KR100424839B1 - 위성기어를 갖는 수동형 발전기 - Google Patents

위성기어를 갖는 수동형 발전기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동형 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 위성기어를 이용하여 발전기의 회전자 속도를 증속시키므로 높은 기전력을 발생시키기 위한 수동형 발전기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수동형 발전기의 구성은, 영구자석 및 상기 영구자석에 대해서 소정의 위치에 배치된 코일을 포함하며, 이 두개의 요소간의 상대적인 회전운동에 의해서 코일에 기전력을 발생시키는 발전기에 있어서, 하나의 선기어로서, 상기 선기어는 상기 영구자석의 회전축과 동일축에 고정되어 있어서 상기 선기어가 회전함에 따라서 영구자석이 코일상에서 회전되도록 하는 선기어와, 상기 선기어에 치차 결합되는 위성기어로서, 상기 위성기어가 회전함에 따라서 선기어에 회전력을 전달하는 하나 또는 그 이상의 위성기어와, 상기 선기어 및 영구자석의 축과 동일 축을 갖는 수동바퀴로서, 상기 수동바퀴는 조작자의 손동작에 의해서 상기 위성기어를 회전시키므로 그 회전력이 선기어를 회전시키며 이어서 영구자석을 회전시키도록 하는 수동바퀴를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

위성기어를 갖는 수동형 발전기{Manual Generator using Planetary Gears}
본 발명은 수동형 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 위성기어를 이용하여 발전기의 회전자 속도를 증속시키므로 높은 기전력을 발생시키기 위한 수동형 발전기에 관한 것이다.
최근에 휴대용 오디오 및 비디오 장치, 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기 등이 폭발적으로 늘어나면서 이러한 장치의 전력공급 장치가 문제가 되었다. 즉, 그러한 휴대용 장치를 지속적으로 사용하기 위해서는 지속적으로 전력을 공급하여야 하는데, 종래의 일회용 배터리는 사용시간이 제한되어 있어서 자주 교체해야 하는 문제가 있었다. 또한 장시간 사용을 위해서는 여분의 배터리를 여러개를 별도로 준비해야 하는데, 이는 불편할 뿐 아니라 여분의 배터리를 구입하기 위한 비용도 별도로 들게된다.
이를 보완하기 위해서 충전식 배터리를 사용하기도 하는데, 이 역시 여러가지 불편이 따르게 된다. 즉, 장시간의 사용을 위해서는 충전식 배터리도 예비로 준비해야 하며, 어떤 경우에는 시중에 산재되어 있는 간이 배터리 충전소를 찾아서 충전하기도 하지만 이는 매우 번거로운 일이며 사용이 용이하지 않다.
따라서, 본 발명은 교체식 배터리나 충전식 배터리를 사용하는 대신에 수동형 발전기를 간단하게 조작시켜서 발전기를 구동하므로 기전력을 발생시키며 이를 축전기에 충전시켜서 전원으로 사용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 위성기어를 사용한 수동형 발전기에 따른 발전 및 충전 메카니즘을 도시한 도면
도2는 본 발명의 일 실시예에 따라 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면
도3은 도2의 변형된 실시예로서, 본 발명에 따라서 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면
도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면
도5는 도4의 변형된 실시예로서, 본 발명에 따라서 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면
도7은 본 발명에 따른 수동형 발전기의 위성 기어에 대한 일 실시예를 도시한 도면
도8은 도7의 변형된 실시예로서, 본 발명에 따른 수동형 발전기의 위성 기어에 대한 일 실시예를 도시한 도면
도9는 본 발명에 따른 수동형 발전기의 원판형 회전자 및 코일의 구조를 도시한 도면
도10은 도9의 변형된 실시예로서, 본 발명에 따른 수동형 발전기의 원판형 회전자 및 코일의 구조를 도시한 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 수동형 발전기 110: 전파 정류기
120: 전기 이중층 축전기 201: 링 기어축
202: 선 기어축 203: 선 기어
