KR101151580B1 - 이중 영구 자석이 장착된 발전기 - Google Patents

이중 영구 자석이 장착된 발전기 Download PDF

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KR101151580B1
KR101151580B1 KR1020120002387A KR20120002387A KR101151580B1 KR 101151580 B1 KR101151580 B1 KR 101151580B1 KR 1020120002387 A KR1020120002387 A KR 1020120002387A KR 20120002387 A KR20120002387 A KR 20120002387A KR 101151580 B1 KR101151580 B1 KR 101151580B1
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백 희 원
이희형
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이희형
백 희 원
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Abstract

본 발명은 이중 영구 자석이 장착된 발전기에 관한 것으로, 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어 있는 제 1 회전 부재와, 상기 제 1 회전 부재의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 영구 자석, 상기 제 1 회전 부재의 안쪽에서 제 1 회전 부재의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 영구 자석, 및 상기 제 1 회전 부재의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에 내부 영구 자석과 외부 영구 자석으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 1 회전 부재와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 1 코일로 이루어질 수 있다.이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기는 코일과 일체로 결합 된 회전 부재의 내측에 정지된 내부 영구 자석을 설치하였고 회전 부재의 외측에 정지된 외부 영구 자석을 설치하였다. 또한, 본 발명은 동력 전달 수단에 의해 회전 부재가 회전되면, 고정된 내부 영구 자석과 외부 영구 자석에 대하여 회전 부재가 회전되도록 하였다. 이때, 상기 코일은 회전 부재를 따라 회전되고, 내부 영구 자석과 외부 영구 자석은 고정된다. 따라서, 회전 부재와 함께 회전되는 코일 주변의 자계가 변화되고, 상기 코일은 변화되는 자계에 대하여 유도 기전력을 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기는 회전 부재의 안쪽에 내부 영구 자석을 배치함으로써 발전기의 부피를 줄일 수 있고, 회전 부재의 안쪽과 바깥쪽에 각각 내부 영구 자석과 외부 영구 자석을 이중으로 설치하여 발전기의 발전 성능을 높일 수 있도록 하였다.

Description

이중 영구 자석이 장착된 발전기{POWER GENERATOR HAVING DUAL PERMANENT MAGNETS}
본 발명은 이중 영구 자석이 장착된 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 코일이 장착된 회전 부재의 안쪽과 바깥쪽에 영구 자석을 이중으로 장착하여 발전기의 부피를 줄이고 발전 효율을 향상시킨 이중 영구 자석이 장착된 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 발전기는 원통 형상의 고정자와, 상기 고정자의 중공에 회전 가능하게 수용되고 회전축이 결합 된 회전자를 포함한다.
그리고, 상기 고정자의 내측에는 코일이 권선 되고, 상기 회전자에는 영구 자석이 결합 된다.
물론, 상기 고정자에는 영구 자석이 결합 될 수도 있고, 회전자에 코일이 권선 될 수도 있다.
이러한 발전기는 회전자를 강제 회전시켜 고정자의 코일에 유도 기전력을 발생시키는 장치로서, 전자기 유도 작용에 의해 발생 되는 유도 기전력을 출력 전압으로 하여 부하에 공급할 수 있다.
하지만, 상기 제시한 기존의 발전기는 발전기 내부의 회전자가 발전기 내부에서 많은 부피를 차지한다는 문제점이 있었고, 높은 전압을 얻기 위해 코일의 권선비를 증가시킴으로써 발전기의 부피가 증가 될 수 있다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 제시한 기존 발전기의 문제점을 해결하고자, 발전기의 부피를 줄이면서, 발전기의 성능을 향상시킬 수 있는 이중 영구 자석이 장착된 발전기를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기는 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어 있는 제 1 회전 부재와, 상기 제 1 회전 부재의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 영구 자석, 상기 제 1 회전 부재의 안쪽에서 제 1 회전 부재의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 영구 자석, 및 상기 제 1 회전 부재의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에 내부 영구 자석과 외부 영구 자석으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 1 회전 부재와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 1 코일로 이루어짐이 바람직하다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기는 코일과 일체로 결합 된 회전 부재의 내측에 정지된 내부 영구 자석을 설치하였고 회전 부재의 외측에 정지된 외부 영구 자석을 설치하였다.
