KR100807503B1

KR100807503B1 - AC generator

Info

Publication number: KR100807503B1
Application number: KR1020060058498A
Authority: KR
Inventors: 김종인
Original assignee: 김종인
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-03-24
Also published as: KR20070114615A

Abstract

본 발명은 교류발전기의 전기자와 계자자극에 관한 것으로, 계자자극이 회전할 때 전기자철심(電機子鐵心)으로 인한 제손실(諸損失)을 줄이기 위하여 전기자와 계자자극의 구조와 수단을 제공함을 목적으로 한다.The present invention relates to an armature and field stimulation of an alternator, and to provide a structure and means of the armature and field stimulation in order to reduce the loss caused by electric magnetic core when the field stimulation rotates. It is done.

상기 목적을 달성하기 위하여 계자자극은 외부자극과 내부자극으로 구성하여 축에 고정하고, 전기자는 비자성절연체의 코어에 도체를 권선하여 계자자극의 외부자극과 내부자극 사이에 유지되도록 본체 지지대에 고정하여, 축에 고정된 계자자극이 회전하면 전기자에 유도기전력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the field magnetic pole is composed of an external magnetic pole and an internal magnetic pole, and is fixed to the shaft. Thus, when the field magnetic pole fixed to the shaft rotates, the induced electromotive force is generated.

상기 구성에서 전기자철심을 비자성절연체로 하였기 때문에 높은 전압에도 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 계자자극과 전기자철심과의 자기유도(磁氣誘導)와 자석의 당기는 힘을 없애므로서, 전기자철심에 의한 제손실을 없애는 효과를 갖는다.In the above configuration, since the magnetic magnet core is made of a nonmagnetic insulator, it can not only withstand high voltage but also eliminate the magnetic induction between the magnetic field magnetic pole and the magnetic magnetic core and the pulling force of the magnet. It has the effect of eliminating losses.

발전기, 전기자, 계자자극, 외부자극, 내부자극, 비자성절연체코어, 도체, 권선, 유도기전력, 전자유도, 자기유도, 자석의 당기는 성질 Generator, armature, field stimulus, external stimulus, internal stimulus, nonmagnetic insulator core, conductor, winding, induced electromotive force, electromagnetic induction, magnetic induction, magnet pulling properties

Description

교류발전기{AC generator}AC generator

제1도는 본 발명의 실시 예에 따른 교류발전기 정면도1 is a front view of an alternator according to an embodiment of the present invention

제2도는 제1도에 도시된 본 발명의 교류발전기 A-A단면도2 is a cross-sectional view of the alternator A-A of the present invention shown in FIG.

제3도는 제1도에 있어서 본 발명의 자극을 나타낸 사시도3 is a perspective view showing the magnetic pole of the present invention in FIG.

제4도는 제1도에 있어서 본 발명의 전기자를 나타낸 사시도4 is a perspective view of the armature of the present invention in FIG.

제5도는 일반적인 교류발전기 단면도5 is a general cross-sectional view of the alternator

제6도는 일반적인 교류발전기 전기자철심과 계자자극과의 자기유도(磁氣誘導 magnetic induction)에 의한 자력(당기는 힘)의 개념도6 is a conceptual diagram of magnetic force (pulling force) by magnetic induction between the general magnetic alternator core and field stimulation

* 주요부호의 설명 *Explanation of the major symbols

1: 본체지지대 2: 축 3: 계자자극 3a: 외부계자자극 3b: 내부계자자극DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body support 2 Axes 3: Field stimulus 3a: External field stimulus 3b: Internal field stimulus

3c : 자극지지대 4: 전기자 4a : 도체 4b : 비자성절연체 코어 5 : 전기자철심3c: magnetic pole support 4: armature 4a: conductor 4b: non-magnetic insulator core 5: armature core

6 : N극 7 : S극6: N pole 7: S pole

본 발명은 교류발전기의 전류 발생장치에 관한 것으로 상세하게는 전기자와 계자자극의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a current generator of an alternator, and more particularly, to a structure of an armature and a field stimulus.

