KR101072388B1 - 트랙 위를 구르는 관구 발전장치 - Google Patents

트랙 위를 구르는 관구 발전장치 Download PDF

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    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Abstract

본 발명은 친환경적이고 여러 장소에서 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 트랙 위를 구르는 관구 발전장치는 전기에너지를 발생시키는 발전장치에 있어서, 중력에 의해 회전하는 몸체와; 상기 몸체에 삽입되어 상기 몸체와 독립적으로 회전되게 장착되는 발전기축과; 상기 발전기축에 고정 장착되는 고정자와; 상기 고정부의 외측에 배치되어 상기 몸체에 고정 장착되는 회전자와; 상기 고정자 또는 상기 회전자 중 어느 한 곳에서 발생하는 전기에너지를 소비하는 부하수단; 을 포함하여 이루어지되, 상기 몸체의 회전시 상기 회전자는 상기 고정자를 중심으로 회전하여 전기에너지를 발생시킨다.
관구, 발전, 트랙

Description

트랙 위를 구르는 관구 발전장치 { Cylindrical generator rolling on the track }
본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 특히 경사진 트랙을 따라 중력에 의해 회전하여 전기에너지를 발생시키는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전기라 함은 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치를 말하는 것이다.
종래의 발전기는, 외력에 의해 회전하는 회전축과, 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축에 의해 회전하며 다수로 권선되어 있는 코일을 포함하는 회전자와, 상기 회전자의 외측 둘레에 구비되며 내측에 설치된 자석을 포함하는 고정자로 구성된다.
상기 회전축이 외력에 의해 회전하면, 상기 회전축에 연결된 코일이 상기 자석에서 발생하는 자기장 영역을 이동하고, 상기 코일 내부에는 기전력에 의해 전류가 흐르게 된다.
이러한 상기 회전축을 회전시키기 위해 일반적으로 화력, 풍력, 수력 및 원 자력 등 다양한 자원을 이용하고 있다.
그러나 화력 및 원자력은 환경을 오염시키는 문제가 있으며, 풍력 및 수력 등은 설치할 수 있는 장소가 제한적인 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 친환경적이고 여러 장소에서 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 트랙 위를 구르는 관구 발전장치는 전기에너지를 발생시키는 발전장치에 있어서, 중력에 의해 회전하는 몸체와; 상기 몸체에 삽입되어 상기 몸체와 독립적으로 회전되게 장착되는 발전기축과; 상기 발전기축에 고정 장착되는 고정자와; 상기 고정자의 외측에 배치되어 상기 몸체에 고정 장착되는 회전자와; 상기 고정자 또는 상기 회전자 중 어느 한 곳에서 발생하는 전기에너지를 소비하는 부하수단; 을 포함하여 이루어지되, 상기 몸체의 회전시 상기 회전자는 상기 고정자를 중심으로 회전하여 전기에너지를 발생시킨다.
상기 고정자는, 상기 발전기축에 고정되는 코일 또는 자석 중 어느 하나를 포함하여 이루어지고, 상기 회전자는 코일 또는 자석 중 상기 고정자에 포함되지 않은 나머지 하나를 포함하여 이루어진다.
상기 고정자는 상기 발전기축에 고정 장착되는 선기어를 포함하여 이루어지고, 상기 회전자는, 코일 및 자석을 포함하여 이루어지며, 상기 몸체에 장착되어 상기 몸체의 회전시 상기 선기어를 중심으로 공전하는 소형발전기와; 상기 선기어와 맞물리게 배치되는 유성기어와; 포함하여 이루어지되, 상기 소형발전기에는 상 기 코일 또는 상기 자석 중 어느 하나와 연결되어 함께 회전하고, 상기 몸체에 회전가능하게 장착되는 소형발전기축이 구비되고, 상기 유성기어는 상기 소형발전기축에 장착되어 상기 몸체의 회전시 상기 선기어를 따라 공전하면서 상기 소형발전기축과 함께 자전하여 상기 코일에 전기에너지를 발생시킨다.
상기 발전기축에는 중력 방향으로 돌출된 속도조절추가 장착된다.
