KR20120011314A - 회전 전기 기계, 직동 전기 기계 및 풍력 발전 시스템 - Google Patents

회전 전기 기계, 직동 전기 기계 및 풍력 발전 시스템 Download PDF

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KR20120011314A
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야스히로 미야마토
히로시 츠마가리
다이스케 모리시타
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가부시키가이샤 야스카와덴키
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Abstract

본 발명은 회전 전기 기계를 개시하고 있으며, 상기 회전 전기 기계는, 고정자와, 고정자와 대향하고, 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 회전방향을 갖는 회전자를 포함하며, 고정자 및 회전자중 하나는 코일을 구비하고, 고정자 및 회전자중 다른 하나는 회전방향으로 교대에 정렬되고 또한 고정자 및 회전자중 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하는 복수의 자극 유닛을 구비하며, 자극 유닛 각각은, 고정자 및 회전자중 하나 측을 향해 돌출하는 돌기부가 형성되는 유닛 철심과, 유닛 철심의 고정자 및 회전자중 하나 측에 있어서, 각각의 돌기부 사이에 마련된 영구 자석을 구비하며, 제 1 자극은 영구 자석에 의해 형성되고, 제 2 자극은 각각의 돌기부에 의해 형성된다.

Description

회전 전기 기계, 직동 전기 기계 및 풍력 발전 시스템{ROTATING ELECTRICAL MACHINE, LINEAR MOTION ELECTRICAL MACHINE, AND WIND GENERATOR SYSTEM}
본 출원은 2010년 7월 28일자로 출원된 일본 특허 출원 제 2010-169492 호를 우선권 주장하는 출원이며, 상기 일본 특허 출원의 내용은 전체적으로 본원에 참고로 합체된다.
본 발명은 회전 전기 기계(rotating electrical machine), 직동 전기 기계(linear motion electrical machine) 및 풍력 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 회전 전기 기계나 직동 전기 기계에 있어서, 1개의 자극을 형성하기 위하여, 1개의 영구 자석을 사용하고 있다.
본 발명은 영구 자석의 사용량을 용이하게 삭감하는 것이 가능한 회전 전기 기계, 직동 전기 기계 및 풍력 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 관점에 따르면, 회전 전기 기계로서, 고정자와, 상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 회전방향을 갖는 회전자를 포함하며, 상기 고정자 및 상기 회전자중 하나는 코일을 구비하고, 상기 고정자 및 상기 회전자중 다른 하나는 상기 회전방향으로 정렬된 복수의 자극 유닛을 구비하며, 상기 자극 유닛은 상기 회전방향으로 교대로 정렬되고 상기 회전자 및 상기 고정자중 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하고, 상기 자극 유닛 각각은, 상기 회전자 및 상기 고정자중 하나 측을 향해 돌출하도록 구성된 돌기부가 상기 회전방향의 양단부에 형성된 유닛 철심과, 상기 유닛 철심의 상기 고정자 및 회전자중 하나 측에 있어서 각각의 돌기부 사이에 마련된 영구 자석을 포함하며, 상기 제 1 자극은 상기 영구 자석에 의해 형성되고, 상기 제 2 자극은 상기 회전방향을 따라 인접하는 각각의 돌기부에 의해 형성되는, 회전 전기 기계가 제공된다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 회전 전기 기계로서, 고정자와, 상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 회전방향을 갖는 회전자를 포함하며, 상기 고정자 및 상기 회전자중 하나는 코일을 구비하고, 상기 고정자 및 상기 회전자중 다른 하나는 상기 회전방향으로 정렬된 자극 형성 수단을 구비하며, 상기 자극 형성 수단은 상기 회전방향으로 교대로 정렬되고 상기 회전자 및 상기 고정자중 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하는, 회전 전기 기계가 제공된다.
본 발명의 제 3 관점에 따르면, 직동 전기 기계로서, 고정자와, 상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 이동방향을 갖는 이동자를 포함하며, 상기 고정자 및 상기 이동자중 하나는 코일을 구비하고, 상기 고정자 및 상기 이동자중 다른 하나는 상기 이동방향으로 정렬된 복수의 자극 유닛을 구비하며, 상기 자극 유닛은 상기 이동방향으로 교대로 정렬되고 상기 고정자 및 이동자중 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하고, 상기 자극 유닛 각각은, 상기 고정자 및 상기 이동자중 하나 측을 향해 돌출하는 돌기부가 상기 이동방향의 양단부에 형성된 유닛 철심과, 상기 유닛 철심의 상기 고정자 및 이동자중 하나 측에 있어서 각각의 돌기부 사이에 마련된 영구 자석을 포함하며, 상기 제 1 자극은 상기 영구 자석에 의해 형성되고, 상기 제 2 자극은 상기 이동방향을 따라 인접하는 각각의 돌기부에 의해 형성되는, 직동 전기 기계가 제공된다.
본 발명의 제 4 관점에 따르면, 발전기를 구비하는 풍력 발전 시스템으로서, 상기 발전기는, 고정자와, 상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 회전방향을 갖는 회전자를 포함하며, 상기 고정자 및 상기 회전자중 하나는 코일을 구비하고, 상기 고정자 및 상기 회전자중 다른 하나는 상기 회전방향으로 정렬된 복수의 자극 유닛을 구비하며, 상기 자극 유닛은 상기 회전방향으로 교대로 정렬되고 상기 회전자 및 상기 고정자중 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하고, 상기 자극 유닛 각각은, 상기 회전자 및 상기 고정자중 하나 측을 향해 돌출하도록 구성된 돌기부가 상기 회전방향의 양단부에 형성된 유닛 철심과, 상기 유닛 철심의 상기 고정자 및 회전자중 하나 측에 있어서 각각의 돌기부 사이에 마련된 영구 자석을 포함하며, 상기 제 1 자극은 상기 영구 자석에 의해 형성되고, 상기 제 2 자극은 상기 회전방향을 따라 인접하는 각각의 돌기부에 의해 형성되는, 풍력 발전 시스템이 제공된다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 회전 전기 기계의 정단면도,
도 2는 제 1 실시형태에 따른 회전자의 일부 확대도,
도 3은 제 1 실시형태에 따른 자극 유닛의 사시도,
도 4는 다른 구성의 자극 유닛의 정단면도,
도 5는 제 2 실시형태에 따른 자극 유닛의 정단면도,
도 6은 제 2 실시형태에 따른 자극 유닛의 사시도,
도 7은 제 3 실시형태에 따른 자극 유닛의 정단면도,
도 8은 제 3 실시형태에 따른 자극 유닛의 사시도,
도 9a는 제 4 실시형태에 따른 자극 유닛의 정단면도,
도 9b는 제 4 실시형태에 따른 자극 유닛의 정단면도,
도 10은 제 4 실시형태에 따른 자극 유닛의 배치도,
도 11은 갭 자속 분포를 도시하는 도면,
도 12는 증속 기어와 발전기를 가지는 풍력 발전 시스템의 개요를 도시하는 도면,
도 13은 직접 구동형의 풍력 발전 시스템의 개요를 도시하는 도면,
도 14는 제 5 실시형태에 따른 직동 전기 기계의 정단면도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
본 실시형태에서는, 회전 전기 기계에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 따른 회전 전기 기계는 발전기 또는 전동기일 수 있다. 이하, 본 실시형태에 따른 회전 전기 기계의 예시적인 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시형태에 따른 회전 전기 기계의 정단면도이다. 도 1은, 도 1에 도시된 회전축(R)에 대해 수직인 방향으로 회전 전기 기계를 절단했을 때의 회전 전기 기계의 단면을 도시한다.
