KR101150968B1 - 이중 코일이 장착된 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 코일이 장착된 발전기에 관한 것으로, 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어있는 회전 부재와, 상기 회전 부재의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 고정 부재, 상기 회전 부재의 안쪽에서 회전 부재의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 고정 부재, 상기 회전 부재의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에서 회전 부재의 바깥이나 안쪽 방향으로 돌출되고 횡단면이 'T'자 형태로 이루어지며 회전 부재의 길이 방향으로 연장된 2개 이상의 T형 블록, 및 서로 이웃한 2개의 T형 블록 사이에 끼워진 영구 자석을 구비한다. 또한, 본 발명은 상기 회전 부재를 마주보는 외부 고정 부재의 내측 둘레 면에 장착되고 영구 자석으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재를 따라 영구 자석이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 외부 코일과, 상기 회전 부재의 내측 둘레 면을 마주보는 내부 고정 부재의 외측 둘레 면에 장착되고 영구 자석으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재를 따라 영구 자석이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 내부 코일을 더 포함한다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 영구 자석과 일체로 결합 된 회전 부재의 내측에 내부 코일이 감겨 진 내부 고정 부재를 설치하고, 회전 부재의 외측에 외부 코일이 감겨 진 외부 고정 부재를 설치하였다. 또한, 본 발명은 동력 전달 수단에 의해 회전 부재가 회전되면, 고정된 내부 고정 부재와 외부 고정 부재에 대하여 회전 부재가 회전된다. 이때, 상기 영구 자석은 회전 부재를 따라 회전되고, 내부 및 외부 코일은 내부 고정 부재와 외부 고정 부재에 고정된다. 따라서, 회전되는 영구 자석에 의해 내?외부 코일 주변의 자계가 변화되고, 상기 내?외부 코일은 변화되는 자계에 대하여 유도 기전력을 발생하게 된다.

Description

이중 코일이 장착된 발전기{POWER GENERATOR HAVING DUAL COIL}

본 발명은 이중 코일이 장착된 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 영구 자석이 장착된 회전자의 안쪽과 바깥쪽에 코일을 이중으로 고정시켜 발전기의 부피를 줄이고 발전 효율을 향상시킨 이중 코일이 장착된 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 원통 형상의 고정자와, 상기 고정자의 중공에 회전 가능하게 수용되고 회전축이 결합 된 회전자를 포함한다.

그리고, 상기 고정자의 내측에는 코일이 권선 되고, 상기 회전자에는 영구 자석이 결합 된다.

물론, 상기 고정자에는 영구 자석이 결합 될 수도 있고, 회전자에 코일이 권선될 수도 있다.

이러한 발전기는 회전자를 강제 회전시켜 고정자의 코일에 유도 기전력을 발생시키는 장치로서, 전자기 유도 작용에 의해 발생 되는 유도 기전력을 출력 전압으로 하여 부하에 공급할 수 있다.

하지만, 상기 제시한 기존의 발전기는 발전기 내부의 회전자가 발전기 내부에서 많은 부피를 차지한다는 문제점이 있었고, 높은 전압을 얻기 위해 코일의 권선비를 증가시킴으로써 발전기의 부피가 증가될 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 제시한 문제점을 해결하고자 발전기의 부피를 줄이면서, 발전기의 성능을 높일 수 있도록 한 이중 코일이 장착된 발전기를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어있는 회전 부재와, 상기 회전 부재의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 고정 부재, 상기 회전 부재의 안쪽에서 회전 부재의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 고정 부재, 상기 회전 부재의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에서 회전 부재의 바깥이나 안쪽 방향으로 돌출되고 횡단면이 'T'자 형태로 이루어지며 회전 부재의 길이 방향으로 연장된 2개 이상의 T형 블록, 및 서로 이웃한 2개의 T형 블록 사이에 끼워진 영구 자석을 구비한다. 또한, 본 발명은 상기 회전 부재를 마주보는 외부 고정 부재의 내측 둘레 면에 장착되고 영구 자석으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재를 따라 영구 자석이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 외부 코일과, 상기 회전 부재를 마주보는 내부 고정 부재의 외측 둘레 면에 장착되고 영구 자석으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재를 따라 영구 자석이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 내부 코일을 더 포함한다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 영구 자석과 일체로 결합 된 회전 부재의 내측에 코일이 감겨진 내부 고정 부재를 배치하고, 회전 부재의 외측에 코일이 감겨 진 외부 고정 부재를 배치하였다.

또한, 본 발명은 동력 전달 수단으로부터 회전 부재에 동력이 전달되면, 고정된 내부 고정 부재와 외부 고정 부재에 대하여 회전 부재가 회전되도록 하였다.

이때, 상기 영구 자석은 회전 부재를 따라 회전되고, 코일은 내부 고정 부재와 외부 고정 부재에 고정된다.

따라서, 회전되는 영구 자석에 의해 코일 주위의 자계가 변화되고, 상기 코일은 변화되는 자계에 대하여 유도 기전력을 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 회전 부재의 안쪽에 코일을 추가 배치함으로써 발전기의 부피를 줄일 수 있도록 하였고, 회전 부재의 안쪽과 바깥쪽에 각각 코일을 이중으로 설치하여 발전기의 발전 성능을 높일 수 있도록 하였다.