또한, 본 발명은 동력 전달 수단에 의해 회전 부재가 회전되면, 고정된 내부 영구 자석과 외부 영구 자석에 대하여 회전 부재가 회전되도록 하였다.
이때, 상기 코일은 회전 부재를 따라 회전되고, 내부 영구 자석과 외부 영구 자석은 고정된다.
따라서, 회전 부재와 함께 회전되는 코일 주변의 자계가 변화되고, 상기 코일은 변화되는 자계에 대하여 유도기전력을 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기는 회전 부재의 안쪽에 내부 영구 자석을 배치함으로써 발전기의 부피를 줄일 수 있고, 회전 부재의 안쪽과 바깥쪽에 각각 내부 영구 자석과 외부 영구 자석을 이중으로 설치하여 발전기의 발전 성능을 높일 수 있도록 하였다.
도면 1은 본 발명의 제 1 실시 예를 횡 방향으로 자른 단면도,
도면 2는 본 발명의 제 1 실시 예를 종 방향으로 자른 단면도,
도면 3은 본 발명의 제 2 실시 예를 횡 방향으로 자른 단면도,
도면 4는 본 발명의 제 2 실시 예를 종 방향으로 자른 단면도,
도면 5는 본 발명의 제 3 실시 예를 횡 방향으로 자른 단면도,
도면 6은 본 발명의 제 3 실시 예를 종 방향으로 자른 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기의 제 1 실시 예는 도면 1에 도시한 바와 같이, 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어 있는 제 1 회전 부재(1)와, 상기 제 1 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 영구 자석(3), 상기 제 1 회전 부재(1)의 안쪽에서 제 1 회전 부재(1)의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 영구 자석(5), 및 상기 제 1 회전 부재(1)의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 1 회전 부재(1)와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 1 코일(7)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 1 회전 부재(1)는 도면 2에 도시한 바와 같이, 내부가 중공 되고 선단이 개방된 원통 형태로 이루어지고, 상기 제 1 회전 부재(1)의 안쪽에는 내부가 중공 되고 선단이 개방된 원통 형태로 이루어져 개방된 선단이 제 1 회전 부재(1)의 개방된 선단을 통해 제 1 회전 부재(1)의 안쪽으로 끼워지고 제 1 회전 부재(1)에 대하여 정지 설치된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)가 장착될 수 있다.
또, 상기 내부 영구 자석(5)은 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에 장착될 수 있고, 상기 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 바깥 둘레 면과 제 1 회전 부재(1)의 내부 둘레면 사이에는 고정된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)에 대하여 제 1 회전 부재(1)가 원활하게 회전되도록 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 바깥 둘레 끝부와 제 1 회전 부재(1)의 내부 둘레 끝부 2곳에 제 1 베어링(19)이 장착됨이 바람직하다.
또, 상기 제 1 회전 부재(1)의 바깥쪽에는 내부가 중공 되고 선단이 개방된 원통 형태로 이루어져 개방된 선단을 통해 제 1 회전 부재(1)가 안쪽으로 끼워지고 제 1 회전 부재(1)에 대하여 정지 설치된 제 2 영구 자석 고정 부재(23)가 장착될 수 있으며, 상기 외부 영구 자석(3)은 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에 장착될 수 있다.
또, 상기 제 1 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면과 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 내부 둘레면 사이에는 고정된 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 대하여 제 1 회전 부재(1)가 원활하게 회전되도록 제 1 회전 부재(1)의 바깥 둘레 끝부와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 내부 둘레 끝부 2곳에 제 2 베어링(21)이 장착됨이 바람직하다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 제 1 실시 예가 동작 되는 과정을 도면 1과 도면 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고정된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 대하여 제 1 회전 부재(1)가 동력원에 의해 회전되면, 제 1 코일(7)이 제 1 회전 부재(1)를 따라 회전되고, 상기 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)은 각각 제 1 영구 자석 고정 부재(17)와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 고정 설치되어 정지된다.
