KR101068196B1 - High Efficiency Generator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고효율 발전장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 고효율 발전장치는 박스 형태의 프레임과, 양 말단이 각각 상기 프레임 내부의 천정과 바닥면에 고정되고 수직으로 길게 뻗는 메인 고정축과, 양 말단이 각각 상기 프레임 내부의 천정과 바닥면에 고정되고 상기 메인 고정축과 나란하게 수직으로 길게 뻗는 보조 고정축과, 상기 메인 고정축에 의해 관통되어 상기 메인 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하고 하단부에 베벨기어가 구비된 상부 수직회전축과, 상기 메인 고정축에 의해 관통되어 상기 메인 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하고 상단부에 베벨기어가 구비된 하부 수직회전축과, 상기 프레임의 측면부를 관통하여 수평 방향으로 길게 뻗고 한쪽 말단부에는 상기 상부 수직회전축의 베벨기어와 상기 하부 수직회전축의 베벨기어 사이에 위치하여 상기 상부 수직회전축의 베벨기어 및 상기 하부 수직회전축의 베벨기어와 맞물리는 베벨기어가 구비되는 수평회전축과, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 상부 수직회전축과 일체로 결합되는 상부 구동기어와, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 하부 수직회전축과 일체로 결합되는 하부 구동기어와, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 상부 구동기어와 맞물리고 상기 보조 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 상부 피동기어와, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 하부 구동기어와 맞물리고 상기 보조 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 하부 피동기어와, 입력축이 상기 상부 피동기어와 결합되고 상기 보조 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 상부 증속기와, 입력축이 상기 하부 피동기어와 결합되고 상기 보조 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 하부 증속기와, 상기 상부 증속기의 출력축과 일체로 결합되고 상기 보조 고정축에 의해 관통되어 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합하는 전기자부 및 상기 하부 증속기의 출력축과 일체로 결합되고 상기 보조 고정축에 의해 관통되어 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합하며 상기 하부 증속기의 출력측과 직접 결합되는 하단부를 제외한 나머지 부분은 상기 전기자부를 둘러싸는 계자부를 포함한다.The present invention relates to a high-efficiency power generation device, the high-efficiency power generation device according to the present invention is a box-shaped frame, both ends are fixed to the ceiling and the bottom surface inside the frame and the main fixed shaft extending vertically, both ends, The secondary fixed shaft which is fixed to the ceiling and the bottom surface of the inside of the frame and extends vertically in parallel with the main fixed shaft, and penetrated by the main fixed shaft rotatably coupled to the upper circumference of the main fixed shaft and the lower end An upper vertical rotation shaft provided with a bevel gear, rotatably coupled to a lower circumference of the main fixed shaft through the main fixed shaft, and a lower vertical rotation shaft provided with a bevel gear at an upper end thereof, and a side portion of the frame. Bevel gears of the upper vertical axis of rotation and the lower vertical rotation of one end portion extending in the horizontal direction A horizontal rotating shaft disposed between the bevel gears of the upper vertical rotating shaft and a bevel gear engaged with the bevel gear of the lower vertical rotating shaft, the upper rotating shaft being integrally coupled with the upper vertical rotating shaft to rotate in a horizontal direction; A drive gear, a lower drive gear integrally coupled with the lower vertical rotation shaft so as to be rotatable in a horizontal direction, and an upper portion engaged with the upper drive gear so as to be rotatable in a horizontal direction and rotatably coupled around an upper portion of the auxiliary fixed shaft A driven gear, a lower driven gear meshing with the lower drive gear so as to be rotatable in a horizontal direction, and rotatably coupled around a lower portion of the auxiliary fixed shaft, and an input shaft engaged with the upper driven gear and An upper decelerator for rotatable coupling, and an input shaft A lower speed reducer coupled with a secondary driven gear and rotatably coupled around a lower portion of the auxiliary fixed shaft, and integrally coupled with an output shaft of the upper speed reducer and penetrated by the auxiliary fixed shaft to be rotatable around the auxiliary fixed shaft Other parts except the lower part which is integrally coupled with the armature part to be coupled and the output shaft of the lower speed reducer, penetrated by the auxiliary fixed shaft, and rotatably coupled around the auxiliary fixed shaft, and directly coupled to the output side of the lower speed reducer. Includes a field part surrounding the armature part.

발전기, 계자, 전기자, 역회전, 베벨기어 Generator, field, armature, reverse rotation, bevel gear

Description

고효율 발전장치{omitted}High Efficiency Generator

본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기장과 도체의 상대적 회전속도를 고속회전을 이용하지 않고도 극대화하여 발전효율을 높일 수 있는 고효율 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation device, and more particularly, to a high efficiency power generation device that can maximize the relative rotational speed of the magnetic field and the conductor without using high-speed rotation to increase the power generation efficiency.

