KR940001180B1 - 영구자석 가변 자기저항형 발전기 - Google Patents

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내용 없음.

Description

영구자석 가변 자기저항형 발전기

제1도는 고정자의 절반과 회전자의 일부를 도시한 본 발명의 발전기의 사시도.

제2도는 제1도에 도시한 형태의 발전기의 측면도.

제2a도는 회전자 및 고정자의 일부를 변형한 제1도에 도시한 형태의 발전기의 측면도.

제3도는 본 발명의 투자통로에서 기자력의 방향의 그래프.

제4도는 본 발명의 투자통로에서 시간에 대한 자속의 크기의 예상편차의 그래프.

제5도는 본 발명의 전기자 코일에서 시간에 대한 발생전압의 크기의 예상편차의 그래프.

제6도는 고도로 투과성인 재질에서 전형적으로 조우되는 형태의 히스테리시스 루우프의 그래프(완전히 반전된 곡선은 실선으로 표시되고 완전히 반전되지 않는 곡선은 대시선으로 표시되었다).

제7도는 제8도의 7-7선에 따른 본 발명의 발전기의 변형예의 단면도.

제8도는 제7도의 8-8선에 따른 제7도의 발전기의 단면도.

제9도는 고정자의 일부와 회전자를 분해도시한 본 발명의 다른 변형예의 사시도.

제10도는 제9도의 변형예에 대한 회전자의 회전함수로서 회전사 세그먼트의 예상위치 및 회전자축을 따른 직선위치를 나타낸 그래프.

본 발명은 독특한 보조 고정자 및 회전자 형태의 사용을 통하여 발전기에서 자속의 크기를 변형시킴으로서 그 방향을 변경시키지 않고 전기 에너지를 발생하는 것에 관한 것이다. 자기 회로의 저항 또는 투자율을 변경시킴으로서 , 그 자속은 시간에 대하여 변화하며, 따라서 관련 전기도체에서 전류를 발생시킨다.

본 발명의 발전기는 통상의 발전기에 이용되는 전자기의 동일법칙에 기초를 두고 있지만, 그의 형상 및 조작방식에 있어서, 차이가 있다. 대부분의 공지 발전기는 와이어가 코일에서 전기를 발생하도록 전계의 역선을 통과 하도록 하는 와이어의 코일과 자장사이의 상대운동에 의하여 특징이 있다. 이는 회전자에 대한 전기권선, 권선의 회전을 조정하는 슬립형 또는 브러시의 사용, 및 회전하는 전기 접속의 유지를 필요로한다. 이와같은 설계와 관련된 몇몇 문제점으로서는 슬립형 또는 브러시에 의하여 요구되는 연속적인 주의, 및 회전자 접점이 정지 블러시를 지나 이동할때 연속적인 아아크 방전 및 점화로 부터 야기되는 심각한 조작상의 위험이 있다. 또한 슬립링 및 브러시는 브러시 접점의 전기저항으로부터 전력손실을 통하여 그리고 회전자에 대한 브러시의 저항으로부터 기계적 마찰손실을 통하여 조작효율을 감소시킨다. 또한 회전자에 귄선의 존재는 회전자의 중량을 상당히 증가시켜 원동기로부터 회전속도를 보다 감소시키고 에너지를 보다 많이 필요로한다. 또한 코일의 일정한 회전 및 가열은 시간이 경과함에 따라 코일이 피로 및 파괴되게 한다.

공지의 몇몇 발전기는 슬립링 및 브러시 없이 작용하지만, 많은 보통 발전기 설계에서 발견되지 않은 기타 고유의 한계를 갖고 있다. 예컨대 유도자형 교류발전기는 무선 치형 회전자에 의하여 자기통로 유도를 변경시킨다. 자계는 전자기에 의하여 고정자에 유지되며, 전기자 코일이 또한 고정자에 설치된다. 유도자형 교류발전기는 통상의 발전기 형태보다 부피가 크고 효율이 적기 때문에 널리 채택되지 않았다.