따라서, 고정된 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)에 대하여 제 1 코일(7)이 회전되므로 상기 제 1 코일(7)은 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하게 된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예는 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 바깥쪽에 제 1 회전 부재(1)와 동일 회전비로 회전되면서 선단이 개방되고 원통 형태로 이루어진 제 2 회전 부재(9)가 부가 장착될 수 있고,상기 제 2 회전 부재(9)의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에는 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 2 회전 부재(9)와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 2 코일(11)이 장착될 수 있다.
또한, 상기 제 2 회전 부재(9)의 안쪽 둘레 면과 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 바깥 둘레면 사이에는 고정된 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 대하여 제 2 회전 부재(9)가 원활하게 회전되도록 제 3 베어링(25)이 장착됨이 바람직하다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 제 2 실시 예가 동작 되는 과정을 도면 3과 도면 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고정된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 대하여 제 1 회전 부재(1)와 제 2 회전 부재(9)가 동력원에 의해 회전되면, 제 1 코일(7)과 제 2 코일(11)이 각각 제 1 회전 부재(1)와 제 2 회전 부재(9)를 따라 회전되고, 상기 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)은 각각 제 1 영구 자석 고정 부재(17)와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 고정 설치되어 정지된다.
따라서, 고정된 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)에 대하여 제 1 코일(7)과 제 2 코일(11)이 회전되므로 상기 제 1 코일(7)과 제 2 코일(11)은 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하게 된다.
한편, 본 발명의 제 3 실시 예는 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 안쪽에 제 1 회전 부재(1)와 함께 회전되는 제 3 회전 부재(13)를 부가 장착시키고, 상기 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 안쪽 둘레 면과 제 3 회전 부재(13)의 바깥 둘레면 사이에 고정된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)에 대하여 제 3 회전 부재(13)가 원활하게 회전되도록 제 4 베어링(29)을 부가 장착시킬 수 있다.
또한, 상기 제 3 회전 부재(13)의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에는 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 3 회전 부재(13)와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 3 코일(15)을 부가 장착시킬 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 제 3 실시 예가 동작 되는 과정을 도면 5와 도면 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고정된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 대하여 제 1 회전 부재(1)와 제 2 회전 부재(9) 및 제 3 회전 부재(13)가 동력원에 의해 회전되면, 제 1 코일(7)과 제 2 코일(11) 및 제 3 코일(15)이 각각 제 1 회전 부재(1)와 제 2 회전 부재(9) 및 제 3 회전 부재(13)를 따라 회전되고, 상기 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)은 각각 제 1 영구 자석 고정 부재(17)와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 고정 설치되어 정지된다.
따라서, 고정된 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)에 대하여 제 1 코일(7)과 제 2 코일(11) 및 제 3 코일(15)이 회전되므로 상기 제 1 코일(7)과 제 2 코일(11) 및 제 3 코일(15)은 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하게 된다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기는 코일과 일체로 결합 된 회전 부재의 내측에 정지된 내부 영구 자석(5)을 설치하였고 회전 부재의 외측에 정지된 외부 영구 자석(3)을 설치하였다.
또한, 본 발명은 동력 전달 수단에 의해 회전 부재가 회전되면, 고정된 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)에 대하여 회전 부재가 회전되도록 하였다.
이때, 상기 코일은 회전 부재를 따라 회전되고, 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)은 고정된다.
따라서, 회전 부재와 함께 회전되는 코일 주변의 자계가 변화되고, 상기 코일은 변화되는 자계에 대하여 유도기전력을 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 이중 영구 자석이 장착된 발전기는 회전 부재의 안쪽에 내부 영구 자석(5)을 배치함으로써 발전기의 부피를 줄일 수 있고, 회전 부재의 안쪽과 바깥쪽에 각각 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)을 이중으로 설치하여 발전기의 발전 성능을 높일 수 있도록 하였다.
