置及びモータは、固定子はもちろん回転子もステンレス、アルミニウムなどの非鉄金属で製作されることで、回転子の回転運動がより円滑になり、発電装置及びモータの作動効率を向上させることができる長所がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置及びモータに関するものである。

発電装置は、力学エネルギーや熱エネルギー、化学エネルギーなど他のエネルギーを電気エネルギーに変換させる装置を言う。
発電装置には、コイルが装着された固定子と、永久磁石が設置されて固定子に対して相対的に回転運動される回転子が具備される。このような構成の発電装置では外部に加えられる力学エネルギーなどによって回転子が回転すると、コイルに電流が発生する。

モータは回転子が固定子内で回転することにより、電気エネルギーを駆動力に変換する装置である。このようなモータは駆動力を必要とする産業全般にわたって幅広く利用されている。このようなモータも回転子と固定子で構成される。

しかし、従来の発電装置によると、固定子が鉄で製作されるため、回転子の回転運動時に、回転子の永久磁石と、固定子との間に引力が作用する。この引力は回転子の回転運動に対して抵抗として作用し、発電装置の作動効率が低下する。

本発明は、その作動効率が向上するように、回転子の回転がより円滑になされる構造を有した発電装置及びモータを提供することを目的とする。

本発明の一側面による発電装置は、非鉄金属で製作されて、コイルが巻着された固定子と、非鉄金属で製作されて、固定子対して回転可能に設置されて、その表面部に複数個の磁石が配設されて、コイルと相互作用することで電気を発生させる回転子と、を含む。

本発明の他の側面によるモータは、非鉄金属で製作されて、多数個の固定子突起がその胴体から突き出されて、その隣り合う固定子突起の間にコイルが巻着された固定子と、非鉄金属で製作されて、その表面部に複数個の磁石が配設されて、コイルに電源が印加されるとき固定子に対して回転する回転子と、鉄で製作されて、隣り合う固定子突起の間に配設される鉄固定物と、を含み、
鉄固定物は、隣り合う固定子突起の間の底に接する底部と、底部から所定の高さで突き出される突出部と、突出部の周辺に巻着されたコイルの上側に突き出された位置でコイルを所定の面積で覆う突出部の末端が横方向に拡張された形状をなして回転子の磁石と対面する平坦部と、を含むことを特徴とする。

本発明の一側面による発電装置及びモータによると、固定子はもちろん回転子もステンレス、アルミニウムなどの非鉄金属で製作されることで、回転子の回転運動がより円滑になされるので、発電装置及びモータの作動効率が向上する。
また、本発明の他の側面による発電装置及びモータによると、固定子が非鉄金属で製作されることで、発電装置及びモータの作動時にその内部で発生する熱を外部に容易に放出することができ、放熱が円滑になされる。
また、本発明のまた他の側面による発電装置及びモータによると、固定子が非鉄金属で製作されることで、固定子の重量が減少して、その製作及び取り扱いが容易になる。

また、本発明のまた他の側面による発電装置及びモータによると、回転子胴体に磁石挿入ホールが形成され、その磁石挿入ホールに磁石を挿入することで磁石が設置されるので、磁石の結合工程が簡単になる。
また、本発明のまた他の側面による発電装置及びモータによると、相対的に厚さが薄くて加工が容易な固定子形成パネルを製造し、これを積層して、固定子が形成されるので、固定子の製造が容易になる。

また、本発明のまた他の側面による発電装置によると、固定子突起は固定子胴体から突き出されて、固定子胴体と共に固定子突起も非鉄金属で製作される場合、固定子突起を間に置いて隣り合うコイル間の干渉を最小化することができるので、発電装置及びモータの作動効率をさらに向上させる効果がある。
また、本発明のまた他の側面による発電装置及びモータによると、発電装置及びモータが固定子及び回転子を内部に収容する外部ケースを別に具備しなくても、固定子がコイルを収容する機能と共に発電装置の外部ケース機能も共に遂行することができるので、発電装置及びモータの構造が簡単になり、その大きさをコンパクトにすることができる効果がある。

