KR100986151B1

KR100986151B1 - 자기력 평형 전기발생장치

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Publication number: KR100986151B1
Application number: KR1020100029684A
Authority: KR
Inventors: 유병수; 유영실
Original assignee: 유영실; 유병수
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2010-10-08
Also published as: MX2012011410A; CA2795187A1; US20110241348A1; CN103270677A; WO2011122726A1; US8410629B2

Abstract

본 발명은 자기력 평형 전기발생장치에 관한 것으로, 외부의 힘에 의해 회전하는 회전자; 상기 회전자를 회전가능하게 지지하는 고정축을 갖는 고정구조물; 상기 고정축을 따라 이동가능하도록 고정축에 결합되고, 회전자와 결속되어 회전자와 함께 회전하는 회전자석체; 상기 회전자석체의 수직 하부에서 회전자석체와 이격되도록 고정구조물에 설치된 발전블록; 상기 회전자석체의 가장자리를 따라 설치된 제1 자석; 상기 발전블록의 가장자리를 따라 설치되며 제1 자석과 쌍을 이루어 척력을 발생시킴으로써 회전자석체를 발전블록으로부터 자기 이격시키는 제2 자석; 상기 회전자석체에 설치되며, 회전자석체의 회전시 고정축을 중심으로 회전하는 다수개의 발전자석들; 및 상기 발전자석의 수직하부에 위치하도록 발전블록에 설치되어 발전자석의 회전시 발전자석에 반응하여 전기를 발생시키는 다수개의 발전코아유닛들로 구성되어 척력과 인력의 조화를 통하여 베어링의 사용없이도 발전자석과 발전코아유닛의 사이간격을 일정하게 평형 유지시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

자기력 평형 전기발생장치{Magnetic force equilibrium generator}

본 발명은 유용한 자기력 평형을 유도하기 위하여 특별히 고안된 형상인 테이퍼 콘 형상의 영구자석을 이용한 전기발생장치에 관한 것으로, 특히 테이퍼 콘형의 영구자석을 이용한 자기 척력과 발전코아유닛과 발전자석의 자기 인력을 이용하여 발전코아유닛과 발전자석의 간격을 일정하게 유지시키면서, 바람의 세기에 따라 발전코아유닛과 발전자석의 사이간격이 조절되게 함으로써 발전 효율 및 부품 수명을 획기적으로 개선함은 물론 제품의 제작에 경제성을 확보 가능하도록 한 자기력 평형 전기발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기발생장치라 함은 외부에서 작용하는 힘에 의해 회전하는 회전자와, 상기 회전자를 지지하는 고정구조물과, 상기 회전자의 회전시 전기를 발생시키는 전기발생부로 구성된 장치를 의미하는 것으로써, 회전자를 지지하기 위해 사용되는 베어링의 경우, 일정량의 오일을 정기적으로 주입해 주어야 하는가 하면, 이물질의 오염에 의한 베어링의 훼손 등은 그동안의 고질적인 문제였다.

또한 풍력을 외력으로써 사용하는 풍력발전장치에 있어서

의 수식에 걸맞는 풍력 에너지 발전을 위해서는 전기적 결선 조절 장치를 해주어야 하는 등의 어려운 측면이 있고, 이를 위한 부품의 복잡성과 전기부품의 소손 등이 문제점으로 있어왔다. 특히, 발전 장치에 있어 풍속의 세제곱에 비례하는 에너지를 다루어야하는 풍력의 경우가 가장 난이도가 높은 전기발생장치였던 것이다.

한편, 본 출원인은 기존 수직형 풍력발전장치가 풍력을 충분히 활용하지 못하고 있는 점을 고려하여 새로운 구조의 발전장치를 개발한 바 있으며, 이 발전장치는 한국 등록특허공보 제0743475호에 개시되어 있다.

도 1은 상기 발전장치의 구조를 나타낸 단면도를 도시하고 있다.