슬립링/브러시의 문제에 대한 최근의 해결책은 회전자에 전자석보다도 역구자석을 설치하는 것이다. 이는 회전 전기접점에 대한 필요를 제거하고, 자계를 여기 시키는데 소비되는 전력을 절약하며, 내부 열 발생량을 감소시키고, 전력밀도를 증가시킨다. 그러나 그와같은 영구자석 발전기는 부하의 변화에 따라 전압출력을 조절하기 위한 활성수단을 갖고 있지 않기 때문에 응용에 있어서 엄격하게 제한되고 있다. 더우기, 영구자석 발전기는 자석이 큰 구조적 강도를 갖지 않고 높은 관성력을 견디어 낼수 없기 때문에 회전자속도 및 크기에 있어서 엄격히 제한되고 있다. 이외에, 대형기계의 조립은 자계가 서로 반대되는 다수의 소형 자석을 함께 결합한 다음 철 기재 합금 고정자에 대형 자화 회전자를 설치하는 것을 수반한다. 이들 조립조작에 수반되는 거대한 자기력은 그와같은 기계의 대규모생산 및 보수를 매우 어렵게 하고, 시간을 소모하고, 비용이 많이 들게한다.

성능을 저하시키는 공지 발전기의 다른 특징은 히스테리시스 손, 와전류 손, 및 열의 발생을 일으키는 자계의 완전 역전 ; 및 출력의 특질와 효율을 감소시키는 고조파를 생성하는 토오크의 불균일성을 포함하고 있다. 일정한 수요에서,불균일 토오크는 계자극 및 이것이 발생하는 기자력의 불연속으로 부터 얻어진다.

본 발명은 사실상 모든 종래 발전기 형태의 모든 명확한 특징을 포함한다. 더우기 본 발명은 그와같은 발전기 설계와 관련된 많은 문제점을 제거 또는 완화시켜준다. 본 발명은 고정 영구자석, 고정 전기자권선, 고정 보조 전계 조정권선, 및 권선이 없는 회전자를 이용한다. 회전자의 운동은 자기회로의 자기 저항을 변경시키고, 전기자를 통과하는 자속에 변경을 일으킨다.

발전기의 물리적 특성은 슬립형 또는 브러시 및 소수의 가동부품을 포함하지 않으며, 이는 더욱 신뢰성을 주며, 수리를 보다 용이하게 하고, 소음의 적게하며, 아아크 방전 또는 점화를 제거하여 준다. 이와유사하게, 보다 소형이고 보다 가볍기 때문에, 제한공간에 응용할 수 있으며, 운반성이 향상된다. 그 조작특성은 동일한 전력출력, 높은 효율, 낮은 운전비, 높은 신뢰도, 낮은 원가, 및 원활한 조작을 달성하기 위한 소형 원동기의 사용을 포함한다. 독특한 설계는 전기도체에 접근을 용이하게 하므로 도체를 냉각 및 수리하기가 용이하다. 또한 전기도체는 정지하고 있으므로 이를 가스 또는 액체 냉각하기가 적합하다.

자계는 하나이상의 영구자석에 의하여 공급되기 때문에, 기계는 사실상 높은 효율(대부분 일차 계자전류의 제거로 인한), 무브러시 회전자, 개량된 전력밀도, 및 감소된 열발생을 포함하여 영구자석 회전자 발전기의 모든 잇점을 갖고 있다. 그러나 독특한 설계로 인하여, 전형적인 영구자석의 결점을 갖지 않는다. 고속도 및 대형 회전자가 가능하며, 견뢰도 및 신뢰도는 자석이 회전자에 설치되지 않기 때문에 향상된다. 이력 및 와전류 손실은 선속변화가 대략 전체의 반으로 될수 있기 때문에 적어질 수 있다. 생산 및 유지는 소형 자석이 따로따로 사용될 수 있기 때문에 더욱 실용적이다. 이외에, 보다 효율적인 사용이 큰 선속 스퀴이징에 의하여 그리고 동일 자석의 다중 통로사용에 의하여 자성체로 이루어진다.