상기 발전기축에 고정 장착되며, 상기 트랙의 상부에 배치되는 각도조절레버; 를 더 포함하여 이루어지되, 상기 각도조절레버는 상기 발전기축이 일정 각도 이상 회전하면 상기 트랙과 접하여 상기 발전기축의 회전을 저지한다.
상기 몸체에 장착되어 함께 회전하며, 상기 트랙의 상부에 배치되는 슬립링과; 상기 트랙의 상부에 단전되게 장착되며, 상기 부하수단과 연결되는 부하모선; 을 더 포함하여 이루어지되, 상기 슬립링은 상기 부하모선과 접한 상태로 회전하고, 상기 코일에서 발생하는 전기에너지는 상기 부하모선을 통해 상기 부하수단으로 전달된다.
상기 부하모선과 연결되는 제어부; 를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제어부는 상기 몸체의 회전시 상기 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력량을 검출하고, 상기 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력량이 일정 범위를 초과하면 상기 부하모선에 허부하를 추가하도록 제어하여 상기 몸체의 회전속도를 감소시킨다.
상기 부하모선과 연결되는 제어부; 를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제어부는 상기 몸체의 정지시 상기 부하모선을 통해 외부의 전원을 상기 코일에 인가하여 상기 몸체가 회전되게 제어한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 트랙 위를 구르는 관구 발전장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
상기 몸체가 중력에 의해 경사진 상기 트랙을 따라 회전할 때, 상기 회전자가 상기 고정자를 중심으로 회전하여 전기에너지를 발생시킴으로써, 화석 연료나 방사성 물질을 사용하지 않고 자연적인 에너지를 이용하여 환경오염을 줄이고, 수력, 조력 및 풍력 발전장치와 같이 특정 환경의 지역이 아닌 일반적인 경사면이 있는 곳에서는 어디서든 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
상기 고정자가 자석으로 이루어지고, 상기 회전자가 코일로 이루어짐으로써, 상기 회전자의 회전시 상기 코일은 상기 자석을 중심으로 회전하여 전자기 유도 작용에 의해 전기에너지를 발생시킨다.
상기 고정자가 고정 장착되는 상기 발전기축에 중력 방향으로 돌출된 상기 속도조절추를 장착함으로써, 상기 속도조절추가 받는 중력에 의해 상기 발전기축의 회전을 저지하고, 상기 몸체가 일정 속도 이상 가속하는 것을 방지하여 상기 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력을 일정하게 하며, 상기 몸체가 일정하게 안정적으로 회전되게 하는 효과가 있다.
상기 발전기축에 상기 각도조절레버를 고정 장착하여 발전기축이 일정 각도 범위를 벗어나면 상기 트랙과 접하도록 함으로써, 상기 발전기축이 상기 몸체를 따라 회전하는 것을 방지하여 상기 회전자와 상기 고정자 간의 자기 유도가 원활하게 이루어지도록 하고, 상기 코일에서 일정하게 전기에너지가 생성되게 한다.
상기 트랙의 상면에 상기 코일과 전기적으로 연결되는 상기 부하모선을 장착함으로써, 상기 몸체의 회전시 상기 슬립링이 상기 부하모선과 계속 접하여 상기 코일과 상기 부하모선을 전기적으로 연결한다.
상기 제어부는 상기 부하모선에 상기 허부하를 추가하여 전류를 증가시킴으로써, 상기 코일과 함께 상기 몸체의 회전속도를 줄여 상기 몸체가 일정한 속도로 회전되게 조절할 수 있다.
상기 제어부는 상기 부하모선에 외부전원을 인가하여 상기 몸체를 회전시킴으로써, 상기 몸체를 임의로 이동시켜 상기 트랙의 경사도 및 루트 설계시 유연성을 제공하는 효과가 있다.
상기 소형발전기축에 상기 선기어와 맞물리는 상기 유성기어를 장착함으로써, 상기 소형발전기축을 상기 몸체의 회전수보다 더 많이 회전되게 하여 발전 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한 상기 소형발전기를 다수개 배치함으로써, 전기 생산량을 증가시키는 효과가 있다.