상기 개시된 발전장치는 풍력발전기의 가변형 전기발생장치로 명명되어 있으며, 풍력에 의해 회전하는 회전자(10)의 하단부에 설치된 다수개의 자석들로 이루어진 자석군(11)과, 상기 자석군(11)을 구성하는 자석들과 동심원의 배치구조를 갖도록 고정구조물(20)에 설치되어 회전자(10)의 회전시 자석들에 의해 반응하여 전기를 생산하는 다수개의 코아유닛(21)들과, 풍속의 크기를 감지하는 풍속감지부(30)와, 코아유닛(21)에 의해 생산된 전기를 저장하는 축전부(40)와, 상기 각각의 코아유닛(21)들과 축전부(40)를 전기적으로 연결함과 더불어 풍속감지부(30)에 의해 감지되는 풍속에 따라 축전부(40)와 연결되는 발전코아유닛(21)들을 결정하여 연결시키는 단자부(50)로 구성되어 있다.

이러한 구조의 가변형 전기발생장치는 바람의 세기에 따라 발전환경을 변화시킴으로써 풍력을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 이점을 가지고 있다.

그러나 코일이 감긴 규소 강판으로 이루어진 코아유닛과 발전자석의 상호 반응에 의하여 전기가 발생되도록 하기 위해서는 발전자석과 코아유닛이 약 1㎜ 전후의 사이간격을 유지해야만 함에도 불구하고, 자석과 코아유닛의 사이간격은 회전자와 고정구조물의 사이에 설치된 강구 베어링(61)에 의해 유지되는 바, 효율적이고 정확한 간격을 유지하기 위해서는 사용되는 베어링에 정기적으로 윤활유를 공급해주어야 하는 번거로움이 있으며, 특히 사용 중 베어링의 소손에 의한 교체가 요구되는 문제점을 가지고 있었다.

더욱이, 발전 코일의 조작에 따르는 접점 소손등의 문제점을 제품의 수명과 결부지어 왔었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 테이퍼 콘 형상인 두 자석의 척력을 이용하여 회전자석체와 발전블록을 이격시키면서, 회전자석체와 발전블록에 각각 설치되어 전기를 발생시키는 발전자석과 발전코아유닛 사이에 발생되는 인력을 이용하여 회전자석체를 잡아당겨주도록 구성되어 회전자석체가 자기력 평형에 의해 발전블록으로부터 일정 거리 이격된 평형 상태를 유지시켜주어 별도의 강구 베어링을 사용하지 않고도 발전코아유닛과 발전자석의 사이간격을 유지할 수 있으며, 이로 인하여 베어링의 교체 등에 따른 번거로움 및 유지 비용증가를 해소할 수 있는 자기력 평형 전기발생장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 바람의 세기에 따라 발전코아유닛과 발전자석의 사이 간격이 조절되게 함으로써, 발전의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 자기력 평형 전기발생장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 자기력 평형 전기발생장치는 외부의 힘에 의해 회전하는 회전자; 상기 회전자를 회전가능하게 지지하는 고정축을 갖는 고정구조물; 상기 고정축을 따라 이동가능하도록 고정축에 결합되고, 회전자와 결속되어 회전자와 함께 회전하는 회전자석체; 상기 회전자석체의 수직 하부에서 회전자석체와 이격되도록 고정구조물에 설치된 발전블록; 상기 회전자석체의 가장자리를 따라 설치된 제1 자석; 상기 발전블록의 가장자리를 따라 설치되며 제1 자석과 쌍을 이루어 척력을 발생시킴으로써 회전자석체를 발전블록으로부터 자기 이격시키는 제2 자석; 상기 회전자석체에 설치되며, 회전자석체의 회전시 고정축을 중심으로 회전하는 다수개의 발전자석들; 및 상기 발전자석의 수직하부에 위치하도록 발전블록에 설치되어 발전자석의 회전시 발전자석에 반응하여 전기를 발생시키는 다수개의 발전코아유닛들로 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 자기력 평형 전기발생장치에는 외부의 힘에 의해 반응하여 회전자석체를 이동시킴으로써 회전자석체와 발전블록의 사이간격을 조절하는 간극 조절수단을 더 포함하여 발전자들과 발전코아유닛들의 사이간격을 조절함으로써 전기생산량을 가변하도록 구성된다.