여기 및 조작을 위하여 영구자석에 의존하는 발전기는 전류가 나갈때 전압강화를 받을 수도 있다. 이 문제는 전압강화를 보상하기 위한 자계의 제어불능으로부터 야기된다. 그러나 본 발명은 전압파동 또는 스파크를 억제하는데 또한 조력하는 영구자석 및 전압조정의 사용을 발표하고 있다.

또한 본 발명은 종래의 유도자형 교류발전기의 모든 이점을 가지게 되지만 효율이 상당히 높고 부피가 상당히 적게 될것이다.

회전자에 적당히 성형되고 일정간격 이격된 투자부분의 결합과 함께 공기 갭 근처에 계자극 강도의 연속특성의 이용은 토오크가 보다 균일하게하고 고조파 왜곡이 사실상 없는 전압출력이 이루어지게 할수 있다.

더우기, 전기자 반작용은 공기갭 자계의 국소 왜곡에서 일어나지 않으며, 오히려, 자속통로의 전체 단면에서 구형효과로서 나타나며, 그결과 분석, 검파 및 보정이 보다 용이하다.

이외에, 장치는 공동발전을 포함하여 정교한 응용에 보다 다방면으로 이용될 수 있게 하는 단상 또는 다상계로서 조작될수 있다.

본 명세서에 발표된 발명은 반대극성의 다수의 쌍의 일정간격 이격된 자격을 가진 고정자로 구성되는 가변 자기저항 발전기이다. 유사한 극성극은 서로 인접하여서 동일 측면에 동일극성의 모든 극을 갖는 갭을 형성하며, 영구자석 수단은 갭의 길이를 따라 사실상 균일한 자계강도를 제공한다. 반대극성의 극은 고정자권선에 의하여 둘러싸여 있는 투자경로에 의하여 접속되어 있다. 회전자는 고저 투자율의 교번 세그먼트를 갖고 있으며, 이들 세그먼트는 반대극성의 극 사이의 갭을 통하여 이동되며,이는 그들사이의 투자율을 변화시킨다. 이는 투자통로에서 자속의 변화를 일으키며, 이는 주위 고정자 권선에 전류를 유도한다. 출력전압은 부하가 변할때 영구자석 발생자속에 가해지거나 이로부터 감해지는 고정자의 보조 계자권선에 의하여 또는 수요에 따라 다소의 코일권선을 직렬로 출력단자와 연결시키는 전기자 코일의 스위치에 의하여 조절될수도 있다. 본 발명을 첨부도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도 및 제2도와 관련하여, 본 발명의 가변 자기저항 발전기는 고정자부분(1)과 회전자 부분(2)을 포함하고 있다.

고정자는 토로이드를 형성하도록 함께 배치된 다수의 고정자철심(3)을 갖고 있다. 각 고정자 철심(3)은 고투자재료로 형성되며 대향 철심단부(3A, 3B)사이에 개구를 형성토록 대략 C-형(다른 어떠한 형태를 취할수도 있다)을 이루고 있다. 각 고정자 철심의 단면형상은 장방형으로 도시되어 있지만 변경될 수도 있다.

각 고정자는 철심단부는 고강도 영구자석(6A, 6B)을 갖고 있으며, 상기 영구자석은 희토류코발트 또는 네오디뮴페라이트가 그에 부착되어 있다. 영구자석은 그의 각 대향 자극면(8A, 8B)사이의 공기갭(7)을 형성토록 배향되어 있고, 대향극성의 극은 갭을 가로질러 서로 대향하고 있으므로 고정자 철심을 통하여 자속통로(F)를 형성한다. 자석의 형상, 크기, 수, 재질, 및 특성은 물론 고정자 철심에 대한 자석의 위치는 소망하는 전기출력의 파형 및 크기는 물론 기타 설계동기에 따라 변할수 있다.