그리고 상기 발전기축에 상기 선기어를 장착하여 상기 유성기어가 상기 선기어를 따라 회전되게 하여 별도의 베어링 없이도 상기 발전기축과 상기 몸체가 독립적으로 회전되게 하는 효과가 있다.
제1실시예
도 1 은 본 발명의 제1실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 정면에서 바라본 구조도이고, 도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 측면에서 바라본 구조도이며, 도 3 은 도 1 의 A를 확대 도시한 구조도이고, 도 4 는 본 발명에 제1실시예에 따른 제어부의 회로도이며, 도 5 및 도 6는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치의 동작 상태도이다.
도 1 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 본 발명의 트랙 위를 구르는 관구 발전장치는 몸체(100), 발전기축(110), 고정자(120), 회전자(130), 부하수단(310), 속도조절추(140), 각도조절레버(150), 슬립링(160), 부하모선(320) 및 제어부(330)를 포함하여 이루어진다.
상기 몸체(100)는 원통형 형상으로 형성되며, 외주면이 상기 몸체(100)가 회전하는 트랙(500)과 평행하게 배치된다.
상기 트랙(500)은 경사진 면을 따라 길게 형성된 레일이며, 상기 몸체(100)의 양측방향으로 하나씩 형성된다.
상기 몸체(100)는 양측에 상기 트랙(500)의 측면과 접하는 가이드부가 형성되어 상기 몸체(100)가 상기 트랙(500)을 따라 구르도록 가이드 한다.
이러한 상기 몸체(100)의 내부에는 공간이 형성되어 상기 발전기축(110), 상기 고정자(120) 및 상기 회전자(130)가 삽입 장착된다.
상기 발전기축(110)은 원통형 형상으로 상기 몸체(100)의 양측방향으로 길게 형성된다.
또한 상기 발전기축(110)은 상기 몸체(100)와 독립적으로 회전되게 상기 몸체(100)에 장착된다.
즉 상기 발전기축(110)과 상기 몸체(100) 사이에 베어링이 장착되어 상기 몸체(100)와 상기 발전기축(110)이 각각 별도로 회전한다.
이러한 상기 발전기축(110)에는 상기 고정자(120)가 고정 장착된다.
상기 고정자(120)는 영구자석으로 이루어지며, 중공의 원통형 형상으로 형성되어 상기 발전기축(110)에 삽입 고정된다.
이러한 상기 고정자(120)는 상기 발전기축(110)의 회전시 상기 발전기축(110)과 함께 회전한다.
상기 회전자(130)는 다수개의 코일로 이루어지며, 다수개의 코일이 상기 고정자(120)를 중심으로 원형 배치되어 각각 상기 몸체(100)에 고정 장착된다.
이러한 상기 회전자(130)는 상기 몸체(100)의 회전시 상기 고정자(120)를 중심으로 공전한다.
이때 상기 고정자(120)의 주변에는 상기 영구자석에서 발생하는 자기장이 형성되어 있는데, 상기 몸체(100)가 회전하면 상기 회전자(130)의 상기 코일이 자기장 영역을 이동하면서 전자 유도 작용에 따라 상기 코일에 전기에너지가 발생한다.
경우에 따라서 상기 고정자(120)가 코일로 이루어지고 상기 회전자(130)가 자석으로 이루어질 수도 있다.
상기 부하수단(310)은 상기 몸체(100)의 회전시 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전기에너지를 소비하는 장치이다.
본 발명의 제1실시예에서는 상기 부하수단(310)을 축전지 등으로 구성하고, 상기 축전지에 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전기에너지를 축적한다.
한편 상기 발전기축(110)의 양측에는 중력 방향으로 돌출된 상기 속도조절추(140)가 장착된다.
상기 속도조절추(140)는 상기 발전기축(110)에서 상기 트랙(500)의 하방향으로 길게 돌출된 지지프레임(141)과, 상기 지지프레임(141)의 하방향 끝단에 고정 장착되는 강철부재(412)를 포함하여 이루어진다.