이때, 상기 간극 조절수단은 고정구조물에 힌지결합되어 외부의 힘에 의해 힌지축을 중심으로 회전하는 반응레버; 상기 반응레버의 회전시 회전자석체를 아래쪽으로 잡아당기도록 반응레버와 회전자석체를 연결하는 연결기구로 구성된다.

한편, 상기 제1 자석과 제2 자석은 상광하협(上廣下狹)의 테이퍼 콘 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 외부의 힘은 풍력으로써, 회전자가 풍력을 받아 회전하고, 이때 발전코아유닛들이 발전자석들에 의해 반응하여 전기를 발생하는 풍력발전장치로 구성될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 두 테이퍼 콘형 자석들 간에 발생하는 척력과, 발전코아유닛들과 발전자석들 간에 발생하는 인력을 이용하여 회전자석체가 발전블록의 상부에서 일정한 간격범위를 유지한 채로 회전자와 함께 회전되게 함으로써, 별도의 베어링을 사용하지 않아 유지보수의 편의성을 제공할 수 있게 되었고, 또 베어링에 의해 발생되는 저항에 의한 에너지의 손실을 감소시킬 수 있게 되었다.

또한, 회전자에 가해지는 외부의 힘이 강해질수록 발전자석과 발전코아유닛을 근접시킴으로써 간격이 적어지게 되고, 따라서

에서

에 비례하여 F가 커지며 발전량을 증가시키고, 상대적으로 약한 바람에서는 발전자석이 발전코아유닛으로부터 이격되게 함으로써

에 비례하여 발전량을 감소시키게 되므로, 풍속에 걸맞는 발전효율을 갖는 전기발생장치를 제공할 수 있게 되었다.

즉,

에서

의 삼차원에 맞는 발전 장치를 위하여

의 3차원 구도를 대응시키는 장치가 가능하게 된 것이다. 여기서 E:발전에너지 ,

는 효율,

는 공기 밀도, A는 바람을 받는 단면적, v는 풍속, v_c는 풍속에 따르는 발전코아에 대한 발전자석의 상대 속도, r은 발전코아와 발전자석 간의 거리이다.

도 1 은 종래의 가변형 전기발생장치의 구조를 나타낸 단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력 평형 발전장치의 구조를 나타낸 정면도,
도 3 은 도 2에 도시된 자기력 평형 발전장치의 요부구조를 나타낸 정면도,
도 4 는 본 발명에 따른 회전자와 회전자석체의 결속구조를 나타낸 평면도,
도 5 는 본 발명에 따른 회전자석체의 평면도,
도 6 은 본 발명에 따른 제1 자석과 제2 자석의 사시도,
도 7 은 본 발명에 따른 발전블록의 평면도,
도 8 은 본 발명에 따른 발전 코아유닛의 사시도,
도 9 는 본 발명에 따른 간극 조절수단의 구조를 나타낸 정면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력 평형 발전장치의 구조를 나타낸 정면도를, 도 3은 도 2에 도시된 자기력 평형 발전장치의 요부구조를 나타낸 정면도를, 도 4는 본 발명에 따른 회전자와 회전자석체의 결속구조를 나타낸 평면도를, 도 5는 본 발명에 따른 회전자석체의 평면도를, 도 6은 본 발명에 따른 제1 자석과 제2 자석의 사시도를, 도 7은 본 발명에 따른 발전블록의 평면도를, 도 8은 본 발명에 따른 발전 코아유닛의 사시도를 도시하고 있다.

본 발명의 자기력 평형 전기발생장치는 회전자(110)와, 고정구조물(120)과, 회전자석체(130)와, 발전블록(140)과, 제1 자석(150)과, 제2 자석(160)과, 발전자석(170)들과, 발전코아유닛(180)들로 구성되어 있다.

상기 회전자(110)는 외부의 힘을 받아 회전하는 것으로, 회전자에 가해지는 외부의 힘으로는 풍력이나 수력 또는 증기압 또는 장치의 작동과정에서 발생되는 압력(예컨대 브레이크압력) 등이 해당될 수 있으며, 본 실시예의 자기력 평형 전기발생장치는 풍력에 가장 적합한 구조를 가지고 있다.

상기 고정구조물(120)은 회전자(110)를 회전가능하게 지지하는 것으로, 직립된 고정축(121)을 구비하고 있다.