도 1에 있어서, 회전 전기 기계는 고정자(1) 및 회전자(2)를 포함한다. 고정자(1)는 고정자 철심(11) 및 코일(12)을 구비하고, 회전자(2)의 외주측을 둘러싼다. 고정자(1)는 갭(gap)을 거쳐서 회전자(2)의 외주와 대향하고 있다. 회전자(2)의 외주에는, 자극이 형성되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 따른 회전 전기 기계가 전동기일 경우에는, 코일(12)에 의해 발생하는 회전 자계에 의해서 회전자(2)가 회전축(R) 주위를 회전한다. 한편, 본 실시형태에 따른 회전 전기 기계가 발전기일 경우에는, 회전자(2)가 회전축(R) 주위를 회전함으로써, 코일(12)에 전압이 유기된다. 회전자(2)는 원형의 외형을 가지며, 원주방향으로 회전한다.
회전자(2)는 샤프트(shaft)(21), 회전자 철심(22) 및 자극 유닛(23)을 갖는다. 회전자 철심(22)은 샤프트(21)의 외주에 마련된다. 자극 유닛(23)은 회전자 철심(22)의 외주에 원주방향으로 정렬되고, 후술하는 볼트(233)에 의해 회전자 철심(22)의 외주에 고정된다. 회전자 철심(22)은 자극 유닛(23)을 유지하는 유지 철심이다.
다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여 자극 유닛(23)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 회전자(2)의 일부 확대도이다. 도 2에 있어서, X는 자극 유닛(23)이 고정자(1)와 대향하는 대향방향을 나타내고, Y는 회전자(2)의 회전방향을 나타낸다. 도 3에 있어서, Z는 회전축(R) 방향을 나타낸다. X 방향은 Y 방향과 수직인 방향이다. X 방향 및 Y 방향은 Z 방향과 수직인 방향이다. 도 3은 도 2에 도시된 자극 유닛(23)의 사시도이다.
도 2 및 도 3에 있어서, 자극 유닛(23)은 유닛 철심(231), 영구 자석(232) 및 볼트(233)를 구비한다. 유닛 철심(231)은 강자성체이고, 예를 들어 양면에 접착제가 도포된 전자강판(접착 코어)을 적층하여 제조된다. 접착제가 도포된 소정 형상의 전자강판을 Z 방향으로 소정 매수 적층한 후, 적층된 소정 형상의 전자강판을 가열 및 가압하는 것에 의해, 유닛 철심(231)이 제조된다. 유닛 철심(231)의 Y 방향의 각 단부에는 돌기부(234)가 형성된다. 돌기부(234)는 고정자(1)측을 향해 돌출되어 있다. 돌기부(234)에는, 볼트(233)가 삽입되는 볼트 구멍(235)이 형성된다. 1개의 돌기(234)에 대하여 2개의 볼트 구멍(235)이 형성되고, 각각의 볼트 구멍(235)은 Z 방향으로 정렬되어 있다. 결과적으로, 자극 유닛(23)은 4개의 볼트(233)에 의해 회전자 철심(22)의 외주에 고정된다. 유닛 철심(231)의 회전자 철심(22)측의 형상은 회전자 철심(22)의 외주 형상에 맞춘 원호형상이거나 또는 평탄할 수도 있다. 유닛 철심(231)의 회전자 철심(22)측의 형상이 평탄할 경우, 회전자 철심(22)의 외주에도 평탄부가 마련될 수 있다.
영구 자석(232)은 단면 형상이 사다리꼴이고, 유닛 철심(231)에 형성된 홈부(236)에 삽입되고, 유닛 철심(231)의 고정자(1)측에 마련된다. 또한, 영구 자석(232)은 Y 방향에 있어서 유닛 철심(231)의 중앙에 배치되고, Y 방향으로 정렬된 돌기부(234) 사이에 배치된다. 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 극성은 N극이고, 유닛 철심(231)측의 극성은 S극이다. 돌기부(234)는 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 면보다도 고정자(1)측을 향해 치수 t1(도 2 참조)만큼 돌출한다.
다음에, 도 2를 참조하여 자극 유닛(23)에 의해 회전자(2)에 형성되는 자극에 대하여 설명한다. 영구 자석(232)은 제 1 자극(P11)을 형성한다. 여기에서는, 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 극성이 N극이므로, 제 1 자극(P11)의 고정자(1)측의 극성도 N극이 된다. 다른 자극 유닛(23)과의 사이에서 Y 방향으로 인접한 2개의 돌기부(234)는 볼록 극성을 갖는 제 2 자극(P21)을 형성한다. 제 2 자극(P21)의 고정자(1)측의 극성은 영구 자석(232)의 유닛 철심(231)측의 극성과 동일하여, 여기에서는 S극이 된다. 이러한 자극을 형성하는 자극 유닛(23)을 Y 방향으로 정렬하는 것에 의해, 회전자(2)의 외주에는, Y 방향으로 교대로 정렬되고 고정자(1)측으로 서로 반대의 극성을 형성되는 제 1 자극(P11) 및 제 2 자극(P21)이 형성된다. 즉, m(m은 자연수)개의 자극 유닛(23)을 Y 방향으로 정렬하면, 총 자극수는 2m개가 된다. 그리고, 영구 자석(232)이 형성되는 제 1 자극(P11)은 총 자극수의 반수(m개)가 되고, 나머지의 반수(m개)가 2개의 돌기부(234)에 의해 형성되는 제 2 자극(P21)으로 구성될 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 특허청구범위에 기재된 자극 형성 수단이 자극 유닛(23)으로 이루어진다.
