KR100799606B1 - 박형 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박형의 판형상을 가짐으로써 소형화가 가능하고, 좁은 설치공간에서도 전원을 공급할 수 있는 발전장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 박형 발전장치는, 링형상이고, 복수의 관통구멍이 원주방향을 따라 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 프레임과, 상기 프레임의 복수의 관통구멍에 각각 상기 프레임의 중심축과 평행한 축을 중심으로 회전가능하게 설치된 복수의 영구자석과, 상기 프레임의 복수의 관통구멍 중 인접하는 임의의 한 쌍의 관통구멍 사이의 부분을 코어로 하여 각각 권선된 복수의 코일과, 각각 상기 영구자석에 고정되어 함께 회전하는 복수의 종동기어와, 상기 복수의 종동기어와 모두 접하도록 설치된 구동기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

발전, 박형, 로터, 스테이터, 내치기어.

Description

박형 발전장치{APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICITY IN THIN DISK SHAPE}

도 1은 본 발명에 따른 박형 발전장치의 일실시예의 분해사시도,

도 2는 도 1의 결합사시도

도 3은 도 2의 A-A 선에서 바라본 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 프레임 200: 영구자석

300: 코일 400: 종동기어

500: 구동기어

본 발명은 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박형의 판형상을 가짐으로써 소형화가 가능하고, 좁은 설치공간에서도 전원을 공급할 수 있는 발전장치에 관한 것이다.

기술이 발전함에 따라 정밀 기기에 전원공급을 하기 위한 기술들도 함께 발전하고 있다. 전원공급장치 중 전지는 전원공급에 시간적인 제약이 있으므로, 기기에 따라서는 발전장치를 내부적으로 구비해야하는 경우가 생긴다. 이와 같은 발 전장치는 기기의 내부에 수용할 수 있어야 하므로 소형화 또는 박형화가 요구된다.

일반적인 소형 발전장치는 각각 디스크 형상으로 된 한 쌍의 베이스를 마주보도록 배치하고, 그 중 어느 하나의 베이스에 복수의 영구자석을 원형으로 배치하며, 다른 하나의 베이스에는 복수의 코일을 원형으로 배치하고 있다. 외력에 의해 영구자석이 설치된 베이스를 회전시키면, 상대편 베이스에 설치된 복수의 코일에 자속 변화가 생기므로 코일로부터 정현파 형태의 전압이 발생한다. 즉, 영구자석이 설치된 베이스는 로터(rotor), 코일이 설치된 베이스는 스테이터(stator)로서 각각 기능한다.

그러나 종래기술에 따른 소형 발전장치는 축방향을 따라 영구자석과 코일이 일렬로 배치되므로, 축방향을 따른 두께를 줄여 발전장치를 박형화하는 데 한계가 있다. 또한, 복수의 영구자석이 설치된 베이스가 로터가 되며, 로터 전체가 회전하는 구조이므로, 로터를 회전시키기 위해 필요한 기어 등 부가장치의 회전관성을 함께 고려할 때, 초기 기동시 상대적으로 큰 회전력을 필요로 한다. 그 밖에도, 종래기술에 따른 소형 발전장치는 베이스 위에 복수의 코일을 배치하는 것이므로, 이 코일은 코어리스 타입(coreless type)인 경우가 많은데, 코어리스 타입은 코일에 쇄교하는 자속이 적으므로 발전효율이 높지 못하다. 반면, 코일이 코어를 가진 형태인 경우에는 그 만큼 스테이터의 두께가 더 두꺼워지므로, 발전장치의 박형화에 거스르게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으 로, 축방향에 따른 두께를 최소화한 박형 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 스테이터의 코일이 코어에 권선되어 있어 발전효율이 향상된 발전장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 로터의 구성을 간소화하여 초기 기동시 필요한 회전력을 최소화한 발전장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 박형 발전장치는, 링형상이고, 복수의 관통구멍이 원주방향을 따라 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 프레임과, 상기 프레임의 복수의 관통구멍에 각각 상기 프레임의 중심축과 평행한 축을 중심으로 회전가능하게 설치된 복수의 영구자석과, 상기 프레임의 복수의 관통구멍 중 인접하는 임의의 한 쌍의 관통구멍 사이의 부분을 코어로 하여 각각 권선된 복수의 코일과, 각각 상기 영구자석에 고정되어 함께 회전하는 복수의 종동기어와, 상기 복수의 종동기어와 모두 접하도록 설치된 구동기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 회전하는 영구자석에 의해 코일로부터 유도기전력이 발생하며, 영구자석과 코일이 동일 평면 상에 배치되므로, 축방향 두께를 최소화할 수 있다.

또한 본 발며엥 따른 박형 발전장치에 있어서, 상기 구동기어는 내주면에 상기 복수의 종동기어의 외주면이 접하는 내치기어인 것이 바람직하다. 구동기어가 내치기어이므로 한정된 공간 내에서 더욱 높은 기어비를 얻을 수 있다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 박형 발전장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 박형 발전장치의 일실시예의 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 결합사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선에서 바라본 단면도이다.

