KR101101549B1

KR101101549B1 - 자가발전모터

Info

Publication number: KR101101549B1
Application number: KR1020100073856A
Authority: KR
Inventors: 박천우
Original assignee: 박천우
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-01-02

Abstract

본 발명은 기동브러시를 통해 인가되는 입력전원에 의해 아마추어 샤프트가 회전하게 되고 이와 동반 회전하는 코일조립체로부터 유기되는 전기를 평활화하여 사용하거나 충전 사용할 수 있는 자가발전모터에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 영구자석 내연에 설치되는 코어를 가지는 아마추어 샤프트가 전원 인가에 따라 회전할 시에 이의 회전력을 이용하여 영구자석 외연에 설치되는 코일조립체가 회전되도록 함에 따라 코일조립체에 유기되는 전기를 배출 사용할 수 있게 됨으로써 전동기와 발전기에 각각 요구되는 영구자석을 공유하여 발전기의 아마추어 자석이 필요없게 됨에 따라 반발 부하 및 중량을 감소시키며 계속적으로 발전이 가능하여 충전 없이 평활회로부를 통해 바로 전기 사용이 가능하며 충전할 경우에도 충전장치의 용량을 현저히 감소할 수 있는 자가발전모터에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 일정 수용공간을 가지며 중공을 가지는 원통형상으로 이루어지는 하우징과, 상기 하우징 내측에 동심으로 상, 하부에 각각 고정 결합되는 영구자석과, 상기 영구자석 내측에 이와 일정 간격 이격 배치되어 전기 인가시 자화되어 영구자석 간에 발생되는 힘에 의해 회전하는 코어가 중심 외연에 결합되는 아마추어 샤프트와, 상기 아마추어 샤프트 양단의 외연에 결합되어 동반 회전하며 외부 전기의 인가 및 유도 전기의 배출을 위한 기동브러시 및 발전브러시가 각각 외주연을 따라 대향되게 한 쌍 이상 설치되는 기동정류자 및 발전정류자와, 일측은 도넛 형상의 원반체와, 상기 원반체의 원주를 따라 일측으로 중공을 가지는 원통형상으로 연장형성되거나 원주를 따라 일측으로 분기되어 연장형성되는 코일조합체로 이루어지되 상기 코일조합체는 상기 영구자석 외연과 하우징 내연 사이에 배치되며 상기 발전정류자와 전기적으로 도통되도록 연결되는 로터와, 상기 코어와 발전정류자 간의 아마추어 샤프트 외연에 설치되며 아마추어 샤프트의 회전력을 상기 로터로 전달하는 동력전달수단을 포함하여 이루어진다.

Description

자가발전모터{SELF-GENERATING MOTOR}

본 발명은 기동브러시를 통해 인가되는 입력전원에 의해 아마추어 샤프트가 회전하게 되고 이와 동반 회전하는 코일조립체로부터 유기되는 전기를 평활화하여 사용하거나 충전 사용할 수 있는 자가발전모터에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 영구자석 내연에 설치되는 코어를 가지는 아마추어 샤프트가 전원 인가에 따라 회전할 시에 이의 회전력을 이용하여 영구자석 외연에 설치되는 코일조립체가 회전되도록 함에 따라 코일조립체에 유기되는 전기를 배출 사용할 수 있게 됨으로써 전동기와 발전기에 각각 요구되는 영구자석을 공유하여 발전기의 아마추어 자석이 필요없게 됨에 따라 반발 부하 및 중량을 감소시키며 계속적으로 발전이 가능하여 충전 없이 평활회로부를 통해 바로 전기 사용이 가능하며 충전할 경우에도 충전장치의 용량을 현저히 감소할 수 있는 자가발전모터에 관한 것이다.

지금까지 전기에너지를 얻을 수 있는 발전기는 여러 종류가 있으며 그 방법 또한 여러 가지가 있는데 통상적으로 댐을 막아서 수력을 이용해서 발전하는 수력발전기와 무연탄이나 기름(석유) 및 천연가스를 연소시켜서 발전하는 화력발전기 또는 핵반응을 이용해서 발전하는 원자력발전기 그리고 바람을 이용해서 발전하는 풍력발전기와 태양열로 이용해서 발전하는 태양열발전기 그리고 바닷물을 이용해서 발전하는 조력발전기 등이 널리 사용되고 있다.

