KR102522034B1 - 교류발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교류발전장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 교류발전장치는, 모터, 모터의 구동에 따라 고정부 내측에 배치된 회전부가 회전하여 3상교류전원을 생성하는 발전부, 모터의 구동을 위한 제1 전원을 제공하는 제1 배터리부, 회전부에 자력 형성을 위한 제2 전원을 제공하는 제2 배터리부, 제2 전원을 교류로 변환한 제3 전원을 공급하는 DC/AC 인터버, 3상교류전원 중 제1 상전원을 정류하여 제1 배터리부를 충전하는 제1 충전부, 3상교류전원 중 제2 상전원을 정류하여 제2 배터리부를 충전하는 제2 충전부, 3상교류전원 중 제3 상전원을 출력하는 출력 단자, 제1 전원의 공급을 제어하여, 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부를 포함하며, 발전부는, 제3 전원을 정류하여 회전부의 자력 형성에 사용한다. 본 발명에 따르면, 비교적 간단한 구조와 높은 효율로 장시간 교류 전원을 공급할 수 있다.

Description

교류발전장치{AC generator}
본 발명은 구동 방식과 발전 구조를 효율적으로 개선하여 장시간 교류 전원을 공급할 수 있는 교류발전장치에 관한 것이다.
교류발전장치는 역학적 에너지를 교류 형태의 전기 에너지로 전환하여 교류 기전력을 발생시키는 장치이다. 교류발전장치에는 단상 발전식과 3상 발전식이 있으며, 발전소에 있는 장치는 거의 3상 발전식이다.
일반적인 교류발전장치는 회전자와, 회전자의 외측에 형성되는 고정자 권선 등으로 구성되어, 회전자의 회전에 따라 회전자의 자력과 고정자 권선이 상호 작용하면서 전류를 유도하는 방식을 사용한다.
교류발전장치에서 사용하는 역학적 에너지의 근원은 터빈엔진, 터빈 또는 수차를 통해 떨어지는 물, 내부 연소 엔진, 바람 터빈, 태양 에너지, 압축 공기 등이 있으며, 이러한 역학적 에너지를 사용하는 교류발전장치는 대부분 대형으로 구조도 복잡하다.
한편, 야외에서 레저나 스포츠를 즐기는 인구가 증가하면서, 야외에서 전기 기기의 사용을 위한 소형 교류발전장치의 사용도 증가하고 있다. 그런데, 이러한 소형 교류발전장치는 유류를 사용하는 엔진을 이용하여 소음이 심하거나, 파워뱅크와 같이 배터리에 충전된 직류 전원으로부터 교류 전원을 생성하기 때문에 효율이 높지않아 장시간 사용도 어렵다.
따라서, 비교적 간단한 구조로 소형 제작이 가능하면서, 소음도 적고 효율이 높아 장시간 사용 가능한 교류발전장치를 고려해 볼 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 구동 방식과 발전 구조를 개선하여 높은 효율로 장시간 교류 전원을 공급할 수 있는 교류발전장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교류발전장치는, 모터, 상기 모터의 구동에 따라 고정부 내측에 배치된 회전부가 회전하여 3상교류전원을 생성하는 발전부, 상기 모터의 구동을 위한 제1 전원을 제공하는 제1 배터리부, 제2 전원을 제공하는 제2 배터리부, 상기 제2 전원을 교류로 변환한 제3 전원을 공급하는 DC/AC 인터버, 상기 3상교류전원 중 제1 상전원을 정류하여 상기 제1 배터리부를 충전하는 제1 충전부, 상기 3상교류전원 중 제2 상전원을 정류하여 상기 제2 배터리부를 충전하는 제2 충전부, 상기 3상교류전원 중 제3 상전원을 출력하는 출력 단자, 및 상기 제1 전원의 공급을 제어하여, 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부를 포함하며, 상기 발전부는, 상기 제3 전원을 정류하여 상기 회전부의 자력 형성에 사용할 수 있다.
상기 회전부의 말단에 형성된 홈에는, 자력 형성을 위한 자석이 삽입되어 고정되며, 상기 자석은 동일한 방향으로 자력을 형성하는 자석으로 형성된 고정편에 의해 고정될 수 있다.
