KR101260303B1 - 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치를 개시한다.
본 발명은 바닥에는 배터리를 설치한 지지체와, 상기 지지체 중심부에 소정 간격으로 동일 극성이 마주하도록 자석을 각각 배치한 고정지지판 및 회전지지판으로 이루어지는 자기부상체를 배치하고, 회전수를 증대시키는 기어부의 구동기어와 회전력을 증대시키는 플라이휠을 축에 장착하여 이루어지고, 상기 축의 하단은 카본베어링으로 상단은 볼베어링으로 지지하며, 상기 축의 하측에 기어부의 구동기어가 장착되어 이루어지며, 상기 축에는 사방으로 배치되는 구형 중량체가 장착되고, 발전을 위한 유압모터 및 유압펌프가 연접되어 이루어지는 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치에 있어서. 상기 축은 구형체가 용접 또는 상호 나사결합되어 이루어지는 구형회전축으로 마련되고; 상기 구형회전축의 구형체 상측으로는 초기 동력전달용 제1 기어)가 장착되며; 상기 충전된 배터리의 전기를 이용하여 구형회전축을 초기 가동시키기 위하여 상기 제1 기어에 맞물려 회전력을 전달하는 제1 유압모터 및 유압펌프가 장착되고; 상기 기어부의 회전력을 전달받는 제2 유압펌프에 연결된 발전용 유압모터가 회전시켜 발생하는 전기를 배터리에 충전되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치{Power generation installation}
본 발명은 구심력, 관성력 및 원심력을 이용하는 자연 운동법칙과 자기부상력을 결합시키면서 초기 회전력 및 발전을 위한 회전력을 유압펌프를 통해 전달하여 구형회전축이 원활한 회전을 통해 발전 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 기계식 발전장치는 풍력을 이용하는 프로펠러를 이용하는 수직식과, 바람받이용 유도판이 부착되어 회전되는 수평식으로 구분된다. 상기 풍력을 이용하는 수직식 또는 수평식 풍력 발전장치는 바람에 저항을 받는 각도에 대하여 연구하여 왔기에 바람의 세기가 약한 미풍인 경우에는 회전력을 얻지 못하여 발전을 할 수 없다.
이에, 바람을 최대한 많이 받아 미풍에서도 회전력을 얻을 수 있도록 다수의 프로펠러 또는 바람받이용 유도판을 설치하는 풍력 발전장치을 제안하게 되었다. 그 일 예로서 미국특허 제 4382191 호 "풍력 발전시스템"이 제안되었으며, 상기 풍력발전시스템은 발전기와 연결된 축에 다수의 홈통형상 날개를 가지는 바람부재를 다층으로 설치하여 바람받이 날개를 증가시킨 것으로서, 바람받이 날개가 많아서 약한 바람에서도 회전 가능할 것이라는 판단과는 달리 하중이 증대되어 미풍으로는 초기 기동이 불가능하여 작동이 불가능한 문제점이 있다.
상기 종래의 문제점을 해소하기 위해서는 다수의 바람부재의 하중이 회전축에 집중되지 않도록 함은 물론 바람부재 자체가 미풍에서도 회전가능하도록 접촉에 대한 저항력을 최소화하는 것이 요구되어 근래에 와서는 수평회전 풍차의 바람부재가 자석의 반발력에 의한 부상을 통해 바람받이부재를 고정시킨 회전축에 가해지는 하중을 줄이고 자체의 저항력을 최소화함으로써 발전기와 연결된 회전축을 원활하게 회전시켜 발전효율을 높일 수 있도록 학회 등에서 다방면으로 연구하고 있으나 현재 실용화에 많은 어려움을 겪고 있는 현실이다.
상기 문제점을 해소하기 위하여 본 출원인이 대한민국 특허 제0682411호 "풍력 발전장치"를 제안하게 되었다.