일정간격 이격된 대향 극성 자석(6A, 6B)의 자극면(8A, 8B)은 모든 자극면과 정렬되어 있으며, 상기 모든 자극면은 원둘레에 있으며 고정자 축(11)으로 부터 일정한 방사상거리(R)을 갖는 갭(7)을 형성토록 공면을 이루고 있다. 유사한 극성극은 공기 갭(7)의 동일측에서 서로 인접하여 갭 길이의 360°둘레에 연속하는 자극면을 형성한다. 연속 자극면을 이루는 각 자극면(8A, 8B)의 표면적은 대체로 동일하다.

전기도선의 고정자 권선(5)은 각 고정자 철심을 둘러싸는 것이 바람직하다. 각 권선의 단부는 직렬, 병렬, 델타결선등의 예정된 방식으로 전기적으로 연결되어 소정의 위상, 전류, 전압, 및 파형을 갖는 전기출력을 제공한다. 권선당 귄수 및 권선과 권선을 연결하는 특성은 소정 전기출력특성에 적용되도록 변경시킬수도 있다. 공간의 한계는 철심 둘레로 권취될 수 있는 권수를 엄격히 제한하지 않는다. 이는 전압을 상당히 증가 시킬 수 있다.

고정자 철심에 대한 코일의 주변위치는 냉각을 보다 용이하게 하며, 이는 코일을 가로질러 냉각공기를 환류시키도록 회전축 또는 회전자를 사용함으로서 증진 될 수 도있다. 이와 마찬가지로,코일에 대한 용이한 접근을 통하여 실용성이 향상된다.

발전기의 회전자부분(2)은 디스크(12)로 구성되며, 상기 디스크는 디스크 표면에 수직이며 고정자부분(1)의 축(11)과 공직선을 이루고 있는 축(13)에 회전하도록 설치되어 있다. 고정자부분의 축은 고정자 자석의 자극면(8)에 의하여 형성된 원의 중심과 일치한다. 디스크는 알루미늄(그러나 이에 국한되는 것은 아니다) 같은 저투자율을 갖는 재료로 제조된다. 고투자율을 갖는 재질의 삽입체(14)가 고정자의 축으로부터 대향극성의 일정간격 이격된 자극면의 쌍에 의하여 형성되는 바와같은 공기갭(7)까지의 방사상 거리(R)와 동일한 방사상 거리에서 회전자에 배치되어 있다. 도시한 바와같이, 삽입체는 축방향으로 측정하여 디스크(12)의 전폭을 통하여 연장하고 있지만, 삽입체는 디스크의 폭이상 또 폭이하로 연장될 수도 있다. 각각의 고투자 세그먼트(14)의 형상 및 인접고투자 세그먼트 사이의 저투자율의 각각의 간격(14A)은 공기 갭을 함께 형성하는 인접 자극면의 각각의 표면적 및 형상과 일치하는 것이 바람직하지만 또한 상이한 형상 및 간격을 가질수도 있다. 회전자의 고저투자율의 자기 세그먼트의 각각의 표면부분은 극의 각각의 자극면에 평행하거나 평행하지 않을수 도 있다. 이들 표면부분은 평면으로 하지 않아도 되고 또한 고정자의 대응하는 표면부분도 평면으로 하지 않아도 된다.

