KR100796239B1 - 전자석을 이용한 양방향 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석을 이용한 양방향 발전장치에 관한 것으로서, 특히 케이스의 내부에 그 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하고, 케이스의 중앙을 관통하는 회전축에는 상기 코일에 대응하는 자석을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하고, 상기 회전축의 선단부에 연결된 중심축에 서로 다른 자극을 갖는 제 1 및 제 2 마그네트를 대향되게 결합하며, 상기 회전케이스와 연결된 회전체를 중심축의 외측에 형성하되, 상기 회전체에 복수개의 전자석을 환형으로 배치하여 마그네트와 마주하도록 하고, 마그네트와 마주하는 전자석으로 동일자극을 갖도록 전류를 순차적으로 인가하는 제어장치를 각각의 전자석에 연결구성하므로서, 제어장치의 제어에 따라 마그네트와 마주하는 전자석의 자극이 동일해짐에 따라 발생된 척력에 의해 중심축과 회전체가 서로 반대방향으로 회전하게되고, 그 회전력이 내부 회전케이스와 회전축으로 전달되어 발전기의 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전이 이루어지도록 한 전자석을 이용한 양방향 발전장치에 관한 것이다.

전자석, 마그네트, 케이스, 내부회전케이스, 코일, 자석, 제어장치,

Description

전자석을 이용한 양방향 발전장치{Generator}

도 1 은 본 발명의 전자석을 이용한 양방향 발전장치를 보인 단면도.

도 2 는 본 발명의 작동상태를 보인 도면.

도 3 은 본 발명의 다른 실시예를 보인 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 케이스, 2: 내부회전케이스,

3: 코일, 4: 베어링,

5: 회전축, 6: 자석,

10: 연결부재, 12: 베어링,

17: 브러쉬, 18: 마감판,

20: 중심축, 21: 제 1 마그네트,

22: 제 2 마그네트, 23: 절연체,

30: 회전체, 31: 전자석,

32: 제어장치, 40,41: 증속기,

본 발명은 전자석을 이용한 양방향 발전장치에 관한 것으로서, 특히 제어장치의 제어에 따라 마그네트와 마주하는 전자석의 자극이 동일해짐에 따라 발생된 척력에 의해 중심축과 회전체가 서로 반대방향으로 회전하게되고, 그 회전력이 내부 회전케이스와 회전축으로 전달되어 발전기의 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전이 이루어지도록 한 전자석을 이용한 양방향 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전기라 함은 외부동력에 의해 구동하여 전기를 발생시키는 장치를 말하며, 이러한 발전기는 자동차, 산업체, 대형건물 등에 설치되고 있다.

자동차에 설치되는 발전기는 엔진의 회전동력을 이용하여 발전하고, 그밖의 장소에 설치되는 발전기는 대부분이 모터의 구동력으로 회전하여 발전하게된다.

종래의 발전기는 케이스의 내측 외곽으로 코일로 이루어진 고정자가 설치되고, 케이스의 중심을 관통하도록 형성된 회전축에는 상기 코일에 대응하는 영구자석으로 이루어진 회전자가 설치되어 구성된다.

즉, 종래의 발전기는 회전축이 회전함에 따라 그 회전축에 형성되어 있는 회전자가 고속으로 회전하면서 외곽의 코일과 교차하게되고, 이때 코일에 자속이 인가되면서 전류가 흐르게되어 전기가 생성되는 것이다.

그러나, 종래의 발전기는 회전축에 형성된 회전자 만이 회전하면서 전기를 생성하는 것이기 때문에 전기 발생효율이 떨어지게되는 문제점이 있었고, 이러한 이유로 고용량의 발전기는 그 부피가 커짐은 물론 생산단가가 높아지게되어 일반 사용자들에게 경제적인 부담으로 작용하게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 케이스의 내부에 그 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하고, 케이스의 중앙을 관통하는 회전축에는 상기 코일에 대응하는 자석을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하고, 상기 회전축의 선단부에 연결된 중심축에 서로 다른 자극을 갖는 제 1 및 제 2 마그네트를 대향되게 결합하며, 상기 회전케이스와 연결된 회전체를 중심축의 외측에 형성하되, 상기 회전체에 복수개의 전자석을 환형으로 배치하여 마그네트와 마주하도록 하고, 마그네트와 마주하는 전자석으로 동일자극을 갖도록 전류를 순차적으로 인가하는 제어장치를 각각의 전자석에 연결구성하므로서, 제어장치의 제어에 따라 마그네트와 마주하는 전자석의 자극이 동일해짐에 따라 발생된 척력에 의해 중심축과 회전체가 서로 반대방향으로 회전하게되고, 그 회전력이 내부 회전케이스와 회전축으로 전달되어 발전기의 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전이 이루어지도록 한 전자석을 이용한 양방향 발전장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

