KR100967803B1

KR100967803B1 - 계자극 발생기와 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의한 직류 발전장치

Info

Publication number: KR100967803B1
Application number: KR1020090079786A
Authority: KR
Inventors: 박재순; 박상인; 박상혁; 박상은
Original assignee: 박재순
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2010-07-05

Abstract

본 발명은 권선코일(142)이 감겨진 다수개의 철심(141)을 구비하는 계자극 발생기(140)와, 상기 계자극 발생기(140)의 둘레를 소정 간격 이격된 상태로 양분하여 감싸도록 형성된 발전용 권선(150)과, 상기 계자극 발생기(140)의 일단에 각각의 권선코일(142)과 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 정류자편(161)을 구비하는 정류자(160)와, 상기 정류자(160)의 외측면에 밀착되는 직류공급용 브러쉬(113a)를 구비하는 회전체(113)과, 상기 회전체(113)를 회전시키기 위한 모터(110)와, 상기 모터(110)의 축(111)에 형성된 슬립링(112)과, 상기 슬립링(112)에 직류 전기를 공급하기 위한 직류공급장치로 구성되는 계자극 발생기와 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의한 직류 발전장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 직류 전류를 얻기 위해 계자극 발생기를 강제로 회전시키지 않아도 되어 계자극 발생기의 강제 회전에 필요한 엄청난 자원과 에너지의 낭비는 물론 불필요한 시설들이 필요 없게 되어 저렴한 비용으로 전력을 생산할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

계자극, 직류공급, 브러쉬, 직류, 발전

Description

계자극 발생기와 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의한 직류 발전장치{Generator using spinning brush}

본 발명은 직류 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 권선코일이 감겨진 다수개의 철심을 구비하는 계자극 발생기에 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의해 직류를 공급함으로써 계자극 발생기의 각 철심에 자력을 유도하고, 상기 계자극 발생기를 감싸고 있는 한쌍의 발전용 권선에는 상기 계자극 발생기의 철심과 반대되는 극성의 자력이 유도되도록 함으로써 전류를 발생할 수 있도록 하는 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 직류발전기는 회전자와 상기 회전자의 외측에 형성되는 고정자와, 상기 고정자를 홀딩하고 있는 중공(中空)형의 원통형 케이싱으로 이루어지는데, 상기 회전자가 회전하게 되면 회전자 자석으로부터의 자속이 고정자 권선과 상호작용하면서 고정자 권선 내에 전류를 유도하게 된다.

대개 고정자는 회전자 케이싱 내에 동심으로 배치되며, 연자성 코어 및 도전 성 권선을 포함하고 있으며, 상기 직류 발전기에 의해 발생되는 전력은 회전자의 속도에 따라 달라지게 된다. 이때 고정자는 회전자 내에 동심으로 교번적으로 배치될 수도 있다.

그런데 종래의 직류발전기는 회전축 상에 장착되면서 고정된 고정자에 대해 동심으로 배치된 회전자를 포함하며, 상기 회전자는 동력원의 회전력에 의해 고정자 내에서 회전자가 회전하면서 고정자와 상호작용하게 되고 상기 상호작용에 의해 기전력이 발생하게 되는데, 상기 기전력 사이클이 반복되면서 전류가 발생하는 구조를 갖는 것이어서, 결국 종래의 직류발전장치로 전류를 발생시키기 위해서는 동력원에 의해 회전자를 강제로 회전시켜야 하는 것이어서 상당한 중량을 갖는 회전자를 회전시키기 위해 소요되는 에너지의 낭비는 물론 마찰 및 기타 요인들에 의한 효율이 떨어지는 단점을 갖는다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 직류발전장치에서는 반드시 회전시켜야만 발전이 가능하던 회전자를 권선코일이 감겨진 다수개의 철심으로 구성되고 회전하지 않는 계자극 발생기로 대체하고, 대신 상기 계자극 발생기의 각 권선코일에는 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의해 직 류를 공급할 수 있도록 함으로써 계자극 발생기의 각 철심에 자력을 유도하고 이로 인해 상기 계자극 발생기를 감싸고 있는 한쌍의 발전용 권선에는 상기 계자극 발생기의 철심과 반대되는 극성의 자력이 유도되도록 함으로써 결국 발전용 권선에 기전력이 발생과 소멸을 반복하면서 전류가 발생하도록 함을 목적으로 하는 직류 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이처럼 본 발명은 직류 전류를 얻음에 있어 무거운 중량의 회전자를 회전시키는 것이 아니라 반대로 가벼운 브러쉬를 회전시켜 직류를 공급하되 발전용 권선에는 기전력이 발생과 소멸의 반복으로 인해 전류가 생성되도록 하여 종래의 발전기에 비해 에너지 낭비를 최소화하면서도 효율은 높은 발전기를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 권선코일(142)이 감겨진 다수개의 철심(141)을 구비하는 계자극 발생기(140)와, 상기 계자극 발생기(140)의 둘레를 소정 간격 이격된 상태로 양분하여 감싸도록 형성된 발전용 권선(150)과, 상기 계자극 발생기(140)의 일단에 각각의 권선코일(142)과 일대 일로 연결되어 원형(圓形)으로 배열되는 다수개의 정류자편(161)을 구비하는 정류자(160)와, 상기 정류자(160)의 외측면에 밀착되는 직류공급용 브러쉬(113a)를 구비하는 회전체(113)과, 상기 회전체(113)를 회전시키기 위한 모터(110)와, 상기 모터(110)의 축(111)에 형성된 슬립링(112)과, 상기 슬립링(112)에 직류 전기를 공급하기 위한 직류공급장치로 이루어진다.
상기 소정 간격이라 함은 계자극 발생기(140)가 발전용 권선(150) 안쪽에서 회전하는데 방해받지 않을 정도의 간격을 의미한다.