상기 강철부재(412)는 무게가 많이 나가는 강철 덩어리로 이루어지며, 상기 트랙(500)의 하부에 배치된다.
이러한 상기 속도조절추(140)는 도 2 에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)가 정지해 있을 때에는 중력방향 즉 수직방향으로 배치된다.
또한 상기 속도조절추(140)는 상기 몸체(100)의 회전시, 상기 속도조절추(140)에 가해지는 중력에 의해 상기 속도조절추(140)가 장착된 상기 발전기축(110)의 회전을 저지한다.
즉 상기 발전기축(110)에는 상기 속도조절추(140)의 무게만큼 중력방향 즉 하방향으로 힘이 가해져, 상기 몸체(100)의 회전시 상기 발전기축(110)은 쉽게 회전되지 않는다.
그러나 상기 몸체(100)가 중력에 의해 계속 가속하게 되면 상기 속도조절 추(140)에 의한 저지력보다 상기 몸체(100)의 가속력이 더 커져 상기 속도조절추(140)는 상기 속도조절추(140)와 함께 상기 몸체(100)의 회전방향으로 일정 각도 회전한다.
즉 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 가속도가 상기 속도조절추(140)에 가해지는 중력 가속도보다 세지면 상기 속도조절추(140)는 중력 방향에 대해 'θ' 만큼 회전된다.
이때 'θ' 만큼 회전된 상기 속도조절추(140)는 sinθ 에 비례하는 추의 무게와, 상기 속도조절추(140)의 위치 변동에 따르는 관성 에너지가 감속 에너지로 작용하여 상기 몸체(100)의 회전속도를 감속시키게 된다.
또한 상기 발전기축(110)과 함께 상기 고정자(120)가 'θ' 만큼 돌아가면 상기 속도조절추(140)의 무게로 인하여 상기 영구자석을 원상 복귀시키려고 하는 힘이 작용하여 상기 몸체(100)의 가속을 억제하게 된다.
이와 같이 상기 고정자(120)가 고정 장착되는 상기 발전기축(110)에 중력 방향으로 돌출된 상기 속도조절추(140)를 장착함으로써, 상기 속도조절추(140)가 받는 중력에 의해 상기 발전기축(110)의 회전을 저지하고, 상기 몸체(100)가 일정 속도 이상 가속하는 것을 방지하여 상기 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력을 일정하게 하며, 상기 몸체(100)가 일정하게 안정적으로 회전되게 하는 효과가 있다.
또한 상기 발전기축(110)에는 상기 각도조절레버(150)가 장착된다.
상기 각도조절레버(150)는 상기 발전기축(110)에서 상기 트랙(500)의 상방향으로 돌출 형성되며, 2개로 이루어져 상기 속도조절추(140)의 연장선상을 중심으로 좌우방향 대칭되게 배치된다.
또한 상기 각도조절레버(150)의 상방향 끝단에는 롤러(151)가 회전되게 장착된다.
이러한 상기 각도조절레버(150)는 상기 발전기축(110)이 일정 각도를 초과하여 회전하면 상기 롤러(151)가 상기 트랙(500)과 접하여 상기 발전기축(110)의 회전을 저지한다.
구체적으로 상기 발전기축(110)은 상기 부하수단(310)의 부하량에 따라 상기 몸체(100)의 속도가 증가하면 상기 몸체(100)의 회전방향으로 일정 각도 회전한다.
그러나 상기 몸체(100)의 가속력이 갑자기 크게 변하는 경우 즉, 부하량이 갑자기 감소하는 경우 상기 속도조절추(140)에 의한 감속 범위를 벗어나 상기 발전기축(110)이 일정각도를 초과하여 회전한다.
즉 상기 발전기축(110)이 상기 몸체(100)의 회전방향으로 상기 몸체(100)와 같이 회전하려고 한다.
이러한 경우를 방지하기 위해 상기 각도조절레버(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 발전기축(110)이 일정각도 범위를 벗어나면 상기 롤러(151)가 상기 트랙(500)과 접하도록 하여 상기 발전기축(110)이 더 이상 회전하지 못하도록 저지한다.