발전기는 크게 전기자부와 계자부로 구성되는데, 종래의 발전기는 전기자부와 계자부 가운데 한쪽만 회전시키는 방식이 사용되고 있다.The generator is largely composed of an armature portion and a field portion, the conventional generator is used to rotate only one of the armature portion and the field portion.

발전효율을 높이기 위한 방법 가운데 한 가지는 자기장과 도체의 상대적 회전속도를 높이는 것인바, 종래의 발전 방식으로는 회전속도를 높이는 데 한계가 있으며 고속회전으로 인한 문제점도 있다. 즉, 원심력 때문에 일정 속도 이상의 고속회전은 불가능하다는 한계가 있고, 고속회전의 경우에는 회전자의 직경에 제한을 받을 뿐 아니라, 기계 부품의 마모가 심하다는 단점이 있다.One of the methods for increasing the power generation efficiency is to increase the relative rotational speed of the magnetic field and the conductor, the conventional power generation method is limited to increase the rotational speed and there is a problem due to the high speed rotation. That is, due to the centrifugal force, there is a limitation that high speed rotation over a certain speed is impossible.

이러한 문제점과 한계를 극복하기 위한 방안으로, 저속회전의 경우 계자부를 다극화하는 방식을 도입하여 발전효율을 높이기도 하나, 이로 인해 발전기의 구조가 복잡해지며, 이에 따라 제작비용이 높아지는 점이 단점으로 지적되고 있다.In order to overcome these problems and limitations, in the case of low-speed rotation, the method of multipolarizing the field part is introduced to increase the power generation efficiency, but the structure of the generator becomes complicated, and thus the manufacturing cost increases. have.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 종래의 발전기의 작동 방식과는 달리 전기자부와 계자부를 서로 반대방향으로 회전시킴으로써 발전 효율을 획기적으로 증대시키고, 고속회전에 따른 문제점을 해소하며, 구조의 단순화 및 이에 따른 제작 비용의 절감이 가능하고, 1개의 회전체에 1대의 발전기를 장착하도록 되어 있는 종래의 발전시스템이 경우와는 달리, 필요에 따라 여러 대의 발전기를 설치할 수 있도록 함으로써 효율성을 높이기 위한 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and the present invention, unlike the operation method of the conventional generator, by dramatically increasing the power generation efficiency by rotating the armature portion and the field portion in the opposite direction, and at high speed rotation It is possible to solve the problems, simplify the structure and reduce the manufacturing cost accordingly, and unlike the conventional power generation system in which one generator is mounted on one rotating body, a plurality of generators may be used as needed. Its purpose is to provide a device for increasing efficiency by allowing installation.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 발전장치는 박스 형태의 프레임과, 양 말단이 각각 상기 프레임 내부의 천정과 바닥면에 고정되고 수직으로 길게 뻗는 메인 고정축과, 양 말단이 각각 상기 프레임 내부의 천정과 바닥면에 고정되고 상기 메인 고정축과 나란하게 수직으로 길게 뻗는 보조 고정축과, 상기 메인 고정축에 의해 관통되어 상기 메인 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하고 하단부에 베벨기어가 구비된 상부 수직회전축과, 상기 메인 고정축에 의해 관통되어 상기 메인 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하고 상단부에 베벨기어가 구비된 하부 수직회전축과, 상기 프레임의 측면부를 관통하여 수평 방향으로 길게 뻗고 한쪽 말단부에는 상기 상부 수직회전축의 베벨기어와 상기 하부 수직회전축의 베벨기어 사이에 위치하여 상기 상부 수직회전축의 베벨기어 및 상기 하부 수직회전축의 베벨기어와 맞물리는 베벨기어가 구비되는 수평회전축과, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 상부 수직회전축과 일체로 결합되는 상부 구동기어와, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 하부 수직회전축과 일체로 결합되는 하부 구동기어와, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 상부 구동기어와 맞물리고 상기 보조 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 상부 피동기어와, 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 하부 구동기어와 맞물리고 상기 보조 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 하부 피동기어와, 입력축이 상기 상부 피동기어와 결합되고 상기 보조 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 상부 증속기와, 입력축이 상기 하부 피동기어와 결합되고 상기 보조 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 하부 증속기와, 상기 상부 증속기의 출력축과 일체로 결합되고 상기 보조 고정축에 의해 관통되어 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합하는 전기자부 및 상기 하부 증속기의 출력축과 일체로 결합되고 상기 보조 고정축에 의해 관통되어 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합하며 상기 하부 증속기의 출력측과 직접 결합되는 하단부를 제외한 나머지 부분은 상기 전기자부를 둘러싸는 계자부를 포함한다.High efficiency power generation device according to the present invention for achieving the above object is a box-shaped frame, both ends are fixed to the ceiling and the bottom surface inside the frame and the main fixed shaft extending vertically, both ends are An auxiliary fixing shaft fixed to the ceiling and the bottom surface of the frame and extending vertically in parallel with the main fixing shaft, and penetrated by the main fixing shaft to be rotatably coupled to an upper circumference of the main fixing shaft. An upper vertical rotation shaft provided with a bevel gear, a lower vertical rotation shaft penetrated by the main fixed shaft so as to be rotatable about a lower circumference of the main fixed shaft, and a lower vertical rotation shaft provided with a bevel gear at an upper end thereof, and horizontally passing through a side portion of the frame Direction of the bevel gear of the upper vertical axis of rotation and the lower vertical axis of rotation A horizontal rotating shaft disposed between the bevel gears and having a bevel gear engaged with the bevel gear of the upper vertical rotating shaft and the bevel gear of the lower vertical rotating shaft; and an upper drive integrally coupled with the upper vertical rotating shaft to be rotatable in a horizontal direction. A gear, a lower drive gear integrally coupled with the lower vertical rotation shaft so as to be rotatable in the horizontal direction, and an upper driven meshing with the upper drive gear so as to be rotatable in the horizontal direction and rotatably coupled around an upper portion of the auxiliary fixed shaft. A gear, a lower driven gear meshing with the lower drive gear so as to be rotatable in a horizontal direction and rotatably coupled around a lower portion of the auxiliary fixed shaft, and an input shaft engaged with the upper driven gear and rotating around an upper portion of the auxiliary fixed shaft An upper decelerator, possibly coupled with an input shaft, A lower speed reducer coupled to a driven gear and rotatably coupled around a lower portion of the auxiliary fixed shaft, and integrally coupled with an output shaft of the upper speed reducer and penetrated by the auxiliary fixed shaft to be rotatably coupled around the auxiliary fixed shaft The armature part and the output shaft of the lower speed reducer are integrally coupled to each other through the auxiliary fixed shaft and rotatably coupled around the auxiliary fixed shaft, except for the lower portion directly coupled to the output side of the lower speed reducer And a field part surrounding the armature part.