상기 직류공급장치는 모터 축(111)의 회전을 방해하지 않고 슬립링(112)에 직류 전기를 공급하기 위한 브러쉬(121)와, 상기 직류전기를 공급하기 위한 직류발생장치 및 축전지(120)로 이루어진다.

본 발명에 있어서 상기 계자극 발생기(140)와 발전용 권선(150)은 케이스(130)에 고정된 구조이며, 상기 계자극 발생기(140)의 각 철심(141)에는 자극(磁極)을 발생하기 위한 권선코일(142)이 감겨진 상태이다.

상기 계자극 발생기(140)의 철심(141)은 [도 1]에 도시한 바와 같이 권선코일(142)이 감겨진 상태이며, 상기 권선코일(142)은 코일선(161a)에 의해 다수개의 정류자편(161)과 각각 대응되도록 연결된다.

상기 정류자편(161)에는 직류공급용 브러쉬(113a)에 의해 직류전기가 공급되어지는데, 서로 대향(對向)되는 정류자편(161)에 각각 양극(+)와 음극(-)이 연결되며, 해당되는 계자극 발생기(140)의 권선코일(142)에도 양극(+)와 음극(-)의 전류가 흐르게 된다.

따라서 상기 계자극 발생기(140)의 권선코일(142)에 양극(+)와 음극(-)이 형성되면 계자극 발생기(140)의 철심(141)에는 자력(磁力)이 발생하게 되는데, 이때 계자극 발생기(140)의 철심(141)에는 권선코일(142)이 일정 방향으로 감겨진 상태 여서 계자극 발생기(140)의 축을 중심으로 일측 방향은 N극 또는 S극이 되고, 타측방향은 일측 방향과 반대 극성을 갖게 되는 것이다.

그러므로 계자극 발생기(140)를 감싸고 있는 발전용 권선(150)에는 계자극 발생기(140)의 철심(141)과 반대되는 극성의 자력이 유도되어 진다.

결국 직류공급용 브러쉬(113a)가 모터(110)에 의해 회전되는 회전체(113)에 의해 정류자(160)의 표면에 밀착한 상태로 회전하게 됨으로써 각각의 정류자편(161)에는 양극(+)와 음극(-)의 전류가 순차적으로 공급되어 지고, 이로 인해 계자극 발생기(140)의 철심(141)에도 순차적으로 N극 또는 S극의 자력이 발생하게 되면서 발전용 권선(150)에 기전력이 유도되면서 전류가 발생하게 되고 상기 발전용 권선(150)에 연결된 전류 인출용 전선(180)을 통해 직류전류가 출력되어 진다.

그런데 본 발명은 [도 3]과 같이 직류공급용 브러쉬(113a)가 회전체(113)의 내측면에 형성되고, 상기 직류공급용 브러쉬(113a)가 정류자(160)의 외측면에 형성된 정류자편(161)에 접촉되는 구조여서 상기 회전체(113)가 회전하게 되면 직류공급용 브러쉬(113a)는 원심력이 작용하면서 정류자(160)의 정류자편(161)에서 떨어지는 현상이 발생하게 되고 이로 인해 전류발생효율이 떨어지는 단점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명은 이와 같은 단점을 해결하기 위해 [도 6]에 도시한 바와 같이 직류공급용 브러쉬(113a)를 회전체(113)의 외측면에 형성하고 정류자편(161)은 정류자(160)의 내측면에 원형(圓形)으로 배치하되 회전체(113)가 정류자(160)의 내측면에 삽입되는 구조를 갖도록 함으로써 직류공급용 브러쉬(113a)가 회전체(113) 의 회전에 의해 원심력이 작용하면 할수록 직류공급용 브러쉬(113a)와 정류자(160)의 정류자편(161)의 접촉력이 향상될 수 있도록 구성할 수도 있다.