204: 위성 기어 205: 링 기어
206: 수동바퀴 207: 영구자석
208: 코일 209: 고정판
210: 위성 기어축 211: 스냅링
215: 동일 축 220: 베어링
310: 영구자석 311: 스냅링
315: 동일 축 320: 베어링
따라서, 본 발명은 영구자석 및 상기 영구자석에 대해서 소정의 위치에 배치된 코일을 포함하며, 이 두개의 요소간의 상대적인 회전운동에 의해서 코일에 기전력을 발생시키는 발전기에 있어서, 하나의 선기어로서, 상기 선기어는 상기 영구자석의 회전축과 동일축에 고정되어 있어서 상기 선기어가 회전함에 따라서 영구자석이 코일상에서 회전되도록 하는 선기어와, 상기 선기어에 치차 결합되는 위성기어로서, 상기 위성기어가 회전함에 따라서 선기어에 회전력을 전달하는 하나 또는 그 이상의 위성기어와, 상기 선기어 및 영구자석의 축과 동일 축을 갖는 수동바퀴로서, 상기 수동바퀴는 조작자의 손동작에 의해서 상기 위성기어를 회전시키므로 그 회전력이 선기어를 회전시키며 이어서 영구자석을 회전시키도록 하는 수동바퀴를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 수동형 발전기에서, 상기 수동바퀴의 형상은 상부가 폐쇄된 원통형이며 상부 중심에는 선기어축이 관통하는 홀이 형성되어 있는 형상으로서, 상기 선기어 및 위성기어를 에워싸며, 그 내주에 링기어가 형성되어 위성기어에 치차결합되어 있으며, 상기 위성기어의 축은 그 하부의 고정판에 고정되어 있어서, 수동바퀴가 회전함에 따라서 링 기어의 회전력이 위성기어 및 선기어에 전달되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 수동형 발전기에서, 상기 수동바퀴의 형상은 상부가 폐쇄된 원통형이며 상부 중심에는 선기어축이 관통하는 홀이 형성되어 있는 형상으로서, 상기 선기어 및 위성기어를 에워싸며, 상기 위성기어의 축은 수동바퀴의 원판 소정부에 고정되어 수동바퀴가 회전함에 따라서 위성기어의 축도 함께 회전되며, 위성기어의 일측은 선기어에 치차결합되며 위성기어의 타측은, 하부의 고정판에 고정되며 선기어 및 위성기어의 외측에 형성된 링 기어에 치차결합되어 수동바퀴가 회전할 때 위성기어는 링기어와의 상호작용에 의해서 자체 회전함으로써 치차 결합된 선기어를 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 수동형 발전기에서, 상기 수동바퀴에 형성된 홀을 관통하여 돌출된 선기어축에는 스냅링이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 수동형 발전기에서, 상기 선기어의 축은 관 형태로서 영구자석의 회전축과 동일축을 형성하며 그 관내부에 링기어축 또는 수동바퀴축이 관통하여 결합되며 상기 링기어축 또는 수동바퀴축은 수동바퀴의 중심에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 수동형 발전기에서, 상기 고정판의 중심에는 선기어축 및/또는 링기어축 및 수동바퀴축이 관통하는 홀이 형성되며, 상기 홀에는 베어링이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 수동형 발전기에서, 상기 다수의 극을 가진 영구자석은 자극의 방향이 이웃하는 자극과 다르게 교번하여 착자되어 있으며, 상기 영구자석과 대향한 코일의 권취 방향은 영구자석의 자극 간격으로 방향이 교체되어 권취되는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 본 발명의 원격 조정기의 발전 및 충전 메카니즘을 설명하기 위한 도면이다. 도면에서 볼 수 있드시, 본 발명의 원격 조정기에 사용되는 전원장치중 수동형 발전기는 발전기(100)와, 상기 발전기에서 발생된 교류 전류를 직류로 정류하기 위한 전파 정류기(110)와, 상기 정류된 직류 전류를 축적하기 위한 전기 이중층축전기(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 수동형 발전기는 위성기어가 장착되어 있어서 이 위성기어를 사용하여 발전기의 회전자를 고속으로 회전시켜서 높은 기전력을 발생시키게 된다. 이처럼 발생된 기전력은 전파 정류기(110)에 전달되어 교류에서 직류로 변환된다. 한편, 상기 변환된 직류는 축전기를 지나서 전기 이중층 축전기(120)에 충전된다. 이러한 전기 이중층 축전기는 일반 축전기와 같이 충전 속도가 빠르지만 그와는 달리 충전 용량이 큰 축전기이다.
