KR101051918B1 - 자기부상 중심축 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기부상 중심축 발전기에 관한 것으로서, 수용챔버 내의 전면 및 후면에 각각 고정되는 자성체로 된 제 1 및 제 2 고리형 고정자에 축형 회전자의 앞쪽과 뒤쪽을 각각 삽입하여, 상기 축형 회전자의 앞쪽과 뒤쪽의 바깥둘레면에 각각 부착된 동일한 극성의 고리형 회전자가 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 각각 서로 마주보면서 대향하도록 함으로써 상기 축형 회전자를 자기부상시키고, 자기부상한 축형 회전자에 결합된 프로펠러가 상기 수용챔버와 연결된 입수노즐을 통해 수용챔버 내로 유입되는 수력 또는 풍력을 받아 회전하면 상기 축형 회전자도 동시에 회전하여, 상기 축형 회전자와 연결된 발전기에 의해 마찰저항이 없는 높은 회전효율로 발전을 일으켜 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.

자기부상, 입수노즐, 수용챔버, 고리형 회전자, 고리형 고정자, 축형 회전자, 프로펠러

Description

자기부상 중심축 발전기{SHAFT GENERATOR WITH MAGNETIC LEVITATION}

본 발명은 자기부상 중심축 발전기에 관한 것으로서, 상세히는 입수노즐에 의해 수용챔버 내로 유입되는 유입수로 상기 수용챔버 내의 축형 회전자의 바깥둘레면에 장착된 프로펠러를 회전시키고, 이에 따라 상기 수용챔버 내에서 자성체로 된 제 1 및 제 2 고리형 고정자에 앞쪽과 뒤쪽이 각각 삽입되어 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 각각 마주보는 동일한 극성의 고리형 회전자에 의해 자기부상하는 축형 회전자를 회전시켜 전기를 얻는 자기부상 중심축 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전을 위해서는 수력이나 화력 또한 드물게는 풍력으로 프로펠러를 회전시켜 상기 프로펠러와 함께 회전하는 축을 발전기의 회전자축과 연결하고 있으므로, 상기 발전기의 회전자축과 프로펠와 함께 회전하는 축이 연결되어 회전할 때는 회전이 원활하게 이루어지도록 하기 위해 상기 축 상에는 거의 반드시 베어링을 결합하게 된다.

하지만 상기 베어링은 회전하는 축이 원활하게 회전하도록 하는 기능을 하면서도 회전하는 축과 직접 접촉하고 있기 때문에 마찰저항이 있을 수밖에 없어 완전 한 회전력을 전달하는 데에는 한계가 있다.

또한, 축을 회전시키는 에너지로 화력을 사용하는 경우 전량 수입에 의존하는 우리 나라와 같은 에너지 수입국의 입장에서는 에너지 수입의 과대한 지출을 감내해야 하고, 수력이나 풍력을 사용하여 발전을 하는 경우에는 에너지 수입의 문제를 없다 하더라도 베어링에 의한 마찰저항은 피할 수 없다는 문제가 있다.

한편, 아파트나 사무용 빌딩과 같은 고층 건물의 옥상에는 물탱크를 설치하여, 상기 물탱크에 저장된 물을 낙하시키면서 아래층을 따라 계속해서 각 세대나 사무실로 공급하고 있는데, 이렇게 물탱크에서 낙하되는 물은 상당한 높이에서 낙하되기 때문에 낙차에 따른 위치에너지를 갖게 되므로 이 위치에너지를 적절히 이용하는 것이 에너지 절약정신의 일환이 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 수용챔버 내의 전면 및 후면에 각각 고정되는 제 1 및 제 2 고리형 고정자에 축형 회전자의 앞쪽과 뒤쪽을 각각 삽입하여, 상기 축형 회전자의 앞쪽과 뒤쪽의 바깥둘레면에 각각 부착된 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 동일한 극성의 고리형 회전자가 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 각각 서로 마주보면서 대향하도록 함으로써 상기 축형 회전자를 자기부상시키고, 자기부상한 축형 회전자에 결합된 프로펠러가 상기 수용챔버와 연결된 입수노즐을 통해 수용챔버 내로 유입되는 수력 또는 풍력을 받아 회전하면 상기 축형 회전자도 동시에 회전하여, 상기 축형 회전자와 연결된 발전기에 의해 마찰저항이 없는 높은 회전효율로 발전을 일으켜 전기를 생산할 수 있도록 한 자기부상 중심축 발전기를 제공함에 있다.

