KR200395949Y1 - 저속발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안의 저속발전기는 회전축이 회전축받침대에 의해 회전 가능하게 지지되고, 회전자는 원통형으로 회전축과 고정되게 결합되어 회전축에 의해 회전하며, 회전자의 외주면에는 자석이 설치되고, 고정자는 원통형으로 회전자의 외측에 그 양측면의 중심이 베어링을 매개로 회전축과 결합되고 그 일단부가 회전축받침대에 고정되게 결합되며, 고정자의 내주면에는 외부 배선과 연결되는 코일이 권선되는 도체가 설치되고, 케이싱은 원통형으로 고정자의 외측에 회전축과 고정되게 결합되어 회전축에 의해 회전하며, 고정자의 일단부에는 고정기어가 고정되게 설치되고, 케이싱의 내측면에는 다수의 회전기어가 고정기어와 맞물려 회전하도록 설치된다.

Description

저속발전기{Low speed generator}

본 고안은 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자의 회전저항을 줄여 저속회전으로 전기를 발생시킬 수 있는 저속발전기에 관한 것이다.

발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로, 자기장을 만들기 위한 자석과 기전력을 발생시키는 도체를 포함하여 자석 또는 도체가 회전하도록 구성되며, 도체가 정지하고 자기장이 회전하는 회전계자형발전기와 도체가 회전하고 자기장이 정지하는 회전전기자형발전기가 있다.

발전기에서 생성되는 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대속도에 비례하기 때문에 자기장의 세기를 높이거나 도체를 길게 형성하거나 또는 자기장과 도체의 상대속도를 크게 함으로써 기전력을 높일 수 있으며, 통상적으로 자기장과 도체의 상대속도를 크게 하여 기전력을 높이고 있다.

자기장과 도체의 상대속도를 높이기 위해서는 회전자의 회전속도를 높여야 하는 데 이럴 경우 고속회전을 요하기 때문에 조력, 풍력 및 도로발전과 같이 저속회전력을 인가하는 경우 원하는 기전력을 얻을 수 없었다.

이에 저속회전력을 사용하여 원하는 기전력을 얻을 수 있는 저속발전기가 개발되었으며, 그 일례인 등록실용신안 제20-0217447호의 「저속발전기」가 도 4에 도시되어 있다.

도 4의 저속발전기는 회전자(10)와 고정자(20)를 서로 역방향으로 회전시킴으로써 저속회전력에서 높은 기전력을 얻는 구조로, 회전통(40)에 고정축(1)이 회전가능하게 고정되고, 고정축(1)에는 정류자편(12)이 일측에 형성된 회전자(10)가 설치되며, 회전자(10)의 외측에 위치하도록 원통형의 고정자(20)가 고정축(1)에 설치되고, 회전통(40)의 회전동력을 서로 역방향으로 회전하도록 회전자(10)와 고정자(20)에 전달하는 기어열이 설치되어 있다.

그러나, 상술한 종래의 저속발전기는 상대속도를 크게 하기 위하여 다수의 기어열을 사용하여 회전자와 고정자를 역방향으로 회전시키고 있기 때문에 그 구성이 복잡하고 조립이 어려웠으며 무게가 무거웠고 제조가가 비쌌다.

본 고안은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것이다. 본 고안의 목적은 간단한 구성의 기어결합을 통해 회전자와 회전통을 동시에 회전시켜 회전자의 회전저항을 줄임으로써 저속회전에서 원하는 기전력을 얻을 수 있는 저속발전기를 제공하는 것이다.

상술한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 외부동력에 의해 회전하는 회전축과, 회전축과 고정되게 결합되어 회전축에 의해 회전하는 원통형의 회전자와, 회전자의 외주면에 설치되는 자석과, 회전자의 외측으로 회전축과 회전 가능하게 결합되는 원통형의 고정자와, 고정자의 내측면에 설치되며 외부 배선과 연결되는 도체와, 고정자의 외측으로 회전축과 고정되게 결합되어 회전축에 의해 회전하는 원통형의 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 저속발전기를 제공한다.

본 고안의 저속발전기는 내부에 발생하는 열을 외부로 방출하기 위하여 고정자 및 케이싱 중 적어도 하나의 표면에 다수의 관통구를 형성할 수 있다.

또한, 고정자는 그 양측면의 중앙을 베어링을 매개로 회전축에 결합할 수 있다.

또한, 고정자는 그 일측에 고정기어를 설치하며 케이싱의 내측면에 고정기어와 맞물려 회전하는 다수의 회전기어를 설치할 수 있다.