상기 발전부는, 상기 제3 전원이 공급되는 제1 코일부, 상기 회전부의 회전축에 연결되어 상기 제1 코일부의 내측에서 회전하는 슬립링 코어부, 상기 슬립링 코어부를 통해 유도 전원을 생성하는 제2 코일부, 및 상기 제2 코일부에 유도된 전원을 정류하여, 상기 회전축 내에 형성된 공동을 통해 연결된 도선을 통해 상기 회전부의 권선에 공급하는 전원 회로부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 교류발전장치는, 상기 제1 배터리부를 냉각하여 과열을 방지하는 제1 냉각부, 및 상기 제1 배터리부에서 출력되는 전압을 변경하여, 상기 제1 냉각부의 동작 전압으로 제공하는 제1 DC/DC 컨버터와, 상기 제2 배터리부를 냉각하여 과열을 방지하는 제2 냉각부, 및 상기 제2 배터리부에서 출력되는 전압을 변경하여, 상기 제2 냉각부의 동작 전압으로 제공하는 제2 DC/DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전원생성부의 발전 상태 및 동작 상태와 관련된 정보를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있으며, 상기 모터로는 BLDC(Brushless Direct Current) 모터를 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 배터리부의 충방전 및 동작 상태와 관련된 정보를 각각 표시하는 제1 및 제2 디스플레이를 더 포함할 수 있으며, 상기 배터리부의 충방전 및 동작 상태와 관련된 정보를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터 제어부에 상기 제1 전원을 공급하거나 공급을 차단하는 제1 스위치, 및 상기 회전부에 상기 제2 전원을 공급하거나 공급을 차단하는 제2 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터, 상기 발전부, 상기 제1 및 제2 배터리부, 상기 제1 및 제2 충전부, 상기 DC/AC 인버터, 상기 모터 제어부, 및 상기 출력 단자를 수용하며, 이동용 바퀴가 부착되는 본체를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교류발전장치는, 고정부 내측에 배치된 회전부가 회전하여 3상교류전원을 각각 생성하는 제1 내지 제n 발전부, 동력전달수단을 통해 상기 제1 내지 제n 발전부에 각각 배치된 제1 내지 제n 회전부를 동시에 회전시키는 모터, 상기 모터의 구동을 위한 제1 전원을 제공하는 제1 배터리부, 제2 전원을 제공하는 제2 배터리부, 상기 제2 전원을 교류로 변환한 제3 전원을 상기 제1 내지 제n 발전부에 공급하는 DC/AC 인터버, 상기 제1 내지 제n 발전부에서 생성한 3상교류전원 중 제1 상전원을 정류하여 상기 제1 배터리부를 충전하는 제1 충전부, 상기 제1 내지 제n 발전부에서 생성한 3상교류전원 중 제2 상전원을 정류하여 상기 제2 배터리부를 충전하는 제2 충전부, 상기 제1 내지 제n 발전부에서 생성한 3상교류전원 중 제3 상전원을 출력하는 출력 단자, 및 상기 제1 전원의 공급을 제어하여, 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부를 포함하며, 상기 제1 내지 제n 발전부는, 상기 제3 전원을 정류하여 상기 제1 내지 제n 회전부의 자력 형성에 각각 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리부 전원을 구동원으로 사용하고, 생성한 전원의 일부로 다시 배터리부를 충전하는 구조의 교류발전장치를 제공하여, 장시간 교류 전원을 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 교류발전장치는 BLDC 모터와 회전자에 자석 추가, 비접촉식 슬립링 등을 사용하여, 발전 효율이 높으며, 수명도 길어 유지 보수 비용이 낮고, 가동시 소음도 매우 적다. 또한, 본 발명에 따른 교류발전장치는, 이동식이나 고정식으로 사용할 수 있어, 자연재해 지역, 산간 오지, 사막 지역 등과 같은 곳에서 주 전원이나 비상 전력용으로 사용할 수 있으며, 전기자동차용 발전기나, 기타 민수용, 산업용, 군용 등과 같은 다양한 분야에서 사용할 수 있다. 그리고, 발전부를 병렬로 연결하여 사용함으로써, 제공되는 전력의 크기도 증가시킬 수 있으며, 다른 에너지 생산 장치에 구동 전원을 제공하는 용도로도 사용할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교류발전장치의 구성에 대한 설명에 참조되는 도면,