즉 상기 각도조절레버(150)는 상기 발전기축(110)의 회전시 상기 트랙(500) 방향으로 회전하고, 상기 롤러(151)가 상기 트랙(500)의 상면과 접하여 상기 각도조절레버(150)와 상기 발전기축(110)이 더이상 회전하지 못하도록 한다.
이때 상기 롤러(151)는 상기 트랙(500)의 상면과 접하면서 회전하여 상기 각도조절레버(150)와 상기 트랙(500)간의 마찰을 줄인다.
이와 같이 상기 발전기축(110)에 상기 각도조절레버(150)를 고정 장착하여 발전기축(110)이 일정 각도 범위를 벗어나면 상기 트랙(500)과 접하도록 함으로써, 상기 발전기축(110)이 상기 몸체(100)를 따라 회전하는 것을 방지하여 상기 회전자(130)와 상기 고정자(120) 간의 자기 유도가 원활하게 이루어지도록 하고, 상기 회전자(130)의 코일에서 일정하게 전기에너지가 생성되게 한다.
한편 상기 몸체(100)에는 상기 슬립링(160)이 장착되고 상기 트랙(500)에는 상기 슬립링(160)과 접하는 상기 부하모선(320)이 장착되어 상기 회전자(130)의 코일과 상호 전기적으로 연결된다.
구체적으로 상기 슬립링(160)은 원통형 형상의 전도체로 이루어진다.
또한 상기 슬립링(160)은 상기 트랙(500)의 상부에 배치되고, 상기 트랙(500)에 장착되는 상기 부하모선(320)과 접하여 상기 부하모선(320)과 전기적으로 연결된다.
즉 상기 슬립링(160)은 상기 몸체(100)의 회전시 상기 부하모선(320)과 접하면서 상기 부하모선(320)을 따라 회전하여 상기 부하모선(320)과 전기적으로 계속 연결되고, 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전기에너지를 상기 부하모선(320)에 전달한다.
또한 상기 슬립링(160)은 상기 회전자(130)의 회전시 상기 회전자(130)의 코일이 엉키지 않도록 한다.
상기 부하모선(320)은 전류가 통하는 전도체, 즉 구리로 이루어지며, 상기 트랙(500)의 상면을 따라 길게 형성된다.
그리고 상기 부하모선(320)과 상기 트랙(500) 사이에는 절연체가 배치되어 상기 부하모선(320)과 상기 트랙(500)이 상호 단전되게 한다.
상기 슬립링(160)과 상기 부하모선(320)의 접촉면은 적은 편이나 상기 슬립링(160)에 상기 몸체(100), 상기 속도조절추(140) 등에 의한 축하중이 모두 작용하기 때문에 전기에너지의 전달에는 문제가 없다.
또한 상기 부하모선(320)에 흐를 수 있는 전류의 크기는 상기 부하모선(320)과 상기 슬립링(160)의 폭과 직경을 변경시켜 조절이 가능하다.
이러한 상기 부하모선(320)은 상기 부하수단(310)과 연결되어 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전기에너지를 상기 부하수단(310)에 전달한다.
이와 같이 상기 트랙(500)의 상면에 상기 회전자(130)의 코일과 전기적으로 연결되는 상기 부하모선(320)을 장착함으로써, 상기 몸체(100)의 회전시 상기 슬립링(160)이 상기 부하모선(320)과 계속 접하여 상기 회전자(130)의 코일과 상기 부하모선(320)을 전기적으로 연결한다.
상기 제어부(330)는 상기 부하모선(320)과 전기적으로 연결되고, 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력량에 따라 상기 부하모선(320)에 허부하(340)를 추가하여 상기 몸체(100)의 회전속도를 조절한다.
일반적으로 발전기는 부하가 증가하면 전류의 세기가 커진다.
즉 상기 부하모선(320)에 상기 허부하(340)를 추가하면 소모하는 에너지가 증가하여 많은 전류를 필요로 하게 된다.