また、本発明のまた他の側面による発電装置及びモータによると、回転子胴体が非鉄金属で製作されて、磁石覆いが鉄で製作される場合、回転子の回転運動がより円滑になり、磁石覆いが磁化されることで磁石との関係で磁力がコイルに集中するので、発電装置及びモータの作動効率をさらに向上させることができる。
また、本発明のまた他の側面による発電装置及びモータによると、積層された固定子形成パネルの両末端には固定子隔壁が形成された固定子形成パネルが積層される。固定子隔壁は隣り合う固定子突起を連結して、隣り合う固定子突起と共にコイルを収容する溝を形成する。そうすると、コイルが固定子隔壁によって外部と遮られる。固定子隔壁が固定子形成パネルと同じく非鉄金属で製作されることによって、固定子隔壁が隣り合うコイル間の干渉を遮断する遮断膜機能を遂行する。隣り合うコイル間の相互干渉を最小化することにより、発電装置の作動効率をさらに向上させることができる。

本発明の一実施例による発電装置が結合された前面様子を示す斜視図である。 本発明の一実施例による発電装置に採用される固定子の様子を示す斜視図である。 本発明の一実施例による発電装置に採用される回転子の様子を示す斜視図である。 本発明の一実施例による発電装置に対する垂直断面図である。 本発明の一実施例による固定子にコイルが巻着された様子を示す部分拡大図である。 本発明の一実施例による固定子をなす固定子形成パネルを示す図面である。 本発明の一実施例による固定子をなす固定子隔壁を示す図面である。 図６及び図７に示された固定子形成パネル及び固定子隔壁が積層された様子を示す図面である。 本発明の一実施例による固定子に採用される鉄固定物を示す斜視図である。 本発明の一実施例による固定子に巻着されるコイルを示す斜視図である。 本発明の一実施例による回転子に磁石が挿入された様子を示す斜視図である。 本発明の一実施例による回転子に挿入される磁石を示す斜視図である。 本発明の一実施例による回転子に磁石が挿入される様子を示す斜視図である。 本発明の他の実施例によるモータに適用される固定子にコイルが巻着された様子を示す部分拡大図である。

以下で図面を参照して本発明の実施例による発電装置及びモータについて説明する。以下では図面を参照して本発明による発電装置について説明するが、この発電装置についての説明は本発明によるモータにも同一に適用される。すなわち、後述する発電装置固定子のコイルに電気が供給されれば、後述する発電装置はモータとして機能することができる。従って、後述の発電装置の構造と同一な構造を有するモータについて後述の発電装置についての説明で代替する。
図１は、本発明の一実施例による発電装置が結合された前面様子を示す斜視図であり、図２は本発明の一実施例による発電装置に採用される固定子の様子を示す斜視図であり、図３は本発明の一実施例による発電装置に採用される回転子の様子を示す斜視図であり、図４は本発明の一実施例による発電装置に対する垂直断面図であり、図５は本発明の一実施例による固定子にコイルが巻着された様子を示す部分拡大図である。

図１ないし図５を共に参照すると、本実施例による発電装置１００は、固定子２００と、回転子３００を含む。そして、固定子２００の前側及び後側には連結パネル１１０が形成されて、連結パネル１１０にはそれぞれ覆い１２０が設置される。
固定子２００は、発電装置１００が設置される装置（図示せず）、例えば電気自動車、電動スクーター、船舶、家庭の冷暖房装置などに固定される。そして、回転子３００は固定子２００との相互作用により回転することで、発電装置１００で電気を発生させる。
覆い１２０の中央部には軸固定部１３０が形成される。軸固定部１３０には回転軸３１０が回転自在に設置される。この回転軸３１０の回転は軸固定部１３０と回転軸３１０との間に軸受が設置されるなどの方式によって円滑になされる。

固定子２００は、コイル２１０と、鉄固定物２２０と、コイル配置部２３０とを含む。
コイル２１０は、銅線などの金属ワイヤが被覆されて複数回巻きつけられた形状で形成されて、その各末端は外部の電気装置と連結される。回転子３００が回転すると、コイル２１０には電流が誘導されて、各末端を通じて要求される電気装置に供給することができる。
コイル配置部２３０には固定子突起２３１と、コイル配置底２３２が形成される。