도면 1은 본 발명의 종단면도,
도면 2는 도면 1을 A-A' 방향으로 자른 횡단면도,
도면 3은 영구 자석의 배열에 대한 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면,
도면 4는 영구 자석의 배열에 대한 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 도면 1 내지 도면 2에 도시한 바와 같이, 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어있는 회전 부재(1)와, 상기 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 고정 부재(3), 상기 회전 부재(1)의 안쪽에서 회전 부재(1)의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 고정 부재(5), 상기 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에서 회전 부재(1)의 바깥이나 안쪽 방향으로 돌출되고 횡단면이 'T'자 형태로 이루어지며 회전 부재(1)의 길이 방향으로 연장된 2개 이상의 T형 블록(7), 및 서로 이웃한 2개의 T형 블록(7) 사이에 끼워지는 영구 자석(9)을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 상기 회전 부재(1)를 마주보는 외부 고정 부재(3)의 내측 둘레 면에 장착되고 영구 자석(9)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재(1)를 따라 영구 자석(9)이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 외부 코일(11)과, 상기 회전 부재(1)의 내측 둘레 면을 마주보는 내부 고정 부재(5)의 외측 둘레 면에 장착되고 영구 자석(9)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재(1)를 따라 영구 자석(9)이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 내부 코일(13)을 더 포함한다.

또한, 본 발명은 도면 1에 도시한 바와 같이, 지면의 수직 방향으로 세워지고 밑면이 지면 고정된 2개의 제 1 지지 부재(21)와, 지면의 수직 방향으로 세워지고 밑면이 지면 고정된 2개의 제 2 지지 부재(23)를 더 구비한다.

또, 상기 내부 고정 부재(5)의 일단과 타단은 회전 부재(1)나 외부 고정 부재(3)의 바깥으로 돌출되어 제 1 지지 부재(21) 각각에 고정 결합 된 채 회전되지 않으며, 상기 외부 고정 부재(3)의 외부 둘레면은 제 2 지지 부재(23)에 고정 결합 된 채 회전되지 않는다.

또, 상기 회전 부재(1)의 일단은 외부 고정 부재(3)의 바깥으로 돌출되며, 상기 외부 고정 부재(3)의 바깥으로 돌출된 회전 부재(1)의 일단은 동력 전달 수단(25)과 연결되고, 상기 내부 고정 부재(5)와 회전 부재(1) 사이에는 고정된 내부 고정 부재(5)에 대하여 회전 부재(1)가 내부 고정 부재(5)의 원주 방향으로 회전되도록 2개 이상의 베어링(27)이 장착될 수 있다.

또, 상기 외부 고정 부재(3)와 회전 부재(1) 사이에는 고정된 외부 고정 부재(3)에 대하여 회전 부재(1)가 회전되도록 2개 이상의 베어링(29)이 장착될 수 있다.

한편, 상기 영구 자석(9)은 도면 3에 도시한 바와 같이, 수평선상에 일렬로 2개 이상 배치되고 상단과 하단이 각각 N극성과 S극성을 띤 상부 영구 자석(15a,15b,15c)과, 상단과 하단이 각각 N극성과 S극성을 띠고 상단이 서로 이웃한 2개의 상부 영구 자석(15a,15b)의 하단에 달라붙는 하부 영구 자석(17a)으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 영구 자석(9)은 도면 4에 도시한 바와 같이, 2개 이상의 막대 자석(19a,19b,19c)이 일렬 배치된 형태로 이루어질 수 있고, 상기 어느 한 개의 막대 자석(19a)과 맞닿은 다른 한 개의 막대 자석(19b)은 서로 상반된 극성의 인력에 의해 맞붙게 된다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기가 동작 되는 과정을 도면 1 내지 도면 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 갖추어진 내부 고정 부재(5)와 외부 고정 부재(3)는 각각 제 1 지지 부재(21)와 제 2 지지 부재(23)에 고정 결합 되어 회전되지 않는다.

다음, 상기 내부 고정 부재(5)와 외부 고정 부재(3) 사이에 끼워진 회전 부재(1)가 동력 전달 수단(25)에 의해 회전되면, 상기 회전 부재(1)는 내부 고정 부재(5)의 외부 둘레 면 및 외부 고정 부재(3)의 내부 둘레 면과 소정 간격의 공극을 둔 채 내부 고정 부재(5)의 원주 방향으로 회전된다.

이때, 상기 회전 부재(1)는 회전 부재(1)와 내부 고정 부재(5) 사이에 끼워진 베어링(27)과 회전 부재(1)와 외부 고정 부재(3) 사이에 끼워진 베어링(29)에 의해 용이하게 회전될 수 있다.