이와 같이, 총 자극수(n=2m)의 반수(1/2n=m)를 영구 자석(232)에 의해 형성된 제 1 자극(P11)으로 구성하고, 나머지의 반수(1/2n=m)를 돌기부(234)에 의해 형성된 제 2 자극(P21)으로 구성하고 있다. 따라서, 전술한 종래기술과 비교하여 영구 자석의 사용 개수를 반수로 할 수 있다.
또한, 도 2에 나타낸 λp는 제 1 자극(P11) 및 제 2 자극(P21) 사이의 자극 피치이다. 또한, 도 2의 예에서는, 돌기부(234) 및 영구 자석(232)의 Y 방향의 폭은 모두 1/2λp보다 좁은 폭을 갖고, 돌기부(234)와 영구 자석(232) 사이에는, 갭이 형성되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 총 자극수의 반수를 영구 자석(232)에 의해 형성된 제 1 자극(P11)으로 구성하고, 나머지의 반수를 돌기부(234)에 의해 형성된 제 2 자극(P21)으로 구성하고 있다. 이러한 구성에 의해, 전술한 종래기술과 비교하여 영구 자석의 사용 개수를 반수로 할 수 있어, 영구 자석의 사용량을 용이하게 삭감할 수 있다.
또한, 회전 전기 기계에 사용되는 영구 자석은 일반적으로 Nd-Fe-B를 주성분으로 하는 도전성의 희토류 자석인 경우가 많다. 이 경우, 영구 자석의 내부에 와전류 손실이 발생하여, 효율이 저하되어버린다. 그렇지만, 본 실시형태에 따르면, 전술한 종래기술과 비교하여 영구 자석의 사용 개수를 반수로 할 수 있으므로, 영구 자석에서 발생하는 와전류 손실을, 회전 전기 기계 전체에서 약 절반으로 저감할 수 있다. 그에 따라, 회전 전기 기계의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 2 자극(P21)은 볼록 극성을 갖는다. 그 결과, 회전 전기 기계가 발전기일 경우에, 유기 전압 벡터에 대해 전류 위상을 진행방향으로 시프트시킨 벡터 제어를 실행함으로써, 약 30%의 출력 마진을 얻게 할 수 있다. 그 결과, 동일한 사이즈를 이용하여 발전량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 유닛 철심(231)이 적층된 전자강판으로 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 와전류 손실의 양을 더욱 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 유닛 철심(231)에 접착 코어로 불리는 전자강판이 사용된다. 이러한 구성에 의해, 유닛 철심(231)의 강성 및 강도를 향상시키므로, 유닛 철심(231)에 직접 또한 용이하게 볼트 구멍(235)을 형성할 수 있다. 그리고, 이러한 볼트 구멍(235)에 볼트(233)를 삽입하여, 자극 유닛(23)을 회전자 철심(22)의 외주에 고정할 수 있다. 여기에서, 전술한 종래 기술에 따르면, 착자된 영구 자석은 고정자 표면에 접착제를 사용하여 직접 고정된다. 그리고, 영구 자석 사이에는 자석 누름 부재가 마련되어 있다. 이 경우, 영구 자석이 착자된 후에 고정자 표면에 고정된다. 그러나, 이것은 영구 자석의 위치 어긋남을 발생시키기 쉬워서, 자석 누름 부재를 영구 자석과는 별도로 준비할 필요가 있어, 영구 자석의 고정 작업이 곤란하다. 이에 대하여, 본 실시형태에 따르면, 자극 유닛(23)을 사용하고 있으므로, 고정 작업성이 용이해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 돌기부(234)가 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 면보다도 치수 t1만큼 고정자(1)측을 향해 돌출되어 있다. 그 결과, 회전축(R) 방향으로부터 회전자(2)를 고정자(1)의 내주측으로 삽입할 때, 영구 자석(232)이 고정자(1)에 접촉하기 쉽지 않아서, 삽입중에 영구 자석(232)에 대한 파손을 방지하기 용이해진다.
또한, 대구경(大口徑)을 갖는 회전 전기 기계에서는, 자극수가 많아지므로, 상기 본 실시형태에 따라 달성되는 이점은 훨씬 더 현저해진다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 전술한 자극 유닛(23)에 볼록부(237)를 형성하고, 회전자 철심(22)에 볼록부(237)와 결합 가능한 오목부(221)를 형성해도 좋다. 도 4는 다른 구성의 자극 유닛(23)의 정단면도이다. 이 경우, 자극 유닛(23)은 볼트(233) 이외에 볼록부(237)에 의해서도 고정되므로, 자극 유닛(23)의 고정이 훨씬 더 강고해진다.
또한, 상기에서는, 자극 유닛(23)이 4개의 볼트(233)에 의해 회전자 철심(22)의 외주에 고정되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 볼트(233)는 4개에 한정되지 않고, 임의의 개수가 있어도 좋다. 예를 들면, 돌기부(234) 마다 1개의 볼트(233), 즉 합계 2개가 있거나, 또는 돌기부(234) 마다 3개의 볼트(233), 즉 6개가 있을 수도 있다. 또는, 예를 들어 볼트(233)를 생략하고 자극 유닛(23)을 접착제로 접착 고정할 수도 있다. 이러한 경우에도, 전술한 종래 기술의 경우에서와 같이 자석 누름 부재를 사용하지 않는다는 점에서, 고정 작업성이 향상된다.
또한, 상기에서는, 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 극성을 N극으로 하고, 유닛 철심(231)측의 극성을 S극으로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 극성을 S극으로 하고, 유닛 철심(231)측의 극성을 N극으로 할 수도 있다.
또한, 상기에서는, 코일(12)을 고정자(1)에 마련하고, 자극 유닛(23)을 회전자(2)에 마련하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 코일(12)을 회전자(2)에 마련하고, 자극 유닛(23)을 고정자(1)에 마련할 수도 있다. 이러한 경우에, 고정자 철심(11)이 자극 유닛(23)을 유지하는 유지 철심이 된다.