또한, 고정자를 회전축을 회전가능하게 지지하는 외부받침대에 고정되게 결합할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 저속발전기에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 저속발전기(100)는 회전축(101), 회전자(110), 고정자(130) 및 케이싱(150)을 포함한다.

회전축(101)은 외부의 동력발생수단에 의해 발생하는 동력에 의해 회전하며, 그 양단부가 회전축지지대(102)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

회전자(110)는 원통형으로 그 중앙을 관통하도록 회전축(101)에 고정되게 결합되며, 그 외주면에 수분할, 본 실시예에서는 12분할된 자석(111)이 부착된다.

고정자(130)는 중공원통형으로 회전자(110)의 외측에 위치하며, 비도체로 제조한다.

고정자(130)의 양측단에는 나사(131) 등의 결합수단에 의해 측판(133,134)이 결합되며 측판(133,134)의 중앙에는 베어링(135,136)이 장착된다.

베어링(135,136)은 고정자(130)와 회전축(101)을 서로 회전 가능하게 결합하기 위한 수단이며, 베어링(135,136)으로 인해 회전축(101)의 회전에 의해 고정자(130)가 영향을 받지 않는다.

측판(134)에는 고정자(130)를 지지하기 위한 중공원통형의 고정자지지부재(137)가 고정되게 결합되며, 고정자지지부재(137)는 외부의 회전축받침대(102)에 고정되게 결합된다. 또한, 고정자지지부재(137)에는 고정기어(138)가 고정되게 결합되며, 그 내부를 관통하도록 회전축(101)이 회전 가능하게 결합된다. 따라서, 고정자(130)는 회전축받침대(102)에 고정되게 결합되는 고정자지지부재(137)에 의해 회전축(101)의 회전력에 상관없이 항상 정지된 상태를 유지하게 된다.

또한, 고정자(130)의 내주면에는 다수의 막대형 도체(141)가 부착된다. 도체(141)에는 코일(142)이 권선되며 코일(142)은 격판(134)을 관통하여 격판(154)과 고정자지지부재(137) 사이의 공간을 통해 외부로 인출되는 배선(143)과 연결된다. 따라서, 코일(142)에 발생되는 전류가 배선(143)을 따라 외부로 전달될 수 있다.

케이싱(150)은 중공원통형으로 고정자(130)의 외측에 위치하며, 철로 제조한다.

케이싱(150)의 양측단에는 나사(151) 등의 결합수단에 의해 측판(153,154)이 고정되게 결합되며, 측판(153,154)에는 그 중앙을 관통하도록 회전축(101)이 결합된다.

측판(153)은 고정판(152)을 매개로 회전축(101)에 고정되게 결합되며, 측판(154)은 고정자지지부재(137)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서, 회전축(101)의 회전하면 회전축(101)에 고정되게 결합되는 회전자(110)와 케이싱(150)은 동방향으로 회전하나 회전축(101)에 회전 가능하게 결합되는 고정자(130)는 회전축받침대(102)에 고정되는 고정자지지부재(137)에 의해 회전되지 않는다.

또한, 케이싱(150)의 일단의 내벽에는 고정자지지부재(137)에 고정되게 결합되는 고정기어(138)와 맞물리도록 다수의 회전기어(155)가 설치된다. 회전기어(155)는 케이싱(150)이 회전축(101)과 함께 회전할 때 고정기어(138)를 따라 회전하며, 케이싱(150)의 측판(154)을 지지하여 케이싱(150)이 회전할 때 케이싱(150)의 떨림을 방지하는 역할을 한다.

회전기어(155)는 케이싱(150)의 떨림을 최소화할 수 있도록 안정된 3각구도나 4각구도로 배치되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 4개의 회전기어(155)를 90도 간격으로 4각구도로 설치하였다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 고안의 저속발전기(100)의 작용에 대하여 설명한다.

회전축(101)에 외력이 인가되면, 회전축받침대(102)에 의해 지지되는 회전축(101)이 회전하게 된다.

회전축(101)이 회전하면, 회전축(101)에 고정되게 결합된 회전자(110)와 케이싱(150)이 동방향으로 회전하게 된다. 이때, 케이싱(150)에 설치된 회전기어(155)들은 고정기어(138)에 맞물려 고정기어(138)의 외주를 따라 회전하게 되며, 고정자(138)는 회전축받침대(102)에 결합된 고정자지지부재(137)에 의해 정지된 상태를 유지하게 된다.