상기 회전자석체(130)는 고정축(121)을 따라 이동가능하도록 고정축(121)에 결합되고, 회전자(110)와 결속봉(111)을 매개로 하여 결속되어 회전자(110)와 함께 회전하도록 설치된다.

한편, 상기 결속봉(111)은 다수개로 구성되며, 다수개의 결속봉(111)들은 고정축(121)을 중심으로 원형배열된 구조로 배치됨과 더불어 회전자(110)의 저면으로부터 회전자석체(130)를 관통하도록 연장된다. 이러한 구조의 결속봉(111)들에 의하면, 회전자(110)의 회전시 회전자(110)와 결속봉(111)을 매개로 하여 결속된 회전자석체(130)는 고정축(121)을 중심으로 회전하게 되며, 제1,2 자석(150,160)의 사이에 발생하는 척력이나, 발전자석(170)과 발전코아유닛(180) 사이에 발생하는 인력 그리고 후술될 간극 조절수단(210)에 의하여 이동이 요구될 경우, 고정축(121)을 따라 상하방향으로 자유롭게 이동하게 된다.

상기 발전블록(140)은 회전자석체(130)의 수직 하부에서 회전자석체(130)와 이격되도록 고정구조물(120)에 설치되어 발전코아유닛(180)들이 설치되는 공간을 제공하도록 구성된다.

상기 제1 자석(150)은 회전자석체(130)에 설치되며, 제2 자석(160)과 반응하여 척력을 발생시킴으로써 회전자석체(130)가 발전블록(140)으로부터 이격된 상태를 유지토록 하는 것이다. 이러한 제1 자석(150)은 회전자석체(130)의 가장자리를 따라 연장되는 원형-링의 구조로 이루어지며, 바람직하게는 나팔모양으로써 상광하협(上廣下狹)의 테이퍼 콘 형상으로 이루어진다.

상기 제2 자석(160)은 발전블록(140)에 설치되며, 제1 자석(150)과 반응하여 척력을 발생시키는 것이다. 이러한 제2 자석(160)은 발전블록(140)의 가장자리를 따라 연장되는 원형-링의 구조로 이루어지며, 바람직하게는 나팔모양으로써 상광하협(上廣下狹)의 테이퍼 콘 형상으로 이루어진다.

상기와 같이 제1 자석(150)과 제2 자석(160)을 테이퍼 콘 형상으로 구성하게 되면, 척력에 의해 발전블록(140)으로부터 자기 이격되는 회전자석체(130)가 측면 방향을 어긋나려 하는 것을 자연적으로 방지할 수 있게 되어 고정축(121)이나 결속봉(111)에 가해지는 부하를 경감시킬 수 있게 된다.

한편 상기 제1 자석(150)과 제2 자석(160)은 척력이 발생하도록 하기 위하여 동일한 극성이 마주하도록 설치되며, 도 3에는 제1,2 자석(150,160)의 S극이 마주하도록 설치된 구조가 도시되어 있다.

상기 발전자석(170)은 다수개로 구성되며, 다수개의 발전자석(170)들은 회전자석체(130)에 고정축(121)을 중심으로 원형배열된 구조를 갖도록 설치되어 회전자(110)의 회전시 고정축(121)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 이때 다수개의 발전자석(170)들은 교류 발전을 위하여 이웃하는 발전자석(170)들이 서로 반대의 극성이 교번되게 배치된다. 예컨대, N극이 아래쪽을 향하도록 배치된 발전자석(170)의 양측에 배치되는 발전자석(170)들의 경우 S극이 아래를 향하도록 배치된다.

상기 발전코아유닛(180)은 다수개로 구성되며, 다수개의 발전코아유닛(180)들은 발전블록(140)에 고정축(121)을 중심으로 원형배열된 구조를 갖도록 설치된다. 한편 각각의 발전코아유닛(180)은 여러개의 규소강판들이 내장된 코아의 외측에 코일을 감아 놓은 것으로 구성되며 발전자석(170)의 수직 하부에 위치하도록 배치되어, 회전자석체(130)가 회전할 때, 발전자석(170)들의 N극과 S극이 발전코아유닛(180)의 상부를 교대로 지나감으로써, 교번자속이 발생하여 발전코아유닛(180)의 코일에 전압이 유기됨으로써 전기를 생성하게 된다.