또한, 상기 상부 증속기와 상기 하부 증속기는 링기어와 입력축과 결합된 유성기어 및 출력축과 결합된 선기어를 포함하여 구성되는 유성기어열인 것이 바람직하다.The upper speed reducer and the lower speed reducer may be a planetary gear train including a planetary gear coupled to a ring gear and an input shaft, and a sun gear coupled to an output shaft.

또한, 하나의 발전기 유닛은 상기 보조 고정축과 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합되는 상부 피동기어, 하부 피동기어, 상부 증속기, 하부 증속기, 전기자부 및 계자부를 포함하여 구성되고, 상기 발전기 유닛이 다수 개 구비되 는 것이 바람직하다.In addition, one generator unit is configured to include an upper driven gear, a lower driven gear, an upper gearbox, a lower gearbox, an armature part and a field part rotatably coupled around the auxiliary fixed shaft and the auxiliary fixed shaft. It is desirable to have multiple generator units.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 고효율 발전장치에 의하면 다음과 같은 장점들이 있다.As described above, according to the high efficiency power generator according to the present invention has the following advantages.

첫째, 발전기의 전기자부와 계자부가 서로 반대 방향으로 회전함으로써 자기장과 상대적 회전 속도가 종래보다 2배로 빨라지기 때문에 기계부품의 무리를 최소화하면서 초고속 회전의 효과를 얻을 수 있으며, 이로써 발전효율이 획기적으로 증대된다.First, since the magnetic field and the field part of the generator rotate in opposite directions, the magnetic field and the relative rotation speed are twice as fast as before, thereby minimizing the number of mechanical parts, thereby achieving the effect of ultra high speed rotation. Is increased.