프레임(100)은 링형상의 부재이다. 프레임(100)에는 원주방향을 따라 복수의 관통구멍(110)이 형성되어 있는데, 이 관통구멍들은 상호 소정 간격을 두고 배치된다. 예컨대 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 프레임(100)에 4개의 관통구멍(110)이 형성된 경우, 각 관통구멍(110)은 동일한 중심각, 즉 90°간격으로 방사상으로 배치된다.

영구자석(200)은 프레임(100)의 관통구멍(110)에 회전가능하게 설치된다. 관통구멍(110)과 영구자석(200)은 일대일로 짝을 이루어야 하므로, 영구자석(200)은 관통구멍(110)의 수만큼 구비된다. 또한, 영구자석(200)의 회전운동의 중심축은 프레임(100)의 중심축과 평행하도록 하는 것이 바람직하다.

코일(300)은 복수의 관통구멍(110) 중 서로 인접한 한쌍의 관통구멍(110) 사이에 있는 프레임(100)의 일부분(120)에 권선된다. 따라서 코일(300)이 감긴 프레임(100)의 일부분(120)은 기능적으로 코어의 역할을 하게 된다. 따라서 코일(300)이 감긴 프레임(100)의 일부분(120)은 코어부라고도 지칭할 수 있다. 이 코어 부(120)는 코일(300)에 쇄교자속을 효과적으로 유도하기 위해 철, 크롬, 코발트와 같은 강자성체로 된 것이 바람직하다. 프레임(100) 중 코어부(120)만 강자성체로 제작할 수도 있으나, 프레임(100) 전체를 이러한 강자성체 중에서 선택된 재질, 바람직하게는 철로 제조하는 것이 바람직하다. 프레임(100)에는 관통구멍(110)의 수만큼 코어부(120)가 있으므로, 이 코어부(120)에 권선되는 코일(300)의 수 또한 관통구멍(110) 또는 영구자석(200)의 수만큼 구비되어야 한다.

종동기어(400)는 영구자석(200)에 고정되며, 영구자석(200)과 함께 회전한다. 종동기어(400) 또한 영구자석(200)과 일대일로 짝을 이루므로, 영구자석의 수만큼 복수개가 구비된다.

구동기어(500)는 복수의 종동기어(400)와 모두 접하여 종동기어(400)들을 회전시킨다. 구동기어(500)는 방사상으로 배열된 종동기어(400)들의 중심에 위치한 기어일 수도 있으나, 동일한 중심을 가진 내치기어로서, 그 내주면이 종동기어(400)들의 외주면에 접하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 구동기어(500)가 내치기어로 됨으로써 한정된 공간 내에서 더욱 높은 기어비를 얻을 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 박형 발전장치의 바람직한 실시예의 작동을 설명한다.

외부로부터 구동기어(500)에 회전력을 인가하면 구동기어(500)에 접하고 있는 종동기어(400)들이 각각의 축을 중심으로 회전한다. 종동기어(400)들은 각각 영구자석(200)에 고정되어 있으므로, 복수의 영구자석(200)들 또한 프레임(100)의 관통구멍(110) 내에서 회전하게 된다.

한편, 프레임(100)에서 관통구멍(110)이 없는 부분, 즉 코어부(120)에 권선된 코일(300)들은, 인접한 영구자석(200)이 회전함에 따라 그 내부를 통과하는 자속에 변화가 생긴다. 이에 따라 코일(300)들에서 유도기전력이 발생한다.

요컨대 회전하는 영구자석(200)은 로터(rotor)로 기능하고, 코일(300)은 스테이터(stator)로 기능함으로서 발전이 가능해진다. 이 유도기전력은 정현파 파형을 갖고 있으므로, 필요에 따라 통상의 정류회로, 또는 변압회로 등을 부가하여 외부의 기기로 전원을 공급할 수 있게 된다.

이상에서 프레임(100)에 형성된 관통구멍(110) 및 코어부(120)와, 영구자석(200)과, 코일(300)과, 종동기어(400)가 모두 4개씩 구비된 것으로 설명하고 있으나, 필요에 따라 그 수를 증감함으로써 발전용량을 증감할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 박형 발전장치는 영구자석과 코일이 동일 평면상에 배치되므로, 발전장치 전체의 축방향 두께를 최소화할 수 있다. 또한 코일은 프레임에 감겨 있으므로, 프레임이 코어의 역할을 하여 발전효율 이 향상된다. 그리고 프레임은 고정한 채 영구자석만 회전시키면 되므로 적은 회전력만으로도 초기 기동이 가능하다.

Claims (2)

1. 링형상이고, 복수의 관통구멍이 원주방향을 따라 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 프레임과,

   상기 프레임의 복수의 관통구멍에 각각 상기 프레임의 중심축과 평행한 축을 중심으로 회전가능하게 설치된 복수의 영구자석과,

   상기 프레임의 복수의 관통구멍 중 인접하는 임의의 한 쌍의 관통구멍 사이의 부분을 코어로 하여 각각 권선된 복수의 코일과,

   각각 상기 영구자석에 고정되어 함께 회전하는 복수의 종동기어와,

   상기 복수의 종동기어와 모두 접하도록 설치된 구동기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 발전장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동기어는 내주면에 상기 복수의 종동기어의 외주면이 접하는 내치기어인 것을 특징으로 하는 박형 발전장치.

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