이하, 본 발명의 수동형 발전기의 발전 메카니즘에 대해서 상세히 기술한다. 도2에는 위성 기어를 이용한 수동형 발전기의 단면을 도시한 도면이다. 도면의 중앙에는 링 기어축(201)이 있으며, 상기 링 기어축을 중심으로 하여 선 기어축(212) 및 선기어(203)가 배치된다. 상기 선기어의 주변에는 하나 이상의 위성기어(204)가 선기어와 치차결합되어 회전운동을 수행하게 된다. 상기 위성기어는 그 축(210)이 고정판(209)에 고정되어 있다. 한편, 상기 위성기어(204)는 원판형의 수동바퀴(206)에 형성된 링기어(205)와 치차결합되어 있어서, 수동 바퀴(206)를 손으로 회전시킬 때 이 회전 운동이 위성기어(204)를 회전 운동시키게 된다. 이처럼 위성기어(204)가 회전될 때 그 위성기어에 치차결합된 선기어(203)가 회전되며, 그와 동시에 선기어와 동일축을 이루고 있는 영구자석(207)이 코일(208) 상에서 회전되어 교류 기전력이 발생된다. 이때 발생된 교류 기전력은 전술된 바와같이 단자를 통해서 전파 정류기로 전달되며, 정류된 기전력은 전기 이중층 축전기에 축적되게 된다.
도3은 도2의 변형된 실시예로서, 본 발명에 따라서 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면이다. 도3의 실시예가 도2의 실시예와 다른점은, 선기어축과 링기어축을 동일 축(215)으로 사용하였다는 것이다. 또한 도2의 실시예에서는 링 기어축을 수동바퀴(206)에 부착하여 사용하게 되지만, 도3의 실시예에서는 수동바퀴(206)의 중심에 홀을 형성하여 링기어 및 선기어의 축이 그 홀을 관통하도록 한 것이다. 그리고 상기 홀을 관통하여 수동바퀴 상부로 돌출된 축에는 스냅링(211)을 부착하여 수동바퀴 및 링 기어가 본 장치로 부터 이탈하지 않도록 하였다.
한편, 도3의 실시예가 도2의 실시예와 또 다른점은 고정판의 중앙부 즉, 링기어 및 선기어축이 관통하는 부분에 베어링을 형성하지 않고 단순히 홀만을 형성하였다는 것이다. 도3의 실시예에서 이처럼 선기어 축 및 고정판의 베어링을 생략한 것은 장치의 제조시 편의성과, 구조의 단순화 및 원가 절감의 효과를 위한 것이다.
도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면이다. 도면에서 수동 바퀴축(301)을 중심으로하여 선 기어축(302) 및 선기어(302)가 배치되며 상기 선기어 외부에는 위성기어(304)가 치차결합되어 선기어와 연동하도록 되어있으며, 상기 위성기어(304)는 그 축이 그 상부에 놓이는 수동바퀴(305)의 원판형 평면에 고정되며 또한 그 외부에 놓이는 링기어(306)에 치차결합되어 연동된다. 한편, 상기 링기어(306)는 원형상으로서, 링기어의 하부에 위치한 고정판(307)의 외주에 고정되어 있으며, 영구자석(310)은 선기어와 동일축에 고정되어 있다. 사용자가 수동 바퀴(305)를 회전시키게 되면, 그 회전력은 위성 기어축(308)에 전달되어 위성기어를 수동바퀴의 회전방향으로 이동시키게 된다. 이때 위성기어는 그 일측이, 하부의 고정판에 고정된 링기어에 치차결합되어 있으므로 링기어의 내측에서 자체회전하면서 이동하게 된다. 한편, 상기 위성 기어는 타측이 선기어에 치차결합되어 있어서 위성기어의 자체 회전은 선기어를 회전시키게 된다. 이때, 상기 선기어가 회전됨에 따라서 동일축에 고정되어 있는 하부의 영구자석을 회전시키게 되는데, 상기 영구자석은 코일(309)의 상부에 배치되어 있어서 코일에 기전력을 발생시킨다. 이처럼 발생된 기전력이 외부로 전달되어 정류 및 축적되는 과정은 도2 및 도3의 실시예에서와 동일하다.