둘째, 종래의 발전에 필요한 회전수를 획기적으로 낮추면서도 발전 효율은 그대로 유지할 수 있기 때문에 고속회전으로 인한 다양한 문제점을 해결할 수 있고 증속장치의 구조를 단순화할 수 있다. 예를 들어, 2메가와트급의 종래 방식의 풍력발전기의 경우에 날개가 1회전할 때 회전자가 증속기에 의해 125회 회전하도록 되어있는데, 이 경우 전기자부와 계자부가 서로 반대 방향으로 회전하는 방식이 적용된다면 회전수를 절반으로 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 수직회전축의 톱니바퀴와 증속기에 장착된 톱니바퀴의 맞물림 구조가 증속 기능을 하기 때문에 두 톱니바퀴의 직경 비율에 따라 증속기에 의한 증속 회전수를 더욱 낮출 수 있다. 예를 들어, 수직회전축의 톱니바퀴와 증속기에 장착된 톱니바퀴의 직경 비율을 5대1로 할 경우, 증속기에 의한 회전수는 13회로 낮아진다. 결론적으로, 본 발명의 방식을 적용하면 증속기에 전적으로 의존하던 125회라는 회전수를 약 10분의 1로 줄일 수 있다.Second, since the power generation efficiency can be maintained while significantly lowering the number of revolutions required for conventional power generation, it is possible to solve various problems due to high speed rotation and simplify the structure of the speed increaser. For example, in the case of a 2 megawatt conventional wind turbine, the rotor rotates 125 times by an increaser when the blade rotates once. In this case, the armature part and the field part rotate in opposite directions. If applied, the speed can be reduced by half. In addition, since the meshing structure of the gearwheel of the vertical rotating shaft and the gearwheel mounted on the gearbox functions to increase the speed, it is possible to further reduce the speed of rotation by the gearbox according to the diameter ratio of the two gears. For example, when the ratio of the diameter of the cog wheels of the vertical rotating shaft to the cog wheels mounted on the gearbox is 5 to 1, the speed of the gearhead is reduced to 13 times. In conclusion, by applying the method of the present invention, the rotation speed of 125 revolutions, which was completely dependent on the speed increaser, can be reduced to about one tenth.

셋째, 계자부를 다극화함으로써 저속 회전의 문제점을 해결하는 방식에 비해 구조가 단순하며 제작비용이 훨씬 낮다.Third, the structure is simpler and the manufacturing cost is much lower than the method of solving the problem of low speed rotation by multipolarizing the field.

넷째, 전기자부와 계자부로 구성된 다양한 발전기에 폭넓게 활용할 수 있다.Fourth, it can be widely used in various generators composed of the armature part and the field part.

다섯째, 고속회전으로 인한 문제점 가운데 하나는 회전속도가 빨라질수록 원심력이 커지기 때문에 회전자 직경의 범위에 제약이 따르는데 본 발명의 방식을 사용하면 종래보다 회전체를 크게 제작할 수 있으며, 이로써 경제성을 높일 수 있다.Fifth, one of the problems caused by the high-speed rotation is that the higher the rotational speed, the greater the centrifugal force, which is constrained by the range of the diameter of the rotor. Using the method of the present invention, the rotating body can be manufactured larger than before, thereby increasing economic efficiency. Can be.

여섯째, 1개의 회전체에 1대의 발전기를 장착하도록 되어 있는 종래의 발전시스템의 경우와는 달리 필요에 따라 수직회전축의 톱니바퀴 주위에 여러 대의 발전기를 설치함으로써 효율성을 높일 수 있다.Sixth, unlike the conventional power generation system in which one generator is mounted on one rotating body, efficiency may be increased by installing several generators around the gearwheel of the vertical rotating shaft as needed.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 측단면도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 평면도, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예의 일부 구성만을 나타낸 사시도, 도 6은 본 발명의 일 실시 예의 증속기를 나타낸 사시도, 도 7은 본 발명의 일 실시 예를 풍력 발전기에 적용한 것을 나타낸 사용 상태도이다.1 is a side cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view showing an embodiment of the present invention, Figures 4 and 5 are one of the present invention 6 is a perspective view showing only a partial configuration of an embodiment, FIG. 6 is a perspective view showing an speed increaser according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a state diagram showing that an embodiment of the present invention is applied to a wind generator.

도 5는 본 발명의 프레임(100)을 나타낸 것으로서, 도 5에 도시된 것과 같이, 이 장치의 프레임(100)은 박스 형태의 외부 프레임(110)과 다층 구조의 내부 지지판(120)으로 이루어져 있으며, 이러한 구조는 프레임(100) 내부에 설치되는 부 품들의 거치대 및 지지대로서의 역할을 하는 것과 동시에 전체 장치의 뼈대 역할을 한다.Figure 5 shows a frame 100 of the present invention, as shown in Figure 5, the frame 100 of the device consists of a box-shaped outer frame 110 and a multi-layered inner support plate 120 , This structure serves as a cradle and support of the parts installed in the frame 100 and at the same time serves as a skeleton of the entire device.