固定子突起２３１は、固定子２００の胴体から多数の突起が突き出たもので、隣り合う固定子突起２３１との間に形成される空間にコイル２１０を安定に配置する。
効率的な空間活用のために、固定子突起２３１は固定子２００の内側方向に細くなる形態、例えば、その断面が三角形形状に形成される。
コイル配置底２３２は、隣り合う固定子突起２３１の間に形成される固定子２００の胴体部分である。このコイル配置底２３２にコイル２１０が配置される。

コイル配置底２３２にコイル２１０が装着された後、固定子２３０両末端に固定子隔壁（図７の２４０）を積層して、コイル２１０を覆い隠すように固定子突起２３１の間に絶縁体を充填する。この方法により、コイル２１０は安定に固定され、絶縁される。勿論、コイル２１０を覆う覆いを採用することもできる。
固定子隔壁２４０にはコイル２１０が外部電源と連結するためにコイル２１０の末端が貫通するホールを形成することができる。固定子隔壁２４０も非鉄金属で製作することができる。

固定子２００に設置される複数個のコイル２１０は、発電装置１００の用途などによって直列または並列で構成することができる。このような方式によると、電気出力個数を要求される個数で容易に形成することができる。
本実施例では、固定子２００は非鉄金属、例えばステンレス、アルミニウムなどで製作される。
上記のように構成されると、非鉄金属は鉄に比べて磁石に対する影響力が微細であるので、発電装置１００の作動時に回転子３００の磁石３４０と、固定子２００の胴体の間の影響を最小化することができ、回転子３００の回転運動がより円滑になされる。これによって、発電装置１００の作動効率を向上させることができる。

また、固定子２００がステンレス、アルミニウムなどで製作されることによって、発電装置１００の作動時にその内部で発生する熱を外部に容易に放出することができ、放熱が円滑になされる。
また、固定子２００の重量が減少して、その製作及び取り扱いが容易になる。
また、固定子突起２３１は固定子２００胴体から突き出されて形成される。そして、固定子２００胴体と共に固定子突起２３１及び固定子隔壁２４０も非鉄金属で製作することができる。そうすると、固定子突起２３１が隣り合うコイル２１０の間の干渉を遮断する遮断膜機能を遂行して、固定子突起２３１を間に置いて隣り合うコイル２１０の間の相互干渉を最小化することができるので、発電装置１００の作動効率がさらに向上する。

本実施例では、発電装置１００が固定子２００及び回転子３００を内部に収容する外部ケースを別に具備しなくても、固定子２００がコイル２１０を収容する機能と共に発電装置１００の外部ケース機能も共に遂行する。これによって、発電装置１００の構造が簡単になり、その大きさをコンパクトにすることができる。
鉄固定物２２０は鉄で製作されて、コイル配置底２３２に設置される。鉄固定物２２０は、コイル配置底２３２と接する底部２２１と、底部２２１のおおよそ中央に所定の高さで突出した突出部２２２とからなる。
図５に示したとおり、この鉄固定物２２０の高さ（ｈ１）、すなわち突出部２２２の高さは固定子突起２３１の高さ（ｈ２）より所定の高さ程度低い高さをなす。

上記のように構成されると、鉄固定物２２０の設置によってコイル２１０の巻着状態がより安定になり、磁石３４０との関係で磁力がコイル２１０に集中することで、発電装置１００の作動効率が向上する。
一方、回転子３００は、その中心部に形成された回転軸３１０を中心に固定子２００に対して回転自在に設置される。この回転子３００は回転軸３１０と、回転子胴体３２０と、磁石覆い３３０と、磁石３４０を含んで構成される。
回転子胴体３２０の表面部には、その円周に沿って磁石が設置される溝（ｇｒｏｏｖｅ）が形成される。溝に磁石覆い３３０が固定されることで、磁石３４０が挿入される空間が形成される。

上記の構成によると、回転子胴体３２０に形成された溝に磁石３４０を挿入することで磁石３４０を配設することができるので、磁石３４０の結合工程が簡単になる。
ここで、上記の方式以外にも回転子胴体３２０の表面部にその円周に沿って磁石を設置することができるホールを貫通して形成することもできるはずであり、このような方式も本発明の範囲に含まれる。