도5는 도4의 변형된 실시예로서, 본 발명에 따라서 위성기어를 갖는 수동형 발전기의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도5의 실시예와 도4의 실시예와의 차이점은, 도3의 실시예와 도2의 실시예와의 차이점과 동일하다고 말할 수 있다. 즉, 도5의 실시예는 도4의 실시예와 비교해서, 수동바퀴축 및 선기어축을 동일 축(315)으로 형성하여 사용하며, 고정판(307)의 중앙에 형성한 베어링을 제거하고 단순히 홀을 형성하여 수동바퀴 및 선기어축을 관통시키게 된다. 또한, 수동바퀴(305)의 원판 중앙에는 홀을 형성하여 수동바퀴 및 선기어축을 관통시키게 된다. 이때 수동바퀴가 본 장치로 부터 이탈하지 않도록 그 중앙 홀을 관통하여 수동바퀴 원판 상부로 돌출하는 수동바퀴 및 선기어축에 스냅링(311)을 형성하게 된다.
도5의 실시예는 도4의 실시예와 비교해서, 제조시 편의성과, 구조의 단순화 및 원가 절감을 가져올 수 있다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 위성 기어를 갖는 수동형 발전기의 구성을 도시한 도면이다. 도6에서는 도2 내지 도5의 실시예와는 다르게, 선기어(403), 위성기어(404) 및 링 기어(406) 보다 영구자석(407) 및 코일(408)이 상부에 배치되어 있다. 그러나 수동바퀴축(401)을 중심으로 선기어(403), 위성기어(404), 링기어(406)가 치차결합되어 있는 구성은 도2 및 도3의 실시예와 동일하게 이루어져 있다. 사용자가 수동바퀴(410)를 회전시키면 수동 바퀴의 외주에 부착되어 있는 링기어(406)가 회전하면서 위성기어(404)를 회전시키게 된다. 이 위성기어는 이어서 선기어(403)를 회전시키게 되는데, 선기어와 동일축에 영구자석(407)이 고정되어 있어서, 선기어가 회전함에 따라서 영구자석이 코일 상에서 회전하게 된다. 이때 전술된 바와같이 기전력이 발생되어 외부의 정류기 및 전기 이중층 축전기에 전달되어 축전된다.
이상의 실시예에서 선기어의 축은 링기어 또는 수동바퀴축과는 별도로 관으로 되어 있어서, 링기어 축 또는 수동바퀴축을 관통시켜서 이를 고정시키는 역할을 수행하기도 하고, 또한, 선기어의 축은 링기어 또는 수동바퀴축과 동일축을 형성하기도 한다는 것을 알 수 있다.
또한, 선기어의 축은 고정판의 중앙부에 형성된 베어링에 의해서 고정되기도 하고, 상기 베어링이 없이 고정판의 중앙에 단순하게 형성된 홀을 관통하기도 한다는 것을 알 수 있다.
도7은 본 발명에 따른 수동형 발전기의 위성 기어에 대한 일 실시예를 도시한 도면이다. 도7의 실시예는 도2 및 도4에 도시된 실시예에 따른 것으로서, 링 기어는 실시예에 따라서 고정판에 고정되어 있거나 수동 바퀴와 일체형으로 이루어진다. 한편 위성기어는 실시예에 따라서 그 축이 고정판이나 수동바퀴의 원판에 고정되게 된다. 한편, 선기어축은 원통형으로 형성되어 있어서, 그 원통내에 링기어축 또는 수동바퀴축이 관통하여 장착된다.
