KR19980076948A - 초음파 모터를 이용한 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 모터를 이용한 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교번되는 전계에 따라 진동하여 회전력을 발생시키는 초음파 모터를 이용하여 소정량의 전기를 생산토록 하는 초음파 모터를 이용한 발전기에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 소정의 고정자 철심과, 마그네틱 회전체 및 소정의 고정자 권선에 흐르는 전류에 의해 형성되는 교번 전계에 의해 진동되는 압전 세라믹 부재를 포함하여 이루어지는 초음파 모터를 이용한 발전기에 있어서, 상기 마그네틱 회전체의 주위에 설치되며, 상기 마그네틱 회전체에 의해 형성되는 자계와 상기 초음파 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력과 상호 유도작용하여 전기를 발생시켜 이를 흐르게 하는 코일 권선이 구비되어 된 것을 특징으로 한다. 이로써, 본 발명은 초음파 모터를 이용하여 소정량의 전기(바람직하게는 인가 전원의 전기량 보다 큰 전기량)를 생산토록 하는 효과를 제공한다.

Description

초음파 모터를 이용한 발전기

본 발명은 초음파 모터를 이용한 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교번되는 전계에 따라 진동하여 회전력을 발생시키는 초음파 모터를 이용하여 소정량의 전기를 생산토록 하는 초음파 모터를 이용한 발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 초음파 모터에는 초음파를 발생하는 압전 세라믹 부재가 이용되는데, 이것은 진동원으로서 인가되는 전계의 세기에 따라 수축과 팽창을 함으로써 초음파를 발생하게 된다. 이와 같이 압전 세라믹 부재에서 발생하는 진동을 회전력으로 변환하여 소정의 회전체를 회전시키도록 한 것이 초음파 모터인데, 이의 구성을 도 1 및 도 2에 개략적으로 나타내 보였다. 도 1을 참조하면, 초음파 모터는 고정자(스테이터;10)로서 작용하는 도너츠형의 고정자 철심(2)과, 진동원으로 인가되는 전계의 세기에 따라 수축과 팽창을 하여 진동을 일으키는 압전 세라믹 부재(4)와, 상기 고정자 철심(2)에 와인딩(winding)되며 상기 전계를 발생시키기 위한 전류가 흐르게 되는 고정자 권선(6)과, 상기 고정자 상부에 위치되어 압전 세라믹 부재(4)의 진동에 따라 회전되는 자성체의 회전체(20)를 구비하여 이루어진다. 또한, 초음파 모터는 압전 세라믹 부재(4)의 상면과 하면에 위치되어 소정의 전극으로서 작용하는 은(銀)판 부재(3)(5)를 더 포함하여 이루어진다. 여기서, 은판 부재(3)(5)는 고정자 권선(6)에 인가되는 전원의 상(A상, B상, GND)을 달리하는 복수의 분극용 절편들로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 초음파 모터에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 전극 즉, 은판 부재(3)(5)를 통해 정현파 전원이 인가되면, 고정자 권선(6)은 이 정현파 전원에 의해 교번 전계를 발생시킨다. 상기와 같이 교번 전계가 발생되면, 이 교번 전계에 의해 압전 세라믹 부재(4)는 상하 진동을 하게 되며, 이때 고정자 철심(2)의 표면부는 도시된 바와 같이 타원운동을 하게 된다. 상기와 같은 고정자 철심(2)의 타원운동은 궁극적으로 이동파(travelling wave)를 형성하게 되고, 이 이동파에 의해 고정자 철심(2)의 상부에 위치한 마그네틱 회전체(20)가 회전을 하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 초음파 모터를 적절하게 이용하여 소정의 전기 에너지를 생산토록 하는 초음파 모터를 이용한 발전기를 제공하는데 그 목적이 있다. 즉, 본 발명은 상술한 바와 같은 초음파 모터의 마그네틱 회전체에 인접하여 소정 형태의 코일 권선을 배치시켜 이 코일과 마그네틱 회전체의 회전력 및 마그네틱 회전체의 자계의 상호 유도작용에 의해 상기 코일 권선에 유도 기전력이 발생토록 한 초음파 모터를 이용한 발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 초음파 모터를 분해하여 도시한 구성도,

도 2는 초음파 모터의 동작 상태를 개념적으로 도시한 개념 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 초음파 모터를 이용한 발전기를 분해하여 도시한 구성도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 고정자 철심 3,5 : 은(銀)판 부재

4 : 압전 세라믹 부재 6 : 고정자 권선

20 : 마그네틱 회전체 30 : 코일

35 : 보빈

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초음파 모터를 이용한 발전기는,

소정의 고정자 철심과, 마그네틱 회전체 및 소정의 고정자 권선에 흐르는 전류에 의해 형성되는 교번 전계에 의해 진동되는 압전 세라믹 부재를 포함하여 이루어지는 초음파 모터를 이용한 발전기에 있어서,

상기 마그네틱 회전체의 주위에 설치되며, 상기 마그네틱 회전체에 의해 형성되는 자계와 상기 초음파 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력과 상호 유도작용하여 전기를 발생시켜 이를 흐르게 하는 코일 권선이 구비되어 된 점에 그 특징이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 코일 권선은 상기 마그네틱 회전체의 형태와 유사한 보빈에 감겨있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 회전체는 네오디뮴(Nd)로 구성되며, 바람직하게는 초전도체를 포함하는 마그네트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 초음파 모터를 이용한 발전기의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위해 초음파 모터에서 사용되었던 구성부재와 동일한 작용을 하는 구성부재에 대해서는 같은 부재번호를 사용한다.