한편, 각각의 발전코아유닛(180)은 다수개의 규소강판(181)들이 내장된 코아(182)에 코일(183)을 감아 놓은 것으로 이루어져 있다.

상기와 같은 발전코아유닛(180)들은 전압조정부(190)를 통하여 축전부(200)와 연결되어 생산된 전기를 직류 전기로 변환하여 축전부(200)에 저장하게 된다. 또한 전압조정부(190)는 다수개의 발전코아유닛(180)들로부터 생성되는 불규칙한 전압을 일정 전압 이상으로 바꾸어 축전부(200)로 전달하게 된다.

한편, 발전자석(170)들과 발전코아유닛(180)들에 의해 전기가 발생되는 과정에서 발전자석(170)들과 발전코아유닛(180)들의 사이에는 인력이 발생하게 되며, 이러한 인력과 제1,2 자석(150,160)에 의해 발생되는 척력의 자기력 평형을 통하여 회전자석체(130)가 베어링 없이도 발전블록(140)과 일정한 간격을 유지한 채로 안정적으로 회전할 수 있게 된다.

통상적으로, 두 자석간의 자력의 세기는 쿨롱의 법칙(Coulomb's law)이 적용되며, 쿨롱의 법칙은 통상 아래와 같은 수식1에 의해 표현된다.

---------- 수식1

한편, 상기 수식1을 이용하여 제1,2 자석들 간에 발생하는 척력을 다음과 같은 식으로 표현하고,

---------- 수식2, (여기서 m_r1,m_r2는 제1,2 자석의 자극의 세기이고, r_r은 제1,2 자석들의 사이간격임)

상기 수식1을 이용하여 발전자석과 발전코아유닛 사이에 발생하는 인력을 다음과 같은 식으로 표현할 경우,

---------- 수식3, (여기서 m_a1,m_a2는 발전자석과 자화된 발전코아유닛의 자극의 세기이고, r_a은 발전자석과 발전코아유닛의 사이간격임)

상기 m_r1= m_r2 < m_a1= m_a2이었을 때, r_r< r_a의 조건을 유지하게 되면, 회전자석체(130)는 발전블록(140) 상의 일정 위치에서 자기적으로 평형 상태에 놓이게 되어 안정된 상태를 유지하게 된다.

위와 같은 조건을 만족시키기 위하여 본 발명은 발전자석(170)이 제1,2 자석(150,160)들 보다 큰 자력의 세기를 갖는 자석으로 이루어지고, 동시에 제1,2 자석의 사이간격(r_r) 보다 발전자석(170)과 발전코아유닛(180)의 사이간격(r_a)이 크도록 구성된다.

상기와 같이 제1,2 자석(150,160)들 그리고 발전자석(170)들과 발전코아유닛(180)들을 배치하게 되면, 제1,2 자석의 척력에 의해 자기 이격되는 회전자석체(130)가 발전블록(140)으로부터 멀어지려 할 경우, 일정 위치에서는 발전자석(170)과 발전코아유닛(180)의 사이에 발생되는 인력이 척력 보다 커지게 되므로 회전자석체(130)는 더 이상 멀어지지 못하고 평형 상태를 유지하여 안정된 상태를 유지하게 되며, 본 발명은 이러한 상태를 자기력 평형이라 하였다.

한편 m_r1, m_r2, m_a1, m_a2, r_r, r_a가 위와 같은 조건을 만족하면서 각각의 값이 아래의 표와 같다고 가정할 경우, 회전자석체와 발전블록의 사이거리 변화에 따른 척력과 인력은 아래의 [표 1]과 같이 변경된다.

m_r1	m_r2	r_r	m_a1	m_a2	r_a	척력	인력
2	2	0.5	3	3	1	16	9
2	2	1	3	3	1.5	4	4
2	2	1.5	3	3	2	1.778	2.25
2	2	2	3	3	2.5	1	1.44
2	2	2.5	3	3	3	0.64	1

한편 상기 표는 설명을 위하여 단순 수치상의 비교를 나타낸 것이므로 각각의 가정된 값에 대한 단위는 생략하였으며, 척력과 인력을 계산함에 있어서 수식2,3의 k는 일정한 값을 갖는 상수이므로 각각 1로 하였다.