발전기는 플레밍의 오른손법칙 "도체가 자속을 끊었을 때 생기는 유도 기전력의 방향은 오른손으로 엄지손가락, 집게손가락, 가운데 손가락을 서로 직각으로 펴고 집게손가락을 자장의 방향에, 엄지손가락을 운동하는 방향을 가리키면 가운데 손가락은 유도 기전력의 방향으로 된다. 발전기는 이 전자유도를 이용한 것이다."The generator uses Fleming's right hand rule, "The direction of induced electromotive force generated when the conductor breaks the magnetic flux is to spread the thumb, forefinger and middle finger with each other at right angles, the forefinger in the direction of the magnetic field, The middle finger points in the direction of induced electromotive force. The generator uses this induction. "

일반적인 교류발전기는 제5도에 도시한바와 같이 전기자철심(5)에 도체(4a)가 권선되어 있고 계자자극(3)은 축(2)에 고정되어 외부동력에 의하여 계자자극(3)이 회전을 하게 되면 N극(6)과 S극(7)의 자기회로에 의하여 도체(4a)에 자속쇄교가 되면서 유도기전력이 발생하여 유도전류가 흐르게 된다. 이와 같이 일반적인 교류발전기를 운전할 때 손실을 보면 전기자 및 계자권선내 동손, 계자가변저항손, 철손, 기계손, 축수손, 풍손, 표류부하손의 손실이 있다.In the general alternator, as shown in FIG. 5, the conductor 4a is wound around the magnetic core 5, and the field stimulus 3 is fixed to the shaft 2 so that the field stimulus 3 rotates by external power. In this case, induction electromotive force is generated by the magnetic flux linkage to the conductor 4a by the magnetic circuits of the N pole 6 and the S pole 7, and the induced current flows. As a result of operating a typical alternator, there are losses of armature and field winding copper loss, field resistance variable loss, iron loss, mechanical loss, shaft loss, wind loss, and drift load loss.

특히 철손(鐵損)에 관계되는 전기자철심(5)에 의하여 발생되는 제손실(諸損失)은 전기자철심(5)의 치(齒)와 계철(繼鐵)에 있어서의 히스테리시스(hysteresis) 손실 및 와류손(渦流損)과 전기자철심(5)홈에 의하여 공진자속이 변화하는데 이로 인한 극면(極面)과 전기자치표면(電機子齒表面)에 있어서의 손실, 성층철심의 타출 및 굴곡으로 인한 손실, 홈을 가공할 때 적층간의 절연이 나빠지는데 이로 인한 손실, 표류자속에 의한 틀에서의 손실, 또 부하의 변화와 자기회로의 포화 때문에 변 화하는 자기에 의한 표류부하 손실이 발생한다. 또 일반적인 발전기 전기자철심(5)은 자성체이기 때문에 제6도와 같이 자기유도(磁氣誘導 magnetic induction)와 자석의 당기는 성질에 의하여 자력을 크게 하면 발전효율을 낮추게 된다.In particular, the loss caused by the magnetic core 5 related to the iron loss is the hysteresis loss in the teeth and the yoke of the magnetic core 5; The resonant magnetic flux changes due to the eddy current loss and the magnetic core core (5) grooves, resulting in the loss of the pole surface and the autonomous surface, the striking and bending of the stratified core. Loss, insulation between laminations during processing of grooves worsens, resulting in loss in the mold due to drift flux, and drift load loss due to magnetism that changes due to load changes and magnetic circuit saturation. In addition, since the general generator electric magnetic core 5 is a magnetic material, as shown in FIG. 6, when the magnetic force is increased by magnetic induction and the pulling property of the magnet, power generation efficiency is lowered.