도 1, 도 2 및 도 3을 참고로 하여 내부 구성을 살펴보면, 프레임(100)의 내부에는 5개의 고정축(200)들이 서로 평행을 이루며 수직 방향으로 길게 설치된다. 고정축(200)의 양 말단은 외부 프레임(110)의 천정과 바닥에 각각 고정된다. 중앙에 설치되는 고정축(200)을 제외한 네 개의 고정축(200) 각각에는 발전기(300)가 장착되며, 중앙에 설치되는 고정축(200)의 상부와 하부 각각에는 한쪽 말단에 베벨기어(401, 411)가 구비된 수직 회전축(400, 410)이 고정축(200) 둘레에 회전 가능하게 장착된다. 수직 회전축(400, 410)과 고정축(200) 사이에는 베어링이 설치된다.Looking at the internal configuration with reference to Figures 1, 2 and 3, five fixed shafts 200 are installed in the frame 100 in a vertical direction in parallel with each other. Both ends of the fixed shaft 200 are fixed to the ceiling and the bottom of the outer frame 110, respectively. The generator 300 is mounted on each of the four fixed shafts 200 except for the fixed shaft 200 installed at the center, and a bevel gear 401 at one end at each of the upper and lower portions of the fixed shaft 200 installed at the center. , 411 is provided with a vertical axis of rotation (400, 410) is rotatably mounted around the fixed axis (200). Bearings are installed between the vertical rotation shafts 400 and 410 and the fixed shaft 200.

발전기(300)는 계자부(310)와 전기자부(320)로 구성된다. 계자부(310)는 수직하게 세워진 원통 형태를 가지고 중심부가 고정축(200)에 의해 수직 방향으로 관통되며, 고정축(200) 둘레에 회전 가능하게 결합된다. 계자부(310)와 고정축(200) 사이에는 베어링이 설치된다. 전기자부(320) 역시 수직하게 세워진 원통 형태를 가지고 상단면의 중심부로부터 하방으로 길게 뚫려 있다. 전기자부(320)의 뚫려있는 부분 중 상대적으로 직경이 넓은 부분에는 계자부(310)가 삽입되어 있으며, 전기자부(320)의 내주면과 계자부(310)의 외주면 사이에는 간극이 존재한다. 전기자부(320)의 뚫려있는 부분 중 맨 아래쪽 부분으로서 상대적으로 뚫려있는 부분의 직경이 작은 부분은 고정축(200)에 의해 수직 방향으로 관통되는 부분으로서, 이 부분은 고정축(200) 둘레에 베어링에 의해 지지되어 회전 가능하게 결합된다.The generator 300 includes a field part 310 and an armature part 320. The field part 310 has a cylindrical shape that is vertically erected, and a central portion thereof is penetrated in the vertical direction by the fixed shaft 200, and is rotatably coupled around the fixed shaft 200. A bearing is installed between the field unit 310 and the fixed shaft 200. The armature portion 320 also has a cylindrical shape that is vertically erect is long downward from the center of the top surface. The field portion 310 is inserted into a relatively wide portion of the armature portion 320, and a gap exists between the inner circumferential surface of the armature portion 320 and the outer circumferential surface of the field portion 310. The lower portion of the armature portion 320 that is drilled and the relatively small portion of the drilled portion is a portion penetrated in the vertical direction by the fixed shaft 200, and the portion is formed around the fixed shaft 200. It is supported by a bearing and rotatably coupled.

또한, 수직 회전축(400, 410)과 직각을 이루는 수평 회전축(500)은 한쪽 말단이 풍차, 수차, 터빈 등과 결합되는 구동축이 되도록 외부 프레임(110)을 관통하여 장치의 바깥으로 노출되며, 다른 한쪽 말단에는 베벨기어(510)가 구비된다.In addition, the horizontal rotating shaft 500 perpendicular to the vertical rotating shafts 400 and 410 is exposed to the outside of the device through the outer frame 110 so that one end thereof is a driving shaft coupled to the windmill, aberration, turbine, and the like. Bevel gear 510 is provided at the end.

상부 수직 회전축(400)에 구비된 베벨기어(401)와 수평 회전축(500)의 베벨기어(510)가 맞물리고, 하부 수직 회전축(410)에 구비된 베벨기어(411)와 수평 회전축(500)의 베벨기어(510)가 맞물려있다. 따라서 수평 회전축(500)이 회전하면 상부 수직 회전축(400)과 하부 수직 회전축(410)이 서로 반대 방향으로 회전하게 된다.The bevel gear 401 provided on the upper vertical rotation shaft 400 and the bevel gear 510 of the horizontal rotation shaft 500 mesh with each other, and the bevel gear 411 and the horizontal rotation shaft 500 provided on the lower vertical rotation shaft 410. Bevel gear 510 is engaged. Therefore, when the horizontal rotating shaft 500 rotates, the upper vertical rotating shaft 400 and the lower vertical rotating shaft 410 rotate in opposite directions.