상기 특허 제0682411호 "풍력 발전장치는 자연의 바람 및 실내를 환기시키기 위해 외부로 배출되는 바람을 유도하는 바람송풍부와, 상기 바람송풍부로부터 공급되는 증속되는 바람에 의하여 원활하게 회전하는 자기부상 회전체의 바람받이원판과, 상기 바람받이원판의 회전력을 기어부를 통해 증속된 회전되어 전기를 발생시키는 발전기를 포함하는 구성으로, 바람송풍부로부터 공급되는 증속된 바람이 자기부상에 위하여 부하가 감소된 상태로 유지하고 있는 회전체를 효율적으로 회전시킴으로서 회전체와 연결된 발전기를 통해 발전을 극대화시키는 효과를 얻게 된다.
그러나 상기 풍력발전기는 회전체의 바람받이원판을 자기부상시키기 위한 자석이 노출된 상태이므로 자기장이 주변의 자석으로 전도되어 반발력이 약화하는 문제점이 있으며, 특히 발전기가 회전체의 지지체에 장착된 상태에서 발전을 시작하면 자체에서 발생되는 전자력이 바람받이원판의 회전축 및 기어부에 전도(傳道)됨으로써 발전기의 회전력 감소와 동시에 부하가 발생하여 발전기의 손상을 일으킴은 물론 회전체가 정지되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 초기 기동을 위한 회전 및 발전을 위한 회전을 유압펌프의 압력에너지를 이용하므로 자기장의 자력 발생을 방지하여 구형회전축의 회전 마찰력을 최소화시키고, 구형회전축의 구심력과 중량체의 원심력 및 플라이휠의 관성력 그리고 자기부상력을 동시에 작용시킴과 동시에 구형회전축을 카본베어링으로 접촉 회전시켜 마찰력의 최소화를 토해 원활한 회전으로 발전 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치는 바닥에는 배터리를 설치한 지지체와, 상기 지지체 중심부에 소정 간격으로 동일 극성이 마주하도록 자석을 각각 배치한 고정지지판 및 회전지지판으로 이루어지는 자기부상체를 배치하고, 회전수를 증대시키는 기어부의 구동기어와 회전력을 증대시키는 플라이휠을 축에 장착하여 이루어지고, 상기 축의 하단은 카본베어링으로 상단은 볼베어링으로 지지하며, 상기 축의 하측에 기어부의 구동기어가 장착되어 이루어지며, 상기 축에는 사방으로 배치되는 구형 중량체가 장착되고, 발전을 위한 유압모터 및 유압펌프가 연접되어 이루어지는 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치에 있어서. 상기 축은 구형체가 용접 또는 상호 나사결합되어 이루어지는 구형회전축으로 마련되고; 상기 구형회전축의 구형체 상측으로는 초기 동력전달용 제1 기어)가 장착되며; 상기 충전된 배터리의 전기를 이용하여 구형회전축을 초기 가동시키기 위하여 상기 제1 기어에 맞물려 회전력을 전달하는 제1 유압모터 및 유압펌프가 장착되고; 상기 기어부의 회전력을 전달받는 제2 유압펌프에 연결된 발전용 유압모터가 회전시켜 발생하는 전기를 배터리에 충전되도록 이루어지는 것을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 초기 기동을 위한 회전 및 발전을 위한 회전을 유압펌프의 압력에너지를 이용하므로 자기장의 자력 부하 발생이 없어 구형회전축의 원활한 회전이 가능하고, 구형체의 구심력과 중량체의 원심력 및 플라이휠의 관성력 그리고 자기부상력이 구형회전축에 동시에 작용되고 동시에 구형회전축을 카본베어링으로 접촉 회전시킴으로써 마찰력의 최소화가 가능하여 더욱 원활한 회전으로 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.
또한, 구형체를 갖는 구형회전축은 초기 기동 및 발전을 위한 회전력을 유체의 압력에너지로 전달되므로 기계적인 접촉방식과 달리 자유로운 회전이 가능하여 마찰력의 최소화가 가능한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치를 나타낸 다면도.