상세하게 설명하면 "자극의 세기를 나타내는 양을 자기량이라 하며 두 자극사이에 작용하는 힘을 자력이라 한다. 두 자극 간에 작용하는 힘F는 두 자극간의 자기량m1,m2의 곱에 비례하고 자극간의 거리 r의 제곱에 반비례한다. F= k× m₁ m₂ /r² [N]"라는 쿨릉의 법칙"에 의하여 N극(6)이 위치한 전기자철심(5)에는 S극으로 자기유도 되고, S극(7)이 위치한 전기자철심(5)에는 N극으로 자기유도 되어 전기자철심(5)과 계자자극(3) N극(6)과 S극(7)간에 작용하는 힘F의 자력(당기는 힘)에 의한 손실을 보게 된다.In detail, "The amount of stimulus intensity is called magnetic quantity and the force between two stimuli is called magnetic force. The force F between two stimuli is proportional to the product of the magnetic quantities m1, m2 between two stimuli, Is inversely proportional to the square of the distance r. F = k × m ₁ m ₂ / r ^{2 According to} Coulomb's law of [N] ", the magnetic pole 5 where the N pole 6 is located is magnetically induced to the S pole. The magnetic force of the force F acting between the magnetic pole (5) and the field magnetic pole (3), the N pole (6) and the S pole (7), is magnetically induced to the N pole on the electric magnetic core (5) where the S pole (7) is located. Losses due to pulling force).

일반적인 교류발전기는 전자유도에 의한 전기자도체의 유도기전력과 전기자철심의 자성체에 자기유도(磁氣誘導)에 의한 흡착력이 동시에 일어나지만 전자유도에 대한 것만 설명을 하는 문제점이 있다.In general, the alternator has the problem that the induction electromotive force of the armature conductor due to the electromagnetic induction and the adsorption force due to the magnetic induction in the magnetic body of the magnetic magnetic core occur simultaneously, but only the induction of the electromagnetic induction.

이와 같은 손실 외에도 발전기는 고속으로 회전하기 때문에 계자자극에 권선된 도체가 원심력을 견딜 수 있는 고난도의 기술이 필요하며 전기자권선도 높은 전압을 견딜 수 있는 절연을 위한 어려움이 있다.In addition to this loss, since the generator rotates at a high speed, the conductor wound on the field magnetic pole needs a high degree of technology to withstand the centrifugal force, and there is a difficulty for insulation that can withstand the high voltage of the armature winding.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위하여 전기자철심에 의하여 발생되는 제반 손실을 줄이거나 없애기 위하여 전기자철심의 소제변경과 전기자와 계자자극의 구조를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, in order to achieve the above object to reduce or eliminate all losses caused by the magnetic core to provide a structure of the magnetic core and the structure of the armature and field stimulation The purpose is.

상기 목적을 달성하기 위하여 계자자극은 외부자극과 내부자극으로 구성하여 축에 고정하고, 전기자는 비자성절연체의 코어에 도체를 권선하여 계자자극의 외부자극과 내부자극 사이에 유지되도록 본체지지대에 고정하여 축에 고정된 계자자극이 회전하면 전기자에 유도기전력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the field stimulus is composed of an external stimulus and an internal stimulus, and is fixed to the shaft, and the armature is fixed to the main body support to be held between the external stimulus and the internal stimulus of the field stimulus by winding a conductor on the core of the nonmagnetic insulator. By rotating the field stimulation fixed to the shaft is characterized in that the induced electromotive force is generated in the armature.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명의 정면도이고 제2도는 제1도의 단면도로서, 계자자극(3)은 자극지지대(3c)에 외부자극(3a)과 내부자극(3b)으로 구성되어 축(2)에 고정되어 있고, 전기자(4)는 계자자극(3의) 외부자극(3a)과 내부자극(3b) 사이에 유지되도록 본체지지대(1)에 고정되어 있다.FIG. 1 is a front view of the present invention and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 wherein the field magnetic pole 3 is composed of an external magnetic pole 3a and an internal magnetic pole 3b on the magnetic pole support 3c and is fixed to the shaft 2. The armature 4 is fixed to the body support 1 so as to be held between the external magnetic pole 3a and the internal magnetic pole 3b of the field magnetic pole 3.