도8은 도7의 실시예의 변형예에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 수동형 발전기의 위성기어에 대한 일 실시예를 도시한 도면이다. 도8의 실시예는 도3 및 도5의 실시예에서 선기어축과 동일축으로서 링기어축 또는 수동바퀴축을 사용한 예를 도시한 것이다. 따라서 도8에서 볼 수 있드시, 선기어의 중심에는 선기어축만이 존재하고, 이 선기어축이 링기어축 또는 수동바퀴축과 동일축으로서 사용되게 된다.
도9는 본 발명의 일실시예에 따른 수동형 발전기의 원판형 회전자 및 코일의 구조를 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 선기어와 동일 축을 이루고 있는 요오크(601)에 영구자석(602)이 부착되어 있으며, 이 영구자석은 다수의 자극으로 이루어져 있다. 상기 영구자석과 대향하여 영구자석의 자극과 같은 수의 부채꼴 형상의 코일(603)이 원통형 케이스의 밑면에 교번하여 착자되어 있다. 영구자석과 대향한 코일은 코일의 감긴 방향이 영구자석의 자극 간격으로 교번하여 권취하므로서 큰 기전력을 얻을수 있도록 하였다. 또한, 선기어축은 원통형으로 이루어져 있으며 그 원통형 선기어축 내부에 링기어축이 삽입되어 있음을 알 수 있다. 이는 도2, 도4, 도6 및 도7의 실시예에 해당한다.
한편, 도10은 도9의 변형된 실시예로서, 도9의 실시예와의 차이점은 선기어축을 링기어축 또는 수동바퀴축과 동일축으로 사용하였다는 것이다. 그리고, 상기장치내에서 요우크, 영구자석 및 코일의 관계는 도9의 실시예와 동일하다.
이와같이 본 발명의 원격 조정기에서 위성기어를 갖는 수동형 발전기는, 그 외부에 장착된 수동 바퀴를 회전시키게 되면 위성 기어 및 선기어를 차례로 회전시키게 되며 이어서 상기 선기어의 축과 동축으로 이루어지는 회전자의 회전속도를 증속시켜서 높은 기전력을 발생하도록 하였다. 본 발명에 따른 위성기어가 장착된 수동형 발전기는 소형화와 박형화가 가능하여 휴대용 영상 및 음향 장치 등의 원격조정기, 휴대용 전화기의 전원장치 등에 적용이 용이하다.

Claims (8)

  1. 영구자석 및 상기 영구자석에 대해서 소정의 위치에 배치된 코일을 포함하며, 이 두개의 요소간의 상대적인 회전운동에 의해서 코일에 기전력을 발생시키는 발전기에 있어서,
    상기 영구자석의 회전축과 동일축에 고정된 선기어로서, 상기 선기어가 회전함에 따라서 영구자석이 코일상에서 회전되도록 하는 선기어와,
    상기 선기어에 치차 결합되며 그 축이 하부의 고정판에 고정되어 있는 위성기어로서, 상기 위성기어가 회전함에 따라서 선기어에 회전력을 전달하는 하나 또는 그 이상의 위성기어, 및
    상기 선기어 및 영구자석의 축과 동일 축을 갖으며 그 형상은 상부가 폐쇄된 원통형이며 그 중심에는 선기어축이 관통하는 홀이 형성되어 있는 수동바퀴를 포함하는데 , 상기 수동바퀴를 조작자의 손동작에 의해서 상기 위성기어를 회전시키므로 그 회전력이 선기어를 회전시키며 이어서 영구자석이 회전하여 발전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동형 발전기.
  2. (삭제)
  3. (삭제)
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수동바퀴에 형성된 홀을 관통하여 돌출된 선기어축에는 스냅링이 형성되어 있으며, 상기 선기어의 축은 관 형태로서 영구자석의 회전축과 동일축을 형성하며 그 관내부에 링기어축 또는 수동바퀴축이 관통하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 수동형 발전기.
  5. (삭제)
  6. (삭제)
  7. (삭제)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 극을 가진 영구자석은 자극의 방향이 이웃하는 자극과 다르게 교번하여 착자되어 있으며, 상기 영구자석과 대향한 코일의 권취 방향은 영구자석의 자극 간격으로 방향이 교체되어 권취되는 것을 특징으로 하는 수동형 발전기.
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