도 2는 본 발명에 따른 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치의 중량체 및 구형체를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 따른 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 중량체 및 구형체를 나타낸 평면도로서, 부호 1은 지지체, 2는 자기부상체, 3은 기어부, 4는 플라이휠, 5는 중량체, 6은 구형회전축, 71은 제2 유압펌프, 72는 제2 유압모터, 81은 제1 유압모터, 82는 제1 유압펌프를 나타낸다.
본원 발명은 구심력, 관성력 및 원심력을 이용하는 자연 운동법칙과, 자기부상력을 결합시키면서 초기 회전력 및 발전을 위한 회전력을 작동유의 유압 에너지를 통해 전달받아 구형회전축의 원활한 회전과 발전을 할 때 부하 및 마찰력을 최소화하여 효율을 극대화시키기 위한 것이다.
구심력을 얻기 위하여 구형체(61)가 용접 또는 상호 나사결합되어 이루어지는 구형회전축(6)으로 마련하게 된다. 상기 구형체(61)는 안정적인 축의 지지와 균형을 유지하게 된다. 그리고 상기 구형회전축(6)의 하단은 카본베어링(13)으로 상단은 볼베어링(14)으로 지지하여 축하중이 하단으로 전달될 때 카본베어링(13)이 마찰력을 최소화하게 된다.
또한, 원심력을 얻기 위하여 상기 구형회전축(6)의 구형체(61) 상측에 사방으로 배치되는 구형 중량체(5)가 장착된다. 상기 중량체(5)은 가는 봉의 양단에 장착되고, 상기 중량체(5)를 양단에 고정한 봉의 중앙은 상기 구형회전축(6)에 끼워진 후 통상적인 방법인 용접 또는 고정볼트로서 고정된다.
또한, 관성력을 얻기 위하여 상기 구형회전축(6)의 구형체(61) 하측으로는 원판형 플라이휠(4)이 장착되며, 플라이휠(4)은 구형체(61)를 중심으로 상기 중량체(5)와 대응하는 위치에 장착되어 균형을 이루게 된다.
또한, 상기 구형회전축(6)의 구형체(61) 및 플라이휠(4) 하측에는 자기부상체(2)가 배치된다. 상기 자기부상체(2)의 고정지지판(21)은 지지체(1)에 부착되어 고정되고, 회전지지판(22)는 구형회전축(6)에 고정되어 자석(23)의 반발력이 구형회전축(6)을 부상시켜 회전마찰력을 감소시키는 중요한 역할을 한다.
그리고 상기 구형회전축(6)의 상측에는 제1 기어(15)가 장착되고 하측에는 기어부(3)의 구동기어(31)가 장착되어 이루어진다.
상기 제1 기어(15)는 초기 가동을 위한 동력전달용이며, 그 동력은 충전된 배터리(11)의 전기를 이용하여 구형회전축(6)을 초기 가동시키기 위하여 상기 제1 기어(15)에 맞물려 회전력을 전달하는 제1 유압모터(81) 및 제1 유압펌프(82)가 연동하도록 장착되어 이루어진다.
또한, 상기 구형회전축(6)의 회전력은 구동기어(31)를 통해 기어부(3)에 전달된다. 상기 기어부(3)는 발전을 위한 회전력 및 회전수를 얻기 위하여 통상적인 기어변속이 이루어진다. 그리고 상기 기어부(3)의 회전력은 제2 유압펌프(71)에 전달되고, 상기 제2 유압펌프(71)는 발전용 제2 유압모터(72)를 회전시켜 발생하는 전기를 배터리(11)에 충전되도록 이루어진다.
상기 제1 유압펌프(82) 및 제2 유압펌프(71)는 외부에서 공급되는 기계적 에너지를 유압 시스템 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치이며, 상기 제1 유압모터(81)는 전동기(電動機)로 구동되는 제1 유압펌프(82)로부터 발생하는 고압(1㎠당 50∼ 200kg 정도)을 작동축에 주어 그 동력으로 제1 기어(15)를 회전시키고 제1 기어(15)는 구형회전축(6)을 회전시키는 것이고, 상기 제2 유압모터(72)는 기어부(3)에 의해 구동되는 제2 유압펌프(71)로부터 발생하는 고압(1㎠당 50∼ 200kg 정도)을 작동축에 주어 그 동력으로 발전을 하여 배터리(11)에 전기를 충전하게 된다.