한편, 내부 고정 부재(5)와 외부 고정 부재(3)에 각기 고정된 내부 코일(13)과 외부 코일(11)에 대하여 회전 부재(1)와 일체로 결합 된 영구 자석(9)이 회전되면, 고정된 내?외부 코일(13,11) 주변의 자계의 방향과 세기가 변화되고, 상기 내?외부 코일(13,11)에는 유도 기전력이 발생 되어 전기를 생산하게 된다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 영구 자석(9)과 일체로 결합 된 회전 부재(1)의 내측에 내부 코일(13)이 감겨진 내부 고정 부재(5)를 설치하고, 회전 부재(1)의 외측에 외부 코일(11)이 감겨 진 외부 고정 부재(3)를 설치하였다.

또한, 본 발명은 동력 전달 수단(25)에 의해 회전 부재(1)가 회전되면, 고정된 내부 고정 부재(5)와 외부 고정 부재(3)에 대하여 회전 부재(1)가 회전된다.

이때, 상기 영구 자석(9)은 회전 부재(1)를 따라 회전되고, 내부 및 외부 코일(13,11)은 내부 고정 부재(5)와 외부 고정 부재(3)에 고정된다.

따라서, 회전되는 영구 자석(9)에 의해 내?외부 코일(13,11) 주변의 자계가 변화되고, 상기 내?외부 코일(13,11)은 변화되는 자계에 대하여 유도 기전력을 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 이중 코일이 장착된 발전기는 회전 부재(1)의 안쪽에 내부 코일(13)을 배치함으로써 발전기의 부피를 줄일 수 있고, 회전 부재(1)의 안쪽과 바깥쪽에 각각 내?외부 코일(13,11)을 이중으로 설치하여 발전기의 발전 성능을 높일 수 있다.

1. 회전 부재 3. 외부 고정 부재
5. 내부 고정 부재 7. T형 블록
9. 영구 자석 11. 외부 코일
13. 내부 코일 15a. 상부 영구 자석
17a. 하부 영구 자석 19a. 막대 자석
21. 제 1 지지 부재 23. 제 2 지지 부재
25. 동력 전달 수단 27. 베어링
29. 베어링

Claims (4)

1. 외부 동력원에 의해 회전되고 내부가 비어있는 회전 부재(1)와;
   상기 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 외부 고정 부재(3);
   상기 회전 부재(1)의 안쪽에서 회전 부재(1)의 내측 둘레 면과 공극을 두고 떨어진 내부 고정 부재(5);
   상기 회전 부재(1)의 바깥 둘레 면이나 안쪽 둘레 면에서 회전 부재(1)의 바깥이나 안쪽 방향으로 돌출되고 횡단면이 'T'자 형태로 이루어지며 회전 부재(1)의 길이 방향으로 연장된 2개 이상의 T형 블록(7);
   서로 이웃한 2개의 T형 블록(7) 사이에 끼워지는 영구 자석(9);
   상기 회전 부재(1)를 마주보는 외부 고정 부재(3)의 내측 둘레 면에 장착되고 영구 자석(9)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재(1)를 따라 영구 자석(9)이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 외부 코일(11);
   상기 회전 부재(1)의 내측 둘레 면을 마주보는 내부 고정 부재(5)의 외측 둘레 면에 장착되고 영구 자석(9)으로부터 발생 된 자계에 쇄교 되도록 권선 되며 회전 부재(1)를 따라 영구 자석(9)이 회전될 때 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생하는 내부 코일(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 코일이 장착된 발전기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 영구 자석(9)은 수평선상에 일렬로 2개 이상 배치되고 상단과 하단이 각각 N극성과 S극성을 띤 상부 영구 자석(15a,15b,15c)과,
   상단과 하단이 각각 N극성과 S극성을 띠고 상단이 서로 이웃한 2개의 상부 영구 자석(15a,15b)의 하단에 달라붙는 하부 영구 자석(17a)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 코일이 장착된 발전기.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   지면의 수직 방향으로 세워지고 밑면이 지면 고정된 2개의 제 1 지지 부재(21)와,
   지면의 수직 방향으로 세워지고 밑면이 지면 고정된 2개의 제 2 지지 부재(23)를 더 구비하고,
   상기 내부 고정 부재(5)의 일단과 타단은 회전 부재(1)나 외부 고정 부재(3)의 바깥으로 돌출되어 제 1 지지 부재(21) 각각에 고정 결합 된 채 회전되지 않으며,
   상기 외부 고정 부재(3)의 외부 둘레면은 제 2 지지 부재(23)에 고정 결합 된 채 회전되지 않고,
   상기 회전 부재(1)의 일단은 외부 고정 부재(3)의 바깥으로 돌출되며,
   상기 외부 고정 부재(3)의 바깥으로 돌출된 회전 부재(1)의 일단은 동력 전달 수단(25)과 연결되고,
   상기 내부 고정 부재(5)와 회전 부재(1) 사이에는 고정된 내부 고정 부재(5)에 대하여 회전 부재(1)가 내부 고정 부재(5)의 원주 방향으로 회전되도록 2개 이상의 베어링(27)이 장착되며,
   상기 외부 고정 부재(3)와 회전 부재(1) 사이에는 고정된 외부 고정 부재(3)에 대하여 회전 부재(1)가 회전되도록 2개 이상의 베어링(29)이 장착된 것을 특징으로 하는 이중 코일이 장착된 발전기.

Images