회전자 축은 회전자 디스크를 회전시키도록 공지수단에 의하여 저어널되어 증기 터어빈, 디이젤기관등와 같은 원동기(도시하지 않았음)에 연결된다. 회전자축이 회전되면 고저 투자율의 교번 세그먼트(14,14A)는 각 쌍의 대향자석(6A, 6B)의 대향극성의 극 사이의 공기 갭(7)의 길이를 통하여 이동된다. 공기 갭에서 투자율이 변함에 따라, 자속통로(F)의 퍼어미언스는 고저값사이로 주기적으로 교대된다. 따라서, 개개의 고정자 철심(3)의 각각의 자속은 또한 고투자 자성체가 관련 갭에 존재할때의 높은 값과 저투자 자성체가 관련 갭에 존재할 때의 낮은 값 사이로 주기적으로 교대하게 된다. 고정자 철심에서 이와같은 자속의 변화는 관련된 주위 고정자 권선(5)에 전압을 발생시킨다.

전압은 자속통로를 따라 어디든지 위치될 수 있는 코일(21)에 DC전류를 변화시킴으로서 조절될 수 있다. 따라서, 영구자석으로 부터의 일차 자속은 출력전압진폭을 상승 또는 하강시키도록 충분히 증진 또는 감소된다. 이와는 달리, 전압은 전기자 권선(5)의 가변권수를 출력단자에 직접 연결시키는 일군의 스위치(도시하지 않았음)에 의하여 조절될 수 도있다. DC 전압 또는 스위치의 개폐는 통상의 전압조절 모니터, 조절기술 및, 회로부품을 사용하여 조절할 수도 있다.

회전자는 운전속도를 내기위한 일시적인 에너지 및 시간을 덜 요하는 경량으로 할수도 있다. 마찰 및 공기 저항 손실이 감소되고 보다 높은 속도와 보다 높은 전압이 보다 용이하게 얻어진다. 이외에, 투자성 회전자 세그먼트(14 및 14A)의 적당한 설계는 사실상 고조파 왜곡없는 소망하는 파형을 발생시킬 수 있다. 이는 효율 및 출력에너지 품질을 향상시킨다. 더우기, 토오크 요건은 더욱 일정할 수 있기 때문에, 전압 및 주파수 변화는 보다 좋은 품질의 출력에너지에 기여하도록 감소되어야만 한다.

종래의 발전기와는 달리, 자계 및 전기자는 고정자 조립체의 부품이다. 자계를 여기시키는데 전류가 요구되지 않으며, 슬립링 또는 브러시 상의 아아크 방전으로 부터 에너지가 손시되지 않는다. 전기자 반작용에 의한 일차자계의 왜곡 및 약화는 코일이 기자력의 공급원에 아주 근접하여 있지 않기 때문에 감소된다. 또한 이는 회전자를 구동시키는 토오크 요건이 보다 균일하게 하고 고품질의 출력이 생기게 한다.

제2a도는 제1도의 두개의 자석(6A, 6B) 대신에 자극면으로 부터 떨어진 자석을 갖는 단일 자석(16)으로 대치시킨 변형예이다. 자성체(17)는 각각의 자극면에 연결되어 그와 자기 회로를 이루고 있다. 자성체는 서로에 대하여 각도를 이룬 평면을 가진 공기갭(18)을 형성하고 있다. 회전자(19)는 고저투자율의 교변 세그먼트에 관하여 앞에서 기술한 바와같다. 고투자 세그먼트(20)는 공기 갭(18)의 평면의 배향 및 표면적과 일치하도록 형성될 수도 있다.

자석(16)은 공기갭(18)에 가까운 위치를 포함하여 자기통로를 따라 어디든지 위치될 수 있다. 공기갭의 측부의 자성체(17)의 표면은 평면일 필요는 없으며, 고투자 세그먼트(20)도 평면일 필요는 없다. 더우기 세그먼트(20)의 표면은 자성체(17)의 공기갭 표면과 평행하지 않아도 된다. 이외에, 일정한 자속통로(F)에 몇개의 자석이라도 사용할 수 있다. 자석의 원격위치는 신뢰성을 향상시키고 자석에 대한 손상을 최소화한다.