도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 전원생성부의 외형을 나타낸 도면,
도 5는 전원생성부에서 발전부의 단면을 나타낸 도면,
도 6 및 도 7은 회전자에 대한 설명에 참조되는 도면,
도 8 및 도 9는 전압생성부에서 슬립링 부분에 대한 설명에 참조되는 도면,
도 10 및 도 11은 다수의 발전부를 사용하는 경우에 대한 설명에 참조되는 도면, 그리고
도 12는 본 발명에 따른 교류발전장치를 이용하여 다른 에너지 생산 장치에 구동 전원을 제공하는 경우에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소에 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 또는 "~에 이웃하는" 등과, 어떤 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 "전송한다" 와 같은 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교류발전장치의 구성에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 교류발전장치(100)는 전원생성부(110), 제1 충전부(150), 제2 충전부(155), 제1 배터리부(160), 제2 배터리부(165), 모터 제어부(167), 제1 DC/DC 컨버터(170), 제2 DC/DC 컨버터(175), DC/AC 인버터(177), 제1 냉각부(180), 제2 냉각부(185), 제1 스위치(190), 제2 스위치(193), 및 출력 단자(195)를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다.
전원생성부(110)는 3상교류전원을 생성하며, 도 2에 도시한 바와 같이, 모터(115)와 발전부(120)를 포함할 수 있다.
모터(115)는 모터 제어부(167)의 제어에 따라, 제1 배터리부(160)이 전원이 공급되어 구동이 제어되며, 모터(115)의 구동에 따라 발전부(120)는 3상교류전원을 생성한다. 발전부(120)에서 생성한 3상교류전원 중 R-N 상전원은 제1 충전부(150)에 공급하고, S-N 상전원은 제2 충전부(155)에 공급한다. 그리고, T-N 상전원은 출력 단자(195)로 공급하여, 출력 단자(195)를 통해 교류 전원을 공급할 수 있다.
제1 충전부(150)는 전원생성부(110)에서 공급받은 교류 전원을 정류하여 제1 배터리부(160)를 충전하고, 제2 충전부(155)는 전원생성부(110)에서 공급받은 교류 전원을 정류하여 제2 배터리부(165)를 충전한다.
제1 배터리부(160)와 제2 배터리부(165)는 각각 충방전이 가능한 배터리 모듈 및 보호 회로 등을 구비하며, 충전된 전원을 공급할 수 있다. 제1 배터리부(160)와 제2 배터리부(165)에는 각각 충방전 및 동작 상태와 관련된 정보 등을 표시할 수 있는 디스플레이(미도시)가 배치될 수 있다.
제1 및 제 2 배터리부(160, 165)는 탈부착이 가능하게 결합할 수 있도록 구성하여, 충방전 성능이 떨어지는 경우, 제1 및 제2 배터리부(160, 165)만을 교체하여 사용할 수 있다. 또한, 새로운 배터리 기술을 활용한 새로운 배터리셀이나 더 많은 용량을 갖는 배터리셀로 제1 및 제2 배터리부(160, 165)를 교체하여 사용할 수도 있다
제1 배터리부(160)는 모터(115)의 구동을 위한 전원을 제공하며, 모터 제어부(167)의 제어에 따라, 제1 배터리부(160)로부터 모터(115)에 공급되는 전원이 제어된다.
제1 DC/DC 컨버터(170)는 제1 배터리부(160)의 출력 전압을 변환시켜 제1 냉각부(180)의 구동 전압으로 제공하고, 제2 DC/DC 컨버터(175)는 제2 배터리부(165)의 출력 전압을 변환시켜 제2 냉각부(185)의 구동 전압으로 제공한다.
DC/AC 인버터(177)는 제2 배터리부(160)의 출력 전압을 교류로 변환하여 제2 스위치(193)를 통해 전원생성부(110)에 공급한다.