청구항 1 항에 의하여,

케이스의 내부에 내부 회전케이스를 베어링 결합하고, 케이스의 중앙으로 회전축을 관통 형성하며, 상기 내부 회전케이스의 내측면에는 코일을 권회하고, 회전축에는 코일과 대응되는 자석을 설치하여 코일과 자석이 독립회전 가능하도록 하고,

상기 회전축의 선단부에 연결된 중심축에 서로 다른 자극을 갖는 제 1 및 제 2 마그네트를 대향되게 결합하며, 상기 회전케이스와 연결된 회전체를 중심축의 외측에 형성하되,

상기 회전체에 복수개의 전자석을 환형으로 배치하여 마그네트와 마주하도록 하고, 마그네트와 마주하는 전자석으로 마그네트와 동일자극을 갖도록 전류를 순차적으로 인가하는 제어장치를 각각의 전자석에 연결구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 2 항에 의하여,

상기 제어장치는 서로 대향된 위치에 존재하면서 제 1 및 제 2 마그네트와 마주하는 전자석으로 서로다른 극성의 전류를 공급하여 마주하는 전자석과 마그네트의 자극이 동일해져 척력에 의해 중심축과 회전체가 서로 반대방향으로 회전하도록 하고, 이후부터 일정주기마다 이웃하는 전자석으로 제어전류를 순차적으로 공급하여 중심축과 회전체가 지속적으로 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3 항에 의하여,

상기 제어장치는 중심축과 회전체가 일정회전수를 유지하게되면 임의의 전자석을 기준으로 격번제어 또는 3의 배수위치에 존재하는 전자석을 제어하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4항에 의하여,

상기 코일의 후단부 내측으로 전기배출을 위한 아마추어를 형성하고, 상기 케이스의 후단에 결합된 마감판에 아마추어에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬를 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 5항에 의하여,

상기 내부 회전케이스의 일단에 부도체로 이루어진 연결부재를 형성하고, 이 연결부재의 일단에 회전체를 결합하며, 상기 회전축과 중심축의 사이에는 절연체를 형성한 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 발전기의 외형을 이루는 케이스를 나타낸다.

상기한 케이스(1)의 중앙으로는 회전축(5)이 관통 형성되어 있고, 케이스 (1)의 내측에는 별도의 내부 회전케이스(2)가 베어링(4)에 의해 결합되어 독립적인 회전이 가능하도록 설치된다.

상기 내부 회전케이스(2)의 내주면상에는 코일(3)이 권회되어 있고, 회전축(5)에는 상기 코일(3)과 대향되도록 자석(6)이 형성되어 있다.

즉, 상기 코일(3)은 내부 회전케이스(2)에 의해 독립회전하게되고, 자석(6)은 회전축(5)에 의해 독립회전하게된다.

그리고, 상기 회전축(5)의 선단부에 전기가 통하지 않은 부도체로 이루어진 절연체(23)가 형성되고, 상기 절연체(23)에 일정길이의 중심축(20)이 결합된다.

또한, 내부회전 케이스(2)의 일단에 연결부재(10)를 돌출 형성하는데, 상기 연결부재(10)는 전기를 통하지않는 부도체로서 형성하고, 상기 연결부재(10)의 선단부에 원통형의 회전체(30)를 결합한다.

이때, 상기 회전체(30)가 중심축(20)의 외측에 위치하도록 하고, 상기 중심축(20)에는 서로 다른 자극을 갖는 제 1 및 제 2 마그네트(21,22)를 대향되게 결합하며, 상기 회전체(30)에 복수개의 전자석(31)을 환형으로 배치하여 마그네트(21,22)와 마주하도록 하고, 마그네트(21,22)와 마주하는 전자석(31)으로 마그네트(21,22)와 동일자극을 갖도록 전류를 순차적으로 인가하는 제어장치(32)를 각각의 전자석(31)에 연결구성 한다.

상기 전자석(31)은 도 2a 에 도시된 바와같이 복수개의 전자석(M1~M6)(Ma1~Ma6)이 회전체(30)에 환형으로 배치되어 제 1 및 제 2 마그네트(21,22)와 마주하도록 설치되는 것이며, 본 발명에서는 상기와같이 마주하고 있는 마그네트(21,22)와 전자석(31)의 동일자극에 의한 척력을 이용하여 중심축(20)과 회전체(30)를 서로 반대방향으로 회전시킨다.

이러한 서로 반대방향의 회전이 가능토록 하는 것이 제어장치(32)이다.