제3-6도에서, 자석(6A,6B)에 의하여 발생되는 바와같은 고정자 철심을 통한 기자력의 방향은 제3도에 도시한 바와같이 일정하다. 회전자가 회전하고 고저투자율의 교변 세그먼트가 각 고정자 철심에서 자석통로(F)의 자기 저항을 변경시키면, 시간에 대한 자속의 크기는 제4도에 전형적으로 도시한 바와같이 변한다. 각 고정자 철심에서 시간에 대한 자속의 전형적인 시간도함수는 제5도에 도시되어 있다. 달리 말하면, 자속은 반전되지 않으므로 제6도의 그래프의 지점(22 및 23)에 의하여 반사되는 바와같이 작은 정의값과 큰정의값 사이에서만 변한다. 이는 히스테리시스손 및 철손을 상당히 감소시키고 조작 효율을 상당히 향상시킨다. 시간에 대한 자속변화를 나타내는 파형의 형태는 고저투자율의 교번 세그먼트의 크기 및 형태를 변화시키므로서 변경될 수도 있다.

제7도 및 제8도에서, 발전기는 고정자부분(31) 및 회전자부분(32)을 포함하고 있다. 고정자 부분은 일련의 변위된 동축 왜건 휘일 형태의 형상으로 구성되며, 고정자 권선(34)이 중앙 고정자 부분(35)과 주위 고정자부분(36)사이의 각 방사상 스포우크를 둘러싸고 있다. 고정자의 축방향으로 변위된 단이 주위 고정자부분(36)에 의하여 물리적 및 자기적으로 연결되어 있으며, 이것은 반드시 그렇지는 않지만 주위 및 중앙고정자 부분을 연결시키는 모든 고정자 아암(33)에 대하여 공통적일 수 있다. 축방향으로 일정간격 이격된 다수의 쌍의 영구자석(37)이 중앙 고정자 부분(35)과 주위 고정자 부분(36)과 자기회로를 이루고 있다. 유사한 각 쌍의 극성극은 서로 인접하여 유사한 극성극의 실린더(37S)를 형성하고, 각 쌍의 다른 자석의 대향 극성 극은 유사한 극성극의 제2의 축방향으로 일정간격 이격된 동심 실린더(37N)를 형성한다. 이들 두개의 동심 실린더(37S,37N)는 공통축(38)을 갖고 있고, 일정간격 이격된 대향극성극을 형성하여 그 사이에 원통 갭(40)을 형성한다. 각각의 자기의 자기축은 회전자의 축에 수직인 반경을 따라 정렬되어 있다.

제8도에 있어서, 이미 언급한 바와같이, 고정자는 함께 자기회로를 이루는 방사상 내측으로 연장된 고정자 아암(33)을 갖는 원통형 주위부분(36)을 포함하고 있다. 회전자에 인접하여, 고정자 부분과 자기회로를 이루는 영구자석의 실린더(37N)가 서로 주위에 인접한 유사한 극성극과 함께 배치되어 있다.

제7도 및 제8도에 도시한 회전자는 원통형(반드시 그렇지는 않다)으로서, 이는 케이싱(43)에 고착된 베어링(42)에 저어널된 축(41)에 설치되어 있다. 회전자는 종방향으로 배향되어 주위로 일정간격 이격된 고저투자 자성체의 스트립(44)을 갖고 있다. 스트립은 저투자율 자성체(45)의 회전자에 매입되어 회전자표면에 고저투자율의 교번봉을 형성한다. 고정자와 회전자는 함께 제7도에 도시한 바와같은 자속통로(G)를 형성한다. 회전자가 그의 축(38)둘레로 회전되면, 고저투자율의 세그먼트는 원통형 갭(40)을 통하여 교대된다. 갭에서 자속은 이미 언급한 바와같이 고값과 저값 사이로 주기적으로 교대되어 각 고정자 아암(33)에서 자속의 변화를 유도한다. 따라서, 전압이 권선에서 발생하게 된다. 전압조절은 자속통로(G)를 둘러싸고 있는 권선 및/또는 권선(34)을 선택적으로 연결시키기 위한 스위치(도시하지 않았음)에 의하여 제1도 및 제2도에 대하여 기술한 바와같이 달성된다.