제1 냉각부(180)는 제1 배터리부(160)를 냉각시켜 제1 배터리부(160)의 과열을 방지하고, 제2 냉각부(185)는 제2 배터리부(165)를 냉각시켜 제2 배터리부(165)의 과열을 방지한다. 제1 및 제2 냉각부(180, 185)는 열전 반도체 소자를 이용한 냉각 방식을 사용할 수 있다. 열전 반도체 소자를 이용하는 냉각 방법은 고체 냉각방법으로 열전 반도체에 직류 전원을 공급하면 펠티어 효과(Peltire effect)에 의해 접합부에서 열에너지를 흡수하여 온도를 낮추는 방식이다.
제1 스위치(190)는 제1 배터리부(160)에서 출력되는 전원을 모터 제어부(167)에 공급하거나 공급을 차단하며, 제2 스위치(193)는 DC/AC 인버터(177)에서 출력되는 교류 전원을 전원생성부(110)에 공급하거나 공급을 차단한다.
제1 및 제2 스위치(190, 193)는 외부 기기의 제어에 따라 동작하도록 구성할 수 있다. 이를 위해, 외부 장치와 무선이나 유선 통신을 위한 통신 인터페이스를 제공하는 통신부(미도시)를 더 설치할 수 있다. 통신부는 무선 통신을 위해, 이동 통신망을 통해 무선 신호를 송수신하기 위한 모듈, 무선 인터넷 접속을 위한 모듈, 및 근거리 통신을 위한 모듈 등을 구비할 수 있다.
출력 단자(195)는 220V 전기 콘센트나, 기타 다양한 형태의 콘센트를 포함할 수 있다. 출력 단자(195)를 통해, 교류발전장치(100)는 다양한 전기 기기에 전원을 공급하는 용도로 사용할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 3상교류전원을 생성하여, 3상교류전원 중 제1 및 제2 상전원은 내부 배터리 충전 등에 사용하고, 나머지 제3 상전원은 출력 전원으로 제공할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시한 전압생성부에 대한 설명에 참조되는 도면이다. 도 3 및 도 4는 전압생성부의 외형을 나타내며, 도 5는 전압생성부에서 발전부의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 전원생성부(110)는 모터(115) 및 발전부(120)를 포함할 수 있으며, 모터(115)로는 BLDC 모터(Brushless Direct Current motor)를 사용할 수 있다. BLDC 모터는 브러시가 없어 접촉 부분이 사라지므로, 수명이 길고 효율이 높으며 소음이나 발열이 적다.
발전부(120)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 원통형 케이스에 고정되어 권선이 감겨진 고정부(121)와, 모터(115)의 구동축에 회전축(130)이 연결되어 모터(115)의 구동에 따라 고정부(121)의 내측에서 회전하는 회전부(125)를 구비한다.
회전부(125)에도 권선이 감겨지며, 제1 코일부(131)를 통해 입력된 교류 전원을 정류한 전원을 공급받아 자장을 형성하여, 고정부(121)에 전기적으로 연결된 전원출력단(147)을 통해 3상교류전원을 출력할 수 있다.
고정부(121)와 회전부(125)의 권선수 변화 등에 따라 교류출력전압, 주파수를 변경할 수 있으므로, 사용 목적에 따라 적절한 권선수의 고정부(121)와 회전부(125)를 제작하여 사용할 수 있다.
그리고, 발전부(120)에는 발전 상태나 동작 상태와 관련된 정보 등을 표시하는 표시부(145)가 설치될 수 있다.
도 6 및 도 7은 회전부에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 회전부(125)에는 자력 형성을 위한 자석(127)이 삽입되어 고정된다. 즉, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 회전부(125)의 말단에는 자석(127)을 삽입할 수 있는 수용공간(S)이 형성되어 있으며, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 이 수용공간(S)에 자석(127)이 삽입되고, 도 6의 (c) 및 도 7에 도시한 바와 같이, 자석 고정편(129)이 결합홈(128)에 슬라이드 방식으로 결합하여 자석(127)을 고정시킨다. 자석(127)과 자석 고정편(129)의 고정을 위해 자석 고정편(129)에 접착제를 도포한 후, 결합홈(128)에 결합할 수 있다. 그리고, 자석 고정편(129)도 자석으로 구성하여 자력을 증가시킬 수 있다.