상부 수직 회전축(400)의 상단부와 하부 수직 회전축(410)의 하단부 각각에는 구동 기어(600)가 결합되어 수직 회전축(400, 410)이 회전하면 수직 회전축(400, 410)과 함께 회전한다. 또한, 중앙의 고정축(200) 주변의 네 개의 고정축(200) 각각의 상단부와 하단부 각각에는 피동 기어(610)가 고정축(200) 둘레에 회전 가능하게 설치된다. 고정축(200)과 피동 기어(610) 사이에는 베어링이 설치된다.The driving gear 600 is coupled to each of the upper end of the upper vertical rotating shaft 400 and the lower end of the lower vertical rotating shaft 410 so that the vertical rotating shafts 400 and 410 rotate together with the vertical rotating shafts 400 and 410. In addition, a driven gear 610 is rotatably installed around the fixed shaft 200 at each of the upper and lower ends of each of the four fixed shafts 200 around the central fixed shaft 200. A bearing is installed between the fixed shaft 200 and the driven gear 610.

도 2에 도시된 것과 같이, 하나의 구동기어(600)는 그 둘레에 있는 네 개의 피동기어(610)와 맞물리며, 이로써 구동기어(600)가 회전하면 이와 맞물려있는 피동기어(610)들도 모두 회전한다.As shown in FIG. 2, one drive gear 600 meshes with four driven gears 610 around it, whereby all of the driven gears 610 engaged with the drive gear 600 rotate. Rotate

피동기어(610)는 도 6에 도시된 것과 같은 증속기 역할을 하는 유성기어열(700)과 연결된다. 피동기어(610)와 직접 결합된 부분은 유성기어(720)들의 축을 포함한 부재이며, 피동기어(610)가 회전하면 유성기어(720)의 축을 선기어(730)를 중심으로 하여 공전시킨다. 이때 유성기어(720)는 유성기어(720)의 축 둘레에 회전 가능하게 결합되므로 유성기어(720)가 링기어(710)와 선기어(730)에 맞물리면서 유성기어(720)의 축을 중심으로 자전을 하는 것과 동시에 유성기어(720)가 링기어(710)에 내접하며 공전하게 된다.The driven gear 610 is connected to the planetary gear train 700 serving as a speed increaser as shown in FIG. 6. The part directly coupled to the driven gear 610 is a member including the axes of the planetary gears 720, and when the driven gear 610 rotates, the axis of the planetary gear 720 revolves around the sun gear 730. At this time, since the planetary gear 720 is rotatably coupled around the axis of the planetary gear 720, the planetary gear 720 is engaged with the ring gear 710 and the sun gear 730 and rotates about the axis of the planetary gear 720. At the same time, the planetary gear 720 is inscribed in the ring gear 710 and revolves.

본 발명에 따른 장치의 상부에 위치하는 선기어(730)는 계자부(310)의 상단부와 일체로 결합되어 있어 선기어(730)가 회전하면 계자부(310)도 함께 회전한다. 한편, 본 발명에 따른 장치의 하부에 위치하는 선기어(730)는 전기자부(320)의 하단부에 일체로 결합되어 있어 선기어(730)가 회전하면 전기자부(320)도 함께 회전한다.The sun gear 730 located at the top of the device according to the present invention is integrally coupled with the upper end of the field portion 310 so that the field portion 310 also rotates when the sun gear 730 rotates. On the other hand, the sun gear 730 located in the lower portion of the device according to the present invention is integrally coupled to the lower end of the armature portion 320 so that when the sun gear 730 rotates, the armature portion 320 also rotates together.

상기한 것과 같이 구성된 본 발명에 따른 고효율 발전장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the high efficiency power generation device according to the present invention configured as described above are as follows.

여기서는 도 7에 도시된 것과 같이 수평 회전축(500)이 풍력 발전기 날개(800)의 회전축이 됨으로써 풍력발전에 적용된 것을 예로 들어 설명한다.Here, as illustrated in FIG. 7, the horizontal rotating shaft 500 becomes the rotating shaft of the wind turbine blade 800, and thus, will be described as an example.