또한, 상기에서는, 회전자(2)가 고정자(1)의 내주측에 마련되어, 고정자(1)의 내주측에서 회전하는 인너 로터(inner rotor) 구조이지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 회전자(2)가 고정자(1)의 외주측에 마련되어, 고정자(1)의 외주측에서 회전하는 아우터 로터(outer rotor) 구조일 수도 있다. 즉, 도 1에 도시된 고정자(1)와 회전자(2)를 반대로 한 구조일 수도 있다.
(제 2 실시형태)
본 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 따른 자극 유닛과는 다른 구성을 구비하는 자극 유닛에 대하여 설명한다. 도 5는 제 2 실시형태에 따른 자극 유닛의 정단면도이며, 도 6은 제 2 실시형태에 따른 자극 유닛의 사시도이다. 도 5 및 도 6에 있어서, X는 도 2 및 도 3에 나타낸 X 방향과 동일한 방향을 나타내고, Y는 도 2 및 도 3에 나타낸 Y 방향과 동일한 방향을 나타내며, Z는 도 3에 나타낸 Z 방향과 동일한 방향을 나타내고 있다.
도 5 및 도 6에 있어서, 자극 유닛(33)은 유닛 철심(331), 영구 자석(332), 볼트(333) 및 유닛 철심편(337)을 갖는다. 영구 자석(332) 및 유닛 철심편(337) 이외의 구성은 도 2 및 도 3에 도시한 자극 유닛(23)과 동일하므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
영구 자석(332)은 단면 형상이 사다리꼴이며, 유닛 철심(331)에 형성된 홈부(336)내에 삽입되어, 유닛 철심(331)의 고정자(1)측에 마련된다. 또한, 영구 자석(332)은 Y 방향으로 유닛 철심(331)의 중앙에 배치되고, Y 방향으로 정렬된 돌기부(334) 사이에 배치된다. 영구 자석(332)의 고정자(1)측의 극성은 N극이고, 유닛 철심(331)측의 극성은 S극이다.
유닛 철심편(337)은 Z 방향으로 적층된 전자강판으로 구성된다. 유닛 철심편(337)은 영구 자석(332)의 고정자(1)측의 면에 접착제 등에 의해 고정된다. 돌기부(334)는 유닛 철심편(337)의 고정자(1)측의 면보다도 치수 t2(도 5 참조)만큼 고정자(1)측을 향해 돌출하여 있다.
다음에, 도 5를 참조하여 자극 유닛(33)에 의해 회전자(2)에 형성되는 자극에 대하여 설명한다. 영구 자석(332)은 제 1 자극(P11)을 형성한다. 여기에서는, 영구 자석(332)의 고정자(1)측의 극성이 N극이므로, 제 1 자극(P11)의 고정자(1)측의 극성도 N극이 된다. Y 방향으로 인접하는 2개의 돌기부(334)는 볼록 극성을 갖는 제 2 자극(P21)을 형성한다. 제 2 자극(P21)의 고정자(1)측의 극성은 영구 자석(332)의 유닛 철심(331)측의 극성과 동일하고, 여기에서는 S극이 된다. 이러한 자극을 형성하는 자극 유닛(33)을 Y 방향으로 정렬하는 것에 의해, 회전자(2)의 외주에는, Y 방향으로 교대로 정렬되고 고정자(1)측의 극성이 서로 반대인 제 1 자극(P11) 및 제 2 자극(P21)이 형성된다. 즉, 본 실시형태에서는, 특허청구범위에 기재된 자극 형성 수단이 자극 유닛(33)으로 이루어진다.
또한, 도 5에 나타낸 λp는 도 2에 나타낸 λp와 마찬가지로 제 1 자극(P11)과 제 2 자극(P21) 사이의 자극 피치이다. 또한, 도 5의 예에서는, 돌기부(334) 및 영구 자석(332)의 Y 방향의 폭은 모두 1/2λp보다 좁은 폭을 갖고, 돌기부(334)와 영구 자석(332) 사이에는, 갭이 형성되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 영구 자석(332)의 고정자(1)측의 면에, 적층된 전자강판에 의해 구성되는 유닛 철심편(337)이 마련되어 있다. 그 결과, 도전성의 영구 자석을 사용했을 경우에 발생하는 와전류 손실을 제 1 실시형태보다 크게 저감시킬 수 있다. 그에 따라, 회전 전기 기계의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 돌기부(334)가 유닛 철심편(337)의 고정자(1)측의 면보다도 고정자(1)측으로 돌출되어 있다. 그 결과, 회전축(R) 방향으로부터 회전자(2)를 고정자(1)의 내주측에 삽입할 때에, 유닛 철심편(337)이 고정자(1)에 접촉하기 쉽지 않아서, 삽입중에 유닛 철심편(337) 및 영구 자석(332)에 대한 파손을 억제하기 용이해진다.
또한, 상기에서는 특별히 설명하지 않고 있었지만, 유닛 철심편(337)은 제 1 실시형태와 마찬가지로 양면에 접착제가 도포된 전자강판(접착 코어)을 적층한 것일 수도 있다.
또한, 상기에서는, 영구 자석(332)의 고정자(1)측의 극성을 N극으로 하고, 유닛 철심(331)측의 극성을 S극으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 영구 자석(332)의 고정자(1)측의 극성을 S극으로 하고, 유닛 철심(331)측의 극성을 N극으로 할 수도 있다.
(제 3 실시형태)
본 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 자극 유닛과는 다른 구성을 구비하는 자극 유닛에 대하여 설명한다. 도 7은 제 3 실시형태에 따른 자극 유닛의 정단면도이며, 도 8은 제 3 실시형태에 따른 자극 유닛의 사시도이다. 도 7 및 도 8에 있어서, X는 도 2 및 도 3에 나타낸 X 방향과 동일한 방향을 나타내고, Y는 도 2 및 도 3에 나타낸 Y 방향과 동일한 방향을 나타내며, Z는 도 3에 나타낸 Z 방향과 동일한 방향을 나타내고 있다.