자석(127)과 자석 고정편(129)은 회전부의 권선에 의해 생성하는 자력과 동일한 방향으로 자력을 형성하도록 배치된다.
이와 같은 구성에 의해, 자석(127) 및 자석 고정편(129)에 의해 형성되는 자계와 회전부의 권선에 의해 발생하는 자계가 합해져서, 발전 용량을 증가시킬 수 있다.
자석(127)과 자석 고정편(127)에는 네오디뮴 자석이나 사마륨 코발트 자석 등과 같은 강력한 영구자석을 사용할 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7에는 회전부(125)에 4개의 수용공간(S)이 형성되어 있는 경우를 예로써 나타낸 것이며, 회전부(125)의 구조에 따라 형성되는 수용공간(S)의 개수, 사용되는 자석(125)과 자석 고정편(127) 개수는 달라질 수 있다.
도 8 및 도 9는 전압생성부에서 슬립링 부분에 대한 설명에 참조되는 도면이다. .
도 8을 참조하면, 고정 브라켓(140)에 의해 발전부(120) 몸체에 고정되는 제1 코일부(131)에 제2 스위치(193)를 통해 DC/AC 인버터(177)에서 출력되는 교류 전원이 공급되면, 회전축(130)에 연결되어 제1 코일부(131)의 내측에서 회전하는 슬립링 코어부(139)을 통해 제2 코일부(133)은 유도 전원을 생성한다. 제2 코일부(135)에서 생성한 유도 전원은, 제1 도선(136)을 통해 콘덴서, 저항 등으로 구성된 정류 회로부(135)에서 전달되어 정류되고, 정류 회로부(135)는 회전축(130)에 형성된 공동을 통해 연결되는 제2 도선(137)을 통해 회전부(125)의 권선에 전원을 공급한다.
제2 코일부(133), 정류 회로부(135) 및 슬립링 코어부(139)는 회전축(130)과 함께 회전한다. 제1 코일부(131)의 내경은 슬립링 코어부(139)의 외경보다 1mm 정도 크게 형성되어 있어, 슬립링 코어부(139) 등은 1mm 정도 에어갭을 두고 회전하는 비접촉 방식이 사용된다. 따라서, 접촉하는 부품이 사용되지 않으므로, 마찰에 의한 열발생이나 마모가 없어, 내구성을 높이고, 발전 효율도 향상시킬 수 있다. 또한, 슬립링 코어부(139) 등이 회전축(130)의 외부에 장착되므로 유지 보수도 용이하다.
도 10 및 도 11은 다수의 발전부를 사용하는 경우에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 내지 제n 발전부(220a ~ 220n)를 병렬로 연결하여 사용할 수 있다. 이와 같은 구성의 경우, 출력 전압은 동일하지만 전류의 세기를 증가시킬 수 있다
n개의 발전부(220a ~ 220n)를 병렬로 연결하여 사용하는 경우. n개의 발전부(220a ~ 220n) 중에서 한 개의 발전부(220a)에만 모터(215)가 설치되고, 나머지 발전부(220b ~ 220n)는 벨트나 체인 등과 같은 동력전달수단을 통해 모터(215)의 구동력을 전달받아, n개의 발전부(220a ~ 220n)의 회전부가 동일한 방향과 같은 속도로 회전할 수 있다. 이에 따라, n개의 발전부(220a ~ 220n)의 발전시 출력 전압, 파형, 위상은 거의 동일한 상태를 유지하게 되므로, n개의 발전부(220a ~ 220n)에서 출력되는 중성선(N), R, S, T 상의 출력선을 각각 연결하여 사용할 수 있다.
도 11은 3개의 발전부(220a, 220b, 220c)를 사용하는 경우를 도시하고 있다. 도 11에는 3개의 발전부(220a, 220b, 220c)가 3개의 DC/AC 인버터(277a, 277b, 277c) 각각을 통해 교류 전원을 공급받을 수 있는 경우를 도시하고 있으나, 하나의 DC/AC 인버터를 사용하여 3개의 발전부(220a, 220b, 220c)에 교류 전원을 공급하도록 구성할 수도 있다.