제9도 및 제10도와 관련하여, 가변 자기저항 발전기는 다수의 축방향으로 변위된 단을 가진 회전자와 함께 제7도 및 제8도에 도시한 바와같은 원통형 갭을 포함하며, 인접단은 자기통로를 분할한다. 제9도에 있어서, 고정자 형상은 제7도 및 제8도에 도시된것과 유사하며, 고정자 권선(51)이 고정자 아암(53)보다도 오히려 주위부분(52)둘레에 권취되어 있다. 각각의 축방향으로 변위된 자극(54-57)은 부호(54)에서 도시한 바와같이 유사한 극성극의 영구자석의 세그먼트로 형성되어 있다. 극(55)의 극성은 연속하는 극(54S,55N,56S, 및 57N)으로 도시되고 제7-9도에에 도시된 바와같이 극(54)의 극성과 반대이고, 각각의 축방향으로 연속하는 극의 극성은 교대로 되어 있다. 각각의 극은 연속하는 원통면을 갖고 있다. 연속하는 갭(58-61)이 인접하는 대향극성극에 의하여 형성되어 있다. 대향 극성극은 고정자아암(53) 및 주위부분(52)의 투자통로에 의하여 연결되어있다.

제1도 및 제2도의 변형과 유사한 하나이상의 자석이 어떠한 자기통로에도 사용될 수 있으며, 이들은 어떠한 크기나 형상, 재질 또는 특성을 가질수도 있다. 더우기 디스크와 실린더는 회전자 형상에 대하여 도시하였지만, 어떠한 크기나 형상의 회전자라도 사용될 수 있다. 또한 자속통로 부품의 크기, 형상, 수 및 재질은 변경시킬수도 있다.

제9도 및 제10도에서, 회전자(R)는 고정자의 축(67)에서 회전하도록 베어링(66)에 저어널된 공통 회전자축(65)에 설치되는 다섯개의 연속하는 축방향으로 변위된 단(60-64)으로 구성되어 있다. 각 회전자 단은 고투자 자성체로 이루어지며 보우타이(bow tie), 도그 보운(dog bone) 또는 프러펠러형 단면을 갖고 있다. 따라서 공기는 저투자율을 갖기 때문에, 회전자(R)의 회전은 인접하지만 축방향으로 변위된 극(54-57)에 의하여 형성되는 자속통로를 완성시키도록 고저투자율를 갖는 교번면 세그먼트를 제공한다. 각 회전자 단은 발전기의 각 자속통로 사이에 소망하는 다상관계를 제공하도록 인접단으로부터 적당한 도수로 회전 가능하게 변위되어 있다. 고투자 회전자면 세그먼트는 제10도의 그래프에서 평행선의 음영으로 도시되어 있다. 회전자 세그먼트의 재질, 치수 및 상대회전위치는 물론 세그먼트의 수는 소망하는 발전기상, 전압, 전류 또는 파형출력을 제공하도록 소망에 따라 변경될 수도 있다.

제9도 및 제10도에서, 각쌍의 극은 최소한 하나의 극을 인접쌍의 극과 분할하고, 회전자의 각 단은 그의 자기통로의 일부를 인접단과 분할하므로 그와같은 설계에서 재질의 요건이 감소될 수도 있다. 그러나, 단과 극쌍 사이의 자기통로의 분할도는 변경시킬수도 있다. 각 단 및/또는 극은 사실상 완전히 독립적일 수도 있다.