그런데 상기 무연탄이나 기름(석유) 및 천연가스를 연소시켜 발전하는 화력발전기는 연료소모에 따른 자원고갈과 더불어 연료연소에 따른 배기가스가 대기오염으로 지구온난화 문제로 심각하다.

그리고 수력발전기나 풍력발전기는 자연환경 및 조건과 밀접한 관계가 있어 제한 조건이 따르며, 그러면서 설치하는데 있어서 설비비가 상당히 많이 들어가는 문제가 있고, 따라서 원자력 발전기는 그 설비비가 대형화됨에 따른 설비비와 방사능에 의한 주변환경오염의 문제 등이 있는 것이다.

이러한 문제로 태양열, 풍력, 수력, 조력 등이 대체에너지로 개발 및 사용하고 있으나, 개인 일반가정에서 직접 전기에너지로 사용하기에는 미진한 현실이다.

상기, 풍력발전기는 바람에 의한 회전날개가 돌아가는 발전방식이다. 이와 같은 방법이 동력을 얻기 위해서는 무엇보다도 바람이 중요하다. 그러나 한점의 바람이 불지않는 날씨에는 풍력발전기의 회전날개가 그대로 멈춤 상태에서 원하는 전기에너지가 발생하지 못하다는 것이 문제점이다.

또한, 수력발전기와 조력발전기는 대체에너지로써 상당한 도움이 되지만, 그러나 기후변화에 따른 강한 태풍(허리케인, 해일)이나 지진에 의한 시설물(건물)이 파손될 우려로서 경제적으로 크나 큰 손실이 따른다는 것이 문제점이다.

또한, 태양열발전기는 태양(햇빛)을 이용한 대체에너지이며, 태양전지에 태양에너지를 모아서 열로 변환하고 열기관에 의하여 전력으로 변환하는 발전방식으로 햇빛(태양)이 비치는 날씨에만 가능하다. 하지만 저녁(해가 질 무렵부터 밤이 되기까지의 사이)에는 태양의 빛이 없음은 물론 기후변화에 따른 날씨가 흐리거나 비, 눈이 내리는 낮시간에는 해가 뜨질 않기 때문에 태양열발전기가 100퍼센트로 작동이 안 된다는 것이 문제점이다.

따라서, 현재로서는 최대한 에너지를 절약하고, 그러면서 기존의 에너지원을 이용하여 발생시키는 것도 또한 중요한 문제이며 타당한 방법이라 할 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 영구자석 내연에 설치되는 코어를 가지는 아마추어 샤프트가 전원 인가에 따라 회전할 시에 이의 회전력을 이용하여 영구자석 외연에 설치되는 코일조립체가 회전되도록 함에 따라 코일조립체에 유기되는 전기를 배출 사용할 수 있게 됨으로써 전동기와 발전기에 각각 요구되는 영구자석을 공유하여 발전기의 아마추어 자석이 필요없게 됨에 따라 반발 부하 및 중량을 감소시키며 계속적으로 발전이 가능하여 충전 없이 평활회로부를 통해 바로 전기 사용이 가능하며 충전할 경우에도 충전장치의 용량을 현저히 감소할 수 있는 자가발전모터을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 일정 수용공간을 가지며 중공을 가지는 원통형상으로 이루어지는 하우징과, 상기 하우징 내측에 동심으로 상, 하부에 각각 고정 결합되는 영구자석과, 상기 영구자석 내측에 이와 일정 간격 이격 배치되어 전기 인가시 자화되어 영구자석 간에 발생되는 힘에 의해 회전하는 코어가 중심 외연에 결합되는 아마추어 샤프트와, 상기 아마추어 샤프트 양단의 외연에 결합되어 동반 회전하며 외부 전기의 인가 및 유도 전기의 배출을 위한 기동브러시 및 발전브러시가 각각 외주연을 따라 대향되게 한 쌍 이상 설치되는 기동정류자 및 발전정류자와, 일측은 도넛 형상의 원반체와, 상기 원반체의 원주를 따라 일측으로 중공을 가지는 원통형상으로 연장형성되거나 원주를 따라 일측으로 분기되어 연장형성되는 코일조합체로 이루어지되 상기 코일조합체는 상기 영구자석 외연과 하우징 내연 사이에 배치되며 상기 발전정류자와 전기적으로 도통되도록 연결되는 로터와, 상기 코어와 발전정류자 간의 아마추어 샤프트 외연에 설치되며 아마추어 샤프트의 회전력을 상기 로터로 전달하는 동력전달수단을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 동력전달수단은 상기 코어와 발전정류자 간의 아마추어 샤프트 외연에 설치되어 샤프트 회전시 동반회전하는 하나 이상의 위성기어와, 상기 하나 이상의 위성기어 외연에 설치되어 내연이 위성기어와 치형결합하여 위성기어의 회전에 따라 동반 회전하되 외연은 상기 로터의 원반체와 고정결합되어 아마추어 샤프트의 회전력을 로터로 전달하는 링기어로 이루어진다.