마찬가지로 제1 및 제2 배터리부, 제1 및 제2 DC/DC 컨버터 등의 구성 요소에 대해서도 3개의 발전부(220a, 220b, 220c) 별로 각각 설치하는 구성을 이용할 수도 있고, 하나의 구성 요소를 3개의 발전부(220a, 220b, 220c)가 같이 사용하도록 구성할 수도 있다.
이와 같이 활용 분야 및 필요 용량 등에 따라 필요한 개수의 발전부를 연결하여 사용할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 교류발전장치를 이용하여 다른 에너지 생산 장치에 구동 전원을 제공하는 경우에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 12를 참조하면, n개의 발전부(320a ~ 320n)를 사용하는 교류발전장치(300)는 대용량 발전장치 등과 같은 에너지 생산 장치(400)에 전원을 공급하는 용도로 사용할 수도 있다. 이 경우에도 필요한 용량에 따라 사용하는 발전부의 개수를 조절하여 사용할 수 있다.
이외에도, 본 발명에 따른 교류발전장치(100)는, 자연재해 지역, 산간 오지, 사막 지역 등과 같은 곳에서 주 전원이나 비상 전력용으로 사용할 수 있으며, 전기자동차용 발전기나, 기타 민수용, 산업용, 군용 등과 같은 다양한 분야에서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 교류발전장치(100)는 고정식으로 사용할 수도 있고, 이동식으로 사용할 수도 있다. 이동식으로 사용하는 경우, 캐리어 타입 등으로 구성하여 원하는 장소로 이동시켜 전원을 공급할 수 있다. 캐리어 타입으로 구성하는 경우, 하부에 이동형 바퀴가 부착된 본체에 교류발전장치(100)를 탑재시키고, 본체의 일면에는 선택적으로 상하로 이동되는 길이 조정이 가능한 손잡이 등을 부착할 수 있다. 이 경우, 본체에 교류발전장치(100)의 이동을 편하게 하기 위해, 본체에 부착된 이동형 바퀴를 구동하기 위한 구동장치가 포함되도록 구성할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 교류발전장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
그리고, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
110 : 전원생성부 150 : 제1 충전부
155 : 제2 충전부 160 : 제1 배터리부
165 : 제2 배터리부 167 : 모터 제어부
170 : 제1 DC/DC 컨버터 175 : 제2 DC/DC 컨버터
177 : DC/AC 인버터 180 : 제1 냉각부
185 : 제2 냉각부 190 : 제1 스위치
193 : 제2 스위치 195 : 출력 단자

Claims (10)

  1. 모터의 구동에 따라 고정부 내측에 배치된 회전부가 회전하여 3상교류전원을 생성하는 발전부;
    상기 모터의 구동을 위한 제1 전원을 제공하는 제1 배터리부;
    제2 전원을 제공하는 제2 배터리부;
    상기 제2 전원을 교류로 변환한 제3 전원을 공급하는 DC/AC 인버터;
    상기 3상교류전원 중 제1 상전원을 정류하여 상기 제1 배터리부를 충전하는 제1 충전부;
    상기 3상교류전원 중 제2 상전원을 정류하여 상기 제2 배터리부를 충전하는 제2 충전부;
    상기 3상교류전원 중 제3 상전원을 출력하는 출력 단자; 및
    상기 제1 전원의 공급을 제어하여, 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부를 포함하며,
    상기 발전부는,
    상기 회전부의 회전축 외측에 배치되도록 상기 발전부의 몸체에 고정되어 상기 제3 전원을 공급받는 제1 코일부;
    상기 회전부의 회전축에 연결되어 상기 제1 코일부의 내측에서 회전하는 슬립링 코어부;
    상기 슬립링 코어부의 외측에 배치되어 유도 전원을 생성하며, 상기 회전부의 회전축과 같이 회전하는 제2 코일부; 및
    상기 제2 코일부에 유도된 전원을 정류하여 상기 회전부의 권선에 공급하며, 상기 회전부의 회전축과 같이 회전하는 정류 회로부를 포함하며,