다른 목적은 입수노즐의 안쪽에 형성된 나선형 돌기에 의해 출수되는 유출수가 회오리 형상으로 되어 프로펠러의 회전력이 보다 향상되도록 한 자기부상 중심축 발전기를 제공함에 있다.

또 다른 목적은 입수노즐에 형성된 출수공이 프로펠러의 날개판을 향해 비스듬히 관통되어, 상기 프로펠러의 회전력이 보다 향상되도록 한 자기부상 중심축 발전기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 자기부상 중심축 발전기는, 원통형 앞쪽의 원뿔형상 바깥둘레면을 따라 일정한 간격을 두고 다수개의 출수공이 관통된 입수노즐; 상기 입수노즐의 앞쪽이 삽입되는 입수구가 전면의 중심에 형성되고 하단부에 배수구가 형성된 수용챔버; 상기 수용챔버의 배수구에 연결된 배수관; 고리형태의 자성체로 되어 수용챔버 내의 전면에 고정된 고리형 제 1 고정자; 고리형태의 자성체로 되어 상기 수용챔버 내의 후면에 고정된 제 2 고리형 고정자; 원기둥 형상의 앞쪽과 뒤쪽의 바깥둘레면에 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 동일한 극성의 고리형 회전자가 각각 부착되어 상기 수용챔버 내에서 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 대향되도록 원기둥 형상의 앞쪽과 뒤쪽이 각각 삽입되고, 동일한 극성으로 서로 대향되는 상기 고리형 회전자에 의해 원기둥 형상의 앞쪽과 뒤쪽이 제 1 및 제 2 고리형 고정자 내에서 각각 자기부상하는 축형 회전자; 상기 축형 회전자의 뒤끝단면 중심에 연결된 회전축; 관 형상의 바깥둘레면을 따라 일정한 간격을 두고 다수개의 비틀린 날개판이 부착되어 상기 축형 회전자의 바깥으로 장착된 프로펠러; 및 상기 회전축과 발전기의 회전자축이 베어링으로 연결된 발전기;로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 입수노즐의 원통형의 안둘레면 길이방향을 따라 형성된 나선형 돌기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 입수노즐에 형성된 다수개의 출수공은 상기 프로펠러의 날개판을 향해 비스듬히 관통되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 자기부상 중심축 발전기에 의하면, 축형 회전자의 고리형 회전자와 수용챔버에 고정된 제 1 및 제 2 고리형 고정자의 동일한 극성의 자성체 대향에 의해 상기 축형 회전자가 자기부상하여 회전하므로 회전저항이 없는 거의 완전한 회전력을 전달하여 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 자기부상 중심축 발전기를 아파트나 고층빌딩의 옥상에 설치되는 물탱크와 같은 곳에 간단히 설치만 하면, 공급되는 물의 낙차에 따른 위치에너지로 전기를 생산할 수 있어 에너지 절약에 일조할 뿐만 아니라, 상기한 바와 같이 회전저항이 없는 회전에 의해 수력이 어느 정도 이상으로만 공급되면 전기를 충분히 생산할 수 있을 정도는 되므로 낙차를 이용하여 물을 공급하는 물탱크에는 거의 모두 적용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기의 결합 사시도 및 주요부 확대도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기의 분리 사시도이며, 도 3은 상기 도 1의 종단면도 및 주요부 확대도를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자기부상 중심축 발전기는 입수노즐(1), 수용챔버(2), 배수관(3), 제 1 고리형 고정자(40), 제 2 고리형 고정자(41), 축형 회전자(5), 회전축(6), 프로펠러(7) 및, 발전기(8)로 이루어진다.

상기 입수노즐(1)은 앞쪽이 원뿔형상으로 된 원통형으로 되어 있으며, 원뿔형상의 앞쪽 둘레에는 다수개의 출수공(1a)이 둘레면을 따라 일정한 간격을 두고 비스듬히 관통되어 있어, 원통형의 뒤쪽에서 공급되는 물이나 바람이 앞쪽의 다수개의 출수공(1a)을 통해 비스듬히 방출되는 형태로 출수되며, 뒤쪽의 입수노즐(1) 내의 안둘레면에는 앞쪽의 출수공(1a)을 향해 나선형 돌기(1b)가 형성된다.

상기 수용챔버(2)는 한쪽의 원뿔형상과 이어져 통 형상으로 구성되면서 두 부분으로 나뉘어져 원뿔형상과 이어지는 앞쪽은 전단 챔버(2a), 덮개형태의 뒤쪽은 후단 챔버(2b)로 형성하고 그 사이에 패킹(9)을 두고 볼트(B)와 너트(N)로 체결하여 완전히 밀폐된 통 형상으로 만들며, 원뿔형상으로 된 앞쪽의 전면 중심에 상기 입수노즐(1)의 앞쪽이 삽입되는 입수구(2c)가 형성되고, 하단부에는 배수구(2d)가 관통되어 있다.