일반적으로 전류는 상기 고정자(120)의 자기장의 세기와 상기 회전자(130)의 회전력과 비례하는데, 상기 고정자(120)의 영구자석에서 발생하는 자기장의 세기는 일정하므로 상기 회전자(130)의 회전력 즉 토크가 증가 되어야 한다.
그러나 상기 몸체(100)에 부가되는 중력은 일정하기 때문에 상기 몸체(100)의 회전수를 감소시켜 상기 몸체(100)의 토크를 증가시키려는 힘이 작용하여 상기 몸체(100)는 감속하게 된다.
이러한 원리에 의해 상기 제어부(330)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 회전속도에 비례하여 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력을 검출하고, 과전압시에는 상기 허부하(340)를 상기 부하모선(320)에 추가 접속하여 상기 몸체(100)를 감속시키도록 제어한다.
그리고 상기 제어부(330)는 전압의 크기에 따른 상기 허부하(340)의 크기를 별도로 계산하여 조절한다.
이와 같이 상기 제어부(330)는 상기 부하모선(320)에 상기 허부하(340)를 추가하여 전류를 증가시킴으로써, 상기 회전자(130)의 코일과 함께 상기 몸체(100)의 회전속도를 줄여 상기 몸체(100)가 일정한 속도로 회전되게 조절할 수 있다.
또한 상기 제어부(330)는 상기 몸체(100)의 정지시 상기 부하모선(320)을 통해 외부의 전원을 상기 회전자(130)의 코일에 인가하여 상기 몸체(100)가 회전되게 제어한다.
구체적으로 본 발명의 발전장치는 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전 기에너지가 직류로 이루어지게 구성된다.
물론 경우에 따라 상기 회전자(130)의 코일에서 발생하는 전기에너지를 교류로 출력되도록 구성할 수도 있다.
그리고 상기 제어부(330)는 상기 몸체(100)가 중력에 의해 회전하였을 때에는 직류 발전기로 사용하도록 하고, 상기 몸체(100)가 중력에 의해 회전하지 않을 때에는 상기 부하모선(320)을 통해 상기 회전자(130)의 코일에 외부의 직류 전원을 가하여 직류 전동기로 작용하게 제어한다.
즉 상기 회전자(130)의 코일에 외부의 직류 전원을 가하여 상기 회전자(130)가 모터의 회전 원리에 의해 상기 고정자(120)를 중심으로 회전되게 한다.
그러면 상기 몸체(100)도 상기 회전자(130)와 함께 회전하면서 상기 트랙(500) 위를 굴러간다.
이와 같이 상기 제어부(330)는 상기 부하모선(320)에 외부전원을 인가하여 상기 몸체(100)를 회전시킴으로써, 상기 몸체(100)를 임의로 이동시켜 상기 트랙(500)의 경사도 및 루트 설계시 유연성을 제공하는 효과가 있다.
위 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구발전장치는 정해진 상기 트랙(500) 위를 굴러가는 경우, 앞으로의 전진거리는 상기 슬립링(160) 직영의 크기에 따라 결정되며, 진행속도는 회전수에 비례한다.
이때 상기 몸체(100)는 회전하는 부분으로 상기 몸체(100)에는 회전 관성 에너지가 축적된다.
이러한 상기 몸체(100)가 상기 트랙(500) 위를 굴러 내려가는 경우 중력 가속도의 영향으로 상기 몸체(100)의 회전속도 및 축적에너지는 점차적으로 증가하게 되나, 그 크기는 트랙의 경사도에 따라 다르게 된다.
이와 같이 상기 몸체(100)가 중력에 의해 경사진 상기 트랙(500)을 따라 회전할 때, 상기 회전자(130)가 상기 고정자(120)를 중심으로 회전하여 전기에너지를 발생시킴으로써, 화석 연료나 방사성 물질을 사용하지 않고 자연적인 에너지를 이용하여 환경오염을 줄이고, 수력, 조력 및 풍력 발전장치와 같이 특정 환경의 지역이 아닌 일반적인 경사면이 있는 곳에서는 어디서든 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
제2실시예
도 7 은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 정면에서 바라본 구조도이며, 도 8 은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 측면에서 바라본 구조도이고, 도 9 은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치의 동작 상태도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치는 제1실시예에서 상기 회전자(130) 및 상기 고정자(120)를 제외하고 모두 동일함으로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시에에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치의 회전자는 선 기어(410)를 포함하여 이루어지고, 고정자는 유성기어(420) 및 소형발전기(430)를 포함하여 이루어진다.