전압 조절은 제1,2,7 및 8도에 대하여 기술한 동일수단에 의하여 달성될 수도 있다. 특별한 실시예를 기술하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위 및 정신을 일탈함이 없이 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

1. 갭(7,40)을 함께 형성하는 일정간격 이격된 한쌍의 고정극(8A,8B 및 37N,37S), 극사이에 자계를 제공하도록 각 쌍의 극에 작동적으로 연결된 자기수단(6A,6B 및 37), 및 극을 연결하는 투자통로를 제공하기 위한 투자통로수단(3 및 33,36)을 갖는 고정자수단(1,31) ; 투자통로수단을 둘러싸는 최소한 하나의 고정 고정자 권선(5,34) ; 및 고저투자율의 교변 세그먼트(14,44 및 14a,45)를 가지며 대향 극성극사이에서 상기 갭의 길이를 통하여 이동하는 고저투자율의 상기 교번세그먼트와 함께 회전하도록 배치된 회전자수단(2,32)으로 구성되는 가변 자기저항 발전기에 있어서, 일정간격 이격된 고정극은 대향 극성을 가지는 동시에 각각의 극은 자계강도가 갭의 길이를 따라 사실상 균일하도록 단일 자기극성의 연속하는 평활면 링을 형성하며, 회전자 수단의 회전으로 부터 생기는 대향 극성극 사이의 갭의 투자율의 변화는 관련 투자통로 수단에서 자속의 방향이 아닌 자속의 크기 변화를 일으켜 주위 고전자권선의 전류를 유도함을 특징으로 하는 발전기.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정자의 상기 쌍의 자극(8A,8B)은 상기 회전자의 회전축과 동심인 동일 직경의 두개의 평면링을 형성하고, 상기 링은 서로 평행하게 이격되어 그 사이에 평면링 갭을 형성하고, 상기 갭에서 자기축이 상기 회전자의 회전축에 평행하게 정렬됨을 특징으로 하는 발전기.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전자 수단(2)은 디스크형이며, 상기 회전자의 교번 세그먼트는 회전자의 주위에 근접배치됨을 특징으로 하는 발전기.
4. 제1항에 있어서. 상기 고정자의 상기 극(37N,37S)은 상기 회전자의 회전축과 동심인 두개의 실린더를 형성하고, 상기 실린더는 서로 축방향으로 일정간격 이격되어 그 사이에 원통형 갭을 형성하고, 자기축이 상기 회전자(32)의 축으로부터 반경을 따라 정렬됨을 특징으로 하는 발전기.
5. 제1항에 있어서, 상기 회전자 수단(32)은 원통형상을 가지며, 상기 보면 세그먼터(44,45)는 회전자축을 따라 종방향으로 배향됨을 특징으로 하는 발전기.
6. 제1항에 있어서, 상기 회전자 수단(2,32)은 전기 권선이 없음을 특징으로 하는 발전기.
7. 제1항에 있어서, 상기 고정자 수단은 다상 전류 발전을 위한 다수의 갭(58-60)을 형성하는 대향 자기극성의 다수의 쌍의 일정간격 이격된 고정극(54-57)을 또한 포함하고, 상기 회전자 수단(R)은 고저투자율의 상기 교번 세그먼트의 다수의 단(60-64)을 또한 포함하며, 상기 각 단은 회전자 축을 따라 연속 배치됨을 특징으로 하는 발전기.
8. 제7항에 있어서, 상기 고정자의 일정간격 이격된 각쌍의 자극은 그의 자속통로의 최소한 일부(52)를 일정간격 이격된 다른쌍의 자극의 자속통로와 분할함을 특징으로 하는 발전기.
9. 제7항에 있어서, 일정간격 이격된 각 쌍의 자극은 상기 회전자의 회전축과 동심인 실린더를 형성하고, 각 실린더는 서로 축방향으로 일정간격 이격되어 그 사이에 원통형 갭을 형성하고, 자기축이 상기 회전자의 축으로부터 반경을 따라 정렬됨을 특징으로 하는 발전기.
10. 제1항에 있어서, 고정자 권선을 가로질러 전압을 조절하기 위한 수단(21)을 또한 포함함을 특징으로 하는 발전기.

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