本実施例では、回転子胴体３２０が非鉄金属で製作されて、磁石覆い３３０が鉄で製作された。そうすると、回転子３００の回転運動がより円滑になることができ、磁石覆い３３０が磁化されることで磁石３４０との関係で磁力がコイル２１０に集中する。これによって、発電装置１００の作動効率がさらに向上する。
ここで、回転子胴体３２０は、ステンレス、アルミニウムなどで製作することができる。そして、磁石覆い３３０は炭素含有量０．０１％以下の柔らかな軟鉄で製作することができる。この鉄は柔らかく、展性と延性が大きく、磁気を帯びやすい。
磁石覆い３３０は、回転子胴体３２０と溶接されるか、またはお互いにかみ合う凹凸によって結合することができる。磁石３４０の設置後、磁石３４０の露出した両末端部は別途の覆いで覆うことができる。

図６は、本発明の一実施例による固定子をなす固定子形成パネルを示す図面であり、図７は、本発明の一実施例による固定子をなす固定子隔壁を示す図面であり、図８は図６及び図７に示した固定子形成パネル及び固定子隔壁が積層された様子を示す図面である。
図６ないし図８を共に参照すると、本実施例による固定子２００は図６に示した固定子形成パネル２３０ａを図８に示したとおり積層して形成することができる。
このような方式によると、相対的に厚さが薄くて加工が容易な固定子形成パネル２３０ａを製造した後、これを積層することで、固定子２００を形成することができ、固定子２００の製造が容易になる。

また、上記のように積層して形成された固定子形成パネル２３０ａの両末端に固定子隔壁２４０が積層される。固定子隔壁２４０は隣り合う固定子突起２３１を連結して、固定子突起２３１と共にコイル２１０を収容する溝を形成する。そうすると、コイル２１０が固定子隔壁２４０によって外部と遮られる。固定子隔壁２４０が固定子形成パネル２３０ａと同じく非鉄金属で製作されることによって、固定子隔壁２４０が隣り合うコイル２１０の間の干渉を遮断する遮断膜機能を遂行する。隣り合うコイル２１０の間の相互干渉を最小化することができるので、発電装置１００の作動効率がさらに向上する。

図９は、本発明の一実施例による固定子に採用される鉄固定物を示す斜視図である。
図９を参照すると、本実施例による固定子２００に装着される鉄固定物２２０は底部２２１と、突出部２２２からなり、全体的に逆Ｔ字形状に形成される。
図１０は、本発明の一実施例による固定子に巻着されるコイルを示す斜視図である。
図１０を参照すると、本実施例による固定子２００に巻着されるコイル２１０は、連続される絶縁された配線が複数回巻きつけられた形状に形成される。このようなコイル２１０は、テーピングなどがなされると、被巻取部材がなくても容易に製作することができる。

図１１は、本発明の一実施例による回転子に磁石が挿入された様子を示す斜視図であり、図１２は本発明の一実施例による回転子に挿入される磁石を示す斜視図であり、図１３は本発明の一実施例による回転子に磁石が挿入される様子を示す斜視図である。
図１１ないし図１３を共に参照すると、図１２に示したとおり直方体形態の磁石３４０が回転子３００に形成された磁石挿入ホール３２１に挿入されて、回転子３００が製造される。
図１３に示したとおり、回転子３００の表面部に形成された複数個の磁石挿入ホール３２１に磁石３４０がそれぞれ挿入される。
このような方式によると、上記したとおり、回転子３００の製造がより容易になされることができる。

本発明の一側面による発電装置によると、固定子がステンレス、アルミニウムなどの非鉄金属で製作されることで、発電装置の作動時に回転子の磁石と、固定子の胴体との間の影響が最小化される。これによって、回転子の回転運動がより円滑になされるので、発電装置の作動効率を向上させる効果がある。
また、発電装置によると、固定子が非鉄金属で製作されることで、発電装置の作動時にその内部で発生される熱が外部に容易に放出され、放熱が円滑になされる効果がある。

また、発電装置によると、固定子が非鉄金属で製作されることで、固定子の重量が減少し、その製作及び取り扱いが容易になる効果がある。
また、発電装置によると、固定子に鉄固定物が設置されることで、コイルの巻着状態がより安定になり、磁石との関係で磁力がコイルに集中されることで、発電装置の作動効率が向上する効果がある。