상기 선기어(410)는 원형형상으로 외주면이 치형 형상으로 형성되며, 상기 발전기축(110)에 고정 장착된다.
상기 유성기어(420)는 원형 형상으로 지름이 상기 선기어(410)의 지름보다 작게 형성되며, 외주면이 치형 형상으로 형성되고, 다수개로 이루어져 상기 선기어(410)를 중심으로 맞물려 있다.
이러한 상기 유성기어(420)는 상기 소형발전기(430)의 소형발전기축(431)과 연결된다.
상기 소형발전기(430)는 일반적이 발전기의 원리에 의해 전기에너지를 발생시키는 장치로써, 코일 및 자석을 포함하여 이루어진다.
또한 상기 소형발전기(430)에는 상기 코일 또는 상기 자석 중 어느 하나와 연결되어 함께 회전하고, 상기 몸체(100)에 회전가능하게 장착되는 소형발전기축(431)이 구비된다.
상기 소형발전기(430)는 다수개로 이루어져 상기 발전기축(110)을 중심으로 원형 배치되고, 코일 또는 자석 중 어느 하나는 상기 몸체(100)에 고정 장착되고, 나머지 하나는 상기 소형발전기축(431)에 고정 장착되어 상기 유성기어(420)의 회전시 함께 회전한다.
이러한 상기 소형발전기(430)는 상기 유성기어(420)의 회전력에 의해 상기 소형발전기축(431)이 회전하면 전자 유도 작용에 의해 상기 코일에 전기에너지가 생성된다.
이때 상기 유성기어(420)는 지름이 상기 몸체(100)와 상기 선기어(410)의 지름보다 작기 때문에 상기 몸체(100)의 회전수보다 더 많이 회전한다.
위 구성으로 이루어진 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전 장치는 상기 몸체(100)가 중력에 의해 상기 트랙(500)을 따라 회전하면 도 9 에 도시된 바와 같이 상기 유성기어(420)가 상기 선기어(410)를 따라 공전한다.
그리고 상기 유성기어(420)는 상기 선기어(410)를 따라 회전하면서 상기 소형발전기축(431)을 중심으로 상기 소형발전기축(431)과 함께 자전한다.
이러한 상기 유성기어(420)의 자전력에 의해 상기 소형발전기축(431)이 회전하면서 상기 소형발전기(430)에서 전기가 생산된다.
이와 같이 상기 소형발전기축(431)에 상기 선기어(410)와 맞물리는 상기 유성기어(420)를 장착함으로써, 상기 소형발전기축(431)의 회전수가 상기 몸체(100)의 회전수보다 더 많이 회전되게 하여 발전 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한 상기 소형발전기(430)를 다수개 배치함으로써, 전기 생산량을 증가시키는 효과가 있다.
그리고 상기 발전기축(110)에 상기 선기어(410)를 장착하여 상기 유성기어(420)가 상기 선기어(410)를 따라 회전되게 하여 별도의 베어링 없이도 상기 발전기축(110)과 상기 몸체(100)가 독립적으로 회전되게 하는 효과가 있다.
경우에 따라 상기 제1실시예의 영구자석으로 이루어진 고정자(120)를 상기 선기어(410)와 함께 상기 발전기축(110)에 장착하고, 상기 회전자(130)를 상기 소형발전기장치(430)와 함께 상기 몸체(100)에 고장 장착하여 사용할 수도 있다.