도 7 및 도 8에 있어서, 자극 유닛(43)은 유닛 철심(431), 영구 자석(432) 및 볼트(433)를 갖는다. 유닛 철심(431) 및 영구 자석(432) 이외의 구성은 도 2 및 도 3에 도시한 자극 유닛(23)과 동일하므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
유닛 철심(431)은 강자성체이며, 예를 들어 양면에 접착제가 도포된 전자강판(접착 코어)을 적층한 것이다. 접착제가 도포된 소정 형상의 전자강판을 Z 방향으로 소정 매수 적층한 후, 적층된 소정 형상의 전자강판을 가열 및 가압하는 것에 의해, 유닛 철심(431)이 제조된다. 유닛 철심(431)의 Y 방향 양단부에는, 돌기부(434)가 형성된다. 돌기부(434)는 치수 t3(도 7 참조)만큼 고정자(1)측을 향해 돌출하여 있다. 돌기부(434)에는, 볼트(433)가 삽입되는 볼트 구멍(435)이 형성된다. 여기까지는, 제 1 실시형태와 동일하다.
영구 자석(432)은 단면 형상이 장방형이며, 유닛 철심(431)에 형성된 자석 구멍(436)에 삽입된다. 자석 구멍(436)은 유닛 철심(431)의 고정자(1)측을 향해 돌출된 삽입부(437)에 형성된다. 이러한 구성에 의해, 영구 자석(432)의 고정자(1)측의 면에는, 적층된 전자강판으로부터 이루어지는 삽입부(437)의 일부가 존재하게 된다. 삽입부(437)는 Y 방향으로 유닛 철심(431)의 중앙에 배치되고, Y 방향으로 정렬된 돌기부(434) 사이에 배치된다. 영구 자석(432)의 고정자(1)측의 극성은 N극이고, 유닛 철심(23)측의 극성은 S극이다. 돌기부(434)는 삽입부(437)의 고정자(1)측의 면보다도 고정자(1)측을 향해 돌출하여 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 특허청구범위에 기재된 자극 형성 수단이 자극 유닛(43)으로 이루어진다.
다음에, 도 7을 참조하여 자극 유닛(43)에 의해 회전자(2)에 형성되는 자극에 대하여 설명한다. 영구 자석(432)은 제 1 자극(P11)을 형성한다. 여기에서는, 영구 자석(432)의 고정자(1)측의 극성은 N극이므로, 제 1 자극(P11)의 고정자(1)측의 극성도 N극이 된다. Y 방향으로 인접하는 2개의 돌기부(434)는 볼록 극성을 갖는 제 2 자극(P21)을 형성한다. 제 2 자극(P21)의 고정자(1)측의 극성은 영구 자석(432)의 유닛 철심(431)측의 극성과 동일하고, 여기에서는 S극이 된다. 이러한 자극을 형성하는 자극 유닛(43)을 Y 방향으로 정렬하는 것에 의해, 회전자(2)의 외주에는, Y 방향에 교대로 정렬되고 고정자(1)측의 극성이 서로 반대인 제 1 자극(P11) 및 제 2 자극(P21)이 형성된다.
또한, 도 7에 나타낸 λp는 도 2에 나타낸 λp와 마찬가지로 제 1 자극(P11)과 제 2 자극(P21) 사이의 자극 피치이다. 또한, 도 7의 예에서는, 돌기부(434) 및 삽입부(437)의 Y 방향의 폭은 모두 1/2λp보다도 좁은 폭을 갖고, 돌기부(434)와 삽입부(437) 사이에는, 갭이 형성되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 영구 자석(432)의 고정자(1)측의 면에, 적층된 전자강판으로부터 이루어지는 삽입부(437)가 존재하고 있다. 그 결과, 도전성의 영구 자석을 사용했을 경우에 발생하는 와전류 손실을 제 1 실시형태보다 크게 저감시킬 수 있다. 그에 따라, 회전 전기 기계의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 영구 자석(432)이 삽입부(437)에 의해 덮여 있으므로, 회전시 원심력에 의해 야기되는 영구 자석(437)의 이탈을 방지하기 용이해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 돌기부(434)가 삽입부(437)의 고정자(1)측 면보다도 고정자(1)측을 향해 돌출되어 있다. 그 결과, 회전축(R) 방향으로부터 회전자(2)를 고정자(1)의 내주측으로 삽입할 때, 삽입부(437)가 고정자(1)에 접촉하기 쉽지 않아서, 삽입중에 삽입부(437) 및 영구 자석(332)에 대한 파손을 억제할 수 있다.
(제 4 실시형태)
본 실시형태에서는, 제 1 내지 제 3 실시형태에 따른 자극 유닛의 회전축(R) 방향의 배열 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 일례로서 제 1 실시형태에 따른 자극 유닛을 사용하여 설명한다. 도 9a 및 도 9b는 제 4 실시형태에 따른 자극 유닛의 정단면도이다. 도 10은 제 4 실시형태에 따른 자극 유닛의 배치 도면이다. 도 10에 있어서, X는 도 2 및 도 3에 나타낸 X 방향과 동일한 방향을 나타내고, Y는 도 2 및 도 3에 나타낸 Y 방향과 동일한 방향을 나타내며, Z는 도 3에 나타낸 Z 방향과 동일한 방향을 나타내고 있다.
도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, 자극 유닛(23)으로서, 2종류의 자극 유닛(23a 및 23b)이 준비된다. 자극 유닛(23a)은 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 극성을 N극으로 하고 유닛 철심(231)측의 극성을 S극으로 한 것이다. 자극 유닛(23a)에 있어서, 고정자(1)측의 극성이 N극인 제 1 자극(P11)이 영구 자석(232)에 의해 형성된다. 고정자(1)측의 극성이 S극인 제 2 자극(P21)이 돌기부(234)에 의해 형성된다.
자극 유닛(23b)은 영구 자석(232)의 고정자(1)측의 극성을 S극으로 하고 유닛 철심(231)측의 극성을 N극으로 하고 있다. 자극 유닛(23b)에 있어서, 고정자(1)측의 극성이 S극인 제 1 자극(P12)이 영구 자석(232)에 의해 형성된다. 고정자(1)측의 극성이 N극인 제 2 자극(P22)이 돌기부(234)에 의해 형성된다.