상세하게 설명하면, 전기자(4)는 제4도와 같이 비자성절연체의 코어(4b)에 3상으로 도체(4a)를 권선하여 제1도와 제2도 같이 계자자극(3)의 외부자극(3a)과 내부자극(3b) 사이에 유지하도록 본체 지지대(1)에 고정한다.In detail, the armature 4 winds the conductor 4a in three phases to the core 4b of the nonmagnetic insulator as shown in FIG. 4, and the external magnetic pole 3a of the field magnetic pole 3 as shown in FIGS. ) And the main body support 1 so as to be held between the inner pole and the inner magnetic pole 3b.

계자자극(3)은 제3도와 같이 외부자극(3a)이 N극이면 마주보는 내부자극(3b)은 S극이 되도록 하고 다음 외부자극(3a)이 S극이면 마주보는 내부자극(3b)은 N극이 되도록 한다. 계자자극(3)이 다수 개이면 순차적으로 위와 같이 배열하되 짝수개가 되도록 한여, 제1도와 제2도 같이 축(2)에 고정한다.As shown in FIG. 3, the field magnetic pole 3 has an internal magnetic pole 3b facing the N pole when the external magnetic pole 3a is the N pole, and the inner magnetic pole 3b facing the next pole when the next outer magnetic pole 3a is an S pole. Make it N pole. If there are a plurality of field stimulation (3) are arranged as above in order to be even numbered, fixed to the axis (2) as shown in the first and second.

또 계자자극(3)의 간격은 제3도와 같이 외부계자자극(3a)에서 내부계자자극 (3b)까지의 거리보다 크게 한다. 이와 같이 구성하여 축(2)에 외부 힘을 가하면 자극(3)이 회전을 하게 되고 전기자(4)에는 유도기전력이 유기되어 유도전류가 흐르게 된다.The distance between the field magnetic poles 3 is larger than the distance from the external magnetic poles 3a to the internal magnetic poles 3b as shown in FIG. When the external force is applied to the shaft 2 in this manner, the magnetic pole 3 rotates and the induced electromotive force is induced in the armature 4 so that an induced current flows.

상기한 바와 같이 구성된 교류발전기를 운전하면 전기자코어를 비자성절연체로 하였기 때문에 계자자극이 회전할 때 전기자철심으로 인한 제반 철손실을 없애는 효과가 있고, 계자자극과 전기자의 코어와 자기유도에 의한 흡착력이 일어나지 않으므로 발전효율을 높일 수 있고, 계자자극의 자력을 크게 하여도 되는 효과가 있다. 또 전기자코어를 비자성절연체를 사용하므로서 높은 전압에도 견딜 수 있는 효과가 있다.If the alternator is operated as described above, the armature core is made of nonmagnetic insulator, and thus the effect of eliminating all the iron losses due to the magnetic magnetic core when the field magnetic pole rotates, and the adsorption force due to the field magnetic pole and the core and magnetic induction Since this does not occur, the power generation efficiency can be increased, and the magnetic force of the field stimulation can be increased. In addition, the armature core can withstand high voltages by using a nonmagnetic insulator.

Claims

전기자(4)는 비자성 절연체로 된 코어(4b)에 3상으로 도체(4a)를 권선하여 본체지지대(1)에 고정하고, 자극(3)은 도체(4a)를 통과하는 자속의 밀도를 높이기 위하여 외부자극(3a)과 내부자극(3b)으로 구성하여 축(2)에 고정 설치하여 자극(3)이 회전하도록 구성된 교류발전기The armature 4 winds the conductor 4a in three phases on a core 4b made of a nonmagnetic insulator and is fixed to the body support 1, and the magnetic pole 3 measures the density of the magnetic flux passing through the conductor 4a. Alternator is composed of an external magnetic pole (3a) and the internal magnetic pole (3b) to increase the fixed to the shaft (2) to rotate the magnetic pole (3)

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