회전자(110)에 설치된 자석(111)과 고정자(130)에 설치된 도체(141)에 의해 형성되는 전력은 도체(141)에 권선된 코일(142)을 따라 격판(134)을 관통하여 격판(154)와 고정자지지부재(137) 사이에 형성되는 공간을 통해 외부로 연결된 배선(143)을 통해 외부로 공급된다.

따라서, 회전자(110)와 케이싱(150)이 함께 동방향으로 회전하기 때문에 회전자(110)와 케이싱(150) 사이에 회전저항이 발생하지 않아 회전자(110)가 저속으로 회전하더라도 회전자(110)의 자석(111)과 고정자(130)의 도체(141) 사이에 상대속도가 크게 되어 원하는 기전력을 얻게 된다.

이상, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조로 본 고안의 저속발전기에 대하여 설명하였지만, 본 고안의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

본 고안의 저속발전기에 따르면, 자석이 부착되는 회전자와 철로 제조된 케이싱을 동시에 동방향으로 회전시켜 회전자에 걸리는 회전저항을 크게 줄임으로써 회전자의 자석과 고정자의 도체 간의 상대속도를 높일 수 있으며, 이로 인해 저속회전에서도 원하는 기전력을 얻을 수 있다.

또한, 본 고안은 회전자와 고정자의 상대속도를 베어링, 회전기어, 고정기어 등 비교적 간단한 구성으로 높일 수 있어 저속발전기의 구조가 간단해지고 조립이 용이해지며 가격이 저렴해진다.

조력, 풍력 및 도로발전과 같이 저속회전력을 인가하는 경우 원하는 기전력을 얻을 수 없었다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 저속발전기의 횡단면도;

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 얻어진 종단면도;

도 3은 도 1의 B-B선을 따라 얻어진 종단면도; 및

도 4는 종래기술의 저속발전기의 횡단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 저속발전기 101 : 회전축

102 : 회전축받침대 110 : 회전자

111 : 자석 130 : 고정자

133, 134: 측판 135, 136 : 베어링

137 : 고정자지지부재 138 : 고정기어

141 : 도체 142 : 코일

150 : 케이싱 153, 154 : 측판

155 : 회전기어

Claims (6)

1. 외부동력에 의해 회전하는 회전축;

   상기 회전축과 고정되게 결합되어 상기 회전축에 의해 회전하는 원통형의 회전자;

   상기 회전자의 외주면에 설치되는 자석;

   상기 회전자의 외측으로 상기 회전축과 회전 가능하게 결합되는 원통형의 고정자;

   상기 고정자의 내주면에 설치되며 외부 배선과 연결되는 코일이 권선되는 도체; 및

   상기 고정자의 외측으로 상기 회전축과 고정되게 결합되어 상기 회전축에 의해 회전하는 원통형의 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 저속발전기.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정자 및 상기 케이싱 중 적어도 하나는 내부에 발생하는 열을 외부로 방출하기 위하여 그 표면에 다수의 관통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 저속발전기.
3. 제1항에 있어서, 상기 고정자는 그 양측면의 중앙이 베어링을 매개로 상기 회전축에 결합되는 것을 특징으로 하는 저속발전기.
4. 제1항에 있어서, 상기 고정자는 그 일측에 고정기어가 설치되며 상기 케이싱의 내측면에 상기 고정기어와 맞물려 회전하는 다수의 회전기어가 설치되는 것을 특징으로 하는 저속발전기.
5. 제4항에 있어서, 상기 고정자는 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 외부받침대에 고정되게 결합되는 것을 특징으로 하는 저속발전기.
6. 외부의 회전축받침대에 의해 회전 가능하게 지지되며 외부동력에 의해 회전하는 회전축;

   상기 회전축과 고정되게 결합되어 상기 회전축에 의해 회전하는 원통형의 회전자;

   상기 회전자의 외주면에 설치되는 자석;

   상기 회전자의 외측으로 그 양측면의 중심이 베어링을 매개로 상기 회전축과 결합되며 그 일단부가 상기 회전축받침대에 고정되게 결합되는 원통형의 고정자;

   상기 고정자의 내주면에 설치되며 외부 배선과 연결되는 코일이 권선되는 도체;

   상기 고정자의 외측으로 상기 회전축과 고정되게 결합되어 상기 회전축에 의해 회전하는 원통형의 케이싱;

   상기 고정자의 상기 일단부에 고정되게 설치되는 고정기어; 및

   상기 케이싱의 내측면에 상기 고정기어와 맞물려 회전하게록 설치되는 다수의 회전기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 저속발전기.