상기 수용챔버(2)의 하단부에 형성된 배수구(2d)에는 수직으로 배치되는 배수관(3)이 연결되어 수용챔버(2) 내에서 사용되고 난 후의 물이 상기 배수관(3)을 통해 배출되어 음용수 등의 원래 용도의 물로 사용한다.

자성체로 된 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41)는 고리형태로 되어 상기 수용챔버(2)의 전단 챔버(2a) 내에 제 1 고리형 고정자(40)가 지지링(10a)에 끼워져 고정되고, 수용챔버(2)의 후단 챔버(2b) 내에 제 2 고리형 고정자(41)가 지지링(10b)에 끼워져 고정된다.

상기 축형 회전자(5)는 원기둥과 같은 형상으로 되어 상기 수용챔버(2)의 내부에 배치되며, 둥그런 앞쪽의 바깥둘레면 및 뒤쪽의 바깥둘레면에는 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41)보다는 아주 조금 작은 같은 형태의 고리형 회전자(4)가 각각 끼워져 부착되고, 상기 고리형 회전자(4)는 자성체로 된 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41)와 같은 극성, 즉 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41)가 N극이면 N극으로, S극이면 S극으로 극성을 갖는 자성체로 이루어지며, 상기 축형 회전자(5)의 앞쪽과 뒤쪽은 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41) 내에 각각 삽입되어 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41)와 고리형 회전자(4)가 서로 마주보면서 각각 대향되도록 한다.

상기 축형 회전자(5)의 뒤끝단면 중심에는 봉 형상의 회전축(6)이 연결되어 상기 수용챔버(2)의 후단 챔버(2b) 중심부를 관통하고 있다.

상기 프로펠러(7)는 상기 축형 회전자(5)의 바깥둘레면을 감싸는 관(7a)의 바깥둘레면에 일정한 간격을 두고 다수개의 비틀린 날개판(7b)이 부착된 형태로 되어 있으며, 상기 날개판(7b)의 정면으로 바람을 불어 넣는 풍력이나 물을 부딪치게 하는 수력을 받으면 날개판(7b)은 회전을 하게 된다.

상기 발전기(8)는 발전기의 회전자축(8a)이 상기 축형 회전자(5)에 연결된 회전축(6)과 베어링(11)으로 결합되어 연결되어 있으며 보통 2㎾ 정도의 발전용량을 가지게 된다.

다음은 이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 자기부상 중심축 발전기의 작동상태를 설명한다.

상기 축형 회전자(5)의 둥그런 앞쪽과 뒤쪽이 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41)에 각각 삽입되어 자성체인 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41)와 축형 회전자(5)의 앞쪽과 뒤쪽에 바깥둘레에 결합된 고리형 회전자(4)가 각각 서로 마주보도록 대향시키면, 제 1 고리형 고정자(40)와 고리형 회전자(4) 및 제 2 고리형 고정자(41)와 고리형 회전자(4)가 서로 같은 극성이기 때문에 반발력으로 인해 수㎜의 간격을 두고 상기 축형 회전자(5)의 앞쪽과 뒤쪽은 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자(40)(41) 내에서 자기부상하면서 그 사이에 떠있게 된다.

이후 상기 축형 회전자(2)가 자기부상하여 떠있는 상태에서 입수노즐(1)의 출수공(1a)들은 상기 프로펠러(7)의 날개판(7b)을 향하도록 비스듬히 관통되어 있으므로, 상기 출수공(1a)을 통해 출수되는 물이나 바람이 비스듬히 방사상으로 퍼지면서 축형 회전자(2)에 결합된 프로펠러(7)의 날개판(7b)에 부딪쳐 수력이나 풍력을 받도록 하면, 상기 프로펠러(7)의 회전과 함께 축형 회전자(5)는 전혀 마찰저항이 없는 상태에서 회전함으로써 최대의 회전효율을 달성할 수 있게 된다.

이때, 상기 입수노즐(1) 내에 형성된 나선형 돌기(1b)에 의해 입수되는 물이나 바람이 나선형으로 돌면서 통과한 후 출수공(1a)을 통해 출수될 때는 회오리 형상으로 돌면서 출수되므로, 이렇게 출수되는 물이나 바람이 회오리 형상으로 돌면서 프로펠러(7)의 날개판(7b)에 부딪치면 상기 날개판(7b)을 돌리는 힘이 더 강해져 상기 프로펠러(7)가 더욱 빨리 회전할 수 있게 된다.