    상기 회전부의 말단에 형성된 수용공간에는 상기 회전부의 권선에서 생성하는 자력에 방향에 대응하는 방향으로 자력을 형성하도록 자석이 삽입되고, 상기 수용공간에 형성된 결합홈에 상기 자석과 동일한 방향으로 자력을 형성하는 자성체로 형성된 자석 고정편이 슬라이드 방식으로 결합하여 상기 자석을 고정하는 것을 특징으로 하는 교류발전장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리부를 냉각하여 과열을 방지하는 제1 냉각부;
    상기 제1 배터리부에서 출력되는 전압을 변경하여, 상기 제1 냉각부의 동작 전압으로 제공하는 제1 DC/DC 컨버터;
    상기 제2 배터리부를 냉각하여 과열을 방지하는 제2 냉각부; 및
    상기 제2 배터리부에서 출력되는 전압을 변경하여, 상기 제2 냉각부의 동작 전압으로 제공하는 제2 DC/DC 컨버터를 더 포함하는 교류발전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    전원생성부의 발전 상태 및 동작 상태와 관련된 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 교류발전장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모터는 BLDC(Brushless Direct Current) 모터인 것을 특징으로 하는 교류발전장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배터리부의 충방전 및 동작 상태와 관련된 정보를 각각 표시하는 제1 및 제2 디스플레이를 더 포함하는 교류발전장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모터, 상기 발전부, 상기 제1 및 제2 배터리부, 상기 제1 및 제2 충전부, 상기 DC/AC 인버터, 상기 모터 제어부, 및 상기 출력 단자를 수용하며, 이동용 바퀴가 부착되는 본체를 더 포함하는 교류발전장치.
  10. 고정부 내측에 배치된 회전부가 회전하여 3상교류전원을 각각 생성하는 제1 내지 제n 발전부;
    동력전달수단을 통해 상기 제1 내지 제n 발전부에 각각 배치된 제1 내지 제n 회전부를 동시에 회전시키는 모터;
    상기 모터의 구동을 위한 제1 전원을 제공하는 제1 배터리부;
    제2 전원을 제공하는 제2 배터리부;
    상기 제2 전원을 교류로 변환한 제3 전원을 상기 제1 내지 제n 발전부에 공급하는 DC/AC 인터버;
    상기 제1 내지 제n 발전부에서 생성한 3상교류전원 중 제1 상전원을 정류하여 상기 제1 배터리부를 충전하는 제1 충전부;
    상기 제1 내지 제n 발전부에서 생성한 3상교류전원 중 제2 상전원을 정류하여 상기 제2 배터리부를 충전하는 제2 충전부;
    상기 제1 내지 제n 발전부에서 생성한 3상교류전원 중 제3 상전원을 출력하는 출력 단자; 및
    상기 제1 전원의 공급을 제어하여, 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부를 포함하며,
    상기 제1 내지 제n 발전부는 각각,
    상기 회전부의 회전축 외측에 배치되어 상기 제3 전원을 공급받는 제1 코일부;
    상기 회전부의 회전축에 연결되어 상기 제1 코일부의 내측에서 회전하는 슬립링 코어부;
    상기 슬립링 코어부의 외측에 배치되어 유도 전원을 생성하며, 상기 회전부의 회전축과 같이 회전하는 제2 코일부; 및
    상기 제2 코일부에 유도된 전원을 정류하여 상기 회전부의 권선에 공급하며, 상기 회전부의 회전축과 같이 회전하는 정류 회로부를 포함하고,
    상기 회전부의 말단에 형성된 수용공간에는, 상기 회전부의 권선에서 생성하는 자력의 방향에 대응하는 방향으로 자력을 형성하도록 자석이 삽입되고, 상기 수용공간에 형성된 결합홈에 상기 자석과 동일한 방향으로 자력을 형성하는 자성체로 형성된 자석 고정편이 슬라이드 방식으로 결합하여 상기 자석을 고정하는 것을 특징으로 하는 교류발전장치.
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KR102437835B1 (ko) * 2022-03-24 2022-08-30 김철수 교류발전장치

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