이렇게 구성된 자극 유닛(23a)은 도 10에 도시하는 바와 같이 Y 방향으로 정렬된 제 1 유닛 그룹(50a)을 구성한다. 제 1 유닛 그룹(50a)에 의해, 회전자(2)의 외주에는, Y 방향으로 교대로 정렬되고 고정자(1)측의 극성이 서로 반대인 제 1 자극(P11) 및 제 2 자극(P21)이 형성된다. 한편, 이렇게 구성된 자극 유닛(23b)은 도 10에 도시하는 바와 같이 Y 방향으로 정렬된 제 2 유닛 그룹(50b)을 구성한다. 제 2 유닛 그룹(50b)은 제 1 유닛 그룹(50a)의 Z 방향으로 정렬된다. 제 2 유닛 그룹(50b)에 의해, 회전자(2)의 외주에는, Y 방향으로 교대로 정렬되고 고정자(1)측의 극성이 서로 반대인 제 1 자극(P12) 및 제 2 자극(P22)이 형성된다.
또한, 자극 유닛(23b)은 자극 유닛(23a)에 대해 1 자극 피치(λp)와 동등한 양만큼 Y 방향으로부터 벗어난 위치, 즉 전기각 위상으로 180° 벗어난 위치에 배치된다. 이러한 구성에 의해, Z 방향에서 볼 때, 제 1 자극(P11)과 제 2 자극(22)이 동일 위치에 배치되고, 제 2 자극(P21)과 제 1 자극(P12)이 동일 위치에 배치된다.
도 11은 갭중 자속 분포(이하, 갭 자속 분포라고 칭함)를 나타내는 도면이다. 도 11에 있어서, 세로축은 갭 자속 밀도를 나타내고, 가로축은 Y 방향의 위치를 나타낸다. 도 10에 나타낸 D점은 제 1 자극(P11)의 중심으로부터 1/2λp 떨어진 지점이며, 도 11의 「0」에 위치된다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 제 1 자극(P11, P12)의 갭 자속 분포는 대략 정현파를 형성하고, 제 2 자극(P21, P22)의 갭 자속 분포는 대략 사다리꼴파(trapezoidal wave)를 형성하여, 이들 갭 자속 분포가 서로 상이하게 된다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, Z 방향에서 볼 때, 제 1 자극(P11)과 제 2 자극(22)을 동일 위치에 배치하고, 제 2 자극(P21)과 제 1 자극(P12)을 동일 위치에 배치하고 있다. 이러한 구성에 의해, 제 1 자극(P11) 및 제 2 자극(22)의 갭 자속 분포를 합성한 N극 자속 분포(PN)와, 제 2 자극(P21) 및 제 1 자극(12)의 갭 자속 분포를 합성한 S극 자속 분포(PS)가 대략 동일한 파형을 형성하여, 전체적으로 정현파에 가까운 파형을 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 갭 자속 분포에 포함되는 고조파(高調波) 성분을 저감시킬 수 있어, 회전 전기 기계의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 회전 전기 기계가 발전기일 경우에는, 유기 전압 파형의 파형률(form factor)이 개선되게 된다.
또한, 상기에서는, 제 1 유닛 그룹(50a)과 제 2 유닛 그룹(50b)이 1개씩 사용되고, Z 방향으로 정렬되어 있지만, 각각 복수개가 사용되고, 그들이 Z 방향으로 정렬되어 있을 수도 있다. 제 1 유닛 그룹(50a)과 제 2 유닛 그룹(50b)이 정렬되는 순서는 임의적이지만, 제 1 유닛 그룹(50a)과 제 2 유닛 그룹(50b)을 동일 개수 사용하는 것에 의해, N극 자속 분포(PN)와 S극 자속 분포(PS)를 대략 동일한 파형으로 형성할 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 회전 전기 기계는 예를 들어 차량 등의 전동기나 AC 서보 모터 등에 적용 가능하다. 또한, 이러한 회전 전기 기계는 풍력 발전 시스템이나 차량 등의 발전기에도 적용 가능하다. 이하, 도 12 및 도 13을 참조하여, 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 회전 전기 기계를 풍력 발전 시스템의 발전기에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 12는 증속 기어 및 발전기를 구비하는 풍력 발전 시스템의 개요를 도시하는 도면이다. 도 13은 증속 기어를 생략한 직접 구동형(direct-drive type)의 풍력 발전 시스템의 개요를 도시하는 도면이다.
도 12에 도시하는 풍력 발전 시스템은 타워(61), 나셀(nacelle)(62), 발전기(63), 증속 기어(64) 및 풍차(65)를 주로 구비한다. 나셀(62)은 타워(61)상에 마련되고, 나셀(62)내에는, 발전기(63) 및 증속 기어(64)가 마련된다. 발전기(63)는 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 회전 전기 기계중 어느 하나이다. 풍차(65)는 로터 허브(651)와 블레이드(652)로 이루어지고, 증속 기어(64)를 거쳐서 발전기(63)와 접속된다. 풍차(65)의 회전은 증속 기어(64)에 의해 증속된 후, 발전기(63)로 전달된다. 도 13에 도시하는 풍력 발전 시스템은 타워(71), 나셀(72), 발전기(73) 및 풍차(74)를 주로 구비한다. 나셀(72)은 타워(71)상에 마련되고, 나셀(72)내에는 발전기(73)가 마련된다. 발전기(73)는 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 회전 전기 기계중 어느 하나이다. 풍차(74)는 로터 허브(741)와 블레이드(742)로 이루어지고, 발전기(73)와 접속된다.
이러한 풍력 발전 시스템에서는, 발전기의 회전 속도가 극히 저속으로 되는 경우가 많다. 그 결과, 발전 용량이 클 경우(예를 들면, 발전 용량이 수 M[W]인 경우), 저속에서 큰 토크를 발생시키는 발전기가 필요하게 되어, 발전기가 30 내지 100 자극수를 갖고 대구경으로 된다. 이러한 대구경의 발전기에 상기 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 회전 전기 기계를 적용했을 경우, 상기 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 이점은 훨씬 더 현저해진다.
또한, 풍력 발전 시스템은 도 12 및 도 13에 도시한 구성에 한하지 않고, 다른 구성이 이용될 수도 있다.
(제 5 실시형태)
본 실시형태에서는, 직동 전기 기계에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 직동 전기 기계는 발전기(리니어 발전기) 또는 전동기(리니어 전동기)일 수도 있다. 이하, 본 실시형태에 따른 직동 전기 기계의 예시적인 구성에 대하여 도 14를 참조해서 설명한다. 도 14는 제 5 실시형태에 따른 직동 전기 기계의 정단면도이다.