본 발명에 따른 초음파 모터를 이용한 발전기는 초음파 모터에 의해 형성되는 자계 및 회전력과 상호작용하여 유도 기전력이 발생되도록 한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 고정자 철심(2)과, 고정자 권선(6)과, 네오디뮴(Nd) 또는 초전도 재료로 이루어지는 마그네틱 회전체(20)와, 고정자 권선(6)에 흐르는 전류에 의해 형성되는 교번 전계에 의해 진동되는 압전 세라믹 부재(4), 압전 세라믹 부재(4)의 상면과 하면에 위치하여 고정자 권선에 인가되는 전원의 상이 A상, B상, 접지(GND)가 되도록 하는 은판 부재(3)(5)를 포함하며, 그리고 본 발명의 주요한 특징으로서 상기 마그네틱 회전체(20) 주위에 설치되며, 상기 마그네틱 회전체(20)에 의해 형성되는 자계와 상기 초음파 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력과 상호 유도작용하여 유도 기전력을 발생시켜 이를 흐르게 하는 코일 권선(30)이 포함되어 이루어진다. 여기서, 상기 코일 권선(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 마그네틱 회전체(20)의 형태와 유사한 보빈(35)에 바람직하게 감기게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 초음파 모터를 이용한 발전기의 작용을 도 3을 참조하면서 설명한다.

먼저, 은판 부재(3)(5)를 통해 전원부(12)의 정현파 전원이 고정자 권선(6)에 인가되면, 압전 세라믹 부재(4)는 수축과 팽창을 하면서 진동을 하게 되고, 이에 의해 마그네틱 회전체(20)가 회전을 하게 된다. 여기서, 은판 부재(3)(5)는 인가되는 정현파 전원을 입력받아 이를 분극화한 후 이를 고정자 권선(6)에 인가하는 작용을 한다. 마그네틱 회전체(20)가 회전을 하게 되면, 마그네틱 회전체(20) 주위에 설치된 코일 권선(30)은 마그네틱 회전체(20)의 회전력과 마그네틱 회전체(20)에 의해 형성되는 자계와 상호 유도작용하여 유도 기전력을 발생한다. 즉, 마그네틱 회전체(20)가 회전을 하게 되면, 보빈(35)에 감긴 코일 권선(30)에는 전류가 흐르게 된다.

상기에서 코일 권선(30)에 유도되는 기전력(mmf)은 보빈(35)에 감긴 코일 권선(30)의 권선수(N)에 비례하게 된다. 따라서, 유도 기전력(mmf)을 크게 할려면 코일 권선(30)의 권선수(N)를 크게 하면 소정 크기의 기전력을 얻을 수 있게 된다. 또한, 상기 코일 권선(30)에 유도되는 기전력은 마그네틱 회전체(20)에 의해 형성되는 자계(H) 또는 자속밀도(B=μH)에 비례하게 되기 때문에 마그네틱 회전체(20)의 재질을 자속밀도를 크게 형성하는 재질, 예를 들면 네오디뮴(Nd)이나 초전도 재질로 하게 되면 인가되는 전원에 비해 상당히 큰 유도 기전력을 발생할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 초음파 모터를 이용한 발전기에 의하면, 교번되는 전계에 따라 진동하여 회전력을 발생시키는 초음파 모터를 적절하게 이용하여 소정량의 전기(바람직하게는 인가 전원의 전기량 보다 큰 전기량)를 생산토록 하는 효과가 있다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명 초음파 모터를 이용한 발전기는 상기 실시예에 한정되지 않고 본원 발명의 정신과 범위를 이탈하지 아니하고 많은 제조변형을 가하여 실시할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 상기 마그네틱 회전체(20) 주위에 설치되는 코일 권선(30)은 상기 마그네틱 회전체(20)의 외측 설치에 한정되지 아니하고, 회전체(20)의 내측에 설치될 수도 있다.

Claims (6)

1. 소정의 고정자 철심과, 마그네틱 회전체 및 소정의 고정자 권선에 흐르는 전류에 의해 형성되는 교번 전계에 의해 진동되는 압전 세라믹 부재를 포함하여 이루어지는 초음파 모터를 이용한 발전기에 있어서,

   상기 마그네틱 회전체의 주위에 설치되며, 상기 마그네틱 회전체에 의해 형성되는 자계와 상기 초음파 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력과 상호 유도작용하여 전기를 발생시켜 이를 흐르게 하는 코일 권선이 구비되어 된 것을 특징으로 하는 초음파 모터를 이용한 발전기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코일 권선은 상기 마그네틱 회전체의 외측부에 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터를 이용한 발전기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코일 권선은 상기 마그네틱 회전체의 내측부에 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터를 이용한 발전기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 코일 권선은 상기 마그네틱 회전체의 형태와 유사한 보빈에 감겨있는 것을 특징으로 하는 초음파 모터를 이용한 발전기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네틱 회전체는 네오디뮴(Nd) 재질로 된 것을 특징으로 하는 초음파 모터를 이용한 발전기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네틱 회전체는 초전도체 재질로 된 것을 특징으로 하는 초음파 모터를 이용한 발전기.