1. 제 1 회전 부재 3. 외부 영구 자석
5. 내부 영구 자석 7. 제 1 코일
9. 제 2 회전 부재 11. 제 2 코일
13. 제 3 회전 부재 15. 제 3 코일
17. 제 1 영구 자석 고정 부재 19. 제 1 베어링
21. 제 2 베어링 23. 제 2 영구 자석 고정 부재
25. 제 3 베어링 29. 제 4 베어링

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어 있는 제 1 회전 부재(1)와;
    상기 제 1 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 영구 자석(3);
    상기 제 1 회전 부재(1)의 안쪽에서 제 1 회전 부재(1)의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 영구 자석(5);
    및 상기 제 1 회전 부재(1)의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 1 회전 부재(1)와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 1 코일(7)로 이루어지며,
    상기 제 1 회전 부재(1)는 내부가 중공 되고 선단이 개방된 원통 형태로 이루어지고,
    상기 제 1 회전 부재(1)의 안쪽에는 내부가 중공 되고 선단이 개방된 원통 형태로 이루어져 개방된 선단이 제 1 회전 부재(1)의 개방된 선단을 통해 제 1 회전 부재(1)의 안쪽으로 끼워지고 제 1 회전 부재(1)에 대하여 정지 설치된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)가 장착되며,
    상기 내부 영구 자석(5)은 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에 장착되고,
    상기 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 바깥 둘레 면과 제 1 회전 부재(1)의 내부 둘레면 사이에는 고정된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)에 대하여 제 1 회전 부재(1)가 원활하게 회전되도록 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 바깥 둘레 끝부와 제 1 회전 부재(1)의 내부 둘레 끝부 2곳에 제 1 베어링(19)이 장착되며,
    상기 제 1 회전 부재(1)의 바깥쪽에는 내부가 중공 되고 선단이 개방된 원통 형태로 이루어져 개방된 선단을 통해 제 1 회전 부재(1)가 안쪽으로 끼워지고 제 1 회전 부재(1)에 대하여 정지 설치된 제 2 영구 자석 고정 부재(23)가 장착되고,
    상기 외부 영구 자석(3)은 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에 장착되며,
    상기 제 1 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면과 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 내부 둘레면 사이에는 고정된 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 대하여 제 1 회전 부재(1)가 원활하게 회전되도록 제 1 회전 부재(1)의 바깥 둘레 끝부와 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 내부 둘레 끝부 2곳에 제 2 베어링(21)이 장착되는 것을 특징으로 하는 이중 영구 자석이 장착된 발전기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 바깥쪽에는 제 1 회전 부재(1)와 동일 회전비로 회전되면서 선단이 개방되고 원통 형태로 이루어진 제 2 회전 부재(9)가 장착되고,
    상기 제 2 회전 부재(9)의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에는 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 2 회전 부재(9)와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 2 코일(11)이 장착되며,
    상기 제 2 회전 부재(9)의 안쪽 둘레 면과 제 2 영구 자석 고정 부재(23)의 바깥 둘레면 사이에는 고정된 제 2 영구 자석 고정 부재(23)에 대하여 제 2 회전 부재(9)가 원활하게 회전되도록 제 3 베어링(25)이 장착되는 것을 특징으로 하는 이중 영구 자석이 장착된 발전기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 안쪽에는 제 1 회전 부재(1)와 함께 회전되는 제 3 회전 부재(13)가 장착되고,
    상기 제 1 영구 자석 고정 부재(17)의 안쪽 둘레 면과 제 3 회전 부재(13)의 바깥 둘레면 사이에는 고정된 제 1 영구 자석 고정 부재(17)에 대하여 제 3 회전 부재(13)가 원활하게 회전되도록 제 4 베어링(29)이 장착되며,
    상기 제 3 회전 부재(13)의 외부 둘레 면이나 내부 둘레 면에는 내부 영구 자석(5)과 외부 영구 자석(3)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 제 3 회전 부재(13)와 함께 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 제 3 코일(15)이 장착되는 것을 특징으로 하는 이중 영구 자석이 장착된 발전기.
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