도 14에 있어서, 직동 전기 기계는 이동자(8) 및 고정자(9)를 구비한다. 이동자(8)는 도 14에 나타내는 U 방향으로 이동한다. 이동자(8)는 이동자 철심(81) 및 코일(82)을 갖는다. 고정자(9)는 이동자(8)와 갭을 거쳐서 대향하고 있다. 도 14에 있어서, V는 이동자(8)가 고정자(9)와 대향하는 대향방향을 나타낸다. 고정자(9)는 고정자 철심(91) 및 자극 유닛(92)을 갖는다. 자극 유닛(92)은 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 자극 유닛중 어느 하나에 상당하는 것이다. 여기에서는 일례로서, 제 1 실시형태에 따른 자극 유닛(23)에 상당하는 것을 자극 유닛(92)으로서 사용하고 있다.
자극 유닛(92)은 고정자 철심(91)의 이동자(8)측에 U 방향으로 정렬되고, 볼트 구멍(925)에 삽입된 볼트(923)에 의해 고정자 철심(91)의 이동자(8)측에 고정된다. 고정자 철심(91)은 자극 유닛(92)을 유지하는 유지 철심이다. 자극 유닛(92)은 유닛 철심(921), 영구 자석(922) 및 볼트(923)를 갖는다. 유닛 철심(921)의 U 방향의 양단부에는, 돌기부(924)가 형성된다. 돌기부(924)는 이동자(8)측을 향해 돌출하여 있다. 돌기부(924)에는, 볼트(923)가 삽입되는 볼트 구멍(925)이 형성된다. 영구 자석(922)은 단면 형상이 사다리꼴이며, 유닛 철심(921)에 형성된 홈부(926)에 삽입되고, 유닛 철심(921)의 이동자(8)측에 마련된다. 또한, 영구 자석(922)은 U 방향으로 유닛 철심(921)의 중앙에 배치되고, U 방향으로 정렬된 돌기부(924) 사이에 배치된다. 영구 자석(922)의 이동자(8)측의 극성은 N극이고, 유닛 철심(921)측의 극성은 S극이다. 돌기부(924)는 영구 자석(922)의 이동자(8)측의 면보다도 이동자(8)측을 향해 돌출하여 있다.
다음에, 자극 유닛(92)에 의해 고정자(9)에 형성되는 자극에 대하여 설명한다. 영구 자석(922)은 제 1 자극(P11)을 형성한다. 영구 자석(922)의 이동자(8)측의 극성이 N극으로 되어 있으므로, 제 1 자극(P11)의 이동자(8)측의 극성도 N극이 된다. U 방향으로 인접하는 2개의 돌기부(924)는 볼록 극성을 갖는 제 2 자극(P21)을 형성한다. 제 2 자극(P21)의 이동자(8)측의 극성은 영구 자석(922)의 유닛 철심(921)측의 극성과 동일하고, 여기에서는 S극이 된다. 이러한 자극을 형성하는 자극 유닛(92)을 U 방향으로 정렬하는 것에 의해, 고정자(9)의 이동자(8)측에는, U 방향으로 교대로 정렬되고 이동자(8)측의 극성이 서로 반대인 제 1 자극(P11) 및 제 2 자극(P21)이 형성된다. 즉, 본 실시형태에서는, 특허청구범위에 기재된 자극 형성 수단이 자극 유닛(92)으로 이루어진다. 그에 따라, 본 실시형태에 따른 직동 전기 기계가 전동기일 경우에는, 코일(82)에 의해 발생하는 자계에 의해 이동자(8)가 U 방향으로 이동한다. 한편, 본 실시형태에 따른 직동 전기 기계가 발전기일 경우에는, 이동자(8)가 U 방향으로 이동함으로써, 코일(82)에 전압이 유기된다.
이와 같이, 자극 유닛은 회전 전기 기계뿐만 아니라, 직동 전기 기계에도 적용 가능하다. 이러한 구성에 의해, 직동 전기 기계에 있어서도, 영구 자석의 사용 개수를 대폭 삭감할 수 있어, 영구 자석의 사용 개수를 용이하게 삭감할 수 있다.
또한, 직동 전기 기계에 사용되는 영구 자석은 일반적으로 Nd-Fe-B를 주성분으로 하는 도전성의 희토류 자석일 경우가 많다. 이러한 경우, 영구 자석의 내부에 와전류 손실이 발생하여, 효율이 저하해버린다. 그렇지만, 본 실시형태에 따르면, 영구 자석의 사용 개수를 대폭 삭감할 수 있으므로, 영구 자석에 의해 발생하는 와전류 손실을 직동 전기 기계 전체에서 대폭 삭감할 수 있다. 그에 따라, 직동 전기 기계의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기에서는, 코일(82)을 이동자(8)에 마련하고, 자극 유닛(92)을 고정자(9)에 마련하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 코일(82)을 고정자(9)에 마련하고, 자극 유닛(92)을 이동자(8)에 마련할 수도 있다. 이러한 경우, 이동자 철심(81)이 자극 유닛(92)을 유지하는 유지 철심이 된다.
또한, 상기에서는, 고정자(9)에 고정자 철심(91)을 마련하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 고정자 철심(91)을 생략하고, 소정의 궤도를 그리도록 자극 유닛(92)을 직접 배열할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 개시된 실시형태에 한정되지 않고, 본 기술분야에 숙련된 자라면, 상기 실시형태의 변형 및 변경이 가능하거나, 또는 상기 실시형태와 변경예에 의한 수법을 적절하게 조합시하는 것도 가능하다. 이러한 변형 및 변경이 본 명세서에 기재된 본 발명의 사상 및 범위내에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.