また、発電装置によると、回転子胴体に磁石挿入ホールが形成され、その磁石挿入ホールに磁石を挿入することで磁石が設置されるので、磁石の結合工程が簡単になる効果がある。
また、発電装置によると、相対的に厚さが薄くて加工が容易な固定子形成パネルを製造して、これを積層させて、固定子を形成することができるので、固定子の製造が容易になる効果がある。
〔発明の実施のための形態〕

以下では図面を参照して本発明の他の実施例によるモータについて説明する。説明にあたって、上記した本発明の実施例で既に記載した説明と重複する説明については、ここでは省略する。
図１４は、本発明の他の実施例によるモータに適用される固定子にコイルが巻着された様子を示す部分拡大図である。
図１４を参照すると、本実施例によるモータに適用されるコイル配置部４３０には鉄固定物４２０が設置される。

モータに適用される固定子は非鉄金属で製作されて、多数個の固定子突起４３１がその胴体から突き出されて、その隣り合う固定子突起４３１の間にコイル４１０が配置される。
モータに適用される回転子は非鉄金属で製作されて、その表面部に複数個の磁石が配設されて、コイル４１０に電源が印加されれば固定子に対して回転する。

鉄固定物４２０は鉄で製作されて、隣り合う固定子突起４３１の間に配置される。
鉄固定物４２０は、隣り合う固定子突起４３１の間のコイル配置底４３２に接する底部４２１と、底部４２１のおおよそ中央から所定の高さで突き出た突出部４２２と、突出部４２２周辺に巻着されたコイル４１０の上側に突き出た位置でコイル４１０を所定の面積で覆うように突出部４２２の末端が横方向に拡張された形状をなして回転子の磁石と対面する平坦部４２３と、を含む。
この平坦部４２３が形成されることによって、鉄固定物４２０が回転子の磁石と対面するとき、コイル４１０に印加される電気によって磁化される部分の面積が増大するので、回転力が向上する。これによって、鉄固定物４２０が適用されたモータの作動効率が向上する。

以上、本発明の特定の実施例に関して説明したが、本発明は、当業界で通常の知識を有した者なら、下記の特許請求範囲に記載した本発明の思想及び領域を脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更することができることは明らかである。このような修正及び変形構造はすべて本発明の権利範囲内に含まれるものである。

以上説明したとおり、本発明の一側面による発電装置及びモータによると、その作動効率が向上するので、その産業上の利用可能性が高い。

１００ 発電装置
１１０ 連結パネル
１２０ 覆い
１３０ 軸固定部
２００ 固定子
２１０、４１０ コイル
２２０、４２０ 鉄固定物
２２１、４２１ 底部
２２２、４２２突出部
２３０、４３０ コイル配置部
２３０ａ 固定子形成パネル
２３１、４３１ 固定子突起
２３２、４３２ コイル配置底
２４０ 固定子隔壁
３００ 回転子
３１０ 回転軸
３２０ 回転子胴体
３２１ 磁石挿入ホール
３３０ 磁石覆い
３４０ 磁石
４２３ 平坦部

Claims (3)

1. 非鉄金属で製作されて、コイルが巻着された固定子と、
   非鉄金属で製作されて、前記固定子に対して回転可能に設置されて、その表面部に複数個の磁石が配設されて、前記コイルと相互作用することで電気を発生させる回転子と、を含む発電装置。
2. 前記回転子の表面部には、その円周に沿って磁石設置ホールが複数個形成されて、前記磁石設置ホールは前記回転子の表面部に形成される溝（ｇｒｏｏｖｅ）及び前記溝を覆う磁石覆いによって形成されて、前記磁石覆いは鉄で製作されたことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
3. 非鉄金属で製作されて、多数個の固定子突起がその胴体から突き出されて、その隣り合う固定子突起の間にコイルが巻着された固定子と、
   非鉄金属で製作されて、その表面部に複数個の磁石が配設されて、前記コイルに電源が印加されるとき前記固定子に対して回転する回転子と、
   鉄で製作されて、前記隣り合う固定子突起の間に配設される鉄固定物と、を含み、
   前記鉄固定物は、前記隣り合う固定子突起の間の底に接する底部と、前記底部から所定高さで突き出される突出部と、該突出部周辺に巻着された前記コイルの上側に突き出た位置で前記コイルを所定の面積で覆う前記突出部の末端が横方向に拡張された形状をなして前記回転子の前記磁石と対面する平坦部と、を含むことを特徴とするモータ。
   

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