상기 배터리(11)는 충전된 전기를 전구 또는 가정용 전기로 사용하면서 초기 구형회전축(6)의 가동을 위한 전기 공급을 행하게 된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치는 초기 기동을 위한 회전 및 발전을 위한 회전을 제1 유압펌프(82)의 압력에너지를 이용하여 제1 유압모터(81)를 구동시키고 제1 유압모터(81)는 제1 기어(15)를 통해 구형회전축(6)을 회전시킴으로 자기장의 자력 발생이 없어 부하가 최소화된다.
또한, 발전을 위한 회전력이 구형회전축(6)으로부터 기어부(3)에 전달되고, 기어부(3)는 제2 유압펌프(71)를 작동시켜 압력에너지를 만들고, 그 유체의 압력에너지는 발전용 제2 유압모터(72)를 작동시켜 전기를 발생시킴으로 자기장의 자력이 구형회전축(6)에 전달되지 않아 부하의 발생이 없어 원활한 작동이 이루어진다.
그리고, 자기장의 자력 부하 발생이 없으므로 구형회전축(6)의 원활한 회전이 가능하게 되고, 구형회전체(6)는 구형체(61)의 구심력과 중량체(5)의 원심력 및 플라이휠(4)의 관성력 그리고 자기부상체(2)의 부상력이 동시에 작용되므로 원할한 회전이 가능하게 된다. 또한, 동시에 구형회전축(6)은 축하중이 전달되는 하단이 카본베어링(13)에 접촉 회전됨으로써 마찰력의 최소화가 가능하여 더욱 원활한 회전이 가능하여 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 상기 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에 한정하는 것은 아니다. 따라서 상기 실시 예를 적절히 변형 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있으므로 적절한 변경 및 수정과 균등물들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.
1: 지지체 2: 자기부상체
3: 기어부 4: 플라이휠
5: 중량체 6: 구형회전축
61: 구형체 71: 제2 유압펌프
72: 제2 유압모터 81: 제1 유압모터
82: 제1 유압펌프

Claims (1)

  1. 바닥에는 배터리(11)를 설치한 지지체(1)와, 상기 지지체(1) 중심부에 소정 간격으로 동일 극성이 마주하도록 자석(23)을 각각 배치한 고정지지판(21) 및 회전지지판(22)으로 이루어지는 자기부상체(2)를 배치하고, 회전수를 증대시키는 기어부(3)의 구동기어(31)와 회전력을 증대시키는 플라이휠(4)을 축에 장착하여 이루어지고, 상기 축의 하단은 카본베어링(13)으로 상단은 볼베어링(14)으로 지지하며, 상기 축의 하측에 기어부(3)의 구동기어(31)가 장착되어 이루어지며, 상기 축에는 사방으로 배치되는 구형 중량체(5)가 장착되고, 발전을 위한 유압모터 및 유압펌프가 연접되어 이루어지는 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치에 있어서.
    상기 축은 구형체(61)가 용접 또는 상호 나사결합되어 이루어지는 구형회전축(6)으로 마련되고;
    상기 구형회전축(6)의 구형체(61) 상측으로는 초기 동력전달용 제1 기어(15)가 장착되며;
    상기 충전된 배터리(11)의 전기를 이용하여 구형회전축(6)을 초기 가동시키기 위하여 상기 제1 기어(15)에 맞물려 회전력을 전달하는 제1 유압모터(81) 및 유압펌프(82)가 장착되고;
    상기 기어부(3)의 회전력을 전달받는 제2 유압펌프(71)에 연결된 발전용 유압모터(72)가 회전시켜 발생하는 전기를 배터리(11)에 충전되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 에너지식 구형 회전축 동력 발전장치.
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