아울러 상기 동력전달수단의 외측에는 내부에 발생되는 열을 배출하기 위한 냉각팬이 설치되며, 상기 기동정류자에는 상, 하로 서로 다른 극으로 외부 전원을 인가하기 위한 기동브러시가 한 쌍 설치되며, 상기 발전정류자에는 한 쌍 이상 서로 대향되는 위치에 각각 서로 다른 극으로 코일조립체에서 유기되는 전기를 외부로 배출하기 위한 발전브러시가 설치된다.

또한 상기 발전브러시에는 배출되는 전기를 DC 형태로 평활화하기 위해 평활회로부와 레귤레이터가 연결되거나, 상기 발전브러시에는 배출된 전기를 충전하기 위한 충전장치가 연결됨이 바람직하다.

본 발명에 따르면 영구자석 내연에 설치되는 코어를 가지는 아마추어 샤프트가 전원 인가에 따라 회전할 시에 이의 회전력을 이용하여 영구자석 외연에 설치되는 코일조립체가 회전되도록 함에 따라 코일조립체에 유기되는 전기를 배출 사용할 수 있게 됨으로써 전동기와 발전기에 각각 요구되는 영구자석을 공유하여 발전기의 아마추어 자석이 필요없게 됨에 따라 반발 부하 및 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러 계속적으로 발전이 가능하여 충전 없이 평활회로부를 통해 바로 전기 사용이 가능하며 충전할 경우에도 충전장치의 용량을 현저히 감소할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가발전모터의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자가발전모터의 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동력전달수단을 나타내는 배단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하우징과 냉각팬이 설치되는 모습을 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명에 따른 자가발전모터에 대해 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가발전모터의 측단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자가발전모터의 정단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동력전달수단을 나타내는 배단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하우징과 냉각팬이 설치되는 모습을 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면 본 발명에 따른 자가발전모터(100)는 크게 하우징(10), 영구자석(20), 코어(30), 아마추어 샤프트(40), 기동정류자(50), 발전정류자(60), 로터(70) 및 동력전달수단(80)으로 이루어진다.

이러한 자가발전모터(100)는 상기 기동정류자(50)에 도통되는 기동브러시(51)를 통해 외부 전원이 인가되면 코어(30)와 영구자석(20) 간에 발생되는 힘에 의해 코어(30)가 회전하게 되고 이에 따라 이와 고정결합되는 아마추어 샤프트(40)가 동반회전하여 이의 회전력은 동력전달수단을 통해 로터(70)로 전달됨에 따라 로터(70)의 코일조합체(72)에 유기되는 전기를 이와 전기적으로 연결된 발전정류자(60) 및 발전브러시(61)를 통해 충전장치 또는 부하로 충전 또는 사용되게 되는 것이다.

여기서 상기 기동정류자(50) 또는 발전정류자(60)는 원통형의 다수 편(도면에서는 12편)으로 분리구조를 가지므로 기동브러시(51)는 양, 음극의 한 쌍이 상기 기동정류자(50)의 대향 편에 각각 접속되므로 나머지 분리 편에는 발전브러시(61)가 접속될 수 있어 전기를 인출가능하다.

이러한 자가발전모터(100)에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 하우징(10)은 내부에 수용공간이 형성되어 상기 영구자석(20), 코어(30), 아마추어 샤프트(40), 기동정류자(50), 발전정류자(60), 로터(70) 및 동력전달수단(80)을 내측에 수용한다.