그러면 상기 몸체(100)가 중력에 의해 회전할 때 상기 회전자(130)의 코일에서도 전기에너지가 발생하고, 상기 소형발전기(430)에서도 전기에너지가 발생하기 때문에 전기에너지의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명인 트랙 위를 구르는 관구 발전장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제1실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 정면에서 바라본 구조도이고,
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 측면에서 바라본 구조도이며,
도 3 은 도 1 의 A를 확대 도시한 구조도이고,
도 4 는 본 발명에 제1실시예에 따른 제어부의 회로도이며,
도 5 및 도 6는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치의 동작 상태도이고,
도 7 은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 정면에서 바라본 구조도이며,
도 8 은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치를 측면에서 바라본 구조도이고,
도 9 은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랙 위를 구르는 관구 발전장치의 동작 상태도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 몸체, 110 : 발전기축, 120 : 고정자, 130 : 회전자, 140 : 속도조절추, 150 : 각도조절레버, 160 : 슬립링, 310 : 부하수단, 320 : 부하모선, 330 : 제어부, 340 : 허부하, 410 :선기어, 420 : 유성기어, 430 : 소형발전기,

Claims (8)

  1. 전기에너지를 발생시키는 발전장치에 있어서,
    중력에 의해 회전하는 몸체와;
    상기 몸체에 삽입되어 상기 몸체와 독립적으로 회전되게 장착되는 발전기축과;
    상기 발전기축에 고정 장착되는 고정자와;
    상기 고정자의 외측에 배치되어 상기 몸체에 고정 장착되는 회전자와;
    상기 고정자 또는 상기 회전자 중 어느 한 곳에서 발생하는 전기에너지를 소비하는 부하수단; 을 포함하여 이루어지되,
    상기 몸체의 회전시 상기 회전자는 상기 고정자를 중심으로 회전하여 전기에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자는,
    상기 발전기축에 고정되는 코일 또는 자석 중 어느 하나를 포함하여 이루어지고,
    상기 회전자는 코일 또는 자석 중 상기 고정자에 포함되지 않은 나머지 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자는 상기 발전기축에 고정 장착되는 선기어를 포함하여 이루어지고,
    상기 회전자는,
    코일 및 자석을 포함하여 이루어지며, 상기 몸체에 장착되어 상기 몸체의 회전시 상기 선기어를 중심으로 공전하는 소형발전기와;
    상기 선기어와 맞물리게 배치되는 유성기어와; 포함하여 이루어지되,
    상기 소형발전기에는 상기 코일 또는 상기 자석 중 어느 하나와 연결되어 함께 회전하고, 상기 몸체에 회전가능하게 장착되는 소형발전기축이 구비되고,
    상기 유성기어는 상기 소형발전기축에 장착되어 상기 몸체의 회전시 상기 선기어를 따라 공전하면서 상기 소형발전기축과 함께 자전하여 상기 코일에 전기에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 발전기축에는 중력 방향으로 돌출된 속도조절추가 장착되는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발전기축에 고정 장착되며, 상기 트랙의 상부에 배치되는 각도조절레버; 를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 각도조절레버는 상기 발전기축이 일정 각도 이상 회전하면 상기 트랙과 접하여 상기 발전기축의 회전을 저지하는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 몸체에 장착되어 함께 회전하며, 상기 트랙의 상부에 배치되는 슬립링과;
    상기 트랙의 상부에 단전되게 장착되며, 상기 부하수단과 연결되는 부하모선; 을 더 포함하여 이루어지되,
    상기 슬립링은 상기 부하모선과 접한 상태로 회전하고, 상기 코일에서 발생하는 전기에너지는 상기 부하모선을 통해 상기 부하수단으로 전달되는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부하모선과 연결되는 제어부; 를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 제어부는 상기 몸체의 회전시 상기 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력량을 검출하고, 상기 코일에서 발생하는 전기에너지의 출력량이 일정 범위를 초과하면 상기 부하모선에 허부하를 추가하도록 제어하여 상기 몸체의 회전속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 부하모선과 연결되는 제어부; 를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 제어부는 상기 몸체의 정지시 상기 부하모선을 통해 외부의 전원을 상기 코일에 인가하여 상기 몸체가 회전되게 제어하는 것을 특징으로 하는 트랙 위를 구르는 관구 발전장치.
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