상기 제어장치(32)는 서로 대향된 위치에 존재하면서 제 1 및 제 2 마그네트(21,22)와 마주하는 전자석(31:M1,Ma1)으로 서로다른 극성의 전류를 공급하여 마주하는 전자석과 마그네트의 자극이 동일해져 척력에 의해 중심축(20)과 회전체(30)가 서로 반대방향으로 회전하도록 하고, 이후부터 일정주기마다 이웃하는 전자석(M2,Ma2)(M3,Ma3),,,,으로 제어전류를 순차적으로 공급하여 중심축(20)과 회전체(30)가 지속적으로 회전하도록 제어한다.

그리고, 상기 제어장치(32)는 중심축(20)과 회전체(30)가 일정회전수를 유지하게되면 임의의 전자석을 기준으로 격번제어 또는 3의 배수위치에 존재하는 전자석을 제어하여 마그네트(21,22)와 전자석(31)의 척력에 의해 중심축(20)과 회전체(30)가 일정한 속도를 유지한 상태로 지속적으로 서로 반대방향으로 회전하도록 한다.

상기 중심축(20)과 회전체(30)가 서로 반대방향으로 회전하게되면, 그 회전력이 회전축(5)과 내부회전케이스(2)에 그대로 전달되어 코일(3)과 자석(6)이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전하게 되는 것이다.

한편, 상기한 연결부재(10)와 회전축(5)의 사이에는 베어링(12)이 개재되고, 상기 케이스(1)의 후방에는 마감판(18)이 끼워져 결합되어 있으며, 코일(3)의 후단부 내측으로 전기 배출을 위한 아마추어(16)가 형성되어 있으며, 상기 마 감판(18)의 내측면으로는 아마추어(16)에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬(17)가 설치되어 있고, 상기 브러쉬(17)를 통해 발전된 전기가 외부로 배출된다.

그리고, 상기 내부 회전케이스(2)의 일단에 부도체로 이루어진 연결부재(10)를 형성하고, 이 연결부재(10)의 일단에 회전체(30)를 결합하며, 상기 회전축(5)과 중심축(20)의 사이에는 절연체(23)를 형성하여 전자석(31)에 유기된 전기가 내부의 코일(3) 측으로 전달되지 않도록 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제어장치(32)는 도 2a와 같이 M1 전자석(31)과 N극의 제 1 마그네트(21)가 마주하고 있고, Ma1 전자석(31)과 S극의 제 2 마그네트(22)가 마주하고 있는 상태에서, 상기 M1 전자석(31)이 N극을 갖고 Ma1 전자석(31)이 S극을 갖도록 제어전류를 공급하면, 전자석(31)과 마그네트(21,22)의 척력에 의해 중심축(20)과 회전체(30)가 서로 반대방향으로 회전하게되며, 이 회전에 의해 도 2 b 와같이 M2 전자석(31)이 제 1 마그네트(21)와 마주하고, Ma2 전자석(31)이 제 2 마그네트(22)와 마주하였을때 제어장치(32)가 M2, Ma2 전자석(31)으로 제어전류를 공급하면 M2, Ma2 전자석(31)과 마그네트(21,22)의 척력에 의해 중심축(20)과 회전체(30)가 서로 반대방향으로 회전하게된다.

이러한 제어를 도면과같이 ①~⑥의 순서로 순차제어하게 되면 M1~M6 및 Ma1~Ma6 전자석과 마그네트(21,22)의 척력에 의해 중심축(20)과 회전체(30)가 지속적으로 서로 반대방향으로 회전하게 되는 것이며, 상기 중심축(20)과 회전체(30) 가 일정한 속도로 회전하게되면, 제어장치(32)는 임의의 전자석을 기준으로 격번제어 또는 3의 배수위치에 존재하는 전자석을 제어하여 마그네트(21,22)와 전자석(31)의 척력에 의해 중심축(20)과 회전체(30)가 일정한 속도를 유지한 상태로 지속적으로 서로 반대방향으로 회전하도록 한다.

상기 설명과같이 회전체(30)와 중심축(20)이 서로 반대방향으로 회전하게되면, 그 회전력이 회전축(5)과 내부회전케이스(2)로 전달되어 회전축(5)에 형성된 자석(6)과 내부회전케이스(2)에 형성된 코일(3)이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전하게되는 것이며, 전체적인 구조를 단순화하여 제품의 부피를 줄여주고 생산단가를 낮춰줄 수 있게된다.