아울러 상기 하우징(10)은 영구자석(20)이 고정결합되어 일정 자기장이 형성될 수 있도록 구비된다. 물론 상기 영구자석(20)은 일측이 상기 하우징(10)과 고정결합되는 고정프레임과 결합됨에 따라 고정되게 된다.

이러한 영구자석(20)은 양측이 개구되고 내부에 중공을 가지는 원통형상으로 형성되되 상, 하부로 각각 분리되어 상기 하우징(10)과 고정결합된다.

물론 상기 영구자석(20)은 상, 하부의 2단 분리구조 외에 보다 다단으로 분리되어 형성될 수 있다.

한편 상기 코어(30)는 상기 영구자석(20) 내측에 이와 일정 간격 이격 배치되어 전기 인가시 자화되어 영구자석(20) 간에 발생되는 힘에 의해 회전하도록 구비되는데, 상기 코어(30) 내측에는 코일이 권취 배치되며 후술할 기동정류자(50)와 전기적으로 도통되어 코일에 전원이 인가될 수 있도록 구성된다.

아울러 코어(30) 또한 상기 기동정류자(50)의 분리 구조를 가지는 다수 편과 일대일 대응되도록 동일한 분리 구조의 편으로 구성되어 각각 대응되어 전기적으로 도통되도록 이루어진다.

또한 상기 아마추어 샤프트(40)는 상기 코어(30)와 고정결합되어 코어(30)의 회전에 따라 동반회전하여 아마추어 샤프트(40)의 단부측에 결합되는 동력전달수단(80)으로 그 회전력을 전달한다.

한편 상기 기동정류자(50)는 이에 전기적으로 도통되도록 외측에 배치되어 접속되는 기동브러시(51)로부터 외부 전원을 인가받아 이를 코어(30) 내의 코일로 전달하며, 발전정류자(60)는 후술할 로터(70)의 코일조합체(72)에 발생되는 기전력을 전달받아 이를 외측에 배치되어 접속되는 발전브러시(61)로 전달하도록 구비된다.

아울러 상기 코일조합체(72)가 기동정류자(50)의 기동브러시(51)와 다른 위치에 배치되는 발전브러시(61)와 도통되도록 구성할 경우 별도의 발전정류자(60)를 구성하지 않아도 기동정류자(50)를 통해 외부 전원의 인가 및 코일조합체(72)의 기전력을 외부로 배출하는 것이 동시에 이루어질 수 있음은 물론이다.

또한 상기 로터(70)는 일측이 도넛 형상의 원반체(71)와, 상기 원반체(71)의 원주를 따라 일측으로 중공을 가지는 원통형상으로 연장형성되거나 원주를 따라 일측으로 분기되어 연장형성되는 코일조합체(72)로 이루어진다.

여기서 상기 코일조합체(72)는 상기 영구자석(20) 외연과 하우징(10) 내연 사이에 배치되며 상기 발전정류자(60)와 전기적으로 도통되도록 연결됨은 전술한 바와 같다.

한편 상기 동력전달수단(80)은 상기 코어(30)와 발전정류자(60) 간의 아마추어 샤프트(40) 외연에 설치되며 아마추어 샤프트(40)의 회전력을 상기 로터(70)로 전달하도록 구비된다.

이러한 상기 동력전달수단(80)은 본 발명의 일실시예에 따라 상기 코어(30)와 발전정류자(60) 간의 아마추어 샤프트(40) 외연에 설치되어 아마추어 샤프트 회전시 동반회전하는 하나 이상의 위성기어(81)와, 상기 하나 이상의 위성기어(81) 외연에 설치되어 내연이 위성기어(81)와 치형결합하여 위성기어(81)의 회전에 따라 동반 회전하되 외연은 상기 로터(70)의 원반체(71)와 고정결합되어 아마추어 샤프트(40)의 회전력을 로터로 전달하는 링기어(82)로 이루어진다.

이에 따라 기동브러시(51)를 통해 인가된 전원에 의해 발생되는 아마추어 샤프트(40)의 회전력이 로터(70)를 회전시켜 코일조합체(72)에 유기 기전력이 발생되도록 하며, 이는 발전정류자(60) 및 발전브러시(61)에 의해 외부로 사용 또는 축전이 됨으로써 발전이 이루어지게 되는 것이다.