본 발명에 있어서 정류자(160)는 계자극 발생기(140)의 권선코일(142)에 직류전류를 분할하여 공급하기 위한 구성이다. 이때 정류자는 얇은 운모편에 의해 서로 절연된 쐐기 모양의 다수의 정류자편들로 이루어지며, 상기 정류자편들은 서로 절연되어 있다.

본 발명의 발전원리를 [도 4]에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉 직류공급용 브러쉬(113a)가 정류자편(161)의 제 1번(+극)과 제 1a번(-극)에 접속되었다고 할 때 계자극 발생기(140)의 철심(141)의 제 1번부터 제7번까지는 S극이 되고, 제 1a번부터 제 7a번 까지는 N극이 된다.

이때 제 1번부터 제7번에 인접하고 있는 발전용 권선(150)에는 N극이 유도되고, 제 1a번부터 제 7a번에 인접하고 있는 발전용 권선(150)에는 S극이 유도된다.

다음 직류공급용 브러쉬(113a)가 회전하여 정류자편(161)의 제 1번과 제 2번, 제 1a번과 제 2a번에 동시에 걸렸을 때는 계자극 발생기(140)의 철심(141)의 제 1번과 제 1a번의 극성이 사라지게 된다.

다시 직류공급용 브러쉬(113a)가 회전하여 정류자편(161)의 제 2번과 제 2a번에 접속되었을 때에는 제 2번부터 제 1a번까지는 S극이 되고, 제 2a번부터 제 1번 까지는 N극이 된다.

이와 같은 순서로 직류공급용 브러쉬(113a)의 회전에 의해 계자극 발생 기(140)와 발전용 권선(150)에는 극성이 반복되어 바뀌면서 기전력을 유도하게 되고, 발전용 권선(150)에는 전류가 발생하게 되는 것이다.

이처럼 본 발명은 직류공급장치에 의해 공급된 직류전기를 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의해 계자극 발생기에 공급하고 상기 계자극 발생기에 의해 발생한 자력에 의해 발전용 권선에 유도 기전력을 발생시킴으로써 전류를 얻는 구조인 것이다. 따라서 본 발명은 직류공급용 브러쉬의 회전 속도를 높이거나 계자극의 수를 증가시키면 발생하는 전류의 양을 늘일 수 있는 것이다.

도 1 - 본 발명의 분리 사시도.

도 2 - 본 발명의 결합된 상태의 사시도.

도 3 - 본 발명의 개략적인 구성도.

도 4 - 본 발명의 계자극 발생기의 정류자편과 철심 간의 코일 권선상태를 보이기 위한 참고도.

도 5 - 본 발명의 계자극 발생기와 발전용 권선 간의 자력(磁力) 형성상태를 보이기 위한 참고도.

도 6 - 본 발명의 다른 개략적인 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 본 발명 직류발전장치

110: 모터 111: 축

112: 슬립링 113: 회전체

113a: 직류공급용 브러쉬 120: 축전지

121: 브러쉬 130; 케이스

140: 계자극 발생기 141: 철심

142: 권선코일 150: 발전용 권선

160: 정류자 161: 정류자편

Claims

권선코일(142)이 감겨진 다수개의 철심(141)을 구비하는 계자극 발생기(140)와, 상기 계자극 발생기(140)의 둘레를 소정 간격 이격된 상태로 양분하여 감싸도록 형성된 발전용 권선(150)과, 상기 계자극 발생기(140)의 일단에 각각의 권선코일(142)과 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 정류자편(161)을 구비하는 정류자(160)와, 상기 정류자(160)의 외측면에 밀착되는 직류공급용 브러쉬(113a)를 구비하는 회전체(113)과, 상기 회전체(113)를 회전시키기 위한 모터(110)와, 상기 모터(110)의 축(111)에 형성된 슬립링(112)과, 상기 슬립링(112)에 직류 전기를 공급하기 위한 직류공급장치로 구성되어짐을 특징으로 하는 계자극 발생기와 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의한 직류 발전장치.
제1항에 있어서, 상기 직류공급용 브러쉬(113a)를 회전체(113)의 외측면에 형성하고 정류자편(161)은 정류자(160)의 내측면에 원형으로 배치하되 직류공급용 브러쉬(113a)가 정류자(160)의 내측면에 위치하도록 하여 회전체(113)의 회전에 의해 원심력이 작용하면 할수록 직류공급용 브러쉬(113a)와 정류자(160)의 정류자편(161)의 접촉력이 향상될 수 있도록 구성되어짐을 특징으로 하는 계자극 발생기와 회전하는 직류공급용 브러쉬에 의한 직류 발전장치.