풍력발전기 날개(800)의 회전축이 회전하게 되면 수평 회전축에 구비된 베벨기어(510)가 회전하게 되고, 상부 수직 회전축(400)과 하부 수직 회전축(410) 각각에 구비된 베벨기어(401, 411)도 따라서 회전하게 된다. 이때 상부 수직 회전축(400)과 하부 수직 회전축(410) 각각에 구비된 베벨기어(401, 411)는 서로 반대 방향으로 회전하게 되고 이에 따라 상부에 위치하는 구동기어(600)와 하부에 위치하는 구동기어(600)도 서로 반대 방향으로 회전한다. 그리하여 상부에 위치하는 피동기어(610)들과 하부에 위치하는 피동기어(610)들도 서로 반대 방향으로 회전하고, 이에 따라 상부에 위치하는 선기어(730)와 하부에 위치하는 선기어(730)도 서로 반대 방향으로 회전하며, 결과적으로 계자부(310)와 전기자부(320)도 서로 반대 방향으로 회전한다. 따라서 전기자부(320)가 고정되고 계자부(310)만 회전하는 통상적인 발전기에 비하여 발전효율이 두 배 상승하게 되며, 하나의 구동기어(600)에 맞물리는 피동기어(610)의 개수를 필요한 만큼 증가시키고 이에 비례하여 발전기의 개수도 증가시킴으로써 많은 양의 발전량을 얻을 수 있게 된다.When the rotating shaft of the wind turbine blade 800 is rotated, the bevel gear 510 provided on the horizontal rotating shaft rotates, and the bevel gears 401 and 411 provided on each of the upper vertical rotating shaft 400 and the lower vertical rotating shaft 410. ) Will rotate accordingly. At this time, the bevel gears 401 and 411 provided in each of the upper vertical rotation shaft 400 and the lower vertical rotation shaft 410 rotate in opposite directions, so that the driving gear 600 located in the upper portion and the driving positioned in the lower portion are rotated in opposite directions. The gears 600 also rotate in opposite directions. Thus, the driven gears 610 located in the upper part and the driven gears 610 located in the lower part also rotate in opposite directions, so that the sun gear 730 located in the upper part and the sun gear 730 located in the lower part also rotate. The magnetic field part 310 and the armature part 320 also rotate in opposite directions. Therefore, the power generation efficiency is doubled as compared to a general generator in which the armature part 320 is fixed and only the field part 310 rotates, and the number of driven gears 610 engaged with one driving gear 600 is required. By increasing the amount and proportionately increase the number of generators can be obtained a large amount of power generation.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.As described above, the present invention has been described only with respect to specific examples, but it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the technical spirit of the present invention based on the above specific examples. And modifications belong to the appended claims.

도 1은 본 발명의 내부 구성을 나타낸 측단면도.1 is a side cross-sectional view showing an internal configuration of the present invention.

도 2는 본 발명의 일부 사시도.2 is a partial perspective view of the present invention.

도 3은 본 발명의 내부 구성의 평면도.3 is a plan view of the internal configuration of the present invention.

도 4는 본 발명의 일부 사시도.4 is a partial perspective view of the present invention.

도 5는 본 발명의 프레임과 고정축을 나타낸 사시도.5 is a perspective view showing a frame and a fixed shaft of the present invention.

도 6은 본 발명의 증속기를 나타낸 사시도 및 평면도.Figure 6 is a perspective view and a plan view of the speed increaser of the present invention.

도 7은 본 발명이 풍력발전기에 설치된 것을 나타낸 예시도.7 is an exemplary view showing that the present invention is installed in a wind turbine.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]

100: 프레임 200: 고정축100: frame 200: fixed axis

310: 계자부 320: 전기자부310: field magnet 320: armature

400, 410: 수직회전축 500: 수평회전축400, 410: vertical axis 500: horizontal axis

401,411,510: 베벨기어 600: 구동기어401,411,510: Bevel Gear 600: Drive Gear

610: 피동기어 700: 유성기어열(증속기)610: driven gear 700: planetary gear train (accelerator)

800: 날개800: wings

Claims (3)