이와 같이 축형 회전자(5)가 자기부상한 상태에서 회전할 때 상기 축형 회전자(2) 뒤쪽에 연결해 놓은 회전축(6)도 동시에 회전하므로 이 회전축(6)과 연결된 발전기(8)의 회전자축(8a)을 돌려 발전을 하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기의 사용상태 개략도를 도시한 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 아파트나 사무용 빌딩과 같은 고층건물의 옥상에 설치되는 물탱크(12)와 아파트의 각 세대나 사무용 빌딩의 각 사무실로 물을 공급하는 공급라인 상에 본 발명의 자기부상 중심축 발전기(20)를 설치하게 된다.

즉, 상기 물탱크(12)의 측면에서 아래로 연결되는 공급관(12a)에 입수노즐(1)을 연결하고 상기 수용챔버(2)의 하단부에 연결된 배수관(3)에 아파트의 각 세대나 사무용 빌딩의 사무실로 물을 공급하는 공급라인을 연결함으로써, 일상생활에 필요한 물을 계속해서 사용하면 자연적으로 물이 공급되는 과정에서 본 발명의 자기부상 중심축 발전기(20)로 발전을 하게 된다.

한편, 공급라인 상에 설치되는 본 발명의 자기부상 중심축 발전기(20)를 물탱크(12)에 하나 설치하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 도시하지 않았지만 상기 물탱크에 여러 대를 연결하여 사용하면 그만큼 더욱 많은 전기를 생산할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기의 결합 사시도

도 2는 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기의 분리 사시도 및 주요부 확대도

도 3은 상기 도 1의 종단면도 및 주요부 확대도

도 4는 본 발명에 따른 자기부상 중심축 발전기의 사용상태 개략도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 입수노즐 1a : 출수공

1b : 나선형 돌기 2 : 수용챔버

2a : 전단 챔버 2b : 후단 챔버

2c : 입수구 2d : 배수구

3 : 배수관 4 : 고리형 회전자

5 : 축형 회전자 6 : 회전축

7 : 프로펠러 7a : 프로펠러의 관

7b : 프로펠러의 날개판 8: 발전기

8a : 발전기의 회전자축 9 : 패킹

10a,10b : 지지링 11 : 베어링

12 : 물탱크 12a : 공급관

40 : 제 1 고리형 고정자 ` 41 : 제 2 고리형 고정자

B : 볼트 N : 너트

Claims (3)

1. 원통형 앞쪽의 원뿔형상 바깥둘레면을 따라 일정한 간격을 두고 다수개의 출수공이 관통된 입수노즐;

   상기 입수노즐의 앞쪽이 삽입되는 입수구가 전면의 중심에 형성되고 하단부에 배수구가 형성된 수용챔버;

   상기 수용챔버의 배수구에 연결된 배수관;

   고리형태의 자성체로 되어 상기 수용챔버 내의 전면에 고정된 제 1 고리형 고정자;

   고리형태의 자성체로 되어 상기 수용챔버 내의 후면에 고정된 제 2 고리형 고정자;

   원기둥 형상의 앞쪽과 뒤쪽의 바깥둘레면에 상기 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 동일한 극성의 고리형 회전자가 각각 부착되어, 상기 수용챔버 내에서 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 상기 고리형 회전자가 각각 서로 대향되도록 원기둥 형상의 앞쪽과 뒤쪽이 각각 삽입되고, 동일한 극성으로 각각 서로 대향되는 제 1 및 제 2 고리형 고정자와 상기 고리형 회전자에 의해 원기둥 형상의 앞쪽과 뒤쪽이 제 1 및 제 2 고리형 고정자 내에서 각각 자기부상하는 축형 회전자;

   상기 축형 회전자의 뒤끝단면 중심에 연결된 회전축;

   관 형상의 바깥둘레면을 따라 일정한 간격을 두고 다수개의 비틀린 날개판이 부착되어 상기 축형 회전자의 바깥으로 장착된 프로펠러; 및

   상기 회전축과 발전기의 회전자축이 베어링으로 연결된 발전기;

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상 중심축 발전기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 입수노즐의 원통형의 안둘레면 길이방향을 따라 형성된 나선형 돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상 중심축 발전기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 입수노즐에 형성된 다수개의 출수공은 상기 프로펠러의 날개판을 향해 비스듬히 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 자기부상 중심축 발전기.

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