아울러 상기 동력전달수단(80)의 외측에는 내부에 발생되는 열을 배출하기 위한 냉각팬(90)이 설치될 수 있으며 이러한 냉각팬을 동작 수행하기 위해 발전브러시(61)로부터 생산되는 전원을 사용하도록 구성할 수 있다.

물론 이러한 발전브러시(61)의 발생 전원은 평활화된 직류전원이 아니므로 평활회로부 및 레귤레이터를 통해 직류로 변환한 후 사용되게 구성할 수 있다.

이와 같이 발전브러시(61)에서 배출되는 유도 전기를 DC 형태로 평활화하기 위해 평활회로부와 레귤레이터가 연결하거나, 이를 충전하기 위한 축전기 등의 충전장치가 연결될 수 있다.

아울러 가전제품 등에 직접 연결하여 사용할 수 있도록 인버터 등이 연결될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 하우징 20 : 영구자석
30 : 코어 40 : 아마추어 샤프트
50 : 기동정류자 51 : 기동브러시
60 : 발전정류자 61 : 발전브러시
70 : 로터 71 : 원반체
72 : 코일조합체 80 : 동력전달수단
81 : 위성기어 82 : 링기어
90 : 냉각팬 100 : 자가발전모터

Claims

일정 수용공간을 가지며 중공을 가지는 원통형상으로 이루어지는 하우징과,
상기 하우징 내측에 동심으로 상, 하부에 각각 고정 결합되는 영구자석과,
상기 영구자석 내측에 이와 일정 간격 이격 배치되어 전기 인가시 자화되어 영구자석 간에 발생되는 힘에 의해 회전하는 코어가 중심 외연에 결합되는 아마추어 샤프트와,
상기 아마추어 샤프트 양단의 외연에 결합되어 동반 회전하며 외부 전기의 인가 및 유도 전기의 배출을 위한 기동브러시 및 발전브러시가 각각 외주연을 따라 대향되게 한 쌍 이상 설치되는 기동정류자 및 발전정류자와,
일측은 도넛 형상의 원반체와, 상기 원반체의 원주를 따라 일측으로 중공을 가지는 원통형상으로 연장형성되거나 원주를 따라 일측으로 분기되어 연장형성되는 코일조합체로 이루어지되 상기 코일조합체는 상기 영구자석 외연과 하우징 내연 사이에 배치되며 상기 발전정류자와 전기적으로 도통되도록 연결되는 로터와,
상기 코어와 발전정류자 간의 아마추어 샤프트 외연에 설치되며 아마추어 샤프트의 회전력을 상기 로터로 전달하는 동력전달수단을 포함하여 이루어지되,
상기 동력전달수단의 외측에는 내부에 발생되는 열을 배출하기 위한 냉각팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 자가발전모터.
제 1항에 있어서,
상기 동력전달수단은
상기 코어와 발전정류자 간의 아마추어 샤프트 외연에 설치되어 샤프트 회전시 동반회전하는 하나 이상의 위성기어와, 상기 하나 이상의 위성기어 외연에 설치되어 내연이 위성기어와 치형결합하여 위성기어의 회전에 따라 동반 회전하되 외연은 상기 로터의 원반체와 고정결합되어 아마추어 샤프트의 회전력을 로터로 전달하는 링기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가발전모터.
제 1항에 있어서,
상기 기동정류자에는 상, 하로 서로 다른 극으로 외부 전원을 인가하기 위한 기동브러시가 한 쌍 설치되며, 상기 발전정류자에는 한 쌍 이상 서로 대향되는 위치에 각각 서로 다른 극으로 코일조립체에서 유기되는 전기를 외부로 배출하기 위한 발전브러시가 설치되는 것을 특징으로 하는 자가발전모터.
제 3항에 있어서,
상기 발전브러시에는 배출되는 전기를 DC 형태로 평활화하기 위해 평활회로부와 레귤레이터가 연결되는 것을 특징으로 하는 자가발전모터.
제 3항에 있어서,
상기 발전브러시에는 배출된 전기를 충전하기 위한 충전장치가 연결되는 것을 특징으로 하는 자가발전모터.
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