상기 표에서 볼 수 있는 바와 같이, 회전자석체(130)와 발전블록(140) 즉, 두 자석간의 사이간격이 가까워질수록 척력이 인력 보다 크므로 회전자석체(130)는 발전블록(140)에 완전히 붙지 못하고 자기 이격되고, 척력과 인력이 같아지는 자기력 평형 위치에서 회전자석체(130)는 안정된 상태를 유지하게 되며, 회전자석체(130)가 발전블록(140)으로부터 보다 멀어지게 되면 인력이 척력 보다 증가되어 회전자석체(130)가 더 이상을 멀어지는 것을 방지하게 되는 것을 알 수 있다.

한편, 척력을 발생시키는 제1 자석(150)과 제2 자석(160)은 회전자석체(130)와 발전블록(140)의 가장자리를 따라 연장된 구조로써 회전자석체(130)의 회전시 연속적으로 척력을 발생시키게 되지만, 인력을 발생시키는 발전자석(170)과 발전코아유닛(180)은 다수개로 구성되므로, 인력의 불연속으로 인해 회전자석체(130)에 진동이 발생될 수 있다.

이에 본 발명의 발전코아유닛(180)은 2열 구조를 갖도록 발전블록(140)에 설치된다. 여기서 2열 구조라 함은 어느 한열의 발전코아유닛(180)들이 고정축(121)을 중심으로 원형배열된 구조를 갖도록 발전블록(140)에 설치되고, 이처럼 원형배열된 발전코아유닛(180)들의 내측에 또 다른 한 열의 발전코아유닛(180`)들이 배치된 구조를 의미하는 것이다. 이때 내측열의 발전코아유닛(180`)과 외측열의 발전코아유닛(180) 모두는 발전자석(170)의 수직 하부에 위치하도록 설치된다.

한편, 회전자(110)에 작용하는 외부의 힘에 따라 회전자석체(130)와 발전블록(140)의 사이간격을 조절하여 전기생산량을 조절하는 간극 조절수단(210)이 더 포함되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 간극 조절수단의 구조를 나타낸 정면도를 도시하고 있다.

상기 발전자석(170)에 의해 반응하여 전기를 발생시키는 발전코아유닛(180)의 경우, 발전자석(170)과 근접할수록 보다 많은 양의 전기를 생산하게 되고, 그 반대로 발전자석(170)과 멀어질수록 보다 적은 양의 전기를 생산하게 된다. 이에 상기 간극 조절수단(210)은 회전자(110)에 강한 외부의 힘이 작용할 경우에는 발전자석(170)과 발전코아유닛(180)이 근접하도록 회전자석체(130)를 하강시키고, 반대로 회전자(110)에 약한 외부의 힘이 작용할 경우에는 발전자석(170)과 발전코아유닛(180)이 척력에 의해 멀어지도록 하여 풍속에 걸맞는 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

이를 위한 상기 간극 조절수단(210)은 반응레버(211)와 연결기구(212)로 구성된다.

상기 반응레버(211)는 중앙부가 고정구조물(120)에 힌지결합되어 힌지축(2112)을 중심으로 회전하도록 설치되며, 일측단부에는 외부의 힘을 받기 위한 포켓(2111)이 구비되고, 타측단부는 연결기구(212)에 의하여 회전자석체(130)와 연결된다.

상기 연결기구(212)는 반응레버(211)가 외부의 힘에 반응하여 회전할 경우, 회전자석체(130)를 잡아당겨 하강시킴으로써 회전자석체(130)와 발전블록(140)의 사이간격을 조절하는 것으로, 반응레버(211)의 타측단부로부터 고정구조물(120)의 내측으로 연장되는 연결봉(2121)과, 상기 고정구조물(120)에 일단이 힌지결합되어 회전하되 회전자석체(130)와 결속된 제어봉(2122)과, 상기 고정구조물(120) 내에 구비된 롤러(2123)를 경유하여 제어봉(2122)과 연결봉(2121)을 연결하는 로프(2124)로 구성된다.