1, 9 : 고정자 2 : 회전자
11, 91 : 고정자 철심 12, 82 : 코일
21 : 샤프트 22 : 회전자 코어
23, 23a, 23b, 33, 43, 92 : 자극 유닛
8 : 이동자 81 : 이동자 철심
50a : 제 1 유닛 그룹 50b : 제 2 유닛 그룹
61, 71 : 타워 62, 72 : 나셀
63, 73 : 발전기 64 : 증속 기어
65, 74 : 풍차

Claims (15)

  1. 회전 전기 기계에 있어서,
    고정자와,
    상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 회전방향을 갖는 회전자를 포함하며,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 하나는 코일을 구비하고,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 다른 하나는 상기 회전방향으로 정렬된 복수의 자극 유닛을 구비하며, 상기 자극 유닛은 상기 회전방향으로 교대로 정렬되고 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하고,
    상기 자극 유닛 각각은,
    상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측을 향해 돌출하도록 구성된 돌기부가 상기 회전방향의 양단부에 형성된 유닛 철심과,
    상기 유닛 철심의 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측에 있어서 각각의 상기 돌기부 사이에 마련된 영구 자석을 포함하며,
    상기 제 1 자극은 상기 영구 자석에 의해 형성되고,
    상기 제 2 자극은 상기 회전방향을 따라 인접하는 각각의 상기 돌기부에 의해 형성되는
    회전 전기 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자극 유닛 각각은 상기 영구 자석의 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측에 마련된 유닛 철심편을 더 포함하는
    회전 전기 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유닛 철심편은 적층된 전자강판으로 이루어지는
    회전 전기 기계.
  4. 제 2 항에 있어서,
    각각의 상기 돌기부는 상기 유닛 철심편보다도 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측을 향해 돌출하여 있는
    회전 전기 기계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구 자석은 상기 유닛 철심에 형성된 자석 구멍의 내부에 마련되는
    회전 전기 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 상기 돌기부는 상기 영구 자석의 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측에 존재하는 상기 유닛 철심의 일부보다도 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측을 향해 돌출하여 있는
    회전 전기 기계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 돌기부는 상기 영구 자석보다도 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측을 향해 돌출하여 있는
    회전 전기 기계.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유닛 철심은 적층된 전자강판으로 이루어지는
    회전 전기 기계.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자강판의 양면에는, 접착제가 도포되어 있는
    회전 전기 기계.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고정자 및 상기 회전자 중 상기 다른 하나는 각각의 상기 자극 유닛을 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측에 유지하도록 구성된 유지 철심을 구비하며,
    상기 유닛 철심에는, 상기 자극 유닛을 상기 유지 철심에 고정하는 볼트를 삽입하기 위한 볼트 구멍이 형성되어 있는
    회전 전기 기계.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 상기 다른 하나는, 상기 회전방향을 따라 정렬된 각각의 상기 자극 유닛을 갖고 또한 상기 회전자의 회전축 방향으로 정렬된 복수의 유닛 그룹을 구비하며,
    상기 복수의 유닛 그룹은,
    상기 제 1 자극의 상기 고정자 및 상기 회전자중 상기 하나 측의 극성이 N극인 제 1 유닛 그룹과,
    상기 제 1 자극의 상기 고정자 및 상기 회전자중 상기 하나 측의 극성이 S극이고, 상기 제 1 유닛 그룹과 동일한 개수로 마련된 제 2 유닛 그룹을 포함하며,
    상기 회전축 방향에서 볼 때, 상기 제 1 유닛 그룹의 제 1 자극과 상기 제 2 유닛 그룹의 제 2 자극이 상기 회전방향에서 동일 위치에 배치되고, 상기 제 1 유닛 그룹의 제 2 자극과 상기 제 2 유닛 그룹의 제 1 자극이 상기 회전방향에서 동일 위치에 배치되는
    회전 전기 기계.
  12. 회전 전기 기계에 있어서,
    고정자와,
    상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 회전방향을 갖는 회전자를 포함하며,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 하나는 코일을 구비하고,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 다른 하나는 상기 회전방향으로 정렬된 자극 형성 수단을 구비하며, 상기 자극 형성 수단은 상기 회전방향으로 교대로 정렬되고 상기 회전자 및 상기 고정자중 상기 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 형성하는
    회전 전기 기계.
  13. 직동 전기 기계에 있어서,
    고정자와,
    상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 이동방향을 갖는 이동자를 포함하며,
    상기 고정자 및 상기 이동자중 하나는 코일을 구비하고,
    상기 고정자 및 상기 이동자중 다른 하나는 상기 이동방향으로 정렬된 복수의 자극 유닛을 구비하며, 상기 자극 유닛은 상기 이동방향으로 교대로 정렬되고 상기 고정자 및 상기 이동자중 상기 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하고,
    상기 자극 유닛 각각은,
    상기 고정자 및 상기 이동자중 상기 하나 측을 향해 돌출하도록 구성된 돌기부가 상기 이동방향의 양단부에 형성된 유닛 철심과,
    상기 유닛 철심의 상기 고정자 및 상기 이동자중 상기 하나 측에 있어서 각각의 상기 돌기부 사이에 마련된 영구 자석을 포함하며,
    상기 제 1 자극은 상기 영구 자석에 의해 형성되고,
    상기 제 2 자극은 상기 이동방향을 따라 인접하는 각각의 상기 돌기부에 의해 형성되는
    직동 전기 기계.
  14. 발전기를 구비하는 풍력 발전 시스템에 있어서,
    상기 발전기는,
    고정자와,
    상기 고정자와 대향하고, 상기 고정자와 대향하는 방향에 대해 수직인 회전방향을 갖는 회전자를 포함하며,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 하나는 코일을 구비하고,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 다른 하나는 상기 회전방향으로 정렬된 복수의 자극 유닛을 구비하며, 상기 자극 유닛은 상기 회전방향으로 교대로 정렬되고 상기 고정자 및 상기 회전자중 상기 하나 측의 극성이 서로 반대가 되도록 구성된 제 1 및 제 2 자극을 각각 형성하고,
    상기 자극 유닛 각각은,
    상기 고정자 및 상기 회전자중 상기 하나 측을 향해 돌출하도록 구성된 돌기부가 상기 회전방향의 양단부에 형성된 유닛 철심과,
    상기 유닛 철심의 상기 고정자 및 상기 회전자중 상기 하나 측에 있어서 각각의 상기 돌기부 사이에 마련된 영구 자석을 포함하며,
    상기 제 1 자극은 상기 영구 자석에 의해 형성되고,
    상기 제 2 자극은 상기 회전방향을 따라 인접하는 각각의 상기 돌기부에 의해 형성되는
    풍력 발전 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    타워와,
    상기 타워에 마련된 나셀과,
    상기 나셀에 마련된 상기 발전기와,
    상기 발전기에 직접적 또는 간접적으로 접속된 풍차를 포함하는
    풍력 발전 시스템.
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