그리고, 도 3 은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서,

상기 회전축(5)과 중심축(20)의 사이에 중심축(20)의 회전속도를 증속하여 회전축(5)으로 전달하는 제 1 증속기(40)를 형성하고, 상기 내부 회전케이스(2)의 일단에 부도체로 이루어진 연결부재(10)를 형성하고, 상기 연결부재(10)와 회전체(30)의 사이에 회전체(30)의 회전속도를 증속하여 연결부재(10)를 통해 내부 회전케이스(2)에 전달하는 제 제 2 증속기(41)를 형성한 것이다.

이러한 본 발명의 다른 실시예는 대형 발전장치를 구성하였을때 적용되는 것으로서, 대형 발전장치의 경우 중심축(20)과 회전체(30)가 크게 형성되므로 고속회전하지 못하게되므로, 이러한 저속의 회전력을 제 1 증속기(40)와 제 2 증속기(41)를 이용하여 증속시켜 코일(3)과 자석(6)이 고속으로 회전하면서 발전할 수 있도록 한 것이다.
상기 제 1 증속기(40)와 제 2 증속기(41)는 다수개의 기어의 조합으로 이루어지고, 기어비에 의해 회전속도를 증속시키는 통상적인 구조를 갖는 것이므로 그 구조에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 케이스의 내부에 그 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하고, 케이스의 중앙을 관통하는 회전축에는 상기 코일에 대응하는 자석을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하고, 상기 회전축의 선단부에 연결된 중심축에 서로 다른 자극을 갖는 제 1 및 제 2 마그네트를 대향되게 결합하며, 상기 회전케이스와 연결된 회전체를 중심축의 외측에 형성하되, 상기 회전체에 복수개의 전자석을 환형으로 배치하여 마그네트와 마주하도록 하고, 마그네트와 마주하는 전자석으로 동일자극을 갖도록 전류를 순차적으로 인가하는 제어장치를 각각의 전자석에 연결구성하므로서, 제어장치의 제어에 따라 마그네트와 마주하는 전자석의 자극이 동일해짐에 따라 발생된 척력에 의해 중심축과 회전체가 서로 반대방향으로 회전하게되고, 그 회전력이 내부 회전케이스와 회전축으로 전달되어 발전기의 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전이 이루어지도록 한 전자석을 이용한 양방향 발전장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (6)

1. 케이스(1)의 내부에 내부 회전케이스(2)를 베어링(4) 결합하고, 케이스(1)의 중앙으로 회전축(5)을 관통 형성하며, 상기 내부 회전케이스(2)의 내측면에는 코일(3)을 권회하고, 회전축(5)에는 코일(3)과 대응되는 자석(6)을 설치하여 코일(3)과 자석(6)이 독립회전 가능하도록 하고,

   상기 회전축(5)의 선단부에 연결된 중심축(20)에 서로 다른 자극을 갖는 제 1 및 제 2 마그네트(21,22)를 대향되게 결합하며, 상기 회전케이스(2)와 연결된 회전체(30)를 중심축(20)의 외측에 형성하되,

   상기 회전체(30)에 복수개의 전자석(31)을 환형으로 배치하여 마그네트(21,22)와 마주하도록 하고, 마그네트(21,22)와 마주하는 전자석(31)으로 마그네트(21,22)와 동일자극을 갖도록 전류를 순차적으로 인가하는 제어장치(32)를 각각의 전자석(31)에 연결구성한 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 양방향 발전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어장치(32)는 서로 대향된 위치에 존재하면서 제 1 및 제 2 마그네트(21,22)와 마주하는 전자석(31:M1,Ma1)으로 서로다른 극성의 전류를 공급하여 마주하는 전자석과 마그네트의 자극이 동일해져 척력에 의해 중심축(20)과 회전체(30)가 서로 반대방향으로 회전하도록 하고, 이후부터 일정주기마다 이웃하는 전자석(M2~M6)(Ma2~Ma6)으로 제어전류를 순차적으로 공급하여 중심축(20)과 회전체(30)가 지속적으로 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 양방향 발전장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어장치(32)는 중심축(20)과 회전체(30)가 일정회전수를 유지하게되면 임의의 전자석을 기준으로 격번제어 또는 3의 배수위치에 존재하는 전자석을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 양방향 발전장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일(3)의 후단부 내측으로 전기배출을 위한 아마추어(16)를 형성하고, 상기 케이스의 후단에 결합된 마감판(18)에 아마추어(16)에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬(17)를 형성한 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 양방향 발전장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 회전케이스(2)의 일단에 부도체로 이루어진 연결부재(10)를 형성하고, 이 연결부재(10)의 일단에 회전체(30)를 결합하며, 상기 회전축(5)과 중심축(20)의 사이에는 절연체(23)를 형성한 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 양방향 발전장치.
6. 삭제

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