이러한 연결기구(212)는 외부의 힘에 의해 반응레버(211)가 회전할 경우, 연결봉(2121)을 통해 로프(2124)를 잡아당기게 되고, 이때 제어봉(2122)이 회전하면서 회전자석체(130)를 잡아당김으로써 회전자석체(130)를 하강시키게 된다.

따라서 상기 외부의 힘이 풍력일 경우, 풍력이 강해질수록 반응레버(211)가 힌지축(2112)을 중심으로 회전하는 각도는 증가하게 되며, 회전각도에 비례하여 회전자석체(130)가 하강하는 거리 또한 증가하게 되고, 따라서 발전자석과 발전코일 유닛의 간격 r이 작아짐으로

은 증가되므로 풍력에 비례하여 생산되는 전기량을 증가시킬 수 있게 된다.

즉,

에서

의 삼차원에 맞는 발전 장치를 위하여

는 효율,

반면 풍력이 약해질 경우, 회전자석체(130)는 제1 자석(150)과 제2 자석(160)의 사이에서 발생되는 척력에 의해 상승하게 되며, 척력과 인력이 평형을 이루는 자기력 평형 위치에서 다시 안정된 상태를 유지하며 회전하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(111) : 회전자 (120) : 고정구조물
(121) : 고정축 (130) : 회전자석체
(140) : 발전블록 (150) : 제1 자석
(160) : 제2 자석 (170) : 발전자석
(180) : 발전코아유닛 (210) : 간극 조절수단
(211) : 반응레버 (212) : 연결기구

Claims

외부의 힘에 의해 회전하는 회전자(110);
상기 회전자(110)를 회전가능하게 지지하는 고정축(121)을 갖는 고정구조물(120);
상기 고정축(121)을 따라 이동가능하도록 고정축(121)에 결합되고, 회전자(110)와 결속되어 회전자(110)와 함께 회전하는 회전자석체(130);
상기 회전자석체(130)의 수직 하부에서 회전자석체(130)와 이격되도록 고정구조물(120)에 설치된 발전블록(140);
상기 회전자석체(130)의 가장자리를 따라 연장되게 설치된 제1 자석(150);
상기 발전블록(140)의 가장자리를 따라 연장되게 설치되며 제1 자석(150)과 쌍을 이루어 척력을 발생시킴으로써 회전자석체(130)를 발전블록(140)으로부터 자기 이격시키는 제2 자석(160);
상기 회전자석체(130)에 설치되며, 회전자석체(130)의 회전시 고정축(121)을 중심으로 회전하는 다수개의 발전자석(170)들; 및
상기 발전자석(170)의 수직하부에 위치하도록 발전블록(140)에 설치되어 발전자석(170)의 회전시 발전자석(170)에 반응하여 전기를 발생시키는 다수개의 발전코아유닛(180)들로 구성된 것을 특징으로 하는 자기력 평형 전기발생장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자기력 평형 전기발생장치에는 외부의 힘에 의해 반응하여 회전자석체(130)를 이동시킴으로써 회전자석체(130)와 발전블록(140)의 사이간격을 조절하는 간극 조절수단(210)을 더 포함하여 발전자석(170)들과 발전코아유닛(180)들의 사이간격을 조절함으로써 전기생산량을 가변하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기력 평형 전기발생장치.
제 2 항에 있어서, 상기 간극 조절수단(210)은,
상기 고정구조물(120)에 힌지결합되어 외부의 힘에 의해 힌지축을 중심으로 회전하는 반응레버(211);
상기 반응레버(211)의 회전시 회전자석체(130)를 아래쪽으로 잡아당기도록 반응레버(211)와 회전자석체(130)를 연결하는 연결기구(212)로 구성된 것을 특징으로 하는 자기력 평형 전기발생장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 자석(150)과 제2 자석(160)은 상광하협(上廣下狹)의 테이퍼 콘 형상인 것을 특징으로 하는 자기력 평형 전기발생장치.
제 1 항에 있어서,
상기 외부의 힘은 풍력인 것을 특징으로 하는 자기력 평형 전기발생장치.