박스 형태의 프레임;A frame in the form of a box; 양 말단이 각각 상기 프레임 내부의 천정과 바닥면에 고정되고 수직으로 길게 뻗는 메인 고정축;A main fixed shaft having both ends fixed to the ceiling and the bottom surface of the frame and extending vertically; 양 말단이 각각 상기 프레임 내부의 천정과 바닥면에 고정되고 상기 메인 고정축과 나란하게 수직으로 길게 뻗는 보조 고정축;An auxiliary fixed shaft having both ends fixed to the ceiling and the bottom surface of the frame, respectively, and extending vertically in parallel with the main fixed shaft; 상기 메인 고정축에 의해 관통되어 상기 메인 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하고 하단부에 베벨기어가 구비된 상부 수직회전축;An upper vertical rotating shaft penetrated by the main fixed shaft to be rotatably coupled to an upper circumference of the main fixed shaft and provided with a bevel gear at a lower end thereof; 상기 메인 고정축에 의해 관통되어 상기 메인 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하고 상단부에 베벨기어가 구비된 하부 수직회전축;A lower vertical rotation shaft penetrated by the main fixed shaft to be rotatably coupled to a lower circumference of the main fixed shaft and provided with a bevel gear at an upper end thereof; 상기 프레임의 측면부를 관통하여 수평 방향으로 길게 뻗고 한쪽 말단부에는 상기 상부 수직회전축의 베벨기어와 상기 하부 수직회전축의 베벨기어 사이에 위치하여 상기 상부 수직회전축의 베벨기어 및 상기 하부 수직회전축의 베벨기어와 맞물리는 베벨기어가 구비되는 수평회전축;It extends in the horizontal direction through the side of the frame and is located between one end of the bevel gear of the upper vertical axis of rotation and the bevel gear of the lower vertical axis of rotation and the bevel gear of the upper vertical axis of rotation and the bevel gear of the lower vertical axis of rotation A horizontal rotating shaft having an interlocking bevel gear; 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 상부 수직회전축과 일체로 결합되는 상부 구동기어;An upper drive gear integrally coupled with the upper vertical rotation shaft to be rotatable in a horizontal direction; 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 하부 수직회전축과 일체로 결합되는 하부 구동기어;A lower drive gear integrally coupled with the lower vertical rotation shaft to be rotatable in a horizontal direction; 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 상부 구동기어와 맞물리고, 상기 보조 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 상부 피동기어;An upper driven gear meshing with the upper drive gear so as to be rotatable in a horizontal direction, and rotatably coupled around an upper portion of the auxiliary fixed shaft; 수평 방향으로 회전 가능하도록 상기 하부 구동기어와 맞물리고, 상기 보조 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 하부 피동기어;A lower driven gear that meshes with the lower drive gear to be rotatable in a horizontal direction and rotatably engages around a lower portion of the auxiliary fixed shaft; 입력축이 상기 상부 피동기어와 결합되고 상기 보조 고정축의 상부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 상부 증속기;An upper speed reducer having an input shaft coupled to the upper driven gear and rotatably coupled around an upper portion of the auxiliary fixed shaft; 입력축이 상기 하부 피동기어와 결합되고 상기 보조 고정축의 하부 둘레에 회전 가능하게 결합하는 하부 증속기;A lower speed reducer having an input shaft coupled to the lower driven gear and rotatably coupled around a lower portion of the auxiliary fixed shaft; 상기 상부 증속기의 출력축과 일체로 결합되고, 상기 보조 고정축에 의해 관통되어 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합하는 전기자부 및 상기 하부 증속기의 출력축과 일체로 결합되고, 상기 보조 고정축에 의해 관통되어 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합하며, 상기 하부 증속기의 출력측과 직접 결합되는 하단부를 제외한 나머지 부분은 상기 전기자부를 둘러싸는 계자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 발전장치.It is integrally coupled with the output shaft of the upper speed reducer, penetrated by the auxiliary fixed shaft and coupled integrally with the output shaft of the armature portion and the lower speed reducer rotatably coupled around the auxiliary fixed shaft, the auxiliary fixed shaft A high efficiency power generation apparatus characterized in that it is penetrated by the rotatably coupled around the auxiliary fixed shaft, the remaining portion other than the lower end directly coupled to the output side of the lower speed reducer includes a field portion surrounding the armature portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 증속기와 상기 하부 증속기는 링기어와 입력축과 결합된 유성기어 및 출력축과 결합된 선기어를 포함하여 구성되는 유성기어열인 것을 특징으로 하는 고효율 발전장치.And the upper gear reducer and the lower gear reducer are planetary gear trains including ring gears, planetary gears coupled to the input shaft, and sun gears coupled to the output shaft. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 하나의 발전기 유닛은 상기 보조 고정축과 상기 보조 고정축의 둘레에 회전 가능하게 결합되는 상부 피동기어, 하부 피동기어, 상부 증속기, 하부 증속기, 전기자부 및 계자부를 포함하여 구성되고, 상기 발전기 유닛이 다수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전장치.One generator unit includes an upper driven gear, a lower driven gear, an upper speed increaser, a lower speed reducer, an armature part, and a field part rotatably coupled around the auxiliary fixed shaft and the auxiliary fixed shaft. High efficiency power generation device characterized in that the plurality is provided.
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